JP2007060324A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 1つの人工衛星から複数の周波数帯域の電波を受信する際に、装置構成の複雑化、大型化を招かず、各放射給電部でアンテナの衛星指向方向を実効的に一致させる。
【解決手段】 人工衛星から少なくとも2つの周波数帯の信号を同時に受信するパラボラアンテナ10において、第1周波数帯の信号を受信し、パラボラアンテナ10の主反射鏡13の断面を表す放物線LPの軸AX上に配置された第1放射給電部11と、第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の信号を受信するn個の第2放射給電部12A、12Bと、第2放射給電部12A、12Bが受信した信号を合成する合成器16とを備え、第2放射給電部12A、12Bは、放物線LPの軸AX以外の位置に配置され、受信した信号を合成した場合に、人工衛星の指向方向と各第2放射給電部12A、12Bの実際の指向方向とのずれを互いに相殺可能な位置に配置される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、人工衛星から複数の周波数帯域の信号を同時に受信するためのパラボラアンテナ装置に関する。
従来、日本国内において送信電波を受信可能な放送衛星と、通信衛星とは、受信点から見ると、異なる方向に打ち上げられており、さらに、それらの送信電波も、前者が右旋円偏波、後者が直交2偏波というように、電波の送信方式も異なっていた。しかし、衛星利用の効率化を図るためには、電波の送信方式を1つとし、同一の衛星で複数種類の周波数帯で信号を送信することが考えられる。
このような目的に適合するアンテナ装置として、電力効率を高くすることができ、しかも電波の周波数にかかわらず電波の輻射方向を容易に制御することができるアンテナ装置が特許文献1に開示されている。
このアンテナ装置は、パラボラアンテナと、パラボラアンテナの焦点に配置され、高周波をパラボラアンテナの回転放物面へ向けて放射する1次放射器と、高周波を出力する給電手段と、1次放射器と給電手段の間に介挿され、高周波を1次放射器へと導く導波管と、焦点を中心として1次放射器を往復移動させる移動手段を備える(第1従来技術)。
また、2つの異なる周波数帯を受信する場合、給電部を同心軸上に実装すると、給電部自体が大きくなって給電部自体で電波を遮る面積が大きくなり、結果的にアンテナ効率を低下させてしまうのを避けるべく、放射給電部を別々の同心軸に構成する方法が提案されている(第2従来技術)。
図2に示すように、このアンテナ装置(パラボラアンテナ)20は、第1周波数帯域(中心周波数f1)の電波を受信する第1放射給電部21と、第2周波数帯域(中心周波数f2)の電波を受信する第2放射給電部22と、放射給電部21、22を支持する支持部23と、第1放射給電部21の受信信号Sf10を伝送するためのケーブル(又は導波管)24と、第2放射給電部22の受信信号Sf20を伝送するためのケーブル(又は導波管)25と、人工衛星からの電波を放射給電部21、22側に反射すべく、断面形状が放物線形状(放物線LP)を有するアンテナ主反射鏡26とを備える。
さらに、2つの異なる周波数帯を受信する場合、放射給電部を1つの同心軸に構成する方法も提案されていた(第3従来技術)。
特開平11−145781号公報
しかし、上記第1従来技術においては、1次放射器を往復移動させる移動手段、すなわち、1次放射器の可動機構を設ける必要があり、大型のアンテナ装置においては、装置構成が大型化して、正確な制御を行うことが困難になるという問題があった。
また、第2従来技術においては、各放射給電部でアンテナの衛星指向方向(各受信点における仰角と方位角で表される)がずれてしまうという問題があった。
さらに、第3従来例においては、給電部自体が大きくなって質量が増加し、給電部を支持する構造の強度を増す必要があるため、支持構造が重厚になってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、1つの人工衛星から複数の周波数帯域の電波を受信する際に、装置構成の複雑化、大型化を招くことなく、各放射給電部でアンテナの衛星指向方向を実効的に一致させることが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、人工衛星から少なくとも2つの周波数帯の信号を同時に受信するアンテナ装置において、第1周波数帯の信号を受信するとともに、前記アンテナ装置の反射鏡の断面を表す放物線の軸上に配置された第1放射給電部と、前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の信号を受信するn個(nは2以上の整数)の第2放射給電部と、前記第2放射給電部が受信した信号を合成する合成器とを備え、前記第2放射給電部は、前記放物線の軸以外の位置に配置され、前記受信した信号を合成した場合に、仰角と方位角で表される前記人工衛星の指向方向と、各前記第2放射給電部の実際の指向方向とのずれを互いに相殺可能な位置に配置されていることを特徴としている。
