JPH11274831A - 機体構造一体化アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機体とアンテナとを一体化し、空気抵抗の減
少、着氷の低減、アンテナ重量の低減化を図り、且つレ
ーダ探知の可能性を低減する。 【解決手段】機体外板１の一部を開口し、その開口部１
１の内側に取付枠構造を介して回路基板を取付ける。こ
の回路基板は、導体板を中心としてその上側にアンテナ
素子形成基板１４を積層し、その表面上に複数のアンテ
ナ素子１５をアレイ状に形成する。このアンテナ素子１
５は、その長手方向のエッジ及び面を想定する電磁波の
到来方向及び偏波方向に対して、平行及び直交しないよ
うに設定する。上記導体板の下側に回路形成基板を設け
て表面上に高周波電子回路を実装し、その給電部を接続
ピンによりアンテナ素子１５と電磁的に結合する。ま
た、上記電子回路を保護する電子回路保護筐体を設け
る。更に、開口部１１には、電磁波を透過させる部材に
より形成したレドーム２２を装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば航空機、飛
翔体、宇宙機器等において、特定方向へのレーダ断面積
低減構造を有する機体構造一体化アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば航空機、飛翔体、宇宙機器
等に搭載されるアンテナは、図５に示すように構成され
ている。同図において、１は金属製機体外板で、従来か
ら用いられている航空機等の機体外板構造を示してい
る。上記機体外板１には、ブレードアンテナ２の本体部
分が、アンテナ取付台３を介して取付けられる。すなわ
ち、従来では、ブレードアンテナ２を機体外板１とは独
立したアンテナ単体として製造し、それを、やはり別途
製造した機体外板１の表面に取付けている。従って、ア
ンテナは機体製造として一体的には製作されず、また、
機体外板１の表面に対して突起物として現れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように航空機等
に搭載される従来のアンテナは、機体外板１の表面に突
起構造物として現れるので、空気抵抗が増大すると共に
着氷し易くなり、且つ重量が増加するという問題があ
る。

【０００４】更に、アンテナが突起物となること及びア
ンテナ自身の内部構造がもたらす電波の反射により、レ
ーダ波（電磁波）に対するレーダ断面積が大きくなり、
この結果、レーダ探知の可能性が増大し、機体の位置秘
匿性が要求される場合に大きな問題となる。

【０００５】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、機体とアンテナとを一体化でき、空気抵抗
の減少、着氷の低減、及び重量の低減化を図り得ると共
に、レーダ断面積を減少してレーダ探知の可能性を低減
し得る機体構造一体化アンテナを提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る機体構
造一体化アンテナは、機体外板上の一部を開口してなる
開口部と、この開口部の内側に設けられ、取付け機構を
介して前記機体外板に取付けられるアンテナ素子設置手
段と、直線部を有する形状で且つその直線部を想定する
電磁波の到来方向及び偏波方向に対して平行及び直交し
ないように前記アンテナ素子設置手段に設置されるアン
テナ素子と、電磁波を透過する部材で形成され、前記開
口部を閉塞するレドームとを具備し、前記電磁波の到来
方向への電波反射量を低減させたことを特徴とする。

【０００７】第２の発明は、前記第１の発明におけるア
ンテナ素子が複数の直線部を有し、且つ最長の直線部が
想定する電磁波の到来方向及び偏波方向に対して平行及
び直交しないように前記アンテナ素子設置手段に設置さ
れたアンテナ素子であることを特徴とする。

【０００８】第３の発明に係る機体構造一体化アンテナ
は、導電性を有する機体外板の一部に複数のスロット開
口を設けて形成し、且つ、想定する電磁波の到来方向及
び偏波方向に対して平行及び直交しない形状に形成して
なるスロットアンテナ素子と、このスロットアンテナ素
子の内面側に近接して配置され、取付機構を介して前記
機体外板に保持される回路基板と、この回路基板に形成
された給電用線路と、この給電用線路を前記各スロット
アンテナ素子に電磁結合させて給電する給電手段とを具
備し、前記電磁波の到来方向への電波反射量を低減させ
たことを特徴とする。

