(57)【要約】【課題】アンテナの放射パターンを変化させ、レーダアンテナとして用いた場合にレーダの覆域を可変的に拡大する。【解決手段】電波１０ａを所定方向に放射するアレーアンテナ１と、アレーアンテナ１からの電波１０ａの反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に当該電波１０ａを当該アレーアンテナ１では放射できない方向に反射する電波反射透過手段２とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を所定方向に放射するアンテナと、
前記アンテナからの電波の反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に当該電波を当該アンテナでは放射できない方向に反射する電波反射透過手段と
を備えた空中線。
【請求項２】
前記電波反射透過手段は、前記アンテナ開口面の略中心における法線ベクトルに対して点対称となるように複数配置された
ことを特徴とする請求項１記載の空中線。
【請求項３】
前記電波反射透過手段は、前記アンテナ開口面の略中心における法線ベクトルを軸心としてリング状に構成され、当該軸心まわりに所定の間隔で反射／透過を切替可能である
ことを特徴とする請求項１記載の空中線。
【請求項４】
前記電波反射透過手段は、前記電波を前記アンテナ開口面に略平行な方向に反射する
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項記載の空中線。
【請求項５】
前記アンテナの放射方向側に配置されたレドームを備え、
前記電波反射透過手段は、前記レドームの一部分に装荷される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の空中線。
【請求項６】
前記電波反射透過手段は、
誘電体基板と、
前記誘電体基板上に、特定の周波数の電波を反射または透過させるように周期的に配列された金属板と、
整流作用を有し、隣接する前記金属板を接続する可変型電子素子と
を有することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の空中線。
【請求項７】
電波を所定方向に放射するアンテナと、
プラズマを発生するプラズマ発生器と、
前記プラズマ発生器により発生されたプラズマを封入する複数の放電管が略々平面上に配列されて成るプラズマ面とを備え、
前記プラズマ面は、前記プラズマの封入状態により前記アンテナからの電波の反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に当該電波を当該アンテナでは放射できない方向に反射する
ことを特徴とする空中線。
【請求項８】
前記プラズマ面は、前記アンテナ開口面の略中心における法線ベクトルに対して点対称となるように複数配置された
ことを特徴とする請求項７記載の空中線。
【請求項９】
前記プラズマ面は、前記アンテナ開口面の略中心における法線ベクトルを軸心としてリング状に構成され、当該軸心まわりに所定の間隔で反射／透過を切替可能である
ことを特徴とする請求項７記載の空中線。
【請求項１０】
前記プラズマ面は、前記電波を前記アンテナ開口面に略平行な方向に反射する
ことを特徴とする請求項７から請求項９のうちのいずれか１項記載の空中線。
【請求項１１】
前記アンテナの放射方向側に配置されたレドームを備え、
前記プラズマ面は、前記レドームの一部分に装荷される
ことを特徴とする請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項記載の空中線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を放射することができる空間的な領域を可変的に拡大することが可能な空中線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、航空機が探知されることを防止するため、航空機のアンテナ前面側に周波数選択板を設けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された技術では、航空機用レドーム内部に配設されたアンテナの前面側に、機体中心から傾斜した面でアンテナを覆う周波数選択板を設けている。そして、周波数選択板によって、アンテナが放射する電波および反射波のみを透過し、それ以外の周波数の電波を反射している。
また、この周波数選択板について、ダイオードを利用することで電気特性を可変としたものも知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９８３２２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に開示された従来技術では、周波数選択板を用いて、この板に入射された電波を選択的に反射または透過している。しかしながら、この構成ではアンテナの放射パターンを変化させることはできず、レーダの覆域を可変的に拡大することは不可能であるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、アンテナの放射パターンを変化させることができ、レーダアンテナとして用いた場合にレーダの覆域を可変的に拡大することができる空中線を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る空中線は、電波を所定方向に放射するアンテナと、アンテナからの電波の反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に当該電波を当該アンテナでは放射できない方向に反射する電波反射透過手段とを備えたものである。
【０００７】
また、この発明に係る空中線は、電波を所定方向に放射するアンテナと、プラズマを発生するプラズマ発生器と、プラズマ発生器により発生されたプラズマを封入する複数の放電管が略々平面上に配列されて成るプラズマ面とを備え、プラズマ面は、プラズマの封入状態によりアンテナからの電波の反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に当該電波を当該アンテナでは放射できない方向に反射するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、アンテナの放射パターンを変化させることができ、この空中線をレーダアンテナとして用いた場合にレーダの覆域を可変的に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空中線の構成を示す図であり、（ａ）天頂方向からの概観図であり、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電波反射透過手段の構造を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る空中線の構成を示す天頂方向からの概観図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る空中線の構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る空中線の構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態５に係る空中線の構成を示す図であり、（ａ）天頂方向からの概観図であり、（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図７】この発明の実施の形態６に係る空中線の構成を示す天頂方向からの概観図である。
