(57)【要約】【課題】自機が他のレーダに探知される可能性を低減する電磁波吸収制御装置を得る。【解決手段】抵抗素子３ａ〜３ｃとＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃを装荷した導体パターン２ａ〜２ｄを十字型に配置して、かつそれを複数個アレー配置した電磁波吸収制御装置を構成することにより、同装置で覆われた自機へ到来する他のレーダからの任意の偏波を有するレーダ波を抵抗素子３ａ〜３ｃで吸収させて自機のレーダ断面積を低減し、自機が他のレーダに探知される可能性を低減する一方で、自機が送受信を行う場合にはほぼ全通過状態となり自機の送受信を阻害しないような電磁波吸収制御装置を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字型に配置された第一から第四の導体パターンと、
前記第一から前記第四の導体パターンの一部に形成された抵抗素子と、
十字型に配置される前記第一から前記第四の導体パターンの交差部に設けられ、該第一から第四の導体パターンを一つになるように接続、または四つに分離するスイッチ素子とを備えた電磁波吸収要素を、同一面内に複数個アレー配置したことを特徴とする電磁波吸収制御装置。
【請求項２】
抵抗素子は、
第一から第四の導体パターンの交差部側に形成されたことを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収制御装置。
【請求項３】
スイッチ素子は、
ＦＥＴスイッチからなり、
各ＦＥＴスイッチに制御用バイアスを印加する制御用バイアス印加線路を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁波吸収制御装置。
【請求項４】
到来波の１／４波長の間隔を空けて多層配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電磁波吸収制御装置。
【請求項５】
第一の導体パターン、第一の可変容量素子および第二の導体パターンの順に接続された第一のダイポール素子と、
前記第一のダイポール素子に直交する方向に設けられ、第三の導体パターン、第二の可変容量素子および第四の導体パターンの順に接続された第二のダイポール素子とを備えた電磁波散乱要素を、同一面内に複数個アレー配置したことを特徴とする電磁波散乱制御装置。
【請求項６】
第一および第二の可変容量素子は、
バラクタダイオードからなり、
各バラクタダイオードに制御用バイアスを印加する制御用バイアス印加線路を備えたことを特徴とする請求項５記載の電磁波散乱制御装置。
【請求項７】
到来波の１／４波長の間隔を空けて多層配置したことを特徴とする請求項５または請求項６記載の電磁波散乱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自機が送受信する電磁波は透過させつつ、その送受信動作を行わない状態においては、他のレーダから到来する電磁波を、効果的に吸収および散乱させることで、自機のレーダ断面積を低減し、自機が他のレーダから探知されることを防ぐステルス化のための電磁波吸収制御装置および電磁波散乱制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自機が有する電磁波送受信機能を損なうことなく、自機のレーダ断面積を低減する手段として、電磁波の通過位相がその箇所によって異なるカバー（レドーム）を、自機の送信用アンテナの前面に配置する構成が採用されていた。
【０００３】
図６は、従来のアンテナ装置のレーダ断面積低減技術を示す。
図６において、アンテナ装置は、レドーム５０、素子アンテナ５１、送受信信号を制御するモジュール回路５２、給電回路５３からなり、素子アンテナ５１から給電回路５３により、自機の電磁波送受信機能を実現するためのアクティブフェーズドアレーアンテナ（ＡＰＡＡ）が構成される。
【０００４】
図６において、レドーム５０の通過振幅は、その全ての箇所においてほぼ１であるが、その通過位相が箇所により異なっているため、他のレーダからのアンテナ正面方向の到来波が、前記素子アンテナ５１に入射することで発生する反射波は、レドーム面上でその箇所によりその位相が互いに差違を有することになり、その結果として、その反射波は、アンテナ正面方向とは異なる別の方向へ放射される。
従って、ＡＰＡＡのレーダ断面積を低減することが可能となる。
【０００５】
