JP2000216631A - Multi-beam antenna - Google Patents
Multi-beam antennaInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、複数のビームを
形成するマルチビームアンテナにおいて、複雑な鏡面修
正を必要とせずに、任意のカバレッジエリアを効率良く
覆うためのマルチビームアンテナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam antenna for forming a plurality of beams and for efficiently covering an arbitrary coverage area without requiring complicated mirror surface modification.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７に、１９９２年電子情報通信学会論
文誌Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−ＩＩ Ｎｏ．２ｐｐ．１５０
−１５２ ２月に発表された「移動体通信衛星用送受別
マルチだ円ビームアンテナの同一周波数再利用回数とメ
ッシュ鏡面質量」において示された衛星搭載用マルチビ
ームアンテナのビーム形成例を示す。図において、実線
・破線で示されただ円は、地上の複数のカバレッジエリ
アを覆うマルチビームである。このように、従来、複数
のビームを形成する衛星搭載用マルチビームアンテナ
は、だ円形ビームや円形ビーム、または任意形状のビー
ムのいずれかで、カバレッジエリアを覆っていた。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows the Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. J75-B-II No. 2pp. 150
-152 shows an example of beam formation of a multi-beam antenna mounted on a satellite shown in "Feature Reuse Frequency and Mesh Mirror Mass of Separate Multi-Elliptical Beam Antennas for Mobile Communication Satellites" published in February. In the figure, the circle indicated by the solid and broken lines is a multi-beam that covers a plurality of coverage areas on the ground. As described above, in the related art, a multi-beam antenna for a satellite that forms a plurality of beams has covered the coverage area with any of an elliptical beam, a circular beam, and a beam of an arbitrary shape.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円形ビ
ームやだ円ビームのいずれかで、任意のカバレッジエリ
アを覆う場合には、隣接ビーム間にすき間が発生するた
めに、効率良く上記複数のカバレッジエリアを覆うこと
ができない。つまり、覆いきれないエリアができるか、
無駄に覆うエリアができてしまう。図７を例に見れば、
Ａ部という部分が、無駄に覆っているエリアの１つであ
る。また、任意形状のビームでは、任意のカバレッジエ
リアを覆うことができるが、アンテナの鏡面形状が複雑
になったり、アンテナの１次放射器の励振分布を複雑に
変える必要が生じる。However, when an arbitrary coverage area is covered with either a circular beam or an elliptical beam, a gap is generated between adjacent beams, so that the plurality of coverage areas are efficiently used. Can not cover. In other words, is there an uncovered area?
There is an area to cover in vain. Taking FIG. 7 as an example,
The part A is one of the areas covered uselessly. Further, an arbitrary shaped beam can cover an arbitrary coverage area. However, the mirror surface shape of the antenna becomes complicated, and the excitation distribution of the primary radiator of the antenna needs to be complicatedly changed.
【０００４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、複雑な鏡面形状や、１次
放射器の励振分布を複雑に変える必要なしに、任意のカ
バレッジエリアを効率良く覆うことを可能にするもので
ある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an arbitrary coverage area can be formed without having to change a complicated mirror shape or an excitation distribution of a primary radiator in a complicated manner. This enables efficient covering.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】第１の発明によるマルチ
ビームアンテナは、複数のだ円形ビームと複数の円形ビ
ームにより、複数のカバレッジエリアを覆うためのマル
チビームを形成するものである。A multi-beam antenna according to a first aspect of the present invention forms a multi-beam for covering a plurality of coverage areas with a plurality of elliptical beams and a plurality of circular beams.
【０００６】また、第２の発明によるマルチビームアン
テナは、上記マルチビームを実現するために、円形ホー
ンとだ円形ホーンを組み合わせたアレーフィードの反射
鏡アンテナを用いる。Further, the multi-beam antenna according to the second invention uses an array-feed reflector antenna combining a circular horn and an elliptical horn in order to realize the multi-beam.
