JP2014165790A - Reception antenna device, and manufacturing method of mirror surface-corrected reflector - Google Patents

Reception antenna device, and manufacturing method of mirror surface-corrected reflector Download PDF

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Masafumi Nagasaka
正史 長坂
Susumu Nakazawa
進 中澤
Shoji Tanaka
祥次 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reception antenna device for receiving radiation power of satellite communication or satellite broadcast radiated from a geostationary satellite of a reception object, and to provide a manufacturing method of a mirror surface-corrected reflector.SOLUTION: A reception antenna device 10 comprises a mirror surface-corrected reflector 11 and a power feeding part 12 for receiving reception radio waves of radiation power reflected by the mirror surface-corrected reflector 11. A manufacturing method of the mirror surface-corrected reflector 11 includes: calculating a coordinate area determined from a geostationary orbit in a view from a plurality of reception areas with respect to a geostationary satellite of a reception object with a parabolic surface having a fixed curvature, and arranging gain constraint points in an area covering the geostationary orbit and an area at a specific orbit position; and correcting a mirror surface shape of the parabolic surface by giving a first gain limit value relating to the specific orbit position and a second gain limit value relating to the area determined by the geostationary orbit.

Description

本発明は、衛星通信又は衛星放送の受信アンテナの技術に関するものであり、特に、受信対象の静止衛星から放射される衛星通信又は衛星放送の放射電力を受信する受信アンテナ装置及び鏡面修整反射鏡の製造方法に関する。   The present invention relates to a satellite communication or satellite broadcast receiving antenna technology, and more particularly, to a receiving antenna device and a mirror-shaped modified reflector for receiving radiated power of satellite communication or satellite broadcast radiated from a stationary satellite to be received. It relates to a manufacturing method.

従来の衛星通信又は衛星放送の受信アンテナとして、オフセット反射鏡を用いたもの(例えば、非特許文献1参照)、誘電体レンズを用いたもの(例えば、特許文献1参照)、及び、導波管スロットアレーを用いたもの(例えば、特許文献2参照)が知られている。   Conventional receiving antennas for satellite communication or satellite broadcasting using offset reflectors (for example, see Non-Patent Document 1), using dielectric lenses (for example, see Patent Document 1), and waveguides A device using a slot array (see, for example, Patent Document 2) is known.

一般的な衛星放送の受信アンテナには、非特許文献1に示されるようなオフセット反射鏡アンテナが用いられる。オフセット反射鏡は、一次放射器のブロッキングによって生じるサイドローブ特性の劣化を低減する点で優れている。尚、受信アンテナのアンテナ性能に関する参照パターンは、ITU−Rの勧告で規定されている(例えば、非特許文献2参照)。   As a general satellite broadcast receiving antenna, an offset reflector antenna as shown in Non-Patent Document 1 is used. The offset reflector is excellent in that it reduces the degradation of the sidelobe characteristics caused by the blocking of the primary radiator. Note that the reference pattern related to the antenna performance of the receiving antenna is defined by the recommendation of ITU-R (for example, see Non-Patent Document 2).

一方で、衛星放送や衛星通信などに利用される衛星搭載型のアンテナ装置として、鏡面修整反射鏡によりビーム形状を成形する技術が開示されている(例えば、特許文献3,4,5参照)。これらの特許文献3,4,5に示される技術は、複雑な形状の放射電力パターンを簡易に形成できるようにすることを目的としている。これらの特許文献で示される公知例以外にも、鏡面修整反射鏡の使用に関しては衛星放送や衛星通信において多数の実用例がある。しかしながら、放射電力の受信側の観点から鏡面修整反射鏡を使用する衛星通信又は衛星放送の受信アンテナの実用例や公知例は知られていない。   On the other hand, as a satellite-mounted antenna device used for satellite broadcasting, satellite communication, or the like, a technique for forming a beam shape by a mirror-shaped modified reflector is disclosed (for example, see Patent Documents 3, 4, and 5). The techniques disclosed in these Patent Documents 3, 4, and 5 are intended to easily form a radiated power pattern having a complicated shape. In addition to the known examples shown in these patent documents, there are many practical examples in the satellite broadcasting and satellite communication regarding the use of the mirror-surface modified reflector. However, no practical example or known example of a receiving antenna for satellite communication or satellite broadcasting using a mirror-shaped reflecting mirror from the viewpoint of the radiated power receiving side is known.

尚、現在の静止衛星は、ITU−R(“無線通信規則”付録第30 号, 2.4.1)にて規定されているように、静止軌道上に一定間隔で位置する。例えば、放送衛星は6度間隔の軌道位置にある。   The current geostationary satellites are located at regular intervals on the geostationary orbit as defined in ITU-R (“Radio Communication Rules” Appendix No. 30, 2.4.1). For example, broadcasting satellites are in orbital positions at intervals of 6 degrees.

特開平4−74005号公報JP-A-4-74005 特開平7−106847号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-106847 特許第3043768号明細書Japanese Patent No. 3043768 特許第2825907号明細書Japanese Patent No. 2825907 特許第3322897号明細書Japanese Patent No. 3322897

長坂ほか, “21GHz帯衛星放送用受信アンテナの試作”, 映情学技報, Vol.35 No.31, pp.53-56, 2011年7月Nagasaka et al., “Prototype of a 21GHz Band Satellite Broadcasting Receiver Antenna”, IEICE Technical Report, Vol.35 No.31, pp.53-56, July 2011 勧告 ITU-R BO.1900, “Reference receive earth station antenna pattern for the broadcasting-satellite service in the band 21.4-22 GHz in Regions 1 and 3”, 2012年1月Recommendation ITU-R BO.1900, “Reference receive earth station antenna pattern for the broadcasting-satellite service in the band 21.4-22 GHz in Regions 1 and 3”, January 2012

衛星通信又は衛星放送の受信アンテナとしては、開口効率として60%〜80%を維持し、且つサイドローブ特性の劣化をより低減(例えば、BO.1900の参照パターンからのマージンが5dB以上)することが望まれる。特に、アンテナ性能の向上の観点から言及すれば、メインローブに対する第1サイドロープの利得差を得ることが有効であり、BO.1900の参照パターンに対して第1サイドロープの利得マージンをより大きくする(例えば、6dB以上)ことが好ましい。   As a receiving antenna for satellite communication or satellite broadcasting, an aperture efficiency of 60% to 80% is maintained, and deterioration of sidelobe characteristics is further reduced (for example, a margin from a reference pattern of BO.1900 is 5 dB or more). Is desired. In particular, from the viewpoint of improving the antenna performance, it is effective to obtain the gain difference of the first side rope with respect to the main lobe, and the gain margin of the first side rope is larger than the reference pattern of BO.1900. It is preferable (for example, 6 dB or more).

前述したように、一般的な従来の衛星放送の受信アンテナにはオフセット反射鏡が用いられる。オフセット反射鏡は、一定の曲率を有するパラボラ面を有する反射鏡に対して放射電力の受信点をオフセットさせた位置に給電部を配置したものであり、一次放射器のブロッキングによって生じるサイドローブ特性の劣化を低減することができるが、ITU−Rの勧告で規定されるBO.1900(以下、BO.1900と称する)の参照パターンからのマージンは4dB程度しかない。また、オフセット反射鏡を用いた受信アンテナのアンテナ性能は、BO.1900の参照パターンに対して第1サイドロープの利得マージンが、2.5dB〜3dB程度しかない。   As described above, an offset reflecting mirror is used for a general conventional satellite broadcasting receiving antenna. The offset reflector is a reflector that has a parabolic surface with a constant curvature, and a feeding part is arranged at a position where the reception point of the radiated power is offset, and has a sidelobe characteristic caused by blocking of the primary radiator. Although degradation can be reduced, the margin from the reference pattern of BO.1900 (hereinafter referred to as BO.1900) defined in the ITU-R recommendation is only about 4 dB. The antenna performance of the receiving antenna using the offset reflecting mirror is such that the gain margin of the first side rope is only about 2.5 dB to 3 dB with respect to the reference pattern of BO.1900.

