JP2007329717A - Array power feed reflector antenna - Google Patents

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義規 鈴木
Sei Kobayashi
聖 小林
Masazumi Ueha
正純 上羽
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an array power feed reflector antenna capable of electrically compensating an attitude variation of a satellite, fitting errors of a reflector and a power feed part, and antenna pattern deformation caused the deformation of a reflector surface with a smaller circuit scale. <P>SOLUTION: The array power feed reflector antenna which operates at two or more frequencies (F1, F2) is characterized in that phase shift quantities (ϕ<SB>1_i</SB>for F1 and ϕ<SB>2_1</SB>for F2) of variable phase shifting means connected to (i)th element antennas of respective frequency bands are set to ratios of ϕ<SB>2_i</SB>=ϕ<SB>1_i</SB>×f<SB>2</SB>/f<SB>1</SB>and ϕ<SB>j_i</SB>=ϕ<SB>1_i</SB>×f<SB>j</SB>/f<SB>1</SB>, and the respective frequency bands to compensate the antenna pattern deformation. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、静止軌道上におけるアンテナパタン変形補償機能を有する衛星搭載用アレー給電反射鏡アンテナに関する。   The present invention relates to a satellite-mounted array-fed reflector antenna having an antenna pattern deformation compensation function in geostationary orbit.

静止軌道上における衛星搭載アンテナは、衛星の姿勢制御、反射鏡および給電部の取り付け誤差、反射鏡面の変形等の要因によりアンテナパタンが変形し、特性が劣化する。従来の衛星搭載用アレー給電反射鏡アンテナのアンテナパタン変形補償を実現するためには、
1.アンテナの物理的位置の変更による要因自体の除去
2.アンテナパタン変形量に応じて、ビーム形成のための励振振幅・位相係数の更新
などがある。従来の技術1.はアンテナパタン変形に応じて、反射鏡の取り付け角度等の物理的な位置を変更し、従来の技術2.では、ビーム形成のための励振振幅・位相係数の更新することにより電気的に補償している(非特許文献1)。
”鈴木義規、目黒在、上羽正純、”フェーズドアレー給電反射鏡マルチビームアンテナにおける指向誤差補償法の検討”、2005年電子情報通信学会総合大会、B-3-22,pp.350,Mar.2005”
Satellite mounted antennas in geostationary orbits have their antenna patterns deformed due to factors such as satellite attitude control, reflection mirror and feeding part mounting errors, and deformation of the reflecting mirror surface, resulting in degradation of characteristics. In order to realize the antenna pattern deformation compensation of a conventional satellite-fed array-fed reflector antenna,
1. 1. Removal of the factor itself by changing the physical position of the antenna Depending on the amount of antenna pattern deformation, there is an update of the excitation amplitude / phase coefficient for beam formation. Prior art Changes the physical position, such as the mounting angle of the reflecting mirror, according to the antenna pattern deformation. Then, it electrically compensates by updating the excitation amplitude and the phase coefficient for beam formation (nonpatent literature 1).
"Yoshinori Suzuki, Akira Meguro, Masazumi Ueha," Examination of pointing error compensation method for phased array fed reflector multi-beam antenna ", 2005 IEICE General Conference, B-3-22, pp.350, Mar. 2005 ”

静止衛星の性能向上を実現する場合、搭載アンテナの大型化による利得向上は必須となり、これを実現するには、鏡面をメッシュで構成する等の軽量化が一般的である。軌道上におけるアンテナパタン変形要因として、アライメント誤差、衛星の姿勢変動および日照の影響による反射鏡面変形が挙げられ、これに伴いアンテナパタン変形が生じ、特性が劣化する。   In order to improve the performance of geostationary satellites, it is essential to increase the gain by increasing the size of the onboard antenna. In order to achieve this, it is common to reduce the weight by configuring the mirror surface with a mesh. The antenna pattern deformation factor in orbit includes reflection mirror deformation due to the effects of alignment error, satellite attitude variation, and sunlight, and accompanying this, antenna pattern deformation occurs and characteristics deteriorate.

アライメント誤差や衛星の姿勢変動によるアンテナパタン変形は、形成ビームのアンテナパタンの相対位置関係を保持したままサービスエリア全体がずれる変形であり、従来技術1.では、アンテナの物理的位置を変化させることで対応が可能である。しかしながら、反射鏡面変形の場合、サービスエリア全体が拡大・縮小し、各ビームの相対的な位置が変化してしまうため、物理的位置の変化によるアンテナパタン変形補償は実現できないという課題がある。   Antenna pattern deformation due to alignment error or satellite attitude variation is a deformation that shifts the entire service area while maintaining the relative positional relationship of the antenna pattern of the formed beam. Then, it is possible to cope by changing the physical position of the antenna. However, in the case of reflecting mirror surface deformation, since the entire service area is enlarged / reduced and the relative position of each beam changes, there is a problem that antenna pattern deformation compensation due to a physical position change cannot be realized.

