JP2009004933A - 複反射鏡アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】副反射鏡の端部における回折によるスピルオーバーを軽減し、サイドローブレベルの抑圧を図った複反射鏡アンテナの実現。
【解決手段】副反射鏡上の円形中心を通る偏波面との交線上の副反射鏡周縁寄りの位置で、該偏波面交線と交差するスリットを設け、１次放射器から副反射鏡を照射した電磁波の一部がスリットを通過して副反射鏡の背後側へ漏れるようにし、この漏れ波によって、副反射鏡の縁から背後側へ回折によってスピルオーバーした電磁波を相殺するように、スリットの形状、幅、長さ、偏波面交差線との交差角等を調整しながら、サイドローブレベルがよく抑圧される態様を求めて設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円形凹面型の主反射鏡と、主反射鏡の凹面中心から突出する１次放射器と、１次放射器の前方位置に誘電体支持手段で支持された円形凸面型の副反射鏡とからなる複反射鏡アンテナの技術分野に属する。

図４は、従来の円形の複反射鏡アンテナの側断面図である。（ａ）はアンテナ全体の側断面図、（ｂ）は主反射を除いた側断面図、（ｃ）は副反射鏡２を右から見た図である。矢印Ｚの方向が主ビーム方向である。このアンテナを矢印Ｚの逆方向で見た場合には主反射鏡５も副反射鏡２も円形に見える。３は副反射鏡を支持する誘電体支持部材である。
その動作は以下の通りである。
１次放射器４で放射された電磁波は副反射鏡２を照射しここで反射されて主反射鏡５へ向かい、主反射鏡５で再び反射されて矢印Ｚの方向へ放射される。受波の場合には逆経路で１次放射器へ集中入波する（例えば、特許文献１参照）。

副反射鏡２の形状は、得ようとする指向特性と主反射鏡４の曲面形状に応じて、円錐形、凸面鏡形その他の各種の形状がある。

図５は、図４の（ｂ）即ち主反射鏡５を除いた状態での指向性と（ａ）のアンテナ全体の指向性を示す図である。
（ａ）が主反射鏡５を除いたときの指向性であり、（ｂ）がθｄ＝４５°における、主反射鏡５を取除いたときの指向性とアンテナ全体の指向性である。
（ａ）の図は、図４の（ｂ）におけるθｄを３５度、４０度、４５度と変化させた場合の図である。
米国特許第４６７３９４５号明細書（ABSTRACT、Figl、Fig2）

従来の複反射鏡アンテナ装置は以上のように構成されているので、１次放射器から放射された電波は副反射鏡の端部で回折することで、アンテナのサイドローブの上昇をもたらしていた。
このような、スピルオーバーを抑圧するためには一般に１次放射器と副反射鏡を接近させ（図４の（ｂ）のθｄを大きくさせ）、エッジテーパをつけ、副反射鏡端部での回折波を抑圧する方法がとられるが、波長に対して小さな副反射鏡であると、回折波の影響が大きいため、この方法を用いても図５の（ａ）に示すように特に６０°≦θ≦９０°のスピルオーバーには効果がない。例えば、θｄ＝４５°と副反射鏡を近づけた場合のアンテナ全体の特性は図５の（ｂ）に示すように、６０°≦θ≦９０°のスピルオーバーによりサイドローブ特性が劣化する。
図５の横軸THETA（DEG）は、図４の（ａ）のＺ方向を０度とする偏波面内における角度θ（度）である。

本発明の解決課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、副反射鏡の端部における回折によるスピルオーバーを軽減し、サイドローブレベルの抑圧を図った複反射鏡アンテナを実現することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段構成を有する。
本発明の第１の構成は、円形凹面形の主反射鏡と、該主反射鏡の凹面中心から突出する１次放射器と、該１次放射器の前方位置に円形の円周から、円周を含む面よりも主反射鏡側の方へ出張った面を有する副反射鏡とを有する複反射鏡アンテナにおいて、前記副反射鏡上の円形中心を通る偏波面との交線上の副反射鏡周縁寄りの位置で該偏波面交線と交差するスリットを有することを特徴とする複反射鏡アンテナである。

