JP2003332838A - マルチビームアンテナ装置 - Google Patents
マルチビームアンテナ装置Info
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- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
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- H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
- H01Q3/16—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device
- H01Q3/18—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device wherein the primary active element is movable and the reflecting device is fixed
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- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のマルチビームアンテナ装置では、光学
系の構成が非回転対称な場合にマルチビームを構成する
各ビームの指向方向に歪みを生じる課題がある。 【解決手段】 主反射鏡１と、副反射鏡２と、集束反射
鏡やレンズからなる集束ビーム給電装置３と、複数のレ
ンズからなるレンズアレイ装置１０と、複数の一次放射
器５ａからなる一次放射器アレイ装置５とを備え、レン
ズアレイ装置１０を構成する複数のレンズをそれぞれ波
面変換レンズ１０ａとする。マルチビームを構成する各
々のビームの指向方向誤差を抑制することができる。
系の構成が非回転対称な場合にマルチビームを構成する
各ビームの指向方向に歪みを生じる課題がある。 【解決手段】 主反射鏡１と、副反射鏡２と、集束反射
鏡やレンズからなる集束ビーム給電装置３と、複数のレ
ンズからなるレンズアレイ装置１０と、複数の一次放射
器５ａからなる一次放射器アレイ装置５とを備え、レン
ズアレイ装置１０を構成する複数のレンズをそれぞれ波
面変換レンズ１０ａとする。マルチビームを構成する各
々のビームの指向方向誤差を抑制することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電波天文や通信
等に用いられるマルチビームアンテナ装置に関するもの
である。
等に用いられるマルチビームアンテナ装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のマルチビームアンテナ装
置として、例えば、進士 安達、“マルチビームアンテ
ナ”、信学誌、７７，５、ｐｐ５４４−５５１．に示さ
れたもの等がある。
置として、例えば、進士 安達、“マルチビームアンテ
ナ”、信学誌、７７，５、ｐｐ５４４−５５１．に示さ
れたもの等がある。
【０００３】図７は従来のマルチビームアンテナ装置を
示す構成図であり、図において、１は回転対称な形状を
有する主反射鏡、２は回転対称な形状を有する副反射
鏡、３は集束ビーム給電装置、３ａ〜３ｄは集束ビーム
給電装置３を構成する集束反射鏡であり、３ａおよび３
ｂは回転二次曲面の鏡面形状、３ｃおよび３ｄは平面の
鏡面形状を有する。また、４ａは集束反射鏡３ａの焦
点、４ｂは集束反射鏡３ｂの焦点、４ｃは焦点４ａの集
束反射鏡３ｃによるイメージの焦点、４ｄは焦点４ｂの
集束反射鏡３ｄによるイメージの焦点、５は一次放射器
アレイ装置、５ａは一次放射器アレイ装置５を構成する
一次放射器、６は一次放射器アレイ装置５に接続される
送受信機、７は仰角回転軸、８は方位角回転軸、９は集
束ビーム給電装置３と一次放射器アレイ装置５および送
受信機６を固定するアンテナ局舎である。
示す構成図であり、図において、１は回転対称な形状を
有する主反射鏡、２は回転対称な形状を有する副反射
鏡、３は集束ビーム給電装置、３ａ〜３ｄは集束ビーム
給電装置３を構成する集束反射鏡であり、３ａおよび３
ｂは回転二次曲面の鏡面形状、３ｃおよび３ｄは平面の
鏡面形状を有する。また、４ａは集束反射鏡３ａの焦
点、４ｂは集束反射鏡３ｂの焦点、４ｃは焦点４ａの集
束反射鏡３ｃによるイメージの焦点、４ｄは焦点４ｂの
集束反射鏡３ｄによるイメージの焦点、５は一次放射器
アレイ装置、５ａは一次放射器アレイ装置５を構成する
一次放射器、６は一次放射器アレイ装置５に接続される
送受信機、７は仰角回転軸、８は方位角回転軸、９は集
束ビーム給電装置３と一次放射器アレイ装置５および送
受信機６を固定するアンテナ局舎である。
【０００４】次に動作について説明する。同図に示すマ
ルチビームアンテナ装置において、複数の天体や衛星か
らの電波を同時に測定するために、単一の鏡面構成を成
す主反射鏡１、副反射鏡２、集束ビーム給電装置３に対
して、複数の一次放射器５ａからなる一次放射器アレイ
装置５を用いる。マルチビームアンテナ装置に対して、
それぞれ異なる方向から同時に到来した電波は、主反射
鏡１により反射・集束され、副反射鏡２および集束ビー
ム給電装置３を介して、一次放射器アレイ装置５へ到達
し、それぞれの到来方向電波に対応した一次放射器５ａ
により受信され、マルチビームを実現する。この一次放
射器５ａは、マルチビームを構成する各々のビーム指向
方向が、所望の電波到来方向となるように配置される。
ルチビームアンテナ装置において、複数の天体や衛星か
らの電波を同時に測定するために、単一の鏡面構成を成
す主反射鏡１、副反射鏡２、集束ビーム給電装置３に対
して、複数の一次放射器５ａからなる一次放射器アレイ
装置５を用いる。マルチビームアンテナ装置に対して、
それぞれ異なる方向から同時に到来した電波は、主反射
鏡１により反射・集束され、副反射鏡２および集束ビー
ム給電装置３を介して、一次放射器アレイ装置５へ到達
し、それぞれの到来方向電波に対応した一次放射器５ａ
により受信され、マルチビームを実現する。この一次放
射器５ａは、マルチビームを構成する各々のビーム指向
