JP2014107680A - レーダアンテナ及びレーダアンテナの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ部と筐体とを接続する同軸ケーブル等を簡単な構成で保護するレーダアンテナを提供する。
【解決手段】レーダアンテナ１０は、アンテナ部４０と、支持台３１と、支持棒３２，３３と、同軸ケーブル５０と、を備える。アンテナ部４０は、電波放射方向の前方に誘電体部が設けられる。支持棒３２，３３は、支持棒３２，３３は、アンテナ部４０と支持台３１との間に取り付けられ、アンテナ部４０を支持台３１から離間し、内部に中空状の中空部３２ａ，３３ａが形成される。これにより、簡単な構成で同軸ケーブル５０を保護できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体を有するアンテナ部を備えたレーダアンテナに関する。

従来から、アンテナ部と、筐体部と、を備えるレーダアンテナが知られている。アンテナ部は、電波を外部へ放射する。筐体部は、前記アンテナ部を回転させるモータや、前記アンテナ部へ電波を供給する同軸ケーブル等が内蔵されている。

また、アンテナ部には様々な種類が存在するが、例えば、開口部の断面が徐々に広くなるような形状（ホーン形状、ラッパ形状）のアンテナ部が従来から知られている。このホーン形状のアンテナ部を支持する場合、ホーン部分の真下や後ろ等に金属等を配置してもビーム形成に影響がないことが知られている。そのため従来では、ホーン形状のアンテナ部を安定的に支持するために、アンテナ部を筐体に直接的（取付板を介する程度）に取り付けることが一般的である。

また、特許文献１は、誘電体を有するアンテナ部を開示する。このアンテナ部は、２枚の誘電体平板を向かい合わせて構成される誘電体導波機構を備えている。

特公平３−４２７２３号公報

しかし、特許文献１のように誘電体を含むアンテナ部は、周囲に金属等が配置されると、ビーム形成を適切に行うことができなくなる。従って、従来のホーン形状のアンテナ部とは異なり、誘電体を含むアンテナ部は、筐体の近傍に配置しないことが好ましい。

従って、誘電体を含むアンテナ部は、筐体部から離れるように支持されることが好ましい。ここで、筐体部とアンテナ部とが離れてしまう場合、両者を繋ぐ同軸ケーブル等が外部に露出してしまうことが考えられる。

そのため、同軸ケーブルの外部に露出する部分は、紫外線対策等が必要となる。また、船舶用レーダ装置の場合、露出したケーブル等に、海水が掛かったり、風圧によって力を受けたりすることが考えられるので、これらの対策も必要となる。従って、レーダアンテナの製造コストが増大してしまう。

また、同軸ケーブルが外部に露出する場合、レーダアンテナの外観が雑然としたものとなり、デザイン上の観点からも好ましくない。

しかし、特許文献１の構成は、誘電体を含むアンテナ部の形状を開示するにとどまり、同軸ケーブルや導波管をどのように接続するか又はどのように保護するかまでは開示していない。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、アンテナ部と筐体とを接続する同軸ケーブル等を簡単な構成で保護するレーダアンテナを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成のレーダアンテナが提供される。即ち、このレーダアンテナは、アンテナ部と、支持台と、支持棒と、ケーブル又は導波管と、を備える。前記アンテナ部は、電波放射方向の前方に誘電体が設けられる。前記支持棒は、前記アンテナ部と前記支持台との間に取り付けられ、前記アンテナ部を前記支持台から離間し、内部に中空状の中空部が形成される。前記ケーブル又は導波管は、前記中空部を通って前記アンテナ部に接続される。

これにより、ケーブル又は導波管が外部に露出しないので、ケーブル等の耐環境性を向上させることができる。あるいは、ケーブルを保護するための部材を省略又は簡略化できるので、コストを低減できる。更には、レーダアンテナの外観をシンプルにすることができる。

前記のレーダアンテナにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、レーダアンテナは、前記支持棒を複数備える。前記支持棒のうち少なくとも１つに前記中空部が形成されている。

一般的に、中空状の支持棒は中実状の支持棒よりも強度が低い。しかし、上記のように複数の支持棒でアンテナ部を支持することで、安定的にアンテナ部を支持することができる。特に、アンテナに向かって風が吹いている場合であっても、複数の支持棒の間から風を通過させることができるので、レーダアンテナを安定させることができる。

