(57)【要約】【課題】広い角度範囲でアンテナのＲＣＳを低減できる飛しょう体用レドームを得ること。【解決手段】飛しょう体用レドーム１００は、レドーム本体部１と、レドーム本体部１の内側において、アンテナ２の正面に設けられ、曲率が異なる複数の曲面により構成される自由曲面がアンテナ２側とは逆側に形成され、第１の周波数帯の電波を透過し、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の電波を反射する周波数選択性を有するアンテナカバーと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体本体部に設けられるレーダ用のアンテナを覆うように前記飛しょう体本体部に設けられる飛しょう体用レドームであって、
レドーム本体部と、
前記レドーム本体部の内側において前記アンテナの正面に設けられ、曲率が異なる複数の曲面により構成される自由曲面が前記アンテナ側とは逆側に形成され、第１の周波数帯の電波を透過し、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の電波を反射する周波数選択性を有するアンテナカバーと、
を備えることを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項２】
前記自由曲面は、曲率が異なる３以上の曲面により構成されることを特徴とする請求項１に記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項３】
前記アンテナカバーは、前記自由曲面の一部が前記第１の周波数帯の電波を透過する誘電体で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の飛しょう体用レドーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛しょう体本体に設けられる飛しょう体用レドームに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空機などの飛しょう体をレーダに探知されにくくするステルス技術の開発が活発になされており、飛しょう体に設けられるレーダ用のアンテナのステルス化、即ちアンテナのレーダ断面積（Ｒａｄａｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ：ＲＣＳ）を低減する低ＲＣＳ化が重要な課題となっている。特許文献１には、周波数選択板を飛しょう体用レドームの内側に設けることによって、アンテナがレーダに探知され難くする技術が開示されている。周波数選択板は周波数選択性表面（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ：ＦＳＳ）部を有する方形板状の部材である。ＦＳＳ部は、特定の周波数帯域の電波を反射し、特定の周波数帯域以外の周波数帯域の電波を透過させる周波数選択性（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ：ＦＳ）を有するため、ＦＳＳ部を有する周波数選択板は、アンテナで送受信される電波を透過し、ターゲットからの到来波を反射する特性を有する。このような特性を有する周波数選択板は、アンテナの前側に設けられ、ＦＳＳ部が、レドームの中心軸が伸びる方向に対して斜めになるように配置される。これによりＦＳＳ部が傾斜面となり、ターゲットからの到来波は、ＦＳＳ部を透過せずに、傾斜面に反射されて到来波の到来方向とは異なる方向に伝搬する。これにより、ターゲットから見たアンテナのレーダ断面積が小さくなり、アンテナを探知され難くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９８３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、ＦＳＳの垂線に対して傾きのある方向から観測したときのＲＣＳが、一様な開口分布を有する方形開口アンテナの放射パターンと同じようなパターンを示す。そのため、広角でのＲＣＳは、方形開口アンテナのサイドローブ特性のように、ナルとピークが交互に繰り返される特性となる。従って、特許文献１に開示される技術では、周波数選択板の大きさによって決まるＲＣＳの広角特性よりも、ＲＣＳを低減することができない問題点があった。サイドローブ特性は、主要方向に放射されるメインビームの振幅に対する、主要方向以外の方向に放射されるビームの振幅の度合いである。ＲＣＳの広角特性は、アンテナから出射された電波が周波数選択板の正面から放射されたとき周波数選択板では反射が最も大きくなり、このように反射が最も大きくなる方向を主要方向として、アンテナから出射された電波が主要方向以外の方向から放射されたとき周波数選択板ではアンテナのサイドローブのように反射が小さくなる現象がある。また、ＲＣＳの広角特性でナルが形成される方向を、ＲＣＳを低減したい方向、例えばレドームの中心軸が伸びる方向に一致させることで、その方向においてＲＣＳを極小化することはできる。