JP2560819B2 - Double reflector antenna - Google Patents

Double reflector antenna

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複反射鏡アンテナに係り、特にサイドローブ
特性を改良した複反射鏡アンテナに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a double reflector antenna, and more particularly to a double reflector antenna with improved sidelobe characteristics.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

回転対称な主反射鏡とこの主反射鏡の前方のアンテナ
軸上に置かれた副反射鏡およびアンテナ軸上の一次放射
器を有する複反射鏡アンテナで、最も一般的に使用され
ているものの1つとして第7図に示すようなカセグレイ
ンアンテナおよびこれに鏡面修整を加えた鏡面修整カセ
グレインアンテナがある。
One of the most commonly used double-reflector antennas with a rotationally symmetric main reflector, a sub-reflector placed on the antenna axis in front of this main reflector and a primary radiator on the antenna axis. As one example, there are a cassegrain antenna as shown in FIG. 7 and a mirror surface modified cassegrain antenna in which mirror surface modification is added.

第7図は従来の複反射鏡アンテナの一例を示す継断面
図である。
FIG. 7 is a joint sectional view showing an example of a conventional double reflector antenna.

そして、カセグレインアンテナは回転放物面の主反射
鏡13と回転双曲面の副反射鏡14からなる鏡面系を有し、
アンテナ軸11に平行に入射した電磁波はカセグレイン鏡
面系の焦点12に収束する。一次放射器15はその位相中心
が焦点12とほぼ一致するように配置される。なお、θs
は焦点12から副反射鏡14の端を見込む角度(見込み角)
である。
The cassegrain antenna has a mirror surface system composed of a main reflecting mirror 13 having a paraboloid of revolution and a sub reflecting mirror 14 having a hyperboloid of revolution.
The electromagnetic wave incident parallel to the antenna axis 11 is focused on the focal point 12 of the Cassegrain mirror surface system. The primary radiator 15 is arranged so that its phase center substantially coincides with the focal point 12. Note that θs
Is the angle from the focal point 12 to the edge of the sub-reflecting mirror 14 (viewing angle)
Is.

一方、鏡面修整カセグレインアンテナは、一次放射器
の放射特性を考慮して照射能率を改善するように鏡面系
曲面に修整を加えたものである。
On the other hand, the mirror-modified cassegrain antenna is a mirror-system curved surface modified to improve the irradiation efficiency in consideration of the radiation characteristics of the primary radiator.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上述したカセグレインアンテナなどの従来の複反射鏡
アンテナでは、副反射鏡からのスピルオーバ電力、すな
わち、一次放射器から副反射鏡に向けて放射される電力
の内焦点から副反射鏡の端を見込む角度(見込み角)θ
sより外側に放射される電力がアンテナのサイドローブ
特性を劣化させるという問題がある。これを改善するた
めには、副反射鏡を大きくしてその見込み角θsを広く
する、あるいは一次放射器の放射特性を鋭くする等の方
法により副反射鏡端での電界強度(エツヂレベル)を下
げスピルオーバ電力を減らせばよいが、この場合には主
反射鏡開口面上のエツジレベルも低下するため照射能率
が低下しアンテナ利得が小さくなるという課題がある。
また、副反射鏡を大きくした場合には、副反射鏡による
ブロツキング面積も増加するため、ブロツキング能率も
低下する。
In a conventional double reflector antenna such as the cassegrain antenna described above, the spillover power from the subreflector, that is, the end of the subreflector is seen from the inner focus of the power radiated from the primary radiator toward the subreflector. Angle (angle of view) θ
There is a problem that the power radiated outside s deteriorates the side lobe characteristic of the antenna. In order to improve this, the electric field strength (edge level) at the end of the sub-reflector is reduced by increasing the sub-reflector to widen its angle of view θs or by sharpening the radiation characteristic of the primary radiator. It is sufficient to reduce the spillover power, but in this case, the edge level on the aperture surface of the main reflecting mirror is also lowered, so that the irradiation efficiency is lowered and the antenna gain is reduced.
Further, when the size of the sub-reflecting mirror is increased, the blocking area of the sub-reflecting mirror also increases, and thus the blocking efficiency also decreases.

