JP2006148757A - 電波レンズアンテナ装置及びその装置の受信調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信相手の静止衛星の方位が不明なときにも、一次放射器の位置調整を簡易に行うことができ、また、電波反射板を地面に対して水平向き、垂直向きのどちらに向けても使用することができる電波レンズアンテナ装置を提供する。
【解決手段】半球状のルーネベルグレンズ２と、そのレンズ２の球の二分断面に設ける電波反射板３と、レンズの焦点部に配置する一次放射器４と、レンズの表面に沿うように湾曲させたマスト６を含む一次放射器の保持具５とを備えさせ、マストに一次放射器４を予め所定の仰角をもつように位置決めして固定する。さらに、電波反射板３の裏側にレンズ中心を支点にして回転可能なアーム１０を設け、そのアーム１０の外端部にマスト６を、アーム１０を中心にして回転できるように取り付けて電波レンズアンテナ装置１Ｂを構成した。
【選択図】図６

Description

この発明は、複数の静止衛星からの電波を受信したり、各静止衛星に向けて電波を送信したりするのに用いるルーネベルグレンズを使用した電波レンズアンテナ装置とそのアンテナ装置の受信調整方法に関する。

ルーネベルグレンズを使用した電波レンズアンテナ装置の従来技術としては、たとえば、下記特許文献１、２に示されるものなどがある。

特許文献１は、誘電体で形成される半球状のルーネベルグレンズと、そのレンズの球の二分断面に設けるレンズ径よりも大サイズの電波反射板と、レンズの焦点部に配置する一次放射器と、その一次放射器の保持具とを組み合わせた電波レンズアンテナ装置を、電波反射板を地面に対して略垂直にして設置し、そのときに、一次放射器を静止衛星からの電波の焦点に簡易に位置決めするためのいくつかの方法を開示している。

また、特許文献２は、特許文献１のアンテナ装置と同様の要素を組み合わせた電波レンズアンテナ装置と、このアンテナ装置の電波反射板を地面に対して水平向きに配置するときに、一次放射器を静止衛星からの電波の焦点に簡易に位置決めする方法を開示している。

しかしながら、特許文献１が開示している方法は、電波反射板を地面に対して水平に配置する場合には一次放射器の簡易位置決めができず、対応できる範囲が制限される。

また、特許文献２は、電波反射板を地面に対して水平に配置する場合の一次放射器の位置決め方法を開示しているが、同文献の方法は、通信相手の静止衛星の方位が事前に判明していることが調整の条件となる。その方位が不明な状況下で複数の静止衛星からの電波を受信しようとすると、調整、設定がかなり複雑になり、効率的なアンテナ設置が望めない。
特開２００４−３２０７５０号公報 特開２００４−１８０３４２号公報

通信相手の静止衛星の方位が不明な状況で電波レンズアンテナ装置を設置する要求は少なからず出てくると考えられ、そのような場合にも、簡易な位置決め調整で複数の静止衛星からの電波を受信できるようにすることが望まれる。

この発明はその要求に応えて一次放射器の位置調整を簡易化した電波レンズアンテナ装置と、その装置の受信調整方向を提供することを課題としている。また、電波反射板を地面に対して水平向き、垂直向きのどちらに向けても使用できるようにして量産効果や経済効果を併せて高めることも課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、下記に列挙する電波レンズアンテナ装置と受信調整方法を提供する。

