JP2596119B2 - Shaped beam reflector antenna device - Google Patents
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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、レーダや通信ならびに放送などに応用され
る成形ビーム反射鏡アンテナ装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shaped beam reflector antenna device applied to radar, communication, broadcasting, and the like.
（従来技術） 反射鏡を複数の一次放射器により給電し、成形ビーム
を形成するには、反射鏡としてパラボラ（回転放物面）
鏡を用いる技術がある。(Prior art) In order to form a shaped beam by feeding a reflector with a plurality of primary radiators, a parabola (rotating paraboloid) is used as the reflector
There is a technique using a mirror.
第６図は、従来の成形ビーム反射鏡アンテナ装置の構
成図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は一次放
射器の配列を示す断面図、同図（ｃ）はビームの形状を
二次元角度空間上で表した等レベル線図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional shaped beam reflector antenna device, wherein FIG. 6A is a perspective view, FIG. 6B is a cross-sectional view showing an arrangement of primary radiators, and FIG. FIG. 3 is an isolevel diagram showing a beam shape in a two-dimensional angular space.
図において、１は反射鏡、2a,2b・・,2yは一次放射
器、3a,3b,・・,3yは給電線、４はビーム合成回路、5a,
5b,・・,5yは素ビーム、6a,6b,・・,6yは素ビームの等
レベル線、７は合成された成形ビームの等レベル線であ
る。反射鏡１は、その反射面が回転放物面の一部から構
成されたパラボラ鏡であり、一次放射器２（2a〜2y）
は、上記回転放物面の焦点あるいはその近傍に５×５個
（ｙ＝25）配置された例を図示している。このため、１
つの一次放射器2a,2b,2c,・・,2yを独立に励振した場合
に形成される放射ビーム、すなわち、素ビーム5a,5b,5
c,・・,5yは、一方向に鋭く絞られた形状のいわゆるペ
ンシル（pencil）ビームとなり、これらを二次元角度空
間上の等レベル線で示すと、6a,6b,・・,6yのような小
さな円（スポット）で表される。ここで、例えば、ビー
ム合成回路４により、一次放射器5a〜5yを同時に励振す
ると、素ビーム6a〜6yの重ね合わせとして、成形ビーム
７を合成することができる。この例で示された合成ビー
ム７は、最も基本的な成形ビームに相当する。合成回路
から各一次放射器に給電される電気信号の振幅および位
相を制御してやれば、原理的に多種多様な成形ビームを
合成することができるため、衛星搭載用の成形ビーム反
射鏡アンテナ装置などの実用に供されている。In the figure, 1 is a reflecting mirror, 2a, 2b,..., 2y are primary radiators, 3a, 3b,.
5y are elementary beams, 6a, 6b,..., 6y are elementary lines of elementary beams, and 7 are elementary lines of combined shaped beams. The reflecting mirror 1 is a parabolic mirror whose reflecting surface is constituted by a part of a paraboloid of revolution, and is a primary radiator 2 (2a to 2y).
Shows an example in which 5 × 5 (y = 25) lenses are arranged at or near the focal point of the paraboloid of revolution. Therefore, 1
Radiation beams formed when the two primary radiators 2a, 2b, 2c,..., 2y are independently excited, that is, elementary beams 5a, 5b, 5
5y is a so-called pencil beam with a sharply squeezed shape in one direction, and when these are indicated by isolevel lines in a two-dimensional angular space, 6a, 6b,. It is represented by a small circle (spot). Here, for example, when the primary radiators 5a to 5y are simultaneously excited by the beam combining circuit 4, the shaped beam 7 can be combined as a superposition of the elementary beams 6a to 6y. The composite beam 7 shown in this example corresponds to the most basic shaped beam. By controlling the amplitude and phase of the electric signal supplied to each primary radiator from the combining circuit, a variety of shaped beams can be combined in principle. It has been put to practical use.
（発明が解決しようとする課題） 上述した従来技術による成形ビーム反射鏡アンテナ装
置は、原理的にさまざまな成形ビームを合成することが
できる。しかし、成形ビームの形状によっては、多くの
一次放射器が必要となり（第６図では５×５＝25個）、
これにともなって給電線３や合成回路４の構成が複雑と
なるという問題点がある。また、複数の一次放射器2a〜
2yを並べて配置するのに、その間隔は一次放射器２の物
理的大きさより小さくすることができない。従って、隣
接する素ビームの最小間隔は、一次放射器２の物理的大
きさによって決定され、これよりも狭くすることはでき
ない。隣接する素ビームの間隔が大きいと、重ね合わせ
により合成されたビームの放射強度が素ビームの隙間で
低下してしまうことから、上述した従来技術では、放射
強度の平坦度が優れたビームを合成することが困難であ
るという問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) The shaped beam reflecting mirror antenna device according to the above-described conventional technique can synthesize various shaped beams in principle. However, depending on the shape of the shaped beam, many primary radiators are required (5 × 5 = 25 in FIG. 6),
Accordingly, there is a problem that the configurations of the feeder line 3 and the combining circuit 4 become complicated. In addition, a plurality of primary radiators 2a ~
In order to arrange 2y side by side, the interval cannot be smaller than the physical size of the primary radiator 2. Therefore, the minimum distance between adjacent elementary beams is determined by the physical size of the primary radiator 2 and cannot be narrower than this. If the distance between adjacent elementary beams is large, the radiation intensity of the beam combined by superposition decreases in the gap between the elementary beams. There was a problem that it was difficult to do.