この能率低下を改善する方法としては、例えば、副反
射鏡を延長して裾を取り付ける方法も考えられるが、こ
の場合にはブロツキング面積が増大し、また裾により反
射されたスピルオーバ電力が他の角度方向でのサイドロ
ーブ特性を劣化させるという課題があつた。また、副反
射鏡の外周に遮へい板を取り付け、これに電波吸収体等
を貼り付ける方法もあるが、これはブロツキング面積の
増大に加え、アンテナ雑音温度の増加をひき起すという
課題があつた。
As a method of improving this efficiency decrease, for example, a method of extending the sub-reflecting mirror and attaching the hem can be considered, but in this case the blocking area increases and the spillover power reflected by the hem increases at other angles. There was a problem of degrading the side lobe characteristic in the direction. There is also a method in which a shield plate is attached to the outer circumference of the sub-reflecting mirror and a radio wave absorber or the like is attached thereto, but this has a problem of increasing the antenna noise temperature in addition to increasing the blocking area.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の複反射鏡アンテナは、アンテナ軸上に配置さ
れた一次放射器と、反射面が一次放射器と対向するよう
に配置された、アンテナ軸について回転対称な副反射鏡
と、反射面が副反射鏡と対向するように配置された、ア
ンテナ軸について回転対称な主反射鏡とを有する複反射
鏡アンテナにおいて、一次放射器から副反射鏡の端を見
込む角度よりも大きい角度で放射される一次放射器から
の電磁波を主反射鏡反射面の前方へ反射させるために、
副反射鏡の外周部に該副反射鏡と同心でアンテナ軸と平
行方向に任意の幅を持ち垂直方向には波長に比べ十分に
薄い導体リングまたはその円弧状の一部を一枚以上有す
るものである。
The double-reflecting mirror antenna of the present invention includes a primary radiator arranged on the antenna axis, a sub-reflecting mirror which is arranged so that its reflecting surface faces the primary radiator, and which is rotationally symmetric with respect to the antenna axis, and a reflecting surface. In a multi-reflector antenna having a sub-reflector and a main reflector that is rotationally symmetric with respect to the antenna axis and is arranged to face the sub-reflector, the primary radiator radiates at an angle larger than the angle at which the end of the sub-reflector is seen In order to reflect the electromagnetic wave from the primary radiator to the front of the reflecting surface of the main reflector,
Containing at least one conductor ring or an arc-shaped part thereof which is concentric with the sub-reflector and has an arbitrary width in the direction parallel to the antenna axis and is sufficiently thinner than the wavelength in the vertical direction on the outer periphery of the sub-reflector. Is.

〔作用〕[Action]

本発明においては、一例として、円偏波を使用するア
ンテナの場合は、副反射鏡,主反射鏡により反射され平
面波となつて放射される電力は2回反射されるが、スピ
ルオーバ電力のうち導体リングに当たる電力は導体リン
グにより1回反射されるため、これらは互いに逆旋の円
偏波となる。したがつて、導体リングにより反射された
電力は主偏波のサイドローブ特性には影響を与えず、交
差偏波特性に現われる。
In the present invention, as an example, in the case of an antenna using circular polarization, the power reflected by the sub-reflecting mirror and the main reflecting mirror and radiated as a plane wave is reflected twice. Since the power that hits the ring is reflected once by the conductor ring, they are circularly polarized waves that are opposite to each other. Therefore, the power reflected by the conductor ring does not affect the side lobe characteristics of the main polarization and appears in the cross polarization characteristics.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明による複反射鏡アンテナの一実施例を
示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a double reflector antenna according to the present invention.

第1図において、1はアンテナ軸、2は焦点、3およ
び4は回転対称な主反射鏡および副反射鏡、5はアンテ
ナ軸1上の一次放射器、6は導体リングである。
In FIG. 1, 1 is an antenna axis, 2 is a focus, 3 and 4 are rotationally symmetric main and sub-reflecting mirrors, 5 is a primary radiator on the antenna axis 1, and 6 is a conductor ring.