（１）半球状のルーネベルグレンズと、そのレンズの球の二分断面に設けるレンズ径よりも大サイズの電波反射板と、レンズの焦点部に配置する一次放射器と、マストを含む一次放射器の保持具とを有し、前記電波反射板を地面に対して略水平にして設置する電波レンズアンテナ装置であって、前記一次放射器を前記マストに固定し、このマストを、レンズと同心かつ、レンズよりも大径の円軌道に沿って水平移動可能となした電波レンズアンテナ装置。
（２）前記円軌道を溝又はレールで構成して電波反射板上に設けた電波レンズアンテナ装置。
（３）半球状のルーネベルグレンズと、そのレンズの球の二分断面に設けるレンズ径よりも大サイズの電波反射板と、レンズの焦点部に配置する一次放射器と、レンズの表面に沿うように湾曲させたマストを含む一次放射器の保持具とを有し、前記電波反射板を地面に対して略水平又は略垂直に設置する電波レンズアンテナ装置であって、前記マストに一次放射器を固定し、さらに、前記電波反射板の裏側にレンズ中心を支点にして回転可能なアームを設け、電波反射板の外周に突出したそのアームの外端部にアームを中心にして回転可能に前記マストを取り付けた電波レンズアンテナ装置。
（４）前記マストに固定した一次放射器を中心にしてその一次放射器の周りを旋回できる第２のマストを備え、その第２のマストに２番目以降の静止衛星からの電波を受ける１個以上の一次放射器が予め位置決めして取り付けられている前記（１）〜（３）の電波レンズアンテナ装置。

（５）上記（３）に記載の電波レンズアンテナ装置の受信調整方法であって、電波反射板を水平配置にする場合にはレンズ中心を支点にして前記アームを回転させ、また、電波反射板を地面に対して垂直配置にする場合には垂直姿勢にして固定した前記アームを中心にしてマストを回転させ、その回転によりマストに固定した一次放射器を水平面内で移動させて静止衛星からの電波の焦点に位置決めする調整方法。
（６）上記（４）に記載の電波レンズアンテナ装置の受信調整方法であって、(５)の方法でマストに固定した一次放射器を静止衛星からの電波の焦点に位置決めした後、位置決めされたマスト上の一次放射器周りに第２のマストを旋回させ、第２のマスト上の一次放射器を２番目以降の静止衛星からの電波の焦点に一括して移動させる受信調整方法。
なお、この発明で言うマストは、片持ち支持のポールであり、両持ち支持のアームは含まない。

一次放射器の仰角は、アンテナ設置点の緯度、経度と通信相手の静止衛星の位置から予め計算して求めることができるので、一次放射器を、計算した仰角となる姿勢にしてマストに予め固定しておく。その後、電波反射板を、地面に対して水平又は垂直となる姿勢にし、この状態で静止衛星を臨む方向(日本の場合には南)に向けて地上や屋上などの設置点にアンテナ装置を据え付ける。この段階では通信相手の静止衛星の方位がはっきりせず、同衛星からの電波を受ける一次放射器が電波の焦点から外れている。

そこで、電波反射板を水平向きにしたアンテナ装置については、一次放射器を固定しているマスト（これはレンズの表面に沿って湾曲したものが好ましい）をレンズと同心の円軌道に沿って移動させる。これによりマストに固定した一次放射器がレンズの表面に沿って水平移動（電波反射板に対して平行移動）する。その移動経路の途中に通信相手の静止衛星からの電波の焦点があるので、テレビ画面上に表示される受信感度数値を見ながらマストを焦点まで移動させて調整を完了する。

マストの移動は、円軌道を溝やレールで形成し、その溝やレールをガイドにしてマストを案内する方法、レンズ中心に回転支点を有するアームにマストを固定してアームを回転させる方法のどちらで行ってもよい。どちらの方法も、マストがレンズと同心の円軌道上を水平移動する。

電波反射板を垂直向きにしたアンテナ装置については、電波反射板の裏側に設けたアームを垂直姿勢にして固定し、そのアームに取り付けたマストをアームを中心にして回転させる。この場合のマストは、レンズの表面に沿って湾曲しており、このマストの回転によってマストに予め固定した仰角調整済みの一次放射器が水平面内を移動し、この場合も移動の途中に目的の静止衛星からの電波の焦点があるため、テレビ画面上に表示される受信感度数値を見ながら方位のずれを簡易に調整することができる。

