JP3131347B2 - マルチビームアンテナ - Google Patents
マルチビームアンテナInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、異なる静止衛星に向
けて複数個のビームを放射するマルチビームアンテナに
関するものである。
けて複数個のビームを放射するマルチビームアンテナに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、反射鏡を用いたマルチビームア
ンテナは、反射鏡系と各ビームに対応する複数の給電部
とで構成される。また、各ビームに対応する主反射鏡上
の開口分布は、位相分布は所望のビーム方向に直交する
面内で一様、振幅分布は高能率かつ低サイドローブを実
現する分布であることが望ましい。さらに、主反射鏡が
大きく何枚かのパネルで構成する場合、これが回転二次
曲面やトーラス鏡面のように回転鏡面であれば、パネル
の型の数を低減できるため製作コストが安くなる。
ンテナは、反射鏡系と各ビームに対応する複数の給電部
とで構成される。また、各ビームに対応する主反射鏡上
の開口分布は、位相分布は所望のビーム方向に直交する
面内で一様、振幅分布は高能率かつ低サイドローブを実
現する分布であることが望ましい。さらに、主反射鏡が
大きく何枚かのパネルで構成する場合、これが回転二次
曲面やトーラス鏡面のように回転鏡面であれば、パネル
の型の数を低減できるため製作コストが安くなる。
【０００３】従来、この種の装置として図８に示すよう
なものがあった。この図は、アンテナ工学ハンドブック
（電子通信学会編、オーム社発行）示されたもので、図
において１は主反射鏡、２は副反射鏡、３は各ビーム方
向に対応した給電部である。また、５は給電部３を構成
する一次放射器である。なお、主反射鏡１、副反射鏡２
は、焦点０から出た光線が、副反射鏡２、主反射鏡１で
反射後、主反射鏡１の開口上の平面に至るまでの光路長
が等しくなるように決められており、回転二次曲面もし
くは低サイドローブ形、高能率形の修整鏡面で構成され
る。このとき、焦点０から離れた点に配置された一次放
射器５ａ、５ｂからでた光線は、それぞれ副反射鏡２、
主反射鏡１で反射後、ほぼ所望のビーム方向に進行して
いくが、主反射鏡１の開口上の光路長の等しくなる面
（波面）は所望のビーム方向に直交する平面とはならな
い。波面とこの平面とのずれが収差であり、一次放射器
５が焦点０から離れる程、収差は大きくなり、利得低下
やサイドローブ上昇の原因となる。
なものがあった。この図は、アンテナ工学ハンドブック
（電子通信学会編、オーム社発行）示されたもので、図
において１は主反射鏡、２は副反射鏡、３は各ビーム方
向に対応した給電部である。また、５は給電部３を構成
する一次放射器である。なお、主反射鏡１、副反射鏡２
は、焦点０から出た光線が、副反射鏡２、主反射鏡１で
反射後、主反射鏡１の開口上の平面に至るまでの光路長
が等しくなるように決められており、回転二次曲面もし
くは低サイドローブ形、高能率形の修整鏡面で構成され
る。このとき、焦点０から離れた点に配置された一次放
射器５ａ、５ｂからでた光線は、それぞれ副反射鏡２、
主反射鏡１で反射後、ほぼ所望のビーム方向に進行して
いくが、主反射鏡１の開口上の光路長の等しくなる面
（波面）は所望のビーム方向に直交する平面とはならな
い。波面とこの平面とのずれが収差であり、一次放射器
５が焦点０から離れる程、収差は大きくなり、利得低下
やサイドローブ上昇の原因となる。
【０００４】図９は、収差を補正するための鏡面を各給
電部に設けたもので、特開昭５８−９２１０６号広報に
示された構成図である。図において、１は主反射鏡、２
は副反射鏡、３は各ビーム方向に対応した給電部であ
る。また、４は補助反射鏡、５は一次放射器であり、補
助反射鏡４と一次放射器５とで給電部３を構成してい
る。なお、主反射鏡１、副反射鏡２は焦点０から出た光
線が、副反射鏡２、主反射鏡１で反射後、主反射鏡１の
開口上の平面に至るまでの光路長が等しくなるように決
められており、共に回転二次曲面であるか、もしくは共
に低サイドローブ形、高能率形の修整鏡面で構成され
る。補助反射鏡４は、一次放射器５の位相中心から出た
球面波が補助反射鏡４、副反射鏡２、主反射鏡１で反射
された後、主反射鏡１の開口で所望のビーム方向に直交
する平面波となるよう光路長一定の条件で決定されてい
る。
電部に設けたもので、特開昭５８−９２１０６号広報に
示された構成図である。図において、１は主反射鏡、２
は副反射鏡、３は各ビーム方向に対応した給電部であ
る。また、４は補助反射鏡、５は一次放射器であり、補
助反射鏡４と一次放射器５とで給電部３を構成してい
る。なお、主反射鏡１、副反射鏡２は焦点０から出た光
線が、副反射鏡２、主反射鏡１で反射後、主反射鏡１の
開口上の平面に至るまでの光路長が等しくなるように決
められており、共に回転二次曲面であるか、もしくは共
に低サイドローブ形、高能率形の修整鏡面で構成され