一方、従来の技術2.では、非特許文献1に記載されているように、アライメント誤差、衛星の姿勢変動の影響による「形成ビームのアンテナパタンの相対位置関係を保持したままサービスエリア全体がずれる変形成分(以下、指向方向誤差成分)」と、反射鏡面変形の影響による「サービスエリア全体が拡大・縮小する変形成分(以下、鏡面変形成分)」に分類し、全ビーム一括して可変移相手段を用いて電気的の補償する手法が報告されている。しかしながら、複数の周波数帯を共用するマルチビームアンテナに適用する場合、アンテナパタン変形補償のための可変移相手段の移相量を共通とすることは、以下に示す解析の結果、アンテナパタンがずれることが明らかになった。即ち、複数の周波数帯において同一の設定値を使用することができないため、移相量決定のための算出手段が周波数帯数と同一数が必要となる。   On the other hand, the conventional technique 2. Then, as described in Non-Patent Document 1, due to the effects of alignment errors and satellite attitude fluctuations, “a deformation component that shifts the entire service area while maintaining the relative positional relationship of the antenna pattern of the formed beam (hereinafter referred to as the pointing direction”). Error component) ”and“ deformation component that expands / contracts the entire service area (hereinafter referred to as “specular deformation component”) ”due to the effect of reflector deformation. Compensation techniques have been reported. However, when applied to a multi-beam antenna sharing a plurality of frequency bands, the common phase shift amount of the variable phase shift means for antenna pattern deformation compensation means that the antenna pattern is shifted as a result of the following analysis. It became clear. That is, since the same set value cannot be used in a plurality of frequency bands, the calculation means for determining the amount of phase shift requires the same number as the number of frequency bands.

ここでは複数の周波数帯にて動作するアンテナとして、送受共用アンテナを例にとる。アンテナパタン変形補償機能を有する送受共有のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナは図1,図2に示すように、反射鏡、アレー給電部、送受信号分離手段、アンテナパタン変形補償手段、マルチビーム形成手段で構成される。アンテナパタン変形補償手段は、可変移相手段とその制御手段で構成される。図3は送信周波数帯:ftxを基準周波数帯とし反射鏡として開口径158.3波長の回転放物面であり、焦点距離は110.8波長、アレー給電部は91素子アンテナを1波長間隔、三角配置した送受共有アレー給電反射鏡マルチビームアンテナのアンテナパタン解析例であり、図中の点線の円で示したエリアに、ビームを形成するようにマルチビーム形成手段により、それぞれのビームに適切な振幅・移相設定を施した後に、ビーム形成を行ったものである。なお、黒線で示す等高線は送信周波数帯:ftxにおける43dBiのレベルを、一点鎖線は受信周波数帯:frx=1.2ftxにおける43dBiのレベルを示している(以下、等高線に関しては同様)。図4は指向方向誤差の補償を実現するために、形成3ビームを方位角方向に走査させた解析結果であり、送信周波数帯の可変移相手段および受信周波数帯の可変移相手段に対し、同一の移相量を与えたものである。また、図5に北東部の形成ビーム付近の拡大図を示すが、指向方向にずれが確認できる。一般的に、搭載アンテナにおける指向方向誤差はビーム径の1/10程度が要求されるため、異なる周波数帯で同一の可変移相手段の規定値を使用する場合、要求を満足しないことが確認できる。なお、鏡面変形成分に関しては、図6に示すように、主ビームの指向方向がほとんど変化しておらず、同一の可変移相手段の既定値を使用しても、ビーム径の1/10程度要求指向方向誤差を満足していることが確認できる。 Here, as an antenna operating in a plurality of frequency bands, a transmission / reception shared antenna is taken as an example. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, an array-fed reflector multi-beam antenna having an antenna pattern deformation compensation function includes a reflector, an array feeder, a transmission / reception signal separating unit, an antenna pattern deformation compensating unit, and a multi-beam forming unit. Consists of. The antenna pattern deformation compensation means is composed of a variable phase shift means and its control means. FIG. 3 shows a rotating paraboloid having a transmission frequency band: f tx as a reference frequency band and an aperture diameter of 158.3 wavelengths as a reflecting mirror, a focal length of 110.8 wavelengths, and an array feed unit having 91 element antennas spaced by one wavelength This is an example of antenna pattern analysis of a triangle-arranged transmission / reception shared array-fed reflector multi-beam antenna, and it is suitable for each beam by the multi-beam forming means so as to form a beam in the area indicated by the dotted circle in the figure. After performing the amplitude / phase shift setting, beam formation was performed. The contour lines indicated by black lines indicate the level of 43 dBi in the transmission frequency band: f tx, and the alternate long and short dash lines indicate the level of 43 dBi in the reception frequency band: f rx = 1.2 f tx (hereinafter the same applies to the contour lines). . FIG. 4 shows an analysis result obtained by scanning the formed three beams in the azimuth direction in order to realize compensation of the directivity direction error. For the variable phase shift means in the transmission frequency band and the variable phase shift means in the reception frequency band, The same phase shift amount was given. Further, FIG. 5 shows an enlarged view of the vicinity of the forming beam in the northeastern part, and a deviation in the pointing direction can be confirmed. Generally, since the pointing direction error in the mounted antenna is required to be about 1/10 of the beam diameter, it can be confirmed that the requirement is not satisfied when the specified value of the same variable phase shift means is used in different frequency bands. . Regarding the specular deformation component, as shown in FIG. 6, the directing direction of the main beam is hardly changed, and even if the default value of the same variable phase shift means is used, it is about 1/10 of the beam diameter. It can be confirmed that the required orientation error is satisfied.