しかしながら、ＲＣＳを極小化できる範囲が非常に狭く、ＦＳＳ部の設置角度が僅かにずれるだけでＲＣＳが増大するという課題があった。また、到来波の入射角度を限定しない広角の範囲では、ＲＣＳがサイドローブのピーク値となる角度が存在する。すなわち、広角の範囲では、サイドローブのピーク値よりもＲＣＳを低減することができないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広い角度範囲でアンテナのＲＣＳを低減できる飛しょう体用レドームを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る飛しょう体用レドームは、飛しょう体本体部に設けられるレーダ用のアンテナを覆うように飛しょう体本体部に設けられる飛しょう体用レドームであって、レドーム本体部と、レドーム本体部の内側においてアンテナの正面に設けられ、曲率が異なる複数の曲面により構成される自由曲面がアンテナ側とは逆側に形成され、第１の周波数帯の電波を透過し、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の電波を反射する周波数選択性を有するアンテナカバーとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、広い角度範囲でアンテナのＲＣＳを低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る飛しょう体用レドームの断面図
【図２】図１に示される飛しょう体用レドームの斜視図
【図３】図１に示されるアンテナカバーの斜視図
【図４】本発明の実施の形態の第１変形例に係るアンテナカバーの構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態の第２変形例に係るアンテナカバーの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係る飛しょう体用レドームを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態．
図１は本発明の実施の形態に係る飛しょう体用レドームの断面図である。図２は図１に示される飛しょう体用レドームの斜視図である。図３は図１に示されるアンテナカバーの斜視図である。飛しょう体用レドーム１００は、ターゲットに向けて電波を放射して電波誘導により飛しょうする飛しょう体本体部２００の先端に設けられている。飛しょう体本体部２００は、航空機などの筐体などである。
【００１１】
飛しょう体本体部２００の先端側にはアンテナ２が設けられている。アンテナ２は、飛しょう体本体部２００に設けられ、ターゲットを探知するためのレーダ用のアンテナである。アンテナ２は、レドーム本体部１の内側において、飛しょう体本体部２００寄りに設けられている。アンテナ２は、電波４が放射される電波放射面２ａを有する。
【００１２】
飛しょう体用レドーム１００は、レドーム本体部１とアンテナカバー３とを備える。矢印Ｄ１で示す方向は、レドーム本体部１の中心軸ＡＸが伸びる方向である軸方向を表す。
【００１３】
レドーム本体部１は、飛しょう体が高速で飛しょうする際に生じる空力荷重及び空力加熱を受けやすい部位であるため、空力抵抗を減らして高速で飛しょうできるように尖った形状とすることが一般的である。空力加熱は、空気の圧縮及び粘性摩擦によって発生する熱により物体が加熱されて温度上昇を生ずる現象である。飛しょう体の先端部の形状には、コーン型、累積度数分布曲線型及びフォンカルマン型を例示できる。
【００１４】
レドーム本体部１は、アンテナ２が送受信する電波を透過させる必要がある。そのため、レドーム本体部１の材料には、誘電率が低く電波を透過し易い誘電体であるセラミックスを例示できる。セラミックスには、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ・５ＳｉＯ２）、ヒューズドシリカ（ＳｉＯ２）又はシリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）焼結体を例示できる。レドーム本体部１は、上記の材料で構成されるレドームである。
【００１５】
アンテナカバー３は、カバー本体部３１と周波数選択部３２とにより構成される。カバー本体部３１は、例えば、レドーム本体部１の材料と同様の材料を用いて形成された部材である。カバー本体部３１は、アンテナ２の電波放射面２ａと向き合う曲面３１ａと、カバー本体部３１の曲面３１ａ側とは逆側の曲面３１ｂとを備える。曲面３１ａは第１曲面であり、曲面３１ｂは第２曲面である。
【００１６】
カバー本体部３１は、アンテナ２の電波放射面２ａを飛しょう体用レドーム１００の先端１００ａに向かって投影してなる領域２０と重なるように、アンテナ２の前側に設けられる。
【００１７】