前記のレーダアンテナにおいては、前記支持棒のうち少なくとも１つは、前記アンテナ部の長手方向の端部側に傾斜するように配置されていることが好ましい。

これにより、アンテナ部を中央で支持する構成と比較して、アンテナ部をより安定的に支持することができる。また、例えばアンテナ部の長手方向の端部側へケーブル等を配置したい場合、ケーブル等を大きく曲げなくて良いため、ケーブル等に対する負荷を軽減できる。

前記のレーダアンテナにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記レーダアンテナは、前記支持棒を２つ備える。前記支持棒の間隔が、前記アンテナ部に近づくに従って広くなる。

これにより、支持棒が２本であっても、アンテナ部を安定的に支持することができる。

前記のレーダアンテナにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記アンテナ部は、エンドフィード型である。前記支持棒の前記中空部には、同軸ケーブルが配置される。

これにより、エンドフィード型のアンテナ部はアンテナの長手方向の端部まで同軸ケーブルを繋げる必要があるので、支持棒の傾斜を有効に活用して同軸ケーブルを配置できる。

前記のレーダアンテナにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このレーダアンテナは、孔部が形成された筐体部を備える。前記ケーブル又は前記導波管は、前記筐体部に形成された孔部と、前記支持棒を貫通するように形成された前記中空部と、を通過するように配置されている。

これにより、アンテナ部から筐体部までの間に配置されるケーブル等が完全に覆われることとなるので、ケーブル等の耐環境性を一層向上させることができる。

前記のレーダアンテナにおいては、前記支持棒は、前記アンテナ部に近づくに従って電波放射方向の後方側に近づくように傾斜していることが好ましい。

一般的に、支持棒は、誘電体を備えるアンテナ部を支持する場合は、電波特性の影響を抑えるために、電波放射方向の後方側を支持する。従って、支持棒を上述のように傾斜させることで、アンテナ部の重心と回転中心とを近づけることができる。従って、アンテナ部を安定的に支持することができる。

本発明の第２の観点によれば、以下のレーダアンテナの製造方法が提供される。即ち、このレーダアンテナの製造方法は、接続工程と、取付工程と、を含む。前記接続工程では、アンテナ部を支持するとともに前記アンテナ部を支持部から離間する支持棒の中空状の中空部に、ケーブル又は導波管を配置して、前記アンテナ部に接続する。前記取付工程では、前記支持棒に、電波放射方向の前方に誘電体が設けられた前記アンテナ部を取り付ける。

これにより、ケーブル又は導波管が外部に露出しないので、ケーブル等の耐環境性を向上させることができる。あるいは、ケーブルを保護するための部材を省略又は簡略化できる。更には、レーダアンテナの外観をシンプルにすることができる。

本発明の一実施形態に係るレーダアンテナの概略正面図。 レーダアンテナの概略側面図。 アンテナ支持部の正面図。 アンテナ支持部の断面斜視図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るレーダアンテナの概略正面図である。図２は、レーダアンテナの概略側面図である。

レーダアンテナ１０は、パルス状の電波を放射するとともに、この放射した電波の反射波を受信する。レーダアンテナ１０は、水平面内で回転しながら、電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。レーダアンテナ１０が受信した反射波は、図略の送受信部や指示器等で解析される。これにより、レーダアンテナ１０の周囲の物標の位置及び速度等を取得することができる。

図１及び図２に示すように、レーダアンテナ１０は、筐体部２０と、アンテナ支持部３０と、誘電体を有するアンテナ部４０と、を備える。

筐体部２０は、様々な装置が収容された箱状の部材である。筐体部２０は、例えば、アンテナ部４０を回転させるための回転軸２１を駆動するモータや、アンテナ部４０が放射する電波を生成する回路やマグネトロン等を備えている。また、筐体部２０とアンテナ部４０とは同軸ケーブル（又は導波管等）で接続されており、アンテナ部４０は、筐体部２０が供給した電波を外部に放射することができる。

上述のように、誘電体を有するアンテナ部４０は、電波放射方向の前方又は前斜め方向に金属等が存在すると適切にビーム形成を行うことができない。本実施形態では、この点を考慮して、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のアンテナ支持部３０を備える。

