JP2010268216A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他のレーダの信号の周波数帯が自機アンテナの信号の周波数帯と同一の場合であっても、他のレーダから自機アンテナのレーダ断面積を探知されることがなく、かつ自機アンテナの通信には支障が生じることのないアンテナ装置を得る。
【解決手段】アレーアンテナと、アレーアンテナの上部に配置されたレドーム１とを備え、アレーアンテナは、平面上に配列された複数の素子アンテナ２と、複数の素子アンテナ２に高周波信号の分配および合成を行うモジュール回路３とにより構成される。レドーム１は、位置に応じて透過位相が異なり、モジュール回路３は、素子アンテナ２からの送信信号を、レドーム１の透過後に波面がそろうように、レドーム１の位置に応じて異なる位相となるように制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自機アンテナからの信号は透過させ、他のレーダからの信号は減衰させることにより、自機アンテナのステルス化を実現したアンテナ装置に関するものである。

従来から、ステルス化機能を有するレドームを備えたアンテナ装置として、平面上に配列された複数の素子アンテナと、各素子アンテナに高周波信号の分配および合成を行うモジュール回路（給電回路または移相器など）とからなるアレーアンテナと、アレーアンテナの周囲に配置されたレドームとを備えたアレーアンテナ装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載のアレーアンテナ装置においては、レドームを構成する誘電体層内に挿入された複数の周波数選択素子が、或る特定の周波数に対して共振作用または反共振作用を励起することにより、レドーム部が狭帯域特性の帯域通過フィルタ（または、帯域阻止フィルタ）として働くので、所望の周波数の信号を透過させ、他の周波数の信号を反射させることができる。よって、他のレーダからアレーアンテナ装置のレーダ断面積を知られないという特徴を有する。

実開平５−４６０９号公報

しかしながら、従来のアンテナ装置においては、所望の周波数体の信号である自機アンテナの信号の周波数帯と他のレーダの信号の周波数帯が同一の場合には、他のレーダの信号を除去することができないので、他のレーダから自機アンテナ装置のレーダ断面積を探知されてしまうという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、他のレーダの信号の周波数帯が自機アンテナの信号の周波数帯と同一の場合であっても、他のレーダから自機アンテナのレーダ断面積を探知されることがなく、かつ自機アンテナの通信には支障が生じることのないアンテナ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るアンテナ装置は、アレーアンテナと、アレーアンテナの上部に配置されたレドームとを備え、アレーアンテナは、平面上に配列された複数の素子アンテナと、複数の素子アンテナに高周波信号の分配および合成を行うモジュール回路とにより構成されたアンテナ装置において、レドームは、位置に応じて透過位相が異なり、モジュール回路は、素子アンテナからの送信信号を、レドームの透過後に波面がそろうように、レドームの位置に応じて異なる位相となるように制御するものである。

この発明によれば、他のレーダの信号の周波数帯が自機アンテナの信号の周波数帯と同一の場合でも、他のレーダから自機アンテナのレーダ断面積を探知されることがなく、かつ自機アンテナの通信には支障が生じることがないアンテナ装置を実現することができ、アンテナ装置のステルス化を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示すブロック構成図である。 図１のアンテナ装置に信号が入射する場合の動作を示す説明図である。 図１のアンテナ装置から信号を送信する場合の動作を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示すブロック構成図である。 図４内のレドームを拡大して示す側面図および平面図である。 図４のアンテナ装置を構成するレドームの透過位相を説明するための単一アンテナモデルを示す斜視図である。 図６の単一アンテナモデルにおいて導体パッチ６の大きさを変化させた場合の透過位相の解析結果を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示すブロック構成図である。 図８内のレドームを拡大して示す側面図および平面図である。 この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示すブロック構成図である。 図１０内のレドームを拡大して示す側面図および平面図である。 この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示すブロック構成図である。 図１２内のレドーム１を拡大して示す側面図および平面図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示すブロック構成図である。
図１において、アンテナ装置は、レドーム１と、複数個の素子アンテナ２と、移送器を有するモジュール回路３と、給電回路４とを備えている。