また、誘電体レンズを用いた受信アンテナは、オフセット反射鏡アンテナの反射鏡部分を誘電体レンズに置き換えたものであり、その特性はオフセット反射鏡アンテナと変わらない。   In addition, the receiving antenna using the dielectric lens is obtained by replacing the reflector portion of the offset reflector antenna with a dielectric lens, and its characteristics are the same as those of the offset reflector antenna.

また、導波管スロットアレーを用いた受信アンテナは車載用であり、25dBi程度と受信利得が低く、固定用の衛星放送の受信アンテナには不向きである。   A receiving antenna using a waveguide slot array is for in-vehicle use and has a low receiving gain of about 25 dBi and is not suitable for a receiving antenna for a fixed satellite broadcast.

さらに、放射電力の受信側の観点から鏡面修整反射鏡を使用する衛星通信又は衛星放送の受信アンテナの実用例や公知例は知られていない。仮に、鏡面修整反射鏡を採用した衛星搭載型のアンテナ装置の従来技術から想定して、受信アンテナに鏡面修整反射鏡を採用することを鑑みて、開口効率として60%〜80%を維持し、且つサイドローブ特性の劣化をより低減するように単にメインローブ以外の全ての領域に利得拘束点を配置して一定の曲率を有するパラボラ面から鏡面修整を試みたとしても、オフセット反射鏡とほぼ同程度の特性しか得られない(後述する参考例1)。   Furthermore, practical examples and known examples of receiving antennas for satellite communication or satellite broadcasting that use mirror-shaped reflecting mirrors are not known from the viewpoint of the reception side of radiated power. Assuming from the conventional technology of a satellite-mounted antenna device adopting a mirror-shaped modified reflector, in view of adopting a mirror-shaped modified reflector as a receiving antenna, the aperture efficiency is maintained at 60% to 80%, Even if the mirror surface modification is attempted from a parabolic surface having a certain curvature by simply placing gain constraint points in all regions other than the main lobe so as to further reduce the degradation of the side lobe characteristics, it is almost the same as the offset reflector. Only moderate characteristics can be obtained (Reference Example 1 described later).

また、例えば放送衛星は6度間隔の軌道位置にあることから、仮に、受信対象の静止衛星用の受信アンテナ装置として、他の静止衛星からの干渉波を等しく低減するために、一定の曲率を有するパラボラ面にて受信対象の静止衛星に対して日本各地から見た静止軌道で定まる座標領域(つまり、静止軌道を覆う領域)を算出して利得拘束点を配置し、この利得拘束点に対して干渉波を低減するような所望の利得制限値を与えて当該パラボラ面の鏡面形状を修整したとしても、静止軌道面以外の方向のサイドローブレベルが大きく上昇するため開口効率が65%程度に低下する(後述する参考例2)。また、この場合、鏡面の修整量(絶対値)も比較的大きくなる。   In addition, for example, since a broadcasting satellite is in an orbital position with an interval of 6 degrees, as a receiving antenna device for a stationary satellite to be received, in order to equally reduce interference waves from other stationary satellites, a certain curvature is used. Calculate the coordinate region (ie, the region covering the geostationary orbit) that is determined by the geostationary orbit seen from various parts of Japan for the geostationary satellite to be received on the parabolic surface, and place the gain constraint point. Even if the desired gain limit value for reducing the interference wave is given and the mirror surface shape of the parabolic surface is modified, the side lobe level in the direction other than the stationary orbital surface greatly increases, so that the aperture efficiency is about 65%. It decreases (Reference Example 2 described later). In this case, the mirror surface modification amount (absolute value) also becomes relatively large.

本発明は、上述の問題を鑑みて為されたものであり、受信対象の静止衛星から放射される衛星通信又は衛星放送の放射電力を効率よく受信する受信アンテナ装置及び鏡面修整反射鏡の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a receiving antenna device for efficiently receiving the radiated power of satellite communication or satellite broadcast radiated from a stationary satellite to be received and a method of manufacturing a mirror-shaped modified reflector The purpose is to provide.

本発明においては、隣接衛星方向のサイドローブレベルは他の静止衛星方向のサイドローブレベルよりも高いため、隣接衛星方向のサイドローブレベルを低減することが最も効果的であることに着目し、鏡面修整反射鏡を設計するものである。尚、通信衛星の軌道間隔は、国際調整によって決定するので6度間隔とは限らない。   In the present invention, since the side lobe level in the adjacent satellite direction is higher than the side lobe level in the other geostationary satellite directions, it is noted that reducing the side lobe level in the adjacent satellite direction is most effective. Design a modified reflector. Note that the orbit interval of communication satellites is determined by international adjustment and is not necessarily 6 degrees apart.

より具体的には、本発明においては、鏡面修整反射鏡の鏡面形状の形成にあたり、一定の曲率を有するパラボラ面にて受信対象の静止衛星に対して日本各地から見た静止軌道で定まる座標領域(つまり、静止軌道を覆う領域)を算出して静止軌道を覆う領域及び特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置し、特定の軌道位置(例えば、隣接衛星の軌道位置)に関する第1の利得制限値(例えば、参照パターンで規定されたサイドローブ特性に関する利得値から5dB以上の低い値とし、後述する実施形態では10dB低い値としている)と、静止軌道を覆う領域に関する第2の利得制限値(例えば、参照パターンで規定された利得値から3dB以上の低い値)とを与えて当該パラボラ面の鏡面形状を修整することにより鏡面修整反射鏡を形成する。この鏡面修整反射鏡を用いて衛星通信又は衛星放送の受信アンテナ装置を構成する。   More specifically, in the present invention, in forming the mirror surface shape of the mirror-shaped reflecting mirror, a coordinate region determined by a stationary orbit viewed from various parts of Japan with respect to a stationary satellite to be received on a parabolic surface having a certain curvature. (That is, the region covering the geosynchronous orbit) is calculated, the gain constraint points are arranged in the region covering the geosynchronous orbit and the region of the specific orbital position, and the first relating to the specific orbital position (for example, the orbital position of the adjacent satellite) A gain limit value (for example, a value lower than 5 dB from the gain value related to the sidelobe characteristic defined by the reference pattern, and a value lower by 10 dB in the embodiment described later), and a second gain limit related to the region covering the stationary orbit A mirror surface modified reflector is formed by giving a value (for example, a value lower than 3 dB from the gain value defined by the reference pattern) and modifying the mirror surface shape of the parabolic surface That. A satellite communication or satellite broadcast receiving antenna apparatus is configured using the mirror-surface modified reflector.

これにより、目的の静止衛星の電波は受信し、その他の静止衛星からの干渉波を効果的に低減することができる。後述する実施形態においては、開口効率は75%、鏡面の修整量(絶対値)は最大1.2mmとなり、受信アンテナとしての効率がよく、製造面での負担も軽減させることができる。   Thereby, the radio waves of the target geostationary satellite can be received, and interference waves from other geostationary satellites can be effectively reduced. In an embodiment described later, the aperture efficiency is 75%, and the mirror surface modification amount (absolute value) is 1.2 mm at the maximum, so that the efficiency as a receiving antenna is high and the burden on the manufacturing surface can be reduced.

即ち、本発明の受信アンテナ装置は、受信対象の静止衛星から放射される衛星通信又は衛星放送の放射電力を受信する受信アンテナ装置であって、一定の曲率を有するパラボラ面にて前記受信対象の静止衛星に対して複数の受信地域から見た静止軌道で定まる座標領域を算出して静止軌道を覆う領域及び特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置し、前記特定の軌道位置に関する第1の利得制限値と、前記静止軌道で定まる領域に関する第2の利得制限値とを与えて当該パラボラ面の鏡面形状が修整された鏡面修整反射鏡と、前記鏡面修整反射鏡にて反射した当該放射電力の受信電波を受信する給電部と、を備えることを特徴とする。   That is, the receiving antenna device of the present invention is a receiving antenna device that receives the radiated power of satellite communication or satellite broadcasting radiated from a geostationary satellite to be received, and is a parabolic surface having a certain curvature. A coordinate region determined by geostationary orbits as viewed from a plurality of receiving areas with respect to a geostationary satellite is calculated, gain constraint points are arranged in an area covering the geostationary orbit and an area of a specific orbital position, and the first relating to the specific orbital position. And the second gain limit value relating to the region determined by the geostationary orbit and the mirror-shaped modified reflector whose mirror surface shape is modified, and the radiation reflected by the mirror-shaped modified reflector And a power feeding unit that receives a received radio wave of power.

