JP2573321B2 - Beam scanning reflector antenna - Google Patents
Beam scanning reflector antennaInfo
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- JP2573321B2 JP2573321B2 JP18642188A JP18642188A JP2573321B2 JP 2573321 B2 JP2573321 B2 JP 2573321B2 JP 18642188 A JP18642188 A JP 18642188A JP 18642188 A JP18642188 A JP 18642188A JP 2573321 B2 JP2573321 B2 JP 2573321B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はマイクロ波帯及びミリ波帯の電波の送受信
に使用されるビーム走査形の反射鏡アンテナに関するも
のである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam scanning type reflector antenna used for transmitting and receiving radio waves in a microwave band and a millimeter wave band.
第4図は例えばJ.D.Kraus,Antennas″,Mc GRAW−Hill
に示されている従来のビーム走査形反射鏡アンテナであ
るシリンドリカルパラボラアンテナの構成を示す図であ
り、1はシリンドリカルパラボラからなる反射鏡、2
(2a,2b,2c,2d)は複数個の一次放射器である。反射鏡
1は、上記シリンドリカルパラボラアンテナに基準方向
をZ軸の正方向とする直交座標系X,Y,Zを設定した場
合、ZX面に平行な面内における上記反射鏡1の断面形状
が、常に同じ形状で、Y軸上の点を焦点とし、この焦点
と頂点とを結ぶ直線がZ軸と平行となる放物線で与えら
れる形状を有する。FIG. 4 shows, for example, JDKraus, Antennas ″, Mc GRAW-Hill
1 is a view showing a configuration of a cylindrical parabolic antenna which is a conventional beam scanning type reflector antenna shown in FIG.
(2a, 2b, 2c, 2d) are a plurality of primary radiators. When a rectangular coordinate system X, Y, Z having a reference direction as the positive direction of the Z-axis is set on the cylindrical parabolic antenna, the reflecting mirror 1 has a cross-sectional shape of the reflecting mirror 1 in a plane parallel to the ZX plane. It always has the same shape, with a point on the Y axis as the focal point, and a straight line connecting the focal point and the vertex given by a parabola parallel to the Z axis.
従来のシリンドリカルパラボラアンテナは上記のよう
に構成され、Y軸上に設けられたひとつの一次放射器2
から放射された球面波は、上記反射鏡1で反射すること
によって、YZ軸に平行な面内でおける波面が円弧で、ZX
面に平行な面内における波面がX軸に平行な直線で与え
られる電波に変換される。従って、反射鏡1による電波
の放射パターンは、YZ面内でブロードなビームを有し、
ZX面内でシャープなビームを有する。The conventional cylindrical parabolic antenna is configured as described above, and has one primary radiator 2 provided on the Y axis.
Is reflected by the above-mentioned reflecting mirror 1 so that the wavefront in a plane parallel to the YZ axis is an arc, and ZX
A wavefront in a plane parallel to the plane is converted into a radio wave given by a straight line parallel to the X axis. Therefore, the radiation pattern of the radio wave by the reflecting mirror 1 has a broad beam in the YZ plane,
It has a sharp beam in the ZX plane.
次に、上記一次放射器2をY軸上に複数個設け、上記
一次放射器2を同相で励振した場合、複数個の一次放射
器2から放射された電波のYZ面に平行な面内における波
面はY軸に平行な直線で与えられ、上記反射鏡1で反射
した後の波面は、Z軸の正方向に進行する平面波とな
る。従って、反射鏡1による放射パターンは、ビーム方
向がZ軸の正方向で、YZ面内及びZX面内の両方の面内に
おいてシャープなビームを有する。Next, when a plurality of the primary radiators 2 are provided on the Y axis and the primary radiators 2 are excited in the same phase, the radio waves radiated from the plurality of the primary radiators 2 are in a plane parallel to the YZ plane. The wavefront is given by a straight line parallel to the Y-axis, and the wavefront after being reflected by the reflecting mirror 1 is a plane wave traveling in the positive direction of the Z-axis. Therefore, the radiation pattern by the reflecting mirror 1 has a sharp beam in both the YZ plane and the ZX plane, with the beam direction being the positive direction of the Z axis.