る。補助反射鏡４は、一次放射器５の位相中心から出た
球面波が補助反射鏡４、副反射鏡２、主反射鏡１で反射
された後、主反射鏡１の開口で所望のビーム方向に直交
する平面波となるよう光路長一定の条件で決定されてい
る。
【０００５】従来のマルチビームアンテナは上記のよう
に構成されているので、いずれの給電部３から電磁波が
放射されようとも、主反射鏡１の開口上の位相分布は所
望のビーム方向に直交する面内で一様となり収差は無
い。また、主反射鏡１、副反射鏡２を修整鏡面で構成し
た場合には、開口上の振幅分布を低サイドローブ形、高
能率形にできるため高性能なマルチビームアンテナとな
る。一方、主反射鏡１、副反射鏡２を二次曲面で構成し
た場合には低コストなマルチビームアンテナとなる。
に構成されているので、いずれの給電部３から電磁波が
放射されようとも、主反射鏡１の開口上の位相分布は所
望のビーム方向に直交する面内で一様となり収差は無
い。また、主反射鏡１、副反射鏡２を修整鏡面で構成し
た場合には、開口上の振幅分布を低サイドローブ形、高
能率形にできるため高性能なマルチビームアンテナとな
る。一方、主反射鏡１、副反射鏡２を二次曲面で構成し
た場合には低コストなマルチビームアンテナとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のマルチビームア
ンテナは上記のように、主反射鏡、副反射鏡が焦点０か
らでた光線が、副反射鏡、主反射鏡で反射後、主反射鏡
１の開口上の平面に至るまでの光路長が等しくなるよう
に決められているため、一方が二次曲面であれば他方も
二次曲面、一方が修整鏡面であれば他方も修整鏡面とな
るため、いずれも二次曲面で構成した場合には低コスト
ではあるが、低サイドローブ形、高能率形の高性能なマ
ルチビームアンテナとはならず、逆に、両鏡を共に修整
鏡面で構成した場合には高性能ではあるが、主反射鏡が
修整鏡面であるため低コストなマルチビームアンテナと
はならないという課題があった。
ンテナは上記のように、主反射鏡、副反射鏡が焦点０か
らでた光線が、副反射鏡、主反射鏡で反射後、主反射鏡
１の開口上の平面に至るまでの光路長が等しくなるよう
に決められているため、一方が二次曲面であれば他方も
二次曲面、一方が修整鏡面であれば他方も修整鏡面とな
るため、いずれも二次曲面で構成した場合には低コスト
ではあるが、低サイドローブ形、高能率形の高性能なマ
ルチビームアンテナとはならず、逆に、両鏡を共に修整
鏡面で構成した場合には高性能ではあるが、主反射鏡が
修整鏡面であるため低コストなマルチビームアンテナと
はならないという課題があった。
【０００７】この発明は、このような課題を解消するた
めになされたもので、低コストでかつ高性能なマルチビ
ームアンテナを得ることを目的としており、さらに、静
止衛星との通信に不可欠な衛星間での干渉の低減と、簡
易な複数衛星追尾とが可能なマルチビームアンテナを得
ようとするものである。
めになされたもので、低コストでかつ高性能なマルチビ
ームアンテナを得ることを目的としており、さらに、静
止衛星との通信に不可欠な衛星間での干渉の低減と、簡
易な複数衛星追尾とが可能なマルチビームアンテナを得
ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるマルチ
ビームアンテナは、パラボラ鏡面よりなる主反射鏡と、
修整鏡面よりなる副反射鏡と、各ビーム方向に対応した
複数個の給電部とを設けた。そしてそれぞれの給電部
を、開口面までの光路長一定の条件で決まる１枚の補助
反射鏡と、１本の一次放射器とで構成した。
ビームアンテナは、パラボラ鏡面よりなる主反射鏡と、
修整鏡面よりなる副反射鏡と、各ビーム方向に対応した
複数個の給電部とを設けた。そしてそれぞれの給電部
を、開口面までの光路長一定の条件で決まる１枚の補助
反射鏡と、１本の一次放射器とで構成した。
【０００９】また更に、１枚の副反射鏡の形状を、主反
射鏡の開口面の形状が扁平円形状となるように設定し
た。
射鏡の開口面の形状が扁平円形状となるように設定し
た。
【００１０】また、１枚の副反射鏡の鏡面の形状を、ま
ずｉ番目のビームに対して副反射鏡面Ｓi を求め、こう
して求めた全ｉ個の加重平均または単純平均Ｓで定めた
鏡面形状とした。
ずｉ番目のビームに対して副反射鏡面Ｓi を求め、こう
して求めた全ｉ個の加重平均または単純平均Ｓで定めた
鏡面形状とした。
【００１１】また更に、各補助反射鏡に、この補助反射
鏡を駆動する駆動手段、および、駆動手段を制御するた
めの制御手段を備えた。
鏡を駆動する駆動手段、および、駆動手段を制御するた
めの制御手段を備えた。
【００１２】
【作用】この発明におけるマルチビームアンテナにおい
ては、各給電部の一次放射器から放射された電波は、補
助反射鏡、副反射鏡と主反射鏡で反射されて各ビーム毎
に高能率低サイドローブ形の振幅分布で、波面が所望の
ビーム方向に対して垂直な平面となって放射される。
ては、各給電部の一次放射器から放射された電波は、補
助反射鏡、副反射鏡と主反射鏡で反射されて各ビーム毎