また、本発明の受信アンテナ装置において、前記複数の受信地域は日本列島の各地域からなり、前記給電部による受信時のアンテナ利得として、前記日本列島の各地域のいずれにおいても所定の誤差内で等しい利得性能を有することを特徴とする。例えば、当該日本各地で用いたときに、同一設計で等しい性能が得られるように設計される。   Further, in the receiving antenna device of the present invention, the plurality of receiving areas include areas of the Japanese archipelago, and the antenna gain at the time of reception by the power feeding unit is within a predetermined error in any of the areas of the Japanese archipelago. It is characterized by having equal gain performance. For example, when used in various places in Japan, the same design is designed to obtain the same performance.

また、本発明の受信アンテナ装置において、前記特定の軌道位置は、前記受信対象の静止衛星の軌道位置に対して+3度〜+30度及び−3度〜−30度の範囲内にある他の静止衛星に関する1つ以上の軌道位置を対象とすることを特徴とする。   Further, in the receiving antenna device of the present invention, the specific orbital position may be other geostationary in the range of +3 to +30 degrees and -3 to -30 degrees with respect to the orbital position of the stationary satellite to be received. It is characterized by one or more orbital positions related to the satellite.

また、本発明の受信アンテナ装置において、前記第1の利得制限値は、ITU−Rの勧告で規定される参照パターンのサイドローブ特性に関する利得値から5dB以上の低い値とすることを特徴とする。   Further, in the receiving antenna device of the present invention, the first gain limit value is a value lower than 5 dB from a gain value related to a side lobe characteristic of a reference pattern defined by an ITU-R recommendation. .

また、本発明の受信アンテナ装置において、前記第2の利得制限値は、ITU−Rの勧告で規定される参照パターンのサイドローブ特性に関する利得値から3dB以上の低い値とすることを特徴とする。   In the receiving antenna apparatus of the present invention, the second gain limit value is a value lower than 3 dB from a gain value related to a sidelobe characteristic of a reference pattern defined by an ITU-R recommendation. .

さらに、本発明の鏡面修整反射鏡の製造方法は、受信対象の静止衛星から放射される衛星通信又は衛星放送の放射電力を受信する受信アンテナ装置における鏡面修整反射鏡の製造方法であって、給電部及び一定の曲率を有するパラボラ面の反射鏡を予め定めた配置位置に設定するステップと、複数の受信地域を設定するステップと、受信対象の静止衛星を決定するステップと、当該複数の地域から見た静止軌道を算出するステップと、当該複数の地域から見た静止軌道で定まる座標領域を算出して静止軌道を覆う領域及び特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置するステップと、前記特定の軌道位置に関する第1の利得制限値、及び、前記静止軌道で定まる領域に関する第2の利得制限値と、メインローブに関するピーク利得値を設定するステップと、当該設定した利得拘束点における第1の利得制限値、第2の利得制限値及びメインローブに関するピーク利得値を満たすよう前記反射鏡の鏡面形状を修整して鏡面修整反射鏡の鏡面形状パターンを決定するステップと、前記鏡面形状パターンを基に、前記鏡面修整反射鏡を成形するステップと、を含むことを特徴とする。例えば、本発明に係る鏡面修整反射鏡は、当該日本各地で用いたときに、同一設計で等しい性能が得られるように設計することも可能である。   Furthermore, the method of manufacturing a mirror-shaped reflecting mirror of the present invention is a method of manufacturing a mirror-shaped reflecting mirror in a receiving antenna device that receives radiated power of satellite communication or satellite broadcasting radiated from a geostationary satellite to be received. From the plurality of regions, a step of setting a parabolic reflector having a constant curvature and a predetermined curvature at a predetermined arrangement position, a step of setting a plurality of reception areas, a step of determining a geostationary satellite to be received, Calculating a viewed geostationary orbit, calculating a coordinate area determined by the geostationary orbit viewed from the plurality of areas, and arranging a gain constraint point in an area covering the geostationary orbit and a specific orbital position; and A first gain limit value related to a specific trajectory position, a second gain limit value related to a region defined by the geostationary orbit, and a peak gain value related to the main lobe are set. The mirror surface shape of the reflecting mirror is modified by adjusting the mirror surface shape so as to satisfy the first gain limit value, the second gain limit value, and the peak gain value related to the main lobe at the set gain constraint point. A step of determining a pattern, and a step of shaping the mirror-shaped modified reflector based on the mirror-shaped pattern. For example, the mirror-finished reflecting mirror according to the present invention can be designed to obtain the same performance with the same design when used in various places in Japan.

本発明によれば、例えば隣接する静止衛星など他の静止衛星からの干渉波を低減し、目的の衛星通信又は衛星放送の電波の受信品質をより一層向上させることができる。また、本発明によれば、日本各地において、同一設計の受信アンテナ装置で上記効果を得ることができる。例えば、将来スーパーハイビジョン放送に有望な21GHz帯(21.4GHz〜22.0GHz)衛星放送システムに、本発明に係る受信アンテナ装置を適用すれば、隣接衛星からの干渉波を低減して受信品質を向上でき、降雨による遮断時間を低減できる。   According to the present invention, for example, interference waves from other geostationary satellites such as adjacent geostationary satellites can be reduced, and the reception quality of the target satellite communication or satellite broadcast radio waves can be further improved. Further, according to the present invention, the above-described effects can be obtained with a receiving antenna device of the same design in various parts of Japan. For example, if the receiving antenna device according to the present invention is applied to a 21 GHz band (21.4 GHz to 22.0 GHz) satellite broadcasting system that is promising for future super high-definition broadcasting, the reception quality is improved by reducing the interference wave from the adjacent satellite. It can be improved and the interruption time due to rain can be reduced.

さらに、本発明によれば、反射鏡面の形状のみで特性が決まるため、製造時の調整箇所がなく量産が容易である。   Furthermore, according to the present invention, since the characteristics are determined only by the shape of the reflecting mirror surface, there are no adjustment points at the time of manufacture, and mass production is easy.

また、本発明によれば、開口効率を75%にすることも可能であり、開口径を大きくせずに干渉波を低減できるので、省スペース化、低コスト化に役立つことになる。   Further, according to the present invention, the aperture efficiency can be made 75%, and interference waves can be reduced without increasing the aperture diameter, which is useful for space saving and cost reduction.