また、レンズ中心を支点にして回転可能なアームを設け、そのアームの外端部にアームを中心にして回転可能にマストを取り付けた電波レンズアンテナ装置は、電波反射板を水平、垂直のどちらに向けても使用することができ、アンテナ装置の型式を統一して量産効果や経済効果を併せて高めることもできる。

このほか、マストに固定した一次放射器を中心にして旋回できる第２のマストを設け、その第２のマストに２番目以降の静止衛星からの電波を受ける１個以上の一次放射器を予め位置決めして取り付けた電波レンズアンテナ装置は、２番目以降の静止衛星に対応させた一次放射器の位置調整を一括して行うことができ（その理由は後述する）、複数の静止衛星に対応させる場合の受信調整も簡単になる。

図１〜図４に、この発明の電波レンズアンテナ装置の実施形態を示す。この電波レンズアンテナ装置１Ａは、誘電体で形成される半球状のルーネベルグレンズ（以下単にレンズと言う）２と、レンズの球の二等分断面に設けるレンズ２の径よりも大サイズの電波反射板３と、通信相手の静止衛星からの電波の焦点に配置する一次放射器４と、この一次放射器を定位置に保持する保持具５を組み合わせて構成されている。

レンズ２は、図示していないが表面を半球状の保護カバーで覆っている。

電波反射板３は、電波が到来する側の面の面積を反対側の面の面積に比べて相対的に広くすることにより、コンパクトにすることができる。例示の電波反射板３は、楕円形にして電波到来側とは反対側に偏った位置にレンズ２を取り付けているが、電波反射板３の形状は楕円形に限定されない。

保持具５は、一次放射器４を固定するマスト６と、受信調整のために一次放射器４の位置（方位）を調整する機構を含んでいる。一次放射器４は、アンテナ設置点の緯度、経度と通信相手の静止衛星の位置から仰角を予め計算して求め、計算した仰角を持つように位置と向きを調整してマスト６に予め固定しておく。マスト６は、そのマスト６上で一次放射器４の位置を調整したときに、レンズの表面から一次放射器４までの距離が変化しないものが好ましく、図のようにレンズ２の表面に沿って平行に湾曲させたマストであればその要求に応えられる。

保持具５に含ませた一次放射器用の方位の調整機構は、レンズ２と同心かつ、レンズ２の径よりも大径の円軌道７に沿ってマスト６を移動させるものを設けている。図１の電波レンズアンテナ装置１Ａに採用した円軌道７は、電波反射板３上に設けられている。この円軌道７は、図３に示す溝７ａで形成されるもの、図４に示すレール７ｂで形成されるものを問わない。マスト６には、円軌道７に係合させるスライド部６ａを設け、このスライド部６ａを円軌道７で案内してマスト６をレンズ２の表面に沿って移動させる。

このように構成した電波レンズアンテナ装置１Ａは、電波反射板３を地面に対して略平行となる姿勢にして地上や屋上などに設置する。このとき、マスト６に固定した一次放射器４は、仰角は既に通信相手の静止衛星に合うように調整されているが、方位角は衛星の
方向がわからないために未調整の状況になっている。そこで、マスト６を円軌道７に沿って移動させ、テレビ画面上に表示される受信感度数値が最大となる地点を見つける。その受信感度最大の地点が通信相手の静止衛星からの電波の焦点であるので、そこにマスト６を締め付けナット８やクランプネジ９などの固定具を用いて固定する。

図５〜図７は、第２実施形態の電波レンズアンテナ装置である。この電波レンズアンテナ装置１Ｂは、保持具５が図１のアンテナ装置と異なる。保持具５以外の要素は、図１のアンテナ装置と同じであるので、ここでの説明は相違点のみの説明にとどめる。

第２実施形態の電波レンズアンテナ装置１Ｂに採用した保持具５は、電波反射板３の裏側にレンズ中心を支点にして回転可能なアーム１０を設け、電波反射板３の外周に突出したそのアーム１０の外端部にマスト６を取り付けている。

