JP2010109890A

JP2010109890A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2010109890A
Application number: JP2008281932A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Chiba; 英利千葉; Kazufumi Nishizawa; 一史西澤; Hiroaki Miyashita; 裕章宮下; Yoshihiko Konishi; 善彦小西; Takashi Kataki; 孝至片木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: JP5230359B2

Abstract

【課題】レドームの存在によりビームやヌル点がシフトする量を低減することができるアンテナ装置を得る。
【解決手段】複数の素子アンテナからなるアレーアンテナ１００と、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドーム１０１と、電磁波を反射させる反射材１０２とを備え、前記反射材１０２は、前記アレーアンテナ１００の開口面での電磁波の反射量と同等の反射量を有し、前記アンテナ１００の開口面が成す平面と同一平面上で、かつ前記アンテナ１００から電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、前記レドーム１０１は、前記反射材１０２と前記アンテナ１００を覆うように設置された。
【選択図】図１

Description

この発明は、レーダ用アンテナ装置に係るものであり、レドームの影響により、主ビームやヌル点の方向がシフトする量を低減するためのアンテナ装置に関するものである。

レーダ用アンテナ装置では、移動時の空気抵抗や風雨降雪などからアンテナを保護する目的でレドームが設置される。しかし、レドームの透過特性やレドーム内部での多重反射の影響により、ビームやヌルの走査方向が変化するなどの影響を及ぼす。

従来のレドームとして、アンテナから放射された電力がレドームで反射される量を低減することを実現するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−５７９６号公報

しかしながら、レドームでの反射量は任意の主ビーム／ナル点の方向で０とすることは不可能であり、結果として、主ビーム／ナル点の方向がシフトする問題が生じる。

この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、レドームの存在によりビームやヌル点がシフトする量を低減することができるアンテナ装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係るアンテナ装置は、複数の素子アンテナからなるアレーアンテナと、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドームと、電磁波を反射させる反射材とを備え、前記反射材は、前記アレーアンテナの開口面での電磁波の反射量と同等の反射量を有し、前記アンテナの開口面が成す平面と同一平面上で、かつ前記アンテナから電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、前記レドームは、前記反射材と前記アンテナを覆うように設置されたことを特徴とする。

この発明によれば、反射材が、アレーアンテナの開口面での反射係数と同等の反射係数を有することで、レドームの影響により主ビームあるいはヌル点がシフトすることを回避することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この実施の形態１に係るアンテナ装置は、複数の素子アンテナからなるアンテナ１００、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドーム１０１、電磁波を反射させる反射材１０２により構成され、反射材１０２は、アンテナ１００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有し、アンテナ１００の開口面が成す平面と同一平面上で、かつアンテナ１００から電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、レドーム１０１は、反射材１０２とアンテナ１００を覆うように設置されている。

ここで、反射波１０３ａ、１０３ｂは、アンテナ１００から放射された電磁波がレドーム１０１で反射し、更にアンテナ１００の開口面もしくは反射材１０２で反射される。尚、レドーム１０１及び反射材１０２は、平板に近い形状であれば任意の形状で良い。このように、反射材１０２をアンテナ１００の周辺に設けることで、全ての素子アンテナからの反射波の寄与を発生させることができ、主ビームやヌル点の方向の変化量を低減できる。

図２は、図１のようにアンテナ装置を構成した時、ヌル点の方向へ与えるレドームの影響を示す図である。縦軸はアンテナ１００から放射された電力のレベルを示し、横軸はアンテナ１００のボア際と方向からの離角を示す。図２から、レドームの影響によりヌル点の方向は変化しないことが確認できる。

図１に示す実施の形態１に係るアンテナ装置に対し、比較対象として、アンテナの周囲に反射材を設けない構成でなるアンテナ装置を図３に示す。図３に示すアンテナ装置は、アンテナ２００、レドーム２０１により構成される。図３から分かるように、反射材を設けない構成では、ある素子アンテナからの反射波２０２ａは、アンテナ２００の開口面で反射するが、ある素子アンテナからの反射波２０２ｂは、アンテナ２００の開口面で反射せず、全ての素子アンテナからの反射波の寄与を等しく発生させることができず、主ビームあるいはヌル点の方向の変化が生じる。

図４は、図３のようにアンテナ装置を構成した時、ヌル点の方向へ与えるレドームの影響を示す図である。縦軸はアンテナ２００から放射された電力のレベルを示し、横軸はアンテナ２００のボア際と方向からの離角を示す。図４から、レドームの影響によりヌル点の方向は変化することが分かり、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の効果が確認できる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この実施の形態２に係るアンテナ装置は、実施の形態１と同様に、複数の素子アンテナからなるアンテナ３００、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドーム３０１、電磁波を反射させる反射材３０２により構成され、反射材３０２は、アンテナ３００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有し、アンテナ３００の開口面が成す平面と同一平面上で、かつアンテナ３００から電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、レドーム３０１は、反射材３０２とアンテナ３００を覆うように設置されている。

