(57)【要約】  レーダ装置（１００）は、電波を放射するアンテナ（１）と、アンテナ（１）用のレドーム（２）と、を備え、レドーム（２）は、複数本の第１繊維（６）による複数本の第１繊維束（４）と、複数本の第２繊維（７）による複数本の第２繊維束（５）と、を含む繊維強化プラスチック層（３）を有し、繊維強化プラスチック層（３）は、個々の第１繊維束（４）の長手方向がアンテナ（１）の偏波方向に対する直交方向に沿うように設けられており、かつ、個々の第２繊維束（５）の長手方向が偏波方向に対する平行方向に沿うように設けられており、個々の第１繊維（６）の電気伝導率が個々の第２繊維（７）の電気伝導率よりも高い。
2020065715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を放射するアンテナと、前記アンテナ用のレドームと、を備え、
前記レドームは、複数本の第１繊維による複数本の第１繊維束と、複数本の第２繊維による複数本の第２繊維束と、を含む繊維強化プラスチック層を有し、
前記繊維強化プラスチック層は、個々の前記第１繊維束の長手方向が前記アンテナの偏波方向に対する直交方向に沿うように設けられており、かつ、個々の前記第２繊維束の長手方向が前記偏波方向に対する平行方向に沿うように設けられており、
個々の前記第１繊維の電気伝導率が個々の前記第２繊維の電気伝導率よりも高い
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記電波がミリ波であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
車載用であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記レドームは、互いに対向配置された２個の前記繊維強化プラスチック層と、２個の前記繊維強化プラスチック層間に形成された間隙層と、を有し、
２個の前記繊維強化プラスチック層間の間隔は、前記電波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されている
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項記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記間隔は、前記アンテナによる前記電波の放射方向に対する前記間隔であることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記繊維強化プラスチック層の肉厚は、前記電波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されていることを特徴する請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項７】
個々の前記第１繊維は、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維又は金属細線により構成されており、
個々の前記第２繊維は、ガラス繊維又はクオーツ繊維により構成されている
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項記載のレーダ装置。
【請求項８】
個々の前記第１繊維の太さが前記電波の波長に対する１０分の１以下の値に設定されてい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項記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置において、アンテナ用のレドームが開発されている。例えば、特許文献１には、いわゆる「サンドイッチ構造」を有するレドームが開示されている。より具体的には、特許文献１記載のレドーム（１０）は、２個のスキン層（Ｓ１，Ｓ２）間に１個のコア層（Ｃ）が設けられた構造を有するものである（特許文献１の図１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７９４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、いわゆる「ミリ波」を用いた車載用のレーダ装置が開発されている（以下「車載用ミリ波レーダ」という。）。車載用ミリ波レーダのレドームにおいては、ミリ波に対する透過性の向上と重量の低減及び剛性の向上との両立が求められている。【０００５】
ここで、特許文献１記載の発明は、サンドイッチ構造を有するレドームにおいて、各スキン層の肉厚を所定の数式に基づき設定するとともに（特許文献１の式（１）等参照）、コア層の肉厚を他の所定の数式に基づき設定することにより（特許文献１の式（２）等参照）、ミリ波等の電波に対する透過性の向上を図るものである。すなわち、特許文献１記載の発明は、重量の低減及び剛性の向上を図るためのものではない。このため、特許文献１記載の発明は、ミリ波等の電波に対する透過性の向上と重量の低減及び剛性の向上との両立という観点において課題が残るものであった。【０００６】