以上のように、鏡面変形成分は、複数の周波数帯において可変移相手段に同一の設定値を用いることはできるが、指向方向誤差成分は、複数の周波数帯において可変移相手段に同一の設定値を用いることはできない。そのため、必要な移相量は周波数に応じて異なる。つまり、移相量決定のための算出手段が周波数帯毎に必要となり、それに伴い回路規模が大きくなるという課題があった。   As described above, the specular deformation component can use the same setting value for the variable phase shift means in a plurality of frequency bands, but the pointing direction error component has the same setting for the variable phase shift means in a plurality of frequency bands. The value cannot be used. Therefore, the required amount of phase shift differs depending on the frequency. That is, there is a problem that a calculation means for determining the amount of phase shift is required for each frequency band, and the circuit scale increases accordingly.

本発明の目的は、衛星の姿勢変動、反射鏡および給電部の取り付け誤差、反射鏡面の変形によるアンテナパタン変形を、より少ない回路規模で電気的に補償することが可能なアレー給電反射鏡アンテナを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an array-fed reflector antenna that can electrically compensate for antenna pattern deformation due to satellite attitude variation, reflector and feeder attachment errors, and reflector surface deformation with a smaller circuit scale. Is to provide.

本発明にかかるアレー給電反射鏡アンテナは、2以上の周波数帯で動作する反射鏡と反射鏡の焦点面より前方に配置した複数の素子アンテナで構成されるアレー給電部とアレー給電部の各素子アンテナに接続される周波数帯の信号分離手段と信号分離手段の各周波数帯に応じた端子に接続されアレー給電部の各アンテナ素子を所定の振幅および位相で励振するため各周波数帯に応じたビーム形成手段とで構成され、アンテナパタン変形を補償するため、信号分離手段の各端子とビーム形成手段の間に周波数帯に応じた可変移相手段を装荷し、可変移相手段の各周波数帯における移相量の比は、各周波数帯の周波数の比であるよう設定する。   An array-fed reflector antenna according to the present invention includes an array feed unit including a reflector operating in two or more frequency bands, and a plurality of element antennas arranged in front of the focal plane of the reflector, and each element of the array feed unit. A signal separation unit for the frequency band connected to the antenna, and a beam corresponding to each frequency band for exciting each antenna element of the array feeding unit with a predetermined amplitude and phase connected to a terminal corresponding to each frequency band of the signal separation unit In order to compensate for antenna pattern deformation, variable phase shifting means corresponding to the frequency band is loaded between each terminal of the signal separating means and the beam forming means, and the variable phase shifting means in each frequency band The ratio of the amount of phase shift is set to be the ratio of the frequencies in each frequency band.

本発明の一実施態様として、アレー給電反射鏡アンテナは、所定の基準周波数帯でのアンテナパタンの変形補償のための移相量算出手段および、可変移相手段の各周波数帯における移相量の比が各周波数帯の周波数の比であるように移相量を与える設定移相量変更手段をさらに備える。   As an embodiment of the present invention, an array-fed reflector antenna includes a phase shift amount calculating means for compensating for deformation of an antenna pattern in a predetermined reference frequency band, and a phase shift amount in each frequency band of a variable phase shift means. There is further provided a set phase shift amount changing means for giving a phase shift amount so that the ratio is a frequency ratio of each frequency band.

