JPH0219913B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属表面の板を組合せて構成し、標的
の識別機能を向上し、到来レーダ波の方向探知も
可能な全方向性のレーダレフレクタ装置に関す
る。

［従来技術］ レーダレフレクタ装置はブイ等に取付けて船舶
に対する航路標識に、また漁網、救命ボート、各
種海洋構造物等に取付けてそれらの位置をレーダ
によつて確認するための標的として使用される。

このように利用されるレーダレフレクタ装置と
して全方向性を有するものにルーネベルグレンズ
を用いたものがあり、標的として最もレーダ反射
面積が大きいという利点をもつ。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような装置では、重量およ
び製造コストが嵩み、高価であるという欠点があ
つて普及が妨げられている。

この故に、本出願人は、先に小型軽量で安価な
金属表面板を組合せて構成したレーダレフレクタ
装置を提案した。しかるに先に提案したレーダレ
フレクタ装置の構造においてｚ軸で示す中心線が
各隔壁の接合部に当るため、保持棒の装着に困難
が伴つた。

また、標的としての識別機能のより一層の向上
を図ることが望まれていた。

本発明は、先に提案したレーダレフレクタ装置
の保持機能の改善と、標的の識別機能の向上と、
到来レーダ波の方向探知機能の付与とを実施する
ことができる構造を具えた、レーダレフレクタ装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、ｚ軸で示す中心線を軸とす
る円筒部を設け、この難点を解消すると共に、新
しく設けた円筒部の円柱面を利用して、次に述べ
る有効な機能を生起せしめるものである。

すなわち、新しく設ける導電性表面をもつ円柱
面隔壁を二重にし、従来の放射状隔壁を利用して
空胴共振器を形成し、外部空間に向いた外の円柱
面隔壁に少なくとも一つの結合窓を穿孔し、さら
にこの結合窓に半導体ダイオードを装着して到来
レーダ波の反射エネルギーを変化させることによ
り、標的のレーダ映像面上における映像に変化を
与え、標的の識別機能を向上したり、また到来レ
ーダ波を検知してその方向探知の機能を付与する
という効果を発生せしめるものである。

本発明は、レーダ波を反射するレフレクタ装置
において、 ２個の金属表面板を対向するように配置し、ま
た金属表面の平板よりなる複数個の隔壁を放射方
向に互いに等角をなし、前記金属表面板に接しか
つ垂直になるように配置し、 さらに、ともに直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸を
中心軸とする導電性表面の二つの内と外との円柱
面隔壁を、両端が前記金属表面板に結合し、円柱
面が前記隔壁に結合するように配置し、かつ前記
隔壁を、前記中心軸方向に延長して前記内外の円
柱面隔壁が作る空間を仕切るように配置し、 前記外の円柱面隔壁に少なくとも１個の結合窓
を穿孔して構成することを特徴とする。

本発明は、レーダ波を反射するレフレクタ装置
において、 直円錐台の同一形状を示す２個の金属表面板を
それぞれの円錐軸が直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸
に一致し、前記直円錐台の小径の底面が間隔Ｄを
もつて対向するように配置し、 また金属表面の平板よりなる複数個の隔壁を前
記ｚ軸から幅ｌをもち、かつ放射方向に互いに等
角をなし、前記金属表面板に接してxy平面に垂
直になるように配置し、前記間隔Ｄを前記レーダ
波の半波長以上１波長未満の長さに設定し、 さらに、ともに前記ｚ軸を中心軸とする導電性
表面の二つの内と外との円柱面隔壁を、両端が前
記金属表面板に結合し、円柱面が前記隔壁に結合
するように配置し、かつ前記隔壁を、前記中心軸
方向に延長して前記内外の円柱面隔壁が作る空間
を仕切るように配置し、 前記外の円柱面隔壁に少なくとも１個の結合窓
を穿孔して構成することを特徴とする。

また、本発明は、レーダ波を反射するレフレク
タ装置において、 直円錐台の同一形状を示す２個の金属表面板を
それぞれの円錐軸が直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸
に一致し、前記直円錐台の小径の底面が間隔Ｄを
もつて対向するように配置し、 また金属表面の平板よりなる複数個の隔壁を前
記ｚ軸から幅ｌをもち、かつ放射方向に互いに等
角をなし、前記金属表面板に接してxy平面に垂
直になるように配置し、前記間隔Ｄを前記レーダ
波の半波長以上１波長未満の長さに設定し、 さらに、ともに前記ｚ軸を中心軸とする導電性
表面の二つの内と外との円柱面隔壁を、両端が前
記金属表面板に結合し、円柱面が前記隔壁に結合
するように配置し、かつ前記隔壁を、前記中心軸
方向に延長して前記内外の円柱面隔壁が作る空間
を仕切るように配置し、 前記外の円柱面隔壁に少なくとも１個の結合窓
を穿孔し、該結合窓に導線を外部に導出する半導
体ダイオードを固着して構成することを特徴とす
る。