【図８】この発明の実施の形態７に係る空中線の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る空中線の構成を示す図であり、図１（ａ）は天頂方向からの概観図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
空中線は、図１に示すように、アレーアンテナ１および複数（偶数個）の電波反射透過手段２から構成されている。
【００１１】
アレーアンテナ１は電波５０ａを所定方向に放射する指向性アンテナである。なお図１（ｂ）では、アレーアンテナ１から電波反射透過手段２（２ａ）に向かって電波５０ａを放射した場合について示している。
電波反射透過手段２は、アレーアンテナ１から放射された電波５０ａを反射または透過するものである。この電波反射透過手段２は、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように配置されている（図１（ａ）では四方に配置されている）。そして、各電波反射透過手段２は、独立して電波５０ａの反射／透過を切替可能に構成されている。また、各電波反射透過手段２は、電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向（図１（ｂ）ではアレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に反射するように、設置角度が調整されている。
【００１２】
次に、電波反射透過手段２の構造について説明する。図２はこの発明の実施の形態１における電波反射透過手段２の構造例を示す図である。なお、図２に示す電波反射透過手段２の手前−奥方向が、図１に示す電波反射透過手段２の底面−天頂方向に対応している。
電波反射透過手段２は、図２に示すように、誘電体基板２１上に、特定の周波数の電波５０ａを反射または透過させるように周期的に配列された金属板２２と、隣接する金属板２２を接続する可変型電子素子２３とが設けられることで構成されている。なお、可変型電子素子２３は整流作用を有する。そして、この可変型電子素子２３への電圧供給のＯＮ／ＯＦＦ動作によって、電流反射透過手段２の反射／透過状態が規定される。
【００１３】
次に、上記のように構成された空中線の動作について説明する。
なお以下では、図１（ｂ）において対向している電波反射透過手段２をそれぞれ電波反射透過手段２ａ，２ｂと称す。また、電波反射透過手段２ａはＯＮ（反射）状態であり、電波反射透過手段２ｂはＯＦＦ（透過）状態であるとする。そして、アレーアンテナ１は、電波反射透過手段２ａに向かって電波５０ａを放射するものとする。
【００１４】
空中線の動作では、図１（ｂ）に示すように、まず、アレーアンテナ１から電波反射透過手段２ａに向かって電波５０ａが放射される。次いで、ＯＮ状態の電波反射透過手段２ａは、アレーアンテナ１からの電波５０ａを、アレーアンテナ１では放射することができない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に反射する。これにより、電波５０ｂは電波反射透過手段２ｂに向かって進む。次いで、ＯＦＦ状態の電波反射透過手段２ｂは、この反射された電波５０ｂを透過する。
このように動作することで、本来、アレーアンテナ１からの電波５０ａでは放射することができない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に、電波５０ｂを放射することができる。なお、図１（ｂ）において、電波反射透過手段２ａをＯＦＦ（透過）状態に切り替えた場合には、アレーアンテナ１からの電波５０ａは電波反射透過手段２ａを透過して、通常通り放射されることになる。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１によれば、電波５０ａの反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向に反射する反射透過手段２を、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように複数配置したので、アレーアンテナ１の放射パターンを変化させることができ、この空中線をレーダアンテナとして用いた場合にレーダの覆域を可変的に拡大することができる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態１では、複数の電波反射透過手段２を設けた場合について示したが、実施の形態２では、１つのリング状の電波反射透過手段４を設けた場合について示す。
図３はこの発明の実施の形態２に係る空中線の構成を示す天頂方向からの概観図である。図３に示す実施の形態２に係る空中線は、図１に示す実施の形態１に係る空中線の電波反射透過手段２を電波反射透過手段４に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図３のＡ−Ａ’線断面図は、図１（ｂ）と同様である。
【００１７】
電波反射透過手段４は、図３に示すように、リング状に構成されている。この電波反射透過手段４は、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３を軸心とするように配置されている。そして、電波反射透過手段４は、軸心まわりに所定の間隔で、電波５０ａの反射／透過が切替可能に構成されている。また、電波反射透過手段４は、電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）へ反射するように構成されている。
上記のように構成された空中線の動作は、実施の形態１に係る空中線の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００１８】
以上のように、この実施の形態２によれば、リンク状の電波反射透過手段４を、アレーアンテナ１の略中心における法線ベルトル３を軸心とするように配置しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３．