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、比較的少ない一次放射器で、放射強
度の平坦度が優れた成形ビームを形成する成形ビーム反
射鏡アンテナ装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a shaped beam reflector antenna apparatus that forms a shaped beam having excellent flatness of radiation intensity with relatively few primary radiators. The purpose is to do.
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、反射鏡を複数の一次放射器で励振す
ることによって成形ビームを放射する成形ビーム反射鏡
アンテナ装置を構成する場合に、その反射鏡全体は、１
つの一次放射器を励振したときにできる素ビームの形状
が扇形となるように、各頂点が直線に沿う放物線の稠密
な集合で構成された放物柱面の一部で構成されており、
複数の一次放射器は、素ビームがその扇形の厚さ方向に
沿って互いに重畳した形で合成されるように、一次放射
器の放射方向から見て一次元方向に配列されている。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, when a shaped beam reflector antenna device that emits a shaped beam by exciting a reflecting mirror with a plurality of primary radiators is configured, the entire reflecting mirror is used. , 1
Each vertex is composed of a part of a parabolic cylinder surface composed of a dense set of parabolas along a straight line, so that the shape of the elementary beam generated when exciting one primary radiator becomes a fan shape,
The plurality of primary radiators are arranged in a one-dimensional direction as viewed from the radiation direction of the primary radiators such that the elementary beams are combined in a form overlapping with each other along the thickness direction of the sector.
複数の一次放射器が、一次放射器の放射方向から見て
直線状又はジグザグ状に配置されていることが好まし
い。Preferably, the plurality of primary radiators are arranged in a straight line or in a zigzag shape when viewed from the radiation direction of the primary radiators.
複数の一次放射器が、反射鏡をオフセット給電するよ
うに配置されていることも好ましい。It is also preferred that a plurality of primary radiators are arranged to offset feed the reflector.
さらに本発明によれば、反射鏡を複数の一次放射器で
励振することによって成形ビームを放射する成形ビーム
反射鏡アンテナ装置を構成する場合に、その反射鏡全体
は、１つの一次放射器を励振したときにできる素ビーム
の形状がその厚さ方向に曲率をもった扇形となるよう
に、各頂点の集合が２重曲率をもった空間曲線からなる
放物線の稠密な集合で構成された曲面の一部で構成され
ており、複数の一次放射器は、素ビームがその扇形の厚
さ方向に沿って互いに重畳した形で合成されるように一
次放射器の放射方向から見て一次元方向に配列されてい
る。Further, according to the present invention, when forming a shaped beam reflector antenna device that emits a shaped beam by exciting a reflecting mirror with a plurality of primary radiators, the entire reflecting mirror excites one primary radiator. The set of vertices is a curved surface composed of a dense set of parabolic curves consisting of a space curve with a double curvature, so that the shape of the elementary beam formed when doing it becomes a sector with a curvature in its thickness direction. A plurality of primary radiators are arranged in a one-dimensional direction as viewed from the radiation direction of the primary radiator so that the elementary beams are combined in a form overlapping with each other along the thickness direction of the sector. Are arranged.
複数の一次放射器が、一次放射器の放射方向から見て
直線状に配置されていることが好ましい。Preferably, the plurality of primary radiators are arranged linearly when viewed from the radiation direction of the primary radiators.
複数の一次放射器が、反射鏡オフセット給電するよう
に配置されていることも好ましい。It is also preferred that a plurality of primary radiators are arranged for mirror offset feed.
以下に、図面を用いて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施例１） 第１図は、本発明による第１の実施例を示すもので、
同図（ａ）は成形ビーム反射鏡アンテナ装置斜視図、同
図（ｂ）は一次放射器の配列を示す断面図、同図（ｃ）
はビームの形状を二次元角度空間上で表した等レベル線
図である。Embodiment 1 FIG. 1 shows a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2A is a perspective view of a shaped beam reflector antenna device, FIG. 2B is a cross-sectional view showing an arrangement of primary radiators, and FIG.
FIG. 3 is an isolevel diagram showing a beam shape in a two-dimensional angular space.
