(57)【要約】【課題】所望の共振効果を得ること。【解決手段】特定の周波数の電波のみを反射又は透過させる周波数選択板の導電パターンを構成する素子パターン２において、この素子パターン２の形状を基本形状としての例えばダイポール型，クロスダイポール型やトリポール型等の素子パターン１がフラクタル化されたものにする，即ち、この素子パターン２の形状を、基本形状としての素子パターン１をフラクタル化して当該基本形状に対して自己相似なフラクタル形状を有するものにすること。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の周波数の電波のみを反射又は透過させる周波数選択板の素子パターンであって、
基本形状に対して自己相似なフラクタル形状を有することを特徴とした周波数選択板の素子パターン。
【請求項２】
特定の周波数の電波のみを反射又は透過させる素子パターンを有する周波数選択板であって、
前記素子パターンは、基本形状に対して自己相似なフラクタル形状を有することを特徴とした周波数選択板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の周波数の電波を反射又は透過する周波数選択板（ＦＳＳ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ）に係り、特に、その周波数選択板の所望の共振効果を達成し得る導体（例えば金属線等からなるＦＳＳ素子）のパターン及び当該素子パターンを有する周波数選択板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば防衛関連技術において戦闘機や戦艦等の存在を他から確認されないようにする「ステルス化技術」の必要性が叫ばれており、かかるステルス化技術の一つとして周波数選択板が用いられている。
【０００３】
ここで、この周波数選択板は、ある一定の導体（導体パッチ又は導体スロット）の素子パターンを一定の周期で複数配列したＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍ＝１，２，３，…）のセルからなる周期構造膜であり、特定の周波数の電波のみを反射又は透過させる特性（周波数選択性）を備えている。
【０００４】
例えば、導体パッチで構成したパッチ型構造の周波数選択板は、特定の周波数の電波のみを反射するバンドストップフィルタとして作用し、導体スロットで構成したスロット型構造の周波数選択板は特定の周波数の電波のみを透過するバンドパスフィルタとして作用する。
【０００５】
これが為、所望の周波数選択性を備えた周波数選択板が組み込まれることによって、例えば、レドームやレーダー断面積（ＲＣＳ：Ｒａｄｅｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ）低減用電磁窓等の物体（周波数選択板組込物体）のステルス化を有効に達成し得る。
【０００６】
ここで、一般に、周波数選択板は、ダイポール型，クロスダイポール型，トリポール型，円形リング型又は正方形ループ型等のある一定の単純形状からなる導体パッチ又は導体スロットの素子パターンが複数配列された導電パターンを備えている。
【０００７】
例えば、この種の周波数選択板は、特開２０００−６８６７５号公報，特開２０００−６８６７７号公報や特開２００１−５３４８４号公報に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−６８６７５号公報
【特許文献２】特開２０００−６８６７７号公報
【特許文献３】特開２００１−５３４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の周波数選択板は、単純形状の素子パターンからなるものであり、一枚の周波数選択板の夫々のセルにおける素子パターンの密度を高めるには限界がある。これが為、上記レーダー断面積低減用電磁窓等の周波数選択板組込物体（換言すれば周波数選択板）の面積に制限が設けられていると、たとえ密度が高めの単純形状からなる素子パターンで形成したとしても、十分な共振効果を得ることができるだけの共振周波数に達し難い又は達することができない場合がある、という不都合があった。
【００１０】
例えば、ある単純形状の素子パターンからなる周波数選択板組込物体が要求性能を満たしていない，即ち十分な共振効果が得られていない場合には、より低い共振周波数となる素子パターンを模索することになる。ここで、より低い共振周波数を実現する為には素子パターンの密度を高める必要があり、高密度の他の単純形状からなる素子パターンを用いて周波数選択板組込物体を再構築する。しかしながら、単純形状からなる既存の素子パターンの種類には限界があり、特に、周波数選択板の面積の設計要求値に大きさの制限がある場合には、新たな素子パターンへの変更を何度繰り返しても、十分な共振効果を得ることができない場合がある。
【００１１】
