JPH0223042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明は、反射率可変レーダリフレクタに係
り、とくに円偏波、直線偏波のいずれのレーダ波
に対してもこれを反射する場合の反射率を変化さ
せるのに好適な反射率可変レーダリフレクタに関
する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に、レーダリフレクタは、不特定な小形物
標や航路標識の反射率を向上せしめて、当該物標
等の検知を容易にするために利用されるものであ
る。

近年、発明者らは、上記レーダリフレクタを用
いて、その反射率を可変することで、レーダ局に
対してリフレクタ設置場所から、あまり多量でな
い情報を伝送する所謂バツシブテレメトリに関す
る研究開発を盛んに行つている。このバツシブテ
レメトリは、情報を伝送する側であるリフレクタ
自身が電波を発射しないため、他の通信に妨害を
与えず、また通常の発信機の如く電力回路を要し
ないことから、装置が小型簡単となると同時に、
リフレクタの情報を解読可能な復調器を備えれば
不特定レーダ局が使用できるという優れた利点を
有し、物標の識別や、環境情報など各種測定デー
タの伝送に広範囲の利用が期待されている。

本発明者は、先に、特開昭56−12105号、特開
昭56−12106号に於て、金属板に形成したスロツ
トをレーダ波に対し共振・非共振状態に電気的又
は機械的に切換えることにより、比較的帯域幅が
広く、構成が簡単、かつ、調整の容易な反射率可
変レーダリフレクタを提案した。

この反射率可変レーダリフレクタは、一般の航
海用に用いられる直線偏波（水平偏波）に対して
有用であるが、雨滴反射防害等を除去するために
使用される円偏波に対しては、以下に述べるよう
に、反射率の変化が少なく、実用に共し得ないと
いう不都合があつた。

すなわち、円偏波に対しては、例えば、第１図
に示すように、レーダアンテナ３より発射した右
旋円偏波Ａが金属板１に入射すると、反射波は位
相が逆転され左旋円偏波Ｂとなる。この逆旋反射
波は、送受信が同一アンテナで行なわれるレーダ
では受信されない。

ここで、上述した反射率可変レーダリフレクタ
の原理を第２図に示す。これは波長程度の寸法の
金属板に共振スロツトを設けると、スロツトの無
い金属板に対してスロツトと直交した直線偏波
（第２図では水平偏波）に対するレーダ断面積が
大きく抑圧されることを利用したものである。

いま、この第２図を用いて、円偏波が入射した
場合の作用を説明する。

この第２図に示す反射率可変レーダリフレクタ
２は、短冊状に形成され配置された複数の短冊状
金属板４，４Ａと、この各金属板４，４Ａの間の
細〓５，５，…に、所定間隔おいて複数個のスイ
ツチングダイオード６，６…が接続されたもので
ある。このダイオード６，６，…には、両端金属
板４Ａ，４Ａを介して、バイアス制御回路７より
所定のバイアス電圧が切換印加されるように構成
されている。バイアス制御回路７は、電波８とス
イツチ９とから成る。そして、このスイツチ９の
閉開切換により、ダイオード６，６，…がオン
（ON）又はオフ（OFF）し、該ダイオード６，
６，…がONのとき各ダイオード６，６，…間の
細〓が共振スロツトとなり、OFFのとき非共振
状態となるようにダイオード相互間の寸法及び細
〓５の寸法が定められている。

この反射率可変レーダリフレクタ２のダイオー
ド６，６，…がOFFのとき、該反射率可変レー
ダリフレクタ２は、非共振状態となつてほぼ金属
板に近い反射を起すので、前述したように円偏波
は反射波の位相が逆転したレーダアンテナ３では
受信されない。

一方、スイツチ９が閉じられて（第２図参照）
ダイオード６，６，…がONとなつて導通状態に
なると、共振スロツトが形成される。このとき、
レーダアンテナ３のため、発射された円偏波Ａ
は、共振スロツトと同一方向の垂直偏波成分が反
射され（第２図B1参照）、共振スロツトと直角方
向の水平偏波成分A2が通過する。したがつて、
反射波は、垂直偏波成分B1のみとなり、入射電
力の1/2となる。