に高能率低サイドローブ形の振幅分布で、波面が所望の
ビーム方向に対して垂直な平面となって放射される。
【００１３】また、各ビームは扁平円形状に放射され
る。
る。
【００１４】また、各ビームは副反射鏡で反射されて主
反射鏡に向かうが、その方向は各ビームの加重平均また
は単純平均で決る振幅分布になるような方向に放射され
る。
反射鏡に向かうが、その方向は各ビームの加重平均また
は単純平均で決る振幅分布になるような方向に放射され
る。
【００１５】また更に、各ビームは独立に各補助反射鏡
で放射面が調整されて副反射鏡に向けて放射される。
で放射面が調整されて副反射鏡に向けて放射される。
【００１６】
【実施例】実施例１．図１はこの発明によるマルチビー
ムアンテナの構成図であり、１ａは主反射鏡、２ａは副
反射鏡、３は各ビーム方向に対応した給電部である。ま
た、４は補助反射鏡、５は一次放射器であり、補助反射
鏡４と一次放射器５とで給電部３を構成している。な
お、主反射鏡１ａはパラボラ鏡面、副反射鏡２ａは低サ
イドローブ形、高能率形の修整鏡面である。補助反射鏡
４ａと４ｂの鏡面の形状および位置は、それぞれ、一次
放射器５ａと５ｂの位相中心から出た球面波が補助反射
鏡４ａと４ｂ、副反射鏡２ａ、主反射鏡１ａで反射され
た後、主反射鏡１ａの開口出の波面が所望のビーム方向
に直交する平面となるよう光路長一定の条件で決定され
ている。
ムアンテナの構成図であり、１ａは主反射鏡、２ａは副
反射鏡、３は各ビーム方向に対応した給電部である。ま
た、４は補助反射鏡、５は一次放射器であり、補助反射
鏡４と一次放射器５とで給電部３を構成している。な
お、主反射鏡１ａはパラボラ鏡面、副反射鏡２ａは低サ
イドローブ形、高能率形の修整鏡面である。補助反射鏡
４ａと４ｂの鏡面の形状および位置は、それぞれ、一次
放射器５ａと５ｂの位相中心から出た球面波が補助反射
鏡４ａと４ｂ、副反射鏡２ａ、主反射鏡１ａで反射され
た後、主反射鏡１ａの開口出の波面が所望のビーム方向
に直交する平面となるよう光路長一定の条件で決定され
ている。
【００１７】次に動作について説明する。主反射鏡１ａ
の開口上の位相分布は、所望のビーム方向に直交する面
内で一様となるよう補助反射鏡４ａと４ｂの形状を決め
ているため、いずれのビームにおいても収差は無い。ま
た、主反射鏡１ａはパラボラ反射鏡、補助反射鏡４ａと
４ｂは光路長一定の条件で決定されているため、主反射
鏡１ａの開口上の振幅分布は副反射鏡２ａの形状に依存
することになる。従って、副反射鏡２ａの形状を修整鏡
面とすることにより、低サイドローブ形、高能率形の振
幅分布が実現でき、いずれのビームに対しても高性能な
アンテナとなる。また、主反射鏡１ａはパラボラ反射鏡
であるため、製作コストも低減できる。
の開口上の位相分布は、所望のビーム方向に直交する面
内で一様となるよう補助反射鏡４ａと４ｂの形状を決め
ているため、いずれのビームにおいても収差は無い。ま
た、主反射鏡１ａはパラボラ反射鏡、補助反射鏡４ａと
４ｂは光路長一定の条件で決定されているため、主反射
鏡１ａの開口上の振幅分布は副反射鏡２ａの形状に依存
することになる。従って、副反射鏡２ａの形状を修整鏡
面とすることにより、低サイドローブ形、高能率形の振
幅分布が実現でき、いずれのビームに対しても高性能な
アンテナとなる。また、主反射鏡１ａはパラボラ反射鏡
であるため、製作コストも低減できる。
【００１８】修整鏡面である副反射鏡２ａの形状は、た
とえば、小川ほか、「高能率楕円ビームオフセットカセ
グレンアンテナ」、電子通信学会技術報告Ａ・Ｐ８０−
１４、に記載されている方法で決定できる。すなわち、
座標系を図２のようにとり、修整鏡面である副反射鏡２
ａの鏡面座標を次式で与える。 ｒ（θ，Φ）＝ｒ0 （θ，Φ）＋ｆ（θ，Φ） ・・・（１） ここで、図２において、Ｆ、Ｆs は、副反射鏡面の初期
基準となる回転二次曲面の焦点、また（ｒ，θ，Φ）
は、一方の焦点Ｆを原点とし、ｉｊｋを基本ベクトルと
する座標系における、鏡面修整した副反射鏡面上の点を
表す極座標成分である。また、式（１）においてｒ0
は、副反射鏡面の初期基準となる回転二次曲面、ｆ
（θ，Φ）は修整関数であり、たとえば、ｆ（θ，Φ）
として、上記文献（小川ほか、「高能率楕円ビームオフ
セットカセグレンアンテナ」、電子通信学会技術報告Ａ
・Ｐ８０−１４）中の式（８）に示されている関数を用
いることができる。修整関数ｆに含まれるパラメータを
徐々に変化させることによって副反射鏡を初期基準とな
る回転二次曲面から徐々に変形させ、Ｍ個の全てのビー
ムに対して、高能率・低サイドローブ形の所望の振幅分
布が得られるように副反射鏡２ａの形状を決定する。
とえば、小川ほか、「高能率楕円ビームオフセットカセ
グレンアンテナ」、電子通信学会技術報告Ａ・Ｐ８０−
１４、に記載されている方法で決定できる。すなわち、
座標系を図２のようにとり、修整鏡面である副反射鏡２
ａの鏡面座標を次式で与える。 ｒ（θ，Φ）＝ｒ0 （θ，Φ）＋ｆ（θ，Φ） ・・・（１） ここで、図２において、Ｆ、Ｆs は、副反射鏡面の初期