例えば、仮に特許文献１記載のレドームを車載用ミリ波レーダに用いた場合、ミリ波の周波数が３０ギガヘルツ（以下「ＧＨｚ」と記載する。）以上であることにより、特許文献１の式（２）に基づき、コア層の肉厚が２．５ミリメートル（以下「ｍｍ」と記載する。）以下に設定されることがある。このようにコア層が薄肉であるため、各スキン層を薄肉にした場合（すなわち特許文献１の式（１）におけるｎの値を小さくした場合）、レドームの重量の低減が容易となるものの、レドームの剛性の向上が困難となる。他方、各スキン層を厚肉にした場合（すなわち特許文献１の式（１）におけるｎの値を大きくした場合）、レドームの剛性の向上が容易となるものの、レドームの重量の低減が困難となる。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車載用等のレーダ装置のレドームにおいて、ミリ波等の電波に対する透過性の向上と重量の低減及び剛性の向上との両立を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーダ装置は、電波を放射するアンテナと、アンテナ用のレドームと、を備え、レドームは、複数本の第１繊維による複数本の第１繊維束と、複数本の第２繊維による複数本の第２繊維束と、を含む繊維強化プラスチック層を有し、繊維強化プラスチック層は、個々の第１繊維束の長手方向がアンテナの偏波方向に対する直交方向に沿うように設けられており、かつ、個々の第２繊維束の長手方向が偏波方向に対する平行方向に沿うように設けられており、個々の第１繊維の電気伝導率が個々の第２繊維の電気伝導率よりも高いものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記のように構成したので、車載用等のレーダ装置のレドームにおいて、ミリ波等の電波に対する透過性の向上と重量の低減及び剛性の向上との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るレーダ装置用のアンテナの要部を示す正面図である。
【図２Ａ】実施の形態１に係るレーダ装置用のレドームが有する繊維強化プラスチック層の要部を示す正面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図３Ａ】実施の形態１に係るレーダ装置の要部を示す正面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】実施の形態１に係るレーダ装置用のレドームによるミリ波透過率を示す特性図である。
【図５】実施の形態１に係る他のレーダ装置の要部を示す正面図である。
【図６Ａ】実施の形態２に係るレーダ装置用のレドームが有する２個の繊維強化プラスチック層のうちの一方の繊維強化プラスチック層の要部を示す正面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図７Ａ】実施の形態２に係るレーダ装置用のレドームが有する２個の繊維強化プラスチック層のうちの他方の繊維強化プラスチック層の要部を示す正面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図８Ａ】実施の形態２に係るレーダ装置の要部を示す正面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図９】実施の形態２に係るレーダ装置用のレドームによるミリ波透過率を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ装置用のアンテナの要部を示す正面図である。図２Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置用のレドームが有する繊維強化プラスチック層の要部を示す正面図である。図２Ｂは、図２Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図３Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置の要部を示す正面図である。図３Ｂは、図３Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図１〜図３を参照して、実施の形態１のレーダ装置１００について、車載用ミリ波レーダに用いた例を中心に説明する。すなわち、レーダ装置１００は車両（不図示）に搭載されている。
【００１３】
図中、１はアンテナである。アンテナ１は、所定の周波数ｆ（例えば７７ＧＨｚ）を有する電波、すなわちミリ波を放射するものである。アンテナ１は、当該放射された電波が車両外の障害物（不図示）により反射されたとき、当該反射された電波を受信するものである。制御部（不図示）は、アンテナ１により放射される電波の周波数ｆとアンテナ１により受信された電波の周波数ｆ’との差分値Δｆに基づき、車両と障害物間の距離を測定するものである。制御部は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）により構成されている。
【００１４】
以下、アンテナ１により放射される電波及びアンテナ１により放射された電波を「放射波」と総称する。また、アンテナ１により放射される電波の周波数ｆ、すなわち放射波の周波数ｆを「キャリア周波数」ということがある。
【００１５】
アンテナ１は、例えば、いわゆる「平面アレーアンテナ」により構成されている。図１及び図３に示す例においては、基板１１の表面部に複数個のアンテナ素子１２が平面状に、すなわち二次元アレー状に配列されている。