また、前記半導体ダイオードは、例えば、検波
ダイオードである。

［作用］ 円柱面隔壁に設けられた結合窓により、入射レ
ーダ波は結合窓を介して、内外の円柱面隔壁の空
胴内に放射され、パルス幅が拡大されて、再び結
合窓を介して外へ反射される。反射レーダ波は、
パルス幅が拡大されているため、識別機能を向上
させる。

［実施例］ 次に、図面に基づき実施例を説明する。

第４図は先に提案したレーダレフレクタ装置の
斜視図で、１は直円錐台の形状を示す金属表面板
である。

全く同形の２個の金属表面板１のそれぞれの円
錐軸を破線で示す直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸に
一致し、かつ前記直円錐台の小径の底面が距離間
隔Ｄをもつて対向するように配置し、また金属表
面に平板よりなる複数個の隔壁２を前記ｚ軸から
幅ｌをもち、かつ、このｚ軸から放射方向に互い
に等角をなし、金属表面板１に接してxy平面に
垂直になるように配置し、間隔Ｄを反射レーダ波
の半波長の長さに選んで構成している。

第１図は本発明に係るレーダレフレクタ装置の
前提となる構成を示す斜視図である。

第１図ａにおいて金属表面板１の間隔ＤとＬお
よび幅ｌは第４図に示す同符号のものと同一で、
隔壁３と円柱面隔壁４のみが異なる。

すなわち、第１図に示すレーダレフレクタ装置
は、第４図に示すレーダレフレクタ装置に、さら
にｚ軸を中心軸とする導電性表面の円筒材よりな
る円柱面隔壁４を隔壁３と金属表面板１に接する
ように配置した構造に改良したものである。

第４図に示すレーダレフレクタ装置において、
これを保持するときは保持棒の先端を固着する保
持金具を金属表面板１に新しく設ける必要がある
が、第１図においては円柱面隔壁をもつ円筒材を
利用すれば確実、容易に強固な保持が可能になり
保持機能の改善という効果がある。

第１図ｂは第１図ａの組立構造の説明図で、ダ
ツシユを消した符号の示す物品は、第１図ａの同
符号が示す物品に該当する。

金属表面板１′と隔壁３′との接合は円錐面にお
いては容易でないが、直円錐台の小径の底面部は
平面で隔壁３′の平面に接する端面部とは頗る容
易に接合でき、かつ平面板に多数のリブが結合さ
れる形となるので構造上強固なものとなる。

第２図は、本発明に係るレーダレフレクタ装置
の実施例を示す斜視図である。

第２図ａにおいて、第１図に示す符号と同符号
のものは、同一部材を示す。

結合窓６を穿孔した円柱面隔壁５と、第３図に
示す円柱面隔壁５に囲まれる部分の構造が、異な
る。

第３図は、本発明に係るレーダレフレクタ装置
の実施例における一部構造説明図である。

第２図ａと第３図に示す本発明に係るレーダレ
フレクタ装置は、第４図に示すレーダレフレクタ
装置を改造したものである。すなわち、さらにｚ
軸を中心軸とする導電性表面の円筒材よりなり、
直径を異にする二つの内外の円柱面隔壁７と５
を、両端が金属表面板１に結合し、円柱面が隔壁
３に結合するように配置し、かつ隔壁３を、中心
軸方向に延長して、内外の円柱面隔壁７と５が作
る空間を仕切るように配置し、外の円柱面隔壁５
に少なくとも１個の結合窓６を穿孔するような構
造に改造したものである。

第２図において、１は全く同形の２個の直円錐
台の形状を示す金属表面板で、それぞれの円錐軸
が、破線で示す直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸に一
致し、前記直円錐台の小径の底面が距離間隔Ｄを
もつて対向するように配置している。

また金属表面の平板よりなる複数個の隔壁３を
前記ｚ軸から幅ｌをもち、かつ、このｚ軸から放
射方向に互いに等角をなし、金属表面板１に接し
てxy平面に垂直になるように配置している。

間隔Ｄを反射レーダ波の半波長に、また、幅ｌ
を隔壁３の数に応じてxy平面の指向性を全方向
にわたり均一で感度を良好ならしめる程度の長さ
に選ぶ。また、２個の金属表面板１の直円錐台の
大径の底面の距離間隔をＬとする。