マスト６は、レンズ２の表面に沿って湾曲させたものを採用している。また、このマスト６は、アーム１０を軸にして回転できるようにアーム１０に取り付けている。なお、図には示していないが、マスト６には、そのマスト６を回転の各位置でアーム１０に固定する固定手段を、また、アーム１０にはそのアーム１０を回転の各位置で電波反射板３に固定する固定手段をそれぞれ伴わせている。

このように構成した第２実施形態の電波レンズアンテナ装置１Ｂは、電波反射板３を地面に対して略水平に配置して使用する要求と、略垂直に配置して使用する要求の双方に応えることができる。これにより、アンテナ装置の型式を１種類に統合して量産性の向上やコスト低減を図ることが可能になり、設置の自由度を高めることも可能になる。

この電波レンズアンテナ装置１Ｂを、電波反射板３を図６に示すように地面に対して略水平に配置して使用する場合の受信調整（一次放射器４の方位調整）は、マスト６を起立姿勢にしてアーム１０に固定し、この状態下で、アーム１０を回転させて行う。アーム１０を回転させると、マスト６に固定した一次放射器４がレンズ２の表面に沿って水平移動する（レンズ２を地球の北半球と見立てた場合、一次放射器４は緯線上を移動する）。その移動の途中に一次放射器４は通信相手の静止衛星からの電波の焦点を通るので、テレビ画面上に表示される受信感度数値を見ながらマストを移動させて一次放射器４を電波の焦点に位置決めすることができる。

次に、電波レンズアンテナ装置１Ｂを、図７に示すように電波反射板３を地面に対して略垂直に配置して使用する場合の受信調整は、アーム１０を垂直になった位置で電波反射板３に固定し、この状態下で、アーム１０を軸にしてマスト６を回転させて行う。この場合も、マスト６に固定した一次放射器４がレンズ２の表面に沿って水平移動し、その移動の途中に一次放射器４が通信相手の静止衛星からの電波の焦点を通る。従って、テレビ画面上に表示される受信感度数値を見ながらマストを移動させて一次放射器４を電波の焦点に位置決めすることができる。

図８〜図１０は、一次放射器を複数の静止衛星に対応させて複数設ける場合にも受信調整の簡易化が図れるようにしたものである。この電波レンズアンテナ装置１Ｃは、第２実施形態の電波レンズアンテナ装置１Ｂと同一構造のアンテナ装置に、第２のマスト１１と、その第２のマスト１１に取り付ける第２以降の一次放射器４_−２〜４_−ｎ（マスト６に取り付ける一次放射器を４_−１とする）を追設して構成される。

第２のマスト１１は、回転ジョイント１２を介して一次放射器４_−１に連結しており、一次放射器４_−１を中心にしてその周りを旋回することができる。

ｎ個の静止衛星に対応させたｎ個の一次放射器４_−１〜４_−ｎは、アンテナ設置点の緯度、経度と衛星位置から相対位置を予め計算して求め、２番目以降の静止衛星に対応させる一次放射器４_−２〜４_−ｎを、計算した相対位置が保たれるように予め第２のマスト１１に位置決めして取り付けておく。次に、電波反射板３を水平配置にして使用する場合には、アーム１０を、また、電波反射板３を垂直配置にして使用する場合にはマスト６をそれぞれ回転させ、マスト６に位置決めして取り付けた一次放射器４_−１を通信相手の静止衛星からの電波の焦点に位置決めする。

一次放射器４_−１の位置が定まれば、その一次放射器４_−１と他の一次放射器４_−２〜４_−ｎの位置関係は定まっているので、一次放射器４_−１を基準にした位置調整を行って（一次放射器４_−１を中心にして第２のマスト１１を旋回させて）一次放射器４_−２〜４_−ｎを予め求めた相対位置が保たれる地点に一括して移動させることができる。移動調整後は、適当な固定具を用いて第２のマスト１１を調整点に固定する。

