(57)【要約】【課題】飛翔体の探知を回避する。【解決手段】アンテナ装置は、アンテナと回転機構を有する。アンテナは電波を受信するアンテナ面を有している。回転機構は、前記アンテナ面の法線と所定の角度をなす回転軸回りに、アンテナを回転させる。アンテナ装置は、目標物に向かって飛翔する飛翔体に設けられる。回転機構によって、アンテナを回転させることで、飛翔体の姿勢にかかわらず、アンテナ面で目標物へ向かって反射する電波を低減させることができる。これにより、飛翔体の探知を回避することが可能となる。【選択図】図２
2016053506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物に向かって飛翔する飛翔体に設けられるアンテナ装置であって、
電波を受信するアンテナ面を有するアンテナと、
前記アンテナを、前記アンテナ面の法線と所定の角度をなす回転軸回りに回転させる回転機構と、
を有するアンテナ装置。
【請求項２】
前記目標物を通り前記アンテナ面と交わる直線と、前記アンテナ面が直交するときに、前記回転機構を駆動することにより、前記アンテナを回転させる制御装置を備える請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記目標物と前記飛翔体とを通る直線と、前記アンテナ面が直交するときに、前記回転機構を駆動することにより、前記アンテナを回転させる制御装置を備える請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記回転軸は、前記飛翔体の機体軸と平行である請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ面の法線は、前記飛翔体の機体軸と所定の角度を成している請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナは、フェイズドアレイアンテナである請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置を備える飛翔体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アンテナ装置及び飛翔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物に向かって飛翔する飛翔体は、目標物の位置を検出するためのレーダを備えている。飛翔体に設置されるレーダは、一般に、目標物より反射もしくは目標物より放射された電波を受信することにより、目標物までの距離や位置を検出する。このため、飛翔体には、目標物からの電波を受信するためのアンテナが搭載される。
【０００３】
この種のアンテナは、飛翔体の前方に配置され、機体軸に対してほぼ垂直になったアンテナ面を有している。したがって、目標物からの電波を効率的に受信することができる。しかしながら、アンテナ面に入射した電波は、目標物に向かって再度反射されてしまう。このため、アンテナ面で反射した電波が目標物に補足されることにより、目標物に飛翔体が探知されることがある。そこで、目標物による自機の探知を回避するめの技術が種々提案されている。
【０００４】
従来の飛翔体は、アンテナ面が、飛翔体の機体軸に対して傾斜している。このため、目標物から飛翔体に到達する電波に対するアンテナ面の有効面積が比較的小さくなる。したがって、アンテナ面で反射されることによって目標物へ向かう反射波が小さくなる。その結果、飛翔体の探知を回避することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、従来の飛翔体では、飛翔体の機体とアンテナ面との位置関係が固定されている。このため、飛翔体と目標物との位置関係によっては、電波が他の探知設備に向かって反射され、飛翔体が探知されてしまうことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、飛翔体の探知を効果的に回避することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本実施形態に係るアンテナ装置は、アンテナと回転機構を有する。アンテナは電波を受信するアンテナ面を有している。回転機構は、前記アンテナ面の法線と所定の角度をなす回転軸回りに、アンテナを回転させる。アンテナ装置は、目標物に向かって飛翔する飛翔体に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る飛翔体の平面図である。
【図２】アンテナ装置近傍の断面図である。
【図３】制御系のブロック図である。
【図４】アンテナ制御装置の動作を説明するための図である。
【図５】アンテナ制御装置の動作を説明するための図である。
【図６】アンテナ制御装置の動作を説明するための図である。
【図７】アンテナ制御装置の動作を説明するための図である。
【図８】アンテナ制御装置の動作を説明するための図である。
【図９】アンテナ制御装置の動作の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。説明には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る飛翔体１０の平面図である。図１に示されるように、飛翔体１０は、例えば、筐体２１、筐体２１の先端に取り付けられたレドーム２２、筐体２１の後端に取り付けられた４枚の尾翼２３を有している。