方向が、所望の電波到来方向となるように配置される。
【０００５】ここで当該マルチビームアンテナ装置によ
り、地上から天体を観測する場合等では、地球の自転の
影響等によって、天球上の天体の位置が天の北極あるい
は南極を中心に回転するため、測定中に測定対象の方向
が変化することになる。この場合は、主反射鏡１の指向
方向を、例えば複数の測定対象の重心位置方向となるよ
う変化させ、追尾しながら受信を行う。但し、複数の測
定対象の相対的な位置関係は、天球上で保たれたままで
天の北極あるいは南極を中心に回転するため、アンテナ
から見た複数の測定対象の方向も、上記重心位置方向に
対して回転する。したがって、各々の天体からの電波に
対応した一次放射器５ａの配置も相対的に回転させる必
要があり、一次放射器アレイ装置５の装置全体を回転駆
動して視野回転補正を行わなければならない。
り、地上から天体を観測する場合等では、地球の自転の
影響等によって、天球上の天体の位置が天の北極あるい
は南極を中心に回転するため、測定中に測定対象の方向
が変化することになる。この場合は、主反射鏡１の指向
方向を、例えば複数の測定対象の重心位置方向となるよ
う変化させ、追尾しながら受信を行う。但し、複数の測
定対象の相対的な位置関係は、天球上で保たれたままで
天の北極あるいは南極を中心に回転するため、アンテナ
から見た複数の測定対象の方向も、上記重心位置方向に
対して回転する。したがって、各々の天体からの電波に
対応した一次放射器５ａの配置も相対的に回転させる必
要があり、一次放射器アレイ装置５の装置全体を回転駆
動して視野回転補正を行わなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のマルチビームア
ンテナ装置は以上のように構成されているので、複数の
測定対象からの電波は、まず主反射鏡１および副反射鏡
２を介して焦点４ｃ付近で各々の電波到来方向に対応す
る位置でそれぞれ一度集束される。主反射鏡１および副
反射鏡２の形状が回転対称な場合、測定対象からの電波
の到来方向が主反射鏡１の光軸に対して回転対称であれ
ば、各々のビームに対応した電波が集束される位置も回
転対称となる。この焦点４ｃ付近で集束された各々のビ
ーム方向からの電波は、再び広がりながら伝播を続け、
集束ビーム給電装置３を介した後に焦点４ｄ付近でそれ
ぞれ再集束される。
ンテナ装置は以上のように構成されているので、複数の
測定対象からの電波は、まず主反射鏡１および副反射鏡
２を介して焦点４ｃ付近で各々の電波到来方向に対応す
る位置でそれぞれ一度集束される。主反射鏡１および副
反射鏡２の形状が回転対称な場合、測定対象からの電波
の到来方向が主反射鏡１の光軸に対して回転対称であれ
ば、各々のビームに対応した電波が集束される位置も回
転対称となる。この焦点４ｃ付近で集束された各々のビ
ーム方向からの電波は、再び広がりながら伝播を続け、
集束ビーム給電装置３を介した後に焦点４ｄ付近でそれ
ぞれ再集束される。
【０００７】ここでオフセット形式の集束反射鏡によっ
て、集束ビーム給電装置３内の各々のビーム指向方向に
対応した電波の伝播方向は、光軸に対して非回転対称と
なる、これにより集束ビーム給電装置３に入射する前の
電波集束位置が回転対称であったとしても、出射後の電
波集束位置は回転対称とはならず歪んだ配置となる。し
たがって、一次放射器アレイ装置５を構成する一次放射
器５ａを仮に回転対称に配置したとしても、マルチビー
ムアンテナ装置の各々のビーム指向方向は、回転対称と
ならず歪みを生じてしまう課題があった。
て、集束ビーム給電装置３内の各々のビーム指向方向に
対応した電波の伝播方向は、光軸に対して非回転対称と
なる、これにより集束ビーム給電装置３に入射する前の
電波集束位置が回転対称であったとしても、出射後の電
波集束位置は回転対称とはならず歪んだ配置となる。し
たがって、一次放射器アレイ装置５を構成する一次放射
器５ａを仮に回転対称に配置したとしても、マルチビー
ムアンテナ装置の各々のビーム指向方向は、回転対称と
ならず歪みを生じてしまう課題があった。
【０００８】また、一次放射器アレイ装置５の装置全体
を回転駆動して視野回転補正を行う場合には、上記ビー
ム指向方向の非回転対称性から、その回転駆動量に応じ
て各々のビーム指向方向が変化してしまう課題があっ
た。
を回転駆動して視野回転補正を行う場合には、上記ビー
ム指向方向の非回転対称性から、その回転駆動量に応じ
て各々のビーム指向方向が変化してしまう課題があっ
た。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、ビーム指向方向の誤差を抑制する
マルチビームアンテナ装置を得ることを目的とする。
めになされたもので、ビーム指向方向の誤差を抑制する
マルチビームアンテナ装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係るマルチビ
ームアンテナ装置は、主反射鏡と、副反射鏡と、集束反
射鏡やレンズからなる集束ビーム給電装置と、複数のレ
ンズからなるレンズアレイ装置と、複数の一次放射器か
らなる一次放射器アレイ装置とで構成され、レンズアレ
イ装置は、一次放射器アレイ装置の前面に配置され、レ
ンズアレイ装置を構成する複数のレンズを波面変換レン
ズとするようにしたものである。
ームアンテナ装置は、主反射鏡と、副反射鏡と、集束反
射鏡やレンズからなる集束ビーム給電装置と、複数のレ
ンズからなるレンズアレイ装置と、複数の一次放射器か
らなる一次放射器アレイ装置とで構成され、レンズアレ
イ装置は、一次放射器アレイ装置の前面に配置され、レ
ンズアレイ装置を構成する複数のレンズを波面変換レン
ズとするようにしたものである。
【００１１】この発明に係るマルチビームアンテナ装置
は、主反射鏡と、副反射鏡と、集束反射鏡やレンズから
なる集束ビーム給電装置と、複数のレンズからなるレン
ズアレイ装置と、複数の一次放射器からなる一次放射器
アレイ装置とで構成され、レンズアレイ装置は、集束ビ
ーム給電装置の電波伝搬経路内で各ビームの電力が空間
的に分離された位置に配置され、レンズアレイ装置を構
成する複数のレンズを波面変換レンズとするようにした
ものである。