この設計移相量変更手段は、送信用可変移相量に対し送信周波数帯と受信周波数帯との比となるように、受信用の可変移相量を与えることも可能である。   This design phase shift amount changing means can give the variable phase shift for reception so that the ratio between the transmission frequency band and the reception frequency band becomes the ratio of the variable phase shift amount for transmission.

本発明の他の実施態様として、可変移相手段は、移相量が周波数帯に正比例し、かつ、周波数帯に応じた可変移相手段における移相量を定めるための制御値が同一の値である。   As another embodiment of the present invention, the variable phase shift means is such that the phase shift amount is directly proportional to the frequency band and the control value for determining the phase shift amount in the variable phase shift means corresponding to the frequency band is the same value. It is.

この移相手段は、線路切り替え型の移相手段であることも可能である。   This phase shifting means can also be a line switching type phase shifting means.

本発明の複数の周波数帯で動作するアレー給電反射鏡アンテナは、大型反射鏡が一式で済むとともに、軌道上での衛星の姿勢制御、反射鏡および給電部の取り付け誤差、反射鏡面の変形によるアンテナパタン変形を全ビーム一括に電子的補償でき、かつ、その制御手段の簡易化が図れるため、重量・消費電力の削減、信頼性の向上に対する効果が大きい。   The array-fed reflector antenna operating in a plurality of frequency bands according to the present invention requires only one set of large reflectors, and also includes an attitude control of the satellite in orbit, attachment errors of the reflector and feeder, and deformation of the reflector surface. Since the pattern deformation can be electronically compensated for all the beams at the same time and the control means can be simplified, the effect of reducing the weight and power consumption and improving the reliability is great.

アレー給電反射鏡アンテナにおけるアンテナパタン変形誤差は、指向方向誤差成分および鏡面変形成分に分類され、各成分補償のための移相量は、図7に示すようにアレー給電部の開口面に対し、指向方向誤差成分の補償は仮想的に回転させるような移相量を与え、鏡面変形成分の補償には仮想的に曲率を有するように移相量を与える。つまり、送受共用アレー給電反射鏡アンテナにおいては、物理的形状が同一でありアンテナパタン変形誤差は周波数が異なってもほぼ同様であるため、補償のための仮想的なアレー給電開口面は同様なものである。しかしながら、これを電気的に実現する場合、必要な移相量は周波数に応じて異なる。これを解決するためには、各周波数帯に応じた設定移相量が各々の周波数帯の比とすればよい。   The antenna pattern deformation error in the array-fed reflector antenna is classified into a directivity direction error component and a mirror surface deformation component, and the amount of phase shift for each component compensation is as shown in FIG. Compensation of the pointing direction error component gives a phase shift amount that is virtually rotated, and compensation of the specular deformation component gives a phase shift amount so as to virtually have a curvature. In other words, in the shared antenna for transmitting and receiving reflector antennas, the physical shape is the same, and the antenna pattern deformation error is almost the same even if the frequency is different, so the virtual array feeding aperture for compensation is the same. It is. However, when this is realized electrically, the required amount of phase shift differs depending on the frequency. In order to solve this, the set phase shift amount corresponding to each frequency band may be the ratio of each frequency band.

より具体的には、2以上の周波数帯(F1、F2、…)で動作するアレー給電反射鏡アンテナにおいて、アンテナパタン変形を補償するため、各周波数帯の第i番目の素子アンテナに接続される可変移相手段の移相量(F1用:φ1_i、F2用:φ2_i、…)に対し、各者の関係が
φ2_i1_i・f2/f1、…、φj_i1_i・fj/f1、…
と各周波数帯の比となるように設定する。
More specifically, in an array-fed reflector antenna that operates in two or more frequency bands (F1, F2,...), It is connected to the i-th element antenna in each frequency band in order to compensate for antenna pattern deformation. phase shift amount of the variable phase unit (for F1: φ 1_i, F2 for: φ 2_i, ...) to the relationship of each party φ 2_i = φ 1_i · f 2 / f 1, ..., φ j_i = φ 1_i・ F j / f 1 ,…
And the ratio of each frequency band.

さらに、移相量が周波数に応じて比例する線路切り替え型に代表される形式の可変移相制御手段を適用する場合は、制御値を同一とすれば設定移相量は各々の周波数帯の比となる。   Furthermore, when applying a variable phase shift control means represented by a line switching type in which the phase shift amount is proportional to the frequency, if the control value is the same, the set phase shift amount is the ratio of each frequency band. It becomes.

