CN104205498B - 天线 - Google Patents

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Abstract

提供一种不使天线特性下降、紧凑的结构的天线。天线(10)具备供电用波导管(14)、副反射镜(12)和主反射镜(11)。供电用波导管(14)传播由垂直偏振波及水平偏振波构成的电波。副反射镜(12)与供电用波导管(14)的开口部面对而配置，将从该开口部照射的电波反射。主反射镜(11)与副反射镜(12)面对而配置，将副反射镜(12)反射的电波向外部放射。主反射镜(11)的表面是使至少各一次通过规定的抛物线的一侧及另一侧的线围绕旋转轴旋转而成的形状。副反射镜(12)的表面是使台阶状或波状的线围绕旋转轴旋转而成的形状。

Description

天线
技术领域
本发明涉及具备主反射镜及副反射镜的天线。
背景技术
以往，有为了卫星通信及气象观测而使用具有呈抛物曲面的反射器的天线(抛物面天线)的情况。专利文献1公开了该抛物面天线。
专利文献1的抛物面天线具备供电用波导管、喇叭、抛物线反射器和反射板。用来向外部放射的电波在供电用波导管中传播，被从喇叭朝向抛物线反射器放射。由于喇叭被配置在抛物线反射器的抛物曲面的焦点处，所以抛物线反射器将该电波作为平面波反射。此外，反射板为了将由抛物线反射器或供电用波导管进行的向喇叭的反射抵消而配置。另外，该反射板构成为阶梯状。
这样，专利文献1是通过抛物线反射器将喇叭放射的电波反射而将电波向外部放射的结构(具备1个反射器的结构)。相对于此，专利文献2公开具备两个反射器的结构。
专利文献2的天线装置是通过将由一次放射器放射的电波用反射板(副反射镜)反射、然后用透镜天线(或抛物面天线、主反射镜)再反射、将电波向外部放射的结构。另外，该反射板是能够使形状变化的结构，即使扫描角度变化也能够保持一定的波束样式。
专利技术文献
专利文献
专利文献1：实公平6－28818号公报
专利文献2：特开平11－27036号公报
发明内容
发明要解决的课题
在将抛物面天线用于气象观测的情况下，有将口径较小者配置许多而进行观测的情况。但是，已知如果使抛物面天线的口径变小则指向性下降。此外，在使用双重偏振波的情况下，有混杂了两个偏振波的情况。
此外，如专利文献1的抛物面天线那样具备喇叭的结构由于需要将照射口配置到抛物线放射器(抛物线)的焦点的位置，所以难以使垂直于口径的方向的尺寸变小。
本发明是鉴于以上的情况而做出的，其目的是提供一种不使天线特性下降的紧凑的结构的天线。
解决课题的手段及效果
本发明要解决的课题是以上那样的，接着说明用来解决该课题的技术方案和其效果。
根据本发明的技术方案，提供以下的结构的天线。即，该天线具备供电用波导管、副反射镜和主反射镜。上述供电用波导管传播由垂直偏振波及水平偏振波构成的电波。上述副反射镜与上述供电用波导管的开口部面对而配置，将从该开口部照射的电波反射。上述主反射镜与上述副反射镜面对而配置，将上述副反射镜反射的电波向外部放射。上述主反射镜的表面是使至少各一次通过规定的抛物线的一侧及另一侧的线围绕旋转轴旋转而成的形状。上述副反射镜的表面是使台阶状或波状的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
由此，即使是口径较小的情况，也能够将天线特性良好的平面波向外部放射。此外，该天线由于是具备副反射镜的结构，所以能够抑制垂直于口径的方向的尺寸。因而，能够实现整体上紧凑、天线特性也良好的天线。
在上述天线中，优选的是，上述主反射镜的表面是使与规定的抛物线至少交叉两次以上的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
由此，能够实现天线特性更好的天线。
在上述天线中，优选的是，上述主反射镜的表面是使斜率不离散而连续地变化的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
由此，能够实现天线特性更好的天线。
在上述天线中，优选的是，上述副反射镜的表面是使台阶状的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
由此，能够实现可通过简单的方法制造的副反射板。
在上述天线中，优选的是，为了观测气象状况而使用。
即，在进行气象观测的情况下，有将口径较小的天线排列配置多个的情况。因而，能够更好地发挥不使天线特性劣化而实现了紧凑化的本发明的效果。
