JP3634244B2 - 誘雷装置及びその誘雷導体部の配置方法 - Google Patents
誘雷装置及びその誘雷導体部の配置方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はアンテナ装置を落雷から保護する誘雷装置に係り、特にレドーム外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する領域を定義し、この領域外に誘雷導体部を形成して、アンテナ装置の放射特性の劣化を低減することができる誘雷装置及びその誘雷導体部の配置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は例えば、特開昭５４−２９５００号公報に開示された従来の誘雷装置（従来例１と称する）を装着した航空機の機首部分を示す図である。図において、１００は航空機の機首、２００は機首１００の先端に装着されたレドームであり、レーダ等のアンテナ装置を外部から遮断するように被覆している。３００は導電性材料で作成され、レドーム２００の外表面上に装着される誘雷ストリップで、レドーム２００の端において航空機の機体に電気的に接続し、接地電位の供給源である航空機の機体に至る導電性経路を形成している。
【０００３】
次に概要について説明する。
従来例１による誘雷装置は、航空機の機首１００部分に設置されたアンテナ装置を落雷から保護するものである。この誘雷装置を装着した航空機が雷雲などに接近してレドーム２００に落雷があった場合、雷により誘起された電流の大半は誘雷ストリップ３００を通して航空機の機体へ流れる。このように雷のエネルギーを機体へ逃がすことで、レドーム２００内のアンテナ装置の落雷による破壊、損傷を避けることができる。このため、レドーム２００内のアンテナ装置の放射特性より誘雷ストリップ３００による避雷機能を重視して、アンテナ装置の放射特性に関与するレドーム２００の外表面上の領域にも誘雷ストリップ３００が配置されていた。
【０００４】
図１３は米国ＴＥＣＯＭ社の製品Ｉｎｍａｒｓａｔ Ｈｉｇｈ−Ｇａｉｎ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｓｔｅｍ（Ｔ−４０００）のカタログに開示された従来のアンテナシステムのレドーム（従来例２と称する）を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。４００はアンテナ装置を外部から遮断するように被覆するレドーム、５００は導電性材料で作成され、レドーム４００の外表面上に装着される誘雷ストリップである。
【０００５】
次に概要について説明する。
この従来例２による誘雷装置も、上記従来例１と同様に航空機の機首部分に設置された衛星と通信を行うためにビーム走査を行うアンテナ装置を落雷から保護する際に適用される。また、レドーム４００の端を航空機の機体に接続することで、レドーム４００の外表面上に設置された誘雷ストリップ５００が航空機の機体に接地される。落雷からアンテナ装置を保護する仕組みは上記従来例１と同様である。この従来例２では、落雷からの保護機能を強化するため、アンテナ装置の上部を覆うように誘雷ストリップ５００が配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の誘雷装置は以上のように構成されているので、従来例１のようにアンテナ装置の放射に対して影響の少ない材質で誘雷ストリップ３００を構成するなどの工夫はあったが、アンテナ装置の放射特性に関与するレドーム２００，４００の外表面上の領域にも誘雷ストリップ３００，５００が配置されることから、誘雷ストリップ３００，５００による電波の散乱やブロッキングが発生して特定方向の利得の低下などが起こり、アンテナ装置の放射特性が劣化するという課題があった。
【０００７】
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、レドーム外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する領域を定義し、この領域外に誘雷導体部を形成して、アンテナ装置の放射特性の劣化を低減することができる誘雷装置を得ることを目的とする。
【０００８】
また、この発明は従来と比較して誘雷導体部の数を低減することで、低コストの誘雷装置を得ることを目的とする。
【０００９】
さらに、この発明はレドーム外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する領域を定義し、アンテナ装置の放射特性が劣化しないようにレドーム外表面上に誘雷導体部を配置する誘雷装置の誘雷導体部の配置方法を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘雷装置は、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、ビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるものである。
【００１１】
この発明に係る誘雷装置は、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、開口対応領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるものである。
【００１２】
この発明に係る誘雷装置は、レドームの外表面上におけるビーム照射領域若しくは開口対応領域の外周端を環状に囲む誘雷導体部を備えるものである。
【００１３】
この発明に係る誘雷装置は、接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体部が構成されるものである。
【００１４】
この発明に係る誘雷装置は、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体部が構成されるものである。
【００１５】
この発明に係る誘雷装置は、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体部が構成されるものである。
【００１６】
この発明に係る誘雷装置は、導電性プラスチックから誘雷導体部が構成されるものである。
【００１７】
この発明に係る誘雷装置の誘雷導体部の配置方法は、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆うレドームと、このレドームの外表面上に設けた誘雷導体部とを備えた誘雷装置の誘雷導体部の配置方法において、レドームの外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域と、レドームの外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域とを、レドームの外表面上に定義し、開口対応領域若しくはビーム照射領域に、ビーム照射領域若しくは開口対応領域が含まれるとき、開口対応領域若しくはビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成するように複数の誘雷導体部を配置して、各誘雷導体部をレドームの端にて接地するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。図において、２はアンテナ装置４を外部から遮断するように被覆するレドーム、４はレドーム２に被覆され、機械的若しくは電気的に天頂から角度θまで放射した電波のビームを走査するアンテナ装置で、図示の例では電気的にビームを走査する。５は原点をアンテナ装置４の位相中心に置く直交座標系で、アンテナ装置４に対して垂直にｚ軸が位置する。６はアンテナ装置４が放射する電波のビーム走査の広角限界で、天頂から角度θ傾けて上記位相中心から延ばした直線が上記位相中心を軸に回転して得られる円錐の外周面に相当する。７はレドーム２の外表面と上記位相中心からビーム走査の広角限界６に沿って延ばした直線とが交差するレドーム２外表面上の領域であるビーム照射領域、８は導電性材料で作成され、落雷によって誘起される電流を接地面まで伝達する誘雷導体（誘雷導体部）である。
【００１９】
先ず、この誘雷装置の構造について説明する。
アンテナ装置４は天頂から角度θ傾けて上記位相中心から延ばした直線が上記位相中心を軸に回転して得られる円錐内における全周方向にビーム走査を行う。このとき、アンテナ装置４の位相中心からビーム走査方向に延ばした直線とレドーム２の外表面とが交差する領域をビーム照射領域７と定義し、図示の例では円形の領域となっている。誘雷導体８は、レドーム２の外表面において、このビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までをつなぐ導電性経路を形成するように設置され、レドーム２の端で接地される。
【００２０】
次に動作について説明する。
レドーム２に落雷があった場合、雷によって誘起された電流は誘雷導体８を通じて接地先に逃がされる。これにより、レドーム２内のアンテナ装置４は雷の直撃を受けることがなく、雷によって誘起された電流による損傷も受けることがない。誘雷導体８がレドーム２を覆う面積が大きいほど、雷によって誘起された電流を接地先に逃がす誘雷特性は良好になるが、一方で誘雷導体８による電波の散乱やブロッキング等が増大して利得が減少し、アンテナ装置４の放射特性に対する影響が大きくなる。
【００２１】
そこで、この実施の形態１ではビーム照射領域７の外側の領域に誘雷導体８を配置する。これにより、誘雷導体８がアンテナ装置４から直接強い放射を受けることがなく、電波の散乱やブロッキングの発生が抑制される。従って、誘雷導体８がアンテナ装置４の放射特性に与える影響は小さくなる。
また、ビーム照射領域７の外周端から誘雷導体８を配置するので、アンテナ装置４の放射特性に対する影響を小さくした状態で、最良の誘雷特性を得ることができる。
【００２２】
