JP3034262B2 - 開口面アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は複数の周波数信号を共通使用可能な開口面
アンテナ装置に関する。

（従来の技術） 従来のレーダ装置には、オフセットされた複数の１次
放射器を備え、夫々周波数の互いに異にした信号を共通
のパラボラアンテナ照射し、互いにアンテナパターンを
異にしたマルチビームを形成する方式がある。

一方、マイクロ波を使用した通信分野では、第２図に
示すような開口面アンテナ装置が使用される。

即ち、電波を反射するパラボラ状の主反射鏡１と、こ
の主反射鏡１と対向するように主反射鏡１による電波放
射方向に配置される副反射鏡２と、この副反射鏡２に向
け電波を放射する一次放射器３とからなり、主反射鏡１
の反射面1aによる焦点Ｈは副反射鏡２の第１の焦点と共
通し、副反射鏡２の第２の焦点Ｇには１次反射器３が配
置され、いわゆるカセグレンアンテナを構成している。

この開口前アンテナ装置は、主反射鏡１の反射面1aは
その焦点Ｈを含む軸Ａを回転中心として描かれる放物面
であって、前記副反射鏡２の反射面26aは第１及び第２
の焦点H,Gを結ぶ線（Ａ軸）を回転対称軸とする回転双
曲面を形成している。

従って、１次放射器３からの信号電波は、副反射鏡２
において球面波となり、主反射鏡１の反射を経てその開
口面でシャープなビームが形成されて放射される。

ビームパターンは主反射鏡１の開口面積を大とするこ
とによって、鋭く急峻に形成されることから、この種ア
ンテナ装置は人工衛星搭載の通信用等にしばしば使用さ
れる。

しかし、最近の通信情報システムの高度化とともに、
同一指向性の中で複雑の周波数信号を同時に伝送するこ
とを要求されることが多くなってきた。

同一相手方に対して、周波数の異なる信号送信を伝送
するのに、上述のレーダ装置に見られるような単なるオ
フセットによるマルチビーム方式では、同一ビームパタ
ーンを形成できないから、同一アンテナパターンを形成
するアンテナ装置を別途併設せざるを得なかった。これ
では、例えば人工衛星等宇宙飛翔体等に搭載する場合、
構成が大形化し、重量も大となるので何らかの改善が要
望された。

一方、第２図に示したカセグレンアンテナにおいて、
周波数の異なる信号で共用すると、例えば導波管による
共通の１次放射器３は、放射周波数によってビーム幅が
変化し、周波数が低い方は高い方と比較しビーム幅がよ
り広くなりサイドローブ特性が悪化するという欠点が生
じ、共通して最適化されたアンテナを設計することは容
易でなかった。

（発明が解決しようとする課題） 従来、同一指向性のもとで互いに周波数の異なる電波
を送受信するのに、アンテナ装置を併設するか、サイド
ローブ特性を犠牲にするか等の問題があり、改善が要望
された。

この発明は、１個のアンテナ構成によって、複数周波
数信号を同時に送信可能とし、しかも同一アンテナビー
ムパターンを形成可能な開口面アンテナ装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、電波を放射する複数の一次放射器と、こ
の複数の一次放射器が放射した前記電波を反射する副反
射鏡と、この副反射鏡が反射した前記電波を前記副反射
鏡の側に反射するパラボラ状の主反射鏡とを具備した開
口面アンテナ装置において、前記副反射鏡の電波の反射
面に、それぞれが前記複数の一次放射器から放射された
電波を１つずつ別個に反射する複数の双曲面領域が形成
され、かつ、前記複数の双曲面領域それぞれの第１焦点
は前記主反射鏡の焦点と共通し、複数の一次反射器が配
置される前記複数の双曲面領域それぞれの第２焦点は前
記主反射鏡の軸を避けた位置に設けられ、かつ、前記複
数の双曲面領域は前記第１焦点とそれぞれの前記第２焦
点とを結ぶ軸を回転中心にしていることを特徴とする。

（作 用） この発明は、上記のように構成し、副反射鏡の構成を
異なる焦点の異なる複数の反射双曲面の組合わせとした
ので、周波数毎に互いに独立した反射面を利用するもの
である。

従って、互いに異なる周波数信号ごとに反射鏡面系を
夫々独立に設計できるので、各１次放射器ごとにサイド
ローブレベルの満足する指向特性を持たせた設計が可能
となり、送信周波数が異なるにも拘らず、同一開口面か
らのほぼ同一指向特性を備えた開口面アンテナ装置が実
現できる。