【００１６】
放射波のうちの主要な電波（いわゆる「メインビーム」）の放射方向（いわゆる「メインビーム方向」）は、例えば、基板１１の板面に対して直交又は略直交する方向、すなわち図中Ｚ軸に沿う方向に設定されている。図中ＭＢは、メインビームに対応する領域、すなわちメインビームの通過対象となる領域を示している。
【００１７】
また、アンテナ１は、いわゆる「直線偏波アンテナ」である。アンテナ１の偏波方向は、基板１１の板面に対して平行又は略平行な方向、より具体的には図中Ｙ軸に沿う方向に設定されている。
【００１８】
レーダ装置１００は、アンテナ１用のレドーム２を有している。レドーム２は、基板１１の表面部と対向配置されている。すなわち、レドーム２は、複数個のアンテナ素子１２と対向配置されている。以下、レドーム２について説明する。
【００１９】
図２及び図３に示す如く、レドーム２は繊維強化プラスチック層３を有している。繊維強化プラスチック層３は、例えば、基板１１の板面に対して平行又は略平行に設けられている。
【００２０】
繊維強化プラスチック層３は、複数本の繊維束（以下「第１繊維束」ということがある。）４を含むものである。また、繊維強化プラスチック層３は、他の複数本の繊維束（以下「第２繊維束」ということがある。）５を含むものである。複数本の第１繊維束４の各々は、複数本の繊維（以下「第１繊維」ということがある。）６を糸状に束ねてなるものである。また、複数本の第２繊維束５の各々は、他の複数本の繊維（以下「第２繊維」ということがある。）７を糸状に束ねてなるものである。
【００２１】
繊維強化プラスチック層３は、例えば、これらの繊維束４，５による織布に液状のプラスチックを塗布した後、当該プラスチックを硬化させることにより製造されたものである。すなわち、複数本の第１繊維束４は当該織布における経糸又は緯糸のうちのいずれか一方に対応するものであり、複数本の第２繊維束５は当該織布における経糸又は緯糸のうちのいずれか他方に対応するものである。複数本の第１繊維束４の各々の長手方向（以下「第１長手方向」という。）と複数本の第２繊維束５の各々の長手方向（以下「第２長手方向」という。）とは、互いに直交又は略直交している。
【００２２】
以下、繊維強化プラスチック層３において、アンテナ１の偏波方向に対して直交又は略直交する方向を「直交方向」という。また、繊維強化プラスチック層３において、アンテナ１の偏波方向に対して平行又は略平行な方向を「平行方向」という。繊維強化プラスチック層３は、第１長手方向が直交方向に沿うように設けられており、かつ、第２長手方向が平行方向に沿うように設けられている。より具体的には、第１長手方向と当該偏波方向に対して直交する方向との間の角度θ、すなわち第２長手方向と当該偏波方向に対して平行な方向との間の角度θが、以下の式（１）に示す条件を満たす値に設定されている。なお、図２及び図３に示す例においては、θ＝０°に設定されている。
【００２３】
−１３°≦θ≦＋１３°  （１）
【００２４】
複数本の第１繊維６の各々は、例えば、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維、又は１００マイクロメートル（以下「μｍ」と記載する。）以下の太さを有する金属細線により構成されている。複数本の第１繊維６の各々の太さは、放射波の真空中の波長に対する１０分の１以下の値に設定されている。これに対して、複数本の第２繊維７の各々は、例えば、ガラス繊維又はクオーツ繊維により構成されている。
【００２５】
すなわち、複数本の第１繊維６の各々の電気伝導率が複数本の第２繊維７の各々の電気伝導率に比して高いものであり、かつ、複数本の第１繊維６の各々による誘電損失が複数本の第２繊維７の各々による誘電損失に比して大きいものである。繊維強化プラスチック層３のうちの第１繊維６を除く部位（すなわち第２繊維７及びプラスチックにより構成されている部位）の比誘電率εは、２．０〜６．０程度である。
【００２６】
繊維強化プラスチック層３の肉厚ｔは、例えば、繊維強化プラスチック層３のうちの第１繊維６を除く部位における放射波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されている。より具体的には、肉厚ｔは、以下の式（２）に基づく値に設定されている。
【００２７】
ｔ＝（ｎ×λ０）／（２×√ε）  （２）
【００２８】
λ０は、真空中における放射波の波長である。ｎは、１以上の任意の整数である。
【００２９】
このようにして、レーダ装置１００の要部が構成されている。
【００３０】
次に、レーダ装置１００において、レドーム２を用いたことによる効果について説明する。
【００３１】
一般に、有限のインピーダンスを有する構造物が電波を透過させるときの透過率Ｔは、当該電波の偏波方向に対する垂直成分Ｔ⊥と当該電波の偏波方向に対する平行成分Ｔ‖とに分けて表される。例えば、所定の波長オーダーの寸法を有する構造物が当該波長を有する電波を透過させるときの透過率Ｔ⊥，Ｔ‖は、以下の式（３）及び式（４）によりそれぞれ表される。
【００３２】
Ｔ⊥＝（４×Ｚ⊥２）／（１＋４×Ｚ⊥２）  （３）
Ｔ‖＝（４×Ｚ‖２）／（１＋４×Ｚ‖２）  （４）
【００３３】