附图说明
图1是有关本发明的一实施方式的天线装置的立体图。
图2是天线的剖视图。
图3是说明主反射镜的反射面的形状的图。
图4是说明决定主反射镜的反射面的形状的处理的图。
图5是表示主反射镜及副反射镜的变形例的剖视图。
具体实施方式
接着，参照附图说明本发明的实施方式。图1是有关本发明的一实施方式的天线装置1的立体图。图2是天线10的剖视图。
天线装置1与图略的电波生成部(磁控管等)及控制部等一起构成雷达装置。天线装置1例如用于气象观测用，但也可以用于其他用途(通信等)。
天线装置1如图1所示，具备天线10、传递部20和支承台50。天线10可在垂直方向(使仰角变化的方向)及水平方向(使方位角变化的方向)上旋转而构成。
支承台50具备腿部和固定在腿部上的支承板。在该支承板上，安装着构成传递部20的各零件(齿轮及波导管等)。此外，在该支承台50上，安装着用来使天线10在垂直方向上旋转的马达(图略)、和用来使天线10在水平方向上旋转的马达(图略)。
传递部20将这些马达的动力通过齿轮等传递，能够使天线10在垂直方向及水平方向上旋转。
此外，传递部20具备将电波生成部生成的电波(电磁波)向天线10传递的图略的波导管。这里，在本实施方式中，假设是将垂直方向的偏振波和水平方向的偏振波的两者向天线10传递的结构。
天线10如图1及图2所示，具备主反射镜11、副反射镜12、副反射镜支承部13和供电用波导管14。
供电用波导管14与传递部20的波导管连接。供电用波导管14是圆筒状的部件，配置为，使其中心轴线与主反射镜11及副反射镜12的中心轴线一致。如图2所示，在供电用波导管14中传播的电波以从供电用波导管14的开口部扩散的方式被放射。
副反射镜支承部13是安装在供电用波导管14的外周部上的圆筒状的部件。副反射镜支承部13支承着副反射镜12。此外，假设副反射镜支承部13由电波的透过率较高的材料构成。
副反射镜12面向供电用波导管14的开口部而配置。副反射镜12由电波的反射率较高的材料构成。副反射镜12是在圆柱上以同心圆状形成有多个阶差那样的形状(详细情况后述)。副反射镜12将从供电用波导管14的开口部放射的电波朝向主反射镜11反射。
主反射镜11面向副反射镜支承部13而配置。主反射镜11与副反射镜12同样，由电波的反射率较高的材料构成。主反射镜11的表面为近似于抛物曲面的曲面(详细情况后述)。主反射镜11将从副反射镜12放射的电波反射。由此，能够将平面波朝向外部放射。另外，关于主反射镜11的形状的详细情况在后面叙述。
主反射镜11放射的电波通过雨或云等反射。该反射波在上述电波的路径中反向传播，被雷达装置的控制部等解析。由此，能够求出水滴的位置、大小及密度等。
此外，通过如本实施方式那样进行2重偏振波，能够根据两种电波的反射率的差等求出降水强度。在气象雷达中，如以上那样进行气象观测。
接着，参照图2及图3对主反射镜11及副反射镜12的形状进行说明。图3是说明主反射镜11的反射面的形状的图。以下，对于主反射镜11及副反射镜12，将反射电波的一侧的面称作反射面。
主反射镜11及副反射镜12在本实施方式中利用2重偏振波，所以主反射镜11及副反射镜12的反射面为轴对称的形状。换言之，主反射镜11及副反射镜12的反射面为将规定的线绕规定的旋转轴旋转而形成的形状(旋转面)。
以往的副反射镜的反射面几乎都是没有凹凸的圆形状。相对于此，本实施方式的副反射镜12的反射面为以同心圆状形成有多个阶差的形状。更详细地讲，副反射镜12的反射面为将阶梯状(脉冲状)的线旋转而形成的形状。
此外，以往的主反射镜的反射面是抛物曲面。相对于此，本实施方式的主反射镜11的反射面为将抛物曲面稍稍变形的曲面。以下，具体地说明。
主反射镜11的反射面如图3所示，为使某个曲线(以下设为反射面曲线)绕规定的旋转轴旋转的形状。该反射面曲线与抛物线多次交叉。更详细地讲，反射面曲线在与规定的抛物线比较时，在旋转轴处位于该抛物线的内侧(一侧、上侧)。并且，反射面曲线随着从该旋转轴远离而依次位于该抛物线的外侧(另一侧、下侧)、内侧、外侧、内侧、外侧。
接着，参照图4，对求出反射面的具体的形状的处理简单地说明。图4是说明决定主反射镜11的反射面的形状的处理的图。
反射面曲线如以下这样决定。即，首先设定作为基础的抛物线。并且，在该抛物线上，按每个规定间隔设定将该抛物线向上侧或下侧错移的基准点。并且，基于设定的多个基准点进行多项近似等，暂定地设定反射面曲线。
接着，对该反射面曲线进行模拟等而进行天线特性的评价，根据需要而进行上述基准点的再设定。并且，通过重复该作业直到天线特性变好，决定反射面曲线。
