(57)【要約】      （修正有）【課題】飛しょう体のレドームに多層構造を用いた場合、レドーム各層で電波が反射し干渉することがある。そこで、層間の間隙を可変にして、電波の透過損失を少なくでき、目標の探知や飛しょう体の誘導などに対して所望の性能が得られる装置を提供する。【解決手段】外部からの電波を受信するアンテナ２６と、誘電体からなる第１のスキン２１と、上記アンテナ２６と上記第１のスキン２１との間にあり当該アンテナ２６及び第１のスキン２１と対向配置され誘電体からなる第２のスキン２２と、上記第１のスキン２１と第２のスキン２２との間隔を可変自在に支持する支持部２３と、外部から上記第１のスキン２１及び第２のスキン２２を透過して上記アンテナに入射する電波２７の周波数及び入射方向に基づいて上記第１のスキン２１と第２のスキン２２との間隔を可変する制御部３０と、を備えた飛しょう体の誘導装置である。【選択図】図２
2010060195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの電波を受信するアンテナと、
誘電体からなる第１のスキンと、
上記アンテナと上記第１のスキンとの間にあり、当該アンテナ及び第１のスキンと対向配置され、誘電体からなる第２のスキンと、
上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変自在に支持する支持部と、
外部から上記第１のスキン及び第２のスキンを透過して上記アンテナに入射する電波の周波数及び入射方向に基づいて、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する制御部と、
を備えることを特徴とする飛しょう体の誘導装置。
【請求項２】
外部からの電波を受信するアンテナと、
誘電体からなる第１のスキンと、
上記アンテナと上記第１のスキンとの間にあり、当該アンテナ及び第１のスキンと対向配置され、誘電体からなり、ガイド部材を設けられた第２のスキンと、
上記第１のスキンに保持され、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔が可変となるように、上記第２のスキンのガイド部材を可動方向に軸支するシャフトと、
外部から上記第１のスキン及び第２のスキンを透過して上記アンテナに入射する電波の周波数及び入射方向に基づいて、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する制御部と、
を備えることを特徴とする飛しょう体の誘導装置。
【請求項３】
外部からの電波を受信するアンテナと、
誘電体からなり、機体の機軸方向を中心軸とする第１のスキンと、
上記アンテナと上記第１のスキンとの間にあり、当該アンテナ及び第１のスキンと対向配置され、誘電体からなり、上記第１のスキンの中心軸より偏心した軸を中心軸とする第２のスキンと、
上記第２のスキンに設けられ、上記第１のスキンの中心軸上に配置される嵌合部材と、
上記第１のスキンの中心軸上で保持され、上記嵌合部材と嵌合し、上記第２のスキンを回転可能に軸支するシャフトと、
外部から上記第１のスキン及び第２のスキンを透過して上記アンテナに入射する電波の周波数及び入射方向に基づいて、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する制御部と、
を備えることを特徴とする飛しょう体の誘導装置。
【請求項４】
上記アンテナが受信する電波もしくは外部から入力される受信電波情報に基づき、中心周波数の電界強度を出力する電波情報出力部と、
上記電波情報出力部にて出力した中心周波数の電界強度が、所定の閾値以下である場合は、所定の閾値を超えるように上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する駆動制御部と、
を有する制御部
を備えることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項記載の飛しょう体の誘導装置。
【請求項５】
上記アンテナが受信する電波もしくは外部から入力される受信電波情報に基づき、中心周波数と当該電波の入射方向を出力する電波情報出力部と、
上記電波情報出力部にて出力した電波の中心周波数と入射方向に基づき、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する駆動制御部と、
を有する制御部
を備えることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項記載の飛しょう体の誘導装置。
【請求項６】
上記アンテナが受信する電波もしくは外部から入力される受信電波情報に基づき、中心周波数と当該電波の入射方向を出力する電波情報出力部と、
上記アンテナが受信する電波の中心周波数と入射方向に対応させて、上記第２のスキンのガイド部材の可動方向における第１のスキンと第２のスキンとの相対距離を記憶するデータベースと、
上記電波情報出力部にて出力した電波の中心周波数と入射方向を上記データベースに入力することで得られる相対距離に基づき、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する制御信号を出力する演算部と、
を有する駆動制御部と、
を有する制御部
を備えることを特徴とする請求項２記載の飛しょう体の誘導装置。
【請求項７】