Ｚ⊥は、当該電波の偏波方向に対して垂直な方向における当該構造物の等価インピーダンスである。Ｚ‖は、当該電波の偏波方向に対して平行な方向における当該構造物の等価インピーダンスである。なお、式（３）及び式（４）は、以下の参考文献１の記載に基づくものである。
【００３４】
［参考文献１］
J. P. Auton, Appl. Opt., Vol.6, 1023 (1967)
【００３５】
ここで、上記のとおり、複数本の第１繊維６の各々の太さは、放射波の真空中の波長に対する１０分の１以下の値に設定されている。これにより、第１繊維６に流れる電流（すなわち繊維強化プラスチック層３において第１長手方向に沿うように流れる電流）が発生しないため、第１繊維６の等価インピーダンスＺ⊥はＺ⊥≫１となる。したがって、第１繊維６における透過率Ｔ⊥はＴ⊥≒１となる。これに対して、第２繊維７の等価インピーダンスＺ‖は、真空中のインピーダンスに対する１／√ε倍の値となる。このため、第２繊維７における透過率Ｔ‖は、いわゆる「フレネルの式」を用いて計算される値と同等の値となる。
【００３６】
以上の原理により、電気伝導率が高く誘電損失が大きい材料、より具体的には炭素繊維又は金属繊維などの材料が第１繊維６に用いられているものの、繊維強化プラスチック層３によるフレネル損失の増大は回避することができる。すなわち、これらの材料が繊維強化プラスチック層３に含まれているにもかかわらず、ミリ波等の電波に対する透過性の低下を回避することができる（換言すれば、ミリ波等の電波に対する透過性の向上を図ることができる。）。
【００３７】
また、これらの材料を用いた第１繊維６により、従来の繊維強化プラスチック層に比して、繊維強化プラスチック層３の剛性の向上及び重量の低減を図ることができる。この結果、当該従来の繊維強化プラスチック層を有する従来のレドームに比して、レドーム２の剛性の向上及び重量の低減を図ることができる。ここで、当該従来の繊維強化プラスチック層は、ガラス繊維強化プラスチック又はクオーツ繊維強化プラスチックなどにより構成されているものである。すなわち、当該従来の繊維強化プラスチック層は、繊維強化プラスチック層３における第１繊維６に用いられている材料（炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維又は金属細線など）を含まないものである。
【００３８】
さらに、第１繊維６における透過率Ｔ⊥がＴ⊥≒１であるため、肉厚ｔが式（２）に基づく値に設定されていることにより、キャリア周波数ｆ（例えば７７ＧＨｚ）を含む所定の周波数範囲におけるミリ波透過率を向上することができる。
【００３９】
図４における特性線Ｉは、レドーム２によるミリ波透過率を示している。このミリ波透過率は、フレネルの式を用いて計算されたものである。なお、このミリ波透過率の計算において、誘電損失は無視しており、フレネル損失を計算の対象としている。これは、フレネル損失に比して誘電損失が小さいためである。
【００４０】
特性線Ｉに係るレドーム２においては、第１繊維６が炭素繊維により構成されており、かつ、第２繊維７がガラス繊維により構成されている。特性線Ｉに係るレドーム２においては、θ＝０°である。特性線Ｉに係るレドーム２においては、繊維強化プラスチック層３のうちの第１繊維６を除く部位におけるアンテナ１の偏波方向に対する比誘電率が４．０である（すなわち、ε＝４．０である。）。特性線Ｉに係るレドーム２においては、肉厚ｔが１．９５ｍｍに設定されている（すなわち、ｆ＝７７ＧＨｚかつε＝４．０であるところ、ｎ＝２である。）。以下、特性線Ｉに係るレドーム２の構成例を「第１構成例」という。
【００４１】
図４に示す如く、第１構成例のレドーム２を用いることにより、７４〜８０ＧＨｚの周波数範囲におけるフレネル損失を５％以下にすることができる。
【００４２】
なお、上記のとおり、角度θは０°に限定されるものではない。式（１）に示す条件を満たす範囲内であれば、図５に示す如くθ≠０°であっても良い。
【００４３】
ただし、θ≠０°の場合における第１繊維６の等価インピーダンスＺ⊥’は、θ＝０°の場合における第１繊維６の等価インピーダンスＺ⊥に対して、以下の式（５）により表される。また、θ≠０°の場合における第２繊維７の等価インピーダンスＺ‖’は、θ＝０°の場合における第２繊維７の等価インピーダンスＺ‖に対して、以下の式（６）により表される。
【００４４】
Ｚ⊥’＝Ｚ⊥×ｃｏｓθ  （５）
Ｚ‖’＝Ｚ‖×ｓｉｎθ  （６）
【００４５】
このようなＺ⊥’，Ｚ‖’に基づく電波の損失は、ｓｉｎ２θの関数により表されるものとなる。したがって、当該損失を５％以下にする観点から、角度θは±１３°の範囲内の値、すなわち式（１）に示す条件を満たす範囲内の値に設定するのが好適である。
【００４６】
また、複数本の第１繊維６の各々は、被覆がなされたものであっても良い。
【００４７】
また、放射波はミリ波に限定されるものではなく、キャリア周波数ｆは７７ＧＨｚに限定されるものではない。アンテナ１は、レーダ装置１００に用いられる周波数ｆであれば、如何なる周波数ｆを有する電波を放射するものであっても良い。例えば、アンテナ１は、いわゆる「マイクロ波」又は「サブミリ波」を放射するものであっても良い。
【００４８】
また、レーダ装置１００は車載用に限定されるものではなく、レーダ装置１００の用途は車両と障害物間の距離の測定に限定されるものではない。レーダ装置１００は、如何なる用途のレーダに用いられるものであっても良い。