本発明は、上記のように可変移相手段の各周波数帯における移相量の比は、各周波数帯の周波数の比であるアレー給電反射鏡アンテナの提供である。   The present invention provides an array-fed reflector antenna in which the ratio of the phase shift amount in each frequency band of the variable phase shift means is the ratio of the frequency in each frequency band as described above.

以下に、本発明をアレー給電反射鏡マルチビームアンテナを使用した実施形態を基にして説明する。本実施例は、複数のビームを有するアレー給電反射鏡マルチビームアンテナについての説明である。しかしながら本発明は、ビーム数が1であるアレー給電反射鏡アンテナにも適用可能である。   In the following, the present invention will be described based on an embodiment using an array-fed reflector multi-beam antenna. This embodiment is an explanation of an array-fed reflector multi-beam antenna having a plurality of beams. However, the present invention can also be applied to an array-fed reflector antenna having one beam.

図1は本発明の対象となるアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの構成であり、反射鏡aと反射鏡aの焦点面a2の前方に配置された給電部bで構成される。   FIG. 1 shows the configuration of an array-fed reflector multi-beam antenna that is an object of the present invention, and is composed of a reflector a and a feeder b arranged in front of the focal plane a2 of the reflector a.

本発明の一実施形態にかかる送受共用(送信周波数:Ftx、受信周波数:Frx)のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの構成を図8に示す。本アンテナは、反射鏡a、複数の素子アンテナで構成されるアレー給電部b、該アレー給電部bの各素子アンテナb1〜bnに接続される各周波数帯の信号分離手段c1〜cn、該アレー給電部bの各素子アンテナb1〜bnを所定の振幅及び移相で励振する送信用マルチビーム形成手段etxおよび受信用マルチビーム形成手段erxで構成され、アンテナパタン変形を補償するため、各アンテナ素子b1〜bnと該マルチビーム形成手段の間に可変移相手段d1_tx1〜d1_txn、d1_rx1〜d1_rxnが配され、所定の基準周波数帯(ここではFtx)でのアンテナパタン変形検出手段d2およびアンテナパタンの変形補償のための移相量算出手段d3を有している。   FIG. 8 shows the configuration of an array-fed reflector multi-beam antenna for both transmission and reception (transmission frequency: Ftx, reception frequency: Frx) according to an embodiment of the present invention. The antenna includes a reflecting mirror a, an array feeder b composed of a plurality of element antennas, signal separation means c1 to cn for each frequency band connected to the element antennas b1 to bn of the array feeder b, the array Each antenna element is composed of a transmitting multi-beam forming means etx and a receiving multi-beam forming means erx for exciting the element antennas b1 to bn of the power supply unit b with a predetermined amplitude and phase shift, and compensates for antenna pattern deformation. Variable phase shifting means d1_tx1 to d1_txn, d1_rx1 to d1_rxn are arranged between b1 to bn and the multi-beam forming means, and the antenna pattern deformation detecting means d2 and the antenna pattern deformation in a predetermined reference frequency band (here Ftx) A phase shift amount calculation means d3 for compensation is provided.

アンテナパタン変形検出手段d2は、アレー給電反射鏡マルチビームアンテナの指向方向誤差を、異なる3地点以上の地理的位置における受信および送信レベルから、アレー給電反射鏡マルチビームアンテナの指向方向誤差成分および鏡面変形成分を算出する。ここで検出されたそれぞれの誤差を補償するための移相量が移相量算出手段d3より得られる。指向方向誤差成分を補償する移相量の決定方法は、図7(a)の図中点線で示した仮想開口面にアンテナ素子b1〜bnが電気的に位置するような移相量を求める。鏡面変形成分を補償する移相量の決定方法は、図7(b)の図中点線で示した仮想開口面にアンテナ素子b1〜bnが電気的に位置するような移相量を求める。   The antenna pattern deformation detecting means d2 determines the directivity direction error of the array-fed reflector multibeam antenna from the reception and transmission levels at three or more different geographical positions, and the directivity error component and mirror surface of the array-fed reflector multibeam antenna. The deformation component is calculated. A phase shift amount for compensating each detected error is obtained from the phase shift amount calculation means d3. As a method for determining the amount of phase shift for compensating the pointing direction error component, the amount of phase shift is determined such that the antenna elements b1 to bn are electrically located on the virtual aperture plane indicated by the dotted line in FIG. The method for determining the amount of phase shift that compensates for the specular deformation component finds the amount of phase shift such that the antenna elements b1 to bn are electrically located on the virtual aperture plane indicated by the dotted line in FIG. 7B.