上記アンテナが受信する電波もしくは外部から入力される受信電波情報に基づき、中心周波数と当該電波の入射方向を出力する電波情報出力部と、
上記アンテナが受信する電波の中心周波数と入射方向に対応させて、第１のスキンと第２のスキンとの相対角度を記憶するデータベースと、
上記データベースに電波の中心周波数と入射方向を入力することで得られる相対角度に基づき、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する制御信号を出力する演算部と、
を有する駆動制御部と、
を有する制御部を備えることを特徴とする請求項３記載の飛しょう体の誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飛しょう体に搭載する誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の目標に向けて飛しょうする飛しょう体の先端部には、目標を探知するためのレーダ用アンテナが備えられている。しかし、飛しょう体の先端部は空力荷重や空力加熱を受けやすい部位でもあるため、アンテナを空力荷重や空力加熱から保護するためのレドームを必要とする。
【０００３】
レドームはレーダ用アンテナが送受信する電波を透過させる必要があるが、電波の透過性を向上させる方法としてレドームを多層構造とする方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１７１３号公報（第２〜４頁、第１、２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし多層構造のレドームを用いた場合、レドーム各層で電波が反射し干渉することがある。層間の間隙の量が固定されていると、層間で発生する干渉の影響により電波の透過損失が大きくなってしまい、目標の探知や飛しょう体の誘導などに対して所望の性能が得られないという問題があった。
【０００６】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、レドームの層間の間隔を可変制御することにより、外部から受信する電波のレドームの透過特性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る飛しょう体の誘導装置は、
外部からの電波を受信するアンテナと、
誘電体からなる第１のスキンと、
上記アンテナと上記第１のスキンとの間にあり、当該アンテナ及び第１のスキンと対向配置され、誘電体からなる第２のスキンと、
上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変自在に支持する支持部と、
外部から上記第１のスキン及び第２のスキンを透過して上記アンテナに入射する電波の周波数及び入射方向に基づいて、上記第１のスキンと第２のスキンとの間隔を可変する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１のスキンと第２のスキンの間隔を可変とすることにより、アンテナが受信する電波の電波損失を低減させ、透過特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における誘導装置を搭載した飛しょう体の運用例を示す図である。母機１１に搭載された飛しょう体２４には、実施の形態１の誘導装置を搭載している。飛しょう体２４は、母機１１より目標１２に関する情報、例えば母機１１から見た目標１２の角度情報や、目標１２の位置情報や、母機１１が得た目標１２の発する電波の周波数情報をもらう。飛しょう体２４が母機１１より情報をもらった後、飛しょう体２４は母機１１より発射され、飛しょう体２４に搭載されたアンテナにより目標１２が発する電波を受信しながら、目標１２に向かって飛しょうする。
【００１０】
しかし飛しょう体２４は姿勢を変えながら目標１２に向かって飛しょうするので、飛しょう体２４に搭載されたアンテナが目標１２より受信する電波の入射方向も変化する。そのため、飛しょう体２４のアンテナを保護するアウタスキンとインナスキンにより飛しょう体２４のアンテナが受信する電波の電界強度が低下する場合がある。実施の形態１は、アウタスキンとインナスキンの間隔を変えることにより目標１２より受信する電波の損失を低減させ、透過特性を向上させるものである。なお目標１２は移動していても固定していてもよい。
【００１１】
図２は、この発明の実施の形態１における飛しょう体の誘導装置を示す断面図である。実施の形態１の誘導装置は、誘電体である複合材料を素材とするアウタスキン（第１のスキン）２１およびインナスキン（第２のスキン）２２と、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変自在に支持する支持部２３と、外部からの電波を受信するアンテナ２６と、制御部３０より構成される。
【００１２】
飛しょう体２４の先端部には、目標１２が発する電波を受信するアンテナ２６があり、インナスキン２２に覆われている。つまりインナスキン２２は、アンテナ２６とアウタスキン２１との間にあり、アンテナ２６及びアウタスキン２１と対向配置される。ここでアウタスキン２１やインナスキン２２の厚さは数ｍｍ程度でもよい。
【００１３】