【００４９】
以上のように、実施の形態１のレーダ装置１００は、電波を放射するアンテナ１と、アンテナ１用のレドーム２と、を備え、レドーム２は、複数本の第１繊維６による複数本の第１繊維束４と、複数本の第２繊維７による複数本の第２繊維束５と、を含む繊維強化プラスチック層３を有し、繊維強化プラスチック層３は、個々の第１繊維束４の長手方向（すなわち第１長手方向）がアンテナ１の偏波方向に対する直交方向に沿うように設けられており、かつ、個々の第２繊維束５の長手方向（すなわち第２長手方向）が偏波方向に対する平行方向に沿うように設けられており、個々の第１繊維６の電気伝導率が個々の第２繊維７の電気伝導率よりも高い。これにより、炭素繊維又は金属繊維などの材料を第１繊維６に用いつつ、繊維強化プラスチック層３によるフレネル損失の増大を回避することができる。この結果、ミリ波等の電波に対する透過性の向上と重量の低減及び剛性の向上との両立を図ることができる。
【００５０】
また、繊維強化プラスチック層３の肉厚ｔは、電波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されている。肉厚ｔが式（２）に基づく値に設定されていることにより、キャリア周波数ｆを含む所定の周波数範囲におけるフレネル損失を低減することができる。
【００５１】
また、個々の第１繊維６は、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維又は金属細線により構成されており、個々の第２繊維７は、ガラス繊維又はクオーツ繊維により構成されている。このように、第１繊維６の材料は炭素繊維又は金属繊維に限定されるものではなく、ボロン繊維又は金属細線などを用いることもできる。
【００５２】
また、個々の第１繊維６の太さが電波の波長に対する１０分の１以下の値に設定されている。このように、個々の第１繊維６の太さを十分に小さい値に設定することにより、第１繊維６に流れる電流の発生をより確実に防ぐことができる。
【００５３】
実施の形態２．
図６Ａは、実施の形態２に係るレーダ装置用のレドームが有する２個の繊維強化プラスチック層のうちの一方の繊維強化プラスチック層の要部を示す正面図である。図６Ｂは、図６Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図７Ａは、実施の形態２に係るレーダ装置用のレドームが有する２個の繊維強化プラスチック層のうちの他方の繊維強化プラスチック層の要部を示す正面図である。図７Ｂは、図７Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図８Ａは、実施の形態２に係るレーダ装置の要部を示す正面図である。図８Ｂは、図８Ａに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図６〜図８を参照して、実施の形態２のレーダ装置１００ａについて説明する。なお、図６〜図８において、図２〜図３に示す構成部材等と同様の構成部材等には同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
レーダ装置１００ａは、アンテナ１用のレドーム２ａを有している。レドーム２ａは、互いに対向配置された２個の繊維強化プラスチック層３を有している。また、レドーム２ａは、２個の繊維強化プラスチック層３間に形成された間隙層８を有している。２個の繊維強化プラスチック層３の各々は、例えば、基板１１の板面に対して平行又は略平行に設けられている。２個の繊維強化プラスチック層３の各々は、実施の形態１にて説明したものと同様の構造を有している。
【００５５】
すなわち、２個の繊維強化プラスチック層３のうちの一方の繊維強化プラスチック層３１は、複数本の第１繊維束４１及び複数本の第２繊維束５１を含むものである。複数本の第１繊維束４１の各々は、複数本の第１繊維６１を糸状に束ねてなるものである。複数本の第２繊維束５１の各々は、複数本の第２繊維７１を糸状に束ねてなるものである。
【００５６】
繊維強化プラスチック層３１は、複数本の第１繊維束４１の各々の長手方向（すなわち第１長手方向）が直交方向に沿うように設けられており、かつ、複数本の第２繊維束５１の各々の長手方向（すなわち第２長手方向）が平行方向に沿うように設けられている。より具体的には、当該第１長手方向とアンテナ１の偏波方向に対して直交する方向との間の角度θ１、すなわち当該第２長手方向とアンテナ１の偏波方向に対して平行な方向との間の角度θ１が、以下の式（７）に示す条件を満たす値に設定されている。なお、図６及び図８に示す例においては、θ１＝０°に設定されている。
【００５７】
−１３°≦θ１≦＋１３°  （７）
【００５８】
複数本の第１繊維６１の各々は、例えば、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維、又は１００μｍ以下の太さを有する金属細線により構成されている。複数本の第１繊維６１の各々の太さは、放射波の真空中の波長に対する１０分の１以下の値に設定されている。これに対して、複数本の第２繊維７１の各々は、例えば、ガラス繊維又はクオーツ繊維により構成されている。
【００５９】
