JPS61242402A - 円偏波格子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電波に対してサセプタンス特性を示す織布で
構成される円偏波格子に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の円偏波格子としては、例えば、第５図に
示すようなものがある。

同図に示す従来の円偏波格子は、２枚の偏波格子Ｈを、
その格子方向を揃え、円形導波管Ｔ内に適宜の間隔をお
いて配置して構成される。

上記偏波格子Ｈは、金属板を格子状に打ち抜いたり、剛
性を有する枠に金属線を張って構成される。

円偏波格子としては、この他１円形導波管を使用せず、
各格子を何らかの手段、例えば、枠等で空間に固定して
構成されるものもある。

しかし、これら従来の円偏波格子には、次のような問題
点があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の円偏波格子は、偏波格子と円形導波管とを用意し
なければならず、しかも、偏波格子を円形導波管内に所
定間隔で配置するため、製作工程数が多く、組立に手間
がかかって高価になるという問題点がある。

また、偏波格子と円形導波管とに各々重量があるため、
全体として重量が嵩むという問題点がある。

さらに、従来のものは、偏波格子を、その周縁部のみで
支持する構造であるから、偏波格子の機械的強度が不十
分で１機械的外力に対して十分な強度を保つことが困難
である。また、任意の形態に構成することも困難である
。

この他、従来のものは、偏波格子と円形導波管とが金属
により構成されているので、海上等の悪環境下での使用
により、錆を生ずることが多く、保守に手間がかかると
いう問題がある。

本発明は、これらの問題点を解決すべくなされたもので
、製作が容易で安価に形成でき、軽量であり、また、任
意の形態に形成でき、しかも、十分な機械的強度があり
、また、耐環境性に優れた円偏波格子を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、円偏波格子に関するもので、その問題点解決
手段として、次の構成要件を備えることを特徴とする。

第１に、非金属繊維からなる織布の経または緯のいずれ
か一方に、金属製の線条（以下金属線条と称する。）を
所定間隔にて配置して織込むことにより、電波に対して
サセプタンス素子となる織布を形成する。

第２に、該織布を、合成樹脂と共に、硬化成形して偏波
格子を形成する。

第３に、該偏波格子複数枚を、その格子方向を揃えて、
適宜の間隔にて配置し、各偏波格子間に低誘電率材料を
挿入または充填する。

［作用］ 上記第１の構成要件において、金属線条を、非金属繊維
からなる織布の経または緯のいずれか一方に、所定間隔
で織込んだことにより、電波に対してサセプタンス素子
となるようにしている。この偏波格子は、織布形式であ
るから、可撓性を有し、任意の形態とすることができる
。また、この織布は、通常の織布の製作と同じ工程で形
成できる。

また、上記織布を合成樹脂材により硬化成形することに
より、軽量で、一定の形態を有する偏波′格子とするこ
とができる。この場合、金属線条を合成樹脂で覆うこと
になるので、錆の発生を防ぐことができ、悪環境下での
使用に耐え得る。

さらに、該偏波格子複数枚を、その格子方向を揃えて、
適宜のｒｔｎ隔にて配置することにより、格子に対する
電界成分の方向により生ずる位相差によって直線偏波を
円偏波に変換する円偏波格子を構成する。

この場合、各偏波格子間に低誘電率材料を挿入または充
填することにより、偏波格子間隔を、各偏波格子の全面
で一定に保持すると共に、円偏波格子全体を、堅固にし
ている。

このように、本発明は、織布形式のサセプタンス素子を
合成樹脂材で硬化成形して偏波格子を形成し、これを低
誘電率材料を介在させて複数枚を一定間隔で配置して円
偏波格子を構成しているので、製作工程数が少なく、し
かも、各工程が簡単であるため、安価に製作できる。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

〈実施例の構成〉 第１　Ａ　−Ｉ　Ｃ図に本発明に係る円偏波格子の一実
施例の構成を示す、第１Ａ図はその部分破断斜視図、ｔ
５１Ｂ図はその部分断面図、ｔｉＳＩＣ図は本実施例の
構成に使用するサセプタンス素子となる織布の部分拡大
斜視図である。

本実施例の円偏波格子は、第１Ａ図および第１Ｂ図に示
すように、発泡性材料Ｕの両側に、偏波格子Ｇを、その
格子方向を揃えて接着して構成する。

発泡性材料Ｕは、発泡ポリウレタンや、発泡ポリスチレ
ンなど、比誘電率が１．０に近い低誘電率材料を使用す
る。この発泡性材料Ｕは、予め発泡させた材料に偏波格
子を接着する他に、各偏波格子を治具で固定した後１発
泡性材料の原料と溶剤とを充填または注入し１発泡させ
て形成してもよい。

偏波格子Ｇは、第１Ｂ図に示すように、電波に対してサ
セプタンス素子となる織布Ｃ１枚を、２枚の非金属繊維
のみからなる織布（以下、非金属織布と称する。）Ｎで
挟み、これらを合成樹脂材Ｐで硬化成型して製作する。

上記合成樹脂材Ｐは、例えば、ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、アクリル樹脂等を使用する。