上記構成によれば、第2放射給電部は、放物線の軸以外の位置に配置され、合成器において受信した信号を合成した場合に、仰角と方位角で表される人工衛星の指向方向と、第2放射給電部の各々の実際の指向方向とのずれを互いに相殺可能な位置に配置されているので、第1放射給電部と第2放射給電部を並べて配置してアンテナの指向方向に角度ずれがあったとしても、アンテナ装置全体としては、アンテナの指向方向が一致することと同等な性能を実現することができる。
この場合において、前記第2放射給電部を同一の重量とし、前記第2放射給電部の重心が前記放物線の軸上に位置するように、前記第2放射給電部の各々を配置するようにしてもよい。
また、前記n=2の場合に、前記第2放射給電部を、前記放物線の軸を対称軸とする線対称な位置に配置してもよい。
さらに、前記第1放射給電部及び前記第2放射給電部は、前記放物線の焦点を通過する平面上に配置してもよい。
以上のように、本発明にかかるアンテナ装置によれば、1つの人工衛星から複数の周波数帯域の電波を受信する場合に、装置構成の複雑化、大型化を招くことなく、各放射給電部でアンテナの衛星指向方向を実効的に一致させることが可能となる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、実施形態の詳細な説明に先立ち、原理説明を行う。
本実施の形態においては、人工衛星から少なくとも2つの周波数帯の信号を同時に受信するアンテナ装置を取り扱うことが可能であるが、以下の説明においては、第1周波数帯(以下の説明では、その中心周波数f1で表すものとする)及び第2周波数帯(以下の説明では、その中心周波数f2で表すものとする)の2つの周波数帯の信号(電波)を受信する場合を例として説明する。
このアンテナ装置は、第1周波数帯f1の信号を受信するとともに、アンテナ装置の反射鏡の断面を表す放物線の軸上に配置された第1放射給電部と、第2周波数帯f2の信号を受信するn個(nは2以上の整数)の第2放射給電部と、第2放射給電部が受信した信号を合成する合成器とを備え、第2放射給電部は、放物線の軸以外の位置に配置され、受信した信号を合成した場合に、仰角と方位角で表される人工衛星の指向方向と、各第2放射給電部の実際の指向方向とのずれを互いに相殺可能な位置に配置されている。
ここで、仰角と方位角で表される人工衛星の指向方向と、各第2放射給電部の実際の指向方向とのずれを互いに相殺可能な位置としては、n=2の場合には、放物線の軸を対称軸とする線対称な位置、これを拡張すれば、n>2の場合には、第2放射給電部を同一の重さと仮定した場合に、第2放射給電部の重心が放物線の軸上に位置するように、各第2放射給電部を配置すればよい。
これらの結果、合成器において受信した信号を合成した場合に、仰角と方位角で表される人工衛星の指向方向と、各第2放射給電部の実際の指向方向とのずれを互いに相殺することとなり、第2放射給電部全体に代えて、1つの第2放射給電部を放物線の軸上に1つ配置した場合と同等の取り扱いが可能となるのである。
次に、本発明の実施形態について、図1を参照しながらより具体的に説明する。
同図は、n=2の場合を示し、第2放射給電部を2つ設ける場合の具体例である。アンテナ装置(パラボラアンテナ)10は、第1周波数帯域(中心周波数f1)の電波を受信する第1放射給電部11と、第2周波数帯域(中心周波数f2)の電波を受信する一対の第2放射給電部12A、12Bと、放射給電部11、12A、12Bを支持する支持部13と、第1放射給電部11の受信信号を伝送するためのケーブル(又は導波管)14と、第2放射給電部12A、12Bの受信信号を各々伝送するためのケーブル(又は導波管)15A、15Bと、ケーブル15A、15Bを介して第2放射給電部12A、12Bの受信信号が入力され、それらの受信信号を合成して出力する合成器16と、合成器16の合成した受信信号を伝送するためのケーブル(又は導波管)17と、人工衛星からの電波を放射給電部11、12A、12B側に反射すべく、断面形状が放物線形状(放物線LP)を有しているアンテナ主反射鏡18とを備えている。
ここで、合成器16は、一般にハイブリッドと呼ばれている高周波信号を合成する導波管単体素子であり、本実施形態では、入力端子2個と出力端子2個があり、内部で電力を合成できるように構成される。
図1中、理解を容易にするため、アンテナ主反射鏡18の断面形状を表す放物線の軸を符号AX、放物線の頂点を符号T、放物線の焦点を符号Fで表している。そして、仰角と方位角で表される人工衛星の指向方向は、図1中、符号Df1(第1放射給電部11の向きに相当)と、各第2放射給電部12A、12Bの実際の指向方向(Df21又はDf22)とのずれ(+θ又は−θ)を互いに相殺可能な位置に配置されている。より具体的には、第2放射給電部12A、12Bは、放物線LPの軸AXを対称軸とする線対称な位置に配置されている。
