(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波が照射される面である誘電体基板の表面に１つ以上のアンテナ放射素子を配置したアンテナ装置において、
前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記誘電体基板の表面に照射され、前記誘電体基板を透過してきた前記電磁波に関し、前記アンテナ放射素子の動作帯域内の周波数では電磁波を反射することで前記アンテナ放射素子の地板として動作し、前記アンテナ放射素子の動作帯域外の周波数では電磁波を透過する周波数選択板を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記周波数選択板の、前記誘電体基板と接する面と反対側の面に装荷され、前記周波数選択板を透過してきた電磁波を吸収する電波吸収体をさらに備えることを特徴するアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記電波吸収体の、前記周波数選択板と接する面と反対側の面に装荷され、前記電波吸収体で完全に消失しない電磁波を遮蔽する金属板をさらに備えることを特徴するアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ断面積の低減を図ったアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ断面積（ＲＣＳ：Ｒａｄａｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ）の大きな飛翔体は、より近距離でレーダに探知されやすくなる。このため、飛翔体によっては、レーダ断面積を低減する対策、いわゆる、ステルス化が施される。飛翔体の構造のなかで、レーダ断面積の大きな箇所は複数あり、その対象ごとに、適切なレーダ断面積の低減技術を施すことが重要である。
【０００３】
低減すべきレーダ断面積の主な要素の１つとして、飛翔体に搭載されているアレーアンテナがある。そこで、次に、アレーアンテナのレーダ断面積の概要について説明する。
【０００４】
アレーアンテナの代表的なものの１つとして、マイクロストリップアレーアンテナがある（例えば、非特許文献１参照）。図５は、誘電体基板を用いて構成された従来のマイクロストリップアレーアンテナの構成図である。この従来のマイクロストリップアレーアンテナは、アンテナ放射素子１、誘電体基板２、および金属板５を備えて構成されている。
【０００５】
アンテナ放射素子１は、非特許文献１にも記載されているように、マイクロストリップ線路、電磁結合、ピン給電などにより給電される。図６は、従来のマイクロストリップアレーアンテナのアンテナ動作帯域での散乱原理の説明図であり、ピン給電で構成した場合の給電回路６を含めた側面図を示している。この図６を用いて、アンテナ放射素子１の動作帯域（周波数Ｆｉｎ）の電磁波１１が、このアンテナに照射された場合の散乱原理について説明する。
【０００６】
アンテナ放射素子１の動作帯域の周波数Ｆｉｎの電磁波１１は、アンテナ放射素子１と結合し、その表面に電流が誘起され、給電回路６上に電流が流れる。この電流の一部は、インピーダンスの不整合箇所や、入力端での不整合部分で反射され、アンテナ放射素子１を介して、空間に再放射される。この散乱要因は、一般に、アンテナモードと呼ばれる。
【０００７】
一方、図７は、従来のマイクロストリップアレーアンテナのアンテナ動作帯域外での散乱原理の説明図であり、ピン給電で構成した場合の給電回路６を含めた側面図を示している。この図７を用いて、アンテナ放射素子１の動作帯域外（周波数Ｆｏｕｔ）の電磁波１１が、このアンテナに照射された場合の散乱原理について説明する。
【０００８】
図７に示すように、アンテナ放射素子１の動作帯域外（周波数Ｆｏｕｔ）の電磁波１２が、アンテナ放射素子１上に照射された場合には、動作帯域外のため、アンテナ放射素子１は、アンテナとして動作しない。この結果、給電回路６に電流は流れず、電磁波１２は、アンテナ放射素子１の表面で反射する。
【０００９】
また、アンテナ放射素子１の動作帯域外（周波数Ｆｏｕｔ）の電磁波１２が、アンテナ放射素子１以外の場所に入射した場合には、その電磁波１２は、誘電体基板２を透過し、アンテナの地板を形成する金属板５により反射され、空間に再放射される。このように、アンテナ放射素子１の動作帯域外（周波数Ｆｏｕｔ）の電磁波１２は、アンテナ放射素子１により反射されるか、あるいは金属板５で反射されるため、ほとんどの入射電力が反射されることになる。
【００１０】