この垂直偏波成分B1が円偏波用のレーダアン
テナ３で受信されると、該円偏波用のレーダアン
テナ３の構造上、更に1/2の電力が失なわれるた
め、反射率可変レーダリフレクタ２の入射波が全
部反射されるとした理想的な反射レベルの1/4の
電力が受信されることになる。実際には更に、ス
イツチングダイオード６，６，…がOFFのとき、
細〓があるため、水平偏波成分の反射が不完全と
なり、一方、ONのとき、該水平偏波成分の一部
が反射してしまうため、スイツチングダイオード
６，６，…のON，OFFによる反射波のレベル差
は更に小さくなる。このため、第２図に示す反射
率可変レーダリフレクタ２にあつては、円偏波に
対してその機能を有効に果たすことができなかつ
た。

すなわち、特開昭56−12106号の反射率可変レ
ーダリフレクタ（第２図のもの）を円偏波用とし
て使用した場合、ダイオードのON，OFFで得ら
れる最大レーダ断面積は水平偏波使用時の1/4と
なり、実用には供し得ない。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであつて、スロツトの非共振時には円偏波
を逆旋とすることなく同一旋回方向に反射し、か
つスロツト共振時には直線偏波成分のみを反射せ
しめることにより、円偏波に対して有効に変調動
作を行なうことの可能な反射率可変レーダリフレ
クタを提供することを、その目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、同一面上に所定の細〓をへだてて並
設された複雑の短冊状金属板と、この各短冊状金
属板の相互間に細〓を区切るようにして一定間隔
をへだてて順次連結された複数のスイツチングダ
イオードと、この各スイツチングダイオードを必
要に応じて導通制御するバイアス制御回路とを備
え、スイツチングダイオードの導通状態下にあつ
ては複数の短冊状金属板相互間の各細〓が共振ス
ロツトを形成する構造の反射率可変レーダリフレ
クタにおいて、複数の短冊状金属板の電波到来側
で、かつ当該短冊状金属板とは1/4波長の距離を
へだてた同一の面上に、複数本の導電性条件から
成り、かつ短冊状金属板相互間の細〓に直交する
方向の偏波成分を通過せしめるとともに当該間隔
に平行な偏波成分を反射する選択反射機能を備え
た格子状選択反射体を装備する、という構成を採
つている。これによつて前述した目的を達成しよ
うとするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第３図及び第４図に基
づいて説明する。

第３図は、本発明に係る反射率可変レーダリフ
レクタを示す全体的概略図である。図に於て、反
射率可変レーダリフレクタ２０は、レーダアンテ
ナ３に対向して、前後方向に所定の間隔、即ち、
レーダ波の略1/4波長に等しい距離L₁だけ離れて
装備された第１の電波反射体２１及び第２の電波
反射体２２とから成る。

この内第１の電波反射体２１は、レーダ波の到
来方向に対し垂直面内の上下方向に延設された複
数個の導電性条体２３，２３，…を有し、これら
の導電性条体２３，２３，…が所定間隔L₂にお
いて平行格子状に配設されて成る。導電性条体２
３は、金属線，金属箔，導電性塗料等から成り、
また間隔L₂は、垂直偏波成分が透過しない適当
な間隔に設定されている。本実施例では９
〔GHz〕帯の電波に対し、L₂は0.15λ（但し、λは
波長）に設定してある。更に導電性条体２３の幅
L₃は、水平偏波成分に対しては損失なく透過す
ると共に垂直偏波成分に対しては効率よく反射す
るような寸法（本実施例では0.04λ）に設定され
ている。

このように構成された第１の電波反射体２１は
レーダアンテナ３より入射される円偏波に対し、
その水平偏波成分を通過せしめ、垂直偏波成分を
反射する選択反射機能を備えた選択反射体として
の性質を有している。

一方、レーダ到来方向に対し後方に位置される
第２の電波反射体２２は、前述した従来の反射率
可変レーダリフレクタ（第２図参照）と略同様に
構成されている。即ち、所定幅L₄を有する複数
個の短冊状金属板２４，２４，…が、レーダ到来
方向に対し垂直な同一平面内に配設されており、
各々の金属板２４，２４，…間には所定の間隔
L₅を有する細〓２５，２５，…が形成されるよ
うになつている。そして、この細〓２５，…の長
手方向が前述した第１の電波反射体２１の格子方
向と一致するように設定されている。