上記の説明を補足するため、誘雷導体８を流れる電流について、他の形態の解析例を説明する。
図２は複数のヘリカル素子からなるフェーズドアレーアンテナの上部に導体線を張り巡らして構成された誘雷装置の簡易モデルを示す図であり、図３は図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する位相分布を示すグラフ図、図４は図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する振幅分布を示すグラフ図で、図５は図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ２に対する振幅分布を示すグラフ図である。図において、９は平面上に複数のヘリカル素子１０を配置したフェーズドアレーアンテナ（アンテナ装置）で、各ヘリカル素子１０の励振位相を所望の値に設定することで、電気的に放射する電波のビームを走査することができる。１０はヘリカル素子で、フェーズドアレーアンテナ９内にてある一定の周期で配置される。
【００２３】
１１はフェーズドアレーアンテナ９が放射する電波のビーム、１２はフェーズドアレーアンテナ９の直上を、そのアンテナ面に平行に通過するように配置した導体線で、フェーズドアレーアンテナ９から離れた地点で両端とも接地点１４にて接地されている。１３ａ，１３ｂは導体線１２と同じ高さで、フェーズドアレーアンテナ９のアンテナ面に平行、導体線１２に対して垂直な方向に配置した導体線で、この導体線１３ａ，１３ｂはフェーズドアレーアンテナ９のアンテナ面の直上ではなく、左側に若干離れた位置に配置されている。また、導体線１３ａ，１３ｂは導体線１２に近い方の端が開放され、他端が接地点１４において接地される。１４は導体線１２，１３ａ，１３ｂの端部と接続する接地点である。
【００２４】
次に上記モデルをモーメント法によって解析した結果について説明する。
導体線１２を含んでフェーズドアレーアンテナ９に垂直な方向に定義した面内で、導体線１３ａ，１３ｂとは反対の方向（図２の右側）に広角にビーム１１を放射させる。このとき、導体線１２を流れる電流の導体線１２の長さｌ１に対する位相分布が図３であり、振幅分布が図４である。また、図３，４における導体線１２の長さｌ１は、導体線１２の左側の接地点１４を始点とした長さである。さらに、図５は、フェーズドアレーアンテナ９がビーム１１を放射したときに、導体線１３ａを流れる電流の導体線１３ａの長さｌ２に対する振幅分布を示している。また、導体線１３ａの長さｌ２は接地点１４を始点とした長さである。
【００２５】
図４，５の結果を比較すると、フェーズドアレーアンテナ９からビーム１１の照射を受けている導体線１２に誘起される電流は、ビーム１１の照射を受けない導体線１３ａに誘起される電流より振幅が大きい。このように、ビーム１１の照射を受けることで、導体線１２に誘起される電流が導体線１３ａに誘起される電流より増大する。これら導体線１２，１３ａに誘起される電流は、散乱波を放射してフェーズドアレーアンテナ９の放射特性に影響を及ぼすことから、ビームの近傍に導体線がないことが望ましい。
【００２６】
また、図２においてフェーズドアレーアンテナ９の位相中心からビーム方向に延ばした直線が、導体線１２と交わる位置をＡ点とすると、図３に示されるように導体線１２に誘起される電流はＡ点を境に左右に位相が遅れている。即ち、導体線１２ではＡ点を波源として進行波が左右に伝播している。
これにより、アンテナ装置の位相中心から見たビーム方向と導体線とが交差する地点において、導体線の電流が励振されることがわかる。従って、上述のレドーム２上のビーム照射領域７に誘雷導体８を配置しなければ、アンテナ装置４の放射特性に対する影響を小さく抑えることができる。なお、図４，５で電流の振幅値が変動しているのは、導体線１２，１３ａの接地端や開放端による反射で定在波成分を生じるためである。
【００２７】
以上のように、この実施の形態１によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置４を外部から遮断するように覆い、自己の外表面とアンテナ装置４の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域７を有するレドーム２と、このレドーム２の外表面上に複数設けられ、ビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドーム２の端にて接地される誘雷導体８とを備えるので、レドーム２の外表面上にアンテナ装置４の放射特性に関与するビーム照射領域７を定義し、このビーム照射領域７外に誘雷導体８を形成することから、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置４の放射特性の劣化を大幅に低減することができる。
【００２８】
実施の形態２．
この実施の形態２は機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、開口対応領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるものである。
【００２９】
図６はこの発明の実施の形態２による誘雷装置を示す斜視図である。図において、８ａは開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に複数設けられた誘雷導体（誘雷導体部）、１５はアンテナ装置４の放射開口をレドーム２の外表面に投影することで、レドーム２の外表面に定義される開口対応領域である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３０】
先ず、この誘雷装置の構造を説明する。
この実施の形態２では、上記実施の形態１と異なり、ビーム照射領域７ではなく、アンテナ装置４の放射開口をレドーム２の外表面に投影したときに形成される開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までをつなぐように誘雷導体８ａが設置され、レドーム２の端で接地される。
【００３１】
次に概要について説明する。
アンテナ装置４のビーム走査範囲が小さい場合や、レドーム２の内壁にアンテナ装置４が近接して設置された場合、図６に示すように、レドーム２外表面上のビーム照射領域７は小さくなる。このとき、上記実施の形態１の構成を適用すると、誘雷導体８がアンテナ装置４の放射開口を覆う形で配置されてしまう。例えば、アンテナ装置４を複数の素子アンテナが平面に配置されたアレーアンテナとし、ビーム照射領域７の外周端から誘雷導体を配置すると、アンテナ装置４の放射開口の外周端近傍にある素子アンテナの直上に誘雷導体が配置されることになる。素子アンテナの直上に配置された誘雷導体は、上記実施の形態１で示したように、電波を散乱させることから素子アンテナの放射パターンが乱れるとともに、素子アンテナの入力インピーダンスも変化を生じる。
そこで、この実施の形態２のように誘雷導体８ａを開口対応領域１５の外周端から配置するようにすれば、素子アンテナの放射パターンや素子アンテナの入力インピーダンスに対する影響を減少することができる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置４を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置４の放射開口を投影してなる開口対応領域１５を有するレドーム２と、このレドーム２の外表面上に複数設けられ、開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドーム２の端にて接地される誘雷導体８ａとを備えるので、レドーム２の外表面上にアンテナ装置４の放射特性に関与する開口対応領域１５を定義し、この開口対応領域１５外に誘雷導体８ａを形成することから、この開口対応領域１５にビーム照射領域７が含まれる場合においても、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置４の放射特性の劣化を大幅に低減することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態２では開口対応領域１５にビーム照射領域７が含まれる場合について示したが、アンテナ装置４のビーム走査範囲が大きい場合や、レドーム２の内壁とアンテナ装置４との距離が離れて設置されて、ビーム照射領域７に開口対応領域１５が含まれる場合は、上記実施の形態１の構成となるように誘雷導体を配置する。このように、アンテナ装置４のビーム走査範囲や、レドーム２の内壁とアンテナ装置４との距離を考慮して、上記実施の形態１及び２のうち、適当な構成を選択するようにしてもよい。これにより、特にアンテナ装置４に対する汎用性を向上させた誘雷装置を提供することができる。
【００３４】
実施の形態３．
この実施の形態３はレドームの外表面上におけるビーム照射領域若しくは開口対応領域の外周端を環状に囲む誘雷導体部を備えるものである。
【００３５】
図７はこの発明の実施の形態３による誘雷装置の上面図である。図において、８ｂはビーム照射領域７の外周を囲むように設けた誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３６】
先ず、この誘雷装置の構造を説明する。
この実施の形態３では、レドーム２の外表面上におけるビーム照射領域７の外周端を囲うように環状の誘雷導体８ｂを設けている。この環状の誘雷導体８ｂは、ビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までに設けられた誘雷導体８と電気的に接続しており、この誘雷導体８を介して接地される。
【００３７】
次に概要について説明する。