図において、11は反射鏡、12a,12b,・・,12n（但し、
図ではｎ＝５）は一次放射器、13a,13b,・・,13nは給電
線、14はビーム合成回路、15a,15b,・・,15nは素ビー
ム、16a,16b,・・,16nは素ビームの等レベル線、17は合
成された成形ビームの等レベル線である。In the figure, 11 is a reflecting mirror, 12a, 12b, ..., 12n (however,
In the figure, n = 5) is a primary radiator, 13a, 13b,..., 13n are feed lines, 14 is a beam combining circuit, 15a, 15b,..., 15n are elementary beams, 16a, 16b,. The contour line of the elementary beam and the contour line 17 of the synthesized shaped beam are shown.
反射鏡11は、パラボラ鏡ではなく、曲面を構成する放
物線の頂点が直線に沿うように平行移動させてできた放
物柱面の２重曲面反射鏡である。このため、１つの一次
放射器12を独立に励振した場合に形成される放射ビー
ム、すなわち素ビーム15は、薄い平板状のいわゆる扇形
（fan）ビームである。第１図（ａ）では、同図（ｂ）
のように一次放射器12a〜12nを一列に配置することによ
り、複数の素ビーム15a〜15nが横方向に形成されてい
る。これらを二次元角度空間上の等レベル線で示すと、
同図（ｃ）の16a,16b,・・,16nのような細長い図形（小
さな円を直線に沿って動かしてできる包絡線のような図
形）の並びで表される。ここで、ビーム合成回路14によ
り、横一列に配置された例えば、５個（ｎ＝５）の一次
放射器12a〜12eを同時に励振すると、素ビーム15a〜15e
の重ね合わせとして、成形ビーム17を合成することがで
きる。The reflecting mirror 11 is not a parabolic mirror but a double curved reflecting mirror having a parabolic cylindrical surface formed by translating a vertex of a parabola constituting a curved surface along a straight line. Therefore, the radiation beam formed when one primary radiator 12 is independently excited, that is, the elementary beam 15, is a so-called fan beam having a thin flat plate shape. In FIG. 1 (a), FIG.
By arranging the primary radiators 12a to 12n in a row as described above, a plurality of elementary beams 15a to 15n are formed in the lateral direction. If these are shown by isolevels in a two-dimensional angular space,
It is represented by a sequence of elongated figures (a figure like an envelope formed by moving a small circle along a straight line) like 16a, 16b,..., 16n in FIG. Here, when, for example, five (n = 5) primary radiators 12a to 12e arranged in a horizontal row are simultaneously excited by the beam combining circuit 14, the elementary beams 15a to 15e
As a superimposition, the shaped beam 17 can be synthesized.
このように、本発明は、１つの一次放射器12（12a〜1
2n）を励振したときにできる放射ビーム（素ビーム）15
（15a〜15n）の形状が扇形となるように反射器11を構成
することにより、比較的少ない一次放射器12で、放射強
度の平坦度が優れた成形ビーム17を形成することができ
る。Thus, the present invention provides a single primary radiator 12 (12a-1).
2n) Excited radiation beam (elementary beam) 15
By forming the reflector 11 so that the shape of (15a to 15n) is a sector, a shaped beam 17 having excellent flatness of radiation intensity can be formed with a relatively small number of primary radiators 12.
（実施例２） 第２図は、本発明による第２の実施例を示すもので、
同図（ａ）は成形ビーム反射鏡アンテナ装置の斜視図、
同図（ｂ）は一次放射器の配列を示す断面図、同図
（ｃ）はビームの形状を二次元角度空間上で表した等レ
ベル線図である。Embodiment 2 FIG. 2 shows a second embodiment according to the present invention.
FIG. 1A is a perspective view of a shaped beam reflector antenna device.
FIG. 1B is a sectional view showing the arrangement of the primary radiators, and FIG. 1C is an isolevel diagram showing the beam shape in a two-dimensional angular space.
実施例２では、前述の第１図に示した実施例１例と異
なり、一次放射器12a,12b,・・,12n（但し、図ではｎ＝
５）が第２図（ｂ）に示すようにジグザグに配置されて
いることが特徴である。このように配置すると、素ビー
ム15a,15b,・・,15nの等レベル線は16a,16b,・・,16nの
ようにジグザグとなる。従って、一次放射器12a〜12nを
ジグザグに配置すると、横一列に配置した実施例１の場
合と比べて、隣接した素ビームの間隔を狭くすることが
できる。In the second embodiment, unlike the first embodiment shown in FIG. 1 described above, the primary radiators 12a, 12b,..., 12n (where n =
5) is characterized by being arranged in a zigzag as shown in FIG. 2 (b). With this arrangement, the equilevel lines of the elementary beams 15a, 15b,..., 15n are zigzag like 16a, 16b,. Therefore, when the primary radiators 12a to 12n are arranged in a zigzag manner, the distance between adjacent elementary beams can be reduced as compared with the case of the first embodiment in which the primary radiators are arranged in a horizontal line.