またアウタスキン２１は、飛しょう体２４と接続するインタフェース部２５を備える。インタフェース部２５としては、例えば、飛しょう体２４とアウタスキン２５をネジ切り状にして固定する形態などがある。支持部２３は、後述するように、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔が可変自在となるように支持する。制御部３０は、外部からアウタスキン２１及びインナスキン２２を透過してアンテナ２６に入射する電波の情報、例えば、電界強度や周波数や入射方向に基づいて、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変する。ここで制御部３０は、図２に示すように、電波情報出力部２８と駆動制御部２９にて構成される。
【００１４】
図３は、実施の形態１における支持部２３を示す図である。支持部２３は、図３に示すように、インナスキン２２に設けられたガイド部材２３ｂと、アウタスキン２１に保持され、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔が可変となるように、インナスキン２２のガイド部材２３ｂを可動方向に軸支するシャフト２３ａと、により構成される。シャフト２３ａは、アウタスキン２１の内側にあり、飛しょう体２４の機軸方向に取付けられる。またガイド部材２３ｂは、シャフト２３ａと摺動する。支持部２３の材質は金属またはセラミックを用いればよく、シャフト２３ａとガイド部材２３ｂとの滑りをよくするために、ガイド部材２３ｂの内側にテフロン（登録商標）加工を施してもよい。
【００１５】
図４は、２層レドームを透過する際の電波の振る舞いを示す図であり、図４（ａ）は反射波を考慮する場合を、図４（ｂ）は透過波を考慮する場合を示す。
【００１６】
所定の目標１２に向かって飛しょうする飛しょう体２４は、アンテナ２６のアンテナ面を所定の方向に向け、アンテナ２６が発信した電波の反射波を受信するか、または目標１２の発信する電波を受信することで所定の目標１２までの距離および方位を計測しつつ飛しょうする。アンテナ２６はレドーム、つまりアウタスキン２１とインナスキン２２に覆われているため、アンテナ２６の発信または受信する電波２７は必ずアウタスキン２１とインナスキン２２を透過する。
【００１７】
ここでアウタスキン２１とインナスキン２２との間隔によっては、外部からアンテナ２６に向けて入射する電波２７は、図４（ａ）のように、アウタスキン２１により反射される反射波と、アウタスキン２１を透過してインナスキン２２により反射される反射波つまり層間を反射した電波４１とが強めあうことにより電波２７の反射率が大きくなる場合がある。その場合は、本発明によりアウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を変え、アウタスキン２１により反射される反射波とインナスキン２２により反射される反射波との位相関係を反転させ、反射波どうしを打ち消しあうようにする。これにより反射率を低減させ、透過率を向上させることができる。
【００１８】
また、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔によっては、外部からアンテナ２６に向けて入射する電波２７は、図４（ｂ）のように、アウタスキン２１とインナスキン２２を透過する透過波と、アウタスキン２１を透過した後にインナスキン２２とアウタスキン２１を反射してインナスキン２２を透過する透過波つまり層間を反射した電波４１とが弱めあうことにより電波２７の透過率が小さくなる場合がある。その場合は、本発明によりアウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を変え、２つの透過波の位相関係を正転させ、透過波どうしを強めあうようにする。これにより透過率を向上させることができる。
【００１９】
図５は、実施の形態１における制御部３０のブロック図とデータベース５２に記憶させるデータの例であり、図５（ａ）は実施の形態１における制御部３０のブロック図、図５（ｂ）はデータベース５２に記憶させるデータの一例、図５（ｃ）はデータベース５２に記憶させるデータの別の例である。ここで、制御部３０は電波情報出力部２８と駆動制御部２９より構成される。また駆動制御部２９は、演算部５１とデータベース５２とアクチュエータ５３より構成される。
【００２０】
アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変する際、判断基準となる信号として、受信電波の中心周波数の電界強度、または受信電波の中心周波数と当該電波の入射方向が考えられる。一例として受信電波の中心周波数の電界強度を判断基準に用いる場合について制御部３０の動作を説明する。
【００２１】
外部から電波２７を受信したアンテナ２６は、受信電波を制御部３０の電波情報出力部２８へ出力する。電波情報出力部２８は、アンテナ２６が受信する電波に基づき、周波数変換を行うなどして受信電波の中心周波数の電界強度を出力する。ここで、アンテナ２６が受信する電波の中心周波数の電界強度（受信電波情報の一例）を母機１１などの外部より入力できる場合は、外部より電波情報出力部２８へ中心周波数の電界強度を入力するとともに、電波情報出力部２８は演算部５１へ中心周波数の電界強度を出力してもよい。
【００２２】