本発明による一実施形態の衛星通信又は衛星放送の受信アンテナ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the receiving antenna apparatus of the satellite communication or satellite broadcasting of one Embodiment by this invention. 本発明による一実施例の鏡面修整反射鏡の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the mirror surface reflection reflector of one Example by this invention. 地上の受信点から見た静止軌道を示すとともに、座標の定義を示す図である。It is a figure which shows the geostationary orbit seen from the receiving point on the ground, and shows the definition of coordinates. 東経110度赤道上空に位置する静止衛星に関して、日本各地の受信アンテナ装置から見た静止軌道を例示する図である。It is a figure which illustrates the geostationary orbit seen from the receiving antenna apparatus of various parts of Japan regarding the geostationary satellite located in the equator 110 degree equator sky. 本発明による一実施例の鏡面修整反射鏡の製造方法に関して、隣接衛星の軌道位置周辺に配置した利得拘束点を示す図である。It is a figure which shows the gain restraint point arrange | positioned around the orbit position of an adjacent satellite regarding the manufacturing method of the mirror surface modification reflector of one Example by this invention. 本発明による一実施例の鏡面修整反射鏡の製造方法に関して、静止軌道を覆うように配置した利得拘束点を示す図である。It is a figure which shows the gain restraint point arrange | positioned so that a static orbit may be covered regarding the manufacturing method of the mirror surface modification reflecting mirror of one Example by this invention. 本発明による一実施例の鏡面修整反射鏡の製造方法に関して、東経110度赤道上空に位置する静止衛星に対する鏡面修整反射鏡を形成したときの鏡面形状(パラボラ面からの修整量)を示す図である。It is a figure which shows the mirror surface shape (modification amount from a parabolic surface) when the mirror surface modification reflector with respect to the geostationary satellite located in 110 degrees east longitude is formed regarding the manufacturing method of the surface modification reflector of one Example by this invention. is there. 本発明に係る実施例1の受信アンテナ装置のアンテナ利得特性(放射パターン)をBO.1900に対する差(本発明に係る受信アンテナ装置の利得[dBi]−BO.1900の規定値[dBi])として示す図である。The antenna gain characteristic (radiation pattern) of the receiving antenna apparatus according to the first embodiment of the present invention is set as a difference with respect to BO.1900 (the specified value [dBi] of the receiving antenna apparatus gain [dBi] −BO.1900 according to the present invention)). FIG. 発明に係る実施例1の受信アンテナ装置のアンテナ利得特性(放射パターン)を示す図である。It is a figure which shows the antenna gain characteristic (radiation pattern) of the receiving antenna apparatus of Example 1 which concerns on invention. 本発明に係る実施例2の受信アンテナ装置のアンテナ利得特性(放射パターン)を示す図である。It is a figure which shows the antenna gain characteristic (radiation pattern) of the receiving antenna apparatus of Example 2 which concerns on this invention. 本発明に係る実施例3の受信アンテナ装置のアンテナ利得特性(放射パターン)を示す図である。It is a figure which shows the antenna gain characteristic (radiation pattern) of the receiving antenna apparatus of Example 3 which concerns on this invention. 本発明に係る実施例4の受信アンテナ装置のアンテナ利得特性(放射パターン)を示す図である。It is a figure which shows the antenna gain characteristic (radiation pattern) of the receiving antenna apparatus of Example 4 which concerns on this invention. 参考例1として、従来技術から想定される、メインローブ以外の全ての領域に利得拘束点を配置して鏡面修整を試みた際のアンテナ利得について示す図である。As a reference example, it is a figure shown about the antenna gain at the time of trying a mirror surface modification by arrange | positioning a gain restraint point in all the areas | regions assumed from a prior art as a reference example. 参考例2として、隣接衛星の軌道位置を考慮せずに、静止軌道上に利得拘束点を配置して鏡面修整を試みた際のアンテナ利得について示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating antenna gain when a mirror surface modification is attempted by arranging a gain constraint point on a geosynchronous orbit without considering the orbit position of an adjacent satellite as Reference Example 2;

以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の受信アンテナ装置及び鏡面修整反射鏡の製造方法について説明する。   Hereinafter, a manufacturing method of a receiving antenna device and a mirror-surface modified reflector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔受信アンテナ装置〕
図1に、本発明による一実施形態の受信アンテナ装置10の構成を示す。本実施形態の受信アンテナ装置10は、受信対象の静止衛星から放射される衛星通信又は衛星放送の放射電力を受信する装置であり、鏡面修整反射鏡11と、給電部12とを備える。本発明に係る鏡面修整反射鏡11は、詳細に後述する製造方法により修整基準のパラボラ面から形状が予め修整された滑らかな面を有する。尚、給電部12は、既存の受信アンテナと同様の構成を有する。図1において、代表的に、受信する放射電力に対する鏡面修整反射鏡11のアンテナ径Dを45cmとし、給電部12へと受信電波を集める際の焦点距離Fに対するF/D比を0.47とした例を示しているが、これらの数値に限定する必要はない。
[Receiving antenna device]
FIG. 1 shows a configuration of a receiving antenna device 10 according to an embodiment of the present invention. The receiving antenna device 10 according to the present embodiment is a device that receives the radiated power of satellite communication or satellite broadcasting radiated from a geostationary satellite to be received, and includes a mirror-finished reflecting mirror 11 and a power feeding unit 12. The mirror-surface modified reflector 11 according to the present invention has a smooth surface whose shape has been modified in advance from the parabolic surface of the modification standard by a manufacturing method described in detail later. The power feeding unit 12 has the same configuration as an existing receiving antenna. In FIG. 1, the antenna diameter D of the mirror-shaped reflecting mirror 11 with respect to the received radiated power is typically 45 cm, and the F / D ratio with respect to the focal length F when collecting the received radio wave to the power feeding unit 12 is 0.47. However, it is not necessary to limit to these numerical values.

本発明に係る鏡面修整反射鏡11は、一定の曲率を有するパラボラ面にて受信対象の静止衛星に対して日本各地から見た静止軌道で定まる座標領域(つまり、静止軌道を覆う領域)を算出して静止軌道を覆う領域及び特定の軌道位置の領域(例えば、隣接衛星の軌道位置)に利得拘束点を配置し、この利得拘束点に対して干渉波を低減するために、この特定の軌道位置に関する第1の利得制限値(例えば、参照パターンで規定されたサイドローブ特性に関する利得値から5dB以上の低い値)と、静止軌道で定まる領域に関する第2の利得制限値(例えば、参照パターンで規定された利得値から3dB以上の低い値)とを与えて当該パラボラ面の鏡面形状を修整することにより形成されたものである。   The mirror-shaped reflecting mirror 11 according to the present invention calculates a coordinate region (that is, a region covering a geosynchronous orbit) determined by geosynchronous orbits as viewed from various parts of Japan with respect to a geostationary satellite to be received on a parabolic surface having a certain curvature. In order to reduce the interference wave with respect to this gain constraint point, a gain constraint point is placed in a region covering the geostationary orbit and a region of a specific orbit position (for example, the orbit position of an adjacent satellite). A first gain limit value related to the position (for example, a value lower than 5 dB from the gain value related to the sidelobe characteristic defined by the reference pattern) and a second gain limit value related to the region determined by the geostationary orbit (for example, the reference pattern (A low value of 3 dB or more from the specified gain value) and the mirror surface shape of the parabolic surface is modified.

(鏡面修整反射鏡の製造方法)
続いて、図2を参照して、本発明に係る鏡面修整反射鏡による反射鏡11の製造方法について説明する。図2は、本発明による一実施例の鏡面修整反射鏡の製造方法を示す図である。以下に説明する鏡面修整反射鏡の設計手順は、コンピュータを用いて形状演算を実行することができ、設計した鏡面修整反射鏡の鏡面形状パターンを基に、成形型を利用して鏡面修整反射鏡を成形することや修整基準のパラボラ面を有する実際の反射鏡から削り出し等の形状修整を行って鏡面修整反射鏡を成形することもできる。
(Manufacturing method of mirror-surface modified reflector)
Then, with reference to FIG. 2, the manufacturing method of the reflecting mirror 11 by the mirror surface modification reflecting mirror which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a mirror-shaped modified reflector according to an embodiment of the present invention. The design procedure of the mirror-finished reflecting mirror described below can perform shape calculation using a computer, and based on the mirror-like shape pattern of the designed mirror-finished reflecting mirror, a mirror-shaped reflector using a mold It is also possible to form a mirror-surface modified reflector by modifying the shape such as cutting out from an actual reflector having a parabolic surface of the modification standard.

まず、給電部12及び反射鏡11を予め定めた配置位置(例えば、図1に示した値)に設定する(ステップS1)。反射鏡の開口径に制約はないが、例えば、図1に示すアンテナ構成について、反射鏡11について鏡面修整反射鏡を設計する。この時点では、反射鏡11の鏡面形状を一定の曲率を有するパラボラ面とし、以下の手順で鏡面形状を修整して滑らかな面とした鏡面修整反射鏡を形成する。   First, the power feeding unit 12 and the reflecting mirror 11 are set to predetermined arrangement positions (for example, the values shown in FIG. 1) (step S1). Although there is no restriction | limiting in the aperture diameter of a reflective mirror, For example, the mirror surface modification reflective mirror is designed about the reflective mirror 11 about the antenna structure shown in FIG. At this time, the mirror surface shape of the reflecting mirror 11 is a parabolic surface having a certain curvature, and the mirror surface shape is modified by the following procedure to form a mirror surface modified reflecting mirror having a smooth surface.