基準となる回転二次曲面の焦点、また（ｒ，θ，Φ）
は、一方の焦点Ｆを原点とし、ｉｊｋを基本ベクトルと
する座標系における、鏡面修整した副反射鏡面上の点を
表す極座標成分である。また、式（１）においてｒ0
は、副反射鏡面の初期基準となる回転二次曲面、ｆ
（θ，Φ）は修整関数であり、たとえば、ｆ（θ，Φ）
として、上記文献（小川ほか、「高能率楕円ビームオフ
セットカセグレンアンテナ」、電子通信学会技術報告Ａ
・Ｐ８０−１４）中の式（８）に示されている関数を用
いることができる。修整関数ｆに含まれるパラメータを
徐々に変化させることによって副反射鏡を初期基準とな
る回転二次曲面から徐々に変形させ、Ｍ個の全てのビー
ムに対して、高能率・低サイドローブ形の所望の振幅分
布が得られるように副反射鏡２ａの形状を決定する。
【００１９】実施例２．図３はこの発明の請求項２によ
るマルチビームアンテナの構成図である。図において主
反射鏡１ｂはパラボラ反射鏡であり、かつその開口形状
は偏平円形状である。その他の構成は、上記実施例１と
同じである。
るマルチビームアンテナの構成図である。図において主
反射鏡１ｂはパラボラ反射鏡であり、かつその開口形状
は偏平円形状である。その他の構成は、上記実施例１と
同じである。
【００２０】次に実施例２の動作を図４を参照しながら
説明する。図４は、衛星軌道上におけるビームの形状を
示している。図において、６は地上から見た静止衛星軌
道面、７は衛星の位置、８ａと８ｂはビームの形状であ
る。国内においては、衛星の位置７ａ、７ｂは、静止衛
星軌道面６において、互いに約４．５°離れている。
説明する。図４は、衛星軌道上におけるビームの形状を
示している。図において、６は地上から見た静止衛星軌
道面、７は衛星の位置、８ａと８ｂはビームの形状であ
る。国内においては、衛星の位置７ａ、７ｂは、静止衛
星軌道面６において、互いに約４．５°離れている。
【００２１】ここで、ビームの形状８を、静止衛星軌道
面６におけるアンテナビーム幅θ1、静止衛星軌道面６
に直交する面内におけるアンテナビーム幅θ2 とで定義
すると、アンテナ利得は、θ1 ×θ2 に反比例する。ま
た、一方の衛星７ａに向けて放射されるビームが他方の
衛星７ｂに干渉するレベルは、θ1 が小さいほど低い。
従って、所望のアンテナ利得が低い場合に円形ビーム
（θ1 ＝θ2 ）を用いると、θ1 が広くなり、干渉レベ
ルが高くなる。そこで、同一利得を持ち、かつ、他方の
衛星７ｂに干渉するレベルを低くするためには、θ1 を
小さく、また、これに応じてθ2 を広くすればよい。こ
のとき、静止衛星軌道面６は地上から見るとほぼ水平で
あるから、アンテナ開口形状は横長のほぼ楕円となる。
面６におけるアンテナビーム幅θ1、静止衛星軌道面６
に直交する面内におけるアンテナビーム幅θ2 とで定義
すると、アンテナ利得は、θ1 ×θ2 に反比例する。ま
た、一方の衛星７ａに向けて放射されるビームが他方の
衛星７ｂに干渉するレベルは、θ1 が小さいほど低い。
従って、所望のアンテナ利得が低い場合に円形ビーム
（θ1 ＝θ2 ）を用いると、θ1 が広くなり、干渉レベ
ルが高くなる。そこで、同一利得を持ち、かつ、他方の
衛星７ｂに干渉するレベルを低くするためには、θ1 を
小さく、また、これに応じてθ2 を広くすればよい。こ
のとき、静止衛星軌道面６は地上から見るとほぼ水平で
あるから、アンテナ開口形状は横長のほぼ楕円となる。
【００２２】また、衛星位置７の１日の変動は静止衛星
軌道面６に直交する面の方が大きいため、一般にはこの
面内で衛星７を追尾する必要があるが、実施例２による
と、θ2 が大きくなるため、衛星７を追尾しなくてもよ
い場合があるという利点もある。
軌道面６に直交する面の方が大きいため、一般にはこの
面内で衛星７を追尾する必要があるが、実施例２による
と、θ2 が大きくなるため、衛星７を追尾しなくてもよ
い場合があるという利点もある。
【００２３】実施例３．図５（ａ）は、本実施例のマル
チビームアンテナの概略構成図である。１６ａ、１６ｂ
は、それぞれ、一次放射器５ａ、５ｂから放射され補助
反射鏡４１ａ、４１ｂで反射され、さらに、副反射鏡２
１、主反射鏡１で反射された後、所望の方向へ放射され
るビームである。その他の構成は、上記実施例１と同じ
である。図５（ｂ）は、本実施例の副反射鏡面の成り立
ちを説明するための図で、２個のビームが照射する副反
射鏡面２１の領域を表す概念図である。この図に示した
ように、マルチビームアンテナでは、各々のビームが照
射する副反射鏡面の領域が異なるのがシングルビームア
ンテナと異なる特徴である。１７ａ、１７ｂはそれぞれ
ビーム１６ａ、１６ｂが照射する領域であり、１８は照
射領域１７ａ、１７ｂの共通領域である。
チビームアンテナの概略構成図である。１６ａ、１６ｂ
は、それぞれ、一次放射器５ａ、５ｂから放射され補助
反射鏡４１ａ、４１ｂで反射され、さらに、副反射鏡２
１、主反射鏡１で反射された後、所望の方向へ放射され
