JP2008199407A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給電路に同軸線路を利用した一次放射器を固定し、その外周に反射鏡を回転させるレーダ用アンテナ装置は、高利得化すると部品点数が増加して高価となり、また、同軸線路の使用により高周波では伝送損失が増大し、導波管路に比べて耐電力特性が低く、レーダ装置の高出力化が制限される。
【解決手段】固定した一次放射器１２として、給電路に導波管、放射部に電磁ホーンを用い、この電磁ホーン上方に円錐状反射器を設置し、前記円錐状反射器により電磁ホーンによるビームを反射することにより水平方向無指向性のビームを形成するアンテナとし、前記一次放射器の外周に反射鏡（主、副反射鏡）１１ａ、１１ｂを回転させる構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は固定された一次放射器の外周を機械的に回転する反射鏡を用いたレーダ用等のアンテナ装置に関する。

図６は従来の回転駆動装置を利用したアンテナ装置の構成を示す図である。同軸線路で構成したダイポールアンテナからなる一次放射器１を固定の基台４に固定配置し、歯車６により回転する可動部５により前記一次放射器１を回転の中心として回転する主反射鏡２と副反射鏡３を備える。ロータリージョイントを使用することなく方位方向に回転する単一ビームを形成することができる（特許文献１参照）。
特開平１０−２５３７４６号公報

固定した一次放射器の外周に反射鏡を機械的に回転させるように構成した反射鏡方式のアンテナ装置は、ロータリージョイント、スリップリング等、電気的可動接点を排除できるため信頼性が高いという利点があるが、一次放射器をアレイ化して高利得を得るように構成すると部品点数が増加して高価となる。また、給電路が同軸線路で構成されており、高い周波数等では伝送損失が増加する他、同軸線路は導波管路に比べて耐電力特性が低いためレーダ装置の高出力化が制限される。

（発明の目的）
本発明の目的は、電気的可動接点を持たない反射鏡方式のアンテナ装置で、安価で高利得化を可能とするアンテナ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、反射鏡方式のアンテナ装置で、伝送損失を低減し、高電力化に適応する安価なアンテナ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、反射鏡方式のアンテナ装置で、簡素で堅牢且つ安価で反射鏡の選定により所望指向性を実現可能なアンテナ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のアンテナ装置は、一次放射器として、鉛直方向に設置された電磁ホーンの上方に円錐状反射器を設置し、前記円錐状反射器により電磁ホーンによるビームを反射することにより水平方向無指向性のビームを形成するアンテナとし、前記一次放射器の外周を１個又は複数個の反射鏡（反射器）を回転させる構成とする。

また、前記反射鏡は、前記一次放射器の近傍を回転する副反射鏡と、前記一次放射器に対し前記副反射鏡と反対側を回転する主反射鏡と、で構成し、前記主反射鏡は、反射面がパラボラ曲面型、平面型又は円弧型の反射鏡であり、又は、前記反射鏡はコーナー型反射鏡で構成する。

また、前記電磁ホーンの給電路には導波管を用い、更に前記一次放射器の円錐状反射器で反射される電波を円偏波、前記反射鏡に照射される電波を直線偏波となるように構成する。

（作用）
給電路の導波管に接続された電磁ホーンは鉛直に設置され上方にビームを放射する。この電磁ホーンの上方に設置された円錐状反射器はビームを反射させて水平面無指向性のビームを形成し、さらに副反射鏡および主反射鏡によりレーダ用アンテナに適した鋭いビームを成形する。

本発明によれば、回転する反射鏡に対する一次放射器として電磁ホーンを用い該電磁ホーンの上方に円錐状反射器を設置した構成としたことにより、安価で高利得化に適応する反射鏡方式のアンテナ装置を構成することが可能である。

また、給電路に導波管を使用し放射部に電磁ホーンを使用することにより同軸線路の使用に比べて伝送損失を低減できるとともに、耐電力性能を格段に向上させることができるから、高電力化にも適応できるアンテナ装置を構成することが可能である。

更に、導波管、電磁ホーン及び円錐状反射器でなる一次放射器に対する各種の反射鏡の組み合わせにより、レーダ装置等に適用可能な簡素で堅牢且つ安価な所望指向性のアンテナ装置を構成することが可能である。