は、主反射鏡と、副反射鏡と、集束反射鏡やレンズから
なる集束ビーム給電装置と、複数のレンズからなるレン
ズアレイ装置と、複数の一次放射器からなる一次放射器
アレイ装置とで構成され、レンズアレイ装置は、集束ビ
ーム給電装置の電波伝搬経路内で各ビームの電力が空間
的に分離された位置に配置され、レンズアレイ装置を構
成する複数のレンズを波面変換レンズとするようにした
ものである。
【００１２】この発明に係るマルチビームアンテナ装置
は、レンズアレイ装置と一次放射器アレイ装置とを視野
回転補正のために装置全体を回転駆動し、レンズアレイ
装置全体の回転駆動量に応じて、レンズアレイ装置を構
成する複数のレンズを各々の中心を回転軸として回転駆
動するようにしたものである。
は、レンズアレイ装置と一次放射器アレイ装置とを視野
回転補正のために装置全体を回転駆動し、レンズアレイ
装置全体の回転駆動量に応じて、レンズアレイ装置を構
成する複数のレンズを各々の中心を回転軸として回転駆
動するようにしたものである。
【００１３】この発明に係るマルチビームアンテナ装置
は、レンズアレイ装置と一次放射器アレイ装置とを視野
回転補正のために装置全体を回転駆動し、レンズアレイ
装置全体の回転駆動量に応じて、レンズアレイ装置を構
成する複数のレンズを各々の中心を回転軸として回転駆
動し、その姿勢を変化させるようにしたものである。
は、レンズアレイ装置と一次放射器アレイ装置とを視野
回転補正のために装置全体を回転駆動し、レンズアレイ
装置全体の回転駆動量に応じて、レンズアレイ装置を構
成する複数のレンズを各々の中心を回転軸として回転駆
動し、その姿勢を変化させるようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるマ
ルチビームアンテナ装置を示す構成図であり、図におい
て、１は回転対称な形状を有する主反射鏡、２は回転対
称な形状を有する副反射鏡、３は集束ビーム給電装置、
３ａ〜３ｄは集束ビーム給電装置３を構成する集束反射
鏡であり、３ａおよび３ｂは回転二次曲面の鏡面形状、
３ｃおよび３ｄは平面の鏡面形状を有する。また、４ａ
は集束反射鏡３ａの焦点、４ｂは集束反射鏡３ｂの焦
点、４ｃは焦点４ａの集束反射鏡３ｃによるイメージの
焦点、４ｄは焦点４ｂの集束反射鏡３ｄによるイメージ
の焦点、５は一次放射器アレイ装置、５ａは一次放射器
アレイ装置５を構成する一次放射器、６は一次放射器ア
レイ装置５に接続される送受信機、７は仰角回転軸、８
は方位角回転軸、９は集束ビーム給電装置３と一次放射
器アレイ装置５および送受信機６を固定するアンテナ局
舎、１０はレンズアレイ装置、１０ａはレンズアレイ装
置１０を構成する波面変換レンズである。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるマ
ルチビームアンテナ装置を示す構成図であり、図におい
て、１は回転対称な形状を有する主反射鏡、２は回転対
称な形状を有する副反射鏡、３は集束ビーム給電装置、
３ａ〜３ｄは集束ビーム給電装置３を構成する集束反射
鏡であり、３ａおよび３ｂは回転二次曲面の鏡面形状、
３ｃおよび３ｄは平面の鏡面形状を有する。また、４ａ
は集束反射鏡３ａの焦点、４ｂは集束反射鏡３ｂの焦
点、４ｃは焦点４ａの集束反射鏡３ｃによるイメージの
焦点、４ｄは焦点４ｂの集束反射鏡３ｄによるイメージ
の焦点、５は一次放射器アレイ装置、５ａは一次放射器
アレイ装置５を構成する一次放射器、６は一次放射器ア
レイ装置５に接続される送受信機、７は仰角回転軸、８
は方位角回転軸、９は集束ビーム給電装置３と一次放射
器アレイ装置５および送受信機６を固定するアンテナ局
舎、１０はレンズアレイ装置、１０ａはレンズアレイ装
置１０を構成する波面変換レンズである。
【００１５】説明のため、焦点４ｃを原点Ｆ１とし、方
位角回転軸８と並行な方向にｚ軸、仰角回転軸７と平行
な方向にｘ軸をなす直交座標系（Ｆ１−ｘｆ，ｙｆ，ｚ
ｆ）を定義する。さらに、焦点４ｄを原点Ｆ２、焦点４
ｄから集束反射鏡３ｄの光軸交点へ向かう方向にｚ軸、
集束反射鏡３ｄの入射側および出射側光軸の両方に直交
する方向にｙ軸をなす直交座標系（Ｆ２−ｘｆ’，ｙ
ｆ’，ｚｆ’）を定義する。
位角回転軸８と並行な方向にｚ軸、仰角回転軸７と平行
な方向にｘ軸をなす直交座標系（Ｆ１−ｘｆ，ｙｆ，ｚ
ｆ）を定義する。さらに、焦点４ｄを原点Ｆ２、焦点４
ｄから集束反射鏡３ｄの光軸交点へ向かう方向にｚ軸、
集束反射鏡３ｄの入射側および出射側光軸の両方に直交
する方向にｙ軸をなす直交座標系（Ｆ２−ｘｆ’，ｙ
ｆ’，ｚｆ’）を定義する。
【００１６】次に動作について説明する。この実施の形
態１によるマルチビームアンテナ装置の動作原理につい
て図面を参照しながら説明する。図２は一次放射器アレ
イ装置５を構成する一次放射器５ａを示す配置図であ
る。図２の配置例では、焦点４ｄで定義された座標系
（Ｆ２−ｘｆ’，ｙｆ’，ｚｆ’）のｘｆ’−ｙｆ’面
内において、等間隔格子状に２５個の一次放射器５ａが
配置されている。また、図３は図２の配置例に基づいて
光線追跡を行うことにより求めた、各々の一次放射器５
ａから電波を放射した際に、レンズアレイ装置１０を介
すること無く、直接に集束ビーム給電装置３を経た場合
の、集束ビーム給電装置３から出射された後の焦点４ｃ
で定義された座標系（Ｆ１−ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）のｘｆ
−ｙｆ面内での電波集束位置を示す図である。
態１によるマルチビームアンテナ装置の動作原理につい
て図面を参照しながら説明する。図２は一次放射器アレ
イ装置５を構成する一次放射器５ａを示す配置図であ
る。図２の配置例では、焦点４ｄで定義された座標系
（Ｆ２−ｘｆ’，ｙｆ’，ｚｆ’）のｘｆ’−ｙｆ’面
内において、等間隔格子状に２５個の一次放射器５ａが
配置されている。また、図３は図２の配置例に基づいて
光線追跡を行うことにより求めた、各々の一次放射器５
ａから電波を放射した際に、レンズアレイ装置１０を介
すること無く、直接に集束ビーム給電装置３を経た場合
の、集束ビーム給電装置３から出射された後の焦点４ｃ
で定義された座標系（Ｆ１−ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）のｘｆ