るビームである。その他の構成は、上記実施例１と同じ
である。図５（ｂ）は、本実施例の副反射鏡面の成り立
ちを説明するための図で、２個のビームが照射する副反
射鏡面２１の領域を表す概念図である。この図に示した
ように、マルチビームアンテナでは、各々のビームが照
射する副反射鏡面の領域が異なるのがシングルビームア
ンテナと異なる特徴である。１７ａ、１７ｂはそれぞれ
ビーム１６ａ、１６ｂが照射する領域であり、１８は照
射領域１７ａ、１７ｂの共通領域である。
【００２４】以下、本実施例の動作について図５（ｂ）
を用いて説明する。ビーム１６ａに対してのみ高能率、
低サイドローブとなるように副反射鏡２１と補助反射鏡
４１ａを、例えば、実施例１と同様の方法で決定するこ
とができる。この副反射鏡を２１ａとする。また、同様
にして、副反射鏡２１ａ、補助反射鏡４１ａとは独立
に、ビーム１６ｂに対してのみ高能率、低サイドローブ
となるように副反射鏡２１ｂと補助反射鏡４１ｂを決定
することができる。すなわち、Ｍ個のビームに対して独
立に、最適な副反射鏡と補助反射鏡を決定することがで
きる。いま、ビーム１６ａ、１６ｂの特性（利得および
サイドローブレベル）が等しくなるように副反射鏡２１
ａと２１ｂの加重平均をとって副反射鏡面２１とすれ
ば、いずれのビーム対しても高性能なアンテナとなる。
ここで、鏡面２１ａと２１ｂから副反射鏡面２１を作る
方法として、たとえば、単純に（鏡面２１ａ＋２１ｂ）
／２で決定する方法、あるいは、共通領域１８を（鏡面
２１ａ＋２１ｂ）／２とし、ビーム１６ａ、１６ｂが単
純に照射する領域１７ａ、１７ｂをそれぞれ、鏡面２１
ａ、２１ｂとする方法など必要とされるアンテナ特性に
合わせて設計できる。ここで、補助反射鏡４１ａは副反
射鏡２１ａに対して決められたものであり、最終的に決
められた副反射鏡２１に対して決められたものではない
ので、最終的な副反射鏡２１に対して、補助反射鏡４１
ａを光路長一定の条件より再設計する必要がある。補助
反射鏡４１ｂについても同様に、副反射鏡２１に対して
再設計する必要がある。
を用いて説明する。ビーム１６ａに対してのみ高能率、
低サイドローブとなるように副反射鏡２１と補助反射鏡
４１ａを、例えば、実施例１と同様の方法で決定するこ
とができる。この副反射鏡を２１ａとする。また、同様
にして、副反射鏡２１ａ、補助反射鏡４１ａとは独立
に、ビーム１６ｂに対してのみ高能率、低サイドローブ
となるように副反射鏡２１ｂと補助反射鏡４１ｂを決定
することができる。すなわち、Ｍ個のビームに対して独
立に、最適な副反射鏡と補助反射鏡を決定することがで
きる。いま、ビーム１６ａ、１６ｂの特性（利得および
サイドローブレベル）が等しくなるように副反射鏡２１
ａと２１ｂの加重平均をとって副反射鏡面２１とすれ
ば、いずれのビーム対しても高性能なアンテナとなる。
ここで、鏡面２１ａと２１ｂから副反射鏡面２１を作る
方法として、たとえば、単純に（鏡面２１ａ＋２１ｂ）
／２で決定する方法、あるいは、共通領域１８を（鏡面
２１ａ＋２１ｂ）／２とし、ビーム１６ａ、１６ｂが単
純に照射する領域１７ａ、１７ｂをそれぞれ、鏡面２１
ａ、２１ｂとする方法など必要とされるアンテナ特性に
合わせて設計できる。ここで、補助反射鏡４１ａは副反
射鏡２１ａに対して決められたものであり、最終的に決
められた副反射鏡２１に対して決められたものではない
ので、最終的な副反射鏡２１に対して、補助反射鏡４１
ａを光路長一定の条件より再設計する必要がある。補助
反射鏡４１ｂについても同様に、副反射鏡２１に対して
再設計する必要がある。
【００２５】以上は説明の簡単なビーム１６ａ、１６ｂ
の２ビームの場合について示したが、３個以上のビーム
に対しても同様に、まず、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｍ）のビー
ムに対して高能率、低サイドローブとなるように副反射
鏡面Ｓｉ、および補助反射鏡面Ａｉを求め、Ｍ個の副反
射鏡面Ｓｉの加重平均をとった鏡面をＳとし、開口面ま
での光路長が一定となるように補助反射鏡Ａｉを再設計
すれば、いずれのビームに対しても特性の等しい高性能
なアンテナとなる。特にビーム数が多い場合は、各々の
ビームが高性能となるような副反射鏡面Ｓｉを設計の基
本とするので、実施例１に示したように、設計の始めか
ら全てのビームの特性値を比較しながら設計を進める場
合に比べ、見通しのよい設計法である。
の２ビームの場合について示したが、３個以上のビーム
に対しても同様に、まず、ｉ番目（ｉ＝１〜Ｍ）のビー
ムに対して高能率、低サイドローブとなるように副反射
鏡面Ｓｉ、および補助反射鏡面Ａｉを求め、Ｍ個の副反
射鏡面Ｓｉの加重平均をとった鏡面をＳとし、開口面ま
での光路長が一定となるように補助反射鏡Ａｉを再設計
すれば、いずれのビームに対しても特性の等しい高性能
なアンテナとなる。特にビーム数が多い場合は、各々の
ビームが高性能となるような副反射鏡面Ｓｉを設計の基
本とするので、実施例１に示したように、設計の始めか