すなわち、複数本の第１繊維６１の各々の電気伝導率が複数本の第２繊維７１の各々の電気伝導率に比して高いものであり、かつ、複数本の第１繊維６１の各々による誘電損失が複数本の第２繊維７１の各々による誘電損失に比して大きいものである。繊維強化プラスチック層３１のうちの第１繊維６１を除く部位（すなわち第２繊維７１及びプラスチックにより構成されている部位）の比誘電率ε１は、２．０〜６．０程度である。
【００６０】
繊維強化プラスチック層３１の肉厚ｔ１は、例えば、繊維強化プラスチック層３１のうちの第１繊維６１を除く部位における放射波の２分の１波長に対応する値に設定されている。より具体的には、肉厚ｔ１は、以下の式（８）に基づく値に設定されている。
【００６１】
ｔ１＝λ０／（２×√ε１）  （８）
【００６２】
また、２個の繊維強化プラスチック層３のうちの他方の繊維強化プラスチック層３２は、複数本の第１繊維束４２及び複数本の第２繊維束５２を含むものである。複数本の第１繊維束４２の各々は、複数本の第１繊維６２を糸状に束ねてなるものである。複数本の第２繊維束５２の各々は、複数本の第２繊維７２を糸状に束ねてなるものである。
【００６３】
繊維強化プラスチック層３２は、複数本の第１繊維束４２の各々の長手方向（すなわち第１長手方向）が直交方向に沿うように設けられており、かつ、複数本の第２繊維束５２の各々の長手方向（すなわち第２長手方向）が平行方向に沿うように設けられている。より具体的には、当該第１長手方向とアンテナ１の偏波方向に対して直交する方向との間の角度θ２、すなわち当該第２長手方向とアンテナ１の偏波方向に対して平行な方向との間の角度θ２が、以下の式（９）に示す条件を満たす値に設定されている。なお、図７及び図８に示す例においては、θ２＝０°に設定されている。
【００６４】
−１３°≦θ２≦＋１３°  （９）
【００６５】
複数本の第１繊維６２の各々は、例えば、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維、又は１００μｍ以下の太さを有する金属細線により構成されている。複数本の第１繊維６２の各々の太さは、放射波の真空中の波長に対する１０分の１以下の値に設定されている。これに対して、複数本の第２繊維７２の各々は、例えば、ガラス繊維又はクオーツ繊維により構成されている。
【００６６】
すなわち、複数本の第１繊維６２の各々の電気伝導率が複数本の第２繊維７２の各々の電気伝導率に比して高いものであり、かつ、複数本の第１繊維６２の各々による誘電損失が複数本の第２繊維７２の各々による誘電損失に比して大きいものである。繊維強化プラスチック層３２のうちの第１繊維６２を除く部位（すなわち第２繊維７２及びプラスチックにより構成されている部位）の比誘電率ε２は、２．０〜６．０程度である。
【００６７】
繊維強化プラスチック層３２の肉厚ｔ２は、例えば、繊維強化プラスチック層３２のうちの第１繊維６２を除く部位における放射波の２分の１波長に対応する値に設定されている。より具体的には、肉厚ｔ２は、以下の式（１０）に基づく値に設定されている。
【００６８】
ｔ２＝λ０／（２×√ε２）  （１０）
【００６９】
間隙層８には空気が入っている。通常、空気の比誘電率は１．０程度である。すなわち、間隙層８の比誘電率（１．０程度）は繊維強化プラスチック層３１，３２のうちの第１繊維６１，６２を除く部位の比誘電率（２．０〜６．０程度）よりも小さいものである。
【００７０】
ここで、繊維強化プラスチック層３１，３２間の間隔ｄ、より具体的には繊維強化プラスチック層３１，３２の厚さ方向（すなわち図中Ｚ軸に沿う方向）に対する間隔ｄは、間隙層８における放射波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されている。より具体的には、間隔ｄは、以下の式（１１）に基づく値に設定されている。
【００７１】
ｄ＝α×（ｍ×λ０／２）  （１１）
【００７２】
ｍは、１以上の任意の整数である。αは、以下の式（１２）に示す条件を満たす係数である。
【００７３】
０．８≦α≦１．２  （１２）
【００７４】
このようにして、レーダ装置１００ａの要部が構成されている。
【００７５】
次に、レーダ装置１００ａにおいて、レドーム２ａを用いたことによる効果について説明する。
【００７６】
上記のとおり、複数本の第１繊維６１の各々の太さは、放射波の真空中の波長に対する１０分の１以下の値に設定されている。これにより、第１繊維６１に流れる電流（すなわち繊維強化プラスチック層３１において第１長手方向に沿うように流れる電流）が発生しないため、第１繊維６１の等価インピーダンスＺ⊥１はＺ⊥１≫１となる。したがって、第１繊維６１における透過率Ｔ⊥１はＴ⊥１≒１となる。これに対して、第２繊維７１の等価インピーダンスＺ‖１は、真空中のインピーダンスに対する１／√ε１倍の値となる。このため、第２繊維７１における透過率Ｔ‖１は、フレネルの式を用いて計算される値と同等の値となる。
【００７７】
また、複数本の第１繊維６２の各々の太さは、放射波の真空中の波長に対する１０分の１以下の値に設定されている。これにより、第１繊維６２に流れる電流（すなわち繊維強化プラスチック層３２において第１長手方向に沿うように流れる電流）が発生しないため、第１繊維６２の等価インピーダンスＺ⊥２はＺ⊥２≫１となる。したがって、第１繊維６２における透過率Ｔ⊥２はＴ⊥２≒１となる。これに対して、第２繊維７２の等価インピーダンスＺ‖２は、真空中のインピーダンスに対する１／√ε２倍の値となる。このため、第２繊維７２における透過率Ｔ‖２は、フレネルの式を用いて計算される値と同等の値となる。