レドーム１は、複数区間（図１においては、４区間）に分割されており、アンテナ装置の放射面の位置に応じて、それぞれの透過位相が互いに異なるように構成されている。
また、複数個の素子アンテナ２は、レドーム１の各分割区間に対向するように、配置されている。

次に、図２および図３を参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について説明する。
図２は図１のアンテナ装置に信号が入射する場合の動作を示す説明図であり、図３は図１のアンテナ装置（複数個の素子アンテナ２）から信号を送信する場合の動作を示す説明図である。

まず、図１のアンテナ装置に他のレーダからの信号が入射する場合について考える。
図２において、外部（レーダ）からの入射信号１０（破線で示すように、波面１１がそろっている）がレドーム１を透過したとする。
このとき、レドーム１の透過位相が位置に応じて異なっているので、レドーム１を透過した後の入射信号１２の波面１３（破線参照）は、レドーム１の通過位置に応じて互いに異なり、そろうことがない。

したがって、素子アンテナ２に到達する信号の信号強度は低下し、素子アンテナ２で反射する信号の信号強度も低下する。
この結果、他のレーダから自機アンテナ装置のレーダ断面積が探知されることを防止することができる。

次に、複数個の素子アンテナ２から信号を送信する場合について考える。
図３において、自機アンテナ装置から送信信号２０を出射する場合、あらかじめ、モジュール回路３の制御下で、複数個の素子アンテナ２は、送信信号２０の波面２１（破線参照）を異ならせる。

すなわち、複数個の素子アンテナ２は、レドーム１を透過した後の送信信号２２の波面２３（破線参照）がそろうように、位相を変化させて送信信号２０を出射する。
したがって、複数個の素子アンテナ２からの送信信号２０は、レドーム１を透過した後の送信信号２２において波面２３がそろうので、信号強度を低下させることなく送信を行うことができる。

以上のように、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置は、アレーアンテナと、アレーアンテナの上部に配置されたレドーム１とを備え、アレーアンテナは、平面上に配列された複数の素子アンテナ２と、複数の素子アンテナ２に高周波信号の分配および合成を行うモジュール回路３とにより構成されており、レドーム１は、位置に応じて透過位相が異なるように設定されている。
また、モジュール回路３は、素子アンテナ２からの送信信号を、レドーム１の透過後に波面２３がそろうように、レドーム１の位置に応じて異なる位相となるように制御する。

これにより、他のレーダの信号の周波数帯が自機アンテナの信号の周波数帯と同一の場合でも、他のレーダから自機アンテナのレーダ断面積を探知されることがなく、かつ自機アンテナの通信には支障が生じることがないアンテナ装置を実現することができ、アンテナ装置のステルス化を図ることができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、レドーム１の透過位相を位置ごとに異ならせるための具体的構成について言及しなかったが、たとえば図４のように、レドーム１の位置ごとに異なるパターンとなるように複数の導体パッチ６を設けてもよい。

図４はこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示すブロック構成図であり、図５は図４内のレドーム１を拡大して示す側面図および平面図である。
図４および図５において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

この場合、レドーム１は、誘電体などからなる基板５と、基板５上に設けられた複数の導体パッチ６とにより構成されている。
複数の導体パッチ６は、基板５の第１の面（上面）上および第２の面（裏面）上に、それぞれ所定間隔で１次元的または２次元的に配列され、基板１を挟んで対称に配置されている。
また、各導体パッチ６は、少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、且つ、図５に示すように、レドーム１上の平面位置に応じて大きさ（幅）ｗが異なるように配置されている。

次に、図６および図７を参照しながら、図４および図５に示したこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の動作について説明する。
なお、アンテナ装置の動作については、前述の実施の形態１と同様なので、ここでは省略し、レドーム１の動作について説明する。

図６は図４のアンテナ装置を構成するレドーム１（図５参照）の透過位相を説明するための単一アンテナモデルを示す斜視図である。
図７は図６の単一アンテナモデルにおいて導体パッチ６の大きさを変化させた場合の透過位相の解析結果を示す説明図である。