−ｙｆ面内での電波集束位置を示す図である。
【００１７】図３より、マルチビームを構成する各ビー
ムに対応した電波の集束位置は、集束ビーム給電装置３
を介する前後において保存せず、その配置に歪みを生じ
ていることがわかる。この電波集束位置の歪みは、集束
ビーム給電装置３の構成や集束反射鏡３ａ〜３ｄ等の形
状によって決定付けられる。これは上記従来の技術で説
明したとおり、オフセット形式の集束反射鏡３ａ〜３ｄ
によって、集束ビーム給電装置３内の各々のビーム指向
方向に対応した電波の伝播方向が、光軸に対して非回転
対称となることによるものである。したがって、そのま
まではマルチビームアンテナ装置の各々のビーム指向方
向が歪んでしまうことになる。一方で、一次放射器５ａ
を上記の歪んだ配置で並べれば、ビーム指向方向の歪み
を補正することができるが、一次放射器５ａと送受信機
６を接続する給電回路が複雑になったり、一次放射器５
ａの寸法上の制約により物理的に各々が干渉してしまう
などの問題が生じる。
ムに対応した電波の集束位置は、集束ビーム給電装置３
を介する前後において保存せず、その配置に歪みを生じ
ていることがわかる。この電波集束位置の歪みは、集束
ビーム給電装置３の構成や集束反射鏡３ａ〜３ｄ等の形
状によって決定付けられる。これは上記従来の技術で説
明したとおり、オフセット形式の集束反射鏡３ａ〜３ｄ
によって、集束ビーム給電装置３内の各々のビーム指向
方向に対応した電波の伝播方向が、光軸に対して非回転
対称となることによるものである。したがって、そのま
まではマルチビームアンテナ装置の各々のビーム指向方
向が歪んでしまうことになる。一方で、一次放射器５ａ
を上記の歪んだ配置で並べれば、ビーム指向方向の歪み
を補正することができるが、一次放射器５ａと送受信機
６を接続する給電回路が複雑になったり、一次放射器５
ａの寸法上の制約により物理的に各々が干渉してしまう
などの問題が生じる。
【００１８】そこで上記のビーム指向方向の歪みを補正
するために波面変換レンズ１０ａを用いる。図４に波面
変換レンズの説明図を示す。この波面変換レンズ１０ａ
は、任意の波源から入射した電波を、あたかも別の波源
から伝播してきたかのように見せるものであり、波面の
曲率中心位置を変化させるものである。波面変換レンズ
１０ａの形状は、屈折の法則と光路長一定の条件から決
定することができる。
するために波面変換レンズ１０ａを用いる。図４に波面
変換レンズの説明図を示す。この波面変換レンズ１０ａ
は、任意の波源から入射した電波を、あたかも別の波源
から伝播してきたかのように見せるものであり、波面の
曲率中心位置を変化させるものである。波面変換レンズ
１０ａの形状は、屈折の法則と光路長一定の条件から決
定することができる。
【００１９】ここでビーム指向誤差を抑制するために
は、物理的な波源となる一次放射器５ａからの電波の等
位相波面を、波面変換レンズ１０ａによって所望の位置
を波源とする等位相波面に変換すれば良い。この所望の
波源配置は、上記の集束ビーム給電装置３を介して電波
が集束する歪んだ位置そのものであり、集束ビーム給電
装置３について光線追跡等を行うことにより求めること
ができる。
は、物理的な波源となる一次放射器５ａからの電波の等
位相波面を、波面変換レンズ１０ａによって所望の位置
を波源とする等位相波面に変換すれば良い。この所望の
波源配置は、上記の集束ビーム給電装置３を介して電波
が集束する歪んだ位置そのものであり、集束ビーム給電
装置３について光線追跡等を行うことにより求めること
ができる。
【００２０】但し、この波面変換レンズ１０ａを設置で
きる位置は、マルチビームを構成する各々のビームの電
力が十分に分離されている必要がある。一般に電波は広
がりながら伝播するため、隣接するビームからの影響を
最小限に抑えるには、最も確実に各ビームの電力が分離
されている一次放射器５ａのそれぞれの前面に、対応す
る波面変換レンズ１０ａを配置すれば良い。
きる位置は、マルチビームを構成する各々のビームの電
力が十分に分離されている必要がある。一般に電波は広
がりながら伝播するため、隣接するビームからの影響を
最小限に抑えるには、最も確実に各ビームの電力が分離
されている一次放射器５ａのそれぞれの前面に、対応す
る波面変換レンズ１０ａを配置すれば良い。
【００２１】なお、集束ビーム給電装置３が集束反射鏡
でなく、レンズのみで構成されている場合や、集束反射
鏡とレンズを組み合わせて構成されている場合等、構成
が異なる場合でも、上記と同様にしてビーム指向方向の
誤差を抑制できる。また、図１に示された主反射鏡１と
副反射鏡２がカセグレン形式のみでなくグレゴリアン形
式でも良い。さらに、高能率化等のためにその形状を修
整されていても良い。
でなく、レンズのみで構成されている場合や、集束反射
鏡とレンズを組み合わせて構成されている場合等、構成
が異なる場合でも、上記と同様にしてビーム指向方向の
誤差を抑制できる。また、図１に示された主反射鏡１と
副反射鏡２がカセグレン形式のみでなくグレゴリアン形
式でも良い。さらに、高能率化等のためにその形状を修
整されていても良い。
【００２２】以上では、マルチビームアンテナ装置が送
信アンテナとして機能する場合について説明したが、受
信アンテナとして機能する場合においても、アンテナの
可逆性から同様にビーム指向方向の誤差が抑制できる。
信アンテナとして機能する場合について説明したが、受
信アンテナとして機能する場合においても、アンテナの
可逆性から同様にビーム指向方向の誤差が抑制できる。
【００２３】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２によるマルチビームアンテナ装置を示す構成図であ
り、図において、全ての構成品は図１と同様であり、説
明を省略する。この実施の形態２では、レンズアレイ装
置１０を一次放射器アレイ装置５の前面では無く、焦点
４ｃ付近の集束ビーム給電装置３を介した電波が集束さ
れる位置に設置する。その他のビーム指向方向の誤差抑
制に関する内容は上記実施の形態１と同様である。
態２によるマルチビームアンテナ装置を示す構成図であ
り、図において、全ての構成品は図１と同様であり、説