アンテナ装置４の放射特性に関与するレドーム２の外表面上の領域であるビーム照射領域７内に誘雷導体を配置すると、上述したように誘雷導体による電波の散乱などが起こり、アンテナ装置４の放射特性が劣化してしまう。一方、レドーム２の外表面上に占める誘雷導体の面積が大きい程、雷によって誘起される電流を接地先に導く誘雷特性が向上する。そこで、本実施の形態３では、ビーム照射領域７の外周端を環状に囲む誘雷導体８ｂを設けることで、レドーム２の外表面上に占める誘雷導体の面積がアンテナ装置４の放射特性が劣化しない程度に大きくなっている。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、レドーム２の外表面上におけるビーム照射領域７の外周端を環状に囲む誘雷導体部８ｂを備えるので、アンテナ装置４の放射特性に与える影響を小さくするとともに、誘雷特性を最大にすることができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態３ではビーム照射領域７の外周端を環状に囲む誘雷導体部８ｂについて示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端を環状に囲むように誘雷導体を設けても、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
実施の形態４．
この実施の形態４は接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体部が構成されるものである。
【００４１】
図８はこの発明の実施の形態４による誘雷装置の上面図である。図において、８ｃは接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置４が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
先ず、この誘雷装置の構造を説明する。
この実施の形態４では、レドーム２上のビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端に向けて、他の誘雷導体と交わることのない独立した１本の導体線からなる誘雷導体８ｃを複数配置している。各誘雷導体８ｃは上記実施の形態と同様にレドーム２の端で接地されている。また、各誘雷導体８ｃは、アンテナ装置４の使用する周波数の電波が共振する共振長から概ね１／４波長だけずらした長さにする。例えば、各誘雷導体８ｃが接地面に対して垂直に近い状態であれば、これをモノポールアンテナと見なすことができるから、アンテナ装置４の使用する周波数の電波が波長λを有しているとき、この波長の電波に対するモノポールアンテナの共振長はＮ×（１／２）λ＋（１／４）λ（Ｎ；整数）となる。これより、この実施の形態４による誘雷導体８ｃの長さは、Ｎ×（１／２）λ＋（１／４）λから（１／４）λだけずらした長さ、即ち、概ねＮ×（１／２）λ程度となる。
【００４３】
次に概要について説明する。
誘雷導体８ｃをアンテナ装置４の使用する周波数の電波が共振しない長さに設定することで、誘雷導体８ｃ上にアンテナ装置４から放射された電波によって電流が誘起されにくくなり、上記電流による散乱波の発生が減少する。
なお、雷はコヒーレントな電波ではないから雷によって誘起された電流が、この誘雷導体８ｃを流れる際には、上述したような共振などの現象とは無関係である。
【００４４】
以上のように、この実施の形態４によれば、接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置４が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体８ｃが構成されるので、アンテナ装置４の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を提供することができる。
【００４５】
また、各誘雷導体８ｃが１本の導体線で構成され、他の誘雷導体８ｃと接続する部分がないため、使用する誘雷導体８ｃの合計の長さを短く済ますことができ、誘雷装置の低コスト化を図ることができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態４ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｃを設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｃを設けても、上記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
実施の形態５．
この実施の形態５はアンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体部が構成されるものである。
【００４８】
図９はこの発明の実施の形態５による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は上面図で、（ｂ）は誘雷導体の形状を示す平面図である。図において、８ｄはアンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて構成される誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４９】
次に概要について説明する。
図９（ｂ）に示すように、誘雷導体８ｄを構成する各導体線は長さが、アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より小さいので、アンテナ装置４が放射する電波によって各導体線が共振することがない。また、誘雷導体８ｄは上記導体線を連結して構成されるため、１本の誘雷導体８ｄ全体としてもアンテナ装置４が放射する電波によって共振することがない。これにより、誘雷導体８ｄにアンテナ装置４が放射する電波によって電流が誘起されにくく、これによる散乱波の発生が減少する。
また、図９（ａ）に示すように、各誘雷導体８ｄを他の誘雷導体８ｄと接続する部分がないように構成することで、使用する誘雷導体８ｄの合計長さを短く済ますことができ、誘雷装置の低コスト化を図ることができる。
なお、雷によって誘起された電流が、この共振などの現象と無関係であることも実施の形態４と同じである。
【００５０】
以上のように、この実施の形態５によれば、アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体８ｄが構成されるので、上記実施の形態４と同様に、アンテナ装置の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を得ることができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態５ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｄを設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｄを設けても、上記実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
実施の形態６．
この実施の形態６はアンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体部が構成されるものである。
【００５３】
図１０はこの発明の実施の形態６による誘雷装置の上面図である。図において、８ｅはアンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで、先端開放した導体線を枝状に付加した誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５４】
次に概要について説明する。
アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで、先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体８ｅが構成されることから、枝状に付加した先端開放した導体線が一種の非共振オープンスタブとして動作する。これにより、誘雷導体８ｅはアンテナ装置４が放射する電波によって共振することがない。これにより、誘雷導体８ｅにアンテナ装置４が放射する電波によって電流が誘起されにくく、上記電流による散乱波の発生が減少する。
なお、雷によって誘起された電流が、この共振などの現象と無関係であることも実施の形態４及び５と同様である。
【００５５】
以上のように、この実施の形態６によれば、アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体８ｅを構成するので、上記実施の形態４及び５と同様に散乱波が少なく、アンテナ装置４の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を得ることができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態６ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｅを設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｅを設けても、上記実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
実施の形態７．
この実施の形態７は導電性プラスチックから誘雷導体部がなるものである。
【００５８】
図１１はこの発明の実施の形態７による誘雷装置の上面図である。図において、１６は導電性のプラスチックで構成された誘雷導体（誘雷導体部）で、例えばＣＦＲＰ（カーボンファイバレインフォースドプラスチック）を使用する。また、この誘雷導体１６のレドーム２外表面上の配置方法は、上記実施の形態に示したものと同様のものが適用できる。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５９】
次に概要について説明する。