実施の形態３に係る空中線は、レドーム５を有する空中線に本願発明を適用したものである。図４はこの発明の実施の形態３に係る空中線の構成を示す断面図である。図４に示す実施の形態３に係る空中線は、図１に示す実施の形態１に係る空中線にレドーム５を設け、電波反射透過手段２を電波反射透過手段６に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
レドーム５は、アレーアンテナ１を周囲環境から保護するために設置されるものであり、アレーアンテナ１の前面側（放射方向側）に設置される。また、電波反射透過手段６は、レドーム５の一部分として装荷される。
この電波反射透過手段６は、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように配置されている。そして、各電波反射透過手段６は、それぞれ独立して電波５０ａの反射／透過が切替可能に構成されている。また、各電波反射透過手段６は、電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向（図４ではアレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）へ反射するように、設置角度が調整されている。
上記のように構成された空中線の動作は、実施の形態１に係る空中線の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００２１】
以上のように、この実施の形態３によれば、レドーム５を有する空中線において、電波５０ａの反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向に反射する反射透過手段６を、アレーアンテナ１の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように配置しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、電波反射透過手段６を、実施の形態２に係る電波反射透過手段４のようにリング状に構成してもよい。
【００２２】
また、実施の形態１−３における電波反射透過手段２，４，６では、電波５０ａをアレーアンテナ１の開口面と略平行な方向に反射するように構成したが、アレーアンテナ１では放射できない方向であればどのような方向に反射してもよい。
また、実施の形態１，３における電波反射透過手段２，６では、法線ベクトル３に対して点対称となるように配置したが、これに限るものではなく、例えば図１（ｂ）において、電波反射透過手段２ｂは設けず、電波反射透過手段２ａのみを設けるようにしてもよい。
【００２３】
実施の形態４．
実施の形態１−３では、電波反射透過手段２，４，６を用いた場合について示したが、実施の形態４では、プラズマ面８を用いた場合について示す。
図５はこの発明の実施の形態４に係る空中線の構成を示す断面図である。図５に示す実施の形態４に係る空中線は、図１に示す実施の形態１に係る空中線の電波反射透過手段２を削除し、プラズマ発生器７およびプラズマ面８を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
プラズマ発生器７は、プラズマを発生するものである。
プラズマ面８は、アレーアンテナ１から放射された電波５０ａを反射または透過するものである。このプラズマ面８は、プラズマ発生器７により発生されたプラズマを封入する複数の放電管（不図示）が略々平面上に配列されることで構成されている。そして、プラズマ発生器７により放電管へのプラズマの封入状態を切替えることで、プラズマ面８における電波５０ａの反射／透過を切替可能に構成されている。また、プラズマ面８は、電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向（図５ではアレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に反射するように、設置角度が調整されている。
【００２５】
次に、上記のように構成された空中線の動作について説明する。
なお以下では、プラズマ面８が反射状態（放電管にプラズマが封入されている状態）であるとする。そして、アレーアンテナ１は、プラズマ面８に向かって電波５０ａを放射するものとする。
【００２６】
空中線の動作では、図５に示すように、まず、アレーアンテナ１からプラズマ面８に向かって電波５０ａが放射される。次いで、反射状態のプラズマ面８は、アレーアンテナ１からの電波５０ａを、アレーアンテナ１では放射することができない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に反射する。
このように動作することで、本来、アレーアンテナ１からの電波５０ａでは放射することができない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に、電波５０ｂを放射することができる。なお、図５において、プラズマ面８を透過状態（放電管にプラズマが封入されていない状態）に切り替えた場合には、アレーアンテナ１からの電波５０ａはプラズマ面８を透過して、通常通り放射されることになる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態４によれば、電波５０ａの反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向に反射するプラズマ面８を配置したので、アレーアンテナ１の放射パターンを変化させることができ、この空中線をレーダアンテナとして用いた場合にレーダの覆域を可変的に拡大することができる。
【００２８】
実施の形態５．
実施の形態４では、図５に示すように１つのプラズマ面８を設けた場合について示したが、実施の形態５では、プラズマ面８を複数（偶数個）設けた場合について示す。
図６はこの発明の実施の形態５に係る空中線の構成を示す図であり、図６（ａ）は天頂方向からの概観図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。図６に示す実施の形態５に係る空中線は、プラズマ発生器７およびプラズマ面８を複数設けた点以外は図５に示す実施の形態４に係る空中線と同様であり、各構成の説明を省略する。
【００２９】
各プラズマ面８は、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように配置されている（図６（ａ）では四方に配置されている）。また、各プラズマ面８は、電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向（図６（ｂ）ではアレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に反射するように、設置角度が調整されている。
