JP2017028499A - フィードーム及び可搬式パラボラアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】フィードームを備えた可搬型パラボラアンテナにおいて、フィードームの強度を保持しつつ、送受信周波数帯において良好なアンテナサイドローブ特性を得る。
【解決手段】可搬型パラボラアンテナに使用されるフィードーム１は、給電ホーン１０の開口部を覆う円筒部２と、円弧状に突出するように形成された突出部３と、円弧状に凹むように形成された凹部４と、略逆円錐台の筒状に形成された円錐部５と、略円形に開口して形成された支持部６とを備えている。このフィードーム１の円筒部２、突出部３、凹部４、円錐部５、及び支持部６は、厚さ略１ｍｍで形成されている。このようなフィードーム１は、受信周波数帯における反射特性、及び送信周波数帯における反射特性が良好と判断される。これにより、フィードーム１の強度を保持しつつ、受信周波数帯及び送信周波数帯において良好なアンテナサイドローブ特性を得ることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、衛星通信用の可搬式パラボラアンテナに使用されるフィードーム、及びその可搬式パラボラアンテナに関する。

従来、例えば、マイクロ波の周波数帯域の１つであるＸ帯を使用した衛星通信では、図７に示すような可搬型パラボラアンテナ１００が使用されている（例えば、特許文献１等参照。）。図７に示す断面図のような可搬型パラボラアンテナ１００は、主として、給電ホーン１０１と、フィードーム１０２と、副反射鏡１０３と、主反射鏡１０４とを備えている。

給電ホーン１０１は、例えばＸ帯の電波を放射するための部材であり、略円筒状に形成されている。フィードーム１０２は、副反射鏡１０３を支えるための部材であり、給電ホーン１０１の電波放射方向の端部に設けられた開口部に略逆円錐台状に形成されている。副反射鏡１０３は、フィードーム１０２から拡散伝播された電波を主反射鏡１０４方向へ反射するために略円形凸面型に形成された部材であり、副反射鏡１０３の電波伝播方向に設けられた開口部を覆うように密着して保持されている。この副反射鏡１０３におけるフィードーム１０２に保持された内面には、電波を主反射鏡１０４方向へ反射するための副反射鏡反射面１０３ａが形成されている。主反射鏡１０４は、副反射鏡１０３から反射された電波を再反射して衛星方向へ放射するために略円形凹面型に形成された部材であり、給電ホーン１０１におけるフィードーム１０２側の反対側他端に取り付けられ、主反射鏡１０４の凹面内部の中央部分に給電ホーン１０１が突設するように形成されている。

特開２０１２−２２７８６３号公報

ところで、このような可搬型パラボラアンテナ１００は、隣接する衛星との通信に影響を与えないようにするため、受信周波数帯（例えば、７．２５〜７．７５ＧＨｚ）及び送信周波数帯（例えば、７．９〜８．４ＧＨｚ）において、厳しいアンテナサイドローブレベル規格が要求されている。

一方、このような可搬型パラボラアンテナ１００は、アンテナ装置を保護するためのレドームを装着せずに持ち運ぶものであるため、一定程度の強度を確保する必要があり、例えば、フィードーム１０２は、略１ｍｍの厚さで形成される必要がある。しかし、フィードーム１０２を略１ｍｍの厚さで形成すると、電波がフィードーム１０２内において不要反射が増加し、アンテナサイドローブ特性が劣化していた。そのため、上記の受信周波数帯及び送信周波数帯における所定のアンテナサイドローブレベル規格を満たすため、略０．５ｍｍの厚さで形成していた。