細〓２５，２５，…には、隣接する金属２４，
２４，…を電気的に接続するため、スイツチング
ダイオード２６，２６，…が所定間隔L₆だけ離
れて、２次元的に負荷されている。スイツチング
ダイオード２６，２６，…の間隔L₆は、λ/2より
若干小さく設定されている。そして、このように
形成された第２の電波反射体２２の両端の金属板
２４Ａ，２４Ａにはバイアス制御回路２７が接続
されており、このバイアス制御回路２７のスイツ
チ２８を開閉することにより、電源２９がバイア
ス電圧として、各スイツチングダイオード２６，
２６，…に切換印加されるように成つている。具
体的には、スイツチ２８が閉じたとき、スイツチ
ングダイオード２６，２６，…はONとなり、各
スイツチングダイオード間の細〓２５，２５，…
に等価的に共振スロツトが形成される。また、ス
イツチ２８が開かれると、スイツチングダイオー
ド２６，２６，…はOFFし、当該第２の電波反
射体２２は、非共振状態となり、その面積に見合
つた通常の金属反射板と同一の反射作用を行な
う。

このように構成された第２の電波反射体２２
は、スイツチングダイオード２６がONのとき、
水平偏波成分を通過せしめ、OFFのとき入射波
を反射する機能を有している。

次に、上記実施例の全体的動作を第３図及び第
４図に基づいて説明する。

今、レーダアンテナ３から発射された右旋回円
偏波Ａが前記反射率可変リフレクタ２０に垂直に
入射すると、この円偏波Ａの垂直偏波成分は、第
１の電波反射体２１によつて入射方向に反射され
る。一方、円偏波Ａの水平偏波成分は、第１の電
波反射体２１に殆んど影響されることなく通過
し、前述した第２の電波反射体２２に到達する。

ここで、前記スイツチ２８が開いており、（第
３図参照）そしてスイツチングダイオード２６，
２６，…がOFFの状態にあるとき、水平偏波成
分は、第２の電波反射体２２で殆んど反射され
る。そして、この反射波が、第１の電波反射体２
１まで戻つたとき、前記垂直偏波成分の反射波と
の位相差が経路差であるπラジアンだけ異なるた
め、合成された反射波は右旋回円偏波Ｃとなり逆
旋することなく反射されることとなる。従つて、
レーダアンテナ３では、反射率可変レーダリフレ
クタ２０のレーダ断面積に対応するレベルの受信
電力を得ることができる。

次に、第４図に示すようにスイツチ２８を閉
じ、スイツチングダイオード２６，２６，…に所
定のバイアス電圧を印加して、ON状態にする
と、入射円偏波Ａの垂直成分は、当該スイツチン
グダイオード２６，２６，…のON，OFFに関係
なく第１の電波反射体２１によつて反射される
が、水平偏波成分は第２の電波反射体２２に共振
スロツトが形成されているため、当該第２の電波
反射体２２を通過する（第４図のＤ参照）。従つ
て、反射率可変レーダリフレクタ２０は、全体と
して垂直偏波成分（第４図のＥ参照）のみを反射
することとなり、これを受信するレーダアンテナ
３では、第３図に示した円偏波が反射される場合
の受信レベルを１とすると約1/4の電力が受信さ
れる。すなわち、スイツチ２８の開閉により、
１：１／４の受信レベル差が得られる。

実際には、スイツチングダイオード２６，２
６，…OFF時において第２の電波反射体２２で
反射される水平偏波成分の反射は完全でなく、ま
た、スイツチングダイオードON時の該水平偏波
成分の透過の不完全さを生ずるが、第１の電波反
射体２１の格子間隔L₁，第１と第２の電波反射
体２１，２２相互の位置関係、第２の電波反射体
２２の細〓２５の間隔等と調整することにより反
射率の可変レベル差の改善を図ることが可能であ
る。

これとは別に、前述した反射率可変レーダリフ
レクタ２０に直線偏波（水平偏波）のレーダ波が
入射した場合には、前方におかれた第１の電波反
射体２１はほとんど影響せず、後方の第２の電波
反射体２２のスイツチングダイオード２６，２
６，…のON，OFF動作により、該水平偏波の透
過、又は反射がなされる。従つて、レーダアンテ
ナ３側では10倍以上のレベル差を得ることができ
る。