ここで、反射波３０３ａ、３０３ｂは、アンテナ３００から放射された電磁波がレドーム３０１で反射し、更にアンテナ３００の開口面もしくは反射材３０２で反射される。尚、レドーム３０１と反射板３０２が平行に設置されている場合、アンテナ３００のボアサイト方向から主ビームあるいはヌル点の最大形成角度をθとし、アンテナ３００とレドーム３０１との間の距離をＬとすると、反射材３０２は、２Ｌｃｏｔθ以上の幅とすることで、全ての素子アンテナからの反射波の寄与を等しく発生させることができ、主ビームあるいはヌル点の方向の変化を回避することができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この実施の形態３に係るアンテナ装置は、実施の形態１と同様に、複数の素子アンテナからなるアンテナ４００、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドーム４０１、電磁波を反射させる反射材４０２により構成され、反射材４０２は、アンテナ４００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有し、アンテナ４００の開口面が成す平面と同一平面上で、かつアンテナ４００から電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、レドーム４０１は、反射材４０２とアンテナ４００を覆うように設置されている。

ここで、アンテナ４００は、素子アンテナでもある給電素子４０３を複数配列することで構成され、反射材４０２は、複数のダミー終端素子４０４を配列することで構成される。このダミー終端素子４０４を装荷することで、アンテナ４００開口面の反射係数と同等の反射係数を実現することができる。尚、レドーム４０１及び反射材４０２は平板に近い形状であれば任意の形状で良い。更に、ダミー終端素子４０４は、ダミー終端だけでなく、給電点は開放状態あるいは短絡状態、さらには、放射素子部分のみにより構成することも可能である。

実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この実施の形態４に係るアンテナ装置は、実施の形態１と同様に、複数の素子アンテナからなるアンテナ５００、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドーム５０１、電磁波を反射させる反射材５０２により構成され、反射材５０２は、アンテナ５００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有し、アンテナ５００の開口面が成す平面と同一平面上で、かつアンテナ５００から電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、レドーム５０１は、反射材５０２とアンテナ５００を覆うように設置されている。

ここで、反射材５０２は、任意の媒質により構成されるアンテナ５００の周囲構造の上に、損失性の塗料５０３を塗装する構成とすることで、アンテナ５００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有することができる。尚、レドーム５０１及び反射材５０２は平板に近い形状であれば任意の形状で良い。

実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この実施の形態５に係るアンテナ装置は、実施の形態１と同様に、複数の素子アンテナからなるアンテナ６００、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドーム６０１、電磁波を反射させる反射材６０２により構成され、反射材６０２は、アンテナ６００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有し、アンテナ６００の開口面が成す平面と同一平面上で、かつアンテナ６００から電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、レドーム６０１は、反射材６０２とアンテナ６００を覆うように設置されている。

ここで、反射材６０２を、複数の誘電体層を積層することにより構成することで、アンテナ６００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有することができる。尚、レドーム６０１及び反射材６０２は平板に近い形状であれば任意の形状で良い。

実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この実施の形態６に係るアンテナ装置は、実施の形態１と同様に、複数の素子アンテナからなるアンテナ７００、単数もしくは複数の誘電体層からなるレドーム７０１、電磁波を反射させる反射材７０２により構成され、反射材７０２は、アンテナ７００の開口面での反射係数と同等の反射係数を有し、アンテナ７００の開口面が成す平面と同一平面上で、かつアンテナ７００から電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、レドーム７０１は、反射材７０２とアンテナ７００を覆うように設置されている。

ここで、反射材７０２は、レドーム７０１との設置距離を調整するための調整機構を有するものとする。反射材７０２での反射係数において、反射位相がアンテナ７００の開口面での反射位相と同等になるよう調整することが難しい場合、反射材７０２とレドーム７０１の距離を調整することで、等価的に同等な反射位相を実現することができる。尚、レドーム７０１及び反射材７０２は平板に近い形状であれば任意の形状で良く、更に本施の形態６において、反射材７０２に備えられる設置距離を調整するための調整機構は、実施の形態１〜５のどの構成においても同様に適用することができる。

この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。図１に示すアンテナ装置を構成した時の、ヌル点の方向へ与えるレドームの影響を示す図である。図１に示す実施の形態１に係るアンテナ装置に対し、比較対象として、アンテナの周囲に反射材を設けない構成でなるアンテナ装置を示す図である。図３に示すアンテナ装置を構成した時の、ヌル点の方向へ与えるレドームの影響を示す図である。この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００アンテナ、１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１レドーム、１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２反射材、４０４ダミー終端素子、５０３損失性の塗料。

Claims

複数の素子アンテナからなるアレーアンテナと、
単数もしくは複数の誘電体層からなるレドームと、
電磁波を反射させる反射材と
を備え、
前記反射材は、前記アレーアンテナの開口面での電磁波の反射量と同等の反射量を有し、前記アンテナの開口面が成す平面と同一平面上で、かつ前記アンテナから電磁波が放射される開口面の周囲に設置され、
前記レドームは、前記反射材と前記アンテナを覆うように設置された
ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記アレーアンテナから電磁波が放射される開口面の前面に前記レドームが平行に設置され、前記アレーアンテナのボアサイト方向から主ビームあるいはヌル点の最大形成角度をθとし、前記アレーアンテナと前記レドームとの間の距離をＬとした場合、
前記反射材の幅を２Ｌｃｏｔθ以上とする
ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記反射材は、複数のダミー終端素子を配列することにより構成される
ことを特徴としたアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記反射材は、任意の材料の上に損失性の塗料を塗装するにより構成される
ことを特徴としたアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記反射材は、複数の誘電体層を積層することにより構成される
ことを特徴としたアンテナ装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記反射材は、前記レドームとの設置距離が調整可能である
ことを特徴としたアンテナ装置。