（構成の説明）
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。
図１は本発明の一実施の形態の外観を示す図である。主反射鏡１１ａは反射面がパラボラ曲面（パラボラ曲面型）に構成されており電波を収束して鋭いビームを形成して高利得のアンテナを実現させる。副反射鏡１１ｂは一次放射器１２と組み合わせて主反射鏡１１ａへの電波照射パターンを形成するように構成されており、より効率を改善する。

回転駆動装置１３は固定盤とその上部で回転する回転盤とから構成され、回転する回転盤の回転中心に設けた開口を貫通するように固定盤に固定した一次放射器１２と、回転盤上に搭載固定した主反射鏡（反射器）１１ａ及び副反射鏡（反射器）１１ｂとを備え、回転盤を水平面で回転させることによりアンテナビームを水平面で走査する駆動機構である。

図２は図１に示す一次放射器１２の構成を示す図である。送受信機１２１と導波管伝送路１２２と円偏波発生器１２３と電磁ホーン１２４と偏波変換器１２６と円錐状反射器１２５とから構成されている。各部の機能は以下のとおりである。

導波管伝送路１２２は送受信機１２１と円偏波発生器１２３の間の直線偏波の信号伝播路を構成する。円偏波発生器１２３は導波管伝送路１２２と電磁ホーン１２４とに直結され、導波管伝送路１２２からの直線偏波の信号を円偏波の信号に変換して電磁ホーン１２４に出力し、電磁ホーン１２４からの円偏波の信号を直線偏波の信号に変換して導波管伝送路１２２に出力する。電磁ホーン１２４は円偏波発生器１２３からの信号を放射部から上方に電波放射し、放射部から入力した電波を円偏波発生器１２３に出力する。

円錐状反射器１２５は電磁ホーン１２４から放射された電波を水平方向に反射し、水平方向から入力した電波を電磁ホーン１２４の放射部に反射する。偏波変換器１２６は低損失で電波透過させるとともに、円錐状反射器１２５から電波の円偏波を直線偏波に変換して反射鏡に出力し、反射鏡からの電波の直線偏波を円偏波に変換する。

なお、送受信機１２１は例えば送信系の電力増幅器、受信系の低雑音増幅器、送受信切替器、その他で構成され直線偏波の信号を送信あるいは受信する装置であるが、本発明と直接関係しないので詳細は省略する。

全体機能を送信系の例により説明すると、送受信機１２１から出力された直線偏波の送信信号は導波管伝送路１２２を伝播し、導波管伝送路１２２に直結された直線偏波の信号を円偏波の信号に変換する円偏波発生器１２３により円偏波に変換され、電磁ホーン１２４より上方に電波放射され、円錐状反射器１２５で反射されて水平方向のビームとなる。偏波変換器１２６は低損失で電波透過させるとともに円偏波を直線偏波に変換する。また、受信系は前記と可逆的な機能を有する。

（動作の説明）
図３は本実施の形態の垂直面のビーム形成過程を説明する図である。同図（イ）は電磁ホーン１２４単体の指向性、（ロ）は（イ）の指向性が円錐状反射器１２５により反射して成形された一次放射器の指向性、（ハ）は一次放射器１２と副反射鏡１１ｂで成形される指向性、（ニ）は主反射鏡１１ａを含む本アンテナ全体の垂直面指向性を示している。

電磁ホーン１２４は鉛直方向に設置されて上方にビームを放射し、その指向性は（イ）の垂直方向のビームのパターンとなる。電磁ホーン１２４の上方に設置された円錐状反射器１２５は反射面が円錐形状の曲面で構成され、（イ）の照射パターンを受けて水平方向に電波を反射し、（ロ）に示すような水平面の指向性が無指向性（水平面無指向性）を示すパターンとなる。この円錐状反射器１２５で反射された電波は偏波変換器１２６により円偏波から直線偏波に変換されるがビーム形状は変化しない。次に一次放射器１２を挟んで主反射鏡１１ａに対峙した位置に置かれた副反射鏡１１ｂは一次放射器１２から放射された電波を反射するため（ロ）のパターンは（ハ）に示すようなブロートで単方向の指向性となり、これが主反射鏡１１ａへ照射される。主反射鏡１１ａに（ハ）のパターンの電波が照射されることによりビームが収束されて（ニ）に示す鋭いビームが形成される。

図４は本実施の形態の水平面のビーム形成過程を説明する図である。同図（イ）は一次放射器１２単体の指向性、（ロ）は一次放射器１２と副反射鏡１１ｂを組み合わせた指向性、（ハ）は主反射鏡１１ａを含む本アンテナ全体の水平面指向性を示している。