本実施形態では、ここで算出された移相量は、送信周波数帯に対するものである。これを受信周波数帯に適用するため、各周波数帯における移相量の比は各周波数帯の周波数の比とする。送信用アンテナパタン変形補償のための各素子アンテナにb1〜bnに接続される送信用可変移相量φtx_1〜φtx_nに対し、受信用の可変移相量φrx_1〜φrx_nが、基準周波数帯との比となるように設計移相量変更手段d4により与えられる。   In the present embodiment, the phase shift amount calculated here is for the transmission frequency band. In order to apply this to the reception frequency band, the ratio of the amount of phase shift in each frequency band is the ratio of the frequency in each frequency band. The variable phase shift amounts φrx_1 to φrx_n for reception are compared with the reference frequency band with respect to the variable phase shift amounts φtx_1 to φtx_n for transmission connected to the respective element antennas b1 to bn for the antenna pattern deformation compensation for transmission. Is given by the design phase shift amount changing means d4.

つまり、設計移相量変更手段d4は、受信周波数帯(Frx)の第i番目の素子アンテナに接続される可変移相手段の移相量、
φrx_i=φtx_i×Frx/Ftx
を与える。ここで、φtx_iは、移相量算出手段d3から与えられる基準周波数帯(つまり、送信周波数帯)での第i番目の素子アンテナに接続される可変移相手段の移相量である。
That is, the design phase shift amount changing means d4 is a phase shift amount of the variable phase shift means connected to the i-th element antenna in the reception frequency band (Frx).
φrx_i = φtx_i × Frx / Ftx
give. Here, φtx_i is a phase shift amount of the variable phase shift means connected to the i-th element antenna in the reference frequency band (that is, transmission frequency band) given from the phase shift amount calculation means d3.

本手法による指向方法誤差成分および鏡面変形補償成分の補償を想定した場合の解析結果を図9〜図11に示す。この結果、回路規模削減を目指し、単純に同一の移相量を与えた場合(図4〜図6)と比較して、送信周波数帯および受信周波数帯の形成ビームの方向がずれていないことが確認できる。   FIGS. 9 to 11 show the analysis results when assuming the compensation of the pointing method error component and the specular deformation compensation component by this method. As a result, the direction of the formed beam in the transmission frequency band and the reception frequency band is not shifted as compared with the case where the same phase shift amount is simply given (FIGS. 4 to 6) aiming at circuit scale reduction. I can confirm.

本発明の他の実施形態にかかる送受共用(送信周波数:Ftx、受信周波数:Frx)のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの構成を図12に示す。本アンテナは、反射鏡a、複数の素子アンテナで構成されるアレー給電部b、該アレー給電部bの各素子アンテナb1〜bnに接続される各周波数帯の信号分離手段c1〜cn、該アレー給電部bの各素子アンテナb1〜bnを所定の振幅及び移相で励振する送信用マルチビーム形成手段etxおよび受信用マルチビーム形成手段erxで構成され、アンテナパタン変形を補償するため、各アンテナ素子b1〜bnと該マルチビーム形成手段の間に可変移相手段d1_tx1〜d1_txn、d1_rx1〜d1_rxnが配され、所定の基準周波数帯(ここではFtx)でのアンテナパタン変形検出手段d2およびアンテナパタンの変形補償のための移相量算出手段d3を有している。   FIG. 12 shows the configuration of an array-fed reflector multi-beam antenna for both transmission and reception (transmission frequency: Ftx, reception frequency: Frx) according to another embodiment of the present invention. The antenna includes a reflecting mirror a, an array feeder b composed of a plurality of element antennas, signal separation means c1 to cn for each frequency band connected to the element antennas b1 to bn of the array feeder b, the array Each antenna element is composed of a transmitting multi-beam forming means etx and a receiving multi-beam forming means erx for exciting the element antennas b1 to bn of the power supply unit b with a predetermined amplitude and phase shift, and compensates for antenna pattern deformation. Variable phase shifting means d1_tx1 to d1_txn, d1_rx1 to d1_rxn are arranged between b1 to bn and the multi-beam forming means, and the antenna pattern deformation detecting means d2 and the antenna pattern deformation in a predetermined reference frequency band (here Ftx) A phase shift amount calculation means d3 for compensation is provided.

アンテナパタン変形検出手段d2は、アレー給電反射鏡マルチビームアンテナの指向方向誤差を算出し、ここで検出された誤差を補償するための移相量が移相量算出手段d3より得られる。本実施形態では、ここで算出された移相量は、送信周波数帯に対するものである。   The antenna pattern deformation detecting means d2 calculates the directivity direction error of the array-fed reflector multi-beam antenna, and the phase shift amount for compensating for the detected error is obtained from the phase shift amount calculating means d3. In the present embodiment, the phase shift amount calculated here is for the transmission frequency band.