次に、複数の受信地域からなる受信地領域(例えば、日本列島の各地域)を設定する(ステップS2)。   Next, a reception area (for example, each area of the Japanese archipelago) consisting of a plurality of reception areas is set (step S2).

次に、受信対象の静止衛星を決定する(ステップS3)。受信対象の静止衛星を決定することにより、その静止軌道も定まることになる。図3に、地上の受信点から見た静止軌道を示すとともに、座標の定義を示している。例えば、現在の静止衛星は、衛星種別に応じて、東経110度、東経124度、東経128度、東経144度などを軌道位置として定められている。   Next, the geostationary satellite to be received is determined (step S3). By determining the geostationary satellite to be received, its geostationary orbit is also determined. FIG. 3 shows the geostationary orbit as seen from the receiving point on the ground and the definition of coordinates. For example, current geostationary satellites are defined as orbital positions of 110 degrees east longitude, 124 degrees east longitude, 128 degrees east longitude, 144 degrees east longitude, etc., depending on the satellite type.

次に、当該受信地領域における各地域から見た静止軌道を算出する(ステップS4)。受信する静止衛星の軌道に制約はないが、例えば、東経110度赤道上空に位置する静止衛星に日本各地の受信アンテナ装置10を向けると、日本各地の受信アンテナ装置10から見た静止軌道は図4のようになる。図4に示すように、受信点の位置により、見かけの静止軌道も異なることが分かる。尚、静止衛星の軌道位置は衛星種別に応じて異なるものの、静止衛星によってそれぞれ定まる見かけの静止軌道が存在することに留意する。また、受信点の位置により、隣接する静止衛星(以下、「隣接衛星」とも称する)の方向(例えば、放送衛星は静止軌道上で±6度の方向)も異なることに留意する。   Next, the geostationary orbit seen from each area in the reception area is calculated (step S4). There are no restrictions on the orbits of the geostationary satellites to be received. For example, if the receiving antenna devices 10 in various parts of Japan are pointed at the geostationary satellites located 110 degrees above the equator, the geostationary orbit seen from the receiving antenna apparatuses 10 in various parts of Japan It becomes like 4. As shown in FIG. 4, it can be seen that the apparent geostationary orbit varies depending on the position of the reception point. It should be noted that although the geostationary satellite orbital positions vary depending on the satellite type, there are apparent geostationary orbits that are determined by the geostationary satellites. Note that the direction of adjacent geostationary satellites (hereinafter also referred to as “neighboring satellites”) varies depending on the position of the reception point (for example, a broadcasting satellite has a direction of ± 6 degrees in geostationary orbit).

次に、当該各地域から見た静止軌道で定まる範囲内、即ち一定の曲率を有するパラボラ面にて受信対象の静止衛星に対して日本各地から見た静止軌道で定まる座標領域(つまり、静止軌道を覆う領域)を算出して静止軌道を覆う領域及び特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置する(ステップS5,S6)。即ち、鏡面修整反射鏡の設計には、利得の目標値を設定する拘束点(利得拘束点)が必要である。そこで、図4に示す静止軌道を覆う領域と特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置する。こうすることで、日本各地のいずれの受信点においても等しく、隣接衛星からの干渉波を低減する鏡面修整反射鏡アンテナを設計できる。   Next, within the range determined by the geostationary orbit seen from each region, that is, the coordinate region (ie, the geostationary orbit) determined by the geostationary orbit seen from all over Japan with respect to the geostationary satellite to be received on the parabolic surface having a certain curvature. And a gain constraint point is arranged in the region covering the stationary orbit and the region of the specific trajectory position (steps S5 and S6). That is, the design of the mirror-surface modified reflector requires a constraint point (gain constraint point) for setting a target value of gain. Therefore, gain restraint points are arranged in the region covering the geostationary orbit shown in FIG. By doing this, it is possible to design a mirror-reflecting reflector antenna that is the same at any receiving point in various parts of Japan and that reduces interference waves from adjacent satellites.

特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置する例として、例えば、図5に示すように、他の静止衛星の軌道位置に対応する座標に利得拘束点を配置する(ステップS5)。一例として、静止軌道のうち、隣接衛星の軌道位置(例えば、東経110度±6度の軌道位置に対応した方向)を覆うよう、利得拘束点を配置する。この利得拘束点は、隣接衛星方向のサイドローブレベルを低減するためのものである。   As an example of arranging the gain constraint point in the region of the specific orbit position, for example, as shown in FIG. 5, the gain constraint point is arranged at coordinates corresponding to the orbit position of another geostationary satellite (step S5). As an example, the gain constraint point is arranged so as to cover the orbital position of an adjacent satellite (for example, the direction corresponding to the orbital position of 110 degrees ± 6 degrees east longitude) in the geostationary orbit. This gain constraint point is for reducing the sidelobe level in the direction of adjacent satellites.

また、静止軌道を覆う領域に利得拘束点を配置する例として、例えば、図6に示すように、当該各地域から見た静止軌道で定まる範囲内に利得拘束点を配置する(ステップS6)。換言すれば、隣接衛星以外の静止衛星を覆うよう利得拘束点を配置する。これは、隣接衛星の方向以外のサイドローブレベルを規定値以下とするためのものである。尚、ステップS5,S6の順序は逆であってもよい。   Further, as an example of arranging the gain constraint point in the region covering the geostationary orbit, as shown in FIG. 6, for example, the gain constraint point is arranged within a range determined by the geostationary orbit as viewed from each region (step S6). In other words, the gain constraint point is arranged so as to cover the stationary satellites other than the adjacent satellites. This is for setting the side lobe level other than the direction of the adjacent satellite to a specified value or less. Note that the order of steps S5 and S6 may be reversed.

ここで、原点(X=0,Y=0)付近(例えば、原点から±0.05の座標範囲)はメインビームの領域なので、ピーク利得を決定するための拘束点のみ原点に配置するのが好適である。   Here, since the vicinity of the origin (X = 0, Y = 0) (for example, a coordinate range of ± 0.05 from the origin) is the main beam region, only the restraint point for determining the peak gain should be arranged at the origin. Is preferred.

次に、図5に示す特定の軌道位置の領域に配置した利得拘束点に関して、つまり隣接衛星(例えば、東経110度±6度の軌道位置に対応した方向)に対応した利得拘束点に関して、BO.1900の参照パターンで規定されたサイドローブ特性に関する利得値から5dB以上の低い値(例えば10dB低い値)を設定し、図6に示す静止軌道を覆う領域に配置した利得拘束点に関して、利得制限値(例えば、BO.1900の参照パターンで規定されたサイドローブ特性に関する利得値から3dB低い値)を設定するとともに、原点座標に対応するメインローブに関するピーク利得値(開口効率として60%〜80%を維持し、例えば開口効率75%に相当する38.95dBi)を設定する(ステップS7)。例えば、受信周波数を21GHz帯(21.4GHz〜22.0GHz)とすると、衛星放送受信アンテナの参照パターンはITU−Rの勧告としてBO.1900の参照パターンで規定されている。   Next, with respect to the gain constraint point arranged in the region of the specific orbit position shown in FIG. 5, that is, with respect to the gain constraint point corresponding to the adjacent satellite (for example, the direction corresponding to the orbit position of 110 degrees ± 6 degrees east longitude), A gain limit is set for a gain constraint point set in a region covering the geostationary orbit shown in FIG. 6 by setting a value lower than 5 dB (for example, a value lower by 10 dB) from the gain value related to the sidelobe characteristic defined by the reference pattern of 1900. A value (for example, a value 3 dB lower than the gain value related to the side lobe characteristic defined by the reference pattern of BO.1900) is set, and the peak gain value related to the main lobe corresponding to the origin coordinate (60% to 80% as the aperture efficiency) For example, 38.95 dBi) corresponding to an opening efficiency of 75% is set (step S7). For example, if the reception frequency is 21 GHz band (21.4 GHz to 22.0 GHz), the reference pattern of the satellite broadcast receiving antenna is defined by the BO.1900 reference pattern as an ITU-R recommendation.

