(57)【要約】【課題】所望の共振効果を達成し、また、数波長大のパターン密度からなる周波数選択板を得ること。【解決手段】特定の周波数の電波を反射又は透過させる素子パターン１ａが複数配列された周波数選択板主体１に、隣り合う素子パターン１ａ同士を接続する複数のダイオード２を設けること。特に、これら各ダイオード２をその電流の流れる向きが電波の電界と平行になるよう配置することが好ましく、更に、これら各ダイオード２に対して電圧を印加する電源装置を接続し、この電源装置から各ダイオード２に対して順方向に電流を流すことが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の周波数の電波を反射又は透過させる素子パターンが複数設けられた周波数選択板主体と、該周波数選択板主体の素子パターン同士を接続する複数のダイオードとを有することを特徴とした周波数選択板。
【請求項２】
前記各ダイオードを、その電流の流れる向きが前記電波の電界と平行になるよう配置したことを特徴とする請求項１記載の周波数選択板。
【請求項３】
前記各ダイオードに電圧を印加する電源装置を接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の周波数選択板。
【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、所望の共振効果の得られる、また、数波長大のパターン密度からな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：Ｒａｄａｒ  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】
【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
【特許文献４】特開２００３−２９８３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、周波数選択板は、反射又は透過対象の電波の波長λに対して一定の寸法比率の素子パターンを誘電体シートに複数配列し、十分な共振効果が得られる共振周波数となるよう設計される。この周波数選択板が波長λの電波を反射又は透過させる為には、１０λ×１０λ以上のパターン密度が必要であると考えられており、例えば、ダイポール型やクロスダイポール型の素子パターンであれば１／２λの線長が共振周波数に関係するので、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。
【０００９】
ここで、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には、周波数選択板上の素子パターンの密度を高めることによって、より低い共振周波数となるようにする。例えば、素子パターンの密度を高める為の方策としては、素子パターンの所要寸法を小さくしてより多くの素子パターンを配列することが考えられ、所定の誘電率εの誘電体を周波数選択板に積層することによって素子パターン寸法の縮小化が可能となる。
【００１０】
しかしながら、このような積層構造を採ったとしても、素子パターンはε-1/2までしか縮小できないので素子パターンの高密度化には限界があり、これを以ってしても十分な共振効果を得られない場合がある。
【００１１】
また、素子パターンの所要寸法を大幅に小さくできれば数波長大のパターン密度からなる周波数選択板を実現することができるが、従来は素子パターンの大幅な縮小化が不可能であり、そのような数波長大の周波数選択板を得ることができなかった。
【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周波数選択板を、また、数波長大のパターン密度からな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記載の発明では、特定の周波数の電波を反射又は透過させる素子パターンが複数設けられた周波数選択板主体と、この周波数選択板主体の素子パターン同士を接続する複数のダイオードとを有している。
【００１４】
また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の周波数選択板において、前記各ダイオードを、その電流の流れる向きが前記電波の電界と平行になるよう配置している。
【００１５】
また、上記目的を達成する為、請求項３記載の発明では、上記請求項１又は２に記載の周波数選択板において、前記各ダイオードに電圧を印加する電源装置を接続している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る周波数選択板によれば、素子パターンの寸法を大幅に小さくすることができるので、所望の共振効果を得ることができ、また、数波長大のパターン密度からなる周波数選択板を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