（実施例３） 第３図は、本発明による第３の実施例であり、同図
（ａ）は成形ビーム反射鏡アンテナ装置の斜視図、同図
（ｂ）は一次放射器の配列を示す断面図、同図（ｃ）は
ビームの形状を二次元角度空間上で表した等レベル線図
である。Third Embodiment FIG. 3 shows a third embodiment according to the present invention. FIG. 3A is a perspective view of a shaped beam reflector antenna device, and FIG. 3B is an arrangement of primary radiators. FIG. 3C is a sectional view showing the contour of the beam in a two-dimensional angular space.
図において、21は曲率をもった広義の扇形ビームを放
射する反射鏡、25a,25b,・・,25nは素ビーム、26a,26b,
・・,26nは素ビームの等レベル線、27は合成された成形
ビームの等レベル線である。他の構成は実施例１及び実
施例２と同じである。実施例３は、図のように、素ビー
ム25a〜25nの等レベル線26a〜26nは、曲がった形状（小
さな円をある曲線に沿って動かしてできる包絡線のよう
な図形）となっているため、27のような複雑な形状の成
形ビームを合成することができるようにしたものであ
る。In the figure, 21 is a reflecting mirror that radiates a fan beam in a broad sense having a curvature, 25a, 25b, 25n are elementary beams, 26a, 26b,
.., 26n are contour lines of the elementary beam, and 27 is a contour line of the combined shaped beam. Other configurations are the same as those of the first and second embodiments. In the third embodiment, as shown in the figure, the equilevel lines 26a to 26n of the elementary beams 25a to 25n have a curved shape (a figure like an envelope formed by moving a small circle along a curve). Therefore, it is possible to synthesize a shaped beam having a complicated shape such as 27.
なお、実施例３で用いる反射鏡21は、本出願人が同日
で特許出願している「反射器」を適用して成形ビーム反
射鏡アンテナ装置を構成したものである。以下に、実施
例３で用いる反射鏡21の構成について説明する。The reflecting mirror 21 used in the third embodiment constitutes a shaped beam reflecting mirror antenna device by applying a "reflector" for which a patent application is filed on the same day by the present applicant. Hereinafter, the configuration of the reflecting mirror 21 used in the third embodiment will be described.
第４図は、本発明による反射鏡21の構成図であり、同
図（ａ）は反射鏡の斜視図、同図（ｂ）は反射鏡の正面
図である。FIG. 4 is a configuration diagram of the reflecting mirror 21 according to the present invention. FIG. 4A is a perspective view of the reflecting mirror, and FIG. 4B is a front view of the reflecting mirror.
反射鏡21の反射面32は、放物線33aの稠密な集合であ
る無限に広がった曲面33の、縁32aで囲まれた有限部分
で構成されている。放物線33aの頂点34aの集合である曲
線34が、一平面上になく空間曲線となっている。一次波
源35から放射された波は、反射面32によって反射され二
次放射ビームを形成する。このとき、放物線33aの頂点3
4aの集合が２重曲率をもった空間曲線であるため、反射
波は曲率をもった広義のファンビームを形成する。The reflecting surface 32 of the reflecting mirror 21 is constituted by a finite portion surrounded by an edge 32a of an infinitely wide curved surface 33 which is a dense collection of parabolas 33a. Curve 34, which is a set of vertices 34a of parabola 33a, is not a plane but a space curve. Waves emitted from the primary wave source 35 are reflected by the reflecting surface 32 to form a secondary radiation beam. At this time, the vertex 3 of the parabola 33a
Since the set of 4a is a space curve having a double curvature, the reflected wave forms a fan beam in a broad sense having a curvature.
ここで、頂点34aの集合である曲線34の具体的な求め
方について説明する。Here, a specific method of obtaining the curve 34 which is a set of the vertices 34a will be described.
反射鏡アンテナの設計・解析に有効な幾何光学近似を
用いると、曲線34に関する常微分方程式を導くことがで
きる。すなわち、曲線34は、頂点34aを通る放物線33a上
での光線の反射に関する「スネル（SNELL）の反射の法
則」と、入射及び反射光線に添って運ばれるエネルギー
に関する「エネルギー保存の法則」とを用いることによ
って、一般的に次の方程式が与えられる。If an effective geometrical optics approximation is used for the design and analysis of the reflector antenna, an ordinary differential equation relating to the curve 34 can be derived. That is, the curve 34 represents the "rule of SNELL reflection" on the reflection of a ray on the parabola 33a passing through the vertex 34a, and the "law of conservation of energy" on the energy carried along incident and reflected rays. The use generally gives the following equation:
P1dw＝P2dψ ・・・・（１） ここで、P1は一次波源35の放射電力パターン、P2は反
射鏡21の二次放射電力パターン、dwは一次波源35に対し
放物線33aの縁32a内にある部分が作る立体角素、ｄψは
一次波源35からの光線が放物線33aで反射されて向かう
角度に関する平面角素である。P 1 dw = P 2 dψ (1) where P 1 is a radiation power pattern of the primary wave source 35, P 2 is a secondary radiation power pattern of the reflector 21, and dw is a parabola 33 a for the primary wave source 35. Is a solid angle element formed by a portion in the edge 32a of the solid line, and dψ is a plane angle element relating to an angle at which the light ray from the primary wave source 35 is reflected by the parabola 33a.