複反射鏡アンテナはアンテナ軸1について回転対称な
主反射鏡3および副反射鏡4からなる鏡面系を有し、ア
ンテナ軸1に平行に入射した電磁波は鏡面系によつて2
回反射され、焦点2へ収束する。一次放射器5はその位
相中心がほぼ焦点2に一致する位置に配置されている。
副反射鏡4の外周にはこれと同心にアンテナ軸方向に幅
を持つ導体リング6が取り付けてある。
The multi-reflecting mirror antenna has a mirror surface system composed of a main reflecting mirror 3 and a sub-reflecting mirror 4 which are rotationally symmetric with respect to the antenna axis 1. Electromagnetic waves incident in parallel to the antenna axis 1 are reflected by the mirror surface system.
It is reflected once and converges on the focal point 2. The primary radiator 5 is arranged at a position where its phase center substantially coincides with the focal point 2.
A conductor ring 6 having a width in the antenna axial direction is concentrically attached to the outer circumference of the sub-reflecting mirror 4.

そして、副反射鏡4の外周部にその副反射鏡4と同心
でアンテナ軸1と平行方向に任意の幅を持ち垂直方向に
は波長に比べ十分に薄い導体リング6を有している。な
お、この導体リング6の円弧状の一部を一枚以上有する
こともできる。
Further, a conductor ring 6 which is concentric with the sub-reflecting mirror 4 and has an arbitrary width in the direction parallel to the antenna axis 1 and which is sufficiently thinner than the wavelength in the vertical direction is provided on the outer peripheral portion of the sub-reflecting mirror 4. It is also possible to have one or more arc-shaped portions of the conductor ring 6.

第2図は本発明による複反射鏡アンテナの正面図であ
る。
FIG. 2 is a front view of a double reflector antenna according to the present invention.

この第2図において第1図と同一符号のものは相当部
分を示す。
In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate corresponding parts.

つぎに第1図に示す実施例の動作を説明する。 Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.

一次放射器1から副放射鏡4に向けて放射される電力
の内副反射鏡4の見込み角θsより内側の電力は副反射
鏡4により主反射鏡3に向けて反射される。さらに主反
射鏡3により反射されアンテナ軸方向に平面波となつて
放射される。ここで、導体リング6のない場合には、副
反射鏡4の見込み角θsより外側に放射されるスピルオ
ーバ電力はアンテナのサイドローブ特性を劣化させる要
因の一つとなる。
The power radiated from the primary radiator 1 toward the sub-radiation mirror 4 inside the angle of view θs of the inner sub-reflection mirror 4 is reflected by the sub-reflection mirror 4 toward the main reflection mirror 3. Further, it is reflected by the main reflecting mirror 3 and emitted as a plane wave in the antenna axial direction. Here, in the case where the conductor ring 6 is not provided, the spillover power radiated outside the view angle θs of the sub-reflecting mirror 4 is one of the factors that deteriorate the side lobe characteristics of the antenna.

第3図は一次放射器5の放射特性を示す説明図で、斜
線部(イ)がスピルオーバ電圧となる。なお、(ロ)は
導体リング6により反射される電力を示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the radiation characteristic of the primary radiator 5, and the hatched portion (a) shows the spillover voltage. Note that (B) indicates the electric power reflected by the conductor ring 6.

第4図はアンテナサイドローブ特性を示す説明図で、
実線Iは導体リングのある場合を示し、点線IIは導体リ
ングのない場合を示す。この場合、θs付近ではスピル
オーバ電力によるサイドローブと他の要因によるものが
加わるため著しくレベルが高くなる。なお、一点鎖線
(ハ)はサイドローブ規格29−25logθdBiを示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the antenna side lobe characteristics,
The solid line I shows the case with a conductor ring, and the dotted line II shows the case without a conductor ring. In this case, side lobes due to the spillover power and those due to other factors are added in the vicinity of θs, and the level is significantly increased. The alternate long and short dash line (c) indicates the sidelobe standard 29-25logθdBi.