（実施例） 以下、この発明による開口面アンテナ装置の一実施例
を図面を参照し詳細に説明する。なお、第２図に示した
従来と同一構成には第一符号を付して、詳細な説明は省
略する。

即ち、主反射鏡１の反射面1aは、その焦点Ｈを含む軸
Ａを回転中心として描かれる放物面として形成される。
副反射鏡２の反射面2aは主反射鏡１の焦点Ｈを共通の第
１の焦点とし、第２の焦点は主反射鏡１の軸Ａを境界と
して上下に対向する位置（G1,G2）にあって、この第２
の焦点G1,G2と前記第１の焦点Ｈとを結ぶ軸を回転中心
として夫々描かれた回転双曲面の組合わせからなるよう
に形成されている。つまり、副反射鏡２は、それぞれの
焦点G1、G2と焦点Ｈとを結ぶ線を中心にして回転させた
回転双曲面の組み合わせとして構成される。

一次放射器31,32は夫々各第２の焦点G1,G2に位置して
構成され、各対応する副反射鏡２の反射面2aに電波を照
射するものである。

従って、上記構成の開口面アンテナ装置によれば、１
次放射器31によって励振された電波は、副反射鏡２面で
幾何光学的に反射し、あたかも焦点Ｈから放射されたか
のように主反射鏡１に投射される。同様に、他の１次放
射器32から放射された電波は、１次放射器31から放射さ
れた電波とは相違する領域の副反射鏡２面で反射し、焦
点Ｈから放射されたかのように主反射鏡１に投射され
る。

主反射鏡１の反射面1aは焦点Ｈを通りＡ軸を回転軸と
する放物面となっているから、焦点Ｈからの電波は全て
Ａ軸方向にかつ平行して進行し、平面波として放射され
る。

そこで、各１次放射器31,32からの放射電波を受ける
各鏡面系は夫々独立に幾何光学的に最適なビーム幅を持
つように設計可能となる。

カセグレンアンテナにおいて、サイドローブレベルを
低く押えるには、主反射鏡１からの放射電波が副反射鏡
２のエッジ（縁部）にかからないことが必要とされる。

そこで、各一次放射器31,32からの電波は最適な吹付
け角度で副反射鏡２に吹付けられ、主反射鏡１から放射
される電波も、副反射鏡２の存在に遮られることなく放
射されるように設定でき、いずれの送信周波数信号にお
いてもサイドローブレベルの低い良好なビームパターン
を形成することができる。

もっとも、上記実施例では、２個の１次放射器31,32
と実質的に２個に分割構成の副反射鏡２とで構成した
が、更に夫々の数を増加させ、例えばこれ等に直交する
方向に更に一対の１次放射器を増設するとともに２次反
射器２を分割して組合わせれば、主反射鏡１の全反射面
をより効率良く使用することができる。

このように、この発明による開口面アンテナ装置は、
副反射鏡の構成を、１次反射器の数に合せて、複数に反
射放物面の組分わせで構成したので、互いに異なる周波
数信号に対する各１次放射器のビーム幅を最適に設定す
ることができ、最適なサイドローブレベルからなる開口
面アンテナ装置を実現できる。

［発明の効果］ 上記のように、この発明による開口面アンテナ装置
は、互いに異なる周波数信号を送出する各１次放射器
を、夫々最適なビーム幅を持つように設定でき、最適な
サイドローブレベルを実現できるものであり、１つの方
向に位置する相手と信号を送信しまたは受信する宇宙通
信用アンテナ等として採用して顕著な効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による開口面アンテナ装置の一実施例
を示す構成側面図、第２図は従来の開口面アンテナ装置
を示す構成側面図である。 １……主反射鏡、２……副反射鏡、 3,31,32……１次放射器。

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Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電波を放射する複数の一次放射器と、この
   複数の一次放射器が放射した前記電波を反射する副反射
   鏡と、この副反射鏡が反射した前記電波を前記副反射鏡
   の側に反射するパラボラ状の主反射鏡とを具備した開口
   面アンテナ装置において、 前記副反射鏡の電波の反射面に、それぞれが前記複数の
   一次放射器から放射された電波を１つずつ別個に反射す
   る複数の双曲面領域が形成され、かつ、前記複数の双曲
   面領域それぞれの第１焦点は前記主反射鏡の焦点と共通
   し、複数の一次放射器が配置される前記複数の双曲面領
   域それぞれの第２焦点は前記主反射鏡の軸を避けた位置
   に設けられ、かつ、前記複数の双曲面領域は前記１焦点
   とそれぞれの前記第２焦点とを結ぶ軸回転中心にしてい
   ることを特徴とする開口面アンテナ装置。