JP6267219B2 - 適合した(極大化又は極小化した)等価レーダー断面積を有する扁平二面形状の装置 - Google Patents
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Description
RCSの極大化(すなわち大きなRCSを達成すること)に用いられる第1の先行技術の解決法は、金属の二面体の使用からなる。
モノスタティックレーダーの場合には、様々な既知の対象物(及びそれにおける二面体)のRCSを減らす技術がある。第1群の方法としては、二面体の面における表面インピーダンス(surface impedance)を変更する。例えば、二面体の面上に吸収材料(absorbent material)を堆積させる。これにより反射のメカニズムは、吸収材料の存在によって弱まる。
本発明において、二面形状の装置の各プレートに、要求された反射のための位相法則を作り出すのは、反射アレイにおける異なる放射素子間の位相シフトの適用である。実際、位相シフトは、正反射に対する偏向の導入を可能とする各プレートによって作り出される。したがって、2枚のプレート(反射プレート)間のアパーチャー(aperture)の角度π−2αにかかわらず、装置における再放射の方向のコントロールが可能となる。したがって、小さな角度α(すなわちとても開いた構造体)であっても、効果的なオペレーション(例えば、大きなRCS)を保つことが可能となる。つまり、扁平な二面体上にプリントされた構造が得られ、それによりその深さが制限される(図2のP’=L.sin(α)を参照)。
図4に示すように、アレイの素子が垂直入射の平面波によって照射(illuminate)されているとき、平面波は、アレイにおける素子の位相シフトによる反射の偏向を受ける。したがって、アレイの素子のサイズとアレイのピッチdとによって、位相法則を決めるために、アレイにおける2つの連続する(隣接する)素子間の位相シフトを決定する。
図7は、図2における装置10の、装置の後方の等価平面に対して垂直に入射する平面波のオペレーションを図示している。
・2つの連続した素子(構造体における外から中心への)の間の位相シフトは、位相法則γで説明される遅延と対応していなければならない。
・この遅延は、角度αの大きさに従って調整され、二面体の内側に向かって、正反射に対する対応する偏向は(π/2−2α)に固定されていなくてはならない。(図7において、参照線71aは、左側プレート11aの正反射の軸を表し、参照線71bは、右側プレート11bの正反射の軸を表している。
上述した、二面体への照射波(ray)の入射角度を0°とは異なる偏向角βにできることについて、さらに示す。2つの例が、説明が必要な二面体の構成に適用できる。
それぞれのリフレクターアレイ14a、14bを構成する放射素子(セルともいう)として、多数の形状(環状素子、円形素子、長方形素子、正方形素子)から選ぶことが可能である。セル形状は基本的に、様々なセルのサイズによって達成されることができる位相シフトのトータルレンジの機能と、位相シフト法則の周波数挙動とによって選択される。シミュレーションを使うことで、環状セルは、最広域のレンジの周波数における可能な限り最良な線形の位相シフトの最大限の偏向量(excursion)を得ようと探したときに、良い妥協案であることが示されている。
リフレクターアレイ14a、14bのそれぞれのピッチは、できる限りサイドローブ(特にアレイのローブ)のレベルの増大を制限するように選ばれる。したがって、このピッチは、λ/2よりも小さなものが選ばれる(このときλは作動波長(working wavelength)である)。
それぞれのリフレクターアレイ14a、14bのサイズ(それぞれのパネル11a、11bのサイズ)は、装置10(2つのリフレクターアレイを持つ二面体)の最大RCSレベルに影響する。それゆえ、アレイのサイズとRCSの最大レベルとの間には、妥協が見出されなくてはならない。ある金属二面体について、RCSが最大であるとして、比較は同サイズの金属二面体との間で行うことができる。
全てのアレイが周波数選択的な素子を有する場合においては、上記に提案された解決方法における帯域幅は制限される。
・第1は、アレイ14a、14bに依存する。(図3の長方形の放射素子を有するものと同一である。)
・第2は、放射素子14a’、14b’における第2のアレイに依存する。(円形パッチである放射素子を有する。)