次に、設定した利得拘束点における利得制限値と、メインローブに関するピーク利得値を満たすよう反射鏡11の鏡面形状を修整して鏡面修整反射鏡の鏡面形状パターンを決定する(ステップS8)。例えば、設定した目標利得の値を達成するように、パラボラ面からMinMax法、遺伝的アルゴリズム(GA)、又は最急降下法などの最適化技法を用いて鏡面形状を修整し、滑らかな面を形成する。したがって、コンピュータを用いて鏡面形状パターンを自動演算するように構成することができる。   Next, the mirror surface shape of the reflecting mirror 11 is modified so as to satisfy the gain limit value at the set gain constraint point and the peak gain value related to the main lobe, and the mirror surface pattern of the mirror surface modifying reflector is determined (step S8). For example, to achieve the set target gain value, the mirror shape is modified from the parabolic surface using an optimization technique such as MinMax method, genetic algorithm (GA), or steepest descent method to form a smooth surface. To do. Therefore, the mirror surface pattern can be automatically calculated using a computer.

上記の手順で設計した鏡面形状パターンを基に、鏡面修整反射鏡11を成形する。   Based on the specular pattern designed by the above procedure, the specular modified reflector 11 is formed.

(実施例1)
例えば、東経110度赤道上空に位置する静止衛星を受信対象とする鏡面修整反射鏡11について、隣接衛星(東経110度±6度の軌道位置)の干渉波を特に低減するように形成すると、この鏡面形状(パラボラ面からの修整量)は図7に示すようになる。また、図8は、本発明に係る受信アンテナ装置10のアンテナ利得特性(放射パターン)をBO.1900に対する差(本発明に係る受信アンテナ装置10の利得[dBi]−BO.1900の規定値[dBi])として示した図である。図8において、本発明に係る受信アンテナ装置10のアンテナ利得特性(放射パターン)とBO.1900とを比較すると、静止軌道に対応した領域で、本発明に係る受信アンテナ装置10のアンテナ利得特性(放射パターン)は、隣接衛星に対応した領域ではBO.1900の規定値に対して10dB低いものとなっており、その他の静止軌道の領域ではBO.1900に対して3dB低くなっていることが分かる。
Example 1
For example, when the mirror-shaped modified reflector 11 that receives a stationary satellite located 110 degrees above the east longitude on the equator is specifically designed to reduce interference waves from adjacent satellites (orbit positions at 110 degrees ± 6 degrees east longitude) The mirror surface shape (the amount of modification from the parabolic surface) is as shown in FIG. 8 shows the difference between the antenna gain characteristic (radiation pattern) of the receiving antenna apparatus 10 according to the present invention and the BO.1900 (the gain [dBi] of the receiving antenna apparatus 10 according to the present invention−BO.1900 defined value [ dBi]). In FIG. 8, when the antenna gain characteristic (radiation pattern) of the receiving antenna apparatus 10 according to the present invention is compared with BO.1900, the antenna gain characteristic of the receiving antenna apparatus 10 according to the present invention ( The radiation pattern) is 10 dB lower than the specified value of BO.1900 in the area corresponding to the adjacent satellite, and 3 dB lower than BO.1900 in the other geostationary orbit areas. .

さらに、図8におけるX軸から30度回転した面AA’(以下、30度面と称する)にて、本発明に係る受信アンテナ装置10のアンテナ利得について、従来からのオフセット反射鏡の受信アンテナ並びにBO.1900の規定値と比較したものを図9に示す。ピーク利得は38.96dBi(開口効率は75%)である。隣接衛星の方向に対応している第3サイドロープの参照パターンからの利得マージンは、オフセット反射鏡の受信アンテナでは3.5dB〜4dB程度しかないが、本発明に係る受信アンテナ装置10では10dB以上となっていること分かる。   Furthermore, with respect to the antenna gain of the receiving antenna device 10 according to the present invention on a plane AA ′ (hereinafter referred to as a 30-degree plane) rotated 30 degrees from the X axis in FIG. FIG. 9 shows a comparison with the specified value of BO.1900. The peak gain is 38.96 dBi (opening efficiency is 75%). The gain margin from the reference pattern of the third side rope corresponding to the direction of the adjacent satellite is only about 3.5 dB to 4 dB in the receiving antenna of the offset reflector, but 10 dB or more in the receiving antenna device 10 according to the present invention. I understand that

すなわち、本実施形態の受信アンテナ装置10は、日本列島の各地域のいずれにおいても給電部12による受信時のアンテナ利得として所定の誤差内(即ち、計測誤差の範囲内)で等しい利得性能を有するようになる。   That is, the receiving antenna device 10 of the present embodiment has equal gain performance within a predetermined error (that is, within a measurement error range) as an antenna gain at the time of reception by the power feeding unit 12 in any region of the Japanese archipelago. It becomes like this.

本発明とは異なり、受信アンテナに鏡面修整反射鏡を採用することを鑑みて、開口効率として60%〜80%を維持し、且つサイドローブ特性の劣化をより低減するように単にメインローブ以外の全ての領域に利得拘束点を配置して一定の曲率を有するパラボラ面から鏡面修整を試みることが従来技術から想定される。参考例1として、メインローブ以外の全ての領域に利得拘束点を配置して鏡面修整を試みた際のアンテナ利得について図13に示す。図13に示すように、メインローブ以外の全ての領域に利得拘束点を配置して鏡面修整を試みた場合、オフセット反射鏡と比較して、±3度と±5度のサイドローブ特性に多少のマージンが確保されるものの、ほぼ同程度の特性しか得られずBO.1900からのマージンは5dB未満の値で限界値となることが分かる。   Unlike the present invention, in view of adopting a mirror-reflecting mirror for the receiving antenna, the aperture efficiency is maintained at 60% to 80% and the deterioration of the side lobe characteristics is further reduced so as to reduce the deterioration of the side lobe characteristics. From the prior art, it is assumed that mirror correction is attempted from a parabolic surface having a certain curvature by arranging gain constraint points in all regions. As Reference Example 1, FIG. 13 shows antenna gain when gain constraint points are arranged in all regions other than the main lobe and mirror surface modification is attempted. As shown in FIG. 13, when the mirror surface modification is attempted by arranging the gain constraint points in all the regions other than the main lobe, the side lobe characteristics of ± 3 degrees and ± 5 degrees are slightly different from those of the offset reflector. However, it can be seen that only approximately the same characteristics are obtained, and the margin from BO.1900 becomes a limit value with a value less than 5 dB.

また、例えば放送衛星は6度間隔の軌道位置にあることから、仮に、受信対象の静止衛星用の受信アンテナ装置として、他の静止衛星からの干渉波を等しく低減するために、一定の曲率を有するパラボラ面にて受信対象の静止衛星に対して日本各地から見た静止軌道で定まる座標領域(つまり、静止軌道を覆う領域)を算出して利得拘束点を配置し、この利得拘束点に対して干渉波を低減するような所望の利得制限値を与えて当該パラボラ面の鏡面形状を修整した例を参考例2として図14に示す。図14に示すように、サイドローブ特性に有効なマージンが確保されるものの、静止軌道面以外の方向のサイドローブレベルが大きく上昇するため開口効率が65%程度に低下することになる。   In addition, for example, since a broadcasting satellite is in an orbital position with an interval of 6 degrees, as a receiving antenna device for a stationary satellite to be received, in order to equally reduce interference waves from other stationary satellites, a certain curvature is used. Calculate the coordinate region (ie, the region covering the geostationary orbit) that is determined by the geostationary orbit seen from various parts of Japan for the geostationary satellite to be received on the parabolic surface, and place the gain constraint point. FIG. 14 shows a reference example 2 in which a desired gain limit value for reducing the interference wave is given to modify the mirror surface shape of the parabolic surface. As shown in FIG. 14, although an effective margin is ensured for the side lobe characteristics, the side lobe level in the direction other than the stationary orbital surface is greatly increased, so that the aperture efficiency is reduced to about 65%.

