(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表皮材と、比誘電率が前記複数の表皮材よりも低い複数のコア材とが積層されて成るレドームであって、合計層数を７以上の奇数とし、積層方向の中心の中心層を表皮材又はコア材とし、前記中心層の両側に同じ層数、前記中心層を含めて表皮材とコア材が交互に積層され、前記表皮材の厚さは前記中心層から位置が離れるに従い減少し、前記コア材の厚さは前記中心層から位置が離れるに従い増加するように構成されたことを特徴とするレドーム。
【請求項２】
前記中心層の厚さが、表皮材の場合は動作中心周波数の自由空間波長λ０の１／３０００波長以上１／４波長以下、コア材の場合はλ０の１／１５０波長以上１／２波長以下の厚さであり、
前記中心層の両側のそれぞれの第１層の厚さが、コア材の場合はλ０の１／１５０波長以上１／２波長以下、表皮材の場合はλ０の１／３０００波長以上１／４波長以下の厚さであることを特徴とする請求項１に記載のレドーム。
【請求項３】
中心層がコア材からなり両側の最も外側がそれぞれ表皮材からなり、全層数が７層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のレドーム。
【請求項４】
中心層が表皮材からなり両側の最も外側がそれぞれ表皮材からなり、全層数が９層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のレドーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はアンテナを収納するレドーム、特に広帯域に渡って高い透過特性を実現するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＲＦ機器を同一箇所に搭載するようなアンテナシステムでは、それを覆うレドームは全てのＲＦ機器の稼動する周波数に対して良好な透過特性を有する必要がある。この発明は、このように広帯域に渡って高い透過特性を実現することが必要とされるレドームについて、その広帯域性を容易に実現する技術に関するものである。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、航空機や飛しょう体に搭載されることを想定した場合、アンテナから放射された電磁波がレドームへ入射する際の入射角について、入射角が大きい場合にレドームで生じる損失を抑えるようにしたものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のものは、広帯域に渡って高い透過特性を実現する広帯域性は得られないため、上記のようなレドーム対する広帯域性の要求には応えられない。
【０００６】
この発明は、そのような問題に鑑みて成されたもので、広帯域に渡って高い透過特性を実現するレドームを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、複数の表皮材と、比誘電率が前記複数の表皮材よりも低い複数のコア材とが積層されて成るレドームであって、合計層数を７以上の奇数とし、積層方向の中心の中心層を表皮材又はコア材とし、前記中心層の両側に同じ層数、前記中心層を含めて表皮材とコア材が交互に積層され、前記表皮材の厚さは前記中心層から位置が離れるに従い減少し、前記コア材の厚さは前記中心層から位置が離れるに従い増加するように構成されたことを特徴とするレドームにある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のレドームは、広帯域に渡って高い透過特性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明では、広帯域に渡って高い透過特性を実現するレドームを提供し、複数の表皮材と複数のコア材を積層させて組み合わせたサンドイッチ構造を有し、表皮材については積層方向の中心から外側へ厚さが減少するよう厚み分布を与え、コア材については中心から外側へ厚さが増加するよう厚み分布を与えることで広帯域に渡って高い透過特性を実現する。以下、実施の形態に従ってこの発明のレドームについて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るレドームの層構成の一例を示す断面図である。この実施の形態１に係るレドームは、４層の表皮材と、３層のコア材の計７層からなるレドームである。１００ａ，１００ｂは共に表皮材であり、レドームを構成する複数の表皮材の中で最も中央に位置する表皮材である。１０１ａ，１０１ｂも共に表皮材であり、表皮材１００ａ、１００ｂよりも外側に位置する表皮材である。コア材１１０はレドームを構成する複数のコア材の中で最も中央に位置するコア材である。１１１ａ，１１１ｂも共にコア材であり、コア材１１０よりも外側に位置するコア材である。１２０は塗装材である。ここで各符号の２桁目が０のものは表皮材、１のものはコア材を示し、また符号にローマ字ａが付加されたものは、層構成の中央よりも上部、ｂが付加されたものは層構成の中央より下部に位置することを示す。
【００１１】
なお、実施の形態１ではコア材１１０が表皮材とコア材の積層構造中の積層方向の中心層、表皮材１００ａ、１００ｂが中心層に隣接する両側の第１層に相当する。
【００１２】
まず表皮材１００ａ，１００ｂ，１０１ａ，１０１ｂについては、厚みについて下記の関係が成立するような構成である。以下、動作周波数における中心周波数の自由空間波長をλ０と標記する。