一次放射器１２の円錐状反射器１２５の曲面で電磁ホーン１２４から放射される電波を反射して（イ）に示す水平方向無指向性のパターンを成形する。一次放射器１２を挟んで主反射鏡１１ａに対峙した位置に置かれた副反射鏡１１ｂは一次放射器１２から放射された電波を反射するため（イ）のパターンは（ロ）に示すようなブロートな単方向の指向性となり、これが主反射鏡１１ａへ照射される。主反射鏡１１ａに（ロ）のパターンの電波が照射されることによりビームに収束されて（ハ）に示す鋭いビームが形成される。

（発明の他の実施の形態）
以上の実施の形態では一次放射器１２を主反射鏡１１ａの中央に設置された構成例について説明したが、主反射鏡をオフセット構造として一次放射器１２を主反射鏡の端部側に設置してブロッキングを減少させることも可能である。

また、本発明の一次放射器１２に用いられる円錐状反射器１２５の反射面形状は副反射鏡あるいは主反射鏡の反射面で位相が揃えられる場合は垂直断面が曲線でなく直線テーパ形状とすることも可能である。

図５はパラボラ反射鏡に代えてコーナー型反射鏡（反射器）を用いた実施の形態を示す図である。回転駆動装置１３の固定盤に本発明の一次放射器１２を固定配置し、回転盤上に前記一次放射器１２を囲うように両側に平板状の反射鏡をコーナー型に固定配置して前記反射鏡を回転させる。本実施の形態のようなコーナー型反射鏡を用いることにより一方向に鋭いビームを形成することが可能である。

また、反射鏡はコーナー型の他、平板型、円弧型等の反射鏡（反射器）とすることができ、電磁ホーン及び円錐状反射器でなる一次放射器に対する各種の反射鏡の組み合わせにより、使用目的に応じた所望指向性のアンテナ装置を構成することが可能である。

本発明は、高利得化に適応し、伝送損失を低減でき、高電力化にも適応し、簡素で堅牢且つ安価に構成できるから、長距離レーダ等のアンテナ装置として活用することが可能である。

本発明の一実施の形態の外観を示す図である。 図１に示す一次放射器の構成を示す図である。 本実施の形態の垂直面のビーム形成過程を説明する図であり、（イ）は電磁ホーン単体の指向性、（ロ）は一次放射器の指向性、（ハ）は主反射鏡照射指向性（一次放射器及び副反射鏡）及び、（ニ）はアンテナ総合の垂直面指向性を示している。 本実施の形態の水平面のビーム形成過程を説明する図であり、（イ）は一次放射器の指向性、（ロ）は主反射鏡照射指向性（一次放射器及び副反射鏡）及び、（ハ）はアンテナ総合の垂直面指向性を示している。 パラボラ反射鏡に代えてコーナー型反射鏡を用いた実施の形態を示す図であり、（イ）はコーナー型反射鏡構造の概観図、（ロ）はコーナー型反射鏡アンテナの指向性を示している。 従来の回転駆動装置を利用したアンテナ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１１ 反射鏡
１１ａ 主反射鏡
１１ｂ 副反射鏡
１２ 一次放射器
１３ 回転駆動装置
１２１ 送受信機
１２２ 導波管
１２３ 円偏波発生器
１２４ 電磁ホーン
１２５ 円錐状反射器
１２６ 偏波変換器

Claims (8)

1. 鉛直方向に設置された電磁ホーンの上方に円錐状反射器を設置し、前記円錐状反射器によりビームを反射することにより水平方向無指向性のビームを形成する一次放射器と、前記一次放射器の外周を回転する反射鏡と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記反射鏡は、前記一次放射器の近傍を回転する副反射鏡と、前記一次放射器に対し前記副反射鏡と反対側を回転する主反射鏡と、で構成されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記主反射鏡は、反射面がパラボラ曲面型の反射鏡であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
4. 前記主反射鏡はオフセット構造であり、前記一次放射器は前記主反射鏡の端部側に位置することを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ装置。
5. 前記反射鏡は、反射面が平面型又は円弧型の反射鏡であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
6. 前記反射鏡は、コーナー型反射鏡であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
7. 前記電磁ホーンの給電路に導波管を用いたことを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のアンテナ装置。
8. 前記一次放射器の円錐状反射器で反射される電波は円偏波であり、前記反射鏡に照射される電波は直線偏波であることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載のアンテナ装置。

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