したがって、本実施形態の受信アンテナ装置10によれば、静止衛星からの干渉波を効率よく低減し、目的の衛星放送波の受信品質を向上させることができるようになる。また、日本各地のいずれの受信点においても等しく干渉波を低減する鏡面修整反射鏡11を有する受信アンテナ装置10を構成することができる。   Therefore, according to the receiving antenna device 10 of the present embodiment, it is possible to efficiently reduce interference waves from geostationary satellites and improve the reception quality of target satellite broadcast waves. In addition, it is possible to configure the receiving antenna device 10 having the mirror-shaped modified reflecting mirror 11 that equally reduces interference waves at any receiving point in various parts of Japan.

尚、図7〜図9に示す実施例1の受信アンテナ装置10では、東経110度赤道上空に位置する静止衛星を受信対象とする鏡面修整反射鏡11について、隣接衛星(東経110度±6度の軌道位置)の干渉波を特に低減するように形成する例を説明したが、特定の軌道位置として、隣接衛星の軌道位置に限らず、受信対象の静止衛星の軌道位置に対して+3度〜+30度及び−3度〜−30度の範囲内にある他の静止衛星に関する1つ以上の軌道位置を対象にして利得拘束点を設けることで本発明に係る効果を得ることができる。   In addition, in the receiving antenna apparatus 10 of Example 1 shown in FIGS. 7-9, about the mirror-shaped reflex reflector 11 which receives the geostationary satellite located in the equator 110 degrees east longitude as an object of reception (110 degrees ± 6 degrees east longitude) In this example, the interference wave is particularly reduced, but the specific orbital position is not limited to the orbital position of the adjacent satellite, and +3 degrees to the orbital position of the stationary satellite to be received. The effect according to the present invention can be obtained by providing a gain constraint point for one or more orbital positions related to other geostationary satellites in the range of +30 degrees and -3 degrees to -30 degrees.

ここで、受信対象の静止衛星の軌道位置に対して±2度の軌道位置ではメインローブの範囲に入るため実現が困難であることが確かめられており、受信対象の静止衛星の軌道位置に対して30度以上に離れている軌道位置ではBO.1900の規定値からも分かるように干渉波の影響を無視できるほどに利得が小さい。以下、受信対象の静止衛星の軌道位置に対して±5度、±4度、±3度の軌道位置に利得拘束点を設けた際の各実施例の受信アンテナ装置10について、図10〜図12に示す。   Here, it has been confirmed that it is difficult to achieve the orbital position of ± 2 degrees with respect to the orbital position of the receiving target geostationary satellite, because it falls within the main lobe range. At orbital positions that are more than 30 degrees apart, the gain is so small that the influence of the interference wave can be ignored, as can be seen from the prescribed value of BO.1900. Hereinafter, with respect to the receiving antenna device 10 of each embodiment when gain constraint points are provided at orbital positions of ± 5 degrees, ± 4 degrees, and ± 3 degrees with respect to the orbit position of the geostationary satellite to be received, FIG. 12 shows.

(実施例2)
実施例2の受信アンテナ装置10は、東経110度赤道上空に位置する静止衛星を受信対象とする鏡面修整反射鏡11について、隣接衛星(東経110度±5度の軌道位置)の干渉波を特に低減するように形成した例である。この実施例2の受信アンテナ装置10について、実施例1と同様に、当該X軸から30度回転した面AA’(30度面)にて、従来からのオフセット反射鏡の受信アンテナ並びにBO.1900の規定値と比較したものを図10に示す。実施例2の受信アンテナ装置10においても、オフセット反射鏡の受信アンテナよりもアンテナ性能(隣接衛星方向のサイドローブ特性)が改善していることが分かる。
(Example 2)
The receiving antenna device 10 according to the second embodiment is configured to receive interference waves from adjacent satellites (orbital positions of 110 degrees ± 5 degrees east) with respect to the mirror-shaped modified reflector 11 that receives a geostationary satellite located 110 degrees above the equator east. It is an example formed so as to reduce. With respect to the receiving antenna device 10 of the second embodiment, as in the first embodiment, the receiving antenna of the conventional offset reflector and the BO.1900 on the plane AA ′ (30-degree plane) rotated 30 degrees from the X axis. FIG. 10 shows a comparison with the specified value. It can be seen that the antenna performance (side lobe characteristics in the direction of adjacent satellites) is also improved in the receiving antenna device 10 of the second embodiment as compared with the receiving antenna of the offset reflector.

(実施例3)
実施例3の受信アンテナ装置10は、東経110度赤道上空に位置する静止衛星を受信対象とする鏡面修整反射鏡11について、隣接衛星(東経110度±4度の軌道位置)の干渉波を特に低減するように形成した例である。この実施例3の受信アンテナ装置10について、実施例1と同様に、当該X軸から30度回転した面AA’(30度面)にて、従来からのオフセット反射鏡の受信アンテナ並びにBO.1900の規定値と比較したものを図11に示す。実施例3の受信アンテナ装置10においても、オフセット反射鏡の受信アンテナよりもアンテナ性能(隣接衛星方向のサイドローブ特性)が改善していることが分かる。
(Example 3)
The receiving antenna device 10 according to the third embodiment particularly receives interference waves from adjacent satellites (orbit positions of 110 degrees ± 4 degrees east longitude) with respect to the mirror-shaped modified reflector 11 that receives a stationary satellite located 110 degrees above the equator east. It is an example formed so as to reduce. In the receiving antenna apparatus 10 of the third embodiment, as in the first embodiment, the receiving antenna of the conventional offset reflector and the BO.1900 are rotated on a plane AA ′ (30-degree plane) rotated 30 degrees from the X axis. FIG. 11 shows a comparison with the specified value. It can be seen that also in the receiving antenna apparatus 10 of the third embodiment, the antenna performance (side lobe characteristics in the direction of adjacent satellites) is improved as compared with the receiving antenna of the offset reflector.

(実施例4)
実施例4の受信アンテナ装置10は、東経110度赤道上空に位置する静止衛星を受信対象とする鏡面修整反射鏡11について、隣接衛星(東経110度±3度の軌道位置)の干渉波を特に低減するように形成した例である。この実施例4の受信アンテナ装置10について、実施例1と同様に、当該X軸から30度回転した面AA’(30度面)にて、従来からのオフセット反射鏡の受信アンテナ並びにBO.1900の規定値と比較したものを図12に示す。実施例4の受信アンテナ装置10においても、オフセット反射鏡の受信アンテナよりもアンテナ性能(隣接衛星方向のサイドローブ特性)が改善していることが分かる。
Example 4
The receiving antenna device 10 according to the fourth embodiment particularly receives interference waves of adjacent satellites (orbit positions of 110 degrees ± 3 degrees east longitude) with respect to the mirror-shaped modified reflector 11 that receives a stationary satellite located 110 degrees above the equator east longitude. It is an example formed so as to reduce. In the receiving antenna device 10 of the fourth embodiment, as in the first embodiment, the receiving antenna of the conventional offset reflector and the BO.1900 are formed on a plane AA ′ (30-degree plane) rotated 30 degrees from the X axis. FIG. 12 shows a comparison with the specified value. It can be seen that also in the receiving antenna device 10 of the fourth embodiment, the antenna performance (side lobe characteristics in the adjacent satellite direction) is improved as compared with the receiving antenna of the offset reflector.

