JP2021118480A - 反射鏡アンテナ - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、同一の軌道位置の衛星から送信される異なる周波数を地球上で受信する場合、パラボラアンテナに使用される反射鏡の焦点に、各々の周波数において、反射鏡の開口角に沿った放射パターンを生成することが求められる。
非特許文献1には、衛星放送受信用12/21GHz帯偏波共用給電アンテナが記載されている。このアンテナは、マイクロストリップアレーアンテナを受信部に使用し、12GHz帯の放射パターンを形成する基板と21GHz帯の放射パターンを形成する基板とを分け、これらを積層することで各々の周波数で所望の放射パターンを形成している。
前記ホーンアンテナは、開口を有するホーン部と、該ホーン部の内壁に周波数選択性の電波吸収特性を有する電波吸収体とを備え、
前記複数の周波数のうちの第1の周波数の最大利得を得る、前記ホーンアンテナの内壁の斜面におけるホーン焦点からの長さをL1、前記第1の周波数よりも高い第2の周波数の最大利得を得る、前記ホーンアンテナの内壁の斜面における前記ホーン焦点からの長さをL2とした場合、長さL1と長さL2との間に、前記第2の周波数に周波数選択性を有する前記電波吸収体を配置した反射鏡アンテナである。
図1に示す反射鏡アンテナ10は、円錐状のホーンアンテナ11と、ホーンアンテナ11の開口の前方に配置され、凹状の反射面が形成された反射鏡12とを備えている。反射鏡12の反射面で反射された電波は、ホーンアンテナ11の開口に入射して受信される。また、ホーンアンテナ11から出力された電波は反射鏡12の反射面で反射されて送信される。なお、反射鏡アンテナ10は、ホーンアンテナ11と反射鏡12とを支持する支持体を備えるがここでは説明を省略する。
開口径に対する利得が最大となる最適な円錐状のホーンアンテナ11Aの利得Gは、波長をλ[m]とし、図2に示すように、開口面の直径(開口径)をD[m]、内壁の斜面におけるホーン焦点から開口面のエッジまでのスラントをL[m]とすると、数式1(以下の数1)で求められる。数式1は例えば、電子情報通信学会『知識の森』(http://www.ieice-hbkb.org/)4 群−2 編−6 章に記載されている。数式1において、dBiは等方性アンテナを基準とした場合のゲインの単位を示す。なお、スラントとは、ホーンアンテナの斜面における、ホーン焦点から開口面のエッジに至るまでの長さをいう。
衛星放送用周波数として12GHzを用いる場合、周波数12.0GHzの波長λが0.025[m]で16.0dBiの最大利得とするには、上記の数式1から、開口径Dが0.0694[m]、スラントLが0.0643[m]と算出される。この形状におけるホーンアンテナ11Aの開口角をαとすると、開口角α、開口径D、スラントLの関係は数式2(以下の数2)で得られる。
ここで、開口径Dが0.0694[m]、スラントLが0.0643[m]のとき、開口角αは65.3度となる。
図3に示すように、ホーンアンテナ11は、開口を有するホーン部110と電波吸収体120とを備えている。ホーン部110は図2に示したホーンアンテナ11Aと同じ構成である。ホーン部110は円錐状をなし、ホーン焦点から開口に向かって広がる形状となっている。電波吸収体120は周波数選択性の電波吸収特性を有し、ホーン部110の内壁に配置されている。
図3において、長さL1は図2におけるホーンアンテナ11Aの周波数12.0GHzにおけるスラントL=0.0643[m]に対応し、長さL2は図2におけるホーンアンテナ11Aの周波数21.7GHzにおけるスラントL=0.0356[m]に対応する。間隔L3は長さL2と長さL1との間の間隔を示す。
ホーン部110の内壁のスラントの0.0356〜0.0643[m]の間(図3及び図4において間隔L3で示す)に電波吸収体120を配置する。
図6の特性図から、12.0GHzと21.7GHzでほぼ同一の放射パターンが得られることがわかる。
なお、同一形状のホーンアンテナにおいて、電波吸収シートを使用しない場合には、図7に示すように21.7GHzが最適ホーンの条件には合致しなくなるため、放射パターンが劣化することが分かる。
これにより、異なる周波数を対象とする場合においても、一つのホーンアンテナと反射鏡(パラボラ)で構成するアンテナが可能となるため、低廉化が求められる一般家庭用受信アンテナにも適用することが可能となる。
3つの周波数をそれぞれf1、f2、f3(f1>f2>f3)で示すとき、図8に示すように、周波数f1に周波数選択性を有する電波吸収特性を持つ電波吸収体120Aと、周波数f2に周波数選択性を有する電波吸収特性を持つ電波吸収体120Bと、を用意する。周波数f2と周波数f1とは第1の周波数と第2の周波数に対応し、電波吸収体120Aは第2の周波数に周波数選択性を有する前記電波吸収体となる。また、周波数f3と周波数f2とは第1の周波数と第2の周波数に対応し、電波吸収体120Bは第2の周波数に周波数選択性を有する前記電波吸収体となる。
そして、ホーンアンテナの開口からホーン部の内壁の斜面に沿って、電波吸収体120Aを配置し、さらに図9に示すように、電波吸収体120Aの内壁の斜面に沿って電波吸収体120Bを配置することで、2つの電波吸収体を組み合わせたホーンアンテナを得る。このホーンアンテナを用いることで、反射鏡アンテナは周波数f1、f2、f3において、ほぼ同一の放射パターンが得られるため、反射鏡との組み合わせで所望の放射パターンを形成することが可能となる。
11 ホーンアンテナ
11A ホーンアンテナ
12 反射鏡
110 ホーン部
120、120A、120B 電波吸収体
Claims (2)
- 少なくとも一つの反射鏡と、ホーンアンテナとを用いて、複数の周波数を送信又は受信する反射鏡アンテナにおいて、
前記ホーンアンテナは、開口を有するホーン部と、該ホーン部の内壁に周波数選択性の電波吸収特性を有する電波吸収体とを備え、
前記複数の周波数のうちの第1の周波数の最大利得を得る、前記ホーンアンテナの内壁の斜面におけるホーン焦点からの長さをL1、前記第1の周波数よりも高い第2の周波数の最大利得を得る、前記ホーンアンテナの内壁の斜面における前記ホーン焦点からの長さをL2とした場合、長さL1と長さL2との間に、前記第2の周波数に周波数選択性を有する前記電波吸収体を配置した反射鏡アンテナ。 - 前記第1の周波数は12.0GHz、前記第2の周波数は21.7GHzである、請求項1に記載の反射鏡アンテナ。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020011840A JP7387464B2 (ja) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | 反射鏡アンテナ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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-
2020
- 2020-01-28 JP JP2020011840A patent/JP7387464B2/ja active Active
Also Published As
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