演算部５１は電波情報出力部２８にて出力された中心周波数の電界強度に対して、所定の閾値以下ならば所定の閾値を超えるようにアンテナ２６が受信する電波の方向におけるアウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変する制御信号をアクチュエータ５３に出力する。アクチュエータ５３は、演算部５１より出力された制御信号により駆動し、ガイド部材２３ｂを摺動させることによりアンテナ２６が受信する電波の方向におけるアウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を変化させる。演算部５１は、入力される受信電波の電界強度が所定の閾値を超えた場合、アクチュエータ５３の駆動を停止させる制御信号を出力するようにしてもよい。なおアクチュエータ５３としては、例えばリニアモータを用いたアクチュエータを用いればよい。
【００２３】
別の例として受信電波の中心周波数と当該電波の入射方向を判断基準に用いる場合について制御部３０の動作を説明する。
【００２４】
外部から電波２７を受信したアンテナ２６は、受信電波を制御部３０の電波情報出力部２８へ出力する。電波情報出力部２８は、アンテナ２６が受信する電波に基づき受信電波の中心周波数と当該電波の入射方向を出力する。ここで、アンテナ２６が受信する電波の中心周波数とその入射方向（受信電波情報の一例）を母機１１などの外部より入力できる場合は、外部より電波情報出力部２８へ中心周波数と入射方向を入力するとともに、電波情報出力部２８は演算部５１へ中心周波数と入射方向を出力してもよい。
【００２５】
データベース５２には、図５（ｂ）のように、アンテナ２６が受信する電波の中心周波数と入射方向に対応させて、インナスキン２２のガイド部材２３ｂの可動方向におけるアウタスキン２１とインナスキン２２との相対距離を対応付けて記憶させておく。演算部５１は、電波情報出力部２８にて出力された受信電波の中心周波数と当該電波の入射方向をデータベース５２に入力することで、得られる相対距離に基づき、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変する制御信号をアクチュエータ５３に出力する。アクチュエータ５３は、演算部５１より出力された制御信号により駆動し、ガイド部材２３ｂを摺動させることによりアンテナ２６が受信する電波の方向におけるアウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を変化させる。
【００２６】
この実施の形態によれば、アウタスキン２１とインナスキン２２の間隔を可変とすることにより、アンテナ２６が受信する電波の電波損失を低減させ、透過特性を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施例ではアウタスキン２１およびインナスキン２２を誘電体である複合材料としたが、セラミックなど他の材料としても問題ない。
【００２８】
また、本実施例ではアクチュエータ５３を含む駆動制御部２９をインナスキン２２の後端側に、支持部２３をインナスキン２２の先端側に配置したが、逆に駆動制御部２９をインナスキン２２の先端側に、支持部２３をインナスキン２２の後端側に配置してもよい。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態２における誘導装置を搭載した飛しょう体の運用例は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
図６は、この発明の実施の形態２における飛しょう体の誘導装置を示す断面図である。実施の形態２の誘導装置は、誘電体である複合材料を素材とするアウタスキン（第１のスキン）２１およびインナスキン（第２のスキン）２２と、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変自在に支持する支持部２３と、外部からの電波を受信するアンテナ２６と、制御部３０より構成される。
【００３０】
飛しょう体２４の先端部には、目標１２が発する電波を受信するアンテナ２６があり、インナスキン２２に覆われている。つまりインナスキン２２は、アンテナ２６とアウタスキン２１との間にあり、アンテナ２６及びアウタスキン２１と対向配置される。ここでアウタスキン２１やインナスキン２２の厚さは数ｍｍ程度でもよい。
【００３１】
またアウタスキン２１は、飛しょう体２４と接続するインタフェース部２５を備える。インタフェース部２５としては、例えば、飛しょう体２４とアウタスキン２５をネジ切り状にして固定する形態などがある。支持部６３は、後述するように、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変自在に支持する。制御部３０は、外部からアウタスキン２１及びインナスキン２２を透過してアンテナ２６に入射する電波の情報、例えば、電界強度や周波数や入射方向に基づいて、アウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を可変する。ここで制御部３０は、図６に示すように、電波情報出力部２８と駆動制御部２９にて構成される。
【００３２】
図７は、実施の形態２における支持部６３を示す図である。アウタスキン２１は、飛しょう体２４の機体の機軸方向を中心軸、つまりアウタスキンの軸６２とする。またインナスキン２２は、アウタスキン２２の中心軸より平行かつ偏心した軸を中心軸、つまりインナスキンの軸６１とする。支持部６３は、図７に示すように、インナスキン２２に設けられアウタスキン２１の中心軸上に配置される嵌合部材６３ｂと、アウタスキン２１の中心軸上で保持され、嵌合部材６３ｂと嵌合し、インナスキン２２を回転可能に軸支するシャフト６３ａと、より構成される。シャフト６３ａは、アウタスキン２１の内側にあり、飛しょう体２４の機軸方向に取付けられる。なお支持部６３の材質は金属またはセラミックを用いればよい。