本発明の第２の構成は、前記第１の構成において、偏波面交線とスリットの交差角が直角であることを特徴とする複反射鏡アンテナである。

本発明の第３の構成は、前記第１の構成又は第２の構成において、スリットが円弧状であることを特徴とする複反射鏡アンテナである。

副反射鏡の端部における回折によるスピルオーバーは、副反射鏡の円形中心を通る偏波面と副反射鏡の円周縁との交点（図４の（ｃ）のＳ_１、Ｓ_２）近傍で顕著に現われる。
従って、この交点Ｓ_１、Ｓ_２の近傍にスリットを設け、そのスリットを通って１次放射器からの電磁波の一部が副反射鏡の背面側（アンテナとしては放射方向）へ漏れるようにしておくとスピルオーバー波と漏れ波が干渉、或いは合成されることになる。
この場合、両方の波の位相が逆相で、振幅が等しければ相殺し合ってゼロということになる。完全にゼロにすることは困難であるとしても、実用上はゼロにはならなくとも現状よりスピルオーバー波のレベルを小さくすることができれば有用である。
本発明は、この点に着眼したものである。

本発明は、副反射鏡の円形中心を通る偏波面との交線の副反射鏡周縁寄りの位置に偏波面交線と交差するスリットを設けることにより回折によるスピルオーバーを軽減することができ、サイドローブレベルを低く改善することができる。

スリットの形状、スリットの幅、スリットの長さや偏波面交線との交差角等は、理論計算によって求めてもよいが、数値を変えてゆく実験や調整によってサイドローブができるだけ低くなる態様にするのが実際的である。

副反射鏡におけるスピルオーバーは、副反射鏡の円形中心を通る偏波面に関して対称と考えられるので、スリットの副反射鏡と偏波面との交線とのなす交差角は直角とするのが最良の実施形態である。
また、交線の両側におけるスリットの長さは同寸法とするのが最良の実施形態である。
更に、副反射鏡の外周は円形であるからスリットもこの円形と同心の円弧状とするのが最良の実施形態である。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の複反射鏡アンテナのうち主反射鏡を除いた部分を示す図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）を右側から見た正面図である。
図４の従来の副反射鏡との違いは、副反射鏡２と偏波面との交線と交差するようにし、副反射鏡２の円周寄りにスリット１が設けられている点である。
スリット１は副反射鏡２の円周に沿った同心状の円弧となっており、偏波面を示す直線と直交し、左右対称となっている。

図２は本発明の副反射鏡を用いたときの指向性図である。
（ａ）は主反射鏡を除いたときの指向性であり、（ｂ）の実線は、アンテナ全体の指向性である。破線は（ａ）の曲線を併記したものである。

図３は本発明、複反射鏡アンテナについての指向性と、図４の従来の場合の指向性を比較のために併記した指向性図である。
即ち、図２の指向性図と、図５の指向性図のうちθｄ＝４５°の場合の指向性図を比較できるように併記した図である。
この図によれば、まず（ａ）において６０°≦θ≦９０°の範囲でスピルオーバーが軽減されており、その結果（ｂ）の指向性において同じ角度範囲のサイドローブレベルが抑圧されていることが分かる。

本発明複反射鏡アンテナのうち主反射鏡を除いた部分を示す図である。 本発明における副反射鏡を用いたときの指向性図である。 本発明の複反射鏡アンテナについての指向性と、従来の場合の指向性を比較のために併記した指向性図である。 従来の複反射鏡アンテナの１例の構成図である。 図４の従来の複反射鏡アンテナの指向性図である。

符号の説明

１ スリット
２ 副反射鏡
３ 誘電体支持部材
４ １次放射器
５ 主反射鏡

Claims (3)

1. 円形凹面形の主反射鏡と、該主反射鏡の凹面中心から突出する１次放射器と、該１次放射器の前方位置に円形の円周から、円周を含む面よりも主反射鏡側の方へ出張った面を有する副反射鏡とを有する複反射鏡アンテナにおいて、前記副反射鏡上の円形中心を通る偏波面との交線上の副反射鏡周縁寄りの位置で該偏波面交線と交差するスリットを有することを特徴とする複反射鏡アンテナ。
2. 偏波面交線とスリットの交差角が直角であることを特徴とする請求項１記載の複反射鏡アンテナ。
3. スリットが円弧状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の複反射鏡アンテナ。

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