アンテナ支持部３０は、後述の支持棒３２，３３によってアンテナ部４０を筐体部２０から離間する。これにより、筐体部２０がビーム形成に与える影響を軽減することができる。なお、この離間する量は、放射する電波の１波長以上であることが好ましい（送信周波数が３ＧＨｚである場合は約１０ｃｍ）。また、ＦＲＰは電波に影響を与えにくいという特性を有しているため、ビーム形成に影響を及ぼすことは殆どない。なお、アンテナ支持部３０の材質は、電波に与える影響を考慮すると、ＦＲＰの中でもＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）であることが好ましい。

また、ＦＲＰ（ＧＦＲＰ）は、電波に与える影響が小さいだけでなく、軽量性、耐熱性、対腐食性にも優れる。特に、本実施形態は船舶用レーダ装置に用いられるので、強風を受けたり海水が掛かったりすることも考えられるため、ＦＲＰは好適である。

以下、アンテナ支持部３０の具体的な構成について説明する。図１及び図３に示すように、アンテナ支持部３０は、支持台３１と、支持棒３２，３３と、取付台３４と、カバー３５と、を備える。また、支持台３１、支持棒３２，３３、取付台３４、及びカバー３５は、アンテナ部４０と一体的に回転するように構成されている。また、支持棒３２，３３には、それぞれ中空部３２ａ，３３ａ及び固定部３２ｂ，３３ｂが形成されている。

支持台３１は、筐体部２０に取り付けられる板状の部材である。支持台３１には、２本の支持棒３２，３３が接続されている。

支持棒３２，３３は、円筒状の部材（外観が円柱状の部材）であり、支持台３１と取付台３４とを接続するように形成されている。また、支持棒３２，３３は、支持台３１側における支持棒３２，３３の間隔よりも、取付台３４側（アンテナ部４０側）における支持棒３２，３３の間隔が広くなるように配置されている（略Ｖ字状に配置されている）。言い換えると、支持棒３２，３３は、取付台３４（アンテナ部４０）に近づくに従って、長手方向端部（図１を参照）に近づくように傾斜している（アンテナ部４０の長手方向に向かって傾斜している）。

また、支持棒３２，３３は、図２に示すように、取付台３４（アンテナ部４０）に近づくに従ってアンテナ部４０の後方側（電波放射方向の後方側）に近づくように傾斜している。これは、以下の理由によるものである。

即ち、誘電体を有するアンテナ部４０は、ビーム形成に影響を与えることを防ぐために、電波放射方向の前方側にアンテナ支持部３０が位置することは好ましくない。従って、アンテナ支持部３０（支持棒３２，３３）は、アンテナ部４０の後方側を支持する。

そのため、仮に、アンテナ支持部３０（支持棒３２，３３）が垂直に延びている場合、アンテナ部４０の重心と、アンテナ部４０を回転させるときの回転中心と、が大きく離れてしまう。この場合、回転中のアンテナ部４０を安定的に支持することが難しくなる。

この点、本実施形態では、支持棒３２，３３を電波放射方向の後方側に傾斜させることで、アンテナ部４０の重心と、アンテナ部４０の回転中心と、を近づけることができる。従って、回転中のアンテナ部４０を安定的に支持することができる。

また、支持棒３２，３３には、それぞれ、中空部３２ａ，３３ａと、固定部３２ｂ，３３ｂと、が形成されている。

中空部３２ａ，３３ａは、円筒状に構成される支持棒３２，３３の中空状の部分である。ＦＲＰは、部材を厚くするためには何層もＦＲＰを形成していく必要があるため、中空状の部材を作成する方が中実状の部材を作成するよりも安価に製造できる。

固定部３２ｂ，３３ｂは、取付台３４との接触部分において形成された平板状の部分である。固定部３２ｂ，３３ｂには、貫通孔が形成されており、この貫通孔に固定具（ボルト等）を差し込むことで、取付台３４に支持棒３２，３３を固定することができる。

取付台３４は、支持棒３２，３３とアンテナ部４０との間に配置される。取付台３４は、断面Ｌ字状の細長状の部材であり、アンテナ部４０の下面（筐体部２０側の面）及び後面（電波放射方向の後方側の面）と接触するようにして、当該アンテナ部４０に取り付けられる。なお、取付台３４を断面Ｌ字状にすることにより、アンテナ部４０を確実に固定できる他、取付台３４の強度を向上させることができる。