さらに、第5図に示すように複数個の一次放射器2の
励振位相を変化させ、複数個の一次放射器2から放射さ
れた電波のYZ面に平行な面内における波面3aが、XY面と
一定の角度βをなす直線となるようにすると、上記反射
鏡1で反射した後の波面は、YZ面内においてZ軸の正方
向と上記角度βをなす平面板3bとなる。従って、反射鏡
1による放射パターンは、ビーム方向4が上記平面波3b
の進行方向で、YZ面内及びZX面内の両方の面内において
シャープなビームを有する。Further, as shown in FIG. 5, the excitation phase of the plurality of primary radiators 2 is changed so that the wavefront 3a of a radio wave radiated from the plurality of primary radiators 2 in a plane parallel to the YZ plane becomes an XY plane. When a straight line having a constant angle β is formed, the wavefront reflected by the reflecting mirror 1 becomes a plane plate 3b that forms the angle β with the positive direction of the Z axis in the YZ plane. Therefore, the radiation pattern by the reflecting mirror 1 is such that the beam direction 4 is the plane wave 3b
Has a sharp beam in both the YZ plane and the ZX plane.
このように従来のシリンドリカルパラボラアンテナに
おいては、複数個の一次放射器2の励振位相を制御し、
上記一次放射器2から放射される電波の主ビームを走査
することによって、上記シリンドリカルパラボラアンテ
ナから放射されるビームを、ある平面内において走査す
ることができる。Thus, in the conventional cylindrical parabolic antenna, the excitation phases of the plurality of primary radiators 2 are controlled,
By scanning the main beam of the radio wave radiated from the primary radiator 2, the beam radiated from the cylindrical parabolic antenna can be scanned in a certain plane.
第4図に示すような従来のビーム走査形反射鏡アンテ
ナにおいては、電波の放射ビームをある平面内において
一次元的に走査できるが、ある曲面内において走査した
り、二次元的に走査することが困難であり、従って指向
性が低下するという問題点があった。In the conventional beam-scanning reflector antenna as shown in FIG. 4, the radiation beam of radio waves can be scanned one-dimensionally in a certain plane, but it must be scanned in a certain curved surface or two-dimensionally. However, there is a problem that the directivity is reduced.
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ある曲面内において電波の放射ビームを走
査できるように構成し、指向性の向上を図ることができ
るビーム走査形反射鏡アンテナを得ることを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and is configured to be able to scan a radiation beam of a radio wave within a certain curved surface, thereby improving a directivity. The purpose is to obtain.
この発明に係るビーム走査形反射鏡アンテナは反射鏡
11と複数個の一次放射器2とを備え、反射鏡11は、放射
ビームの基準方向をZ軸としこのZ軸と直交する複数個
の一次放射器の配設方向をY軸として反射鏡アンテナに
設定した直交座標系X,Y,ZのZX面に平行な面内における
各断面形状が同じ焦点距離を有する方物線で与えられ、
更に上記放物線の焦点と頂点とを結ぶ直線が上記直交座
標系のY軸と直交し、かつ上記直線とYZ面とのなす角が
Y座標の値に対応して変化する形状としたことを特徴と
するものである。The beam scanning type reflector antenna according to the present invention is a reflector.
11 and a plurality of primary radiators 2, and the reflector 11 is a reflector antenna having a reference direction of a radiation beam as a Z-axis and a direction of arrangement of the plurality of primary radiators orthogonal to the Z-axis as a Y-axis. Each cross-sectional shape in a plane parallel to the ZX plane of the orthogonal coordinate system X, Y, Z set to is given by a parabola having the same focal length,
Further, a straight line connecting the focal point and the vertex of the parabola is orthogonal to the Y axis of the orthogonal coordinate system, and the angle formed by the straight line and the YZ plane changes in shape corresponding to the value of the Y coordinate. It is assumed that.
この発明において、反射鏡11で反射した後の平面波の
進行方向は反射鏡11のY座標の値に対応して変化する。
これによりY軸と平行に設定した複数個の一次放射器2
の励振位相が変化し、一次放射器2から放射された電波
が主に照射される反射鏡11の領域を変えると、反射鏡11
から放射される電波は方向が変えられる。従って、複数
個の一次放射器2から放射される電波のビーム方向をYZ
面で走査するにことによって、反射鏡11から放射する電
波のビームをYZ面内以外のある曲面内において走査する
ことができる。In the present invention, the traveling direction of the plane wave after being reflected by the reflecting mirror 11 changes according to the value of the Y coordinate of the reflecting mirror 11.
Thus, a plurality of primary radiators 2 set in parallel with the Y axis
When the excitation phase of the reflector 11 changes and the area of the reflector 11 to which the radio wave radiated from the primary radiator 2 is mainly irradiated is changed, the reflector 11
The direction of the radio wave radiated from is changed. Therefore, the beam direction of the radio wave radiated from the plurality of primary radiators 2 is YZ
By scanning on a plane, the beam of the radio wave radiated from the reflecting mirror 11 can be scanned on a curved surface other than the YZ plane.