このように構成されるレーダレフレクタ装置の
作用は金属表面板１による機能と隔壁３による機
能に分けて説明できる。

まず、金属表面板１による作用は、yz平面内
の入射および反射指向特性を副ローブが小さく、
かつビーム幅を所望の値に設定することにある。

金属表面板１の直円錐台の小径の底面部は、距
離間隔Ｄが反射レーダ波の半波長の長さに設定し
てある。このため、yz平面内の指向特性が単峰
ローブとなる。

すなわち、本発明に係るレーダレフレクタ装置
は、導波管を送受信信号伝送路とした電磁波エネ
ルギー収集装置と考えることができる。従つて、
導波管部の径の長さＤを、ｎ・λ／２（ｎは整数
１、２、３、…であり、λは反射レーダ波長）の
長さとしたとき、レーダレフレクタ装置では、ｎ
と同数のローブが生じる。

ｎ＝１ならば電界分布は間隔Ｄの間に正弦波の
一つの山状となり、反射指向特性は単峰ローブ特
性を示し、ｎ＝２ならば双峰ローブ特性、ｎ＝３
ならば三峰ローブ特性…といわゆるグレイテング
ローブ特性を示す。

しかし、ローブの数が少ない方が、指向特性は
良好なので、ｎ＝１のときの指向特性が最も良好
となる。従つて、間隔Ｄは、ｎが１になるＤ＝
λ／２、すなわち、半波長の長さに設定される。

また、小型であるためには、Ｄ＝λ／２なる間
隔Ｄが望ましい。しかしながら、間隔Ｄは、厳密
にλ／２である必要はなく、λより小さく、λ／
２以上の値をとることができる。

また、金属表面板１はこの発明になるレーダレ
フレクタ装置の構造上の強化に役立つている。

第２図ｂは、第２図ａの組立構造の説明図で、
ダツシユを消した符号が示す物品は第２図ａの符
号の物品に該当し、組立製造の都合から覆蓋１０
を空胴の覆い蓋とし、金属表面板１′の小径の底
面部に穴をあけたものである。このようにすれば
組立製造が容易であるばかりでなく、直円錐台の
小径の底面部は平面で、この平面部に隔壁３′の
端面部が多数のリブとなつて接着されるので構造
上強固なものとなる。その他同様な構造および作
用は説明を省略する。

本発明に係るレーダレフレクタ装置は、ホーン
開口アンテナの原理を用いている。ホーン開口ア
ンテナは、導波管を送受信信号伝送路とした電磁
波エネルギー集収装置と考えることができる。

本発明に係るレーダレフレクタ装置は、このホ
ーン開口アンテナを、その開口を外側に向けて円
周上に配置したものと考えることができる。ホー
ン開口アンテナの指向特性を示すローブは、ホー
ン開口の幅の長さに反比例して、幅が狭くなる。
指向特性を示すローブの幅が狭くなると、感度が
良好となる。

すなわち、二つの金属表面板１の間隔Ｌと、入
射レーダ波の波長λと、yz平面の入射および反
射指向特性のビーム半値幅θ_H゜との間には、 Ｌ＝67λ／θ_H゜ の関係式が成立している。従つて、間隔Ｌを十分
に大きくとれば、入射および反射指向特性のビー
ム（ローブ）は、yz平面で副ローブが小さい、
良好なビームを形成し、指向特性の感度の良好な
レーダレフレクタ装置を作ることができる。

一方、隔壁３による作用は、xy平面内の入射
および反射指向特性における全方向性に影響を与
える。

次に、隔壁３の増加により、指向特性の真円度
を向上させる点について、第５図を用いて説明す
る。

第５図A₁，A₂，A₃およびB₁，B₂，B₃は、そ
の指向特性を説明するものである。

第５図において、同図ＡとＢとは互いに等角を
なし、放射状に配置される隔壁の数ｍが４と６と
の場合を対比して示す。

図A₁とB₁とは隔壁３―１と３―２との構造図、
図A₂とB₂とは隔壁３―１と３―２のそれぞれが
形成するセクシヨンが示すxy平面上の指向特性
図、図A₃とB₃とは各セクシヨンのxy平面上の合
成指向特性図である。