カバー３５は、支持棒３２と支持棒３３との間を覆っている。

アンテナ部４０は、エンドフィード型のスロットアレイアンテナであり、図２に矢印で示す方向に電波を放射可能である。図２等に示すように、アンテナ部４０は、アンテナケース４１と、放射部４２と、複数の誘電体部４３と、を備える。

アンテナケース４１は、アンテナ部４０を構成する各部材を覆うためのケースである。なお、レーダアンテナ１０の内部を見易くするために、図２等においては、アンテナケース４１の輪郭のみを示している。

放射部４２は、同軸ケーブル等によって供給された電波を外部へ放射する。放射部４２は、例えば、アンテナ部４０の長手方向に沿って形成される放射用導波管等から構成される。放射用導波管は、金属製の管状の部材であり、スリットが所定の間隔で形成されている。放射用導波管は、同軸ケーブル等によって供給された電波を、このスリットから外部（電波放射側）へ放射する。

アンテナ部４０の電波放射側の前方には、発泡誘電体等を素材とする誘電体部４３が配置されている。具体的には、所定の間隔を空けて互いに平行に配置された２枚の誘電体の外側に、更に２枚の誘電体が配置されている。放射部４２が放射する電波は、この誘電体部４３の間隔に応じて指向角（垂直方向のビーム幅）が抑えられる。なお、指向角は、誘電体部４３の間隔だけでなく、誘電率を変更することによっても調整することができる。

以上の構成により、レーダアンテナ１０は、マグネトロン等を用いて発生させた電波を、所定の指向角で外部に放射することができる。

次に、筐体部２０とアンテナ部４０とを接続する同軸ケーブルの配置について説明する。

上述のように、筐体部２０には、アンテナ部４０が放射する電波を生成するマグネトロン又は回路等が設けられている。ここで生成された電波は、同軸ケーブル５０によって、アンテナ部４０に供給される。具体的には、図２に示すように、筐体部２０の上面（アンテナ部４０側の面）には孔が形成されており、同軸ケーブル５０は、この孔を介して筐体部２０からアンテナ支持部３０まで延びている。

図３に示すように、アンテナ支持部３０のカバー３５の内側には、コネクタ５１が配置されている。コネクタ５１は、筐体部２０から延びた同軸ケーブル５０と、アンテナ部４０に向けて延びる同軸ケーブル５０と、を接続する部品である。

コネクタ５１からアンテナ部４０に向けて延びる同軸ケーブル５０は、支持棒３３の内部（中空部３３ａ）を通過して、アンテナ部４０の放射部４２に接続される。この構成により、筐体部２０で発生させた電波をアンテナ部４０に供給することができる。

次に、同軸ケーブル５０が支持棒３３内を通過する本実施形態の構成と、同軸ケーブル５０がアンテナ支持部３０の外側を通過する構成（比較例）と、を比較する。

比較例では、同軸ケーブル５０が外部に露出するので、同軸ケーブル５０に紫外線対策、風対策、及び浸水対策等を施す必要がある。この点、本実施形態では、同軸ケーブル５０は支持棒３３に覆われているので、上記の対策を施す必要が無い。従って、レーダアンテナ１０のコストを低減させることができる。

また、比較例では、同軸ケーブル５０が外部に露出するので、デザイン上の観点からも雑然とした印象を与えてしまう。この点、本実施形態では、同軸ケーブル５０が外部に露出しないので、デザインをすっきりさせる（シンプルにする）ことができる。

また、アンテナ部４０はエンドフィード型なので、アンテナ部４０の端部まで同軸ケーブル５０を配置する必要がある。また、同軸ケーブル５０はあまり大きく曲げないことが好ましい。従って、理想的には、図３等に示すように緩やかに湾曲するように同軸ケーブル５０を配置することが好ましい。しかし、比較例では、このように同軸ケーブル５０を配置すると、同軸ケーブル５０の露出部分が長くなってしまう。この場合、レーダアンテナ１０のコスト面及びデザイン面が更に悪化してしまう。

この点、本実施形態のように、アンテナ部４０の長手方向の端部側に傾斜した支持棒３３の内部を通過するように同軸ケーブル５０を配置することで、理想的な同軸ケーブル５０の配置を実現できる。つまり、本実施形態の構成は、エンドフィード型のアンテナ部４０に特に有効である。