そこで本発明は、フィードームの側面の形状を最適化することにより、フィードームの強度を保持しつつ、送信周波数帯及び受信周波数帯において不要反射を抑制し、良好なアンテナサイドローブ特性を得られるフィードーム及び可搬型パラボラアンテナを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、送信周波数帯と受信周波数帯とが異なる周波数帯域の電波にて衛星通信を行う可搬型パラボラアンテナにおいて、略円形凹面型の主反射鏡の凹面側中央に略円筒状に突設された給電ホーンの開口部を覆うように略円筒状に形成された円筒部と、前記円筒部から延設され、前記円筒部の側面に対して垂直方向に円弧状に突出するように形成された突出部と、前記突出部から延設され、略逆円錐台の筒状に形成された円錐部と、前記円錐部における前記突出部側の反対側に略円形に開口して形成され、略円形凸面型の副反射鏡を支持する支持部と、を備えたことを特徴とするフィードームである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフィードームにおいて、前記突出部と、前記円錐部との間が、前記突出部の突出方向と逆方向に円弧状に凹むように形成されている、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか１項に記載のフィードームにおいて、前記突出部の軸方向における距離は、前記円錐部の軸方向における距離に略等しく形成され、前記突出部における最も突出している箇所は、前記突出部と前記円筒部との境界と、前記突出部と前記円錐部との境界との間における略中央に形成され、前記突出部における最も突出している箇所における中心点から側面までの距離は、前記受信周波数帯の最大波長に略等しく形成され、前記突出部と前記円錐部との境界における中心点から側面までの距離は、前記受信周波数帯の最小波長及び最大波長、及び前記送信周波数帯の最小波長及び最大波長の平均値に略等しくなるように形成されている、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフィードームにおいて、前記突出部及び前記円錐部は、略１ｍｍの厚さに形成されている、ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、略円形凹面型の主反射鏡と、前記主反射鏡の凹面側中央に略円筒状に突設された給電ホーンと、前記給電ホーンにおける前記主反射鏡側の反対側開口部に設けられた、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のフィードームと、前記フィードームの開口部を覆うように設けられ、前記フィードームに支持された略円形凸面型の副反射鏡と、を備えたことを特徴とする可搬式パラボラアンテナである。

請求項１に記載の発明によれば、フィードームに、円筒部の側面に対して垂直方向に円弧状に突出するように形成された突出部と、略逆円錐台の筒状に形成された円錐部と、を設けたことにより、送信周波数帯及び受信周波数帯において不要反射を抑制し、良好なアンテナサイドローブ特性を得ることが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、突出部と、円錐部との間を突出部の突出方向と逆方向に円弧状に凹むように形成したことにより、フィードームを良好な反射特性を得られるような形状に容易に加工することができる。

請求項３に記載の発明によれば、突出部及び円錐部を所定の位置及び大きさに形成したことにより、アンテナサイドローブレベル規格により要求されている所定の送信周波数帯及び受信周波数帯において、不要反射を抑制して良好なアンテナサイドローブ特性を得ることが可能になる。

請求項４に記載の発明によれば、突出部及び円錐部を略１ｍｍの厚さに形成したことにより、フィードームの強度を保持しつつ、送信周波数帯及び受信周波数帯において、不要反射を抑制して良好なアンテナサイドローブ特性を得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、可搬式パラボラアンテナにおいてこのようなフィードームを備えたことにより、良好なアンテナサイドローブ特性を有する可搬型パラボラアンテナを提供することが可能になる。

この発明の実施の形態に係るフィードーム１の概略を示す斜視図である。 図１のフィードーム１における左半分を示す拡大正面図である。 図２のフィードーム１の断面図である。 従来のフィードームの例を示す図であり、従来例のフィードーム１Ａを示す正面図（ａ）、及び従来例のフィードーム１Ｂを示す正面図（ｂ）である。 図１のフィードーム１、図４（ａ）のフィードーム１Ａ、図４（ｂ）のフィードーム１Ｂの反射特性を示す図である。 この発明の実施の形態の変形例に係るフィードーム１Ｃの左半分を示す正面図である。 従来の可搬型パラボラアンテナ１００を示す断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

この発明の実施の形態に係るフィードーム１は、図７に示すような可搬型パラボラアンテナ１００におけるフィードーム１０２と同様に、給電ホーンから放射された電波を拡散伝播させるための部材であり、主として、図１に示すように、円筒部２と、突出部３と、凹部４と、円錐部５と、支持部６とを備え、誘電体等の電波透過性の保護部材により形成されている。また、このフィードーム１を使用する可搬型パラボラアンテナは、例えば、受信周波数帯が７．２５〜７．７５ＧＨｚ、送信周波数帯が７．９〜８．４ＧＨｚの周波数帯域において衛星通信を行うために使用されるアンテナである。