【００３３】
実施の形態１と同様に、外部からアンテナ２６にて受信する電波２７は、制御部３０へ出力される。制御部３０は、受信電波に基づき、実施の形態１と同様にしてインナスキン２２の位置を移動する。制御部３０の動作は、実施の形態１とほぼ同様であるが、インナスキンを回転動作させる点が異なっている。従って、演算部５１がアクチュエータ５３に出力する制御信号は、アウタスキン２１とインナスキン２２との相対角度に関する制御信号となる。
【００３４】
例えば、判断基準をアンテナ２６が受信する電波の中心周波数と入射方向とする場合、データベース５２には、図５（ｃ）のように、受信する電波の中心周波数と入射方向に対応させて、アウタスキン２１とインナスキン２２との相対角度を対応付けて記憶させておく。演算部５１は、電波情報出力部２８にて出力された受信電波の中心周波数と当該電波の入射方向をデータベース５２に入力することで、得られる相対角度に基づき、アウタスキン２１とインナスキン２２との相対角度を可変する制御信号をアクチュエータ５３に出力する。アクチュエータ５３は、演算部５１より出力された制御信号により回転駆動し、アンテナ２６が受信する電波の方向におけるアウタスキン２１とインナスキン２２との間隔を変化させる。これによりアウタスキン２１とインナスキン２２による透過損失は小さくなる。
【００３５】
図８は、実施の形態２におけるアクチュエータ５３による回転駆動を示す図である。駆動制御部２９のアクチュエータ５３は、例えばアウタスキン２１の円周上の等間隔に配置される。アクチュエータ５３を駆動させることにより、インナスキン２２をアウタスキンの軸６２周りに回転させる。
【００３６】
アウタスキン２１とインナスキン２２は偏心の位置に配置されているため、インナスキン２２をアウタスキンの軸６２周りに回転させると、アンテナ２６と目標１２を結ぶ線が通過する方向において、アウタスキン２１とインナスキン２２の間隔の大きさが変化する。
【００３７】
この実施の形態によれば、インナスキン２２を回転させ、アウタスキン２１とインナスキン２２の間隔を可変とすることにより、アンテナ２６が受信する電波の電波損失を低減させ、透過特性を向上させることができる。
【００３８】
なお、本実施例ではアウタスキン２１およびインナスキン２２を誘電体である複合材料としたが、セラミックなど他の材料としても問題ない。
【００３９】
また、本実施例ではインナスキン２２を回転させたが、飛しょう体２４の機体をローリングさせるなどしてアウタスキン２１をインナスキン２２の軸周りに回転するように構成する、あるいはインナスキン２２とアウタスキン２１を一体にしてインナスキン２２の軸周りに回転するように構成しても同様の効果を得ることが可能である。
【００４０】
また、本実施例ではインナスキンの軸６１とアウタスキンの軸６２の位置関係は平行かつ偏心であるとしたが、インナスキンの軸６１とアウタスキンの軸６２が傾きをもつように構成しても同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１における誘導装置を搭載した飛しょう体の運用例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１における飛しょう体の誘導装置を示す断面図である。
【図３】実施の形態１における支持部２３を示す図である。
【図４】２層レドームを透過する際の電波の振る舞いを示す図である。
【図５】実施の形態１における制御部３０のブロック図とデータベース５２に記憶させるデータの例である。
【図６】この発明の実施の形態２における飛しょう体の誘導装置を示す断面図である。
【図７】実施の形態２における支持部６３を示す図である。
【図８】実施の形態２におけるアクチュエータ部５３による回転駆動を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  母機
１２  目標
２１  アウタスキン（第１のスキン）
２２  インナスキン（第２のスキン）
２３  支持部
２３ａ  シャフト（第１のガイド部）
２３ｂ  ガイド部材（第２のガイド部）
２４  飛しょう体
２５  インタフェース部
２６  アンテナ
２７  電波
２８  電波情報出力部
２９  駆動制御部
３０  制御部
４１  層間を反射した電波
５１  演算部
５２  データベース
５３  アクチュエータ
６１  インナスキンの軸
６２  アウタスキンの軸
６３  支持部
６３ａ  シャフト（第１のガイド部）
６３ｂ  嵌合部材（第２のガイド部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010060195.tif 000005
【図４】
2010060195.tif 000006
【図５】
2010060195.tif 000007
【図６】
2010060195.tif 000008
【図７】
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【図８】
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