一方、自機が電磁波を送受信する場合には、前述したレドーム５０の箇所ごとの通過位相差を相殺するような移相量を、モジュール回路５２ごとに持たせることで、ＡＰＡＡのビーム方向を所望の正面方向へ向けることができる（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６８２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、他のレーダからの正面方向の到来波に対する反射波が或る特定の角度に固定されるため、他のレーダ装置がその到来波と反射波に対応する２つの方角の双方に配置された場合には、自機が探知されやすくなってしまう課題があった。
【０００８】
本発明は、自機が他のレーダに探知される可能性を低減する電磁波吸収制御装置および電磁波散乱制御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】
【０００９】
本発明の電磁波吸収制御装置は、十字型に配置された第一から第四の導体パターンと、第一から第四の導体パターンの一部に形成された抵抗素子と、十字型に配置される第一から第四の導体パターンの交差部に設けられ、第一から第四の導体パターンを一つになるように接続、または四つに分離するスイッチ素子とを備えた電磁波吸収要素を、同一面内に複数個アレー配置したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、抵抗素子とスイッチ素子を装荷した導体パターンを十字型に配置して、かつそれを複数個アレー配置した電磁波吸収制御装置を構成することにより、同装置で覆われた自機へ到来する他のレーダからの任意の偏波を有するレーダ波を抵抗素子で吸収させて自機のレーダ断面積を低減し、自機が他のレーダに探知される可能性を低減する一方で、自機が送受信を行う場合にはほぼ全通過状態となり自機の送受信を阻害しないような電磁波吸収制御装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１による電磁波吸収制御装置を示す構成図である。
【図２】ダイポール素子に入射する電磁波に対する該ダイポール素子の等価回路を示す説明図である。
【図３】抵抗素子が装荷されたダイポール素子に入射する電磁波に対する該ダイポール素子の等価回路と電磁波の通過特性を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２による電磁波散乱制御装置を示す構成図である。
【図５】電磁波散乱制御装置の等価回路を示す回路図である。
【図６】従来のレーダ断面積低減機能を有するアンテナ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による電磁波吸収制御装置を示す構成図である。
図１（ａ）において、誘電体１の面上には、導体パターン２ａおよび抵抗素子３ａ、導体パターン２ｂおよび抵抗素子３ｂ、導体パターン２ｃおよび抵抗素子３ｃ、導体パターン２ｄおよび抵抗素子３ｄからなる長方形の計４個の分枝が十字型に配置される。
また、その交差部には、ＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃが接続され、さらに、ＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃのゲート端子には、抵抗性線路（制御用バイアス印加線路）５が接続される。
【００１３】
さらに、導体パターン２ａ〜２ｄ、抵抗素子３ａ〜３ｄ、ＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃ、および抵抗性線路５により電磁波吸収要素６を構成し、この電磁波吸収要素６を誘電体１の面上に配置したものを基本構成単位７とする。
図１（ｂ）に示すように、同一面内に複数個の基本構成単位７がアレー配置され、さらに、抵抗性線路５は、制御用バイアス（Ｖｃｏｎｔ）を印加するバイアス端子８に接続される。
以上により構成されるアレーは、図１（ｃ）に示すように、厚みが到来波の１／４波長に形成され、スペーサの機能を有する誘電体１を介して２層配置される。
【００１４】
次に動作について説明する。
電磁波吸収制御装置への入射波に対して、該装置はある周波数にて共振するダイポール素子に抵抗素子を装荷した損失性共振回路として機能する。
図２には、まず、抵抗素子を含まないダイポール素子へ入射する電磁波に対する等価回路を示す。