ここで、一般に、周波数選択板は、１０波長×１０波長以上のパターン密度が必要であると考えられている。しかしながら、例えば、ダイポール型では、パターンが１／２波長になるので、少なくとも２０×２０のセルで周波数選択板を構成しなければならない。これが為、周波数選択板の面積の設計要求値如何では、そのダイポール型によって所望の要求性能（共振効果）を満足させることができない。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、所望の共振効果を得ることが可能な導電パターン（具体的には素子パターン）及び当該導電パターン（具体的には素子パターン）を有する周波数選択板を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する為、請求項１記載の素子パターンは、基本形状に対して自己相似なフラクタル形状を有している。
【００１４】
上記目的を達成する為、請求項２記載の周波数選択板は、基本形状に対して自己相似なフラクタル形状を有する素子パターンを備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る素子パターンによれば、周波数選択板の大きさを変えることなく効率よく且つ容易に高密度化が図れる。これが為、この素子パターンを有する本発明に係る周波数選択板は、その面積を一定にしたままで容易に共振周波数を低下させることができるので、所望の共振効果を達成し易くなる。これは、特に周波数選択板の面積に制限が設けられている場合に有用である。また、周波数選択板に本発明に係る素子パターンを設けることによって、単純形状からなる素子パターンが設けられた周波数選択板と比してその小型化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る周波数選択板は、基本となるクロスダイポール型等の素子パターン（以下「基本素子パターン（基本形状）」という。）がｎ回（ｎ＝１，２，３，…）フラクタル化された（自己相似）素子パターン（以下「ｎ次フラクタル化素子パターン」という。）を有するものであり、これにより素子パターンの高密度化を図って共振周波数を低減させたものである。以下に、本発明に係る周波数選択板の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
本発明に係る周波数選択板の実施例１を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１８】
本実施例１においては、基本素子パターンとして図１に示すクロスダイポール型の素子パターン１を例示し、これをフラクタル化することによってクロスダイポール型のフラクタル形状を形成したものを示す。
【００１９】
一般に、周波数選択板組込物体は、要求性能を満足しているか否かを確認する為に、例えば周知のモーメント法（ＭｏＭ），時間領域差分法（ＦＤＴＤ法）や有限要素法（ＦＥＭ）等の解析手法を用いて性能解析を行う。
【００２０】
例えば、図１に示すクロスダイポール型の素子パターン１が複数配列された導電パターンを有する周波数選択板組込物体が要求性能を満たしていない，即ち十分な共振効果が得られていない、との性能解析の結果が出た場合は、より低い共振周波数となる素子パターンを模索することになる。
【００２１】
そこで、本実施例１にあっては、そのクロスダイポール型の素子パターン１をフラクタル化して素子パターンの高密度化を図った周波数選択板を形成する。
【００２２】
図２に、基本となるクロスダイポール型の素子パターン（基本素子パターン）１のフラクタル化を一回行った素子パターン（１次フラクタル化素子パターン）２を示す。この１次フラクタル化素子パターン２は、クロスダイポール型の素子パターン１における四本の枝に自己相似な縮小化された基本素子パターンを形成して高密度化を図ったものである。
【００２３】
また、図３に、基本となるクロスダイポール型の素子パターン１のフラクタル化を二回行った素子パターン（２次フラクタル化素子パターン）３を示す。この２次フラクタル化素子パターン３は、上記１次フラクタル化素子パターン２における夫々の枝に自己相似な縮小化された基本素子パターンを形成して高密度化を図ったものである。
【００２４】
本実施例１にあっては、そのようなフラクタル化された素子パターンからなる導電パターンを用いて周波数選択板を構成する。例えば、上記２次フラクタル化素子パターン３からなる導電パターンにより構成した周波数選択板Ｆを図４に例示する。
【００２５】
ここで、セル寸法（１４．５ｍｍ×１４．５ｍｍ）を同一にして形成した上記クロスダイポール型の素子パターン（基本素子パターン）１，１次フラクタル化素子パターン２及び２次フラクタル化素子パターン３の夫々についての共振周波数を見てみる。
【００２６】
図５にその夫々についての共振周波数の計算結果を示す。この図５において、実線で示したものはクロスダイポール型の素子パターン１を、破線で示したものは１次フラクタル化素子パターン２を、一点鎖線で示したものは２次フラクタル化素子パターン３を示す。
【００２７】
この図５によれば、クロスダイポール型の素子パターン１の共振周波数は１０ＧＨｚで、１次フラクタル化素子パターン２の共振周波数は７．９ＧＨｚで、２次フラクタル化素子パターン３の共振周波数は６．８ＧＨｚであることが判る。そして、これにより、基本となるクロスダイポール型の素子パターン１と比して、１次フラクタル化素子パターン２は共振周波数が２１％低減し、２次フラクタル化素子パターン３は共振周波数が３２％低減していることが判る。