ここで、アンテナパタン変形を補償する受信用可変移相手段d1_rx1〜d1_rxnは、移相量φrx_1〜φrx_nが動作周波数に正比例するものであり、かつ、受信用可変移相手段d1_rx1〜d1_rxnにおける移相量を定めるための制御値(ここでは送信用の可変移相手段の移相量)が同一の値となっている。   Here, the receiving variable phase shifting means d1_rx1 to d1_rxn for compensating for the antenna pattern deformation is such that the phase shift amounts φrx_1 to φrx_n are directly proportional to the operating frequency, and the phase shifting in the receiving variable phase shifting means d1_rx1 to d1_rxn is performed. The control value for determining the amount (here, the phase shift amount of the variable phase shift means for transmission) is the same value.

移相量が周波数に正比例する可変移相手段として、線路切り替え型の移相手段があげられる。この場合、受信用の可変移相量φrx_1〜φrx_nは、
φrx_i=2π×(L2−L1)/λ
で与えられる。ここで、λは伝送路中の波長であり、L1、L2は線路切り替え型の移相手段でのそれぞれの距離である。
As a variable phase shift means whose phase shift amount is directly proportional to the frequency, there is a line switching type phase shift means. In this case, the variable phase shift amounts φrx_1 to φrx_n for reception are
φrx_i = 2π × (L2-L1) / λ g
Given in. Here, lambda g is the wavelength in the transmission line, L1, L2 are each a distance in the line switching type phase shifting means.

本実施例のアンテナパタン変形を補償するための信号分離手段の各端子とマルチビーム形成手段の間に装荷された周波数帯に応じた可変移相手段d1_tx1〜d1_txn、d1_rx1〜d1_rxnは、離散的に移相量が変化しても、連続的に移相量が変化しても何れでもかまわない。   The variable phase shifting means d1_tx1 to d1_txn and d1_rx1 to d1_rxn corresponding to the frequency bands loaded between the terminals of the signal separating means for compensating for the antenna pattern deformation of this embodiment and the multi-beam forming means are discretely distributed. It does not matter whether the phase shift amount changes or the phase shift amount changes continuously.

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。   All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

アレー給電反射鏡マルチビームアンテナの構成を示す。The structure of an array-fed reflector multibeam antenna is shown. アレー給電部、アンテナパタン変形補償装置、ビーム形成装置のブロック図を示す。The block diagram of an array electric power feeding part, an antenna pattern deformation compensation apparatus, and a beam forming apparatus is shown. アレー給電反射鏡マルチビームアンテナの解析例を示す。An analysis example of an array-fed reflector multibeam antenna is shown. 送受同一の移相量を与えた場合のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの解析例1を示す。An analysis example 1 of the array-fed reflector multi-beam antenna when the same phase shift amount is given is shown. 送受同一の移相量を与えた場合のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの解析例2を示す。An analysis example 2 of the array-fed reflector multi-beam antenna when the same phase shift amount is given is shown. 送受同一の移相量を与えた場合のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの解析例3を示す。An analysis example 3 of the array-fed reflector multi-beam antenna when the same phase shift amount is given is shown. アンテナパタン変形を補償する移相量の概念を示す。The concept of the amount of phase shift which compensates for antenna pattern deformation is shown. 本発明による送受共用アレー給電反射鏡マルチビームアンテナの構成(反射鏡を除く)を示す。The structure (excluding a reflective mirror) of the transmission / reception shared array feeding reflective mirror multi-beam antenna by this invention is shown. 本発明による送受別々の移相量を与えた場合のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの解析例1を示す。An analysis example 1 of an array-fed reflector multi-beam antenna in the case of giving different phase shift amounts according to the present invention will be shown. 本発明による送受別々の移相量を与えた場合のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの解析例2を示す。An analysis example 2 of the array-fed reflector multi-beam antenna when the phase shift amounts for transmission and reception according to the present invention are given will be shown. 本発明による送受別々の移相量を与えた場合のアレー給電反射鏡マルチビームアンテナの解析例3を示す。An analysis example 3 of the array-fed reflector multi-beam antenna when the phase shift amounts for transmission and reception according to the present invention are given will be shown. 本発明による送受共用アレー給電反射鏡マルチビームアンテナの構成(反射鏡を除く)および可変移相手段を示す。1 shows a configuration (excluding a reflector) and a variable phase-shifting means of an array-fed shared-feed reflector multi-beam antenna according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