(表皮材１０１ａの厚み)＜(表皮材１００ａの厚み)
(表皮材１０１ｂの厚み)＜(表皮材１００ｂの厚み)
(表皮材１００ａの厚み)≦λ０／４
(表皮材１００ｂの厚み)≦λ０／４
【００１３】
また、コア材１１０，１１１ａ，１１１ｂについては下記の関係が成立するような構成である。
(コア材１１１ａの厚み)＞(コア材１１０の厚み)
(コア材１１１ｂの厚み)＞(コア材１１０の厚み)
(コア材１１０の厚み)≦λ０／２
【００１４】
以上から分かるように、表皮材１００ａ，１００ｂ，１０１ａ，１０１ｂについては、層構成の中心に位置する表皮材１００ａ，１００ｂから外側に向けて減少していくように厚みを与え、コア材１１０，１１１ａ，１１１ｂについては、層構成の中心に位置するコア材１１０から外側に向けて増加していくように厚みを与える。尚、表皮材１００ａと１００ｂ、表皮材１０１ａと１０１ｂ、コア材１１１ａと１１１ｂは必ずしも等しい厚さである必要は無い。
【００１５】
図２は上記の層構成の決定方法に従うように厚みを与えた時のレドームの透過係数の周波数特性を示す。層厚みは下記のように設定した。
【００１６】
表１：図２の結果に対する層構成
厚さ(λ０)              比誘電率
塗装材１２０          １／１５０                ４.６
表皮材１０１ａ        １／３７.５               ４.５
コア材１１１ａ        １／７.１４               １.１
表皮材１００ａ        １／１７.６               ４.５
コア材１１０          １／１０.７               １.１
表皮材１００ｂ        １／１７.６               ４.５
コア材１１１ｂ        １／７.１４               １.１
表皮材１０１ｂ        １／３７.５               ４.５
【００１７】
尚、レドームは平板とし、レドームへ平面波が入射する場合について解析した結果である。図２の(ａ)は並行偏波、(ｂ)は垂直偏波の結果であり、入射波のレドームに対する入射角を０°、２０°、４０°の計３つのケース(それぞれＡ，Ｂ，Ｃで示す)について評価した結果を示す。周波数は、周波数ｆ／中心周波数ｆ０の比で示されている。
【００１８】
比較対象として図３には、上記特許文献１記載の構成にて評価したレドームの透過係数の周波数特性の結果を示す。図３の(ａ)は並行偏波、(ｂ)は垂直偏波の結果である。なお、その際の層構成を以下に示す。
【００１９】
表２：図３の結果に対する層構成
厚さ(λ０)              比誘電率
塗装材                １／１５０                ４.６
表皮材                １／２０                  ４.５
コア材                １／６                    １.１
高導電率層            １／６０                  ４.５
コア材１１０          １／６                    １.１
表皮材１００ｂ        １／２０                  ４.５
【００２０】
上記実施の形態１における層構成に従う上記表１の層構成での図２に示す結果は、上記特許文献１に対する図３に示す結果に比較して、評価した全帯域で高い透過特性を得ており、レドームの広帯域性が実現できていることが確認できる。尚、実施の形態１では、塗装材を除き４層の表皮材と３層のコア材の計７層からなる層構成を示したが、層の総数は任意の奇数でよく、同様の効果を得ることができる。
【００２１】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係るレドームの層構成の一例を示す断面図である。この実施の形態２に係るレドームは、５層の表皮材と、４層のコア材の計９層からなるレドームである。２００は表皮材であり、レドームを構成する複数の表皮材の中で最も中央に位置する表皮材である。２０１ａ，２０１ｂも共に表皮材であり、表皮材２００よりも外側に位置する表皮材であり、２０２ａ，２０２ｂも共に表皮材であり、更に外側に位置する。２１０ａ，２１０ｂはレドームを構成する複数のコア材の中で最も中央に位置するコア材である。２１１ａ，２１１ｂも共にコア材であり、コア材２１０ａ，２１０ｂよりも外側に位置するコア材である。２２０は塗装材である。ここで各符号の２桁目が０のものは表皮材、１のものはコア材を示す。また符号にローマ字ａが付加されたものは、層構成の中央よりも上部、ｂが付加されたものは層構成の中央より下部に位置することを示す。
【００２２】
なお、実施の形態２では表皮材２００が表皮材とコア材の積層構造中の積層方向の中心層、コア材２１０ａ，２１０ｂが中心層に隣接する両側の第１層に相当する。
【００２３】
まず表皮材２００，２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂについては、厚みについて下記の関係が成立するような構成である。以下、動作周波数における中心周波数の自由空間波長をλ０と標記する。
(表皮材２０２ａの厚み)＜(表皮材２０１ａの厚み)
(表皮材２０２ｂの厚み)＜(表皮材２０１ｂの厚み)