この散乱要因は、一般に、ストラクチャルモードと呼ばれる。また、一般に、アンテナ放射素子１の専有面積より、金属板５の面積の方が大きいため、金属板５の反射電力が大きく、後者が主にレーダ断面積に寄与する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｃ．Ａ．Ｂａｌａｎｉｓ著、Ａｎｔｅｎｎａ  Ｔｈｅｏｒｙ  ３ｒｄ  Ｅｄ．、第１４章、出版Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のアレーアンテナでは、アンテナ放射素子１の動作帯域外の周波数の電磁波が照射された場合には、ほぼ全ての電力が、特に、アンテナ放射素子１の下部に位置する金属板５により反射されるため、大きなレーダ断面積を有してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、レーダ断面積の低減を図ったアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るアンテナ装置は、電磁波が照射される面である誘電体基板の表面に１つ以上のアンテナ放射素子を配置したアンテナ装置において、誘電体基板の裏面に設けられ、前記誘電体基板の表面に照射され、前記誘電体基板を透過してきた前記電磁波に関し、アンテナ放射素子の動作帯域内の周波数では電磁波を反射することで前記アンテナ放射素子の地板として動作し、アンテナ放射素子の動作帯域外の周波数では電磁波を透過する周波数選択板を備えるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナ放射素子の下部に位置する金属地板を、アンテナ放射素子の動作帯域の周波数では反射し、動作帯域外の周波数では透過する特性を有する周波数選択板で構成し、動作帯域外の周波数において、金属地板による反射をなくすことにより、レーダ断面積の低減を図ったアンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアレーアンテナの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるアレーアンテナのアンテナ動作帯域外での散乱原理の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２におけるアレーアンテナの構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３におけるアレーアンテナの構成図である。
【図５】誘電体基板を用いて構成された従来のマイクロストリップアレーアンテナの構成図である。
【図６】従来のマイクロストリップアレーアンテナのアンテナ動作帯域での散乱原理の説明図である。
【図７】従来のマイクロストリップアレーアンテナのアンテナ動作帯域外での散乱原理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のアンテナ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるアレーアンテナの構成図である。本実施の形態１におけるアレーアンテナは、アンテナ放射素子１、誘電体基板２、および周波数選択板３を備えて構成されている。先の図５における従来のアレーアンテナの構成と比較すると、この図１に示す本実施の形態１におけるアレーアンテナは、金属地板として、金属板５の代わりに周波数選択板３を備えている点が異なっている。
【００１９】
また、図２は、本発明の実施の形態１におけるアレーアンテナのアンテナ動作帯域外での散乱原理の説明図であり、側面図を示している。ここで、周波数選択板３は、アンテナ放射素子１の動作周波数Ｆｉｎでは、電磁波を反射し、アンテナ放射素子１の地板として動作し、アンテナ動作帯域外の周波数Ｆｏｕｔでは、電磁波を透過するように設計されている。
【００２０】
このようなアレーアンテナの構成によれば、アンテナ動作帯域外の周波数Ｆｏｕｔの電磁波１２がアンテナ放射素子１以外の領域に入射した場合、誘電体基板２を透過し、周波数選択板３に到達する。ここで、周波数選択板３は、上述したように、アンテナ動作帯域外の周波数Ｆｏｕｔの電磁波１２を透過するように設計されている。このため、周波数選択板３に到達した電磁波１２は、その後、周波数選択板３では反射せず、周波数選択板３を透過する。
【００２１】
したがって、本実施の形態１におけるアレーアンテナは、従来のように、アンテナ動作帯域外の周波数Ｆｏｕｔの電磁波１２がアンテナ地板で反射することがなく、低いレーダ断面積を実現できることとなる。
【００２２】