図２（ａ）に示すように、入射する電磁波の電界Ｅの向き、すなわち、偏波がダイポール素子と平行な場合には、ダイポール素子は、その実効的な長さが１／２波長となる周波数で共振するシャントの直列共振回路とみなすことができる。
図２（ｂ）に示すように、入射する電磁波の偏波がダイポール素子と直交する場合には、ダイポール素子は、その入射波に対しては殆ど影響しないため、単なる全通過の等価回路とみなせる。
【００１５】
次に図３（ａ）には、前出したダイポール素子の中央部に抵抗素子を装荷した場合の等価回路を示す。
ダイポール素子と直交する偏波の電磁波に対しては、前述した通り、影響を及ぼさないが、ダイポール素子と同方向の偏波の電磁波に対しては、その共振周波数にて、１／２波長共振状態となり、ダイポール中心部の電流が最大となることから、同図（ａ），（ｂ）に示す等価回路および通過特性が得られ、ダイポール素子の共振周波数ｆ０において、抵抗素子に吸収される電力が最大、すなわち、通過量が最小となる。
【００１６】
本実施の形態１は、図２および図３に基づいて、その動作を説明することができる。
まず、ＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃがオン状態、すなわち、導通状態のときには、図３に示した状態が互いに直交する２つの偏波の両方に対して生じる。
一般に、任意の偏波を有する入射波は、前記２つの直交偏波成分に分解できることから、本実施の形態１により、任意の偏波の入射波に対して、図３に示すような、周波数選択性を有する電波吸収体としての通過量特性が得られ、その結果として、本実施の形態１からなる電磁波吸収制御装置により覆われる物体のレーダ断面積を低減することが可能となる。
【００１７】
一方、ＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃがオフ状態、すなわち、遮断状態のときには、ダイポール素子の実効的な長さがオン状態に比して約１／２となり、その共振周波数が約２倍となること、かつ抵抗素子３ａ〜３ｃはダイポール素子の電気的開放端に位置することになり、抵抗素子３ａ〜３ｃで消費される電力はほぼゼロとなることから、前述したオン状態にて吸収される周波数成分は逆にほぼ全通過となる。
従って、本実施の形態１からなる電磁波吸収制御装置により、覆われる自機の送受信装置は、本実施の形態１からなる電磁波吸収制御装置の影響を殆ど受けなくなる。
【００１８】
なお、本実施の形態１では、図１（ｃ）に示したように、電磁波吸収要素６をスペーサの機能を有する誘電体１を介して２層配置しており、誘電体１の厚みを到来波の１／４波長に形成することで、各アレー層での反射波を相殺し、オン状態およびオフ状態の両方の状態において電磁波吸収装置の反射係数を低減している。
また、本実施の形態１では、電磁波吸収要素６を誘電体１を介して２層配置したが、電磁波吸収要素６をそれぞれ誘電体１を介して３層以上に配置しても良い。
【００１９】
また、ＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃの制御用バイアス（Ｖｃｏｎｔ）は、抵抗性線路５を介して印加されるが、ＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃの性質から抵抗性線路５には電流が流れないこと、また、入射する電磁波に対する抵抗性線路５の影響を極力小さくする必要があることを考慮して、抵抗性線路５は、その幅が十分小さく、かつその抵抗率が十分大きな線路により構成される。
【００２０】
以上のように、本実施の形態１によれば、抵抗素子３ａ〜３ｃとＦＥＴスイッチ４ａ〜４ｃを装荷した導体パターン２ａ〜２ｄを十字型に配置して、かつそれを複数個アレー配置した電磁波吸収制御装置を構成することにより、同装置で覆われた自機へ到来する他のレーダからの任意の偏波を有するレーダ波を抵抗素子３ａ〜３ｃで吸収させて自機のレーダ断面積を低減し、自機が他のレーダに探知される可能性を低減する一方で、自機が送受信を行う場合にはほぼ全通過状態となり自機の送受信を阻害しないような電磁波吸収制御装置を得ることができる。
【００２１】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による電磁波散乱制御装置を示す構成図である。
図４（ａ）において、誘電体１の面上には、導体パターン１２ａ、バラクタダイオード１３ａおよび導体パターン１２ｂの順に接続されたダイポール素子、前記ダイポール素子に直交する方向に設けられ、導体パターン１２ｃ、バラクタダイオード１３ｂおよび導体パターン１２ｄの順に接続されたダイポール素子が配置される。