ら全てのビームの特性値を比較しながら設計を進める場
合に比べ、見通しのよい設計法である。
【００２６】実施例４．図６はこの発明の他の実施例に
よるマルチビームアンテナの構成図である。図において
９ａと９ｂは補助反射鏡４ａと４ｂをそれぞれ独立に駆
動する手段である。その他の構成は、上記実施例１〜３
と同じである。
よるマルチビームアンテナの構成図である。図において
９ａと９ｂは補助反射鏡４ａと４ｂをそれぞれ独立に駆
動する手段である。その他の構成は、上記実施例１〜３
と同じである。
【００２７】次に実施例４の動作を図６を参照しながら
説明する。図において、１０は補助反射鏡４ａを駆動す
る前の光線を、１１は補助反射鏡４を駆動した後の一次
放射器５の中心軸に沿う光線を示している。
説明する。図において、１０は補助反射鏡４ａを駆動す
る前の光線を、１１は補助反射鏡４を駆動した後の一次
放射器５の中心軸に沿う光線を示している。
【００２８】補助反射鏡４ａを駆動する前には、一次放
射器５ａの中心軸から出た光線１０は、補助反射鏡４
ａ、副反射鏡２ａ、主反射鏡１ｂで反射した後、所望の
衛星例えば７ａの方向に放射される。駆動手段９ａによ
り、補助反射鏡４ａの位置および方向を微小に変動する
と、一次放射器５ａの中心軸から出た光線１０は、補助
反射鏡４ａ、副反射鏡２ａ、主反射鏡１ｂで反射した
後、衛星７ａの方向と少し異なる方向に放射される。従
って、衛星の位置７ａが微小に変動しても、これを追尾
できる。また、補助反射鏡毎に独立の駆動手段を設けた
ので、パラボラ形の主反射鏡と修整鏡面の副反射鏡の組
合せによる各ビーム毎の放射方向の補正を独立に行え、
各ビーム毎に精度よくビームの放射補正ができる。
射器５ａの中心軸から出た光線１０は、補助反射鏡４
ａ、副反射鏡２ａ、主反射鏡１ｂで反射した後、所望の
衛星例えば７ａの方向に放射される。駆動手段９ａによ
り、補助反射鏡４ａの位置および方向を微小に変動する
と、一次放射器５ａの中心軸から出た光線１０は、補助
反射鏡４ａ、副反射鏡２ａ、主反射鏡１ｂで反射した
後、衛星７ａの方向と少し異なる方向に放射される。従
って、衛星の位置７ａが微小に変動しても、これを追尾
できる。また、補助反射鏡毎に独立の駆動手段を設けた
ので、パラボラ形の主反射鏡と修整鏡面の副反射鏡の組
合せによる各ビーム毎の放射方向の補正を独立に行え、
各ビーム毎に精度よくビームの放射補正ができる。
【００２９】実施例５．本発明の他の実施例である独立
駆動の補助反射鏡を用いてドリフト補償をするマルチビ
ームアンテナを説明する。本発明の他の特徴である衛星
軌道面に直角な方向にビームが扁平である特徴と組み合
わせると、副反射鏡として修整鏡面でありながら利得低
下が防げて高効率、高安定なアンテナシステムが得られ
る。図８は本実施例のマルチビームアンテナの構成を示
す図である。図において、５１ａ、５１ｂは一次放射器
・兼受信波検出器、１１ａ、１１ｂは駆動制御回路であ
る。他の主反射鏡１ｂ、副反射鏡２ａ、給電部３ａ、３
ｂ、補助反射鏡駆動手段９ａ、９ｂは他の実施例と同等
の構成要素である。
駆動の補助反射鏡を用いてドリフト補償をするマルチビ
ームアンテナを説明する。本発明の他の特徴である衛星
軌道面に直角な方向にビームが扁平である特徴と組み合
わせると、副反射鏡として修整鏡面でありながら利得低
下が防げて高効率、高安定なアンテナシステムが得られ
る。図８は本実施例のマルチビームアンテナの構成を示
す図である。図において、５１ａ、５１ｂは一次放射器
・兼受信波検出器、１１ａ、１１ｂは駆動制御回路であ
る。他の主反射鏡１ｂ、副反射鏡２ａ、給電部３ａ、３
ｂ、補助反射鏡駆動手段９ａ、９ｂは他の実施例と同等
の構成要素である。
【００３０】上記構成の装置の動作は以下の通りとな
る。上記実施例１〜４では、あたかも送信波のみがある
ような記述であるが、実際には衛星に対しては受信波が
存在し、送信波と受信波がペアになってシステムを構成
している。衛星追尾の方式としてステップ追尾方式を例
にとり、動作を説明する。衛星からの受信波は、一次放
射器・兼衛星位置検出器５１ａで受信され、衛星位置信
号として駆動制御回路１１ａに入力される。駆動制御回
路１１ａは、一次放射器・兼衛星位置検出器５１ａで受
信される受信波が最大となるように補助反射鏡駆動手段
９ａを駆動する。もう一方のビームについても同様に、
独立に衛星を追尾できる。
る。上記実施例１〜４では、あたかも送信波のみがある
ような記述であるが、実際には衛星に対しては受信波が
存在し、送信波と受信波がペアになってシステムを構成
している。衛星追尾の方式としてステップ追尾方式を例
にとり、動作を説明する。衛星からの受信波は、一次放
射器・兼衛星位置検出器５１ａで受信され、衛星位置信
号として駆動制御回路１１ａに入力される。駆動制御回
路１１ａは、一次放射器・兼衛星位置検出器５１ａで受
信される受信波が最大となるように補助反射鏡駆動手段
９ａを駆動する。もう一方のビームについても同様に、
独立に衛星を追尾できる。