第1図はこの発明の一実施例に係るビーム走査形反射
鏡アンテナの斜視図である。図において、11は電波を反
射させる反射鏡、2(2a,2b,2c,2d,2e)は複数個の一次
放射器である。反射鏡11は、基準方向をZ軸の正方向と
する直交座標系X,Y,Zを設定した場合、ZX面に平行な面
内における上記反射鏡11の各断面形状が同じ焦点距離を
有する放物線で与えられ、さらに上記放物線の焦点と頂
点とを結ぶ直線が上記直交座標系のY軸と直交し、かつ
上記直線とYX面のなす角がY座標の値に対応して変化す
る形状としている。FIG. 1 is a perspective view of a beam scanning type reflector antenna according to one embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a reflecting mirror for reflecting a radio wave, and 2 (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) are a plurality of primary radiators. When the reflecting mirror 11 sets an orthogonal coordinate system X, Y, Z with the reference direction as the positive direction of the Z axis, each cross-sectional shape of the reflecting mirror 11 in a plane parallel to the ZX plane has the same focal length. Given as a parabola, a straight line connecting the focal point and the vertex of the parabola is orthogonal to the Y axis of the orthogonal coordinate system, and the angle between the straight line and the YX plane changes in accordance with the value of the Y coordinate. I have.
即ち、反射鏡11は、反射鏡アンテナに設定した直交座
標系X,Y,ZのZX面内の鏡面曲線が直交座標系の原点を焦
点とし、Z軸の負の軸上に頂点を有する放物線で与えら
れ、更にZX面に平行な面内における鏡面曲線がY軸上に
焦点を有する放物線で与えられ、かつ放物線の焦点と頂
点とを結ぶ直線と、YZ面とのなす角がY座標の値に対応
して変化する形状になっている。That is, the reflecting mirror 11 is a parabolic curve in which the mirror surface curve in the ZX plane of the orthogonal coordinate system X, Y, Z set to the reflecting mirror antenna is focused on the origin of the orthogonal coordinate system and has a vertex on the negative axis of the Z axis. The mirror surface curve in a plane parallel to the ZX plane is given by a parabola having a focus on the Y axis, and the angle between the straight line connecting the focus and the vertex of the parabola and the YZ plane is the Y coordinate. The shape changes according to the value.
具体的には、第1図に示すZX面に平行な面内に、X軸
及びZ軸と各々平行なX′軸及びZ′(第2図参照)を
設定する。Z′X′面内における反射鏡11の断面形状が
焦点距離をRとする放物線で与えられ、さらに上記放物
線の焦点と頂点とを結ぶ直線Zoが上記焦点においてY軸
と直交し、かつ上記直線ZoとYZ面のなす角αがY座標の
関数で与えられる形状で反射鏡11が表される。Specifically, an X 'axis and a Z' (see FIG. 2) respectively parallel to the X axis and the Z axis are set in a plane parallel to the ZX plane shown in FIG. The sectional shape of the reflecting mirror 11 in the Z'X 'plane is given by a parabola whose focal length is R, and a straight line Zo connecting the focal point and the vertex of the parabola is orthogonal to the Y axis at the focal point, and The reflecting mirror 11 is represented by a shape in which the angle α between the Zo and YZ planes is given by a function of the Y coordinate.
次に、第1図に示すようにY軸と平行に複数個の一次
放射器2を設定し、従来のビーム走査形反射鏡アンテナ
と同様に上記一次放射器2の励振位相を制御して一次放
射器2から放射される電波の進行方向をYZ面内において
変え、主に照射される反射鏡11の領域を変えることがで
きる。上記反射鏡11においては、Y座標が異なる各領域
において反射鏡11で反射後の電波の進行方向が異なるの
で、放射ビームをYZ面以外のある曲面内において走査す
ることができる。従って、角度αとY座標の関数を目的
に応じて設定することにより、ビーム方向を示す単位ベ
クトルのX成分及びY成分を第3図の曲線5a又は5bのよ
うに色々と変化させることができる。Next, as shown in FIG. 1, a plurality of primary radiators 2 are set in parallel with the Y axis, and the excitation phase of the primary radiators 2 is controlled in the same manner as in a conventional beam-scanning reflector antenna to control the primary radiators 2. The traveling direction of the radio wave radiated from the radiator 2 can be changed in the YZ plane, and the area of the reflecting mirror 11 mainly irradiated can be changed. In the reflecting mirror 11, since the traveling directions of the radio waves after being reflected by the reflecting mirror 11 are different in the respective regions having different Y coordinates, the radiation beam can be scanned in a curved surface other than the YZ plane. Therefore, by setting the function of the angle α and the Y coordinate according to the purpose, the X component and the Y component of the unit vector indicating the beam direction can be variously changed as shown by the curve 5a or 5b in FIG. .