【０００７】また、第３の発明によるマルチビームアン
テナは、上記マルチビームを実現するために、円形主反
射鏡とだ円形副反射鏡を組み合わせたアンテナを用い
る。The multi-beam antenna according to the third invention uses an antenna combining a circular main reflecting mirror and an elliptical sub-reflecting mirror to realize the multi-beam.
【０００８】また、第４の発明によるマルチビームアン
テナは、上記マルチビームを実現するために、複数の素
子アンテナと分配器とＢＦＮ（Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎ
ｇＮｅｔｗｏｒｋ）をそなえたダイレクトラディエーシ
ョンアレーアンテナを用いる。The multibeam antenna according to a fourth aspect of the present invention includes a plurality of element antennas, a distributor, and a BFN (Beam Formin) for realizing the multibeam.
gNetwork) is used.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示すマルチビームの構成例であり、図に
おいて、１ａ，１ｂ，２，３は地球上に投影された長径
ａ，短径ｂのだ円形ビーム、４は地球上に投影された直
径ａの円形ビームである。また、１，２，３，４はそれ
ぞれ異なった周波数のビームである。だ円形ビーム同士
は短径で相互に重なり、円形ビームはだ円形ビームの間
に位置する。円形ビームをはさむだ円形ビームは任意の
角度αをなし、マルチビーム全体としては、異なる４周
波数以上を用いる１列ビーム配置となる。なお、同一周
波数の隣接ビーム間距離ｓｘ２は、だ円ビーム同士が短
径で重なる長さをｄｘ、だ円形ビーム２，３の短径が円
形ビーム４と重なる長さをそれぞれｄｚ１，ｄｚ２とす
れば、以下の式で表わされる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 shows a configuration example of a multi-beam according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, reference numerals 1a, 1b, 2, and 3 denote elliptical beams having a major axis a and a minor axis b projected on the earth, and It is a circular beam of diameter a projected on the earth. Also, beams 1, 2, 3, and 4 are beams having different frequencies. The elliptical beams overlap each other with a short diameter, and the circular beams are located between the elliptical beams. The circular beam sandwiching the circular beams forms an arbitrary angle α, and the multi-beam as a whole has a single-row beam arrangement using four or more different frequencies. Note that the distance sx2 between adjacent beams of the same frequency is dx where the length of the elliptical beams overlapping with the minor axis is dx, and the lengths where the minor axes of the elliptical beams 2 and 3 overlap the circular beam 4 are dz1 and dz2, respectively. For example, it is represented by the following equation.
【００１０】[0010]
【数１】 (Equation 1)
【００１１】図２は実施の形態１におけるマルチビーム
の形成例であり、図において、各符号は図１と同一であ
る。図２に示すように、だ円形ビームと円形ビームを組
み合わせたマルチビームの場合、だ円形ビームまたは円
形ビームのみからなるマルチビームに比べて、隣接ビー
ム間のすき間を小さくできる。この特徴により、任意の
カバレッジエリアを無駄なく覆うことが容易になる。ま
た、同一周波数の隣接ビーム間距離が、だ円形ビームの
みからなるマルチビームに比べて長くなるため、高いア
イソレーション特性が得られる。FIG. 2 shows an example of forming a multi-beam according to the first embodiment. In the figure, reference numerals are the same as those in FIG. As shown in FIG. 2, in the case of a multi-beam in which an elliptical beam and a circular beam are combined, a gap between adjacent beams can be reduced as compared with a multi-beam including an elliptical beam or only a circular beam. This feature makes it easier to cover any coverage area without waste. Further, since the distance between adjacent beams of the same frequency is longer than that of a multi-beam composed of only elliptical beams, high isolation characteristics can be obtained.
【００１２】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示すマルチビームアンテナの構成図であり、図に
おいて、５は円形反射鏡面、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは
だ円形ホーン、７は円形ホーンである。１次放射器とし
て、だ円形ホーン６と円形ホーン７を組み合わせたアレ
ーフィードを採用することにより、だ円形ホーン６から
放射される電波はだ円形ビームを形成し、円形ホーン７
から放射される電波は円形ビームを形成するため、だ円
形ビームと円形ビームを組み合わせたマルチビームが実
現できる。Embodiment 2 FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 5 denotes a circular reflecting mirror surface, 6a, 6b, 6c, and 6d denote elliptical horns, and 7 denotes a circular horn. By adopting an array feed in which the elliptical horn 6 and the circular horn 7 are combined as the primary radiator, the radio wave radiated from the elliptical horn 6 forms an elliptical beam, and the circular horn 7
Since the radio waves radiated from the antenna form a circular beam, a multi-beam combining the elliptical beam and the circular beam can be realized.