【００２８】
以上のことから、同一面積のセル（周波数選択板）においてクロスダイポール型の素子パターン１のフラクタル化を行えば、そのフラクタル化の回数の増加につれて素子パターンの密度が高くなり共振周波数が低下していく。そして、これにより、周波数選択板の面積を拡大せずとも、またその面積の大きさに上限があったとしても、十分な共振効果を得ることができる。
【００２９】
また、図６に示す如く、共振周波数を１０ＧＨｚに固定したときにクロスダイポール型の素子パターン１と同等の特性を示す１次フラクタル化素子パターン２及び２次フラクタル化素子パターン３の夫々のセル寸法について見てみる。
【００３０】
かかる場合、クロスダイポール型の素子パターン１のセル寸法を１４．５ｍｍ×１４．５ｍｍとすると、１次フラクタル化素子パターン２のセル寸法は１１．４ｍｍ×１１．４ｍｍで、２次フラクタル化素子パターン３のセル寸法は９．９ｍｍ×９．９ｍｍでクロスダイポール型の素子パターン１と同等の特性を示す。即ち、基本となるクロスダイポール型の素子パターン１と同等の特性を得る為には、これと比して、１次フラクタル化素子パターン２はセル寸法を２１％小さくし、２次フラクタル化素子パターン３はセル寸法を３２％小さくすることができる。
【００３１】
以上のことから、共振周波数を固定してクロスダイポール型の素子パターン１と同等の特性となるようにそのフラクタル化を行えば、そのフラクタル化の回数の増加につれてセル（周波数選択板）の寸法が小さくなる。即ち、フラクタル化することによって、そのクロスダイポール型の素子パターン１と同等の特性のままセル（周波数選択板）の小型化が図れる。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明に係る周波数選択板の実施例２を図７〜図９に基づいて説明する。
【００３３】
本実施例２においては、基本素子パターンとして図７に示すトリポール型の素子パターン１１を例示し、これをフラクタル化することによってトリポール型のフラクタル形状を形成したものを示す。
【００３４】
図８に、基本となるトリポール型の素子パターン（基本素子パターン）１１のフラクタル化を一回行った素子パターン（１次フラクタル化素子パターン）１２を示す。この１次フラクタル化素子パターン１２は、トリポール型の素子パターン１における三本の枝に自己相似な縮小化された基本素子パターンを形成して高密度化を図ったものである。
【００３５】
また、図９に、基本となるトリポール型の素子パターン１１のフラクタル化を二回行った素子パターン（２次フラクタル化素子パターン）１３を示す。この２次フラクタル化素子パターン１３は、上記１次フラクタル化素子パターン１２における夫々の枝に自己相似な縮小化された基本素子パターンを形成して高密度化を図ったものである。
【００３６】
このように、トリポール型の素子パターン１１をフラクタル化した場合にあっても、前述した実施例１の場合と同様に素子パターンの高密度化が図れ、これにより共振周波数を低下させることができるので、周波数選択板の面積を拡大せずとも、またその面積の大きさに上限があったとしても、十分な共振効果を得ることができる。
【００３７】
また、共振周波数を固定してトリポール型の素子パターン１１と同等の特性となるようにそのフラクタル化を行った場合にあっても、前述した実施例１の場合と同様にセル（周波数選択板）の寸法を小さくすることができるので、基本となるトリポール型の素子パターン１１と同等の特性のままセル（周波数選択板）の小型化が図れる。
【実施例３】
【００３８】
次に、本発明に係る周波数選択板の実施例３を図１０〜図１２−２に基づいて説明する。
【００３９】
本実施例３においては、基本素子パターンとして図１０に示す正方形の導体パッチのパターン２１を例示し、これをフラクタル化することによって正方形のフラクタル形状を形成したものを示す。
【００４０】
図１１−１に、基本となる正方形の素子パターン（基本素子パターン）２１のフラクタル化を一回行った素子パターン（１次フラクタル化素子パターン）２２Ａを示す。この１次フラクタル化素子パターン２２Ａは、正方形の素子パターン２１の四つの辺において自己相似な縮小化された基本素子パターンを抜き取ったものである。
【００４１】
また、図１１−２に、基本となる正方形の素子パターン２１のフラクタル化を二回行った素子パターン（２次フラクタル化素子パターン）２３Ａを示す。この２次フラクタル化素子パターン２３Ａは、上記１次フラクタル化素子パターン２２Ａにおける図１１−１に示す抜取部分２２ａの夫々の辺において自己相似な縮小化された基本素子パターンを抜き取ったものである。
【００４２】
更に、その正方形の素子パターン２１のフラクタル化は、以下の如き形状にしてもよい。
【００４３】
図１２−１に、基本となる正方形の素子パターン（基本素子パターン）２１のフラクタル化を一回行った他の素子パターン（１次フラクタル化素子パターン）２２Ｂを示す。この１次フラクタル化素子パターン２２Ｂは、正方形の素子パターン２１における四つの辺の外側に自己相似な縮小化された基本素子パターンを追加したものである。
【００４４】