【００１２】
筐体２１は、金属等を素材とし、長手方向を図１におけるＸ軸方向とする円筒状の部材である。筐体２１の内部には、飛翔体１０の姿勢を制御するための姿勢制御装置やセンサ、及び推進装置などが収容される。また、筐体２１の後端部には４枚の尾翼２３が取り付けられている。
【００１３】
レドーム２２は、電波を透過する素材（樹脂等）からなり、ドーム状に整形されている。図２は、飛翔体１０のアンテナ装置２５近傍の断面図である。図２に示されるように、レドーム２２は、筐体２１に固定されている。
【００１４】
レドーム２２と筐体２１によって規定される空間には、アンテナ装置２５が配置されている。図２に示されるように、アンテナ装置２５は、アンテナ３０、アンテナ３０が固定されるベース４０、及びベース４０を回転可能に支持する回転機構５０を有している。
【００１５】
回転機構５０は、回転板５１、回転軸５２、及び回転板５１を回転させるためのモータ５６を有している。
【００１６】
回転板５１は、円形板状の部材である。この回転板５１は、外縁部がベアリング５３を介して、筐体２１の−Ｘ側端部によって支持されている。このため、回転板５１は、Ｘ軸に平行な飛翔体１０の機体軸を中心に回転する。なお、この機体軸は、筐体２１及びレドーム２２の中心を通る直線である。
【００１７】
回転軸５２は、長手方向をＸ軸方向とする円柱状の部材である。回転軸５２は、＋Ｘ側端部が、軸受５４によって回転可能に支持されている。そして、−Ｘ側端部が、回転板５１の＋Ｘ側の面に固定されている。また、回転軸５２の中央部には、ギア５５が固定されている。この回転軸５２の回転角度は、角度センサ５９によって検出される。
【００１８】
モータ５６は、先端にギア５７が固定されたシャフト５６ａを備えている。このモータ５６は、ギア５７が、回転軸５２のギア５５と嵌合した状態で、不図示の支持部材を介して、筐体２１の内部に支持されている。モータ５６としては、例えば、サーボモータや、ステッピングモータなどを用いることが考えられる。
【００１９】
上述のように構成される回転機構５０では、モータ５６が駆動されると、シャフト５６ａに固定されたギア５７が回転する。そして、ギア５７に嵌合するギア５５とともに回転軸５２が回転し、回転軸５２に固定された回転板５１が機体軸を中心に回転する。
【００２０】
アンテナ３０は、例えばフェーズドアレイアンテナである。このアンテナ３０は、−Ｘ側の面が電波を受信するためのアンテナ面となったケーシングと、このケーシングの内部に収容される送受信装置を有している。アンテナ３０は、アンテナ面３０ａを介して、例えばミリ波帯の電波を目標物へ向けて射出する。そして、目標物から反射した電波を受信すると、受信した電波に基づいた信号を出力する。このアンテナ３０は、ベース４０を介して、回転機構５０の回転板５１に固定されている。
【００２１】
ベース４０は、例えば金属や樹脂からなる円形の部材である。ベース４０は、＋Ｘ側の面４０ｂが、図２におけるＹＺ面に平行で、−Ｘ側の面４０ａが、ＹＺ面に対して、１０度程度傾斜している。ベース４０は、面４０ｂが回転機構５０を構成する回転板５１に固定され、面４０ａには、アンテナ３０が取り付けられている。
【００２２】
このため、アンテナ３０は、アンテナ面３０ａがＹＺ面に対して傾斜した状態で、回転機構５０に支持される。このため、回転機構５０の回転板５１を回転させることにより、アンテナ面３０ａの向きをかえることができる。
【００２３】
図３は、飛翔体１０の制御系１１を示すブロック図である。制御系１１は、飛翔制御装置１０１、アンテナ制御装置１００、モータ駆動回路１０２を有している。
【００２４】
飛翔制御装置１０１は、飛翔体１０の姿勢を検出するためのセンサや、目標までの経路を演算する演算手段を有している。飛翔制御装置１０１は、例えば、飛翔体１０の角度などを示す情報をアンテナ制御装置１００へ出力する。
【００２５】
モータ駆動回路１０２は、アンテナ制御装置１００の指示に基づいて、回転機構５０を構成するモータ５６を駆動する。
【００２６】
アンテナ制御装置１００は、例えばマイクロコンピュータであり、主演算部、主演算部の作業領域として用いられる主記憶部、主演算部によって実行されるプログラムや各種パラメータが記憶される補助記憶部、及びインタフェースを有している。飛翔制御装置１０１、モータ駆動回路１０２、及び角度センサ５９などはインタフェースを介して、アンテナ制御装置１００に接続される。アンテナ制御装置１００は、飛翔制御装置１０１からの出力と、角度センサ５９からの出力に基づいて、モータ駆動回路１０２を駆動する。以下、アンテナ制御装置１００の動作について説明する。
【００２７】
図４に示されるように、飛翔体１０と目標物ＴＧとを結ぶ直線Ｃが、飛翔体１０の機体軸と平行なときには、図５に示されるように、アンテナ３０のアンテナ面３０ａの法線Ｎと、直線Ｃとが平行にならない。このため、アンテナ３０から射出された後、目標物ＴＧによって反射された電波が、アンテナ３０のアンテナ面３０ａに入射したとしても、この電波は図５の矢印に示されるように、直線Ｃ上に位置する目標物ＴＧへ向かう方向とは異なる方向へ向けて反射される。これにより、目標物ＴＧに向かって反射する電波が低減される。