明を省略する。この実施の形態２では、レンズアレイ装
置１０を一次放射器アレイ装置５の前面では無く、焦点
４ｃ付近の集束ビーム給電装置３を介した電波が集束さ
れる位置に設置する。その他のビーム指向方向の誤差抑
制に関する内容は上記実施の形態１と同様である。
【００２４】次に動作について説明する。このようなア
ンテナの光学系における焦点付近では、各ビームの電力
が十分に集束されているため、隣接するビームからの影
響を抑えることができる。したがって、一次放射器アレ
イ装置５と集束反射鏡３ｄの距離が非常に近く、物理的
にレンズアレイ装置１０を配置できない場合でも、ビー
ム指向方向の誤差を抑制することができる。
ンテナの光学系における焦点付近では、各ビームの電力
が十分に集束されているため、隣接するビームからの影
響を抑えることができる。したがって、一次放射器アレ
イ装置５と集束反射鏡３ｄの距離が非常に近く、物理的
にレンズアレイ装置１０を配置できない場合でも、ビー
ム指向方向の誤差を抑制することができる。
【００２５】なお、集束ビーム給電装置３内に電波が集
束される位置が存在する場合には、そこにレンズアレイ
装置１０を設置しても、同様にビーム指向方向の誤差を
抑制することができる。
束される位置が存在する場合には、そこにレンズアレイ
装置１０を設置しても、同様にビーム指向方向の誤差を
抑制することができる。
【００２６】実施の形態３．この実施の形態３によるマ
ルチビームアンテナ装置について図面を参照しながら説
明する。この実施の形態３によるマルチビームアンテナ
装置の構成は、上記実施の形態１で示した図１と同一で
あるが、一次放射器アレイ装置５とレンズアレイ装置１
０の装置全体を視野回転補正のために回転駆動し、さら
に、レンズアレイ装置１０を構成する複数の波面変換レ
ンズ１０ａを各々の中心を回転軸として回転駆動するも
のである。
ルチビームアンテナ装置について図面を参照しながら説
明する。この実施の形態３によるマルチビームアンテナ
装置の構成は、上記実施の形態１で示した図１と同一で
あるが、一次放射器アレイ装置５とレンズアレイ装置１
０の装置全体を視野回転補正のために回転駆動し、さら
に、レンズアレイ装置１０を構成する複数の波面変換レ
ンズ１０ａを各々の中心を回転軸として回転駆動するも
のである。
【００２７】上記従来の技術で示したとおり、地上から
天体を観測する場合等では、アンテナから見た複数の測
定対象の方向も、上記重心位置方向に対して回転するた
め、一次放射器アレイ装置５の装置全体を回転駆動して
視野回転補正を行う必要がある。
天体を観測する場合等では、アンテナから見た複数の測
定対象の方向も、上記重心位置方向に対して回転するた
め、一次放射器アレイ装置５の装置全体を回転駆動して
視野回転補正を行う必要がある。
【００２８】次に動作について説明する。例えば、図２
のように等間隔格子状に２５個の一次放射器５ａが配置
されており、一次放射器アレイ装置５の中心が光軸上に
設置されている場合、一次放射器アレイ装置５の中心か
ら各一次放射器５ａまでの距離の組み合わせは、同図に
示すとおり、Ｒ１からＲ５までの５通りとなる。図６は
中心から変位して配置された一次放射器５ａから電波を
放射した際に、レンズアレイ装置１０を介すること無
く、直接に集束ビーム給電装置３を経た場合の、集束ビ
ーム給電装置３から出射された後の電波集束位置の視野
回転角特性を示す図である。同図では一次放射器５ａの
変位量が上記５通りの場合のそれぞれについて光線追跡
により求めている。
のように等間隔格子状に２５個の一次放射器５ａが配置
されており、一次放射器アレイ装置５の中心が光軸上に
設置されている場合、一次放射器アレイ装置５の中心か
ら各一次放射器５ａまでの距離の組み合わせは、同図に
示すとおり、Ｒ１からＲ５までの５通りとなる。図６は
中心から変位して配置された一次放射器５ａから電波を
放射した際に、レンズアレイ装置１０を介すること無
く、直接に集束ビーム給電装置３を経た場合の、集束ビ
ーム給電装置３から出射された後の電波集束位置の視野
回転角特性を示す図である。同図では一次放射器５ａの
変位量が上記５通りの場合のそれぞれについて光線追跡
により求めている。
【００２９】図６より、各一次放射器５ａの一次放射器
アレイ装置５の中心からの変位量に応じて、電波集束位
置の歪みが増加することがわかる。一方、視野回転角が
変化しても電波集束位置の歪みを生じる方向は、図中の
ｘｆ方向が支配的でほとんど変わらないことがわかる。
アレイ装置５の中心からの変位量に応じて、電波集束位
置の歪みが増加することがわかる。一方、視野回転角が
変化しても電波集束位置の歪みを生じる方向は、図中の
ｘｆ方向が支配的でほとんど変わらないことがわかる。
【００３０】そこで、この実施の形態３では、視野回転
補正による一次放射器アレイ装置５の装置全体の回転角
度と同じ角度だけ、レンズアレイ装置１０の装置全体も
同一回転軸で同一方向に回転駆動し、さらに、レンズア
レイ装置１０を構成する複数の波面変換レンズ１０ａを
各々の中心を回転軸として逆方向に同じ角度だけ回転駆
動する。このようにすれば、レンズアレイ装置１０の装
置全体が回転しても、これを構成する波面変換レンズ１
０ａの姿勢は、集束ビーム給電装置３に対して常に一定
となる。
補正による一次放射器アレイ装置５の装置全体の回転角
度と同じ角度だけ、レンズアレイ装置１０の装置全体も
同一回転軸で同一方向に回転駆動し、さらに、レンズア
レイ装置１０を構成する複数の波面変換レンズ１０ａを
各々の中心を回転軸として逆方向に同じ角度だけ回転駆
動する。このようにすれば、レンズアレイ装置１０の装
置全体が回転しても、これを構成する波面変換レンズ１
０ａの姿勢は、集束ビーム給電装置３に対して常に一定
となる。
【００３１】したがって、視野回転補正を実施する場合
に、視野回転角が変化してもビーム指向方向が変化せ
ず、その誤差を抑制することができる。
に、視野回転角が変化してもビーム指向方向が変化せ
ず、その誤差を抑制することができる。
【００３２】実施の形態４．この実施の形態４によるマ
ルチビームアンテナ装置について図面を参照しながら説
明する。この実施の形態４によるマルチビームアンテナ
装置の構成は、上記実施の形態１で示した図１と同一で