円筒部２は、略円筒状に開口して形成された箇所であり、図７に示す給電ホーン１０１と同様の部材である、図１に示す給電ホーン１０の開口部を覆うように取り付けられている。突出部３は、円筒部２の側面に対して垂直方向に円弧状に突出するように形成された箇所であり、円筒部２における給電ホーン１０側の反対方向に延設されている。凹部４は、突出部３の突出方向と逆方向に円弧状に凹むように形成された箇所であり、突出部３と円錐部５との間に形成されている。円錐部５は、略逆円錐台の筒状に形成された箇所であり、凹部４における突出部３側の反対方向に延設されている。支持部６は、円錐部５における凹部４側の反対側に略円形に開口して形成された箇所であり、図７に示す副反射鏡１０３と同様の部材である副反射鏡を支持するためのものである。

突出部３、凹部４、及び円錐部５の大きさについて、図２に示すフィードーム１の左半分の拡大正面図を用いて説明する。図２に示す距離Ｄ１は、突出部３における最も突出している箇所と、突出部３と円筒部２との境界との間の軸方向における距離である。距離Ｄ２は、凹部４における最も凹んでいる箇所と、突出部３と円筒部２との境界との間の軸方向における距離である。距離Ｄ３は、突出部３、凹部４、及び円錐部５の軸方向における距離である。ここで、距離Ｄ１と距離Ｄ２との関係式は、
Ｄ２＝Ｄ１＊２
である。すなわち、突出部３における最も突出している箇所は、突出部３と円筒部２との境界と、凹部４との間における略中央に形成されている。また、距離Ｄ２と距離Ｄ３との関係式は、
Ｄ３＝Ｄ２＊２
である。すなわち、突出部３の軸方向における距離は、円錐部５の軸方向における距離に等しくなるように形成されている。

また、このフィードーム１が使用される可搬型パラボラアンテナにおける受信周波数波長範囲をλ１〜λ２（λ１＜λ２）、送信周波数波長範囲をλ３〜λ４（λ３＜λ４）とする。このとき、図２に示す、凹部４における中心から側面までの距離ｄ１は、
ｄ１＝（λ１＋λ２＋λ３＋λ４）／４
である。すなわち、凹部４における中心から側面までの距離ｄ１は、受信周波数帯の最小波長λ１、最大波長λ２、送信周波数帯の最小波長λ３、及び最大波長λ４の平均値に略等しく形成されている。突出部３における最も突出している箇所における中心から側面までの距離ｄ２は、
ｄ２＝λ２
である。すなわち、突出部３における最も突出している箇所における中心から側面までの距離ｄ２は、受信周波数帯の最大波長λ２に略等しくなるように形成されている。

このフィードーム１は、図３の断面図に示すように、支持部６において図７に示すような副反射鏡１０３と同様の部材である副反射鏡２０を支持している。副反射鏡２０には、電波を反射するための副反射鏡反射面２１が形成されている。また、フィードーム１の円筒部２、突出部３、凹部４、円錐部５、及び支持部６は、所定の厚さＳ１にて形成されている。この厚さＳ１は、例えば、略１ｍｍである。

次に、このようなフィードーム１の作用等について説明する。

このフィードーム１との比較のため、フィードーム１の他に、図４（ａ）に示すフィードーム１Ａ、及び図４（ｂ）に示すフィードーム１Ｂの反射特性について、図５を用いて説明する。ここで、図４（ａ）に示すフィードーム１Ａは、従来より使用されていた形状であり、図１に示すフィードーム１の凹部４及び円錐部５に替えて、円錐部４Ａ及び突出部５Ａを備え、突出部３を備えていない点において、フィードーム１と異なる。円錐部４Ａは、略逆円錐台の筒状に形成された箇所であり、円筒部２における給電ホーン１０側の反対方向に延設されている。突出部５Ａは、支持部６の側面に対して垂直方向に円弧状に突出するように形成された箇所であり、円錐部４Ａにおける円筒部２側の反対方向に延設されている。その他の構成については、フィードーム１と同様である。