隔壁３の幅ｌが隔壁３の数に応じて実験値より
得られる長さとすることについて稍々詳しく説明
する。

図A₁とB₁において、隔壁３―１と３―２とは
それぞれ90゜と60゜との等角をなし、各隔壁が形成
するセクシヨンを示す二等辺三角形の底面をａと
ｂとする。

また隔壁３―１と３―２との幅l₁とl₂とすると
次の関係が成立する。

l₁＝ａ／√２，l₂＝ｂ …(1) 電磁ホーンの指向特性が開口面の長さに反比例
するように、図A₁とB₁によつて示される隔壁３
―１と３―２が形成するセクシヨンにおいて反射
レーダ波の指向特性はそれぞれのセクシヨンの二
等分線上に最大値をもち、この指向特性のビーム
半値幅は、セクシヨン開口面の長さａとｂとにそ
れぞれ反比例し、式(1)の関係から隔壁３―１と３
―２の幅l₁とl₂にも反比例する。

A₁とホーン開口の幅の長さａと、B₁のホーン
開口の幅の長さｂとを等しくとると、A₁とB₁と
でローブの幅は等しくなる。しかしながら、B₁
ではA₁より隔壁の数が多いため、B₂ではA₂より
ローブの数が多い。ローブ全体を合成したとき、
ローブとローブとの間の間隙では、指向特性の感
度が劣る。このため、B₂の各ローブを合成した
B₃では、A₂の各ローブを合成したA₃より、指向
特性が円形に近く、より全方向性を示している。

すなわち、ホーン開口の幅の長さを長くして、
指向特性を示すローブの幅を狭くし、感度を良好
にすると共に、隔壁の数を増やして、ローブの数
を増やすと、合成された指向特性は、より円形に
近くなり、より全方向性を示すこととなる。

なお、第５図のA₂およびB₂は、隔壁により生
じた指向特性の理解を容易にするために、それぞ
れの隔壁が作るホーンにより生じるローブを重ね
合わせて示したものである。従つて、それぞれの
ローブを合成して成る指向特性は、第５図A₃お
よびB₃のように示される。

次に、実施例の作用について説明する。

このような構造をもつ本発明になるレーダレフ
レクタ装置に、レーダ波が入射すると、結合窓６
は入射レーダ波の周波数に対して共振する形状寸
法に穿孔されているので、入射レーダ波は空胴内
に放射され、空胴が形成する空胴共振器のＱ値に
応じて入射レーダ波のパルス幅は拡大され、再び
結合窓６を介して反射される。

この反射レーダ波はレーダに受信され、レーダ
映像面上の映像となるが、この映像は尾を引く形
の物標信号となつて現われ、他の物標との区別が
従来よりも容易になり、標的としての識別機能を
向上させる効果がある。

次に、円柱面隔壁５の結合窓６に半導体ダイオ
ードを固着した構造の本発明に係るレーダレフレ
クタ装置の他の実施例について第３図により説明
する。

第４図に示すレーダレフレクタ装置を、さらに
ｚ軸を中心軸とする導電性表面の円筒材よりな
り、直径を異にする二つの内外の円柱面隔壁７と
５を、両端が前記金属表面板に結合し、円柱面が
隔壁に結合するように配置し、かつ隔壁３と中心
軸方向に延長して、内外の円柱面隔壁７と５が作
る空間を仕切るように配置し、外の円柱面隔壁５
に少なくとも１個の結合窓６を穿孔し、この結合
窓６に導線９を外部に導出する半導体ダイオード
８を固着するような構造に改造したものである。

また結合窓６は、入射レーダ波の周波数に対し
て共振する形状寸法に穿孔され、半導体ダイオー
ド８は、その一端を円柱面隔壁５の壁面上の一点
１１に電気的に接続され、その他端からの導線９
が、壁面上の穴１２を介し、さらに円柱面隔壁７
の壁面上の穴１３（図示せず）を通つて外部に導
出されるように、結合窓６に固着される。

このような構造をもつ本発明になるレーダレフ
レクタ装置にレーダ波が入射する場合の作用につ
いて説明する。

まず、半導体ダイオード８に、例えばバラクタ
ーやPINダイオードを用いるときは、導線９の通
電をON.OFFすることにより空胴が形成する空
胴共振器は非共振、共振状態となり、前述のよう
にレーダ映像信号は尾を引かなかつたり、尾を引
いたりの状態を呈するので標的としての映像識別
機能は高まる。

さらに導線９から符号化した電気信号を送るよ
うにすると、反射レーダ波を変調することにな
り、情報伝送も可能となり、標的の単なる有無に
限らず、その名前まで識別できることになる。従
つて標的の識別機能はさらに向上する。