【００３１】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、パラボ
ラ鏡面よりなる主反射鏡と、修整鏡面よりなる副反射鏡
と、各ビーム方向に対応した複数個の給電部とを設け、
それぞれの給電部を、光路長一定の条件で決まる１枚の
補助反射鏡と１本の一次放射器とで構成したので、高性
能でかつ製作容易なマルチビームアンテナが得られる効
果がある。
ラ鏡面よりなる主反射鏡と、修整鏡面よりなる副反射鏡
と、各ビーム方向に対応した複数個の給電部とを設け、
それぞれの給電部を、光路長一定の条件で決まる１枚の
補助反射鏡と１本の一次放射器とで構成したので、高性
能でかつ製作容易なマルチビームアンテナが得られる効
果がある。
【００３２】また、他の発明によれば、１枚の副反射鏡
の形状を、主反射鏡の開口面の形状が扁平円形状となる
ように設定したので、衛星間での干渉を低減できる効果
がある。
の形状を、主反射鏡の開口面の形状が扁平円形状となる
ように設定したので、衛星間での干渉を低減できる効果
がある。
【００３３】また、他の発明では、Ｍ個のビームに対し
て独立に最適設計したＭ個の修整副反射鏡面の加重平均
または単純平均で修整副反射鏡を定めたので、各ビーム
とも特性の等しい高性能なアンテナを見通しよく設計で
きる。
て独立に最適設計したＭ個の修整副反射鏡面の加重平均
または単純平均で修整副反射鏡を定めたので、各ビーム
とも特性の等しい高性能なアンテナを見通しよく設計で
きる。
【００３４】また、他の発明では、各補助反射鏡を独立
に駆動する手段を付加したので、簡易に複数衛星を補足
・追尾できる。
に駆動する手段を付加したので、簡易に複数衛星を補足
・追尾できる。
【図１】 この発明によるマルチビームアンテナの一実
施例の構成図である。
施例の構成図である。
【図２】 この発明によるマルチビームアンテナの副反
射鏡を表す座標系を説明する図ある。
射鏡を表す座標系を説明する図ある。
【図３】 この発明によるマルチビームアンテナの他の
実施例の構成図である。
実施例の構成図である。
【図４】 図３のマルチビームアンテナのビームの説明
図である。
図である。
【図５】 図６のマルチビームアンテナの他の実施例の
構成図と副反射鏡面における各ビームの照射領域を表す
概念図である。
構成図と副反射鏡面における各ビームの照射領域を表す
概念図である。
【図６】 この発明によるマルチビームアンテナの他の
実施例の構成図である。
実施例の構成図である。
【図７】 図６のマルチビームアンテナの動作の説明図
である。
である。
【図８】 この発明によるマルチビームアンテナの他の
実施例の構成図である。
実施例の構成図である。
【図９】 従来のマルチビームアンテナの構成図であ
る。
る。
【図１０】 従来の他のマルチビームアンテナの構成図
である。
である。
１，１ａ，１ｂ 主反射鏡、２，２ａ，２１ 副反射
鏡、３ａ，３ｂ，３１ａ，３１ｂ 給電部、４ａ，４
ｂ，４１ａ，４１ｂ 補助反射鏡、５ａ，５ｂ 一次放
射器、９ａ，９ｂ 補助反射鏡駆動手段、１１ａ，１１
ｂ 駆動制御回路、５１ａ，５１ｂ 一次放射器・兼衛
星位置波検出器。
鏡、３ａ，３ｂ，３１ａ，３１ｂ 給電部、４ａ，４
ｂ，４１ａ，４１ｂ 補助反射鏡、５ａ，５ｂ 一次放
射器、９ａ，９ｂ 補助反射鏡駆動手段、１１ａ，１１
ｂ 駆動制御回路、５１ａ，５１ｂ 一次放射器・兼衛
星位置波検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 比嘉 秀光 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 牧野 滋 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (72)発明者 内藤 出 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (72)発明者 増田 剛徳 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 通信機製作所内 (56)参考文献 特開 平２−209003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−92106（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−198404（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315831（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−108202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−93759（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 19/18 H01Q 15/16 H01Q 19/17 H01Q 25/04