【０００９】第４の発明は、前記第１、第２または第３
の発明に係る機体構造一体化アンテナにおいて、アンテ
ナ構成要素の一部として特定の周波数に対する電波吸収
体を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 （第１実施形態）図１（ａ）は本発明の一実施形態に係
る機体構造一体化アンテナのレドームを取り外した状態
を示す全体図、図１（ｂ）はアンテナ素子部分を示す
図、図２は基本構造を示す断面図（ｘｚ平面での断面
図）である。図１及び図２において、機体外板１は、金
属等で成形された機体外板構造であり、例えば航空機、
飛翔体、宇宙機器等の機体外板としての強度及び耐環境
性を有し、強度的に構造全体を保持する役割を果たして
いる。この機体外板１の一部、つまり、アンテナを取付
ける部分を開口し、この開口部１１の内側に取付枠構造
１２を設け、この取付枠構造１２にアンテナ素子及び回
路を形成するための基板を取付けている。すなわち、導
体板１３を中心としてその上側（開口部１１側）にアン
テナ素子形成基板（誘電体層）１４を積層すると共に、
下側に回路形成基板（誘電体層）１６を積層した構成と
し、上記取付枠構造１２に取付けている。

【００１１】そして、上記アンテナ素子形成基板１４の
表面上に複数のアンテナ素子１５を形成している。この
アンテナ素子１５は、図１（ｂ）に示すように例えば菱
形状に形成され、アレイ化されて配置されるが、その長
手方向のエッジ及び面を想定する電磁波の到来方向（入
射角）及び偏波方向に対して、平行及び直交しないよう
に設定している。すなわち、図１に示すｘｙ平面上にお
いて、電磁波の到来方向及びｚ方向の偏波に対して、反
射エネルギーをｘｙ平面上から外すようにアンテナ素子
１５を構成している。また、上記取付枠構造１２に生じ
る面部分は、上記アンテナ素子１５の場合と同様に入射
した電磁波を到来方向から外して反射するように構成し
ている。

【００１２】上記電磁波の到来方向とは、機体の進行方
向前方にあり、機軸に対して浅い角度、例えば機体前方
を０°としたときに、±４５°程度の角度範囲に存在す
るレーダへの反射を想定しているが、アンテナの取付け
位置や飛行状態により変化するものである。なお、上記
アンテナ素子１５は、菱形状の他、例えば長方形その他
の形状としたものを斜めに設けても良い。

【００１３】また、上記導体板１３の下側に設けられた
回路形成基板１６は、高周波用の基板であり、その表面
上に電子部品１７、マイクロストリップライン１８で構
成される高周波電子回路が実装される。この高周波電子
回路は、所望の高周波信号の処理を行なうもので、その
給電点は回路形成基板１６、アンテナ素子形成基板１４
及び導体板１３の透孔内を挿通する接続ピン１９により
アンテナ素子１５と電磁的に結合している。上記導体板
１３は、アンテナ素子１５及び回路形成基板１６の表面
上に形成された高周波電子回路に対して地導体として作
用する。更に、上記電子回路の下方には、該電子回路を
電磁的及び機械的に保護する電子回路保護筐体２１を設
け、取付枠構造１２に取付けている。

【００１４】一方、上記開口部１１には、上記アンテナ
部を保護するレドーム２２が装着される。このレドーム
２２は、例えば誘電体部材を用いて機体外板１に対応さ
せた形状に形成し、機体外板としての強度及び耐環境性
を持たせると共に、アンテナ素子１５から放射、あるい
はアンテナ素子１５に入射する電磁波を効率的に透過さ
せるようにしている。

【００１５】上記の構成とすることにより、空力的に適
切な形状に成形された機体外板１自身がアンテナ構造の
一部となり、空気抵抗を低減できると共に着氷の害を低
減することができる。また、機体外板１がアンテナと一
体化した構造体となるため、個別の装置によりシステム
を構成するのに比較してアンテナ重量を低減することが
できる。

【００１６】更に、機体外板１の内側にアンテナを設
け、その取付枠構造１２及びアンテナ素子１５を電磁波
の到来方向及び偏波方向に対して、平行及び直交しない
ように設定しているので、アンテナが外板上の突起物と
ならないと共に、アンテナ構造内部での電波到来方向へ
の帰還反射波が大幅に減少し、この結果、レーダ断面積
を減少してレーダ探知の可能性を低減することができ
る。