すなわち、第1周波数帯域f1の電波を受信する第1放射給電部11と、第2周波数帯域f2の電波を受信する第2放射給電部12A、12Bの放射給電部を1つの同心軸上に一体に製作するのではなく、第1放射給電部11と、第2放射給電部12A、12Bとを別体として製作し、第1放射給電部11の左右(放物線LPの焦点Fを通る平面上)、もしくは放物線LPの軸AXを対称軸とする対称な位置に、第2放射給電部12A、12Bを配置し、第2放射給電部12A、12Bの受信信号Sf21、Sf22を合成器16で合成して受信信号Sf2を得ることで、一方の第2放射給電部12Aで+θ度の衛星指向方向にずれがあっても、他方の第2放射給電部12Bで−θ度のずれがあるため、結果的に指向方向の角度ずれΔθが、
Δθ=+θ+(−θ)
=0
となり、実効的な指向方向角度ずれがないものとして取り扱うことができる。
以上の説明のように、本実施形態によれば、従来のアンテナを用いたシステムでは、2つの異なる周波数帯を受信する場合、放射給電部を別々の同心軸に構成してしまうため、衛星指向方向にずれを生じていたが、本実施形態によれば、第1周波数帯域f1の電波を受信する第1放射給電部11と、第2周波数帯域f2の電波を受信する第2放射給電部12A、12Bを別体として、仰角と方位角で表される人工衛星の指向方向と、各第2放射給電部12A、12Bの実際の指向方向とのずれを互いに相殺可能な所定の位置に第2放射給電部12A、12Bを配置し、それらの受信信号を合成器16で合成することで、実効的に指向方向のずれがないものとして取り扱うことができる。
以上の説明は、第2放射給電部を2つ設ける場合のものであったが、3個以上設けるように構成することも可能である。この場合には、第2放射給電部を偶数個設ける場合には、2個ずつ放物線の軸に対して対称な位置に設けるか、あるいは、第2放射給電部を同一の重さと仮定した場合に、第2放射給電部の重心が放物線の軸上に位置するように、各第2放射給電部を配置するようにすればよい。また、第2放射給電部を奇数個設ける場合には、第2放射給電部を同一の重さと仮定した場合に、第2放射給電部の重心が放物線の軸上に位置するように、各第2放射給電部を配置するようにすればよい。
また、第1周波数帯域f1に対応する第1放射給電部11で受信した信号は、第1周波数帯域f1の追尾システムに出力され、第2周波数帯域f2に対応する第2放射給電部12A、12Bで受信した信号は、第2周波数帯域f2の追尾システムに出力されるようにしてもよい。
以上の説明は、衛星通信に用いる場合について説明したが、マイクロ波通信にも適用することができる。
本発明にかかるアンテナ装置の一実施の形態を示す概要構成図である。 第2従来例のアンテナ装置を示す概要構成図である。
符号の説明
10 パラボラアンテナ
11 第1放射給電部
12A、12B 第2放射給電部
13 支持部
14 ケーブル(又は導波管)
15A、15B ケーブル(又は導波管)
16 合成器
18 アンテナ主反射鏡
AX 放物線の軸
LP 放物線
T 放物線の頂点

Claims (4)

  1. 人工衛星から少なくとも2つの周波数帯の信号を同時に受信するアンテナ装置において、
    第1周波数帯の信号を受信するとともに、前記アンテナ装置の反射鏡の断面を表す放物線の軸上に配置された第1放射給電部と、
    前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の信号を受信するn個(nは2以上の整数)の第2放射給電部と、
    前記第2放射給電部が受信した信号を合成する合成器とを備え、
    前記第2放射給電部は、前記放物線の軸以外の位置に配置され、前記受信した信号を合成した場合に、仰角と方位角で表される前記人工衛星の指向方向と、各前記第2放射給電部の実際の指向方向とのずれを互いに相殺可能な位置に配置されることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記第2放射給電部を同一の重量とし、前記第2放射給電部の重心が前記放物線の軸上に位置するように、前記第2放射給電部の各々を配置することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記n=2であって、前記第2放射給電部は、前記放物線の軸を対称軸とする線対称な位置に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ装置。
  4. 前記第1放射給電部及び前記第2放射給電部は、前記放物線の焦点を通過する平面上に配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のアンテナ装置。
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