【００１３】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３を示すマルチビームアンテナの構成図であり、図に
おいて、８は円形主反射鏡、９はだ円形副反射鏡、１０
と１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ放射する周波数
帯域が異なる１次放射器である。副反射鏡９は周波数選
択板（ＦＳＲ）により構成されており、１１の１次放射
器から放射される電波を反射させ、１０の１次放射器か
ら放射される電波を透過させる。だ円形副反射鏡で反射
した電波はだ円形ビームを放射し、だ円形副反射鏡を透
過して円形主反射鏡で反射した電波は円形ビームを放射
するため、このアンテナは、だ円形ビームと円形ビーム
を組み合わせたマルチビームを形成する。Embodiment 3 FIG. 4 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a third embodiment of the present invention, in which 8 is a circular main reflecting mirror, 9 is an elliptical sub-reflecting mirror,
, 11a, 11b, and 11c are primary radiators that emit different frequency bands. The sub-reflector 9 is constituted by a frequency selection plate (FSR), reflects radio waves radiated from the 11 primary radiators, and transmits radio waves radiated from the 10 primary radiators. The radio wave reflected by the elliptical sub-reflector radiates an elliptical beam, and the radio wave transmitted through the elliptical sub-reflector and reflected by the circular main reflector radiates a circular beam. A multi-beam is formed by combining circular beams.
【００１４】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４を示すダイレクトラディエーションアレー型マルチ
ビームアンテナの構成図であり、図において、１２は素
子アンテナ、１３は円形ビームを形成する際に励振させ
る素子アンテナである。また、図６は図５におけるマル
チビームアンテナの内部構成を示す構成図であり、図に
おいて、１４は分配器、１５ａ，１５ｂと１６は、それ
ぞれだ円形ビームと円形ビームを形成するＢｅａｍ Ｆ
ｏｒｍｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＢＦＮ）である。ただ
し図５では、説明を簡単にするために１次元的な表現を
している。なお、以下の説明では送信を例にとって述べ
るが、受信についても同様である。Embodiment 4 FIG. 5 is a configuration diagram of a direct radiation array type multi-beam antenna according to a fourth embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 12 denotes an element antenna, and 13 denotes an element antenna to be excited when a circular beam is formed. FIG. 6 is a configuration diagram showing the internal configuration of the multi-beam antenna in FIG. 5. In FIG. 6, reference numeral 14 denotes a distributor, and reference numerals 15a, 15b, and 16 denote elliptical beams and Beam F which form a circular beam, respectively.
or working network (BFN). However, in FIG. 5, a one-dimensional expression is used to simplify the description. In the following description, transmission is described as an example, but the same applies to reception.
【００１５】図５に示すように、素子アンテナは全体と
してだ円面を構成するように配置されている。図６にお
いて、各ＢＦＮ１５ａ，１５ｂ，１６はそれぞれ異なる
周波数（ｆ１，ｆ２，ｆ３）のビームを形成する。だ円
形ビームを形成するＢＦＮ１５は、すべての素子アンテ
ナに信号を分配するが、円形ビームを形成するＢＦＮ１
６は、中心付近の円状の面を構成する素子アンテナにの
み、信号を分配する。各ビームの放射方向は、ＢＦＮ１
５，１６内の移相器により変えられるので、このアンテ
ナは、だ円形ビームと円形ビームを組み合わせたマルチ
ビームを形成する。As shown in FIG. 5, the element antennas are arranged so as to form an elliptical surface as a whole. In FIG. 6, each of the BFNs 15a, 15b, and 16 forms a beam having a different frequency (f1, f2, f3). The BFN 15 that forms an elliptical beam distributes a signal to all element antennas, but the BFN 1 that forms a circular beam
Numeral 6 distributes a signal only to element antennas forming a circular surface near the center. The radiation direction of each beam is BFN1
As varied by the phase shifters in 5 and 16, this antenna forms a multi-beam that combines an elliptical beam and a circular beam.