以上のように本発明のビーム走査形反射鏡アンテナに
よれば、放射ビームの基準方向をZ軸としこのZ軸と直
交する複数個の一次放射器の配設方向をY軸として反射
鏡アンテナに設定した直交座標系X,Y,ZのZX面に平行な
面内における各断面形状が同じ焦点距離を有する放物線
で与えられ、更に放物線の焦点と頂点とを結ぶ直線が直
交座標系のY軸と直交し、かつ上記直線とYZ面とのなす
角がY座標の値に対応して変化する形状を有する反射鏡
を備えて構成したので、複数個の一次放射器から放射さ
れる放射ビームの方向をYZ面内で走査すると、反射鏡か
ら放射されるビームはYZ面内以外のある曲面内において
走査され、従って指向性が向上するという効果が得られ
る。As described above, according to the beam scanning reflector antenna of the present invention, the reference direction of the radiation beam is set to the Z axis, and the arrangement direction of the plurality of primary radiators orthogonal to the Z axis is set to the Y axis. Each cross-sectional shape in a plane parallel to the ZX plane of the set orthogonal coordinate system X, Y, Z is given by a parabola having the same focal length, and a straight line connecting the focus and the vertex of the parabola is a Y axis of the orthogonal coordinate system. And a reflecting mirror having a shape in which the angle between the straight line and the YZ plane changes in accordance with the value of the Y coordinate, the radiation beam emitted from the plurality of primary radiators is provided. When the direction is scanned in the YZ plane, the beam radiated from the reflecting mirror is scanned in a certain curved surface other than the YZ plane, so that the effect of improving the directivity is obtained.
第1図はこの発明の一実施例に係るビーム走査形反射鏡
アンテナの斜視図、第2図はこの実施例の反射鏡の断面
形状を示す図、第3図はこの実施例においてビーム方向
の変化を示す図、第4図は従来のビーム走査形反射鏡ア
ンテナの斜視図、第6図はビーム走査形反射鏡アンテナ
の原理を示す図である。 2,2a〜2e……一次放射器、11……反射鏡。FIG. 1 is a perspective view of a beam scanning type reflector antenna according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional shape of the reflector of this embodiment, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of a conventional beam scanning reflector antenna, and FIG. 6 is a diagram showing the principle of the beam scanning reflector antenna. 2,2a ~ 2e: Primary radiator, 11: Reflector.
Claims (1)
給電する複数個の一次放射器とから構成され、複数個の
一次放射器の励振位相を変化させることによって電波の
放射ビームを走査するビーム走査形反射鏡アンテナにお
いて、上記反射鏡は、上記放射ビームの基準方向をZ軸
としこのZ軸と直交する上記複数個の一次放射器の配設
方向をY軸として上記反射鏡アンテナに設定した直交座
標系X,Y,ZのZX面に平行な面内における各断面形状が同
じ焦点距離を有する放物線で与えられ、更に上記放物線
の焦点と頂点とを結ぶ直線が上記直交座標系のY軸と直
交し、かつ上記直線とYZ面とのなす角がY座標の値に対
応して変化する形状としたことを特徴とするビーム走査
形反射鏡アンテナ。1. A radio wave radiation beam is scanned by changing an excitation phase of a plurality of primary radiators, comprising a reflecting mirror for reflecting a radio wave and a plurality of primary radiators for feeding the reflecting mirror. In the above-described beam scanning type reflector antenna, the reflector is provided on the reflector antenna with the reference direction of the radiation beam as the Z axis and the arrangement direction of the plurality of primary radiators orthogonal to the Z axis as the Y axis. Each cross-sectional shape in the plane parallel to the ZX plane of the set orthogonal coordinate system X, Y, Z is given by a parabola having the same focal length, and a straight line connecting the focal point and the vertex of the parabola is further defined by the orthogonal coordinate system. A beam scanning reflector antenna having a shape orthogonal to the Y axis and having an angle between the straight line and the YZ plane that changes in accordance with the value of the Y coordinate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18642188A JP2573321B2 (en) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | Beam scanning reflector antenna |
Applications Claiming Priority (1)
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JP18642188A JP2573321B2 (en) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | Beam scanning reflector antenna |
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JPH0236603A JPH0236603A (en) | 1990-02-06 |
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