【００２８】
一方、飛翔体１０の飛行姿勢が変化することにより、図６に示されるように、飛翔体１０と目標物ＴＧとを結ぶ直線Ｃが、飛翔体１０の機体軸に対して１０度程度の角度をなす状態になることがある。この場合には、図７に示されるように、飛翔体１０と目標物ＴＧとを結ぶ直線Ｃと、アンテナ面３０ａの法線Ｎとが平行になる。直線Ｃと法線Ｎとが平行になっているときには、目標物ＴＧからアンテナ面３０ａに至る電波は、目標物ＴＧに向かって反射される。
【００２９】
そこで、アンテナ制御装置１００は、上述したように、飛翔体１０と目標物ＴＧとを結ぶ直線Ｃと、アンテナ面の法線Ｎとが平行になったと判断した場合には、モータ駆動回路１０２へ、モータ５６の駆動を指示する。これにより、モータ駆動回路１０２によって、モータ５６が駆動され、アンテナ３０が、飛翔体１０の機体軸を中心に回転する。
【００３０】
アンテナ制御装置１００は、角度センサ５９からの出力に基づいて、アンテナ３０の回転角度を検出する。そして、アンテナ３０が、例えば１８０度程度回転したことを検出すると、モータ駆動回路１０２へ、モータ５６の駆動の停止を指示する。
【００３１】
図８は、図７に示されるアンテナ３０を、飛翔体１０の機体軸回りに１８０度回転させたときのアンテナ３０を示す図である。図８に示されるように、直線Ｃと、アンテナ面の法線Ｎとが平行になった状態から、アンテナ３０が１８０度回転すると、直線Ｃと法線Ｎとが１０度程度の角度を成す状態になる。この場合、アンテナ３０から射出された後、目標物ＴＧによって反射された電波が、アンテナ３０のアンテナ面３０ａに入射したとしても、この電波は図８の矢印に示されるように、直線Ｃ上に位置する目標物ＴＧへ向かう方向とは異なる方向へ向けて反射される。これにより、目標物ＴＧに向かって反射する電波が低減される。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態では、回転機構５０によって、アンテナ３０を回転させることで、飛翔体１０の姿勢にかかわらず、アンテナ面３０ａで目標物ＴＧへ向かって反射する電波を低減させることができる。これにより、目標物ＴＧによる飛翔体の探知を効果的に回避することが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態では、アンテナ３０だけを回転させることにより、アンテナ面３０ａの向きを変化させる。このため、尾翼２３を用いて飛翔体１０全体を回転させる場合に比較して、短時間にアンテナ面３０ａの向きを変化させることができる。したがって、飛翔体の探知を効果的に回避することが可能となる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、図７に示される状態のアンテナ３０を、図８に示されるように１８０度回転させることにより、アンテナ面３０ａへ入射する電波を、目標物ＴＧに向かう方向とは異なる方向へ反射させる場合について説明した。これに限らず、図９に示されるように、例えば、図７に示される状態のアンテナ３０を９０度程度回転させることにより、目標物ＴＧからの電波を、地表と平行になるように反射させることとしてもよい。
【００３５】
この場合には、アンテナ３０のアンテナ面３０ａに反射された電波が、地表に設置された探知設備に補足されることを回避することが可能となる。したがって、飛翔体１０の探知を効果的に回避することが可能となる。
【００３６】
上記実施形態では、回転機構５０のモータ５６の出力が、ギア５７とギア５５を介して、回転軸５２に伝達される場合について説明した。これに限らず、モータ５６のシャフト５６ａを、回転軸５２に直接接続することとしてもよい。
【００３７】
本実施形態では、アンテナ３０のアンテナ面３０ａが、図２におけるＹＺ面に対して１０度程度傾斜している場合、すなわち、アンテナ面３０ａの法線Ｎが、回転機構５０の回転軸５２に対して、１０度程度の角度をなす場合について説明した。これに限らず、アンテナ面３０ａの法線Ｎは、回転軸５２に対して、１０度以上の角度をなしていてもよい。要するに、アンテナ面３０ａの法線Ｎと回転軸５２とが、平行でなければよい。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  飛翔体
１１  制御系
２１  筐体
２２  レドーム
２３  尾翼
２５  アンテナ装置
３０  アンテナ
３０ａ  アンテナ面
４０  ベース
４０ａ，４０ｂ  面
５０  回転機構
５１  回転板
５２  回転軸
５３  ベアリング
５４  軸受
５５  ギア
５６  モータ
５６ａ  シャフト
５７  ギア
５９  角度センサ
１００  アンテナ制御装置
１０１  飛翔制御装置
１０２  モータ駆動回路
【図１】
2016053506.tif 000003
【図２】
2016053506.tif 000004
【図３】
2016053506.tif 000005
【図４】
2016053506.tif 000006
【図５】
2016053506.tif 000007
【図６】
2016053506.tif 000008
【図７】
2016053506.tif 000009
【図８】
2016053506.tif 000010
【図９】
2016053506.tif 000011