如上述那样，在以往的抛物面天线中，有“随着使主反射镜的直径(口径)变小而天线特性下降”的课题。关于这一点，本申请人发现，通过如上述那样形成主反射镜11及副反射镜12的反射面，能够解决上述课题。
并且，本申请人验证了，通过利用如上述那样制作的主反射镜11等，将以往是－14db左右的旁瓣改善到－20db左右。
即，本实施方式的天线10能够不使天线特性劣化而使口径变小。此外，本实施方式的天线10是具备两个反射镜的结构，所以与专利文献1的结构相比，也能够抑制垂直于口径的方向的尺寸。根据以上，能够实现特别适合于将多个天线10集中配置的情况(气象观测等)的结构的天线10。
如以上说明，该天线10具备供电用波导管14、副反射镜12和主反射镜11。供电用波导管14传播由垂直偏振波及水平偏振波构成的电波。副反射镜12与供电用波导管14的开口部面对而配置，将从供电用波导管14的开口部照射的电波反射。主反射镜11与副反射镜12面对而配置，将副反射镜12反射的电波向外部放射。主反射镜11的表面是使至少各一次通过规定的抛物线的一侧及另一侧、并且沿着该抛物线那样的线围绕旋转轴旋转而成的形状。副反射镜12的表面是使台阶状或波状的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
由此，能够实现整体上紧凑、天线特性也良好的天线。
接着，参照图5，说明上述实施方式的变形例。图5是表示主反射镜11及副反射镜12的变形例的剖视图。
在上述实施方式中，副反射镜12的反射面是使阶梯状的线旋转的形状，但也可以代之而是如图5(a)所示那样使波状的线(斜率连续变化的线，平滑的线)旋转的形状。此外，阶梯状的线的阶差数及高度等是任意的，例如可以根据主反射镜11的反射面的形状及布局等而适当变更。
此外，主反射镜11的反射面也可以根据副反射镜12的反射面的形状或布局等而适当变更。例如，反射面曲线与抛物线的交叉次数也是任意的，并且在距旋转轴最近的位置，既可以与抛物线一致，也可以是内侧或外侧。此外，可以变更为如图5(b)所示那样表示更细小(波彼此的间隔不同)的波面。在此情况下，上述反射面曲线与抛物线以更多的次数交叉。此外，可以如图5(c)所示那样变形为不是由波面、而是由多个倾斜面构成。该形状可以说是使斜率离散地变化的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
以上说明了本发明的优选的实施方式及变形例，但上述结构例如可以如以下那样变更。
主反射镜11的反射面曲线并不限定于上述方法，也可以由适当的方向决定。此外，使用的近似法也并不限定于多项近似，可以使用各种各样的近似法。
天线10也可以是用由电波的透过率较高的材料构成的罩(天线罩)覆盖的结构。
标号说明
1 天线装置
10 天线
11 主反射镜
12 副反射镜
13 副反射镜支承部
14 供电用波导管

Claims (4)

1.一种天线，其特征在于，
具备：
供电用波导管，传播由垂直偏振波及水平偏振波构成的电波；
副反射镜，与上述供电用波导管的开口部面对而配置，将从该开口部照射的电波反射；以及
主反射镜，与上述副反射镜面对而配置，将上述副反射镜反射的电波向外部放射；
上述主反射镜的表面是使至少各一次通过规定的抛物线的内侧及外侧的线围绕旋转轴旋转而成的形状，
上述副反射镜的表面是使阶梯状的线围绕旋转轴旋转而成的形状，
上述阶梯状的线包括一连串的彼此交替且相连的由平行于上述旋转轴的线和垂直于上述旋转轴的线所成的对，
在垂直于上述旋转轴的线之中，离上述旋转轴远的线比离上述旋转轴近的线更靠近上述主反射镜一侧。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，
上述主反射镜的表面是使与规定的抛物线至少两次以上相交叉的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
3.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于，
上述主反射镜的表面是使斜率不离散而连续地变化的线围绕旋转轴旋转而成的形状。
4.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于，
上述天线为了观测气象状况而使用。
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