あるが、一次放射器アレイ装置５とレンズアレイ装置１
０の装置全体を視野回転補正のために回転駆動し、さら
に、レンズアレイ装置１０を構成する複数の波面変換レ
ンズ１０ａを各々の中心を回転軸として回転駆動し、そ
の姿勢も変化させるものである。
ルチビームアンテナ装置について図面を参照しながら説
明する。この実施の形態４によるマルチビームアンテナ
装置の構成は、上記実施の形態１で示した図１と同一で
あるが、一次放射器アレイ装置５とレンズアレイ装置１
０の装置全体を視野回転補正のために回転駆動し、さら
に、レンズアレイ装置１０を構成する複数の波面変換レ
ンズ１０ａを各々の中心を回転軸として回転駆動し、そ
の姿勢も変化させるものである。
【００３３】次に動作について説明する。上記実施の形
態３で示した図６において、一次放射器アレイ装置５の
中心から変位して配置された一次放射器５ａから電波
が、直接に集束ビーム給電装置３を介した後での電波集
束位置の歪みの量は、視野回転角の変化に応じて多少変
化している。これは上記実施の形態３のように波面変換
レンズ１０ａの姿勢を視野回転角に関わらず一定とする
だけでは、完全にはビーム指向方向の誤差を抑制すこと
ができないことを意味する。この電波集束位置の歪みの
量の、視野回転角による変化量は、集束ビーム給電装置
３の構成や集束反射鏡３ａ〜３ｄ等の形状、さらに、一
次放射器５ａの変位量により決定されるが、これが無視
できない場合には、所望のビーム指向方向の精度が得ら
れない。
態３で示した図６において、一次放射器アレイ装置５の
中心から変位して配置された一次放射器５ａから電波
が、直接に集束ビーム給電装置３を介した後での電波集
束位置の歪みの量は、視野回転角の変化に応じて多少変
化している。これは上記実施の形態３のように波面変換
レンズ１０ａの姿勢を視野回転角に関わらず一定とする
だけでは、完全にはビーム指向方向の誤差を抑制すこと
ができないことを意味する。この電波集束位置の歪みの
量の、視野回転角による変化量は、集束ビーム給電装置
３の構成や集束反射鏡３ａ〜３ｄ等の形状、さらに、一
次放射器５ａの変位量により決定されるが、これが無視
できない場合には、所望のビーム指向方向の精度が得ら
れない。
【００３４】そこで、この実施の形態４では、上記実施
の形態３と同様に一次放射器アレイ装置５とレンズアレ
イ装置１０、波面変換レンズ１０ａを駆動した上で、さ
らに、波面変換レンズ１０ａの姿勢をビーム指向方向の
誤差を抑制できるよう変化させる。
の形態３と同様に一次放射器アレイ装置５とレンズアレ
イ装置１０、波面変換レンズ１０ａを駆動した上で、さ
らに、波面変換レンズ１０ａの姿勢をビーム指向方向の
誤差を抑制できるよう変化させる。
【００３５】したがって、視野回転補正を実施する場合
に、視野回転角が変化してもビーム指向方向が変化せ
ず、その誤差を上記実施の形態３に比べてさらに抑制す
ることができる。
に、視野回転角が変化してもビーム指向方向が変化せ
ず、その誤差を上記実施の形態３に比べてさらに抑制す
ることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、主反
射鏡と、副反射鏡と、集束反射鏡やレンズからなる集束
ビーム給電装置と、複数のレンズからなるレンズアレイ
装置と、複数の一次放射器からなる一次放射器アレイ装
置とで構成され、レンズアレイ装置は、一次放射器アレ
イ装置の前面に配置され、レンズアレイ装置を構成する
複数のレンズを波面変換レンズとするように構成したの
で、マルチビームを構成する各々のビームの指向方向誤
差を抑制することができる効果がある。
射鏡と、副反射鏡と、集束反射鏡やレンズからなる集束
ビーム給電装置と、複数のレンズからなるレンズアレイ
装置と、複数の一次放射器からなる一次放射器アレイ装
置とで構成され、レンズアレイ装置は、一次放射器アレ
イ装置の前面に配置され、レンズアレイ装置を構成する
複数のレンズを波面変換レンズとするように構成したの
で、マルチビームを構成する各々のビームの指向方向誤
差を抑制することができる効果がある。
【００３７】この発明によれば、主反射鏡と、副反射鏡
と、集束反射鏡やレンズからなる集束ビーム給電装置
と、複数のレンズからなるレンズアレイ装置と、複数の
一次放射器からなる一次放射器アレイ装置とで構成さ
れ、レンズアレイ装置は、集束ビーム給電装置の電波伝
搬経路内で各ビームの電力が空間的に分離された位置に
配置され、レンズアレイ装置を構成する複数のレンズを
波面変換レンズとするように構成したので、マルチビー
ムを構成する各々のビームの指向方向誤差を抑制するこ
とができる効果がある。
と、集束反射鏡やレンズからなる集束ビーム給電装置
と、複数のレンズからなるレンズアレイ装置と、複数の
一次放射器からなる一次放射器アレイ装置とで構成さ
れ、レンズアレイ装置は、集束ビーム給電装置の電波伝
搬経路内で各ビームの電力が空間的に分離された位置に
配置され、レンズアレイ装置を構成する複数のレンズを
波面変換レンズとするように構成したので、マルチビー
ムを構成する各々のビームの指向方向誤差を抑制するこ
とができる効果がある。
【００３８】この発明によれば、レンズアレイ装置と一
次放射器アレイ装置とを視野回転補正のために装置全体
を回転駆動し、レンズアレイ装置全体の回転駆動量に応
じて、レンズアレイ装置を構成する複数のレンズを各々
の中心を回転軸として回転駆動するように構成したの
で、視野回転補正を行う場合においても、マルチビーム
を構成する各々のビームの指向方向誤差を抑制すること
ができる効果がある。
次放射器アレイ装置とを視野回転補正のために装置全体
を回転駆動し、レンズアレイ装置全体の回転駆動量に応
じて、レンズアレイ装置を構成する複数のレンズを各々
の中心を回転軸として回転駆動するように構成したの
で、視野回転補正を行う場合においても、マルチビーム
を構成する各々のビームの指向方向誤差を抑制すること
ができる効果がある。
【００３９】この発明によれば、レンズアレイ装置と一
次放射器アレイ装置とを視野回転補正のために装置全体
を回転駆動し、レンズアレイ装置全体の回転駆動量に応
じて、レンズアレイ装置を構成する複数のレンズを各々
の中心を回転軸として回転駆動し、その姿勢を変化させ
