JP2009028900A - 電波透過材料およびそれを用いたレドーム - Google Patents

Abstract

【課題】耐環境性を維持しながら、透過損失が小さく、電波透過性能が高い電波透過材料およびそれを用いたレドームを提供する。
【解決手段】電波透過性のコア材料を繊維強化プラスチックのインナスキンとアウタスキンで挟んでサンドイッチ構造を作り、アウタスキンの外表面に電波透過性で耐環境性の被覆を設けた電波透過材料は、アウタスキンの厚さが、被覆の比誘電率、誘電正接と厚さで決まる電波透過性能への影響の分だけ、インナスキンの厚さよりも薄くされている。
【効果】透過損失を小さくし、電波透過性能を向上できる。
【選択図】図２

Description

この発明は電波透過材料およびそれを用いたレドームに関するものである。

従来提案されていたレドームは、例えば特許文献１記載のように、レーダーアンテナ等を自然環境（風雨、直射日光、積雪等）から保護するためにアンテナを囲んで設けられており、アンテナが送受信する電波を透過させなければならないため、低誘電特性のサンドイッチ構造の電波透過材料で製作されている。

サンドイッチ構造の電波透過材料は、積層されたアウタスキン、コアおよびインナスキンで構成され、アウタスキンとインナスキンの材質、構成は同じである。アウタスキンの外面側には耐環境性向上のために塗装による被覆が設けられている。

アウタスキンおよびインナスキンの材質はガラス繊維強化エポキシ樹脂あるいは繊維強化ポリイミド樹脂であり、コアの材質はポリイミド樹脂に無機物のマイクロバルーンを混合したものであり、被覆はウレタン系あるいいはフッ素系コーティングである。

アウタスキンとコアとの間、コアとインナスキンとの間はそれぞれ接着剤で接着されているかアウタスキンおよびインナスキン自体の樹脂により接着されている。

特開平７−１６７３号公報

このようにアウタスキンとインナスキンの材質および構成を同じにしたサンドイッチ構造で、アウタスキンの外面だけに塗装を施した電波透過材料では、アウタスキンと被覆とを合わせた材料の誘電特性はインナスキンの誘電特性と異なっており、アウタスキンとインナスキンの誘電特性が同等な（塗装しない）サンドイッチ構造に比べて電波透過性能が劣っている。一方、レドームの耐環境性を得るためには電波透過性に不利であっても被覆を無くすことはできない。

従ってこの発明の目的は、耐環境性を維持しながら、透過損失が小さく、電波透過性能が高い電波透過材料およびそれを用いたレドームを提供することである。

この発明によれば、電波透過性のコア材料と、このコア材料の第一面に設けられた繊維強化プラスチックのインナスキンと、上記コア材料の第二面に設けられた繊維強化プラスチックのアウタスキンと、上記アウタスキンの外表面を被覆する電波透過性で耐環境性の被覆とを備えた電波透過材料において、上記アウタスキンの厚さが、上記被覆の比誘電率、誘電正接と厚さで決まる上記電波透過材料の電波透過性能への影響の分だけ、上記インナスキンの厚さよりも薄くされていることを特徴とする電波透過材料が得られる。

またこのような電波透過材料を用いたレドームが得られる。

この発明によれば、耐環境性に優れ、透過損失が小さく、電波透過性能が高い電波透過材料およびそれを用いたレドームを得ることができる。

実施の形態１．
図１および図２にこの発明の実施の形態１の電波透過材料とそれを用いたレドームを示す。図１において、レドーム１は基台に取り付けられて基台上に支持されたアンテナ２の周囲を囲んで耐環境性をもって保護している。レドーム１は、内部のアンテナ２の運動を妨げないようにアンテナ２から離れて設けられており、またアンテナ３によって送受される電波が透過できるように電波透過材料で製作されている。電波透過材料は図１のレドーム１の円Ａで囲んだ部分の拡大図に示すように積層サンドイッチ構造のものである。

図２には図１のレドーム１を構成する電波透過材料の積層構造を拡大断面図で示す。レドーム１の電波透過材料は、電波透過性のコア材料４と、このコア材料４の第一面（即ちレドーム１の外表面側）に設けられた繊維強化プラスチックのアウタスキン３と、コア材料４の第二面（即ちレドーム１の内表面側）に設けられた繊維強化プラスチックのインナスキン５とを備えている。アウタスキン３の外表面（即ちレドーム１の外表面側）には電波透過性で耐環境性の被覆６が設けられている。

コア材料４の材質は、例えば低誘電特性のガラス繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチックあるいは発泡ウレタンである。

アウタスキン３およびインナスキン５の材質は、例えばガラス繊維強化プラスチックあるいはアラミド繊維強化プラスチックである。

被覆６の材質は、例えばエポキシ樹脂−ウレタン系材料あるいはフッ素系エラストマーである。

図３に示す表１には、電波透過材料を構成する被覆６、アウタスキン３、コア材料４およびインナスキン５の各層の比誘電率および誘電正接の一例を示す。また図４の表２には、表１の各層の厚さとサンドイッチ構造の電波透過性能（透過損失）の関係の一例を示す。