また、図４（ｂ）に示すフィードーム１Ｂは、従来より使用されていた形状であり、図１に示すフィードーム１の円錐部５に替えて、円錐部５Ｂを備え、突出部３及び凹部４を備えていない点において、フィードーム１と異なる。円錐部５Ｂは、略逆円錐台の筒状に形成された箇所であり、円筒部２における給電ホーン１０側の反対方向に延設されている。その他の構成については、フィードーム１と同様である。

図５に示す反射特性は、送受信周波数と電波の反射出力との関係である反射特性を示す図であり、図５の曲線Ｌ１は、図１に示すフィードーム１の反射特性を示し、曲線Ｌ２は、図４（ａ）に示すフィードーム１Ａの反射特性を示し、曲線Ｌ３は、図４（ｂ）に示すフィードーム１Ｂの反射特性を示している。この反射特性は、マイナス方向に大きくなるほど良好な反射特性を示していると判断される。

フィードーム１Ａの反射特性は、曲線Ｌ２に示すように、周波数が７．２５ＧＨｚ付近で反射出力が−４５ｄＢ付近を示し、周波数が高くなるに従って反射出力もプラス方向に大きく変化し、７．５ＧＨｚ付近では反射出力が−２５ｄＢ付近を示しているので、受信周波数帯における反射特性は、良好と判断される。しかし、周波数が７．９ＧＨｚ付近で反射出力が−２２．５ｄＢ付近を示し、周波数が高くなるに従って反射出力も徐々にプラス方向に大きくなり、８．４ＧＨｚ付近では反射出力が−１９ｄＢ付近を示しているので、送信周波数帯における反射特性は、不良と判断される。

フィードーム１Ｂの反射特性は、曲線Ｌ３に示すように、周波数が７．９ＧＨｚ付近で反射出力が−２５ｄＢ付近を示し、周波数が高くなるに従って反射出力もマイナス方向に変化し、８．４ＧＨｚ付近では反射出力が−３５ｄＢ付近を示しているので、送信周波数帯における反射特性は、良好と判断される。しかし、周波数が７．２５ＧＨｚ付近で反射出力が−２０ｄＢ付近を示し、周波数が高くなるに従って反射出力も徐々にマイナス方向に大きくなり、７．５ＧＨｚ付近では反射出力が−２５ｄＢを示しているので、受信周波数帯における反射特性は、使用可能ではあるが、良好とはいえないと判断される。

これらに対して、フィードーム１の反射特性は、曲線Ｌ１に示すように、周波数が７．２５ＧＨｚ付近で反射出力が−２５ｄＢ付近を示し、周波数が高くなるに従って反射出力もマイナス方向に変化し、７．５ＧＨｚ付近では反射出力が−３３ｄＢ付近を示しているので、受信周波数帯における反射特性は、良好と判断される。また、周波数が７．９ＧＨｚ付近で反射出力が−３１ｄＢ付近を示し、周波数が高くなるに従って反射出力が徐々にマイナス方向に大きくなり、周波数が８．２ＧＨｚ付近で反射出力が−３９ｄＢ付近を示した後、周波数が高くなるに従って反射出力が徐々にプラス方向に大きくなり、８．４ＧＨｚ付近では反射出力が−２７ｄＢ付近を示しているので、送信周波数帯における反射特性は、良好と判断される。

このフィードーム１の反射特性と、フィードーム１の形状との関係について説明する。突出部３を設け、中心から側面までの距離ｄ２を受信周波数帯最大波長λ２と等しくなるように形成したため、受信周波数帯の７．５ＧＨｚ付近において反射出力が高くなり、受信周波数帯の全域において、不要反射を抑制して反射特性が良好になる。また、円錐部５を設け、突出部３と円錐部５との間の凹部４における中心から側面までの距離ｄ１を受信周波数帯の最小波長λ１及び最大波長λ２、及び送信周波数帯の最小波長λ３及び最大波長λ４の平均値に略等しく形成したため、送信周波数帯の８．２ＧＨｚ付近において反射出力が高くなり、送信周波数帯の全域において、不要反射を抑制して反射特性が良好になる。そのため、送信周波数帯及び受信周波数帯において不要反射を抑制し、反射特性が良好になる。

なお、凹部４を設けたのは、突出部３及び円錐部５をこのような形状にすることを容易にするためである。そのため、例えば、図６に示すフィードーム１Ｃのように、図１のフィードーム１における突出部３及び円錐部５に替えて、それぞれ略同様の形状である突出部３Ｃ及び円錐部５Ｃを備え、凹部４を備えていない形状にしても良い。本発明の実施の形態に係るフィードームをこのように形成しても、フィードーム１と同様の効果が得られる。

以上のように、このフィードーム１及び可搬型パラボラアンテナによれば、円筒部２の側面に対して垂直方向に円弧状に突出するように円筒部２から延設されて形成された突出部３と、凹部４から延設されて略逆円錐台の筒状に形成された円錐部５と、を設けたことにより、周波数が７．２５ＧＨｚ〜７．５ＧＨｚ付近の反射特性が良好と判断され、また、周波数が７．９ＧＨｚ〜８．４ＧＨｚ付近の反射特性が良好と判断される。これにより、送信周波数帯及び受信周波数帯において不要反射を抑制し、良好なアンテナサイドローブ特性を得ることが可能になる。

また、フィードーム１の円筒部２、突出部３、凹部４、円錐部５、及び支持部６は、略１ｍｍの厚さに形成したことにより、フィードーム１の強度を保持しつつ、送信周波数帯及び受信周波数帯において、良好な反射特性を得ることができる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、受信周波数帯が７．２５〜７．７５ＧＨｚ、送信周波数帯が７．９〜８．４ＧＨｚの周波数帯域において使用される可搬型パラボラアンテナについて説明したが、他の周波数帯域にて使用される可搬型パラボラアンテナにしても良い。そのときの受信周波数波長範囲及び送信周波数波長範囲に合わせてフィードーム１を形成することにより、同様の効果が得られる。

また、上記の実施の形態では、受信周波数帯と送信周波数帯とが区別されていたが、そのような用途に限定されず、広帯域において使用される可搬型パラボラアンテナであっても良い。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、１０２ フィードーム
２ 円筒部
３，３Ｃ 突出部
４ 凹部
５，５Ｃ 円錐部
６ 支持部
１００ 可搬型パラボラアンテナ
１０１ 給電ホーン
１０３ 副反射鏡
１０４ 主反射鏡

Claims (5)

1. 送信周波数帯と受信周波数帯とが異なる周波数帯域の電波にて衛星通信を行う可搬型パラボラアンテナにおいて、略円形凹面型の主反射鏡の凹面側中央に略円筒状に突設された給電ホーンの開口部を覆うように略円筒状に形成された円筒部と、
   前記円筒部から延設され、前記円筒部の側面に対して垂直方向に円弧状に突出するように形成された突出部と、
   前記突出部から延設され、略逆円錐台の筒状に形成された円錐部と、
   前記円錐部における前記突出部側の反対側に略円形に開口して形成され、略円形凸面型の副反射鏡を支持する支持部と、
   を備えたことを特徴とするフィードーム。
2. 前記突出部と、前記円錐部との間が、前記突出部の突出方向と逆方向に円弧状に凹むように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィードーム。
3. 前記突出部の軸方向における距離は、前記円錐部の軸方向における距離に略等しく形成され、
   前記突出部における最も突出している箇所は、前記突出部と前記円筒部との境界と、前記突出部と前記円錐部との境界との間における略中央に形成され、
   前記突出部における最も突出している箇所における中心から側面までの距離は、前記受信周波数帯の最大波長に略等しく形成され、
   前記突出部と前記円錐部との境界における中心から側面までの距離は、前記受信周波数帯の最小波長及び最大波長、及び前記送信周波数帯の最小波長及び最大波長の平均値に略等しく形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のフィードーム。
4. 前記突出部及び前記円錐部は、略１ｍｍの厚さに形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフィードーム。
5. 略円形凹面型の主反射鏡と、
   前記主反射鏡の凹面側中央に略円筒状に突設された給電ホーンと、
   前記給電ホーンにおける前記主反射鏡側の反対側開口部に設けられた、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のフィードームと、
   前記フィードームの開口部を覆うように設けられ、前記フィードームに支持された略円形凸面型の副反射鏡と、
   を備えたことを特徴とする可搬式パラボラアンテナ。
   

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