周波数選択部３２は、ＦＳを有する板部材であり、カバー本体部３１の曲面３１ｂの全体を覆うように設けられる。周波数選択部３２では、アンテナ２で送受信される電波が透過され、ターゲットからの到来波が透過されない特性を有する。周波数選択部３２は、特定の周波数の信号を通過させ、この特定の周波数以外の信号は通過させないバンドパスフィルタと同様の特性を有する。ターゲットからの到来波は符号５Ａ，５Ｂ，５Ｃで示される。アンテナ２で送受信される電波は、電波放射面２ａから放射される電波４と、ターゲットで反射されアンテナ２で受信される電波である。電波放射面２ａから放射される電波４は第１電波であり、アンテナ２で受信される電波は第２電波である。
【００１８】
周波数選択部３２は、例えば複数の正方形の格子がアレイ状に配列された周波数選択表面板を複数枚組合せた構造であり、特定の周波数帯域の電磁波のみを透過させる基板である。例えば、複数の正方形の格子のサイズを変えることにより、格子の容量成分と格子のインダクタンスとの並列共振の周波数が任意に設定され、設定された周波数の電磁波の選択的な透過を実現している。
【００１９】
周波数選択部３２は、周波数選択部３２のカバー本体部３１側の自由曲面３２ａと、周波数選択部３２のカバー本体部３１側とは逆側の自由曲面３２ｂとを有する。
【００２０】
図３に示すように周波数選択部３２の自由曲面３２ｂは、曲率が異なる複数の曲面により構成される。例えば自由曲面３２ｂは、４つの曲面３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｂ３，３２ｂ４により構成される。曲面３２ｂ１は曲率半径Ｒ１の円弧曲面であり、曲面３２ｂ２は曲率半径Ｒ２の円弧曲面であり、曲面３２ｂ３は曲率半径Ｒ３の円弧曲面であり、曲面３２ｂ４は曲率半径Ｒ４の円弧曲面である。自由曲面３２ｂは、曲率半径Ｒ１が曲率半径Ｒ４と等しく、曲率半径Ｒ２が曲率半径Ｒ３と等しく、曲率半径Ｒ１，Ｒ４が曲率半径Ｒ２，Ｒ４よりも短くなるように構成されている。曲率半径は曲率の逆数で表される。
【００２１】
次に飛しょう体用レドーム１００の動作を説明する。アンテナ２から放射された電波４は、アンテナカバー３及びレドーム本体部１を通り抜けてターゲットに向かう。ターゲットに到達した電波４は、ターゲットで反射され、反射波としてレドーム本体部１に到達する。そして、この反射波は、レドーム本体部１及びアンテナカバー３を通過して、アンテナ２で受信される。これにより飛しょう体本体部２００に内蔵されるレーダは、ターゲットを捕捉することができる。
【００２２】
一方、ターゲットに搭載されるレーダ用のアンテナから放射された電波５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、アンテナ２から放射される電波４の周波数帯域と異なる周波数帯域の電波であるため、レドーム本体部１を通過しても、ＦＳを有する周波数選択部３２の自由曲面３２ｂで反射される。自由曲面３２ｂで反射された電波５Ａ，５Ｂ，５Ｃの内、一部が反射波６Ａ，６Ｂ，６Ｃとして電波５Ａ，５Ｂ，５Ｃの到来方向とは異なる方向に伝搬し、残りが反射波７Ａ，７Ｂ，７Ｃとして電波５Ａ，５Ｂ，５Ｃの到来方向に伝搬する。
【００２３】
実施の形態に係るアンテナカバー３の周波数選択部３２は、曲率が異なる複数の曲面により構成される自由曲面３２ｂを備えるため、反射波６Ａ、反射波６Ｂ及び反射波６Ｃを互いに異なる方向へ伝搬させることができ、ターゲットに戻る反射波７Ａ，７Ｂ，７Ｃの強度を低減することができる。また、アンテナカバー３の周波数選択部３２は、自由曲面３２ｂを構成する複数の曲面の曲率の違いにより、ターゲットに戻る反射波７Ａ，７Ｂ，７Ｃの位相を、電波５Ａ，５Ｂ，５Ｃの位相から変化させることができる。すなわちアンテナカバー３の周波数選択部３２を利用することにより、広角範囲でＲＣＳが低減され、ターゲット側では、反射波７Ａ，７Ｂ，７Ｃの合成が困難になり、広い角度範囲でアンテナ２を探知され難くすることができる。
【００２４】
また、実施の形態に係るアンテナカバー３の周波数選択部３２では、自由曲面３２ｂを構成する複数の曲面の曲率を適切に設定することにより、ターゲットに戻る反射波７Ａ，７Ｂ，７Ｃが、広い角度範囲で合成されたときに積み上がり難くすることができる。従って、従来の周波数選択板を用いた場合に比べて、広角範囲でＲＣＳが低減され、ターゲットに戻る反射波７Ａ，７Ｂ，７Ｃの強度を低減することができる。
【００２５】
また、実施の形態に係るアンテナカバー３は、レドーム本体部１の内側に設けられるため、レドーム本体部１に要求される空力特性を満たすような形状にする必要がない。そのため、例えば電波４のアンテナカバー３への入射角度範囲が狭くなるように、アンテナカバー３の形状及び配置位置を設定することができる。一般的に、ＦＳを有する部材は、電波４のアンテナカバー３への入射角度の変化に伴って透過特性のばらつきが大きくなるが、電波４のアンテナカバー３への入射角度範囲が狭くなるように設定されることにより、良好な透過特性を実現できる。入射角度は、アンテナ２から放射された電波４が、アンテナカバー３に入射するとき、アンテナカバー３の法線方向に対する角度である。なお、一般的にアンテナ２は特定の方向だけでなく特定の方向以外の方向にも電波４を放射するように構成されている。そのため、アンテナ２から放射される電波４の方向が変わると、入射角度も変化する。このように電波４の方向によって変化する入射角度の範囲が、上記の入射角度範囲である。
【００２６】
図４は本発明の実施の形態の第１変形例に係るアンテナカバーの構成を示す図である。図４に示すアンテナカバー３Ａは、周波数選択部３２の代わりに周波数選択部３２Ａを備える。周波数選択部３２Ａの自由曲面３２ｂＡは、曲率が異なる３種類の曲面で構成される。
【００２７】
曲面３２ｂ１は曲率半径Ｒ１の円弧曲面であり、曲面３２ｂ２１は曲率半径Ｒ２１の円弧曲面であり、曲面３２ｂ３１は曲率半径Ｒ３１の円弧曲面であり、曲面３２ｂ４は曲率半径Ｒ４の円弧曲面である。自由曲面３２ｂＡは、曲率半径Ｒ１が曲率半径Ｒ４と等しく、曲率半径Ｒ３１が曲率半径Ｒ２１より短く、曲率半径Ｒ１，Ｒ４が曲率半径Ｒ２１よりも短くなるように構成されている。
【００２８】
図４に示される周波数選択部３２Ａの自由曲面３２ｂＡは、曲率が異なる３種類の曲面で構成されるため、アンテナカバー３Ａは、曲面の種類の数が多くなる分、反射波の伝搬方向をより一層分散でき、また、ターゲットに戻る反射波の位相を到来電波の位相からより大きく変化させることができる。従って、ターゲットでは、反射波の合成がより一層困難になり、広い角度範囲でアンテナ２を探知され難くすることができる。
【００２９】
一方、図３に示される周波数選択部３２の自由曲面３２ｂは、曲率が異なる２種類の曲面で構成されるため、周波数選択部３２の構造が簡素化され、アンテナカバー３の製造コストを低減できる。
【００３０】
なお、自由曲面３２ｂ，３２ｂＡは、曲率が異なる複数の曲面により構成されていればよく、曲率が異なる曲面の数は４つ以上でもよい。
【００３１】
図５は本発明の実施の形態の第２変形例に係るアンテナカバーの構成を示す図である。図５に示すアンテナカバー３Ｂは、周波数選択部３２の代わりに周波数選択部３２Ｂを備える。周波数選択部３２Ｂの自由曲面３２ｂＢは、曲面３２ｂ１、曲面３２ｂ２及び曲面３２ｂ４により構成される。アンテナカバー３Ｂでは、カバー本体部３１の曲面３１ｂの一部が、周波数選択部３２Ｂに覆われていない。そのため、図３に示すアンテナカバー３と同様の効果を得ることができると共に、周波数選択部３２Ｂの製造に用いる材料を低減できる。
【００３２】
なお本実施の形態では、カバー本体部３１の前側に周波数選択部３２が設けられているアンテナカバー３の構成例を説明したが、アンテナカバー３は、これに限定されず、例えばカバー本体部３１の内部に周波数選択部３２が設けられるように構成してもよいし、カバー本体部３１の後側に周波数選択部３２が設けられるように構成してもよい。カバー本体部３１を用いずに、曲率が異なる複数の曲面により構成される自由曲面がアンテナ側とは逆側に形成され、第１の周波数帯の電波を透過し、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯の電波を反射する周波数選択性を有する周波数選択部３２を、アンテナカバー３として用いてもよい。第１の周波数帯は、前述した第１電波及び第２電波の周波数帯である。第２の周波数帯は、ターゲットからの到来波の周波数帯である。また、図５に示すアンテナカバー３Ｂは、カバー本体部３１の曲面３１ｂの一部が周波数選択部３２Ｂに覆われていないが、アンテナカバー３Ｂの構成例はこれに限定されず、上記のように、自由曲面と周波数選択性を有する周波数選択部３２をアンテナカバー３として用いる場合、自由曲面の一部が第１の周波数帯の電波を透過する誘電体で構成してもよい。
【００３３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  レドーム本体部、２  アンテナ、２ａ  電波放射面、３，３Ａ，３Ｂ  アンテナカバー、４，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  電波、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ  反射波、２０  領域、３１  カバー本体部、３１ａ，３１ｂ，３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｂ２１，３２ｂ３，３２ｂ３１，３２ｂ４  曲面、３２，３２Ａ，３２Ｂ  周波数選択部、３２ａ，３２ｂ，３２ｂＡ，３２ｂＢ  自由曲面、１００  飛しょう体用レドーム、１００ａ  先端、２００  飛しょう体本体部。
【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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