図３および図４に示す例においては、被覆６の材質はエポキシ樹脂−ウレタン系材料であり、アウタスキン３およびインナスキン５の材質はガラス繊維強化プラスチックであり、コア材料４の材質はガラス繊維強化プラスチックである。

図４の表２の各試料においてコア材料４の厚さが異なる理由は、コア材料４の厚さを変化させた複数の試料を用いて透過損失を計算し、透過損失が最適となるコア材料４の厚さを採用したためである。

試料１は比較例１であり、従来のサンドイッチ構造であって、アウタスキン３とインナスキン５の厚さが同じ１．０ｍｍであり、アウタスキン３の外面側に塗装された厚さ０．１ｍｍの被覆６が設けられていて、透過損失は−０．１９ｄＢであった。試料２の比較例２では、アウタスキン３とインナスキン５の厚さが同じ１．０ｍｍであり、アウタスキン３に被覆６が設けられておらず、透過損失は−０．１７ｄＢであった。

試料３の本発明１の試料では、アウタスキン３の厚さが０．９ｍｍ、コア材料４の厚さが４．８ｍｍ、インナスキン５の厚さが１．０ｍｍであり、透過損失が−０．１７ｄＢで、比較例１に比べて透過損失が小さく、被覆６が無い比較例２と同程度の透過損失を得ることができた。

試料４の本発明２の試料では、アウタスキン３の厚さが０．８ｍｍ、コア材料４の厚さが５．０ｍｍ、インナスキン５の厚さが１．０ｍｍであり、透過損失が−０．１７ｄＢで、比較例１に比べて透過損失が小さく、被覆６が無い比較例２と同程度の透過損失を得ることができた。

試料５の比較例３の試料では、アウタスキン３の厚さが０．７ｍｍ、コア材料４の厚さが５．１ｍｍ、インナスキン５の厚さが１．０ｍｍであり、透過損失が−０．１８で、透過損失は比較例１に比べて小さいが、被覆６が無い比較例２と比べると大きくなっていた。

このような結果、特に試料３〜５の測定結果から、アウタスキン３の厚さｔ１は薄ければ良いというわけではなく、最適な厚さがあると言える。よって、塗装の比誘電率、誘電正接と厚さで決まる電波透過性能への影響の分だけアウタスキンをインナスキンよりも薄くする事により、透過損失を従来よりも小さくする事が可能となり、電波透過性能を向上させる事が可能となる。

このように、この発明の電波透過材料のアウタスキン３の厚さｔ１は、インナスキン５の厚さｔ２よりも薄くされていて、この薄くされた分、即ち厚さの差ｔ２−ｔ１は、被覆６の比誘電率、誘電正接と厚さｔ３で決まる電波透過材料の電波透過性能への影響に対応する分だけの寸法である。

また、図３の表１および図４の表２のケースでは、被覆６の厚さｔ３がインナスキン５の厚さｔ２の１０％の時には、アウタスキン３の厚さｔ１がインナスキン５の厚さｔ２の８０％〜９０％であると好ましい結果が得られる。被覆６の厚さｔ３は通常インナスキン５の厚さｔ２の５〜４０％であるので、アウタスキン３の厚さｔ１はインナスキン５の厚さｔ２の６０〜９５％であると好ましい結果が得られる。

本発明の電波透過材料を用いたレドームを示す概略図である。 図１のレドームに用いられている電波透過材料のサンドイッチ構造を示す断面図である。 電波透過材料の各層の誘電率および誘電正接を示す表である。 電波透過材料の各層の厚さが異なる試料について透過損失を示す表である。

符号の説明

１ レドーム、２ アンテナ、３ アウタスキン、４ コア材料、５ インナスキン、６ 被覆。

Claims (6)

1. 電波透過性のコア材料と、
   このコア材料の第一面に設けられた繊維強化プラスチックのインナスキンと、
   上記コア材料の第二面に設けられた繊維強化プラスチックのアウタスキンと、
   上記アウタスキンの外表面を被覆する電波透過性で耐環境性の被覆とを備えた電波透過材料において、
   上記アウタスキンの厚さが、上記被覆の比誘電率、誘電正接と厚さで決まる上記電波透過材料の電波透過性能への影響の分だけ、上記インナスキンの厚さよりも薄くされていることを特徴とする電波透過材料。
2. 上記被覆の厚さが上記インナスキンの厚さの５〜４０％であり、上記アウタスキンの厚さが上記インナスキンの厚さの６０〜９５％であることを特徴とする請求項１に記載の電波透過材料。
3. 上記コア材料が、低誘電特性のガラス繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチックあるいは発泡ウレタンであることを特徴とする請求項１に記載の電波透過材料。
4. 上記インナスキンおよび上記アウタスキンが、ガラス繊維強化プラスチックあるいはアラミド繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の電波透過材料。
5. 上記被覆が、エポキシ樹脂−ウレタン系材料あるいはフッ素系エラストマーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電波透過材料。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電波透過材料を用いたレドーム。

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