(表皮材２０１ａの厚み)＜(表皮材２００の厚み)
(表皮材２０１ｂの厚み)＜(表皮材２００の厚み)
(表皮材２００の厚み)≦λ０／４
【００２４】
また、コア材２１０ａ，２１０ｂ，２１１ａ，２１１ｂについては下記の関係が成立するような構成である。
(コア材２１１ａの厚み)＞(コア材２１０ａの厚み)
(コア材２１１ｂの厚み)＞(コア材２１０ｂの厚み)
(コア材２１０ａの厚み)≦λ０／２
(コア材２１０ｂの厚み)≦λ０／２
【００２５】
以上から分かるように、表皮材２００，２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂについては、層構成の中心に位置する表皮材から外側に向けて減少していくように厚みを与え、コア材２１０ａ，２１０ｂ，２１１ａ，２１１ｂについては、層構成の中心に位置するコア材から外側に向けて増加していくように厚みを与える。尚、表皮材２０１ａと２０１ｂ、表皮材２０２ａと２０２ｂ、コア材２１０ａと２１０ｂ、コア材２１１ａと２１１ｂは必ずしも等しい厚さである必要は無い。
【００２６】
図５は上記の層構成の決定方法に従うように厚みを与えた時のレドームの透過係数の周波数特性を示す。層厚みは下記のように設定した。
【００２７】
表３：図５の結果に対する層構成
厚さ(λ０)              比誘電率
塗装材２２０          １／１５０                ４.６
表皮材２０２ａ        １／６６.７               ４.５
コア材２１１ａ        １／５.５０               １.１
表皮材２０１ａ        １／２５                  ４.５
コア材２１０ａ        １／８.５７               １.１
表皮材２００          １／１７.６               ４.５
コア材２１０ｂ        １／８.５７               １.１
表皮材２０１ｂ        １／２５                  ４.５
コア材２１１ｂ        １／５.５０               １.１
表皮材２０２ｂ        １／６６.７               ４.５
【００２８】
尚、レドームは平板とし、レドームへ平面波が入射する場合について解析した結果である。図５の(ａ)は並行偏波、(ｂ)は垂直偏波の結果であり、入射波のレドームに対する入射角を０°、２０°、４０°の計３つのケース(それぞれＡ，Ｂ，Ｃで示す)について評価した結果を示す。
【００２９】
図５と図３の比較から、実施の形態２における層構成による図５の結果は、上記特許文献１に対する図３に示す結果に比較して、評価した全帯域に渡って非常に高い透過特性を得ており、レドームの広帯域性が実現できていることが確認できる。尚、実施の形態２では、塗装材を除き５層の表皮材、４層のコア材の計９層からなる層構成を示したが、層の総数は任意の奇数でよく、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
以上、この発明によるレドームの要件は、複数の表皮材と、比誘電率が前記複数の表皮材よりも低い複数のコア材とが積層されて成るレドームであって、合計層数を７以上の奇数とし、積層方向の中心の中心層を表皮材又はコア材とし、中心層の両側に同じ層数、中心層を含めて表皮材とコア材が交互に積層され、表皮材の厚さは中心層から位置が離れるに従い減少し、コア材の厚さは中心層から位置が離れるに従い増加するように構成されたことにある。
また、中心層の厚さが、表皮材の場合は動作中心周波数の自由空間波長λ０の１／３０００波長以上１／４波長以下、コア材の場合はλ０の１／１５０波長以上１／２波長以下の厚さであり、中心層の両側のそれぞれの第１層の厚さが、コア材の場合はλ０の１／１５０波長以上１／２波長以下、表皮材の場合はλ０の１／３０００波長以上１／４波長以下の厚さとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレドームの層構成の一例を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１の層構成の決定方法に従うように厚みを与えた時のレドームの透過係数の周波数特性の例を示す図である。
【図３】従来のレドームの構成により評価した透過係数の周波数特性の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係るレドームの層構成の一例を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２の層構成の決定方法に従うように厚みを与えた時のレドームの透過係数の周波数特性の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００ａ，１００ｂ，１０１ａ，１０１ｂ，２００，２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂ  表皮材、１１０，１１１ａ，１１１ｂ，２１０ａ，２１０ｂ，２１１ａ，２１１ｂ  コア材、１２０，２２０  塗装材。
【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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