図６において、同じ大きさ（縦横の幅ｗ）の導体パッチ６は、基板５の第１の面上および第２の面上に所定間隔で２次元的に配列されている。
これにより、送信点Ｐ１から信号を送信し、レドーム１を透過後に、受信点Ｐ２で信号を受信したときのレドーム１での透過位相は、導体パッチ６の大きさに応じて変化する。

図７には、導体パッチ６の大きさ（幅ｗ）を５ｍｍ×５ｍｍ、６ｍｍ×６ｍｍ、６．５ｍｍ×６．５ｍｍに設定した場合の透過位相［ｄｅｇ］が示されている。
図７から分かるように、たとえば周波数が１０ＧＨｚでは、導体パッチ６の大きさ（幅ｗ）が大きくなるにつれて、透過位相は小さくなるので、導体パッチ６の大きさにより透過位相を変化させることが可能となる。
したがって、図５のようにレドーム１を構成することにより、特定の周波数帯（たとえば、１０ＧＨｚ）において、レドーム１での透過位相を平面位置に応じて変化させることが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態２（図５）に係るアンテナ装置のレドーム１は、基板５と、基板５上に形成された複数の導体パッチ６とにより構成されている。
複数の導体パッチ６は、少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、基板５の両面（第１および第２の面）に所定間隔で配列されるとともに、基板５を挟んで対称に配置された構造からなり、複数の導体パッチ６の幅ｗ（寸法）は、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定されている。

これにより、前述と同様に、他のレーダの信号の周波数帯が自機アンテナの信号の周波数帯と同一の場合でも、他のレーダから自機アンテナのレーダ断面積を探知されることがなく、かつ自機アンテナの通信には支障が生じることのないアンテナ装置を実現することができ、アンテナ装置のステルス化を図ることができる。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図５）では、複数の導体パッチ６の幅ｗを、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定したが、図８のように、複数の導体パッチ６の隣接する相互間の距離ｄを、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定してもよい。

図８はこの発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示すブロック構成図であり、図９は図８内のレドーム１を拡大して示す側面図および平面図である。
図８および図９において、前述（図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
この場合、レドーム１上に形成された複数の導体パッチ６は、隣接する導体パッチ６の相互間の距離ｄが、レドーム１の平面位置に応じて異なるように配置されている。

次に、図８および図９に示したこの発明の実施の形態３によるレドーム１の動作について説明する。
レドーム１の透過位相は、隣接する導体パッチ６の相互間の距離ｄを変化させることにより、変化させることが可能となる。

したがって、図９のようにレドーム１を構成することにより、前述と同様に、特定の周波数（たとえば、１０ＧＨｚ）において、レドーム１での透過位相を、平面位置に応じて変化させることが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態３（図８）に係るアンテナ装置のレドーム１は、基板５と、基板５上に形成された複数の導体パッチ６とにより構成され、複数の導体パッチ６は、少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、基板５の両面（第１および第２の面）に所定間隔で配列されるとともに、基板５を挟んで対称に配置された構造からなり、複数の導体パッチ６の隣接する相互間の距離ｄは、レドームの平面位置に応じて異なるように設定されている。
これにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態２、３（図５、図８）では、複数の導体パッチ６の幅ｗまたは隣接距離ｄを、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定したが、図１０のように、基板５の厚さｔを、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定してもよい。

図１０はこの発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示すブロック構成図であり、図１１は図１０内のレドーム１を拡大して示す側面図および平面図である。
図１０および図１１において、前述（図５、図８参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

この場合、レドーム１を構成する基板５は、レドーム１の平面位置に応じて厚さｔが異なるように設定されている。
一方、複数の導体パッチ６は、図１１に示すように、レドーム１の位置にかかわらず、すべて同一の所定間隔で配置されている。

次に、図１０および図１１に示したこの発明の実施の形態４によるレドーム１の動作について説明する。
レドーム１の透過位相は、基板１の厚さｔを変化させることにより、透過位相も変化させることが可能となる。