（１）式は、曲線34に関する常微分方程式であるた
め、Runge−Kutla法により、正確な数値解を得ることが
できる。なお、必ずしも上述の方法を用いなくとも、曲
線34はその座標値を変数とし、放射ビームの形状によっ
て定義される目的関数を持った最適化問題と考え、各種
最適化手法を用いた計算機シュミレーションによって、
有効な解を得ることが可能である。Since the equation (1) is an ordinary differential equation relating to the curve 34, an accurate numerical solution can be obtained by the Runge-Kutla method. Even if the above method is not necessarily used, the curve 34 is considered to be an optimization problem having an objective function defined by the shape of the radiation beam using its coordinate values as variables, and is calculated by computer simulation using various optimization methods. ,
It is possible to obtain a valid solution.
第５図は、本発明について、さらに放物線33aの焦点
（33c）および頂点Ｑ（34a）の関係を説明するための反
射鏡21の縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the reflecting mirror 21 for explaining the relationship between the focal point (33c) and the vertex Q (34a) of the parabola 33a in the present invention.
焦点距離▲▼は、次式を満足している。 The focal length ▲ ▼ satisfies the following expression.
ただし、点Ｐ（６）はすべての放物線に共通な定点で
ある。 However, point P (6) is a fixed point common to all parabolas.
この（２）式の条件を満足している場合、一次波源35
を、その位相中心点が点Ｐと一致する位置に配置する
と、放物線33aの近傍により反射される波は、軸33bの方
向に関して位相が揃うため、不要な方向への波の反射が
少なくなり、鋭くて薄く、かつ曲率をもった広義のファ
ンビームを形成することができる。すなわち、本発明で
は、この等レベル線26の形状を任意に変えることができ
るファンビームを形成することを可能としたもので有
る。なお、本発明の特徴であるファンビームの形状は、
曲線34と局部的には若干異なるものの概ね相似形であ
る。従って、本発明では、所望のファンビームの形状に
応じて曲線34を設定すれば良い。When the condition of the expression (2) is satisfied, the primary wave source 35
Is arranged at a position where the phase center point coincides with the point P, the waves reflected by the vicinity of the parabola 33a have the same phase in the direction of the axis 33b, so that the reflection of waves in unnecessary directions is reduced, It is possible to form a fan beam in a broad sense that is sharp, thin, and has a curvature. That is, in the present invention, it is possible to form a fan beam capable of arbitrarily changing the shape of the equilevel line 26. The shape of the fan beam, which is a feature of the present invention, is as follows.
Although slightly different from the curve 34, the curve 34 is generally similar to the curve 34. Therefore, in the present invention, the curve 34 may be set according to a desired fan beam shape.
また、放物線33aの頂点34aの曲線34が、縁32aで囲ま
れた部分に含まれないように構成したオフセット構造の
反射鏡（以下、「オフセット反射鏡」と称す）にも本発
明を適用できる。即ち、一次波源35自身は、反射面32か
らの反射波を遮ること（ブロッキング）がないように配
置することができる。In addition, the present invention can be applied to a reflecting mirror having an offset structure (hereinafter, referred to as an “offset reflecting mirror”) configured so that the curve 34 of the vertex 34a of the parabola 33a is not included in a portion surrounded by the edge 32a. . That is, the primary wave source 35 itself can be arranged so as not to block (block) the reflected wave from the reflecting surface 32.
上述の説明では、反射面32を稠密な面構造で構成する
場合を例に取り説明したが、本発明は面構造に限定され
ることなく、例えば線状格子（wire grid）で構成して
も、格子間隔が波長に比べて狭く、実質的に第４図に示
された反射鏡21の反射面32と同等な反射面を形成してい
れば、波に対して原理的に同じ作用を有する。同様に、
網（メッシュ）状あるいは穴の空いた板のような構造に
よってもこれに準じた反射鏡を構成することが可能であ
る。In the above description, the case where the reflection surface 32 is configured with a dense surface structure is described as an example. However, the present invention is not limited to the surface structure, and may be configured with, for example, a wire grid. If the grating interval is narrower than the wavelength and forms a reflecting surface substantially equivalent to the reflecting surface 32 of the reflecting mirror 21 shown in FIG. 4, it has the same effect on waves in principle. . Similarly,
It is also possible to configure a reflecting mirror according to this structure by using a mesh-like structure or a plate-like structure with holes.