以上に説明したように、本実施形態のレーダアンテナ１０は、アンテナ部４０と、支持台３１と、支持棒３２，３３と、同軸ケーブル５０と、を備える。アンテナ部４０は、電波放射方向の前方に誘電体部４３が設けられる。支持棒３２，３３は、アンテナ部４０と支持台３１との間に取り付けられ、アンテナ部４０を支持台３１から離間し、内部に中空状の中空部３２ａ，３３ａが形成される。同軸ケーブル５０は、中空部３３ａを通ってアンテナ部４０に接続される。

これにより、同軸ケーブル５０が外部に露出しないので、同軸ケーブル５０の耐環境性を向上させることができる。あるいは、同軸ケーブル５０を保護するための部材を省略又は簡略化できるので、コストを低減できる。更には、レーダアンテナ１０の外観をシンプルにすることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記実施形態では、中空部３３ａに同軸ケーブル５０を通す構成を開示したが、同軸ケーブル５０以外にも、様々なケーブルを通すことができる。例えば、アンテナ部４０に何らかのセンサを取り付け、センサの給電及び情報伝達のためのケーブルが中空部を通過する構成であっても良い。

更には、同軸ケーブル５０の代わりに導波管が中空部を通過する構成であっても良い。なお、導波管は曲げることが好ましくないため、この構成は、センターフィード型のアンテナに適用することが好ましい。

支持棒３２，３３の数は２つに限られず、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。

支持棒３２，３３の設置角度は任意であり、電波放射方向の後方及び長手方向の端部側に傾斜していなくても良い。また、支持棒３２，３３は、中空部３２ａ，３３ａが形成されていれば形状は任意であり、角パイプ状であっても良い。

本発明は、船舶用のレーダアンテナに限られず、他の移動体（航行体）に設けるレーダアンテナに適用することができる。また、固定点で観測を行うレーダ装置のレーダアンテナにも適用することができる。

１０ レーダアンテナ
２０ 筐体部
３０ アンテナ支持部
３１ 支持台
３２，３３ 支持棒
３２ａ，３３ａ 中空部
３２ｂ，３３ｂ 固定部
３４ 取付台
４０ アンテナ部
４１ アンテナケース
４２ 放射部
４３ 誘電体部

Claims (8)

1. 電波放射方向の前方に誘電体が設けられたアンテナ部と、
   支持台と、
   前記アンテナ部と前記支持台との間に取り付けられ、前記アンテナ部を前記支持台から離間し、内部に中空状の中空部が形成された支持棒と、
   前記中空部を通って前記アンテナ部に接続されたケーブル又は導波管と、
   を備えることを特徴とするレーダアンテナ。
2. 請求項１に記載のレーダアンテナであって、
   前記支持棒を複数備え、
   前記支持棒のうち少なくとも１つに前記中空部が形成されていることを特徴とするレーダアンテナ。
3. 請求項２に記載のレーダアンテナであって、
   前記支持棒のうち少なくとも１つは、前記アンテナ部の長手方向の端部側に傾斜するように配置されていることを特徴とするレーダアンテナ。
4. 請求項２又は３に記載のレーダアンテナであって、
   前記支持棒を２つ備え、
   前記支持棒の間隔が、前記アンテナ部に近づくに従って広くなることを特徴とするレーダアンテナ。
5. 請求項３又は４に記載のレーダアンテナであって、
   前記アンテナ部は、エンドフィード型であり、
   前記支持棒の前記中空部には、同軸ケーブルが配置されることを特徴とするレーダアンテナ。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載のレーダアンテナであって、
   孔部が形成された筐体部を備え、
   前記ケーブル又は前記導波管は、前記筐体部に形成された孔部と、前記支持棒を貫通するように形成された前記中空部と、を通過するように配置されていることを特徴とするレーダアンテナ。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載のレーダアンテナであって、
   前記支持棒は、前記アンテナ部に近づくに従って電波放射方向の後方側に近づくように傾斜していることを特徴とするレーダアンテナ。
8. アンテナ部を支持するとともに前記アンテナ部を支持部から離間する支持棒の中空状の中空部に、ケーブル又は導波管を配置して、前記アンテナ部に接続する接続工程と、
   前記支持棒に、電波放射方向の前方に誘電体が設けられた前記アンテナ部を取り付ける取付工程と、
   を含むことを特徴とするレーダアンテナの製造方法。

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