誘雷導体１６は、導電性のプラスチックで構成されることから、ある程度の導電性を有するが、金属などの導電性材料と比較してその電気抵抗は大きい。これにより、アンテナ装置４から放射された電波によって誘起される電流は小さく、これによる散乱波の発生は減少する。従って、アンテナ装置４の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を得ることができる。
なお、雷は極めて大きな電圧を有するため、上記導電性プラスチックの抵抗値に特に影響を受けることなく、雷によって誘起される電流は誘雷導体１６を流れて接地先に誘導される。
【００６０】
以上のように、この実施の形態７によれば、導電性プラスチックから誘雷導体部が構成されるので、アンテナ装置４から放射された電波によって誘起される電流を低減することができ、これによる散乱波の発生を抑制することができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態７ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体１６を設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体１６を設けても、上記実施の形態７と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、上記実施の形態１〜７では、便宜上、アンテナ装置４の送信時で説明を行ったが、アンテナの送受信の特性は可逆であるから、受信時にも同様の効果を有することは言うまでもない。
【００６３】
さらに、上記実施の形態１〜７では、アンテナ装置４が天頂からθの角度まで全周方向をビーム走査するため、レドーム２上のビーム照射領域７を図中で円形にしているが、アンテナ装置４のビーム走査領域を、上記のような形態に限る必要はなく、レドーム２上のビーム照射領域７の形状も円形に限るものではない。
【００６４】
さらに、上記実施の形態１〜７では、レドーム２の形状も上方から見て円形を有する例を示したが、この形状に限るものではない。例えば、図１３に示したような従来例２のような形状のレドームに対しても本願発明を適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、ビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるので、レドームの外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与するビーム照射領域を定義し、このビーム照射領域外に誘雷導体部を形成することから、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置の放射特性の劣化を大幅に低減することができる効果がある。
【００６６】
この発明の誘雷装置によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、開口対応領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるので、レドームの外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する開口対応領域を定義し、この開口対応領域外に誘雷導体部を形成することから、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置の放射特性の劣化を大幅に低減することができる効果がある。
【００６７】
この発明の誘雷装置によれば、レドームの外表面上におけるビーム照射領域若しくは開口対応領域の外周端を環状に囲む誘雷導体部を備えるので、アンテナ装置の放射特性に与える影響を小さくするとともに、誘雷特性を最大にすることができる効果がある。
【００６８】
この発明の誘雷装置によれば、接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体部が構成されるので、アンテナ装置の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を提供することができる効果がある。
【００６９】
また、誘雷導体部が１本の導体線で構成され、他の誘雷導体部と接続する部分がないため、使用する誘雷導体部の合計長さを短く済ますことができ、誘雷装置の低コスト化を図ることができる効果がある。
【００７０】
この発明の誘雷装置によれば、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体部が構成されるので、上記段落００６９と同様の効果を奏する。
【００７１】
この発明の誘雷装置によれば、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体部が構成されるので、上記段落００６９と同様の効果を奏する。
【００７２】
この発明の誘雷装置によれば、導電性プラスチックから誘雷導体部が構成されるので、アンテナ装置から放射された電波によって誘起される電流を低減することができ、これによる散乱波の発生を抑制することができる効果がある。
【００７３】
この発明の誘雷装置の誘雷導体部の配置方法によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆うレドームと、このレドームの外表面上に設けた誘雷導体部とを備えた誘雷装置の誘雷導体部の配置方法において、レドームの外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域と、レドームの外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域とを、レドームの外表面上に定義し、開口対応領域若しくはビーム照射領域に、ビーム照射領域若しくは開口対応領域が含まれるとき、開口対応領域若しくはビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成するように複数の誘雷導体部を配置して、各誘雷導体部をレドームの端にて接地するので、アンテナ装置ビーム走査範囲や、レドームの内壁とアンテナ装置との距離を考慮して、適当な構成を選択することから、アンテナ装置に対する汎用性を向上させた誘雷装置を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図２】複数のヘリカル素子からなるフェーズドアレーアンテナの上部に導体線を張り巡らして構成された誘雷装置の簡易モデルを示す図である。
【図３】図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する位相分布を示すグラフ図である。
【図４】図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する振幅分布を示すグラフ図である。
【図５】図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ２に対する振幅分布を示すグラフ図である。
【図６】この発明の実施の形態２による誘雷装置を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３による誘雷装置の上面図である。
【図８】この発明の実施の形態４による誘雷装置の上面図である。
【図９】この発明の実施の形態５による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は上面図で、（ｂ）は誘雷導体の形状を示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による誘雷装置の上面図である。
【図１１】この発明の実施の形態７による誘雷装置の上面図である。
【図１２】従来の誘雷装置を装着した航空機の機首部分を示す図である。
【図１３】従来のアンテナシステムのレドームを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
２ レドーム、４ アンテナ装置、５ 直交座標系、６ ビーム走査の広角限界、７ ビーム照射領域、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，１６ 誘雷導体（誘雷導体部）、９ フェーズドアレーアンテナ（アンテナ装置）、１０ ヘリカル素子、１１ ビーム、１２ 導体線、１３ａ，１３ｂ 導体線、１４ 接地点、１５ 開口対応領域。
【発明の属する技術分野】
この発明はアンテナ装置を落雷から保護する誘雷装置に係り、特にレドーム外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する領域を定義し、この領域外に誘雷導体部を形成して、アンテナ装置の放射特性の劣化を低減することができる誘雷装置及びその誘雷導体部の配置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は例えば、特開昭５４−２９５００号公報に開示された従来の誘雷装置（従来例１と称する）を装着した航空機の機首部分を示す図である。図において、１００は航空機の機首、２００は機首１００の先端に装着されたレドームであり、レーダ等のアンテナ装置を外部から遮断するように被覆している。３００は導電性材料で作成され、レドーム２００の外表面上に装着される誘雷ストリップで、レドーム２００の端において航空機の機体に電気的に接続し、接地電位の供給源である航空機の機体に至る導電性経路を形成している。
【０００３】
次に概要について説明する。
従来例１による誘雷装置は、航空機の機首１００部分に設置されたアンテナ装置を落雷から保護するものである。この誘雷装置を装着した航空機が雷雲などに接近してレドーム２００に落雷があった場合、雷により誘起された電流の大半は誘雷ストリップ３００を通して航空機の機体へ流れる。このように雷のエネルギーを機体へ逃がすことで、レドーム２００内のアンテナ装置の落雷による破壊、損傷を避けることができる。このため、レドーム２００内のアンテナ装置の放射特性より誘雷ストリップ３００による避雷機能を重視して、アンテナ装置の放射特性に関与するレドーム２００の外表面上の領域にも誘雷ストリップ３００が配置されていた。