この合成樹脂Ｐによる成型は、内部の織布が可撓性を有
するため、任意の形態とすることが可能である。

上記偏波格子Ｇを構成する、サセプタンス素子となる織
布Ｃは、第１Ｃ図に示すように、非金属ｆａ維からなる
経糸ｌおよび緯糸２と、金属線条からなる経糸３とを混
繊して形成される。上記経糸１と３は、対象となる電磁
波の波長に応じて適宜法められた間隔で、規則正しく織
込まれている。

即ち、本実施例では、経糸ｌを２本に、経糸３を１本の
割合で配置している。

上記経糸１および緯糸２と非金属織布Ｎは、上記合成樹
脂材Ｐと固着可能な非金属繊維を用いて製作する。なお
、望ましくは強固に固着するものがよい、従って、経糸
ｌおよび緯糸２は、使用する樹脂との関係において適宜
選定する０例えば、上記例示した樹脂に対しては、ガラ
スｍ＃Ｉを用いることができる。

一方、上記織布Ｃの構成に使用する金属線条とＣては、
アルミニウム、銅等の金属線、または、１種もしくは２
種以上の金属線を撚合せたものや、金属繊維または炭素
繊維を使用することができる。従って１本明細書におい
て、金属線条とは、狭義の金属に限らず、炭素等の導体
からなるものを含む意味に使用する。

〈実施例の作用〉 次に、本実施例の円偏波格子の作用について。

第２図および第３図を参照すると共に、理論モデルを用
いて説明する。

なお、以下の理論は、 “Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　　Ｃ１ｒｃｕｌａｒ　　Ｐｏ１
ａｒｊｓｅｒａ　　”ｂｙ　　Ａ、Ｊ、ＬＡＩ↑Ｚ、Ｍ
、Ａ。

丁ｈｅ　　Ｍａｒｃｏｎｉ　　ｒｅｖｉｅｗ　　ｊｅｃ
ｏｎｄ　　ｑｕａｒｔｅｒ、１９８９からの引用である
。

第２図に示すように、金属線条等の導電性線条′Ｗから
なる格子Ｋｌ、に２を、距離見だけ離して配置し、該格
子Ｋｌ、に２に、偏波方向がθである直線偏波電界Ｅを
、Ｚ軸方向から垂直入射する場合を考える。

この場合、電界の大きさをＥとすると、そのＸ成分Ｅｘ
、Ｆｍ分ＥＶは、各々 Ｅｇ　＝Ｅ　ｃｏｇθ Ｅ、　＝Ｅ　５ｉｎｅ となる。

格子に垂直な電界は、格子の影響を受けないことが分か
っているので、電界成分Ｅ、の変化は、伝播距離に比例
した位相変化のみである。

一方、格子に平行な電界に対して、格子の与える影響は
、回路理論上、ａｌ導性サセプタンスとし＋＃　ｋ−ｈ
−ｆ　Ｌ　Ｊｆ官嶋＜　４Ｌ　ｆ　　！　ＭＩＪ’ｔ　
Ｄ　１１１酊畳界波長λ０．線条Ｗの直径ｄ、格子間隔
ａの関数として第１式のように表わせる。

木理論モデルでは、格子を２枚使用しているため、その
等価回路は、長さ文の伝送線路の両端にサセプタンスＢ
を接続した形となる。簡便上、該回路の両端に各々長さ
！Ｌ／２の伝送線路を付加すると、第３図に示す回路が
得られる。

同図から、偏波変換格子の等価回路は１回路ａを単位と
したカスケード接続からなることが分かる。− 次に１回路ａの散乱行列Ｓを求める。

サセプタンスＢのみの回路の四端子定数Ｆ。

は。

１゛“（−３Ｂ？） であり、これを変換すると、散乱行列Ｓｇが第２式のよ
うに求まる。

８・　“　（ｊ斐ヅ）３二ｊ、Ｂ（、？、／Ａ２：ｊＢ
（）　　　　（２）また、サセプタンスＢの前後につな
がっている伝送線路は、位相変化を与えるだけであるか
ら、回路ａの散乱行列Ｓは１次式となる。

Ｓ　　＝　　ｅｘｐ（−ｊφ　）　　Ｓｑ　　ｅｘｐｃ
−ｊφ　）“（Ｘ　ψ）（３） 散乱行列は、入出力端の入射電界および反射電界を規定
するものであるから、第３図のように、入射電界、反射
電界をとると１次式の関係が成立する。

Ｅｒａ−Ｙ＆　＋ＺＥ１２　　　　　　　　　　　　　
（４）ＥｏｘＺＥＸ＋ＹＥＩ２　　　　　　　　　　　
　　（５）Ｅ２＋＝ＹＥ２２＋ＺＥｒｂ　　　　　　　
　　　　　　（８）Ｅｏ　＝ＺＥ２２＋ＹＥｒｂ　　　
　　　　　　　　　　（７）上記第４〜７式において、
第３図から Ｅｌｌ雪Ｅ２２ Ｅ１２”Ｅ２１ であることは明らかである。また、出力端が整合してい
る場合は。