以上のように、実施の形態１によれば、金属板の代わりに、周波数選択板を用いてアレーアンテナを構成している。そして、この周波数選択板は、アンテナ放射素子の動作周波数では、電磁波を反射し、アンテナ放射素子の地板として動作し、その一方で、アンテナ動作帯域外の周波数では、電磁波を透過するように設計されている。この結果、アンテナ動作帯域外の周波数の電磁波がアンテナ地板で反射することがなくなり、レーダ断面積の低減を実現できる。
【００２３】
なお、図１では、周波数選択板３を構成する素子がリング型である場合を例示している。しかしながら、本発明における周波数選択板３は、このような形状に限定されるものではなく、ダイポール型、クロスダイポール型、エルサレムクロス型、円形素子など、種々の形状であっても同様の効果を実現できる。
【００２４】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２におけるアレーアンテナの構成図である。本実施の形態２におけるアレーアンテナは、アンテナ放射素子１、誘電体基板２、周波数選択板３、および電波吸収体４を備えて構成されている。先の図１における実施の形態１におけるアレーアンテナの構成と比較すると、この図３に示す本実施の形態２におけるアレーアンテナは、周波数選択板３の下部に電波吸収体４をさらに備えている点が異なっている。
【００２５】
本実施の形態２において、周波数選択板３は、先の実施の形態１と同様に、アンテナ放射素子１の動作周波数Ｆｉｎでは、電磁波を反射し、アンテナ放射素子１の地板として動作し、アンテナ動作帯域外の周波数Ｆｏｕｔでは、電磁波を透過するように設計されている。
【００２６】
そして、本実施の形態２におけるアレーアンテナでは、アンテナ動作帯域外の周波数Ｆｏｕｔの電磁波１２が、アンテナ放射素子１以外の場所に入射した場合には、その電磁波１２は、誘電体基板２を透過後、周波数選択板３を透過し、電波吸収体４で吸収される。このようにして、周波数選択板３を透過後の電磁波１２は、電波吸収体４により吸収されるため、不要散乱による特性劣化を抑圧できる。
【００２７】
以上のように、実施の形態２によれば、周波数選択板の下部に電波吸収体をさらに備えてアレーアンテナを構成している。この結果、電波吸収体が、周波数選択板を透過した電磁波を吸収することができ、先の実施の形態１による効果に加え、不要散乱による特性劣化を抑圧できるというさらなる効果を得ることができる。
【００２８】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３におけるアレーアンテナの構成図である。本実施の形態３におけるアレーアンテナは、アンテナ放射素子１、誘電体基板２、周波数選択板３、電波吸収体４、および金属板５を備えて構成されている。先の図３に示した実施の形態２におけるアレーアンテナの構成と比較すると、この図４に示す本実施の形態３におけるアレーアンテナは、周波数選択板３の下部に位置する電波吸収体４の下部に、金属板５をさらに備えている点が異なっている。
【００２９】
本実施の形態３におけるアレーアンテナは、金属板５をさらに備えることで、電波吸収体４で完全に消失しない電磁波を、金属板５で遮蔽することができる。この結果、先の実施の形態２と比較して、不要散乱による特性劣化をさらに抑圧できる。
【００３０】
以上のように、実施の形態３によれば、周波数選択板の下部に位置する電波吸収体の下部に金属板５をさらに備えてアレーアンテナを構成している。この結果、電波吸収体で完全に消失しない電磁波を、金属板で遮蔽することができ、先の実施の形態１、２による効果に加え、不要散乱による特性劣化をさらに抑圧できるという効果を得ることができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態３におけるアレーアンテナは、電磁波を遮蔽できる金属板をさらに備えることで、電磁波を吸収する目的の電波吸収体の厚さを薄くすることができ、アレーアンテナ全体を薄型化することができる。さらに、本実施の形態１におけるアレーアンテナは、アンテナ放射素子をピン給電する場合に、金属板を地導体として利用することも可能である。
【００３２】
なお、上述した実施の形態１〜３におけるアンテナ装置としては、複数のアンテナ放射素子を有するアレーアンテナとして説明したが、単素子の素子アンテナであっても、全く同じ議論が可能であり、単素子の素子アンテナにも適用でき、同様の効果を得ることができることは自明である。
【符号の説明】
【００３３】
１  アンテナ放射素子、２  誘電体基板、３  周波数選択板、４  電波吸収体、５  金属板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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