つぎに、導体リングを有する場合の改善効果について
説明する。
Next, the improvement effect when the conductor ring is provided will be described.

一例として、円偏波を使用するアンテナの場合は、副
反射鏡4,主反射鏡3により反射され平面波となつて放射
される電力は2回反射されるが、スピルオーバ電力の内
導体リング6に当たる電力は導体リング6により1回反
射されるためこれらは互いに逆旋の円偏波となる。した
がつて、導体リング6により反射された電力は主偏波の
サイドローブ特性には影響を与えず、交差偏波特性に現
われる。この主偏波のサイドローブ特性は第4図に実線
Iで示すように大幅に改善される。
As an example, in the case of an antenna using circular polarization, the power reflected by the sub-reflection mirror 4 and the main reflection mirror 3 and radiated as a plane wave is reflected twice, but hits the inner conductor ring 6 of the spillover power. Since the electric power is reflected once by the conductor ring 6, they are circularly polarized waves which are reverse to each other. Therefore, the electric power reflected by the conductor ring 6 does not affect the side lobe characteristic of the main polarization and appears in the cross polarization characteristic. The side lobe characteristic of the main polarization is greatly improved as shown by the solid line I in FIG.

一方、交差偏波サイドローブ特性のスピルオーバ以外
の要因によるサイドローブレベルは主偏波の場合に比べ
て低いので、スピルオーバ電力による影響を加えても規
格を満足するのは容易である。
On the other hand, since the side lobe level due to factors other than spillover in the cross polarization side lobe characteristic is lower than that in the case of main polarization, it is easy to satisfy the standard even if the influence of spillover power is added.

第5図は本発明の参考例を示す縦断面図、第6図は本
発明の他の実施例を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional view showing a reference example of the present invention, and FIG. 6 is a vertical sectional view showing another embodiment of the present invention.

この第5図および第6図において第1図と同一符号の
ものは相当部分を示す。
In FIGS. 5 and 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate corresponding parts.

そして、この第5図に示すように、導体リング6の反
射面を乱反射を起こす様な突起等を与えてスピルオーバ
電力を広角度方向に分散させる方法、また、第6図に示
すように、導体リング6に適当な傾きを与えてスピルオ
ーバ電力によるサイドローブの発生する角度をずらす方
法なども可能で、直線偏波の場合でも十分に効果が得ら
れる。
Then, as shown in FIG. 5, a method for dispersing spillover power in a wide angle direction by providing projections or the like that cause irregular reflection on the reflecting surface of the conductor ring 6, and as shown in FIG. A method of giving an appropriate inclination to the ring 6 to shift the angle at which the side lobes are generated by the spillover power is also possible, and a sufficient effect can be obtained even in the case of linear polarization.

また、本発明においては、導体リングのアンテナ軸と
垂直方向の厚みは十分薄くすることができるので、開口
面上のブロツキング面積はほとんど増加しないという利
点がある。さらに、スピルオーバ電力は導体リングによ
り反射された後もアンテナ前方、すなわち、大地雑音を
受けにくい天空方向を向くので、アンテナ雑音温度の増
加もほとんどないと考えられる。
Further, in the present invention, since the thickness of the conductor ring in the direction perpendicular to the antenna axis can be made sufficiently thin, there is an advantage that the blocking area on the opening surface hardly increases. Further, since the spillover power is directed to the front of the antenna, that is, to the sky direction where it is less susceptible to ground noise even after being reflected by the conductor ring, it is considered that the antenna noise temperature hardly increases.