Ｅｒｂ＋＝。

であるから、これらの条件を、上記第４〜７式に代入し
て整理すると１次式の関係が得られる。

Ｅｒａ／Ｅｘ　＝Ｙ　ＥＬ＋Ｚ２　／　（１−Ｙ２）］
　　（８）Ｅｏ　／　Ｅｘ　＝Ｚ２／　（１−Ｙ２）　
　　　　　（９）さらに、入力端も整合しているならば
、Ｅｒａ”０ モあり、Ｙ≠０であることを考慮すると、１　＋２２　
／　（１−Ｙ２）＝　０　　　　　　（１０）である。

故に、上記第１０式を上記第８．９式に代入して１次式
を得る。

Ｅｏ　＝ＥＸ　Ｚ２／　（１−Ｙ２） ＝−ＥＸ　　　　　　　　　　　　　（１１）これは、
電界Ｅ×が偏波変換格子を通過する際、　（２ｎ＋１）
π（ｎ：整数）の位相変化を受けることを意味している
。

これに対し、格子に垂直な電界の位相変化量は４φ（ｒ
ａｄ）であるから、両電界成分間には、位相差が生じる
ことになる。

故に、入射電界の偏波方向０や、格子間距離文、および
、サセプタンスＢの値を定める入射電界波長λ０、格子
の線径ｄ９間隔ａを調節することにより、直線偏波−円
偏波変換が可能となる。

なお、上記実施例に関する作用の説明は、偏波格子を２
枚用いた場合について述べているが、偏波格子を３枚以
上用いる場合についても適用できる。その場合には、第
３図に示す回路ａを偏波格子の数だけカスケード接続し
た回路を使って、同様の説明が可能である。

〈実施例の変形〉 上記実施例では、偏波変換格子Ｇを２枚用いているが、
偏波変換特性を向上させるため、３枚以上の偏波格子を
、その格子方向を揃えて適宜の間隔にて配置し、各偏波
格子間に低誘電率材料を挿入する構成としてもよい。

上記実施例では、非金属織布Ｎを使用しているが、これ
は、非金属綿で代用することもできる。

必要に応じて、両者を適宜組合せて使用し、機械的強度
を増強することもできる。

また、非金属ｍｉｘのみからなる織布や、非金属繊維の
みからなる綿と組合せることなく、サセプタンス素子特
性を有する織布のみを合成樹脂と共に、硬化成形して偏
波格子を形成することも可能である。

さらに、上記実施例では、金属線条を経方向に配置した
が、緯方向のみに配置して非金属製織布にサセプタンス
素子特性を付加することもできる。

く本発明の応用〉 本発明による円偏波格子は、軽量かつ堅固であり、しか
も、任意の形態に成形できるから、例えば、第４図に示
すように、直線偏波電界を放射するスロット導波管を用
いたレーダーアンテナＡのレードームＲ兼用として使用
すれば、波源を変更することなく、容易に円偏波レーダ
ーアンテナに変更できる。この場合、レードームとして
も機能するので、別途レードームを設ける必要がなく、
経済的であると共に、便利である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、製作が容易で安価に形成
でき、軽量であり、また、任意の形態に形成でき、しか
も、十分な機械的強度があり、また、耐環境性に優れた
円偏波格子を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係る円偏波格子の一実施例の構成を
示す部分破断斜視図、第１Ｂ図はその部分断面図、第１
Ｃ図は本実施例の構成に使用するサセプタンス素子とな
る織布の部分拡大斜視図、第２図は本発明の実施例の作
用を説明するための理論モデルを示す斜視図、第３図は
上記理論モデルの等価回路を示す回路図、第４図は本発
明の円偏波格子をレードームに適用したマリンアンテナ
を示す斜視図、第５図は従来の円偏波格子の一例を示す
斜視図である。 Ｈ・・・偏波格子　　　　　Ｔ・・・円形導波管Ｇ・・
・偏波格子　　　　　Ｕ・・・発泡性材料Ｃ・・・電波
に対しサセプタンス素子となる織布Ｎ・・・非金属織布
　　　　Ｐ・・・合成樹脂材Ｗ・・・導電性線条　　　
　Ｋｌ、に２・・・偏波格子１・・・経糸　　　　　　
　２・・・緯糸３・・・経糸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非金属繊維からなる織布の経または緯のいずれか
   一方に、金属製の線条を所定間隔にて配置して織込むこ
   とにより、電波に対してサセプタンス素子となる織布を
   形成し、 かつ、該織布を、合成樹脂と共に、硬化成形して偏波格
   子を形成し、 さらに、該偏波格子複数枚を、その格子方向を揃えて、
   適宜の間隔にて配置し、各偏波格子間に低誘電率材料を
   挿入または充填して構成することを特徴とする円偏波格
   子。
2. （２）上記織布を、非金属繊維のみからなる織布や、非
   金属繊維のみからなる綿と組合せ、これらを合成樹脂と
   共に硬化成形して偏波格子を形成した特許請求の範囲第
   １項記載の円偏波格子。