（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明では、複数の一次放
射器で励振することによって成形ビームを放射する成形
ビーム反射鏡アンテナ装置を構成する場合に、その反射
鏡全体は、１つの一次放射器を励振したときにできる素
ビームの形状が扇形となるように、各頂点が直線に沿う
放物線の稠密な集合で構成された放物柱面の一部で構成
されており、複数の一次放射器は、素ビームがその扇形
の厚さ方向に沿って互いに重畳した形で合成されるよう
に、一次放射器の放射方向から見て一次元方向に配列さ
れている。このように、素ビーム形状を広義の扇形（そ
の厚さ方向に曲率をもった扇形を含む）ビームとするこ
とにより、使用する一次放射器の数を大幅に減少させる
ことができる。即ち、従来技術ではｎ（ｍ）×ｎ個の一
次放射器を必要としていたものが、本発明ではｎ（ｍ）
個の一次放射器でほぼ同等の効果を得ることができる。
従って、特に多数の一次放射器を必要としていた成形ビ
ーム反射鏡アンテナ装置に本発明を適用すれば、非常に
効果的である。(Effects of the Invention) As described in detail above, in the present invention, when a shaped beam reflector antenna device that emits a shaped beam by exciting with a plurality of primary radiators is configured, the entire reflecting mirror is 1 Each vertex is composed of a part of a parabolic cylindrical surface composed of a dense set of parabolas along a straight line, so that the shape of the elementary beam generated when one primary radiator is excited becomes a sector shape. The primary radiators are arranged in a one-dimensional direction as viewed from the radiation direction of the primary radiators such that the elementary beams are combined in such a manner as to be superimposed on each other along the thickness direction of the sector. As described above, the number of primary radiators to be used can be significantly reduced by forming the elementary beam into a broadly defined fan (including a fan having a curvature in the thickness direction). That is, while the prior art required n (m) × n primary radiators, the present invention requires n (m)
Almost the same effects can be obtained with the primary radiators.
Therefore, it is very effective if the present invention is applied to a shaped beam reflector antenna device which particularly requires a large number of primary radiators.
また、扇形の素ビームを形成する反射鏡全体が、各頂
点が直線に沿う放物線の稠密な集合で構成された放物柱
面の一部で構成されているので、その全てが滑らかな継
ぎ目のない曲面となる。その結果、不連続点のない完全
な扇形形状の素ビームが得られ、一次放射器の数を大幅
に減少させても放射強度の平坦度に優れた成形ビームを
合成することができる。In addition, the entire reflecting mirror that forms a fan-shaped elementary beam is composed of a part of the parabolic cylinder surface where each vertex is composed of a dense set of parabolas along a straight line, and all of them are smooth seams. There is no curved surface. As a result, a complete fan-shaped elementary beam having no discontinuity is obtained, and a shaped beam having excellent flatness of radiation intensity can be synthesized even if the number of primary radiators is significantly reduced.
反射鏡全体を、各頂点の集合が２重曲率をもった空間
曲線からなる放物線の稠密な集合で構成された曲面の一
部で構成することにより、その空間曲線の形状とほぼ等
しい曲率をその厚さ方向にもった任意の扇形の素ビーム
を形成することができる。By forming the entire reflecting mirror as a part of a curved surface composed of a dense set of parabolas in which each vertex set is a space curve having a double curvature, a curvature substantially equal to the shape of the space curve is obtained. Any fan-shaped elementary beam in the thickness direction can be formed.
各一次放射器について扇形の素ビームを形成する反射
鏡と、素ビームがその扇形の厚さ方向に沿って互いに重
畳した形で合成されるように、一次放射器の放射方向か
ら見て一次元方向に配列した（直線状に又はジグザグ状
に配置した）複数の一次放射器との組み合わせにより、
ほぼ四角形の成形ビームを構成することができサービス
エリアを効率よく照射することができる。A reflecting mirror that forms a fan-shaped elementary beam for each primary radiator, and a one-dimensional view from the radiation direction of the primary radiator so that the elementary beams are superimposed on each other along the thickness direction of the fan. In combination with multiple primary radiators arranged in a direction (linear or zigzag),
A substantially square shaped beam can be formed, and the service area can be efficiently irradiated.
一次放射器を、一次放射器の放射方向から見てジグザ
グ状に配置することにより、隣接する素ビームの間隔を
より小さくすることが可能であるから、放射強度の平坦
度に優れた成形ビームを合成することが可能となる。By arranging the primary radiators in a zigzag shape when viewed from the radiation direction of the primary radiators, it is possible to make the interval between adjacent elementary beams smaller, so that a shaped beam having excellent radiation intensity flatness can be obtained. It becomes possible to synthesize.