a 反射鏡
a1 反射鏡の焦点
a2 反射鏡の焦点面
b アレー給電部
b1〜bn 素子アンテナ
c 信号分離手段
d アンテナパタン変形補償手段
dtx 送信用
drx 受信用
d1_tx1〜d1_txn、d1_rx1〜d1_rxn 可変移相手段
φtx_1〜φtx_n、φrx_1〜φrx_n 可変移相手段d1_tx1〜d1_txn、d1_rx1〜d1_rxnにおける移相量
d2 アンテナパタン変形検出手段
d3 移相量算出手段
d4 設定移相量変更手段
e マルチビーム形成手段
etx 送信用
erx 受信用
e1 分配器
e2 固定移相器
e3 固定減数器
e4 電力合成器
F 動作周波数
a Reflector a1 Focal point of reflector a2 Reflector focal plane b Array feeder b1 to bn Element antenna c Signal separation means d Antenna pattern deformation compensation means dtx Transmit drx Receive d1_tx1 to d1_txn, d1_rx1 to d1_rxn Variable phase shift means φtx_1 to φtx_n, φrx_1 to φrx_n variable phase shift means d1_tx1 to d1_txn, phase shift amount in d1_rx1 to d1_rxn d2 antenna pattern deformation detection means d3 phase shift amount calculation means d4 set phase shift amount change means e multi-beam forming means etx for transmission er E1 distributor for reception e2 fixed phase shifter e3 fixed subtractor e4 power combiner F operating frequency

Claims (5)

2以上の周波数帯で動作する反射鏡と、
該反射鏡の焦点面より前方に配置した複数の素子アンテナで構成されるアレー給電部と、
該アレー給電部の各素子アンテナに接続される該周波数帯の信号分離手段と、
該信号分離手段の各周波数帯に応じた端子に接続され該アレー給電部の各アンテナ素子を所定の振幅および位相で励振するため各周波数帯に応じたビーム形成手段と、
で構成されるアレー給電反射鏡アンテナにおいて、
アンテナパタン変形を補償するため、該信号分離手段の各端子と該ビーム形成手段の間に該周波数帯に応じた可変移相手段を装荷し、
該可変移相手段の各周波数帯における移相量の比は各周波数帯の周波数の比であることを特徴とするアレー給電反射鏡アンテナ。
A reflector operating in two or more frequency bands;
An array feeding unit composed of a plurality of element antennas arranged in front of the focal plane of the reflecting mirror;
Signal separating means for the frequency band connected to each element antenna of the array feeding section;
Beam forming means corresponding to each frequency band for exciting each antenna element of the array feeding section with a predetermined amplitude and phase connected to a terminal corresponding to each frequency band of the signal separation means;
In an array-fed reflector antenna composed of
In order to compensate for antenna pattern deformation, variable phase shift means corresponding to the frequency band is loaded between each terminal of the signal separation means and the beam forming means,
The array-fed reflector antenna characterized in that the ratio of the amount of phase shift in each frequency band of the variable phase shift means is the ratio of the frequencies in each frequency band.
所定の基準周波数帯のアンテナパタンの変形補償のための移相量算出手段と、
上記可変移相手段の各周波数帯における移相量の比が各周波数帯の周波数の比になるように移相量を与える設定移相量変更手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のアレー給電反射鏡アンテナ。
A phase shift amount calculating means for compensating for deformation of an antenna pattern in a predetermined reference frequency band;
2. A set phase shift amount changing means for providing a phase shift amount so that a ratio of phase shift amounts in each frequency band of the variable phase shift means becomes a ratio of frequencies in each frequency band. An array-fed reflector antenna as described in 1.
上記可変移相手段は、移相量が周波数帯に正比例し、かつ、該周波数帯に応じた可変移相手段における移相量を定めるための制御値が同一の値であることを特徴とする請求項1に記載のアレー給電反射鏡アンテナ。   The variable phase shift means is characterized in that the amount of phase shift is directly proportional to the frequency band, and the control value for determining the phase shift amount in the variable phase shift means corresponding to the frequency band is the same value. The array-fed reflector antenna according to claim 1. 上記設計移相量変更手段は、送信用可変移相量に対し送信周波数帯と受信周波数帯との比となるように、受信用の可変移相量を与えることを特徴とする請求項2に記載のアレー給電反射鏡アンテナ。   3. The design phase shift amount changing means provides a variable phase shift amount for reception so that a ratio of a transmission frequency band and a reception frequency band is set to a variable phase shift amount for transmission. The array-fed reflector antenna described. 上記可変移相手段は、線路切り替え型の移相手段であることを特徴とする請求項3に記載のアレー給電反射鏡アンテナ。   4. The array-fed reflector antenna according to claim 3, wherein the variable phase shifting means is a line switching type phase shifting means.
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