次に、半導体ダイオード８に、例えば、検波ダ
イオードを用いるときは、隔壁３によつて分割さ
れる反射方向に応じ、導線９を介して、レーダ波
の検波出力が得られる。従つて、これら検波出力
を合成することにより、レーダ波到来方向を探知
することができる。このような本発明になるレー
ダレフレクタ装置はレーダ波の到来方向探知機能
をもつアンテナ装置として利用できる。

なお、この場合に空胴部の寸法と結合窓６の形
状を選択することで、入射レーダ波の一部を検
出、残部を反射させることもできる。

また、結合窓６の長方形の形状は、その短辺に
平行な方向のレーダ波の電界に対して有効な形状
であるから、この方向と垂直な方向のレーダ波の
電界に対しては、結合窓６の長方形の形状を90度
変える必要がある。

［効果］ このように、本発明は、先に提案したレーダレ
フレクタ装置の難点である、保持機能の改善と標
的の識別機能の向上と到来レーダ波の方向探知機
能の付与とを実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となるレーダレフレクタ
装置を示す斜視図、第２図は本発明に係るレーダ
レフレクタ装置の実施例を示す斜視図、第３図は
本発明に係るレーダレフレクタ装置の他の実施例
における一部構造説明図、第４図は先に提案した
レーダレフレクタ装置の斜視図、第５図は隔壁と
指向特性との関係を示す説明図である。 １…金属表面板、２，３…隔壁、４，５，７…
円柱面隔壁、６…結合窓、８…半導体ダイオー
ド、９…導線、１０…覆蓋、１２…穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーダ波を反射するレフレクタ装置におい
   て、 ２個の金属表面板を対向するように配置し、 また金属表面の平板よりなる複数個の隔壁を放
   射方向に互いに等角をなし、前記金属表面板に接
   しかつ垂直になるように配置し、 さらに、ともに直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸を
   中心軸とする導電性表面の二つの内と外との円柱
   面隔壁を、両端が前記金属表面板に結合し、円柱
   面が前記隔壁に結合するように配置し、かつ前記
   隔壁を、前記中心軸方向に延長して前記内外の円
   柱面隔壁が作る空間を仕切るように配置し、 前記外の円柱面隔壁に少なくとも１個の結合窓
   を穿孔して構成することを特徴とするレーダレフ
   レクタ装置。 ２ レーダ波を反射するレフレクタ装置におい
   て、 直円錐台の同一形状を示す２個の金属表面板を
   それぞれの円錐軸が直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸
   に一致し、前記直円錐台の小径の底面が間隔Ｄを
   もつて対向するように配置し、 また金属表面の平板よりなる複数個の隔壁を前
   記ｚ軸から幅ｌをもち、かつ放射方向に互いに等
   角をなし、前記金属表面板に接してxy平面に垂
   直になるように配置し、前記間隔Ｄを前記レーダ
   波の半波長以上１波長未満の長さに設定し、 さらに、ともに前記ｚ軸を中心軸とする導電性
   表面の二つの内と外との円柱面隔壁を、両端が前
   記金属表面板に結合し、円柱面が前記隔壁に結合
   するように配置し、かつ前記隔壁を、前記中心軸
   方向に延長して前記内外の円柱面隔壁が作る空間
   を仕切るように配置し、 前記外の円柱面隔壁に少なくとも１個の結合窓
   を穿孔して構成することを特徴とするレーダレフ
   レクタ装置。 ３ レーダ波を反射するレフレクタ装置におい
   て、 直円錐台の同一形状を示す２個の金属表面板を
   それぞれの円錐軸が直交座標軸ｘ，ｙ，ｚのｚ軸
   に一致し、前記直円錐台の小径の底面が間隔Ｄを
   もつて対向するように配置し、 また金属表面の平板よりなる複数個の隔壁を前
   記ｚ軸から幅ｌをもち、かつ放射方向に互いに等
   角をなし、前記金属表面板に接してxy平面に垂
   直になるように配置し、前記間隔Ｄを前記レーダ
   波の半波長以上１波長未満の長さに設定し、 さらに、ともに前記ｚ軸を中心軸とする導電性
   表面の二つの内と外との円柱面隔壁を、両端が前
   記金属表面板に結合し、円柱面が前記隔壁に結合
   するように配置し、かつ前記隔壁を、前記中心軸
   方向に延長して前記内外の円柱面隔壁が作る空間
   を仕切るように配置し、 前記外の円柱面隔壁に少なくとも１個の結合窓
   を穿孔し、該結合窓に導線を外部に導出する半導
   体ダイオードを固着して構成することを特徴とす
   るレーダレフレクタ装置。 ４ 前記半導体ダイオードは、検波ダイオードで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   のレーダレフレクタ装置。