【００１７】なお、上記実施形態においては特に示して
いないが、アンテナ構成要素の一部として特定の周波数
に対する電波吸収体を設けても良い。このように電波吸
収体を設けることにより、電波到来方向への帰還反射波
を更に減少することができる。

【００１８】（第２実施形態）図３は本発明の第２実施
形態に係る機体構造一体化アンテナの外観構成図、図４
は基本構造を示す断面図である。図３及び図４に示すよ
うに、金属等の導電性を有する機体外板１の一部、すな
わちアンテナ構成部分に、例えば半波長程度の幅のスロ
ット開口を複数設け、電磁波を放射あるいは受信するた
めのスロットアンテナ素子３１を構成している。このス
ロットアンテナ素子３１は、機体外板１の表面上に一定
の間隔例えば１波長（λｇ）の間隔でアレイ状に配置さ
れ、想定する電磁波の到来方向（入射角）及び偏波方向
に対して、平行及び直交しない形状としている。図３の
例では、スロットアンテナ素子３１がｚ軸方向と垂直に
ならないように構成している。なお、上記スロットアン
テナ素子３１は、望ましい値として幅を半波長、間隔を
１波長に設定した場合について示したが、その他の値で
あってもよい。また、スロット形状としては、スロット
幅の狭いタイプと広いタイプに大別されるが、一般には
スロット幅の増加に伴い、その周波数特性は広帯域特性
を示すようになる。

【００１９】そして、上記機体外板１の内側には、上記
スロットアンテナ素子３１に対応する位置に取付枠構造
１２を介して回路基板を取付けている。この回路基板
は、導体板１３を中心として上側に給電用の回路形成基
板（誘電体層）３２を積層すると共に、下側に回路形成
基板１６を積層したもので、上記スロットアンテナ素子
３１の背面に近接して配置される。上記回路形成基板３
２の表面には、上記スロットアンテナ素子３１への給電
線路としてマイクロストリップライン３３が形成され
る。この場合、上記給電用のマイクロストリップライン
３３を各スロットアンテナ素子３１に対応して位置さ
せ、上記マイクロストリップライン３３により各スロッ
トアンテナ素子３１を励振するようにしている。

【００２０】また、上記回路形成基板１６には、その表
面上に電子部品１７、マイクロストリップライン１８で
構成される高周波電子回路が実装され、所望の高周波信
号の処理を行なう。この高周波電子回路の給電点は、回
路形成基板１６、３２及び導体板１３の透孔内を挿通す
る接続ピン１９によりスロットアンテナ素子３１の給電
用マイクロストリップライン３３と電磁的に結合してい
る。上記導体板１３は、マイクロストリップライン３３
及び回路形成基板１６の表面上に形成された高周波電子
回路に対して地導体として作用する。

【００２１】また、上記構造内、例えばマイクロストリ
ップライン３３と機体外板１との間の隅に生じる高周波
的空洞内に電波吸収体３４を配置し、特定周波数の電磁
波を吸収するようにしている。更に、上記高周波電子回
路の下方には、該電子回路を電磁的及び機械的に保護す
る電子回路保護筐体２１を設け、取付枠構造１２に取付
けている。

【００２２】上記の構成とすることにより、前記第１実
施形態と同様に空気抵抗を低減できると共に着氷の害を
低減することができる。また、機体外板１自身がアンテ
ナ素子を形成し、電子回路と一体化した構造体となるの
で、アンテナ重量を低減することができる。

【００２３】更に、機体外板自体にスロットアンテナ素
子を形成し、このスロットアンテナ素子を想定する電磁
波の到来方向及び偏波方向に対して平行及び直交しない
形状としているので、電波到来方向への帰還反射波を大
幅に減少してレーダ探知の可能性を低減することができ
る。