【０００４】
図１３は米国ＴＥＣＯＭ社の製品Ｉｎｍａｒｓａｔ Ｈｉｇｈ−Ｇａｉｎ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｓｔｅｍ（Ｔ−４０００）のカタログに開示された従来のアンテナシステムのレドーム（従来例２と称する）を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。４００はアンテナ装置を外部から遮断するように被覆するレドーム、５００は導電性材料で作成され、レドーム４００の外表面上に装着される誘雷ストリップである。
【０００５】
次に概要について説明する。
この従来例２による誘雷装置も、上記従来例１と同様に航空機の機首部分に設置された衛星と通信を行うためにビーム走査を行うアンテナ装置を落雷から保護する際に適用される。また、レドーム４００の端を航空機の機体に接続することで、レドーム４００の外表面上に設置された誘雷ストリップ５００が航空機の機体に接地される。落雷からアンテナ装置を保護する仕組みは上記従来例１と同様である。この従来例２では、落雷からの保護機能を強化するため、アンテナ装置の上部を覆うように誘雷ストリップ５００が配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の誘雷装置は以上のように構成されているので、従来例１のようにアンテナ装置の放射に対して影響の少ない材質で誘雷ストリップ３００を構成するなどの工夫はあったが、アンテナ装置の放射特性に関与するレドーム２００，４００の外表面上の領域にも誘雷ストリップ３００，５００が配置されることから、誘雷ストリップ３００，５００による電波の散乱やブロッキングが発生して特定方向の利得の低下などが起こり、アンテナ装置の放射特性が劣化するという課題があった。
【０００７】
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、レドーム外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する領域を定義し、この領域外に誘雷導体部を形成して、アンテナ装置の放射特性の劣化を低減することができる誘雷装置を得ることを目的とする。
【０００８】
また、この発明は従来と比較して誘雷導体部の数を低減することで、低コストの誘雷装置を得ることを目的とする。
【０００９】
さらに、この発明はレドーム外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する領域を定義し、アンテナ装置の放射特性が劣化しないようにレドーム外表面上に誘雷導体部を配置する誘雷装置の誘雷導体部の配置方法を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘雷装置は、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、ビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるものである。
【００１１】
この発明に係る誘雷装置は、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、開口対応領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるものである。
【００１２】
この発明に係る誘雷装置は、レドームの外表面上におけるビーム照射領域若しくは開口対応領域の外周端を環状に囲む誘雷導体部を備えるものである。
【００１３】
この発明に係る誘雷装置は、接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体部が構成されるものである。
【００１４】
この発明に係る誘雷装置は、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体部が構成されるものである。
【００１５】
この発明に係る誘雷装置は、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体部が構成されるものである。
【００１６】
この発明に係る誘雷装置は、導電性プラスチックから誘雷導体部が構成されるものである。
【００１７】
この発明に係る誘雷装置の誘雷導体部の配置方法は、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆うレドームと、このレドームの外表面上に設けた誘雷導体部とを備えた誘雷装置の誘雷導体部の配置方法において、レドームの外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域と、レドームの外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域とを、レドームの外表面上に定義し、開口対応領域若しくはビーム照射領域に、ビーム照射領域若しくは開口対応領域が含まれるとき、開口対応領域若しくはビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成するように複数の誘雷導体部を配置して、各誘雷導体部をレドームの端にて接地するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。図において、２はアンテナ装置４を外部から遮断するように被覆するレドーム、４はレドーム２に被覆され、機械的若しくは電気的に天頂から角度θまで放射した電波のビームを走査するアンテナ装置で、図示の例では電気的にビームを走査する。５は原点をアンテナ装置４の位相中心に置く直交座標系で、アンテナ装置４に対して垂直にｚ軸が位置する。６はアンテナ装置４が放射する電波のビーム走査の広角限界で、天頂から角度θ傾けて上記位相中心から延ばした直線が上記位相中心を軸に回転して得られる円錐の外周面に相当する。７はレドーム２の外表面と上記位相中心からビーム走査の広角限界６に沿って延ばした直線とが交差するレドーム２外表面上の領域であるビーム照射領域、８は導電性材料で作成され、落雷によって誘起される電流を接地面まで伝達する誘雷導体（誘雷導体部）である。
【００１９】
先ず、この誘雷装置の構造について説明する。
アンテナ装置４は天頂から角度θ傾けて上記位相中心から延ばした直線が上記位相中心を軸に回転して得られる円錐内における全周方向にビーム走査を行う。このとき、アンテナ装置４の位相中心からビーム走査方向に延ばした直線とレドーム２の外表面とが交差する領域をビーム照射領域７と定義し、図示の例では円形の領域となっている。誘雷導体８は、レドーム２の外表面において、このビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までをつなぐ導電性経路を形成するように設置され、レドーム２の端で接地される。
【００２０】
次に動作について説明する。
レドーム２に落雷があった場合、雷によって誘起された電流は誘雷導体８を通じて接地先に逃がされる。これにより、レドーム２内のアンテナ装置４は雷の直撃を受けることがなく、雷によって誘起された電流による損傷も受けることがない。誘雷導体８がレドーム２を覆う面積が大きいほど、雷によって誘起された電流を接地先に逃がす誘雷特性は良好になるが、一方で誘雷導体８による電波の散乱やブロッキング等が増大して利得が減少し、アンテナ装置４の放射特性に対する影響が大きくなる。
【００２１】
そこで、この実施の形態１ではビーム照射領域７の外側の領域に誘雷導体８を配置する。これにより、誘雷導体８がアンテナ装置４から直接強い放射を受けることがなく、電波の散乱やブロッキングの発生が抑制される。従って、誘雷導体８がアンテナ装置４の放射特性に与える影響は小さくなる。
また、ビーム照射領域７の外周端から誘雷導体８を配置するので、アンテナ装置４の放射特性に対する影響を小さくした状態で、最良の誘雷特性を得ることができる。
【００２２】
上記の説明を補足するため、誘雷導体８を流れる電流について、他の形態の解析例を説明する。
図２は複数のヘリカル素子からなるフェーズドアレーアンテナの上部に導体線を張り巡らして構成された誘雷装置の簡易モデルを示す図であり、図３は図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する位相分布を示すグラフ図、図４は図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する振幅分布を示すグラフ図で、図５は図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ２に対する振幅分布を示すグラフ図である。図において、９は平面上に複数のヘリカル素子１０を配置したフェーズドアレーアンテナ（アンテナ装置）で、各ヘリカル素子１０の励振位相を所望の値に設定することで、電気的に放射する電波のビームを走査することができる。１０はヘリカル素子で、フェーズドアレーアンテナ９内にてある一定の周期で配置される。
【００２３】
１１はフェーズドアレーアンテナ９が放射する電波のビーム、１２はフェーズドアレーアンテナ９の直上を、そのアンテナ面に平行に通過するように配置した導体線で、フェーズドアレーアンテナ９から離れた地点で両端とも接地点１４にて接地されている。１３ａ，１３ｂは導体線１２と同じ高さで、フェーズドアレーアンテナ９のアンテナ面に平行、導体線１２に対して垂直な方向に配置した導体線で、この導体線１３ａ，１３ｂはフェーズドアレーアンテナ９のアンテナ面の直上ではなく、左側に若干離れた位置に配置されている。また、導体線１３ａ，１３ｂは導体線１２に近い方の端が開放され、他端が接地点１４において接地される。１４は導体線１２，１３ａ，１３ｂの端部と接続する接地点である。
【００２４】
次に上記モデルをモーメント法によって解析した結果について説明する。
導体線１２を含んでフェーズドアレーアンテナ９に垂直な方向に定義した面内で、導体線１３ａ，１３ｂとは反対の方向（図２の右側）に広角にビーム１１を放射させる。このとき、導体線１２を流れる電流の導体線１２の長さｌ１に対する位相分布が図３であり、振幅分布が図４である。また、図３，４における導体線１２の長さｌ１は、導体線１２の左側の接地点１４を始点とした長さである。さらに、図５は、フェーズドアレーアンテナ９がビーム１１を放射したときに、導体線１３ａを流れる電流の導体線１３ａの長さｌ２に対する振幅分布を示している。また、導体線１３ａの長さｌ２は接地点１４を始点とした長さである。
【００２５】
図４，５の結果を比較すると、フェーズドアレーアンテナ９からビーム１１の照射を受けている導体線１２に誘起される電流は、ビーム１１の照射を受けない導体線１３ａに誘起される電流より振幅が大きい。このように、ビーム１１の照射を受けることで、導体線１２に誘起される電流が導体線１３ａに誘起される電流より増大する。これら導体線１２，１３ａに誘起される電流は、散乱波を放射してフェーズドアレーアンテナ９の放射特性に影響を及ぼすことから、ビームの近傍に導体線がないことが望ましい。
【００２６】
また、図２においてフェーズドアレーアンテナ９の位相中心からビーム方向に延ばした直線が、導体線１２と交わる位置をＡ点とすると、図３に示されるように導体線１２に誘起される電流はＡ点を境に左右に位相が遅れている。即ち、導体線１２ではＡ点を波源として進行波が左右に伝播している。
これにより、アンテナ装置の位相中心から見たビーム方向と導体線とが交差する地点において、導体線の電流が励振されることがわかる。従って、上述のレドーム２上のビーム照射領域７に誘雷導体８を配置しなければ、アンテナ装置４の放射特性に対する影響を小さく抑えることができる。なお、図４，５で電流の振幅値が変動しているのは、導体線１２，１３ａの接地端や開放端による反射で定在波成分を生じるためである。
【００２７】
以上のように、この実施の形態１によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置４を外部から遮断するように覆い、自己の外表面とアンテナ装置４の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域７を有するレドーム２と、このレドーム２の外表面上に複数設けられ、ビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドーム２の端にて接地される誘雷導体８とを備えるので、レドーム２の外表面上にアンテナ装置４の放射特性に関与するビーム照射領域７を定義し、このビーム照射領域７外に誘雷導体８を形成することから、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置４の放射特性の劣化を大幅に低減することができる。
【００２８】
実施の形態２．
この実施の形態２は機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、開口対応領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるものである。
【００２９】
図６はこの発明の実施の形態２による誘雷装置を示す斜視図である。図において、８ａは開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に複数設けられた誘雷導体（誘雷導体部）、１５はアンテナ装置４の放射開口をレドーム２の外表面に投影することで、レドーム２の外表面に定義される開口対応領域である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３０】
先ず、この誘雷装置の構造を説明する。
この実施の形態２では、上記実施の形態１と異なり、ビーム照射領域７ではなく、アンテナ装置４の放射開口をレドーム２の外表面に投影したときに形成される開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までをつなぐように誘雷導体８ａが設置され、レドーム２の端で接地される。
【００３１】
次に概要について説明する。
アンテナ装置４のビーム走査範囲が小さい場合や、レドーム２の内壁にアンテナ装置４が近接して設置された場合、図６に示すように、レドーム２外表面上のビーム照射領域７は小さくなる。このとき、上記実施の形態１の構成を適用すると、誘雷導体８がアンテナ装置４の放射開口を覆う形で配置されてしまう。例えば、アンテナ装置４を複数の素子アンテナが平面に配置されたアレーアンテナとし、ビーム照射領域７の外周端から誘雷導体を配置すると、アンテナ装置４の放射開口の外周端近傍にある素子アンテナの直上に誘雷導体が配置されることになる。素子アンテナの直上に配置された誘雷導体は、上記実施の形態１で示したように、電波を散乱させることから素子アンテナの放射パターンが乱れるとともに、素子アンテナの入力インピーダンスも変化を生じる。
そこで、この実施の形態２のように誘雷導体８ａを開口対応領域１５の外周端から配置するようにすれば、素子アンテナの放射パターンや素子アンテナの入力インピーダンスに対する影響を減少することができる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置４を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置４の放射開口を投影してなる開口対応領域１５を有するレドーム２と、このレドーム２の外表面上に複数設けられ、開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドーム２の端にて接地される誘雷導体８ａとを備えるので、レドーム２の外表面上にアンテナ装置４の放射特性に関与する開口対応領域１５を定義し、この開口対応領域１５外に誘雷導体８ａを形成することから、この開口対応領域１５にビーム照射領域７が含まれる場合においても、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置４の放射特性の劣化を大幅に低減することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態２では開口対応領域１５にビーム照射領域７が含まれる場合について示したが、アンテナ装置４のビーム走査範囲が大きい場合や、レドーム２の内壁とアンテナ装置４との距離が離れて設置されて、ビーム照射領域７に開口対応領域１５が含まれる場合は、上記実施の形態１の構成となるように誘雷導体を配置する。このように、アンテナ装置４のビーム走査範囲や、レドーム２の内壁とアンテナ装置４との距離を考慮して、上記実施の形態１及び２のうち、適当な構成を選択するようにしてもよい。これにより、特にアンテナ装置４に対する汎用性を向上させた誘雷装置を提供することができる。
【００３４】
実施の形態３．
この実施の形態３はレドームの外表面上におけるビーム照射領域若しくは開口対応領域の外周端を環状に囲む誘雷導体部を備えるものである。
【００３５】
図７はこの発明の実施の形態３による誘雷装置の上面図である。図において、８ｂはビーム照射領域７の外周を囲むように設けた誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３６】
先ず、この誘雷装置の構造を説明する。
この実施の形態３では、レドーム２の外表面上におけるビーム照射領域７の外周端を囲うように環状の誘雷導体８ｂを設けている。この環状の誘雷導体８ｂは、ビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までに設けられた誘雷導体８と電気的に接続しており、この誘雷導体８を介して接地される。
【００３７】
次に概要について説明する。
アンテナ装置４の放射特性に関与するレドーム２の外表面上の領域であるビーム照射領域７内に誘雷導体を配置すると、上述したように誘雷導体による電波の散乱などが起こり、アンテナ装置４の放射特性が劣化してしまう。一方、レドーム２の外表面上に占める誘雷導体の面積が大きい程、雷によって誘起される電流を接地先に導く誘雷特性が向上する。そこで、本実施の形態３では、ビーム照射領域７の外周端を環状に囲む誘雷導体８ｂを設けることで、レドーム２の外表面上に占める誘雷導体の面積がアンテナ装置４の放射特性が劣化しない程度に大きくなっている。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、レドーム２の外表面上におけるビーム照射領域７の外周端を環状に囲む誘雷導体部８ｂを備えるので、アンテナ装置４の放射特性に与える影響を小さくするとともに、誘雷特性を最大にすることができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態３ではビーム照射領域７の外周端を環状に囲む誘雷導体部８ｂについて示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端を環状に囲むように誘雷導体を設けても、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
実施の形態４．
この実施の形態４は接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体部が構成されるものである。
【００４１】
図８はこの発明の実施の形態４による誘雷装置の上面図である。図において、８ｃは接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置４が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
先ず、この誘雷装置の構造を説明する。
この実施の形態４では、レドーム２上のビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端に向けて、他の誘雷導体と交わることのない独立した１本の導体線からなる誘雷導体８ｃを複数配置している。各誘雷導体８ｃは上記実施の形態と同様にレドーム２の端で接地されている。また、各誘雷導体８ｃは、アンテナ装置４の使用する周波数の電波が共振する共振長から概ね１／４波長だけずらした長さにする。例えば、各誘雷導体８ｃが接地面に対して垂直に近い状態であれば、これをモノポールアンテナと見なすことができるから、アンテナ装置４の使用する周波数の電波が波長λを有しているとき、この波長の電波に対するモノポールアンテナの共振長はＮ×（１／２）λ＋（１／４）λ（Ｎ；整数）となる。これより、この実施の形態４による誘雷導体８ｃの長さは、Ｎ×（１／２）λ＋（１／４）λから（１／４）λだけずらした長さ、即ち、概ねＮ×（１／２）λ程度となる。
【００４３】
次に概要について説明する。
誘雷導体８ｃをアンテナ装置４の使用する周波数の電波が共振しない長さに設定することで、誘雷導体８ｃ上にアンテナ装置４から放射された電波によって電流が誘起されにくくなり、上記電流による散乱波の発生が減少する。
なお、雷はコヒーレントな電波ではないから雷によって誘起された電流が、この誘雷導体８ｃを流れる際には、上述したような共振などの現象とは無関係である。
【００４４】
以上のように、この実施の形態４によれば、接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置４が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体８ｃが構成されるので、アンテナ装置４の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を提供することができる。
【００４５】
また、各誘雷導体８ｃが１本の導体線で構成され、他の誘雷導体８ｃと接続する部分がないため、使用する誘雷導体８ｃの合計の長さを短く済ますことができ、誘雷装置の低コスト化を図ることができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態４ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｃを設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｃを設けても、上記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
実施の形態５．
この実施の形態５はアンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体部が構成されるものである。
【００４８】
図９はこの発明の実施の形態５による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は上面図で、（ｂ）は誘雷導体の形状を示す平面図である。図において、８ｄはアンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて構成される誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４９】
次に概要について説明する。
図９（ｂ）に示すように、誘雷導体８ｄを構成する各導体線は長さが、アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より小さいので、アンテナ装置４が放射する電波によって各導体線が共振することがない。また、誘雷導体８ｄは上記導体線を連結して構成されるため、１本の誘雷導体８ｄ全体としてもアンテナ装置４が放射する電波によって共振することがない。これにより、誘雷導体８ｄにアンテナ装置４が放射する電波によって電流が誘起されにくく、これによる散乱波の発生が減少する。
また、図９（ａ）に示すように、各誘雷導体８ｄを他の誘雷導体８ｄと接続する部分がないように構成することで、使用する誘雷導体８ｄの合計長さを短く済ますことができ、誘雷装置の低コスト化を図ることができる。
なお、雷によって誘起された電流が、この共振などの現象と無関係であることも実施の形態４と同じである。
【００５０】
以上のように、この実施の形態５によれば、アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体８ｄが構成されるので、上記実施の形態４と同様に、アンテナ装置の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を得ることができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態５ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｄを設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｄを設けても、上記実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
実施の形態６．
この実施の形態６はアンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体部が構成されるものである。
【００５３】
図１０はこの発明の実施の形態６による誘雷装置の上面図である。図において、８ｅはアンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで、先端開放した導体線を枝状に付加した誘雷導体（誘雷導体部）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５４】
次に概要について説明する。
アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで、先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体８ｅが構成されることから、枝状に付加した先端開放した導体線が一種の非共振オープンスタブとして動作する。これにより、誘雷導体８ｅはアンテナ装置４が放射する電波によって共振することがない。これにより、誘雷導体８ｅにアンテナ装置４が放射する電波によって電流が誘起されにくく、上記電流による散乱波の発生が減少する。
なお、雷によって誘起された電流が、この共振などの現象と無関係であることも実施の形態４及び５と同様である。
【００５５】
以上のように、この実施の形態６によれば、アンテナ装置４が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体８ｅを構成するので、上記実施の形態４及び５と同様に散乱波が少なく、アンテナ装置４の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を得ることができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態６ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｅを設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体８ｅを設けても、上記実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
実施の形態７．
この実施の形態７は導電性プラスチックから誘雷導体部がなるものである。
【００５８】
図１１はこの発明の実施の形態７による誘雷装置の上面図である。図において、１６は導電性のプラスチックで構成された誘雷導体（誘雷導体部）で、例えばＣＦＲＰ（カーボンファイバレインフォースドプラスチック）を使用する。また、この誘雷導体１６のレドーム２外表面上の配置方法は、上記実施の形態に示したものと同様のものが適用できる。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５９】
次に概要について説明する。
誘雷導体１６は、導電性のプラスチックで構成されることから、ある程度の導電性を有するが、金属などの導電性材料と比較してその電気抵抗は大きい。これにより、アンテナ装置４から放射された電波によって誘起される電流は小さく、これによる散乱波の発生は減少する。従って、アンテナ装置４の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を得ることができる。
なお、雷は極めて大きな電圧を有するため、上記導電性プラスチックの抵抗値に特に影響を受けることなく、雷によって誘起される電流は誘雷導体１６を流れて接地先に誘導される。
【００６０】
以上のように、この実施の形態７によれば、導電性プラスチックから誘雷導体部が構成されるので、アンテナ装置４から放射された電波によって誘起される電流を低減することができ、これによる散乱波の発生を抑制することができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態７ではビーム照射領域７の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体１６を設ける構成について示したが、上記実施の形態２における開口対応領域１５の外周端からレドーム２の端までの領域に誘雷導体１６を設けても、上記実施の形態７と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、上記実施の形態１〜７では、便宜上、アンテナ装置４の送信時で説明を行ったが、アンテナの送受信の特性は可逆であるから、受信時にも同様の効果を有することは言うまでもない。
【００６３】
さらに、上記実施の形態１〜７では、アンテナ装置４が天頂からθの角度まで全周方向をビーム走査するため、レドーム２上のビーム照射領域７を図中で円形にしているが、アンテナ装置４のビーム走査領域を、上記のような形態に限る必要はなく、レドーム２上のビーム照射領域７の形状も円形に限るものではない。
【００６４】
さらに、上記実施の形態１〜７では、レドーム２の形状も上方から見て円形を有する例を示したが、この形状に限るものではない。例えば、図１３に示したような従来例２のような形状のレドームに対しても本願発明を適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、ビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるので、レドームの外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与するビーム照射領域を定義し、このビーム照射領域外に誘雷導体部を形成することから、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置の放射特性の劣化を大幅に低減することができる効果がある。
【００６６】
この発明の誘雷装置によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域を有するレドームと、このレドームの外表面上に複数設けられ、開口対応領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、レドームの端にて接地される誘雷導体部とを備えるので、レドームの外表面上にアンテナ装置の放射特性に関与する開口対応領域を定義し、この開口対応領域外に誘雷導体部を形成することから、誘雷特性を最大限維持しながらアンテナ装置の放射特性の劣化を大幅に低減することができる効果がある。
【００６７】
この発明の誘雷装置によれば、レドームの外表面上におけるビーム照射領域若しくは開口対応領域の外周端を環状に囲む誘雷導体部を備えるので、アンテナ装置の放射特性に与える影響を小さくするとともに、誘雷特性を最大にすることができる効果がある。
【００６８】
この発明の誘雷装置によれば、接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線から誘雷導体部が構成されるので、アンテナ装置の放射特性に対する影響がより少ない誘雷装置を提供することができる効果がある。
【００６９】
また、誘雷導体部が１本の導体線で構成され、他の誘雷導体部と接続する部分がないため、使用する誘雷導体部の合計長さを短く済ますことができ、誘雷装置の低コスト化を図ることができる効果がある。
【００７０】
この発明の誘雷装置によれば、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させて誘雷導体部が構成されるので、上記段落００６９と同様の効果を奏する。
【００７１】
この発明の誘雷装置によれば、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加して誘雷導体部が構成されるので、上記段落００６９と同様の効果を奏する。
【００７２】
この発明の誘雷装置によれば、導電性プラスチックから誘雷導体部が構成されるので、アンテナ装置から放射された電波によって誘起される電流を低減することができ、これによる散乱波の発生を抑制することができる効果がある。
【００７３】
この発明の誘雷装置の誘雷導体部の配置方法によれば、機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆うレドームと、このレドームの外表面上に設けた誘雷導体部とを備えた誘雷装置の誘雷導体部の配置方法において、レドームの外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域と、レドームの外表面とアンテナ装置の位相中心からビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域とを、レドームの外表面上に定義し、開口対応領域若しくはビーム照射領域に、ビーム照射領域若しくは開口対応領域が含まれるとき、開口対応領域若しくはビーム照射領域の外周端からレドームの端までをつなぐ導電性経路を形成するように複数の誘雷導体部を配置して、各誘雷導体部をレドームの端にて接地するので、アンテナ装置ビーム走査範囲や、レドームの内壁とアンテナ装置との距離を考慮して、適当な構成を選択することから、アンテナ装置に対する汎用性を向上させた誘雷装置を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図２】複数のヘリカル素子からなるフェーズドアレーアンテナの上部に導体線を張り巡らして構成された誘雷装置の簡易モデルを示す図である。
【図３】図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する位相分布を示すグラフ図である。
【図４】図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ１に対する振幅分布を示すグラフ図である。
【図５】図２の導体線上に流れる電流の導体線長ｌ２に対する振幅分布を示すグラフ図である。
【図６】この発明の実施の形態２による誘雷装置を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３による誘雷装置の上面図である。
【図８】この発明の実施の形態４による誘雷装置の上面図である。
【図９】この発明の実施の形態５による誘雷装置を示す図であり、（ａ）は上面図で、（ｂ）は誘雷導体の形状を示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による誘雷装置の上面図である。
【図１１】この発明の実施の形態７による誘雷装置の上面図である。
【図１２】従来の誘雷装置を装着した航空機の機首部分を示す図である。
【図１３】従来のアンテナシステムのレドームを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
２ レドーム、４ アンテナ装置、５ 直交座標系、６ ビーム走査の広角限界、７ ビーム照射領域、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，１６ 誘雷導体（誘雷導体部）、９ フェーズドアレーアンテナ（アンテナ装置）、１０ ヘリカル素子、１１ ビーム、１２ 導体線、１３ａ，１３ｂ 導体線、１４ 接地点、１５ 開口対応領域。
Claims (8)
- 機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面と上記アンテナ装置の位相中心から上記ビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域を有するレドームと、
このレドームの外表面上に複数設けられ、上記ビーム照射領域の外周端から上記レドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、上記レドームの端にて接地される誘雷導体部と
を備えた誘雷装置。 - 機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆い、自己の外表面に上記アンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域を有するレドームと、
このレドームの外表面上に複数設けられ、上記開口対応領域の外周端から上記レドームの端までをつなぐ導電性経路を形成し、上記レドームの端にて接地される誘雷導体部と
を備えた誘雷装置。 - レドームの外表面上におけるビーム照射領域若しくは開口対応領域の外周端を環状に囲む誘雷導体部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の誘雷装置。
- 誘雷導体部は、接地された端部とは反対側の端部を開放端とし、アンテナ装置が放射する電波に共振する共振長から１／４波長異なる長さを有する導体線からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の誘雷装置。
- 誘雷導体部は、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで幅が異なる複数の導体線を連結させてな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項記載の誘雷装置。
- 誘雷導体部は、アンテナ装置が放射する電波の１／２波長より短い長さで先端開放した導体線を枝状に付加してな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項記載の誘雷装置。
- 誘雷導体部は、導電性プラスチックからな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項記載の誘雷装置。
- 機械的若しくは電気的に放射した電波のビームを走査するアンテナ装置を外部から遮断するように覆うレドームと、このレドームの外表面上に設けた誘雷導体部とを備えた誘雷装置の誘雷導体部の配置方法において、
上記レドームの外表面にアンテナ装置の放射開口を投影してなる開口対応領域と、上記レドームの外表面と上記アンテナ装置の位相中心から上記ビームの全走査方向に延ばした直線とが交差するビーム照射領域とを、上記レドームの外表面上に定義し、
上記開口対応領域若しくは上記ビーム照射領域に、上記ビーム照射領域若しくは上記開口対応領域が含まれるとき、上記開口対応領域若しくは上記ビーム照射領域の外周端から上記レドームの端までをつなぐ導電性経路を形成するように複数の誘雷導体部を配置して、上記各誘雷導体部を上記レドームの端にて接地することを特徴とする誘雷装置の誘雷導体部の配置方法。
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