導体パターン１２ａ〜１２ｄは、長方形に形成される。
また、バラクタダイオード１３ａ，１３ｂのカソードには、抵抗性線路（制御用バイアス印加線路）１５ａが接続され、バラクタダイオード１３ａ，１３ｂのアソードには、抵抗性線路（制御用バイアス印加線路）１５ｂが接続される。
【００２２】
さらに、導体パターン１２ａ〜１２ｄ、バラクタダイオード１３ａ，１３ｂ、および抵抗性線路１５ａ，１５ｂにより電磁波散乱要素１６を構成し、この電磁波散乱要素１６を誘電体１の面上に配置したものを基本構成単位１７とする。
図４（ｂ）に示すように、同一面内に複数個の基本構成単位１７がアレー配置され、さらに、抵抗性線路１５ｂは、制御用バイアス（Ｖｃ１〜Ｖｃ３）を印加するバイアス端子１８ａ〜１８ｃに接続され、抵抗性線路１５ａは、接地端子１９に接続される。
以上により構成されるアレーは、図４（ｃ）に示すように、厚みが到来波の１／４波長に形成され、スペーサの機能を有する誘電体１を介して２層配置される。
【００２３】
次に動作について説明する。
電磁波散乱制御装置を構成するダイポール素子は、可変容量素子であるバラクタダイオード１３ａ，１３ｂを含むため、その実効的な長さ、すなわち、共振周波数を変化可能な可変ダイポール素子として機能する。
前掲した図２に基づき、本実施の形態２による電磁波散乱制御装置の等価回路として図５に示す回路が得られる。
等価回路において、ダイポール自体の共振を回避しつつ、その等価的な容量Ｃを適切に変化させることで、等価回路の通過位相および反射位相を制御することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態２にて、互いに直交する２つの可変ダイポール素子を配置している理由は、直交する２つの偏波の双方に対して同一の移相特性を持たせることで、任意の入射波偏波に対応できるようにするためである。
【００２５】
そして、前述した可変ダイポール素子をアレー配置して、各列ごとの可変ダイポール素子への制御用バイアス（Ｖｃ１〜Ｖｃ３）を互いに変化させることで、その列に直交する面における反射波および通過波のビーム方向制御が可能となる。
従って、自機に対する他のレーダからの到来波を、その到来方向とは異なる方角へ散乱させることが可能となり、自機のレーダ断面積を低減することが可能となる。
また、本実施の形態２によれば、その散乱方向を諸状況に応じて適応的に変化させられるため、より一層のレーダ断面積の低減が可能となる。
【００２６】
一方、自機の送受信装置が送受信を行っている場合には、前述した制御用バイアス（Ｖｃ１〜Ｖｃ３）を同一値とすることで、本実施の形態２により覆われた自機の送受信装置（アンテナ）の動作に対して影響を及ぼさないようにできる。
【００２７】
なお、本実施の形態２では、図４（ｃ）に示したように、電磁波散乱要素１６をスペーサの機能を有する誘電体１を介して２層配置しており、誘電体１の厚みを到来波の１／４波長に形成することで、各アレー層での反射波を相殺する。
また、本実施の形態２では、電磁波散乱要素１６を誘電体１を介して２層配置したが、電磁波散乱要素１６をそれぞれ誘電体１を介して３層以上に配置しても良い。
【００２８】
以上のように、本実施の形態２によれば、バラクタダイオード１３ａ，１３ｂを装荷したダイポール素子を互いに直交する向きに配置して、かつそれを複数個アレー配置した電磁波散乱制御装置を構成することにより、同装置で覆われた自機へ到来する他のレーダからの任意の偏波を有するレーダ波を適応的に種々の異なる方角へ散乱させ、自機が他のレーダに探知される可能性を低減する一方で、自機が送受信を行う場合には前記散乱機能を停止させて自機の送受信を阻害しないような電磁波散乱制御装置を得ることができる。
【００２９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  誘電体、２ａ〜２ｄ，１２ａ〜１２ｄ  導体パターン、３ａ〜３ｄ  抵抗素子、４ａ〜４ｃ  ＦＥＴスイッチ、５，１５ａ，１５ｂ  抵抗性線路（制御用バイアス印加線路）、６  電磁波吸収要素、７，１７  基本構成単位、８，１８ａ〜１８ｃ  バイアス端子、１３ａ，１３ｂ  バラクタダイオード、１６  電磁波散乱要素、１９  接地端子。
【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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