また、図１２−２に、基本となる正方形の素子パターン２１のフラクタル化を二回行った他の素子パターン（２次フラクタル化素子パターン）２３Ｂを示す。この２次フラクタル化素子パターン２３Ｂは、上記１次フラクタル化素子パターン２２Ｂにおける図１２−１に示す追加部分２２ｂの夫々の辺の外側に自己相似な縮小化された基本素子パターンを追加したものである。
【００４５】
以上の如き本実施例３のフラクタル化された夫々の素子パターンにあっても、前述した実施例１，２と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
尚、本実施例３においては、正方形の素子パターン２１の各辺を基準にしてフラクタル化を図ったが、例えばその四隅を基準にしてフラクタル化してもよい。
【実施例４】
【００４７】
次に、本発明に係る周波数選択板の実施例４を図１３〜図１５−２に基づいて説明する。
【００４８】
本実施例４においては、基本素子パターンとして図１３に示す正方形ループ型の素子パターン３１を例示し、これをフラクタル化することによって正方形ループ型のフラクタル形状を形成したものを示す。
【００４９】
図１４−１に、基本となる正方形ループ型の素子パターン（基本素子パターン）３１のフラクタル化を一回行った素子パターン（１次フラクタル化素子パターン）３２Ａを示す。この１次フラクタル化素子パターン３２Ａは、正方形ループ型の素子パターン３１における四つの辺の内側に自己相似な縮小化された基本素子パターンを追加したものである。
【００５０】
また、図１４−２に、基本となる正方形ループ型の素子パターン３１のフラクタル化を二回行った素子パターン（２次フラクタル化素子パターン）３３Ａを示す。この２次フラクタル化素子パターン３３Ａは、上記１次フラクタル化素子パターン３２Ａにおける図１４−１に示す追加部分３２ａの夫々の辺において自己相似な縮小化された基本素子パターンを抜き取ったものである。
【００５１】
更に、その正方形ループ型の素子パターン３１のフラクタル化は、以下の如き形状にしてもよい。
【００５２】
図１５−１に、基本となる正方形ループ型の素子パターン（基本素子パターン）３１のフラクタル化を一回行った他の素子パターン（１次フラクタル化素子パターン）３２Ｂを示す。この１次フラクタル化素子パターン３２Ｂは、正方形ループ型の素子パターン３１における四つの辺の外側に自己相似な縮小化された基本素子パターンを追加したものである。
【００５３】
また、図１５−２に、基本となる正方形ループ型の素子パターン３１のフラクタル化を二回行った他の素子パターン（２次フラクタル化素子パターン）３３Ｂを示す。この２次フラクタル化素子パターン３３Ｂは、上記１次フラクタル化素子パターン３２Ｂにおける図１５−１に示す追加部分３２ｂの夫々の辺の外側に自己相似な縮小化された基本素子パターンを追加したものである。
【００５４】
以上の如き本実施例４のフラクタル化された夫々の素子パターンにあっても、前述した実施例１〜３と同様の効果を奏することができる。
【００５５】
尚、本実施例４においては、正方形ループ型の素子パターン３１の各辺を基準にしてフラクタル化を図ったが、前述した実施例３と同様に、例えばその四隅を基準にしてフラクタル化してもよい。
【００５６】
ここで、上記各実施例１〜４においては基本となる素子パターンとして四種類を例示したが、基本素子パターンは、必ずしもこれらに限定するものではなく、例えば図１６に示す如き円形リング型，円形やエルサレムクロス型等の他の形状のものであってもよい。
【００５７】
また、これら各実施例１〜４においては特定の周波数の電波のみを反射させるパッチ型の素子パターンについてのフラクタル化を例示したが、スロット型の素子パターンについても各実施例１〜４と同様にして行われ、同様の効果を奏することができる。ここで、パッチ型の素子パターンとスロット型の素子パターンとの間において、一般的に、これらの導電部分と非導電部分が逆のパターンである場合は、パッチ型の素子パターンによって反射する周波数とスロット型の素子パターンによって透過する周波数とが同一周波数になる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係る素子パターン及び当該素子パターンを有する周波数選択板は、素子パターンの高密度化を図って共振周波数を低減させる為の技術として有用であり、特に、周波数選択板組込物体（周波数選択板）の面積に制限がある場合において効率的且つ容易に所望の共振効果を得るのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る周波数選択板の実施例１を説明する為の図であって、フラクタル化を図る基本素子パターンとして例示したクロスダイポール型の素子パターンを示す図である。
【図２】実施例１のクロスダイポール型の素子パターンのフラクタル化を一回行った１次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図３】実施例１のクロスダイポール型の素子パターンのフラクタル化を二回行った２次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図４】実施例１の周波数選択板を示す図であって、２次フラクタル化素子パターンを有する周波数選択板を例示した図である。