Claims (4)
- 【請求項１】 １枚の主反射鏡、１枚の副反射鏡、およ
び、複数のＭ個の給電部よりなり、各給電部に対応する
Ｍ本のビームを放射するマルチビームアンテナにおい
て、 主反射鏡をパラボラ鏡面、副反射鏡を修整鏡面とし、そ
れぞれの給電部を開口面までの光路長を一定の条件で決
まる１枚の補助反射鏡と１本の一次放射器とで構成した
ことを特徴とするマルチビームアンテナ。 - 【請求項２】 １枚の副反射鏡の形状を、主反射鏡の開
口面の形状が扁平円形状となるように設定したことを特
徴とする請求項１記載のマルチビームアンテナ。 - 【請求項３】 １枚の副反射鏡の鏡面の形状を、ｉ番目
（ｉ＝１〜Ｍ）のビームに対して独立に設計した副反射
鏡Ｓi を求め、上記求めた全ｉ個の加重平均または単
純平均Ｓで定めた鏡面形状とすることを特徴とする請求
項１記載のマルチビームアンテナ。 - 【請求項４】 各補助反射鏡に、該補助反射鏡を駆動す
る駆動手段、および、該駆動手段を制御するための制御
手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のマルチビ
ームアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06131782A JP3131347B2 (ja) | 1993-06-15 | 1994-06-14 | マルチビームアンテナ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14360193 | 1993-06-15 | ||
| JP5-143601 | 1993-06-15 | ||
| JP06131782A JP3131347B2 (ja) | 1993-06-15 | 1994-06-14 | マルチビームアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766625A JPH0766625A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3131347B2 true JP3131347B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=26466518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06131782A Expired - Fee Related JP3131347B2 (ja) | 1993-06-15 | 1994-06-14 | マルチビームアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3131347B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014143525A (ja) * | 2013-01-23 | 2014-08-07 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 空間合成アンテナ装置、並びに、主鏡及び副鏡に関する鏡面修整反射鏡の製造方法 |
| WO2020110375A1 (ja) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置及びアンテナ調整方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5513444B2 (ja) * | 1973-12-21 | 1980-04-09 | ||
| JPS5892106A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | マルチビ−ムアンテナ |
| JPH02209003A (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
| JPH03198404A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 反射鏡アンテナ |
| JP2605939B2 (ja) * | 1990-08-28 | 1997-04-30 | 日本電気株式会社 | マルチビームアンテナ |
| JP2822768B2 (ja) * | 1992-05-08 | 1998-11-11 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置 |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP06131782A patent/JP3131347B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766625A (ja) | 1995-03-10 |
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