上述した第１実施例によれば、直線偏波に対し
得られる高い変調率を損うことなく、円偏波に対
しても、比較的高レベルの変調率を得ることがで
きるのでレーダ波の種類に拘わらず常にパツシブ
テレメトリを行なうことが可能となる。しかも全
体的な構成が小型簡単で安価であるとともに、反
射率を変化させるためにスイツチングダイオード
を用いているため、応答速度が速く、さらに複数
個のスイツチングダイオードが短冊状の金属板間
に直列に挿入されているため、耐電力性を高くす
ることができる。

次に、上記一実施例に示した円偏波・直線偏波
両用の反射率可変レーダリフレクタを所謂電波レ
ンズに装備した実施例を第５図に示す。この第５
図において、符号４０は誘電体材料で形成された
ルーネブルグレンズ等の電波レンズを示す。この
電波レンズ４０の中心線方向からレーダ波が入射
すると、反対側のｆ点に焦点を結ぶ。そして、こ
の焦点ｆに反射板があると、入射光は再び該電波
レンズ４０の中を通つて入射方向に反射される。
従つて第５図に示すように電波レンズ４０の焦点
面近傍に、前述した第３図ないし第４図の実施例
と略同様に形成された第１の電波反射体２１Ａ及
び第２の電波反射体２２Ａを所定間隔おいてそれ
ぞれ内殻及び外殻上に対向装備し、かつ、当該電
波レンズ４０の、例えば赤道上の一部又は全部を
囲繞すれば、スイツチングダイオード２６Ａ，２
６Ａ，…をON，OFFすることによつて、前述し
た第１実施例と同様の反射可変作用を広角度の入
射レーダ波（円偏波，直線偏波）に対してなすこ
とができる。従つて、この第５図に示す実施例に
よれば、般舶等の移動局を対象とすることも可能
である。

尚、上記各実施例に於ては、第２の電波反射体
の共振・非共振切換をスイツチングダイオードに
て行なうように構成したが、二組の短冊状金属板
群を機械的にスライド切換して行なうように構成
すれば、機械的強度、環境条件に対する安定度等
を向上させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、レーダ波が円
偏波・直線偏波のいずれであつても、一つの構成
で簡単に反射率を可変することができ、従つて、
前述したバイアス制御回路を介して物標の識別情
報，各種測定データを入力し、レーダ局側でこれ
を復調することにより雨，霧等の転向条件に拘わ
らず常にパツシブテレメントリを行なうことが可
能な反射率可変レーダリフレクタを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は反射板における円偏波反射状態を示す
説明図、第２図は従来の反射率可変レーダリフレ
クタの例を示す概略図、第３図は本発明の一実施
例を示す斜視図、第４図は第３図の作用説明図、
第５図は他の実施例を示す概略図である。 ２０……反射率可変レーダリフレクタ、２１…
…第１の電波反射体、２２……第２の電波反射
体、２４，２４，……金属板、２５，２５，……
細〓、２６，２６，……スイツチングダイオー
ド、２７……バイアス制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同一面上に所定の細〓をへだてて並設された
   複雑の短冊状金属板と、この各短冊状金属板の相
   互間に前記細〓を区切るようにして一定間隔をへ
   だてて順次連結された複数のスイツチングダイオ
   ードと、この各スイツチングダイオードを必要に
   応じて導通制御するバイアス制御回路とを備え、
   前記スイツチングダイオードの導通状態下にあつ
   ては前記複数の短冊状金属板相互間の各細〓が共
   振スロツトを形成する構造の反射率可変レーダリ
   フレクタにおいて、 前記複数の短冊状金属板の電波到来側で、かつ
   当該短冊状金属板とは1/4波長の距離をへだてた
   同一の面上に、複数本の導電性条体から成り、か
   つ前記短冊状金属板相互間の細〓に直交する方向
   の偏波成分を通過せしめるとともに当該間隔に平
   行な偏波成分を反射する選択反射機能を備えた格
   子状選択反射体を装備したことを特徴とする反射
   率可変レーダリフレクタ。