るように構成したので、視野回転補正を行う場合におい
ても、マルチビームを構成する各々のビームの指向方向
誤差を最小限に抑制することができる効果がある。
次放射器アレイ装置とを視野回転補正のために装置全体
を回転駆動し、レンズアレイ装置全体の回転駆動量に応
じて、レンズアレイ装置を構成する複数のレンズを各々
の中心を回転軸として回転駆動し、その姿勢を変化させ
るように構成したので、視野回転補正を行う場合におい
ても、マルチビームを構成する各々のビームの指向方向
誤差を最小限に抑制することができる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１によるマルチビーム
アンテナ装置を示す構成図である。
アンテナ装置を示す構成図である。
【図２】 一次放射器アレイ装置を構成する一次放射器
を示す配置図である。
を示す配置図である。
【図３】 ビーム指向方向誤差の原理を示すものであ
り、集束ビーム給電装置を介する前後でのビームの電波
集束位置の変化を示す説明図である。
り、集束ビーム給電装置を介する前後でのビームの電波
集束位置の変化を示す説明図である。
【図４】 波面変換レンズの作用を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態２によるマルチビーム
アンテナ装置を示す構成図である。
アンテナ装置を示す構成図である。
【図６】 視野回転補正時のビーム指向方向誤差の原理
を示すものであり、視野回転駆動した場合の集束ビーム
給電装置を介する前後でのビームの電波集束位置の変化
を示す説明図である。
を示すものであり、視野回転駆動した場合の集束ビーム
給電装置を介する前後でのビームの電波集束位置の変化
を示す説明図である。
【図７】 従来のマルチビームアンテナ装置を示す構成
図である。
図である。
１ 主反射鏡、２ 副反射鏡、３ 集束ビーム給電装
置、３ａ〜３ｄ 集束反射鏡、４ａ〜４ｄ 焦点、５
一次放射器アレイ装置、５ａ 一次放射器、６送受信
機、７ 仰角回転軸、８ 方位角回転軸、９ アンテナ
局舎、１０ レンズアレイ装置、１０ａ 波面変換レン
ズ。
置、３ａ〜３ｄ 集束反射鏡、４ａ〜４ｄ 焦点、５
一次放射器アレイ装置、５ａ 一次放射器、６送受信
機、７ 仰角回転軸、８ 方位角回転軸、９ アンテナ
局舎、１０ レンズアレイ装置、１０ａ 波面変換レン
ズ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 内藤 出
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 松本 操一
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
Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA09 BA18 BB01 BB12
BC03 BC06 CA02 DA03 DA09
5J021 AA01 AB07 BA01 BA03 DA02
DA04 DA05 DA06 DA07 GA02
HA05 HA07
Claims (4)
- 【請求項１】 主反射鏡と、副反射鏡と、集束反射鏡や
レンズからなる集束ビーム給電装置と、複数のレンズか
らなるレンズアレイ装置と、複数の一次放射器からなる
一次放射器アレイ装置とで構成され、 上記レンズアレイ装置は、上記一次放射器アレイ装置の
前面に配置され、当該レンズアレイ装置を構成する複数
のレンズを波面変換レンズとしたことを特徴とするマル
チビームアンテナ装置。 - 【請求項２】 主反射鏡と、副反射鏡と、集束反射鏡や
レンズからなる集束ビーム給電装置と、複数のレンズか
らなるレンズアレイ装置と、複数の一次放射器からなる
一次放射器アレイ装置とで構成され、 上記レンズアレイ装置は、上記集束ビーム給電装置の電
波伝搬経路内で各ビームの電力が空間的に分離された位
置に配置され、当該レンズアレイ装置を構成する複数の
レンズを波面変換レンズとしたことを特徴とするマルチ
ビームアンテナ装置。 - 【請求項３】 レンズアレイ装置と一次放射器アレイ装
置とを視野回転補正のために装置全体を回転駆動し、当
該レンズアレイ装置全体の回転駆動量に応じて、レンズ
アレイ装置を構成する複数のレンズを各々の中心を回転
軸として回転駆動することを特徴とする請求項１または
請求項２記載のマルチビームアンテナ装置。 - 【請求項４】 レンズアレイ装置と一次放射器アレイ装
置とを視野回転補正のために装置全体を回転駆動し、当
該レンズアレイ装置全体の回転駆動量に応じて、レンズ
アレイ装置を構成する複数のレンズを各々の中心を回転
軸として回転駆動し、その姿勢を変化させることを特徴
とする請求項１または請求項２記載のマルチビームアン
テナ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002143600A JP2003332838A (ja) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | マルチビームアンテナ装置 |
| US10/286,804 US6774862B2 (en) | 2002-05-17 | 2002-11-04 | Multibeam antenna apparatus |
| FR0300269A FR2839813B1 (fr) | 2002-05-17 | 2003-01-10 | Dispositif d'antenne multifaisceau. |
| DE10300701A DE10300701A1 (de) | 2002-05-17 | 2003-01-10 | Vielstrahlantennenvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002143600A JP2003332838A (ja) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | マルチビームアンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003332838A true JP2003332838A (ja) | 2003-11-21 |