同様にして、特定の軌道位置として、受信対象の静止衛星の軌道位置に対して+3度〜+30度及び−3度〜−30度の範囲内にある他の静止衛星に関する1つ以上の軌道位置を対象にして利得拘束点を設けることでオフセット反射鏡の受信アンテナよりもアンテナ性能を改善させることができる。尚、受信対象の静止衛星の軌道位置に対して複数の軌道位置を対象にして利得拘束点を設けるにあたり、多くの軌道位置を対象にするほど他の領域の利得マージンが減少することになるため、利得拘束点を設ける他の静止衛星に関する1つ以上の軌道位置は、1つ以上6つ以下が好ましい。   Similarly, one or more orbit positions relating to other geostationary satellites within the range of +3 degrees to +30 degrees and -3 degrees to -30 degrees with respect to the orbit position of the target stationary satellite as a specific orbit position. By providing a gain constraint point for the antenna, the antenna performance can be improved as compared with the receiving antenna of the offset reflector. It should be noted that in providing a gain constraint point for a plurality of orbital positions with respect to the orbital position of a geostationary satellite to be received, gain margins in other regions decrease as the number of orbital positions is targeted. The one or more orbit positions related to other geostationary satellites that provide gain constraint points are preferably one or more and six or less.

上述では、特定の実施形態についてのみを説明したが、本発明は、これに限定するものではない。例えば、受信周波数や静止衛星は、上述のものに限定する必要はない。また、受信アンテナ装置10の開口径について制約を設ける必要はない。さらに、受信対象の偏波は直線偏波、円偏波のいずれでもよいことは勿論である。   Although only specific embodiments have been described above, the present invention is not limited to this. For example, the reception frequency and geostationary satellite need not be limited to those described above. Further, there is no need to provide a restriction on the opening diameter of the receiving antenna device 10. Furthermore, it goes without saying that the polarization of the reception target may be either linear polarization or circular polarization.

本発明によれば静止衛星からの干渉波を低減し、目的の衛星通信又は衛星放送の電波の受信品質を向上させることができるので、衛星通信又は衛星放送の受信アンテナ装置に有用である。例えば、将来スーパーハイビジョン放送に有望な21GHz帯(21.4GHz〜22.0GHz)衛星放送システムに本発明に係る受信アンテナ装置を採用すれば、他衛星からの干渉波を低減して受信品質を向上させることができ、さらには降雨による遮断時間を低減することができる。   According to the present invention, interference waves from a geostationary satellite can be reduced, and the reception quality of a target satellite communication or satellite broadcast radio wave can be improved, which is useful for a satellite communication or satellite broadcast receiving antenna device. For example, if the receiving antenna device according to the present invention is adopted in a 21 GHz band (21.4 GHz to 22.0 GHz) satellite broadcasting system that is promising for future super high-definition broadcasting, interference waves from other satellites are reduced and reception quality is improved. In addition, the interruption time due to rainfall can be reduced.

10 受信アンテナ装置
11 鏡面修整反射鏡
12 給電部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Receiving antenna apparatus 11 Mirror surface reflection reflector 12 Feeding part

Claims (6)

受信対象の静止衛星から放射される衛星通信又は衛星放送の放射電力を受信する受信アンテナ装置であって、
一定の曲率を有するパラボラ面にて前記受信対象の静止衛星に対して複数の受信地域から見た静止軌道で定まる座標領域を算出して静止軌道を覆う領域及び特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置し、前記特定の軌道位置に関する第1の利得制限値と、前記静止軌道で定まる領域に関する第2の利得制限値とを与えて当該パラボラ面の鏡面形状が修整された鏡面修整反射鏡と、
前記鏡面修整反射鏡にて反射した当該放射電力の受信電波を受信する給電部と、
を備えることを特徴とする受信アンテナ装置。
A receiving antenna device for receiving radiated power of satellite communication or satellite broadcast radiated from a geostationary satellite to be received,
Calculates the coordinate area determined by the geostationary orbit seen from multiple reception areas for the satellite to be received on the parabolic surface having a certain curvature, and restricts the gain to the area covering the geostationary orbit and the area of the specific orbital position. A mirror-shaped modified mirror in which a point is arranged and a mirror shape of the parabolic surface is modified by giving a first gain limit value related to the specific orbital position and a second gain limit value related to the region determined by the stationary orbit When,
A power feeding unit that receives a received radio wave of the radiated power reflected by the mirror-surface modified reflector;
A receiving antenna device comprising:
前記複数の受信地域は日本列島の各地域からなり、前記給電部による受信時のアンテナ利得として、前記日本列島の各地域のいずれにおいても所定の誤差内で等しい利得性能を有することを特徴とする、請求項1に記載の受信アンテナ装置。   The plurality of reception areas are areas of the Japanese archipelago, and the antenna gain at the time of reception by the power feeding unit has equal gain performance within a predetermined error in any of the areas of the Japanese archipelago. The receiving antenna device according to claim 1. 前記特定の軌道位置は、前記受信対象の静止衛星の軌道位置に対して+3度〜+30度及び−3度〜−30度の範囲内にある他の静止衛星に関する1つ以上の軌道位置を対象とすることを特徴とする、請求項1又は2に記載の受信アンテナ装置。   The specific orbital position covers one or more orbital positions related to other geostationary satellites within the range of +3 to +30 degrees and -3 to -30 degrees with respect to the orbital position of the target stationary satellite. The receiving antenna device according to claim 1, wherein the receiving antenna device is a receiving antenna device. 前記第1の利得制限値は、ITU−Rの勧告で規定される参照パターンのサイドローブ特性に関する利得値から5dB以上の低い値とすることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の受信アンテナ装置。   The first gain limit value is set to a value lower than 5 dB from a gain value related to a sidelobe characteristic of a reference pattern defined by an ITU-R recommendation. The receiving antenna device according to the item. 前記第2の利得制限値は、ITU−Rの勧告で規定される参照パターンのサイドローブ特性に関する利得値から3dB以上の低い値とすることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の受信アンテナ装置。   The second gain limit value is a value lower than 3 dB from a gain value related to a sidelobe characteristic of a reference pattern defined by an ITU-R recommendation. The receiving antenna device according to the item. 受信対象の静止衛星から放射される衛星通信又は衛星放送の放射電力を受信する受信アンテナ装置における鏡面修整反射鏡の製造方法であって、
給電部及び一定の曲率を有するパラボラ面の反射鏡を予め定めた配置位置に設定するステップと、
複数の受信地域を設定するステップと、
受信対象の静止衛星を決定するステップと、
当該複数の地域から見た静止軌道を算出するステップと、
当該複数の地域から見た静止軌道で定まる座標領域を算出して静止軌道を覆う領域及び特定の軌道位置の領域に利得拘束点を配置するステップと、
前記特定の軌道位置に関する第1の利得制限値、及び、前記静止軌道で定まる領域に関する第2の利得制限値と、メインローブに関するピーク利得値を設定するステップと、
当該設定した利得拘束点における第1の利得制限値、第2の利得制限値及びメインローブに関するピーク利得値を満たすよう前記反射鏡の鏡面形状を修整して鏡面修整反射鏡の鏡面形状パターンを決定するステップと、
前記鏡面形状パターンを基に、前記鏡面修整反射鏡を成形するステップと、
を含むことを特徴とする鏡面修整反射鏡の製造方法。
A method of manufacturing a mirror-shaped modified reflector in a receiving antenna device that receives radiated power of satellite communication or satellite broadcasting radiated from a geostationary satellite to be received,
A step of setting a feeding portion and a parabolic reflector having a certain curvature at a predetermined arrangement position;
Setting multiple coverage areas;
Determining a geostationary satellite to be received;
Calculating a geosynchronous trajectory viewed from the plurality of regions;
Calculating a coordinate region determined by a stationary trajectory viewed from the plurality of regions and arranging a gain constraint point in a region covering the stationary trajectory and a region of a specific trajectory position;
Setting a first gain limit value for the particular trajectory position, a second gain limit value for a region defined by the geosynchronous trajectory, and a peak gain value for the main lobe;
The specular shape pattern of the specular modified reflector is determined by modifying the specular shape of the reflecting mirror so as to satisfy the first gain limiting value, the second gain limiting value and the peak gain value related to the main lobe at the set gain constraint point. And steps to
Based on the specular shape pattern, forming the specular reflection mirror,
A method of manufacturing a mirror-shaped modified reflector, comprising:
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