本発明に係る周波数選択板の実施例を図１から図７に基づいて説明する。
【００１９】
図１の符号１０は本実施例の周波数選択板を示す。この周波数選択板１０は、例えば銅線等の金属線からなる複数のクロスダイポール型の素子パターン１ａが格子状に配置された図２に示す周波数選択板主体１を有しており、この周波数選択板主体１における隣り合う素子パターン１ａ同士を図３に示す如くダイオード２で接続したものである。
【００２０】
ここで、上記周波数選択板主体１においては図２に示す如くｎ列（ｎ＝１，２，３，…）の素子パターン群が設けられており、本実施例にあっては、夫々の列における隣り合う素子パターン１ａ同士を全てダイオード２で接続する。
【００２１】
そのダイオード２は、素子パターン１ａに半田付けしたものであってもよく、また、素子パターン１ａを誘電体シートに形成する際に印刷等された回路パターンで構成してもよく、何れの態様のものを用いてもよい。
【００２２】
また、この周波数選択板１０には、各ダイオード２に順方向の電圧を印加する為の電源装置（図示略）が接続される。これが為、この周波数選択板１０には、図１に示す如く、電源装置の＋側に接続される第一電源線３と、その−側に接続される第二電源線４とが設けられている。本実施例にあっては、各列における一端の素子パターン１ａ同士を第一電源線３で接続し、各列における他端の素子パターン１ａ同士を第二電源線４で接続している。
【００２３】
ここで、上述した本実施例の周波数選択板１０を製作し、ダイオード２の有無による周波数特性と、ダイオード２への電圧印加有無による周波数特性とについて検証した。
【００２４】
ここでは、誘電体シート（３００ｍｍ×３００ｍｍ）にクロスダイポール型の素子パターン（線長１３ｍｍ，線幅０．４６ｍｍ）がピッチ１５ｍｍで格子状に形成された周波数選択板主体１（１０ＧＨｚで共振となるよう設定）と、この周波数選択板主体１に上述したが如く複数のダイオード２や第一及び第二の電源線３，４が接続された周波数選択板１０とを用意した。
【００２５】
かかる検証実験においては、ダイオード２を接続した後のハンドリングを容易にする為に、周波数選択板１０を図４に示す誘電構造体２０に貼り付けて、これを試験モデル３０とした。ここで、この誘電構造体２０とは、厚さ０．５ｍｍのＧＦＲＰからなる二枚の誘電板２０ａ，２０ａと、これら各誘電板２０ａ，２０ａの間に介装したハニカム構造からなる厚さ０．２５ｍｍの非金属ハニカムコア２０ｂとで構成されたＧＦＲＰハニカムサンドイッチパネルである。
【００２６】
また、その試験モデル３０と同一条件にする為に、比較対象用の周波数選択板主体１も上記誘電構造体２０に貼り付けた。
【００２７】
次に、かかる検証実験における計測条件について説明する。
【００２８】
先ず、図５に示す如く、二つのシールドルームＳＲ１，ＳＲ２を用意し、その間に上記試験モデル３０又は周波数選択板主体１と誘電構造体２０との比較モデルを配置する。ここで、試験モデル３０にはＡＣ電源４０が接続される。
【００２９】
また、シールドルームＳＲ１には送信アンテナ４１を、シールドルームＳＲ２には受信アンテナ４２を配備し、その送信アンテナ４１と受信アンテナ４２を計測器４３に接続した。その送信アンテナ４１と受信アンテナ４２にはＥＭＣＯ製のダブルリッジドガイドホーンアンテナを使用し、計測器４３にはアンリツ製のベクトルネットワークアナライザ（３７１４７Ａ）を使用した。
【００３０】
そして、水平偏波を送信アンテナ４１から送信して、周波数１〜１８ＧＨｚの間で１６０１点の計測を行い、その計測結果を電子計算機４４の画面上に表示した。ここで、その水平偏波は、その電界をダイオード２の電流の流れる向きと垂直にした場合（試験パターンＡ）及び平行にした場合（試験パターンＢ）の二種類を送信した。
【００３１】
先ず、ダイオード２の有無による周波数特性について検証した。ここではダイオード２への電圧印加は行わない。
【００３２】
その検証結果を図６に示す。この検証結果によれば、周波数選択板主体１と誘電構造体２０との比較モデルは、ピーク周波数が９．５ＧＨｚであることが判る。また、試験モデル３０においては、上記試験パターンＡの場合にピーク周波数が８．９ＧＨｚであり、上記試験パターンＢの場合にピーク周波数が２．２ＧＨｚであることが判る。
【００３３】
このように、周波数選択板主体１にダイオード２を設けることによって、特に、このダイオード２の電流の流れる向きと電界とを平行にした場合には、ピーク周波数を９．５ＧＨｚ（λ＝３１．６ｍｍ）から２．２ＧＨｚ（λ＝１３６．３ｍｍ）まで低周波側へと大幅に移行させることができる。また、これにより、素子パターン１ａの所要寸法を偏波の波長に対して大幅に小さくすることができる。
【００３４】
次に、試験モデル３０のダイオード２に電圧を印加した場合と印加しない場合の周波数特性について検証した。
【００３５】
