JPH0380362B2

JPH0380362B2 -

Info

Publication number: JPH0380362B2
Application number: JP57179735A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Shimizu
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1991-12-24
Also published as: DE3375259D1; EP0109186B1; KR910008947B1; CA1202414A; KR840006576A; JPS5970005A; EP0109186A1

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、マイクロ波やミリ波を利用する通
信、放送、レーダーなどの送受信アンテナとして
使用したり、衛星によるテレビ放送の受信アンテ
ナとして使用したりすることができる、回転放物
面を電波の反射面としてもつパラボラアンテナや
カセグレンアンテナなどのアンテナに関する。

〈従来の技術〉パラボラアンテナやカセグレンアンテナは、回
転放物面を電波の反射面としてもつ反射鏡と、一
次放射器とを具備している。そうして、上記反射
面は、従来、炭素繊維のストランドを一方向に互
いに並行かつシート状に引き揃えたものをその繊
維軸が互いに直交するように交差積層したもの
か、炭素繊維の織物を使用した炭素繊維強化樹脂
材で形成されている。しかしながら、かかる従来
のアンテナは、反射面に導電性を与えてそれに電
波の反射機能をもたせる炭素繊維の方向が、0°方
向と90°方向の２方向に配置されているため、導
電性に関して面内異方性が大きく、偏波によつて
送受信効率が大きく変動するという問題があつ
た。

すなわち、第１図は、炭素繊維のストランドを
一方向に互いに並行かつシート状に引き揃えたも
のをその繊維軸が0°、90°、90°、0°になるように
４枚積層した、厚み0.5mmの炭素繊維強化樹脂材
によつて形成された反射面をもつパラボラアンテ
ナについて、入射波（直線偏波）の電磁ベクトル
と反射面の炭素繊維の繊維軸とがなす角度θと、
反射減衰量Ｒとの関係を調べたものであるが、反
射減衰量が炭素繊維の方向に大きく依存している
ことがわかる。

一方、このような問題を解決しようとして、上
述したアンテナの電波反射面にアルミニウム箔を
貼り合わせたり、ニツケルの塗布膜や亜鉛の溶射
膜を形成することも提案されている。このアンテ
ナは、金属は導電性に関して等方性であるから、
上述した異方性に起因する問題は起こらない。し
かしながら、金属は耐候性に劣り、また、塗布膜
や溶射膜は傷付きやすいので、そのようなアンテ
ナは耐久性が低い。

〈発明が解決しようとする課題〉この発明の目的は、従来のアンテナの上述した
問題点を解決し、電波の反射効率に優れるのはも
ちろん、偏波による送受信効率の変動が極めて小
さく、しかも、耐久性に優れたアンテナを提供す
るにある。

〈課題を解決するための手段〉上記目的を達成するために、この発明は、回転
放物面を電波の反射面としてもつ反射鏡と、上記
反射面の焦点に設けた一次放射器とを有し、上記
反射面は平均長５〜25mmの炭素短繊維で樹脂を強
化してなる炭素繊維強化樹脂材によつて形成さ
れ、かつ、上記炭素短繊維は上記反射面と実質的
に平行な面内においてランダムな方向に分散せし
められていることを特徴とするアンテナを提供す
る。炭素繊維強化樹脂材には、平均長５〜25mmの
炭素短繊維に加えて、平均長１〜５mmの炭素短繊
維が併用されていてもよい。また、炭素繊維強化
樹脂材に、繊維強化樹脂材やハニカム材からなる
強度保持材が裏打ちされていてもよい。

この発明をその一実施態様に基いて詳細に説明
するに、第２図において、アンテナ１は、回転放
物面を電波の反射面としてもつ反射鏡２と、この
反射鏡２の反射面の焦点に設けた一次放射器３と
を有している。４は導波管であり、５はアンテナ
１を支持する架台である。

反射鏡２は、繊維強化樹脂材からなり、反射面
側には炭素短繊維による炭素繊維強化樹脂材（以
下、CFRP材という）があり、裏面側にはガラス
短繊維によるガラス繊維強化樹脂材（以下、
GFRP材という）がある。すなわち、この反射鏡
２は、CFRP材にGFRP材が裏打ちされた層状構
成を採つており、CFRP材が電波反射面を形成し
ている。

CFRP材は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、フエノール樹脂、ポリイミド樹脂などの
熱硬化性樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリアルキル
樹脂などの熱可塑性樹脂６を、平均長５〜25mmの
炭素短繊維７で強化してなる。そして、炭素短繊
維７は、その繊維軸が反射鏡２の反射面と実質的
に平行になるように存在し、かつ、反射面の面内
においては全くランダムな方向を向いて分散して
存在している。すなわち、炭素短繊維７は、反射
面と実質的に平行な面内においてランダムな方向
に分散せしめられている。

一方、GFRP材は、上述した樹脂を、平均長10
〜50cm程度のガラス短繊維で強化してなる。そし
て、このガラス短繊維もまた、反射面と実質的に
平行な面内においてランダムな方向に分散せしめ
られている。