Family
ID=29397678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002143600A Pending JP2003332838A (ja) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | マルチビームアンテナ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2003332838A (ja) |
| DE (1) | DE10300701A1 (ja) |
| FR (1) | FR2839813B1 (ja) |
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| US7212170B1 (en) * | 2005-05-12 | 2007-05-01 | Lockheed Martin Corporation | Antenna beam steering via beam-deflecting lens and single-axis mechanical rotator |
| US7656345B2 (en) | 2006-06-13 | 2010-02-02 | Ball Aerospace & Technoloiges Corp. | Low-profile lens method and apparatus for mechanical steering of aperture antennas |
| DE102008001467A1 (de) * | 2008-04-30 | 2009-11-05 | Robert Bosch Gmbh | Mehrstrahlradarsensor |
| US10720714B1 (en) * | 2013-03-04 | 2020-07-21 | Ethertronics, Inc. | Beam shaping techniques for wideband antenna |
| CN106055902B (zh) * | 2016-06-03 | 2018-10-30 | 西安电子科技大学 | 面板随机和系统误差下反射面天线电性能的区间分析方法 |
| CN106126922B (zh) * | 2016-06-23 | 2018-12-11 | 西安电子科技大学 | 面向指向精度的射电天文望远镜轨道不平度逆向设计方法 |
| US10784586B2 (en) * | 2017-10-22 | 2020-09-22 | MMRFIC Technology Pvt. Ltd. | Radio frequency antenna incorporating transmitter and receiver feeder with reduced occlusion |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS51130143A (en) * | 1975-05-08 | 1976-11-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Antenna unit |
| FR2385233A1 (fr) * | 1977-03-25 | 1978-10-20 | Thomson Csf | Structure d'antenne a reflecteurs et notamment a reflecteurs excentres, et equipements de detection electromagnetique et de telecommunications spatiales comportant une telle structure |
| US4435714A (en) * | 1980-12-29 | 1984-03-06 | Ford Aerospace & Communications Corp. | Grating lobe eliminator |
| FR2685551B1 (fr) * | 1991-12-23 | 1994-01-28 | Alcatel Espace | Antenne active "offset" a double reflecteurs. |
| US5706017A (en) * | 1993-04-21 | 1998-01-06 | California Institute Of Technology | Hybrid antenna including a dielectric lens and planar feed |
| IT1284301B1 (it) * | 1996-03-13 | 1998-05-18 | Space Engineering Spa | Antenna a singolo o a doppio riflettore, a fasci sagomati, a polarizzazione lineare. |
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| US6404398B1 (en) * | 2000-08-17 | 2002-06-11 | Trw Inc. | Indirect radiating array techniques |
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2003
- 2003-01-10 DE DE10300701A patent/DE10300701A1/de not_active Withdrawn
- 2003-01-10 FR FR0300269A patent/FR2839813B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2839813A1 (fr) | 2003-11-21 |
| FR2839813B1 (fr) | 2005-08-19 |
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