一次放射器を、反射鏡をオフセット給電するように配
置することにより、不要な方向への散乱波が抑圧され、
より優れた成形ビームを放射することが可能となる。By arranging the primary radiator so as to feed the reflector with offset power, scattered waves in unnecessary directions are suppressed,
It is possible to emit a better shaped beam.
第１図は本発明による第１の実施例で、同図（ａ）は成
形ビーム反射鏡アンテナ装置の斜視図、同図（ｂ）は一
次放射器の配列を示す断面図、同図（ｃ）はビームの形
状を二次元角度空間上で表した等レベル線図、第２図は
本発明による第２の実施例で、同図（ａ）は成形ビーム
反射鏡アンテナ装置の斜視図、同図（ｂ）は一次放射器
の配列を示す断面図、同図（ｃ）はビームの形状を二次
元角度空間上で表した等レベル線図、第３図は本発明に
よる第３の実施例で、同図（ａ）は成形ビーム反射鏡ア
ンテナ装置の斜視図、同図（ｂ）は一次放射器の配列を
示す断面図、同図（ｃ）はビームの形状を二次元角度空
間上で表した等レベル線図、第４図（ａ）及び（ｂ）は
本発明による反射鏡の斜視図及び正面図、第５図は本発
明による反射鏡の構成を説明するための斜視図、第６図
は従来の成形ビーム反射鏡アンテナ装置の構成図で、同
図（ａ）は成形ビーム反射鏡アンテナ装置の斜視図、同
図（ｂ）は一次放射器の配列を示す断面図、同図（ｃ）
はビームの形状を二次元角度空間上で表した等レベル線
図である。 1,11,21……反射鏡、 2,2a〜2y,12,12a〜12n……一次放射器、 3,3a〜3y,13,13a〜13n……給電線、 4,14……ビーム合成回路、 5,5a〜5y,15a〜15n,25a〜25n……素ビーム、 6a〜6y,16a〜16n……素ビームの等レベル線、 7,17,27……合成された成形ビームの等レベル線， 32……反射面、32a……反射面32の縁、 33……反射面32を構成する曲面、 33a……曲面33を構成する放物線、 33b……放物線33aの軸、 33c（点Ｒ）……軸33b上の焦点、 34……放物線33aの頂点の集合曲線、 34a（点Ｑ）……放物線33aの頂点、 35……一次波源、36（点Ｐ）……定点。1A and 1B show a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective view of a shaped beam reflector antenna device, FIG. 1B is a sectional view showing an arrangement of primary radiators, and FIG. 2) is an isolevel diagram showing the shape of a beam in a two-dimensional angular space. FIG. 2 is a second embodiment according to the present invention. FIG. 2A is a perspective view of a shaped beam reflector antenna device. FIG. 2B is a sectional view showing the arrangement of the primary radiators, FIG. 2C is an isolevel diagram showing the beam shape in a two-dimensional angular space, and FIG. 3 is a third embodiment according to the present invention. (A) is a perspective view of a shaped beam reflector antenna device, (b) is a cross-sectional view showing an arrangement of primary radiators, and (c) is a diagram showing a beam shape in a two-dimensional angular space. 4 (a) and 4 (b) are perspective and front views of a reflector according to the present invention, and FIG. 5 is a perspective view of the reflector according to the present invention. FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional shaped beam reflector antenna device, FIG. 6 (a) is a perspective view of the shaped beam reflector antenna device, and FIG. 6 (b) is primary radiation. Sectional view showing arrangement of containers, FIG.
FIG. 3 is an isolevel diagram showing a beam shape in a two-dimensional angular space. 1,11,21 ... Reflector, 2,2a-2y, 12,12a-12n ... Primary radiator, 3,3a-3y, 13,13a-13n ... Feed line, 4,14 ... Beam synthesis Circuit, 5,5a ~ 5y, 15a ~ 15n, 25a ~ 25n ...... element beam, 6a ~ 6y, 16a ~ 16n ...... element beam equi-level line, 7,17,27 ... composite shaped beam etc. Level line, 32: Reflecting surface, 32a: Edge of reflecting surface 32, 33: Curved surface forming reflecting surface 32, 33a: Parabolic forming curved surface 33, 33b: Axis of parabolic 33a, 33c (point R): Focus on axis 33b, 34: Curve of vertex of parabola 33a, 34a (point Q): Vertex of parabola 33a, 35: Primary wave source, 36 (point P): fixed point.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−84504（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−176807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−47106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−110305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−145402（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-58-84504 (JP, A) JP-A-57-176807 (JP, A) JP-A-56-47106 (JP, A) JP-A-56-47106 110305 (JP, A) JP-A-55-145402 (JP, A)
Claims (7)
によって成形ビームを放射する成形ビーム反射鏡アンテ
ナ装置において、前記反射鏡全体は、１つの前記一次放
射器を励振したときにできる素ビームの形状が扇形とな
るように、各頂点が直線に沿う放物線の稠密な集合で構
成された放物柱面の一部で構成されており、複数の前記
一次放射器は、前記素ビームがその扇形の厚さ方向に沿
って互いに重畳した形で合成されるように、該一次放射
器の放射方向から見て一次元方向に配列されていること
を特徴とする成形ビーム反射鏡アンテナ装置。In a shaped beam reflector antenna apparatus for emitting a shaped beam by exciting a reflector with a plurality of primary radiators, the entire reflector is formed when one of the primary radiators is excited. Each vertex is constituted by a part of a parabolic cylindrical surface constituted by a dense set of parabolas along a straight line so that the shape of the beam becomes a sector shape, and the plurality of primary radiators are configured such that the elementary beam is A shaped beam reflector antenna device characterized by being arranged in a one-dimensional direction as viewed from the radiation direction of the primary radiator so that the beams are superimposed on each other along the thickness direction of the sector.