【図５】セル寸法を同一にした実施例１のクロスダイポール型の素子パターン，その１次フラクタル化素子パターン及び２次フラクタル化素子パターンの夫々についての共振周波数の計算結果を示すグラフである。
【図６】共振周波数を１０ＧＨｚに固定した実施例１のクロスダイポール型の素子パターン，その１次フラクタル化素子パターン及び２次フラクタル化素子パターンの夫々の特性を同等にした際のグラフである。
【図７】本発明に係る周波数選択板の実施例２を説明する為の図であって、フラクタル化を図る基本素子パターンとして例示したトリポール型の素子パターンを示す図である。
【図８】実施例２のトリポール型の素子パターンのフラクタル化を一回行った１次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図９】実施例２のトリポール型の素子パターンのフラクタル化を二回行った２次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１０】本発明に係る周波数選択板の実施例３を説明する為の図であって、フラクタル化を図る基本素子パターンとして例示した正方形の導体パッチのパターンを示す図である。
【図１１−１】実施例３の正方形の素子パターンのフラクタル化を一回行った１次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１１−２】実施例３の正方形の素子パターンのフラクタル化を二回行った２次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１２−１】実施例３の正方形の素子パターンのフラクタル化を一回行った他の１次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１２−２】実施例３の正方形の素子パターンのフラクタル化を二回行った他の２次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１３】本発明に係る周波数選択板の実施例４を説明する為の図であって、フラクタル化を図る基本素子パターンとして例示した正方形ループ型の導体パッチのパターンを示す図である。
【図１４−１】実施例３の正方形ループ型の素子パターンのフラクタル化を一回行った１次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１４−２】実施例３の正方形ループ型の素子パターンのフラクタル化を二回行った２次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１５−１】実施例３の正方形ループ型の素子パターンのフラクタル化を一回行った他の１次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１５−２】実施例３の正方形ループ型の素子パターンのフラクタル化を二回行った他の２次フラクタル化素子パターンを示す図である。
【図１６】本発明に係るフラクタル的素子パターンを有する周波数選択板においてフラクタル化される基本素子パターンの他の形状について例示した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  クロスダイポール型の素子パターン
２  クロスダイポール型の素子パターンについての１次フラクタル化素子パターン
３  クロスダイポール型の素子パターンについての２次フラクタル化素子パターン
１１  トリポール型の素子パターン
１２  トリポール型の素子パターンについての１次フラクタル化素子パターン
１３  トリポール型の素子パターンについての２次フラクタル化素子パターン
２１  正方形の導体パッチのパターン
２２Ａ，２２Ｂ  正方形の素子パターンについての１次フラクタル化素子パターン
２２ａ  抜取部分
２２ｂ  追加部分
２３Ａ，２３Ｂ  正方形の素子パターンについての２次フラクタル化素子パターン
３１  正方形ループ型の導体パッチのパターン
３２Ａ，３２Ｂ  正方形ループ型の素子パターンについての１次フラクタル化素子パターン
３２ａ，３２ｂ  追加部分
３３Ａ，３３Ｂ  正方形ループ型の素子パターンについての２次フラクタル化素子パターン
Ｆ  周波数選択板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１】
2005142298.tif 000013
【図１１−２】
2005142298.tif 000014
【図１２−１】
2005142298.tif 000015
【図１２−２】
2005142298.tif 000016
【図１３】
2005142298.tif 000017
【図１４−１】
2005142298.tif 000018
【図１４−２】
2005142298.tif 000019
【図１５−１】
2005142298.tif 000020
【図１５−２】
2005142298.tif 000021
【図１６】
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