この電波レンズアンテナ装置１Ｃは、電波反射板３の設置の方向性がなくなっているので、型式を１種類に統合して量産性の向上やコスト低減を図ることができ、設置の自由度も高まる。

この発明の電波レンズアンテナ装置の一例を示す平面図 図１の電波レンズアンテナ装置の側面図 円軌道の一例を示す断面図 円軌道の他の例を示す断面図 電波レンズアンテナ装置の他の例を示す平面図 図５の電波レンズアンテナ装置の電波反射板を略水平にした状態の側面図 図５の電波レンズアンテナ装置の電波反射板を略垂直にした状態の側面図 電波レンズアンテナ装置のさらに他の例を示す平面図 図８の電波レンズアンテナ装置の側面図 マスト上の一次放射器に対する第２のマストの連結状態を示す斜視図

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ 電波レンズアンテナ装置
２ ルーネベルグレンズ
３ 電波反射板
４、４_−１〜４_−ｎ 一次放射器
５ 保持具
６ マスト
６ａ スライド部
７ 円軌道
７ａ 溝
７ｂ レール
８ 締め付けナット
９ クランプネジ
１０ アーム
１１ 第２のマスト
１２ 回転ジョイント

Claims (6)

1. 半球状のルーネベルグレンズと、そのレンズの球の二分断面に設けるレンズ径よりも大サイズの電波反射板と、レンズの焦点部に配置する一次放射器と、マストを含む一次放射器の保持具とを有し、前記電波反射板を地面に対して略水平にして設置する電波レンズアンテナ装置において、前記一次放射器を前記マストに固定し、このマストを、レンズと同心かつ、レンズよりも大径の円軌道に沿って水平移動可能となしたことを特徴とする電波レンズアンテナ装置。
2. 前記円軌道を溝又はレールで構成して電波反射板上に設けた請求項１に記載の電波レンズアンテナ装置。
3. 半球状のルーネベルグレンズと、そのレンズの球の二分断面に設けるレンズ径よりも大サイズの電波反射板と、レンズの焦点部に配置する一次放射器と、レンズの表面に沿うように湾曲させたマストを含む一次放射器の保持具とを有し、前記電波反射板を地面に対して略水平又は略垂直に設置する電波レンズアンテナ装置において、前記マストに一次放射器を固定し、さらに、前記電波反射板の裏側にレンズ中心を支点にして回転可能なアームを設け、電波反射板の外周に突出したそのアームの外端部にアームを中心にして回転可能に前記マストを取り付けたことを特徴とする電波レンズアンテナ装置。
4. 前記マストに固定した一次放射器を中心にしてその一次放射器の周りを旋回できる第２のマストを備え、その第２のマストに２番目以降の静止衛星からの電波を受ける１個以上の一次放射器が予め位置決めして取り付けられている請求項１〜３のいずれかに記載の電波レンズアンテナ装置。
5. 請求項３に記載の電波レンズアンテナ装置の受信調整方法であって、電波反射板を水平配置にする場合にはレンズ中心を支点にして前記アームを回転させ、また、電波反射板を地面に対して垂直配置にする場合には垂直姿勢にして固定した前記アームを中心にしてマストを回転させ、その回転によりマストに固定した一次放射器を水平面内で移動させて静止衛星からの電波の焦点に位置決めすることを特徴とする電波レンズアンテナ装置の受信調整方法。
6. 請求項４に記載の電波レンズアンテナ装置の受信調整方法であって、電波反射板を水平配置にする場合にはレンズ中心を支点にして前記アームを回転させ、また、電波反射板を地面に対して垂直配置にする場合には垂直姿勢にして固定した前記アームを中心にしてマストを回転させ、その回転によりマストに固定した一次放射器を水平面内で移動させて静止衛星からの電波の焦点に位置決めし、しかる後、位置決めされたマスト上の一次放射器周りに第２のマストを旋回させて第２のマスト上の一次放射器を２番目以降の静止衛星からの電波の焦点に一括して移動させることを特徴とする電波レンズアンテナ装置の受信調整方法。

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