【００１６】[0016]
【発明の効果】第１の発明によれば、円形ビームとだ円
形ビームを組み合わせたマルチビームを形成することに
より、隣接ビーム間に生じるすき間を小さくできる。こ
の特徴により、任意の形のカバレッジエリアを覆うこと
が比較的容易になる。また、同一周波数の隣接ビーム間
距離が長くなり、高いアイソレーション特性を得ること
ができる。According to the first aspect of the invention, by forming a multi-beam by combining a circular beam and an elliptical beam, the gap generated between adjacent beams can be reduced. This feature makes it relatively easy to cover any form of coverage area. Further, the distance between adjacent beams of the same frequency becomes longer, and high isolation characteristics can be obtained.
【００１７】また、第２の発明によれば、円形反射鏡
と、円形ホーンとだ円形ホーンを組み合わせたアレーフ
ィードから構成されるアンテナを採用することにより、
円形ホーンから放射される電波は円形ビームを形成し、
だ円形ホーンから放射される電波はだ円形ビームを形成
するため、上記マルチビームを、複雑な鏡面修正を必要
とせずに実現できる。According to the second aspect of the present invention, by adopting an antenna composed of a circular reflecting mirror and an array feed combining a circular horn and an elliptical horn,
The radio waves emitted from the circular horn form a circular beam,
Since the radio waves radiated from the elliptical horn form an elliptical beam, the multi-beam can be realized without requiring a complicated mirror surface modification.
【００１８】また、第３の発明によれば、円形主反射鏡
と、周波数選択板（ＦＳＲ）で構成されるだ円形副反射
鏡を含むアンテナを採用することにより、円形主反射鏡
のみで反射した電波は円形ビームを形成し、だ円形副反
射鏡で反射した電波はだ円形ビームを形成するため、上
記マルチビームを、複雑な鏡面修正を必要とせず、か
つ、１種類のホーンアンテナにより実現できる。Further, according to the third aspect of the present invention, by employing an antenna including a circular main reflecting mirror and an elliptical sub-reflecting mirror constituted by a frequency selection plate (FSR), the light is reflected only by the circular main reflecting mirror. The reflected radio waves form a circular beam, and the radio waves reflected by the elliptical sub-reflector form an elliptical beam. Therefore, the above multi-beam does not require complicated mirror correction and is realized by one type of horn antenna it can.
【００１９】また、第４の発明によれば、素子アンテナ
が全体でだ円面を構成するように配置されたダイレクト
ラディエーションアレーアンテナを採用することによ
り、すべての素子アンテナが励振される場合には、だ円
形ビームが形成され、アンテナ開口面の中心付近で円状
の面を構成する素子アンテナのみが励振される場合に
は、円形ビームが形成されるため、上記マルチビームを
簡単な回路構成で実現できる。According to the fourth aspect of the present invention, by adopting a direct radiation array antenna in which the element antennas are arranged so as to form an elliptical surface as a whole, when all the element antennas are excited, In the case where an elliptical beam is formed and only the element antenna forming a circular surface near the center of the antenna aperture surface is excited, a circular beam is formed. Can be realized.
【図１】 この発明の実施の形態１を示すマルチビーム
の構成例である。FIG. 1 is a configuration example of a multi-beam showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 実施の形態１におけるマルチビームの形成例
である。FIG. 2 is an example of forming a multi-beam according to the first embodiment.
【図３】 この発明の実施の形態２を示すマルチビーム
アンテナの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 この発明の実施の形態３を示すマルチビーム
アンテナの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a third embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の実施の形態４を示すダイレクトラ
ディエーションアレー型マルチビームアンテナの構成図
である。FIG. 5 is a configuration diagram of a direct radiation array type multi-beam antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】 図５におけるマルチビームアンテナの内部構
成を示す構成図である。6 is a configuration diagram showing an internal configuration of the multi-beam antenna in FIG.