その検証結果を図７に示す。ここで、この図７の試験パターン１とは、電圧を印加せずに上記試験パターンＡの偏波を送信した場合（図６の破線の結果に相当）のことをいう。また、試験パターン２とは、電圧を印加して上記試験パターンＡの偏波を送信した場合のことをいう。また、試験パターン３とは、電圧を印加せずに上記試験パターンＢの偏波を送信した場合（図６の一点鎖線の結果に相当）のことをいう。また、試験パターン４とは、電圧を印加して上記試験パターンＢの偏波を送信した場合のことをいう。
【００３６】
その試験パターン１，２を比較すると、ダイオード２の電流の流れる向きと電界とが垂直になる偏波を送信した場合には、ダイオード２に電圧を印加することでピーク周波数が０．１５ＧＨｚ移行することが判る。また、試験パターン３，４を比較すると、ダイオード２の電流の流れる向きと電界とが平行になる偏波を送信した場合には、ダイオード２に電圧を印加することでピーク周波数が低周波側へと０．３５ＧＨｚ移行することが判る。
【００３７】
尚、上記試験パターン２，４においては１０Ｖ，１２．５Ｖ，１５Ｖの電圧を印加したが、夫々の電圧において略同等の波形を示したので、この図７では便宜上一つの波形のみを図示する。
【００３８】
このように、周波数選択板主体１のダイオード２に電流を流すことによって、ピーク周波数を更に低周波側へと移行させることができる。また、これにより、素子パターン１ａの所要寸法を更に小さくすることができる。
【００３９】
以上示した如く素子パターン１ａ間にダイオード２を設けることによって、本実施例の周波数選択板１０は、その特性（周波数選択性）を低周波側に移行させることができる。更に、そのダイオード２に電流を流すことによって、周波数選択板１０の特性（周波数選択性）をより低周波側へと移行させることができる。特に、反射又は透過させる電波の電界とダイオード２の電流の流れる向きとが平行になるよう周波数選択板１０を配置することによって、その特性（周波数選択性）を大幅に低周波側へと移行させることができるので、低周波側での所望の共振効果を得ることが可能になる。
【００４０】
また、そのように特性（周波数選択性）を低周波側に移行させることができるので、素子パターン１ａ間にダイオード２を設ければ、素子パターン１ａの所要寸法を電波の波長に対して小さくすることが可能になる。特に、反射又は透過させる電波の電界とダイオード２の電流の流れる向きとが平行になるよう周波数選択板１０を配置することによって、素子パターン１ａの所要寸法を大幅に小さくすることができ、更にダイオード２に電流を流すことによって、より小さな素子パターン１ａにすることができる。
【００４１】
更にまた、このように素子パターン１ａの所要寸法を小さくできることによって、従来は１０λ×１０λ大のパターン密度からなる周波数選択板を要していたが、数波長大の周波数選択板１０を具現化することが可能になる。
【００４２】
尚、上述した実施例では各列における隣り合う素子パターン１ａ同士を全てダイオード２で接続した場合について例示したが、必ずしもこれに限定するものではない。例えば、一枚の周波数選択板においてダイオード２を具備する列と具備しない列とに分けてもよく、これにより、部分毎に周波数選択性の異なる一枚の周波数選択板を得ることができる。
【００４３】
また、素子パターンとしてクロスダイポール型の周波数選択板主体１を例示したが、その素子パターンとしては、図８に示す如きトリポール型，ダイポール型，円形リング型，円形，矩形リング型，矩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。但し、素子パターン間にダイオード２を接続する関係上、その素子パターンは、パッチ型であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る周波数選択板は、素子パターンの所要寸法の小型化に有用であり、特に、これにより所望の共振効果を達成し、また、数波長大のパターン密度からなる周波数選択板を得るのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る周波数選択板の構成を説明する概念図である。
【図２】本発明に係る周波数選択板の構成要素たる周波数選択板主体を示す図である。
【図３】図２に示す周波数選択板主体が有する素子パターンとダイオードとの接続状態を説明する図である。
【図４】本発明に係る周波数選択板の周波数特性を検証する際に用いた試験モデルについて説明する図である。
【図５】本発明に係る周波数選択板の周波数特性を検証する際に用いた試験装置について説明する図である。
【図６】ダイオードの有無による周波数特性の検証結果を示す図である。
【図７】ダイオードへの電圧印加有無による周波数特性の検証結果を示す図である。
【図８】本発明に係る周波数選択板に適用し得る素子パターンの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  周波数選択板主体
１ａ  素子パターン
２  ダイオード
３  第一電源線
４  第二電源線
１０  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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