【００２４】また、アンテナ構成要素の一部として特定
の周波数に対する電波吸収体３４を設けることにより、
電波到来方向への帰還反射波を更に低減することができ
る。なお、上記第１及び第２実施形態では、アンテナ側
の基板とは別に、電子回路を形成する基板として１層の
回路形成基板１６を設けた場合について説明したが、多
層基板とすることにより、他の回路を同一基板上に形成
することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、例
えば航空機、飛翔体、宇宙機器等に搭載されるアンテナ
において、機体外板の一部を開口し、この開口部内にア
レイ状のアンテナを設け、このアレイ状アンテナの長手
方向のエッジを想定する電磁波の到来方向及び偏波方向
に対して平行及び直交しないように設定し、電磁波を透
過させる部材で形成してなるレドームにより上記開口部
を閉塞するようにしたので、空力的に適切な形状に成形
された機体外板自身がアンテナ構造の一部となり、空気
抵抗を低減できると共に着氷の害を低減することができ
る。また、機体外板がアンテナと一体化した構造体とな
るため、個別の装置によりシステムを構成した場合に比
較してアンテナ重量を低減することができる。更に、ア
ンテナが外板上の突起物とならないと共に、アンテナ構
造内部での電波到来方向への帰還反射波が大幅に減少
し、この結果、レーダ断面積を減少してレーダ探知の可
能性を低減することができる。

【００２６】また、本発明は、機体外板自体にスロット
開口を形成してアレイ状のスロットアンテナ素子を形成
すると共に、このスロットアンテナ素子を想定する電磁
波の到来方向及び偏波方向に対して平行及び直交しない
形状とし、上記機体外板の内側に電子回路を配置し、こ
の電子回路により上記スロットアンテナ素子に給電する
ように構成したので、機体外板自身がアンテナ素子を形
成して電子回路と一体化した構造体となり、アンテナに
対する空気抵抗、着氷及び重量を低減でき、且つ、電波
到来方向への帰還反射波を大幅に減少してレーダ探知の
可能性を低減することができる。更に、アンテナ構成要
素の一部として特定の周波数に対する電波吸収体を設け
ることにより、電波到来方向への帰還反射波を更に減少
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る機体構造一
体化アンテナのレドームを取外した状態を示す全体図、
（ｂ）はアンテナ素子部分を示す図。

【図２】同実施形態における基本構造を示す断面図。

【図３】本発明の第２実施形態に係る機体構造一体化ア
ンテナの外観構成図。

【図４】同実施形態における基本構造を示す断面図。

【図５】従来の航空機等に搭載されるアンテナの構成を
示す斜視図。

【符号の説明】

１ 機体外板 １１ 開口部 １２ 取付枠構造 １３ 導体板 １４ アンテナ素子形成基板 １５ アンテナ素子 １６ 回路形成基板 １７ 電子部品 １８ マイクロストリップライン ２１ 電子回路保護筐体 ２２ レドーム ３１ スロットアンテナ素子 ３２ 回路形成基板 ３３ 給電用マイクロストリップライン ３４ 電波吸収体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 孝昭 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 岩井 通 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 岸本 哲夫 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 村上 浩一 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体外板上の一部を開口してなる開口部
   と、この開口部の内側に設けられ、取付け機構を介して
   前記機体外板に取付けられるアンテナ素子設置手段と、
   直線部を有する形状で且つその直線部を想定する電磁波
   の到来方向及び偏波方向に対して平行及び直交しないよ
   うに前記アンテナ素子設置手段に設置されるアンテナ素
   子と、電磁波を透過する部材で形成され、前記開口部を
   閉塞するレドームとを具備し、前記電磁波の到来方向へ
   の電波反射量を低減させたことを特徴とする機体構造一
   体化アンテナ。
2. 【請求項２】 前記アンテナ素子が複数の直線部を有
   し、且つ最長の直線部が想定する電磁波の到来方向及び
   偏波方向に対して平行及び直交しないように前記アンテ
   ナ素子設置手段に設置されたアンテナ素子であることを
   特徴とする請求項１に記載の機体構造一体化アンテナ。
3. 【請求項３】 導電性を有する機体外板の一部に複数の
   スロット開口を設けて形成し、且つ、想定する電磁波の
   到来方向及び偏波方向に対して平行及び直交しない形状
   に形成してなるスロットアンテナ素子と、このスロット
   アンテナ素子の内面側に近接して配置され、取付機構を
   介して前記機体外板に保持される回路基板と、この回路
   基板に形成された給電用線路と、この給電用線路を前記
   各スロットアンテナ素子に電磁結合させて給電する給電
   手段とを具備し、前記電磁波の到来方向への電波反射量
   を低減させたことを特徴とする機体構造一体化アンテ
   ナ。
4. 【請求項４】 アンテナ構成要素の一部として特定の周
   波数に対する電波吸収体を設けたことを特徴とする請求
   項１、２または３に記載の機体構造一体化アンテナ。