【図７】 従来の技術における衛星搭載用マルチビーム
アンテナのビーム形成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of beam formation of a multibeam antenna for onboard satellites according to a conventional technique.
【符号の説明】 １ 長径ａ，短径ｂのだ円形ビーム、２ 長径ａ，短径
ｂのだ円形ビーム、３長径ａ，短径ｂのだ円形ビーム、
４ 直径ａの円形ビーム、５ 円形反射鏡面、６ だ円
形ホーン、７ 円形ホーン、８ 円形主反射鏡、９ だ
円形副反射鏡、１０ １次放射器、１１ １次放射器、
１２ 素子アンテナ、１３ 素子アンテナ、１４ 分配
器、１５ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ
（ＢＦＮ）、１６ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎｅｔ
ｗｏｒｋ（ＢＦＮ）。[Description of Signs] 1 Elliptical beam with major axis a, minor axis b, 2 elliptical beam with major axis a, minor axis b, oval beam with major axis a, minor axis b,
4 circular beam of diameter a, 5 circular reflecting mirror surface, 6 elliptical horn, 7 circular horn, 8 circular main reflecting mirror, 9 elliptical sub-reflector, 10 primary radiator, 11 primary radiator,
12-element antenna, 13-element antenna, 14 distributor, 15 Beam Forming Network
(BFN), 16 Beam Forming Net
work (BFN).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 針生 健一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 野口 龍宏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小林 右治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA08 BA18 BA19 BC07 DA08 DA09 5J021 AA05 AA08 AA13 AB08 BA01 GA08 HA02 JA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Haruo 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tatsuhiro Noguchi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 3 Rishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Uji Kobayashi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5J020 AA03 BA08 BA18 BA19 BC07 DA08 DA09 5J021 AA05 AA08 AA13 AB08 BA01 GA08 HA02 JA03
Claims (4)
複数のビームを形成するマルチビームアンテナにおい
て、上記複数のカバレッジエリアをだ円形状に成形され
た複数のビームと、円形状に成形された複数のビームに
よって覆うことを特徴とするマルチビームアンテナ。1. A multi-beam antenna for forming a plurality of beams with respect to a plurality of coverage areas on the ground, wherein the plurality of coverage areas are formed into an elliptical shape, and the plurality of beams are formed into a circular shape. A multi-beam antenna, wherein the antenna is covered by a beam.
ンとだ円形ホーンを組み合わせたアレーフィードの反射
鏡アンテナとしたことを特徴とする請求項１記載のマル
チビームアンテナ。2. The multi-beam antenna according to claim 1, wherein said multi-beam antenna is an array-feed reflector antenna combining a circular horn and an elliptical horn.
射鏡とだ円形副反射鏡を組み合わせたアンテナとしたこ
とを特徴とする請求項１記載のマルチビームアンテナ。3. The multi-beam antenna according to claim 1, wherein said multi-beam antenna is an antenna combining a circular main reflector and an elliptical sub-reflector.
子アンテナと分配器とＢｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎｅ
ｔｗｏｒｋ（ＢＦＮ）を備えたダイレクトラディエーシ
ョンアレーアンテナとしたことを特徴とする請求項１記
載のマルチビームアンテナ。4. A multi-beam antenna comprising a plurality of element antennas, a distributor, and a Beam Forming Ne.
The multi-beam antenna according to claim 1, wherein the antenna is a direct radiation array antenna provided with a Twork (BFN).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11017145A JP2000216631A (en) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | Multi-beam antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11017145A JP2000216631A (en) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | Multi-beam antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000216631A true JP2000216631A (en) | 2000-08-04 |
Family
ID=11935842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11017145A Pending JP2000216631A (en) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | Multi-beam antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000216631A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-01-26 JP JP11017145A patent/JP2000216631A/en active Pending
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| JPWO2017145376A1 (en) * | 2016-02-26 | 2018-03-29 | 三菱電機株式会社 | Multi-beam forming device, radar device, and communication device |
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