アレイの位相法則の改良によって、RCSを極大化する代わりに、極小化することが可能にとなる。モノスタティック構成のレーダーの場合と異なる方向に入射波を送り返すステップが、用いられる。この拡張は、ステルスアプリケーションの達成を可能にする。
(図11に示された)第2の変形では、装置は位相法則を時間に応じて変えるための手段を含み、したがって時間(RCSのアジリティー)に応じて装置におけるRCSを変える。それぞれのアレイ14a、14bによって造られた位相シフトは、例えば能動回路(位相シフト回路)111によってコントロールされる。この場合、放射素子はそれぞれが可変な位相シフト(そしてもはや、図2、3、7〜9の例に合った位相シフトではない)を導入する放射素子である。そして(それぞれの放射素子におけるアレイの)改良手段は、放射素子におけるそれぞれのアレイと、それぞれが放射素子のうちの1つの位相シフトをコントロールする複数の能動回路111とを含む。この複数の能動回路は、入力において構築された装置のRCSの要求された変更を示す値を受け取る適切なコマンド装置113(例えばプロセッサー)によってそれ自体がコントロールされている。このようなRCSのアジリティーは、例えばその装置(二面体)のシグニチャー(signature)を表すことを可能にし、それによってその識別を容易にする。
11a、11b プレート
12a、12b グラウンド平面
13a、13b 誘電層
14a、14b 放射素子
Claims (10)
- 2枚のプレート(11a、11b)を含み、互いの角度がπ−2αであって、0<α<π/4となるように形成され、各プレートは、少なくとも1つの誘電層(13a、13b)と放射素子(14a、14b)のアレイとを有するグラウンドプレーンを含み、ここで入射波は、両方のプレート上での二重の反射を介して反射され、
第1のプレートの放射素子の第1のアレイは、第1の位相シフトを生み出すことを可能とし、前記第1のプレートの外から二面角の中心へ向かって2枚のプレートが交わる軸に垂直な第1の軸をたどって所定の位相法則に従うものであり、
第2のプレートの放射素子の第2のアレイは、第2の位相シフトを生み出すことを可能とし、前記第2のプレートの外から二面角の中心へ向かって2枚のプレートが交わる前記軸に垂直な第2の軸をたどって前記所定の位相法則に従うものであり、
前記第1のアレイと前記第2のアレイとによって生じた前記位相シフトは、ある所与の作動周波数のために正反射に対する偏向を導入することを可能にする二面形状の装置(10)。 - 前記位相法則を時間に応じて変更する手段(111、113)を含み、装置の等価レーダー断面積を時間に応じて可変にする、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記放射素子は、それぞれ可変位相シフトを導入する放射素子であり、その中に有する前記変更手段は、それぞれの放射素子におけるアレイのために、各々が前記放射素子の位相シフトをコントロールする複数の能動回路(111)を含む請求項4に記載の装置。
- それぞれのプレートで、放射素子が前記少なくとも1層の誘電層にプリントされた放射素子である、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記放射素子のそれぞれのアレイについて、2つの連続した放射素子の間の位相シフトを、2枚のプレートの交差の軸に垂直な軸をたどって二面角装置の外から中心に向って放射素子の少なくとも1つの寸法を変更することによって得るものである、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の装置。
- 放射素子のそれぞれのアレイのピッチが、λ/2よりも小さく、かつλが作動波長である、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の装置。
- それぞれのプレートが、放射素子(14a’、14b’)の少なくとももう1つのアレイを含み、もう1つの与えられた作動周波数のために正反射に対する偏向を導入することを可能とする、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の装置。
- 放射素子はそれぞれ一定の位相シフトを導入する放射素子である、請求項1乃至請求項3、又は、請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載の装置。
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