【００７８】
以上の原理により、電気伝導率が高く誘電損失が大きい材料、より具体的には炭素繊維又は金属繊維などの材料が第１繊維６１，６２に用いられているものの、繊維強化プラスチック層３１，３２によるフレネル損失の増大は回避することができる。すなわち、これらの材料が繊維強化プラスチック層３１，３２に含まれているにもかかわらず、ミリ波等の電波に対する透過性の低下を回避することができる（換言すれば、ミリ波等の電波に対する透過性の向上を図ることができる。）。また、繊維強化プラスチック層３１，３２間に誘電率の低い層（すなわち間隙層８）が設けられていることにより、ミリ波等の電波に対する透過性を更に向上することができる。
【００７９】
また、これらの材料を用いた第１繊維６１，６２により、従来の繊維強化プラスチック層に比して、繊維強化プラスチック層３１，３２の剛性の向上及び重量の低減を図ることができる。この結果、当該従来の繊維強化プラスチック層を有する従来のレドームに比して、レドーム２ａの剛性の向上及び重量の低減を図ることができる。ここで、当該従来の繊維強化プラスチック層は、ガラス繊維強化プラスチック又はクオーツ繊維強化プラスチックなどにより構成されているものである。すなわち、当該従来の繊維強化プラスチック層は、繊維強化プラスチック層３１，３２における第１繊維６１，６２に用いられている材料（炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維又は金属細線など）を含まないものである。
【００８０】
さらに、第１繊維６１における透過率Ｔ⊥１がＴ⊥１≒１であり、かつ、第１繊維６２における透過率Ｔ⊥２がＴ⊥２≒１であるため、間隔ｄが式（１１）に基づく値に設定されていることにより、キャリア周波数ｆ（例えば７７ＧＨｚ）を含む所定の周波数範囲におけるミリ波透過率を向上することができる。
【００８１】
図９における特性線ＩＩは、レドーム２ａによるミリ波透過率を示している。このミリ波透過率は、フレネルの式を用いて計算されたものである。なお、このミリ波透過率の計算において、誘電損失は無視しており、フレネル損失を計算の対象としている。また、図９に示す特性線Ｉは、図４に示す特性線Ｉと同一のものである。すなわち、特性線Ｉはレドーム２によるミリ波透過率を示している。
【００８２】
特性線ＩＩに係るレドーム２ａにおいては、第１繊維６１，６２が炭素繊維により構成されており、かつ、第２繊維７１，７２がガラス繊維により構成されている。特性線ＩＩに係るレドーム２ａにおいては、θ１＝θ２＝０°である。特性線ＩＩに係るレドーム２ａにおいては、繊維強化プラスチック層３１，３２のうちの第１繊維６１，６２を除く部位におけるアンテナ１の偏波方向に対する比誘電率が４．０である（すなわち、ε１＝ε２＝４．０である。）。特性線ＩＩに係るレドーム２ａにおいては、ｔ１＝ｔ２＝０．９７ｍｍに設定されている。特性線ＩＩに係るレドーム２ａにおいては、ｄ＝１．９５ｍｍに設定されている（すなわち、ｆ＝７７ＧＨｚであるところ、ｍ＝１かつα＝１．０である。）。以下、特性線ＩＩに係るレドーム２ａの構成例を「第２構成例」という。
【００８３】
図９に示す如く、第１構成例のレドーム２を用いることにより、７４〜８０ＧＨｚの周波数範囲におけるフレネル損失を５％以下にすることができる。これに対して、第２構成例のレドーム２ａを用いることにより、７３〜８１ＧＨｚの周波数範囲におけるフレネル損失を５％以下にすることができる。
【００８４】
なお、α＝１．０である場合はもちろんのこと、式（１２）に示す条件を満たす範囲内であれば、α≠１．０であっても、キャリア周波数ｆを含む所定の周波数範囲におけるミリ波透過率の向上効果が得られるものである。これは、アンテナ１のメインビーム方向が繊維強化プラスチック層３１，３２の厚さ方向に沿う方向（すなわちＺ軸に沿う方向）に設定されている場合はもちろんのこと、当該メインビーム方向が当該厚さ方向に対して多少傾いた方向に設定されている場合であっても、当該周波数範囲におけるミリ波透過率の向上効果が得られることを示している。
【００８５】
また、上記のとおり、角度θ１は０°に限定されるものではない。式（７）に示す条件を満たす範囲内であれば、θ１≠０°であっても良い。また、上記のとおり、角度θ２は０°に限定されるものではない。式（９）に示す条件を満たす範囲内であれば、θ２≠０°であっても良い。
【００８６】
また、複数本の第１繊維６１の各々は、被覆がなされたものであっても良い。また、複数本の第１繊維６２の各々は、被覆がなされたものであっても良い。
【００８７】
また、繊維強化プラスチック層３１，３２間に１個以上の支持部材（不図示）が設けられていることにより、間隙層８が形成されているものであっても良い。これらの支持部材に適切な材料を用いることにより、レドーム２ａの重量の低減を図りつつ、レドーム２ａの剛性を更に向上することができる。
【００８８】
そのほか、レーダ装置１００ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例、すなわちレーダ装置１００と同様の種々の変形例を採用することができる。例えば、放射波はミリ波に限定されるものではない。また、レーダ装置１００ａは車載用に限定されるものではない。
【００８９】
以上のように、実施の形態２のレーダ装置１００ａにおいて、レドーム２ａは、互いに対向配置された２個の繊維強化プラスチック層３と、２個の繊維強化プラスチック層３間に形成された間隙層８と、を有し、２個の繊維強化プラスチック層３間の間隔ｄは、電波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されている。レドーム２ａを用いることにより、レドーム２を用いた場合と同様に、ミリ波等の電波に対する透過性の向上と重量の低減及び剛性の向上との両立を図ることができる。また、繊維強化プラスチック層３１，３２間に誘電率の低い層（すなわち間隙層８）が設けられていることにより、ミリ波等の電波に対する透過性を更に向上することができる。さらに、間隔ｄが式（１１）に基づく値に設定されていることにより、キャリア周波数ｆを含む所定の周波数範囲におけるフレネル損失を低減することができる。
【００９０】
また、間隔ｄは、アンテナ１による電波の放射方向（より具体的にはメインビーム方向）に対する間隔である。これにより、放射波（より具体的にはメインビーム）が上記のような高い透過率にてレドーム２ａを通過することができる。
【００９１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明のレーダ装置は、例えば、車載用ミリ波レーダに用いることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  アンテナ、２，２ａ  レドーム、３  繊維強化プラスチック層、４  繊維束（第１繊維束）、５  繊維束（第２繊維束）、６  繊維（第１繊維）、７  繊維（第２繊維）、８  間隙層、１１  基板、１２  アンテナ素子、１００，１００ａ  レーダ装置。
【図１】
2020065715.tif 000003
【図２Ａ】
2020065715.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2020065715.tif 000012
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月27日(2019.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を放射するアンテナと、前記アンテナ用のレドームと、を備え、
前記レドームは、複数本の第１繊維による複数本の第１繊維束と、複数本の第２繊維による複数本の第２繊維束と、を含む繊維強化プラスチック層を有し、
前記繊維強化プラスチック層は、個々の前記第１繊維束の長手方向が前記アンテナの偏波方向に対する直交方向に沿うように設けられており、かつ、個々の前記第２繊維束の長手方向が前記偏波方向に対する平行方向に沿うように設けられており、
個々の前記第１繊維の電気伝導率が個々の前記第２繊維の電気伝導率よりも高い
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記電波がミリ波であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
車載用であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記レドームは、互いに対向配置された２個の前記繊維強化プラスチック層と、２個の前記繊維強化プラスチック層間に形成された間隙層と、を有し、
２個の前記繊維強化プラスチック層間の間隔は、前記電波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されている
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項記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記間隔は、前記アンテナによる前記電波の放射方向に対する前記間隔であることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記繊維強化プラスチック層の肉厚は、前記電波の２分の１波長の整数倍に対応する値に設定されていることを特徴する請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項７】
個々の前記第１繊維は、個々の前記第２繊維と同じ繊維を用いた場合より前記レドームの剛性が向上し、かつ、前記レドームの重量が低減するように、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維又は金属細線により構成されており、
個々の前記第２繊維は、ガラス繊維又はクオーツ繊維により構成されている
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項記載のレーダ装置。
【請求項８】
個々の前記第１繊維の太さが前記電波の波長に対する１０分の１以下の値に設定されてい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項記載のレーダ装置。
【国際調査報告】
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