以上述べたような効果は、必要に応じて複数の導体リ
ングを用いても、また部分的に円弧状の導体リングの一
部を用いても同様の効果が期待できる。
The same effects as described above can be expected by using a plurality of conductor rings or by using a part of a partially arcuate conductor ring as necessary.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、副反射鏡の外周に導体
リングまたはその円弧状の一部を一枚以上取付けるとい
う簡単な構成により、副反射鏡からのスピルオーバ電力
によるサイドローブ特性の劣化を軽減することができる
効果があり、かつブロツキングの増加,雑音温度の上昇
などの他の特性劣化を引き起こさないという利点があ
る。したがつて、本発明を用いれば、副反射鏡のエツジ
レベルは導体リングの無い場合に比べ落とさなくてすむ
ため、アンテナの利得を向上できる効果がある。また副
反射鏡または一次放射器を小さくできるという経済的効
果もある。
As described above, the present invention reduces the deterioration of the side lobe characteristics due to the spillover power from the sub-reflecting mirror by the simple configuration in which one or more conductor rings or a part of the arc shape thereof is attached to the outer periphery of the sub-reflecting mirror. There is an advantage that it is possible to do so, and it does not cause other characteristic deterioration such as increase of blocking and increase of noise temperature. Therefore, when the present invention is used, the edge level of the sub-reflecting mirror does not need to be reduced as compared with the case where the conductor ring is not provided, so that there is an effect that the gain of the antenna can be improved. There is also an economic effect that the size of the sub-reflector or the primary radiator can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による複反射鏡アンテナの実施例を示す
縦断面図、第2図は本発明による複反射鏡アンテナの実
施例を示す正面図、第3図は一次放射器の放射特性の一
例を示す説明図、第4図はアンテナサイドローブ特性の
一例を示す説明図、第5図は本発明の参考例を示す縦断
面図、第6図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第
7図は従来の複反射鏡アンテナの一例を示す縦断面図で
ある。 1……アンテナ軸、2……焦点、3……主反射鏡、4…
…副反射鏡、5……一次放射器、6……導体リング。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a double reflector antenna according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing an embodiment of a double reflector antenna according to the present invention, and FIG. 3 is a radiation characteristic of a primary radiator. FIG. 4 is an explanatory view showing an example, FIG. 4 is an explanatory view showing an example of antenna side lobe characteristics, FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a reference example of the present invention, and FIG. 6 is a vertical section showing another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a vertical sectional view showing an example of a conventional double-reflecting mirror antenna. 1 ... Antenna axis, 2 ... Focus, 3 ... Main reflector, 4 ...
… Sub-reflector, 5 …… Primary radiator, 6 …… Conductor ring.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アンテナ軸上に配置された一次放射器と、
反射面が一次放射器と対向するように配置された、アン
テナ軸について回転対称な副反射鏡と、反射面が副反射
鏡と対向するように配置された、アンテナ軸について回
転対称な主反射鏡とを有する複反射鏡アンテナにおい
て、 一次放射器から副反射鏡の端を見込む角度よりも大きい
角度で放射される一次放射器からの電磁波を前記主反射
鏡反射面の前方へ反射させるために、副反射鏡の外周部
に該副反射鏡と同心でアンテナ軸と平行方向に任意の幅
を持ち垂直方向には波長に比べ十分に薄い導体リングま
たはその円弧状の一部を一枚以上有することを特徴とす
る複反射鏡アンテナ。
1. A primary radiator disposed on an antenna axis,
A sub-reflecting mirror that is rotationally symmetric with respect to the antenna axis and has a reflecting surface that faces the primary radiator, and a main reflecting mirror that is rotationally symmetric with respect to the antenna axis that has a reflecting surface that faces the sub-reflecting mirror. In the multi-reflecting mirror antenna having, in order to reflect the electromagnetic wave from the primary radiator, which is radiated from the primary radiator at an angle larger than the angle looking into the end of the sub-reflecting mirror, to the front of the reflecting surface of the main reflecting mirror, On the outer periphery of the sub-reflector, one or more conductor rings or arc-shaped parts of which are concentric with the sub-reflector and have an arbitrary width in the direction parallel to the antenna axis and are sufficiently thinner than the wavelength in the vertical direction. Is a double reflector antenna.
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JPS6050513U (en) * 1983-09-12 1985-04-09 三菱電機株式会社 cassegrain antenna
JPS6183315U (en) * 1984-11-06 1986-06-02

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