【００３０】
次に、上記のように構成された空中線の動作について説明する。
なお以下では、図６（ｂ）において対向しているプラズマ面８をそれぞれプラズマ面８ａ，８ｂと称す。また、プラズマ面８ａが反射状態（放電管にプラズマが封入されている状態）であり、プラズマ面８ｂが透過状態（放電管にプラズマが封入されていない状態）であるとする。そして、アレーアンテナ１は、プラズマ面８ａに向かって電波５０ａを放射するものとする。
【００３１】
空中線の動作では、図６（ｂ）に示すように、まず、アレーアンテナ１からプラズマ面８ａに向かって電波５０ａが放射される。次いで、反射状態のプラズマ面８ａは、アレーアンテナ１からの電波５０ａを、アレーアンテナ１では放射することができない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に反射する。これにより、電波５０ｂはプラズマ面８ｂに向かって進む。次いで、透過状態のプラズマ面８ｂは、この反射された電波５０ｂを透過する。
このように動作することで、本来、アレーアンテナ１からの電波５０ａでは放射することができない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）に、電波５０ｂを放射することができる。なお、図６（ｂ）において、プラズマ面８ａを透過状態（放電管にプラズマが封入されていない状態）に切り替えた場合には、アレーアンテナ１からの電波５０ａはプラズマ面８ａを透過して、通常通り放射されることになる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態５によれば、電波５０ａの反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向に反射するプラズマ面８を、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように複数配置したので、アレーアンテナ１の放射パターンを変化させることができ、この空中線をレーダアンテナとして用いた場合にレーダの覆域を可変的に拡大することができる。
【００３３】
実施の形態６．
実施の形態５では、複数のプラズマ面８を設けた場合について示したが、実施の形態６では、１つのリング状のプラズマ面９を設けた場合について示す。
図７はこの発明の実施の形態６に係る空中線の構成を示す天頂方向からの概観図である。図７に示す実施の形態６に係る空中線は、図６に示す実施の形態５に係る空中線のプラズマ面８をプラズマ面９に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図７のＢ−Ｂ’線断面図は、図６（ｂ）と同様である。
【００３４】
プラズマ面９は、図７に示すように、リング状に構成されている。このプラズマ面９は、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３を軸心とするように配置されている。そして、プラズマ面９は、軸心まわりに所定の間隔で、電波５０ａの反射／透過が切替可能に構成されている。また、プラズマ面９は、電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向（アレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）へ反射するように構成されている。
上記のように構成された空中線の動作は、実施の形態５に係る空中線の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００３５】
以上のように、この実施の形態６によれば、リンク状のプラズマ面９を、アレーアンテナ１の略中心における法線ベクトル３を軸心とするように配置しても、実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
実施の形態７．
実施の形態７に係る空中線は、レドーム５を有する空中線に本願発明を適用したものである。図８はこの発明の実施の形態７に係る空中線の構成を示す断面図である。図８に示す実施の形態７に係る空中線は、図６に示す実施の形態５に係る空中線にレドーム５を設け、プラズマ面８をプラズマ面１０に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
レドーム５は、アレーアンテナ１を周囲環境から保護するために設置されるものであり、アレーアンテナ１の前面側（放射方向側）に設置される。また、プラズマ面１０は、レドーム５の一部分として装荷される。
このプラズマ面１０は、アレーアンテナ１の開口面の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように配置されている。そして、各プラズマ面１０は、それぞれ独立して電波５０ａの反射／透過が切替可能に構成されている。また、各プラズマ面１０は、電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向（図８ではアレーアンテナ１の開口面と略平行な方向）へ反射するように、設置角度が調整されている。
上記のように構成された空中線の動作は、実施の形態５に係る空中線の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００３８】
以上のように、この実施の形態７によれば、レドーム５を有する空中線において、電波５０ａの反射／透過を切替可能であり、反射状態の場合に電波５０ａをアレーアンテナ１では放射できない方向に反射するプラズマ面１０を、アレーアンテナ１の略中心における法線ベクトル３に対して点対称となるように配置しても、実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
なお、プラズマ面１０を、実施の形態６に係るプラズマ面９のようにリング状に構成してもよい。
【００３９】
また、実施の形態４−７におけるプラズマ面８−１０では、電波５０ａをアレーアンテナ１の開口面と略平行な方向に反射するように構成したが、アレーアンテナ１では放射できない方向であればどのような方向に反射してもよい。
【００４０】
また、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】
【００４１】
１  アレーアンテナ、２，２ａ，２ｂ，４，６，６ａ，６ｂ  電波反射透過手段、３  法線ベクトル、５  レドーム、７  プラズマ発生器、８，８ａ，８ｂ，９，１０，１０ａ，１０ｂ  プラズマ面、２１  誘電体基板、２２  金属板、２３  可変型電子素子、５０ａ，５０ｂ  電波。
【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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