したがって、図１０および図１１のようにレドーム１を構成することにより、特定の周波数（たとえば、１０ＧＨｚ）において、レドーム１での透過位相を平面位置に応じて変化させることが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態４（図１０）に係るアンテナ装置のレドーム１は、基板５と、基板５上に形成された複数の導体パッチ６とにより構成され、複数の導体パッチ６は、少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、基板５の両面（第１および第２の面）に所定間隔で配列されるとともに、基板５を挟んで対称に配置された構造からなり、基板５の厚さｔは、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定されている。
これにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図１０）では、基板５の厚さｔを、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定したが、図１２のように、基板５の比誘電率を、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定してもよい。

図１２はこの発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示すブロック構成図であり、図１３は図１２内のレドーム１を拡大して示す側面図および平面図である。
図１２および図１３において、前述（図１０参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

この場合、レドーム１を構成する基板５は、レドーム１の平面位置に応じて比誘電率が異なるように設定されている。ここでは、レドーム１の各ブロックの明暗トーンにより、比誘電率の違いを概念的に示している。

次に、図１２および図１３に示したこの発明の実施の形態５によるレドーム１の動作について説明する。
レドーム１の透過位相は、基板５の比誘電率を変化させることにより、透過位相も変化させることが可能となる。
したがって、図１２および図１３のようにレドーム１を構成することにより、特定の周波数（たとえば、１０ＧＨｚ）において、レドーム１での透過位相を平面位置に応じて変化させることが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態５（図１２）に係るアンテナ装置のレドーム１は、基板５と、基板５上に形成された複数の導体パッチ６とにより構成され、複数の導体パッチ６は、少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、基板５の両面（第１および第２の面）に所定間隔で配列されるとともに、基板５を挟んで対称に配置された構造からなり、基板５の比誘電率は、レドーム１の平面位置に応じて異なるように設定されている。
これにより、前述と同様の作用効果を奏することができる。

１ レドーム、２ 素子アンテナ、３ モジュール回路、４ 給電回路、５ 基板、６ 導体パッチ、１０ 入射信号、１１ 入射信号の波面、１２ レドーム透過後の入射信号、１３ レドーム透過後の入射信号の波面、２０ 送信信号、２１ 送信信号の波面、２２ 透過後の送信信号、２３ レドーム透過後の送信信号の波面、Ｐ１ 送信点、Ｐ２ 受信点、ｄ 導体パッチの相互間距離、ｔ 基板の厚さ、ｗ 導体パッチの幅（大きさ）。

Claims (5)

1. アレーアンテナと、
   前記アレーアンテナの上部に配置されたレドームと
   を備え、
   前記アレーアンテナは、
   平面上に配列された複数の素子アンテナと、
   前記複数の素子アンテナに高周波信号の分配および合成を行うモジュール回路と
   により構成されたアンテナ装置において、
   前記レドームは、位置に応じて透過位相が異なり、
   前記モジュール回路は、前記素子アンテナからの送信信号を、前記レドームの透過後に波面がそろうように、前記レドームの位置に応じて異なる位相となるように制御することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記レドームは、基板と、前記基板上に形成された複数の導体パッチとにより構成され、
   前記複数の導体パッチは、
   少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、
   前記基板の第１および第２の面に所定間隔で配列されるとともに、前記基板を挟んで対称に配置された構造からなり、
   前記複数の導体パッチの寸法は、前記レドームの平面位置に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記レドームは、基板と、前記基板上に形成された複数の導体パッチとにより構成され、
   前記複数の導体パッチは、
   少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、
   前記基板の第１および第２の面に所定間隔で配列されるとともに、前記基板を挟んで対称に配置された構造からなり、
   前記複数の導体パッチの隣接する相互間の距離は、前記レドームの平面位置に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記レドームは、基板と、前記基板上に形成された複数の導体パッチとにより構成され、
   前記複数の導体パッチは、
   少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、
   前記基板の第１および第２の面に所定間隔で配列されるとともに、前記基板を挟んで対称に配置された構造からなり、
   前記基板の厚さは、前記レドームの平面位置に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記レドームは、基板と、前記基板上に形成された複数の導体パッチとにより構成され、
   前記複数の導体パッチは、
   少なくとも動作周波数において１波長以下の寸法を有し、
   前記基板の第１および第２の面に所定間隔で配列されるとともに、前記基板を挟んで対称に配置された構造からなり、
   前記基板の比誘電率は、前記レドームの平面位置に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。

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