上記CFRP材における炭素短繊維は、反射面に
導電性を与えてそれに電波の反射機能をもたせ
る。炭素短繊維は、反射面の導電性を高くして電
波の高い反射効率を得るためには、長ければ長い
ほどよい。しかしながら、極端に長いと分散が不
均一になつてかえつて導電性が低下し、反射効率
が低くなる。また、分散が不均一になると、当
然、偏波による送受信効率の変動も大きくなる。
さらに、流動性が低下するので形成も難しくな
る。一方、極端に短くなると、成形性は向上する
ものの導電性が低下し、反射効率が低くなる。し
たがつて、炭素短繊維は、反射効率や、偏波によ
る送受信効率の変動や、成形の容易さなどを総合
的に考慮し、それらがバランスよく満たされるよ
う、平均長が５〜25mmのものを使用する。好まし
い平均長は、10〜20mmである。なお、CFRP材中
における炭素短繊維の割合は、導電性を高くする
という意味では高ければ高いほどよいが、極端に
高くなると成形性が低下し、炭素短繊維の分散性
が低下するようになるので、40〜60体積％程度で
あるのが好ましい。

上記CFRP材においては、平均長５〜25mmの炭
素短繊維に加えて、それよりも短い、平均長１〜
５mmの炭素短繊維を併用してもよい。そうする
と、平均長５〜25mmの炭素短繊維間の隙間が平均
長１〜５mmの炭素短繊維で埋められるようにな
り、導電性が一層向上し、また、導電性に関して
異方性がより小さくなる。しかも、平均長１〜５
mmの比較的短い炭素短繊維は、成形性にはほとん
ど影響を与えない。なお、平均長１〜５mmの炭素
短繊維を併用する場合、その併用割合は、体積に
して、平均長５〜25mmの炭素短繊維１に対して平
均長１〜５mmの炭素短繊維１〜３程度にする。

GFRP材は、アンテナとしての強度を保持す
る。そうして、上記実施例においては、主に成形
性の面から平均長10〜50cmのガラス短繊維を使用
したが、ガラス繊維のストランドを一方向に互い
に並行かつシート状に引き揃えたものを、その繊
維軸が互いに交差、たとえば0°、90°、または、
0°、±45°、90°の角度で交差するように積層して使
用してもよい。また、織物の形態で使用してもよ
い。また、ガラス繊維は安価であるので好ましい
ものの、アルミナ繊維やシリコンカーバイド繊維
などの無機補強繊維や、ポリアラミド繊維などの
有機補強繊維を使用してもよい。さらに、繊維強
化樹脂材ではなく、アルミニウムハニカムや、合
成紙ハニカム（たとえばポリｍフエニレンイソフ
タラミドからなるハニカム）を使用してもよい。

この発明のアンテナは、いろいろな方法によつ
て製造することができる。

たとえば、厚みが数ミリメートルのガラス繊維
SMC（シートモールデイングコンパウンド）を分
散し、その上に、周知の抄紙法によつて形成し
た、平均長５〜25mmの炭素短繊維の開織マツトを
置く。マツトの目付は、30〜100ｇ／m²程度でよ
い。

次に、上記マツトの上にＢステージの熱可塑性
樹脂フイルムを重ね、回転放物面の形状をしたキ
ヤビテイをもつ型にいれ、加熱、加圧して一体成
形する。

次に、上記反射鏡に導波管、一次放射器、架台
などを取り付けてアンテナとする。

〈発明の効果〉この発明のアンテナは、電波の反射面が炭素短
繊維による炭素繊維強化樹脂材によつて形成さ
れ、炭素短繊維が反射面と実質的に平行な面内に
おいてランダムな方向に分散せしめられているの
で、炭素短繊維の平均長が５〜25mmであることと
相まつて、反射面は、導電性が高く、しかも、導
電性に関して面内異方性が極めて小さい。そのた
め、電波の反射効率が高いばかりか、偏波の方向
による送受信効率の変動が極めて小さい。平均長
１〜５mmの炭素短繊維を併用した炭素繊維強化樹
脂材によるときは、導電性がより向上し、また、
より等方性になつて、反射効率が一層向上し、偏
波による送受信効率の変動もさらに小さくなる。

また、炭素繊維強化樹脂材は耐候性が高く、風
雨や太陽光によつてもほとんど劣化しないので、
この発明のアンテナは耐久性が極めて高い。

さらに、炭素短繊維の平均長を５〜25mmとする
炭素繊維強化樹脂材は成形が極めて容易であり、
絞り成形などによる大量生産が可能である。した
がつてまた、この発明のアンテナはコストも安
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、入射波（直線偏波）の電磁ベクトル
と反射鏡の反射面の炭素繊維の繊維軸とがなす角
度θと、反射減衰量Ｒとの関係を示すグラフ、第
２図は、この発明の一実施態様をパラボラアンテ
ナについて示す概略斜視図である。１……アンテナ、２……反射鏡、３……一次放
射器、４……導波管、５……架台、６……熱硬化
性樹脂または熱可塑性樹脂、７……炭素短繊維。

Claims

【特許請求の範囲】１回転放物面を電波の反射面としてもつ反射鏡
と、上記反射面の焦点に設けた一次放射器とを有
し、上記反射面は平均長５〜25mmの炭素短繊維で
樹脂を強化してなる炭素繊維強化樹脂材によつて
形成され、かつ、上記炭素短繊維は上記反射面と
実質的に平行な面内においてランダムな方向に分
散せしめられていることを特徴とするアンテナ。２炭素繊維強化樹脂材には、平均長１〜５mmの
炭素短繊維が併用されている、特許請求の範囲第
１項に記載のアンテナ。３炭素繊維強化樹脂材に、繊維強化樹脂材また
はハニカム材からなる強度保持材が裏打ちされて
いる、特許請求の範囲第１項または第２項に記載
のアンテナ。