放射方向から見て直線状に配置されていることを特徴と
する請求項１に記載の成形ビーム反射鏡アンテナ装置。2. The shaped beam reflector antenna device according to claim 1, wherein a plurality of said primary radiators are arranged linearly when viewed from a radiation direction of said primary radiator.
フセット給電するように配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載の成形ビーム反射鏡アンテナ装置。3. The shaped beam reflector antenna device according to claim 1, wherein a plurality of said primary radiators are arranged so as to offset-feed said reflector.
放射方向から見てジグザグ状に配置されていることを特
徴とする請求項１に記載の成形ビーム反射鏡アンテナ装
置。4. The shaped beam reflector antenna device according to claim 1, wherein a plurality of said primary radiators are arranged in a zigzag shape when viewed from a radiation direction of said primary radiators.
によって成形ビームを放射する成形ビーム反射鏡アンテ
ナ装置において、前記反射鏡全体は、１つの前記一次放
射器を励振したときにできる素ビームの形状がその厚さ
方向に曲率をもった扇形となるように、各頂点の集合が
２重曲率をもった空間曲線からなる放物線の稠密な集合
で構成された曲面の一部で構成されており、複数の前記
一次放射器は、前記素ビームがその扇形の厚さ方向に沿
って互いに重畳した形で合成されるように、該一次放射
器の放射方向から見て一次元方向に配列されていること
を特徴とする成形ビーム反射鏡アンテナ装置。5. A shaped beam reflector antenna apparatus for emitting a shaped beam by exciting a reflector with a plurality of primary radiators, wherein the entire reflector is formed when one of the primary radiators is excited. Each vertex set is composed of a part of a curved surface composed of a dense set of parabolas consisting of a space curve with a double curvature so that the shape of the beam becomes a sector with a curvature in its thickness direction. The plurality of primary radiators are arranged in a one-dimensional direction as viewed from the radiation direction of the primary radiators such that the elementary beams are combined in a form overlapping with each other along the thickness direction of the sector. A shaped beam reflector antenna device characterized in that:
放射方向から見て直線状に配置されていることを特徴と
する請求項５に記載の成形ビーム反射鏡アンテナ装置。6. The shaped beam reflector antenna device according to claim 5, wherein a plurality of said primary radiators are arranged linearly when viewed from a radiation direction of said primary radiator.
フセット給電するように配置されていることを特徴とす
る請求項５に記載の成形ビーム反射鏡アンテナ装置。7. The shaped beam reflector antenna device according to claim 5, wherein a plurality of said primary radiators are arranged so as to offset-feed said reflector.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059763A JP2596119B2 (en) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | Shaped beam reflector antenna device |
| GB9005614A GB2231203B (en) | 1989-03-14 | 1990-03-13 | An antenna system for shaped beam |
| US07/852,507 US5258767A (en) | 1989-03-14 | 1992-03-17 | Antenna system for shaped beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059763A JP2596119B2 (en) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | Shaped beam reflector antenna device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239703A JPH02239703A (en) | 1990-09-21 |
| JP2596119B2 true JP2596119B2 (en) | 1997-04-02 |
Family
ID=13122637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1059763A Expired - Fee Related JP2596119B2 (en) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | Shaped beam reflector antenna device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596119B2 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55145402A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-13 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Electromagnetic horn |
| JPS5647106A (en) * | 1979-09-26 | 1981-04-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Multihorn shaped-beam antenna |
| JPS56110305A (en) * | 1980-02-05 | 1981-09-01 | Nec Corp | Fan-shaped beam antenna |
| JPS57176807A (en) * | 1981-04-24 | 1982-10-30 | Denki Kogyo Kk | Sectoral beam antenna |
| JPS5884504A (en) * | 1981-11-16 | 1983-05-20 | Nec Corp | Formed beam antenna |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP1059763A patent/JP2596119B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02239703A (en) | 1990-09-21 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |