(57)【要約】【課題】アンテナ部の反射特性が周波数選択性を有する場合であっても、周波数に依存することなく、低被探知性の劣化を抑制することができるアンテナ装置を得ること。【解決手段】アンテナ装置は、相手レーダから送信される第１のレーダ信号を受信する第１の受信部２０、第１のレーダ信号の周波数である第１の周波数を算出する算出部３０、目標の追尾に用いる第２のレーダ信号を空間に放射するアクティブアンテナ１１、アクティブアンテナ１１の前面に傾斜をつけて配置される反射制御板８、及び算出部３０によって算出された第１の周波数に基づいて反射制御板８の傾斜角を制御する制御部４０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手レーダから送信される第１のレーダ信号を受信する第１の受信部と、
前記第１のレーダ信号の周波数である第１の周波数を算出する算出部と、
目標の追尾に用いる第２のレーダ信号を空間に放射するアクティブアンテナと、
前記アクティブアンテナの前面に傾斜をつけて配置される反射制御板と、
前記算出部によって算出された前記第１の周波数に基づいて、前記反射制御板の傾斜角を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記算出部によって算出された前記第１の周波数の信号が前記アクティブアンテナのアンテナ面に直交する方向から入射するときの前記反射制御板のレーダ反射断面積を算出し、
算出した前記レーダ反射断面積が閾値よりも小さくなるように前記傾斜角を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記算出部によって算出された前記第１の周波数の信号が前記アクティブアンテナのアンテナ面に入射するときの前記反射制御板のレーダ反射断面積の反射特性を算出し、
前記レーダ反射断面積の反射特性における極小値の位置に前記第１の周波数が位置するように前記傾斜角を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記レーダ反射断面積の反射特性における極小値は、計測によって予め算出されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のアンテナ装置を有し、
前記アクティブアンテナを介して前記第２のレーダ信号の前記目標からの反射波を受信する第２の受信部と、
前記第２の受信部の受信信号に基づいて前記目標の追尾を行う目標追尾部と、
を備えたことを特徴とする誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ反射断面積（Ｒａｄａｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ：ＲＣＳ）を低減させたアンテナ装置、及びアンテナ装置を搭載した誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導装置が目標を追尾する場合、送信電力を確保するために、アンテナ装置のアンテナ部を目標方向に向ける必要がある。ところが、アンテナ部を目標方向に向ける際、相手方のレーダ装置（以下「相手レーダ」と呼ぶ）から送信されるレーダ信号の電力の多くが相手レーダの方向に戻ってしまう。このため、相手レーダから探知される被探知性が高くなるという問題、逆の言い方をすれば低被探知性（Ｌｏｗ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ：ＬＰＩ）が劣化するという問題がある。
【０００３】
下記特許文献１には、低被探知性を向上させる方式として、周波数選択性を有する金属性の反射板をアンテナの前面に傾斜を付けて配置することでＲＣＳを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−０８４９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アンテナの前面に傾斜を付けて配置した反射板の反射特性は周波数選択性を有するため、相手レーダから送信されるレーダ信号の周波数に依存してＲＣＳの値が変動してしまう。これにより、特許文献１の技術では、相手レーダのレーダ信号の周波数に依存して低被探知性が劣化するという問題がある。このため、アンテナ部の反射特性が周波数選択性を有する場合であっても、低被探知性の劣化を抑制できる技術が求められている。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アンテナ部の反射特性が周波数選択性を有する場合であっても、周波数に依存することなく、低被探知性の劣化を抑制することができる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】
【０００７】
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ＲＣＳを低減させるアンテナ装置は、相手レーダから送信される第１のレーダ信号を受信する第１の受信部と、第１のレーダ信号の周波数である第１の周波数を算出する算出部と、を備える。また、アンテナ装置は、目標の追尾に用いる第２のレーダ信号を空間に放射するアクティブアンテナと、アクティブアンテナの前面に傾斜をつけて配置される反射制御板と、を備える。更に、アンテナ装置は、算出部によって算出された第１の周波数に基づいて、反射制御板の傾斜角を制御する制御部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るアンテナ装置は、アンテナ部の反射特性が周波数選択性を有する場合であっても、周波数に依存することなく、低被探知性の劣化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る誘導装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態に係るアンテナ装置におけるアンテナ部の構造を模式的に示す図
【図３】実施の形態に係るアンテナ装置のアンテナ部における反射の説明に供する図
【図４】実施の形態に係るアンテナ装置のアンテナ部におけるＲＣＳ特性の説明に供する図
【図５】実施の形態に係るアンテナ装置のアンテナ部におけるＲＣＳ低減効果の説明に供する図
【図６】実施の形態におけるパッシブ処理部及び目標追尾部の機能を具現するハードウェア構成の一例を示すブロック図
【図７】実施の形態におけるパッシブ処理部及び目標追尾部の機能を具現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図
【図８】実施の形態に係るアンテナ装置の制御方法における処理の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置及び誘導装置について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、実施の形態に係る誘導装置の構成を示すブロック図である。実施の形態に係る誘導装置１は、第１の受信部２０、算出部３０、制御部４０、送受信部５０、アンテナ部６０、及び目標追尾部７０を備える。誘導装置１は、図示しない飛しょう体に搭載される。なお、第１の受信部２０、算出部３０、制御部４０、送受信部５０、アンテナ部６０、及び目標追尾部７０なる構成は機能区分であり、機能区分の変更に伴って図１とは異なる構成を採ってもよい。
【００１２】
図１に示されるように、第１の受信部２０は、パッシブアンテナ３及びパッシブ用受信部４を備える。算出部３０は、周波数算出部５を備える。制御部４０は、傾斜角補正部６及び傾斜角制御部７を備える。送受信部５０は、発振部９、送信部１０、送受信切換部１２、アクティブ用受信部１３、及びアナログディジタル（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ：ＡＤ）変換部１４を備える。アンテナ部６０は、反射制御板８及びアクティブアンテナ１１を備える。目標追尾部７０は、目標検出部１５及び追尾処理部１６を備える。なお、送受信部５０において、アクティブ用受信部１３及びＡＤ変換部１４は、第２の受信部５０ａを構成する。また、第１の受信部２０、算出部３０、制御部４０、及びアンテナ部６０は、実施の形態に係るＲＣＳを低減させるアンテナ装置を構成する。
【００１３】
次に、誘導装置１を構成する各部の機能について説明する。なお、図１において、目標２は、追尾対象の目標物体である。目標２には、固定目標も含まれる。また、目標２がレーダ信号源となる場合もあれば、目標２を誘導する図示しない誘導装置がレーダ信号源となる場合もある。
【００１４】
パッシブアンテナ３は、相手レーダから送信される第１のレーダ信号を受信する。パッシブ用受信部４は、パッシブアンテナ３が受信した第１のレーダ信号を周波数変換及び増幅した信号を生成する。周波数算出部５は、パッシブ用受信部４から出力される信号に基づいて、第１のレーダ信号の周波数である第１の周波数を算出する。傾斜角補正部６は、第１の周波数に基づいて、アンテナ部６０のＲＣＳを低減させるための反射制御板８の傾斜角を演算する。なお、傾斜角自体の演算に替えて、傾斜角を制御する際の傾斜角の補正値、即ち現在の傾斜角からの変更値を演算してもよい。傾斜角制御部７は、傾斜角補正部６から出力される傾斜角の演算値もしくは補正値を反射制御板８に送信する。
【００１５】
図２は、実施の形態に係るアンテナ装置におけるアンテナ部の構造を模式的に示す図である。図２に示されるように、反射制御板８は、アクティブアンテナ１１の前面に、傾斜角θの傾斜をつけて配置される。なお、前面とは、アクティブアンテナ１１における電波の放射方向の側にある面である。反射制御板８は、特定の周波数帯の信号を透過又は通過させ、特定の周波数帯以外の信号は別方向へ反射させる制御板である。反射制御板８としては、板面にスロットが設けられた金属板、又は、透過特性の異なる部材を積層して構成した周波数選択板などが例示できる。反射制御板８は、傾斜角制御部７から出力される傾斜角指令に基づいて傾斜角θが制御される。
【００１６】
図１に戻り、発振部９は、目標２の追尾に用いる第２のレーダ信号を生成する。第２のレーダ信号は、送信部１０に与えられる。第２のレーダ信号は、発振部９の内部で生成される基準信号を用いて生成される。発振部９の内部で生成される基準信号は、ローカル信号としてアクティブ用受信部１３に与えられる。
【００１７】
送信部１０は、第２のレーダ信号を増幅して送受信切換部１２に出力する。アクティブアンテナ１１は、送信部１０で増幅された第２のレーダ信号を空間へ放射する。また、アクティブアンテナ１１は、目標２によって反射された第２のレーダ信号の反射波を受信する。送受信切換部１２は、アクティブアンテナ１１から送信される第２のレーダ信号と、アクティブアンテナ１１が受信する第２の受信信号との経路切換を行う。即ち、送受信切換部１２は、アクティブアンテナ１１から第２のレーダ信号を放射する際には、アクティブアンテナ１１と送信部１０とを電気的又は機械的に接続し、アクティブアンテナ１１が受信した目標２からの反射信号を受信する際には、アクティブアンテナ１１とアクティブ用受信部１３とを電気的又は機械的に接続する。
【００１８】
アクティブ用受信部１３は、アクティブアンテナ１１が受信した第２の受信信号を、発振部９から出力されるローカル信号によってダウンコンバート、即ち周波数変換する。アクティブ用受信部１３は、周波数変換した信号を増幅してＡＤ変換部１４に出力する。ＡＤ変換部１４は、アクティブ用受信部１３から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換して、目標追尾部７０の目標検出部１５に出力する。
【００１９】
ＡＤ変換部１４から出力される信号には、追尾対象である目標２からの反射信号以外のものも含まれる。このため、目標検出部１５は、ＡＤ変換されたディジタル信号から、目標２からの反射信号が含まれる目標信号を検出する。追尾処理部１６は、目標信号に基づいて、目標位置、目標速度及び目標方位を計算する。追尾処理部１６は、目標２における目標位置、目標速度及び目標方位の情報に基づいて、誘導装置１によって誘導される図示しない飛しょう体を目標２に向けて誘導するための誘導信号を生成する。
【００２０】
次に、本実施の形態における要部の動作について、図１から図５の図面を参照して説明する。図３は、実施の形態に係るアンテナ装置のアンテナ部における反射の説明に供する図である。図４は、実施の形態に係るアンテナ装置のアンテナ部におけるＲＣＳ特性の説明に供する図である。図５は、実施の形態に係るアンテナ装置のアンテナ部におけるＲＣＳ低減効果の説明に供する図である。
【００２１】
図３には、図２に示されるアンテナ装置をＸ方向から視認した図が示されている。図３において、Ｗ１は反射制御板８の上端部に入射される入射信号の経路、Ｗ２は反射制御板８の下端部に入射される入射信号の経路を示している。経路Ｗ１，Ｗ２で入射する入射信号は共に、アクティブアンテナ１１の正面方向からアクティブアンテナ１１のアンテナ面１１ａに直交する方向から入射する入射信号である。
【００２２】
ここで、反射制御板８の上端部と下端部との間の長さをｄとする。このとき、経路Ｗ１と経路Ｗ２との間には、片道で以下の位相差φが生ずる。
【００２３】
φ＝（２π／λ）ｄｓｉｎθ
＝（２πｆ／ｃ）ｄｓｉｎθ
＝Ｋｆｓｉｎθ                  …（１）
【００２４】
上記（１）式において、ｃは光速、λは入射信号の波長、ｆは入射信号の周波数である。なお、最後の式変形では、係数“２πｄ／ｃ”を“Ｋ”と置いている。
【００２５】
前述の通り、経路Ｗ１と経路Ｗ２との間には、片道でφ、往復では２φの位相差が生ずる。このため、反射制御板８には、入射信号の周波数によってＲＣＳが変化する周波数特性が表れる。図４には、入射信号の周波数によって入射信号と反射信号とが強め合う場合と弱め合う場合の様子が示されている。
【００２６】
図４において、実線は、反射制御板８の傾斜角がθ１であるときの反射特性であり、破線は、反射制御板８の傾斜角がθ２（θ１＜θ２）であるときの反射特性である。例えば、傾斜角がθ１のときのＲＣＳのピークＡは、周波数が１０．２［ＧＨｚ］付近にあり、傾斜角がθ２のときのＲＣＳのピークＢは、周波数が１０．０［ＧＨｚ］付近にある。
【００２７】
図４に示されるように、反射制御板８の反射特性は、周波数によって山と谷が形成される形状となる。また、反射制御板８の傾斜角θによって経路差による位相差φが変化する。このため、同じ周波数でも、傾斜角θによってＲＣＳ特性が大きく変化する。本実施の形態では、これらの２つの性質を利用し、入射信号の周波数に応じて、反射制御板８における反射信号が入射信号に対し逆位相で重なり合うようにして、反射信号の多くが相手レーダ側に戻らないように反射制御板８の傾斜角θを制御する。
【００２８】
図５には、「傾斜角制御有り」の周波数特性が実線で示され、「傾斜角制御無し」の周波数特性が破線で示されている。「傾斜角制御有り」の周波数特性とは、本実施の形態による傾斜角制御、即ち入射信号の周波数に応じて反射制御板８の傾斜角θを制御したときの周波数特性である。これに対して、「傾斜角制御無し」の周波数特性とは、反射制御板８の傾斜角制御は行わず、反射制御板８の傾斜角θを固定したままの周波数特性である。
【００２９】
図５において、横軸に示される周波数ｆ１は、入射信号の周波数である。図５の例によれば、周波数ｆ１のときのＲＣＳは、破線で示される曲線のピーク付近に位置するＡ１点にあり、ＲＣＳが大きくなっている。これに対し、傾斜角制御を行った場合には、実線で示されるように、周波数ｆ１のときのＲＣＳは、反射特性の曲線のヌル（ナル：ｎｕｌｌ）点に位置しており、ＲＣＳの値が小さくなっている。
【００３０】
なお、図５の例において、破線で示される曲線の傾斜角に対し、反射制御板８の傾斜角が小さくなる方向に制御すれば、Ａ１点をＢ１点に移動させることができる。また、破線で示される曲線の傾斜角に対し、反射制御板８の傾斜角が大きくなる方向に制御すれば、Ａ１点をＢ２点に移動させることができる。何れの場合も、曲線上のヌル点であるＣ１点を周波数ｆ１の位置に移動させることができる。このことから、ＲＣＳを所望の値以下にするには、反射制御板８の傾斜角θを小さくする制御を行ってもよいし、大きくする制御を行ってもよいことが分かる。
【００３１】
次に、実施の形態に係る誘導装置１の機能を実現するためのハードウェア構成について、図６及び図７の図面を参照して説明する。図６は、実施の形態におけるパッシブ処理部及び目標追尾部の機能を具現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図７は、実施の形態におけるパッシブ処理部及び目標追尾部の機能を具現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。
【００３２】
実施の形態に係る誘導装置１の機能を実現する場合には、図６に示すように、演算を行うプロセッサ２００、プロセッサ２００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ２０２、信号の入出力を行うインタフェース２０４、及び検出結果を表示する表示器２０６を含む構成とすることができる。
【００３３】
プロセッサ２００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算手段であってもよい。また、メモリ２０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）を例示することができる。
【００３４】
メモリ２０２には、誘導装置１の機能を実行するプログラム及びプロセッサ２００によって参照されるテーブルが格納されている。プロセッサ２００は、インタフェース２０４を介して必要な情報を授受し、メモリ２０２に格納されたプログラムをプロセッサ２００が実行し、メモリ２０２に格納されたテーブルをプロセッサ２００が参照することにより、上述した算出部３０、制御部４０及び目標追尾部７０の処理を行うことができる。プロセッサ２００による演算結果は、メモリ２０２に記憶することができる。また、プロセッサ２００の処理結果を表示器２０６に表示することもできる。なお、表示器２０６は、目標追尾部７０の外部に備えられていてもよい。
【００３５】
また、図６に示すプロセッサ２００及びメモリ２０２は、図７のように処理回路２０３に置き換えてもよい。処理回路２０３は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。なお、算出部３０、制御部４０及び目標追尾部７０における一部の処理を処理回路２０３で実施し、処理回路２０３で実施しない処理をプロセッサ２００及びメモリ２０２で実施してもよい。
【００３６】
次に、実施の形態に係るアンテナ装置の制御方法について、図８を参照して説明する。図８は、実施の形態に係るアンテナ装置の制御方法における処理の流れを示すフローチャートである。
【００３７】
図８において、算出部３０は、パッシブアンテナ３を介して受信される第１のレーダ信号の周波数を測定する（ステップＳ１０１）。制御部４０は、測定周波数におけるＲＣＳ特性を評価する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の処理では、例えば第１のレーダ信号がアクティブアンテナ１１のアンテナ面１１ａに直交する方向から入射するときの反射制御板８のＲＣＳを演算する。なお、処理時間の短縮化を図るため、予め周波数とＲＣＳとの関係を測定して、ＲＣＳの極小値を求めておき、求めた値をテーブルとして図６に示されるメモリ２０２に記憶してもよい。また、測定周波数に対応するＲＣＳの値がテーブルにない場合、内挿計算又は外挿計算による線形近似、多項式近似等で求めてもよい。
【００３８】
図８に戻り、制御部４０は、ステップＳ１０２で算出したＲＣＳの値を閾値と比較する（ステップＳ１０３）。ＲＣＳの値が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、上述した傾斜角制御を実施して（ステップＳ１０４）、処理を終了する。一方、ＲＣＳの値が閾値以下の場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、傾斜角制御は実施せずに（ステップＳ１０５）、処理を終了する。
【００３９】
なお、上記のステップＳ１０３では、ＲＣＳの値と閾値とが等しい場合を“Ｎｏ”で判定しているが、“Ｙｅｓ”で判定してもよい。即ち、ＲＣＳの値と閾値とが等しい場合に、傾斜角制御を実施してもよい。
【００４０】
また、上記の処理について補足する。例えばステップＳ１０１の処理において、パッシブアンテナ３を介して受信されるパッシプ信号が複数ある場合、それぞれの周波数におけるＲＣＳの値が閾値未満となるような傾斜角θを選択する。
【００４１】
また、複数のパッシブ信号に対して、全てのＲＣＳの値が閾値未満となるような傾斜角θを選択できない場合には、傾斜角θを制御できる角度単位でＲＣＳの値が平均化されるような傾斜角θを選択すればよい。
【００４２】
また、上記のステップＳ１０３の処理に代え、ＲＣＳの反射特性における極小値の位置にステップＳ１０１で測定された測定周波数が位置するように反射制御板８の傾斜角制御を行ってもよい。なお、図５に示されるように、極小値の位置は複数ある。このため、ＲＣＳの反射特性における最も近い極小値の位置に測定周波数が位置されるように傾斜角制御を行うことが好ましい。このようにすれば、傾斜角θの制御量を小さくすることができるので、応答性の高い傾斜角制御を実施することができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態に係るＲＣＳを低減させるアンテナ装置は、相手レーダから送信される第１のレーダ信号を受信する第１の受信部と、第１のレーダ信号の周波数である第１の周波数を算出する算出部と、目標の追尾に用いる第２のレーダ信号を空間に放射するアクティブアンテナと、アクティブアンテナの前面に傾斜をつけて配置される反射制御板と、算出部によって算出された第１の周波数に基づいて、反射制御板の傾斜角を制御する制御部を備えることにより、相手レーダから送信される第１のレーダ信号の第１の周波数を算出し、算出された第１の周波数に基づいて反射制御板の傾斜角を制御するので、ＲＣＳの値を制御して、ＲＣＳの値の変動を抑制することができる。これにより、アンテナ部の反射特性が周波数選択性を有する場合であっても、周波数に依存することなく、低被探知性の劣化を抑制することができる。
【００４４】
なお、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】
【００４５】
１  誘導装置、２  目標、３  パッシブアンテナ、４  パッシブ用受信部、５  周波数算出部、６  傾斜角補正部、７  傾斜角制御部、８  反射制御板、９  発振部、１０  送信部、１１  アクティブアンテナ、１１ａ  アンテナ面、１２  送受信切換部、１３  アクティブ用受信部、１４  ＡＤ変換部、１５  目標検出部、１６  追尾処理部、２０  第１の受信部、３０  算出部、４０  制御部、５０  送受信部、５０ａ  第２の受信部、６０  アンテナ部、７０  目標追尾部、２００  プロセッサ、２０２  メモリ、２０３  処理回路、２０４  インタフェース、２０６  表示器。
【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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【図８】
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