JP3188474B2 - 再構成可能、ズーム可能、旋回可能な、楕円ビームアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ここに記載される発明は、そのサブリフレクタの回転
を通して、および／またはこのサブリフレクタまたはメ
インリフレクタの軸運動を通して、ビーム幅および偏波
に対するいかなる変動もなしに楕円ビーム（図２）の回
転を達成し、および／またはこの同じビームを、円形の
拡大された楕円（ズーム効果）、もしくはもとのビーム
とこの円形との間の中間楕円形（ビーム形の変化、図3
a、3b）に再構成することを達成する、ダブルリフレク
タマイクロ波アンテナ（グレゴリー式アンテナ系に属す
るものとして分類され得る）である。さらに、別のサブ
リフレクタプロファイルを通して、その円形ビームを他
の円形ビームに広げること（ズーム）も可能である（図
3c）。

この発明は、マイクロ波アンテナの技術分野に属し、
人工衛星もしくは宇宙ステーションまたは地上レーダシ
ステムにおける使用のための再構成可能アンテナの適用
分野の属する。

未来のアンテナシステムの適度な再構成性要件は、 （ａ） ビームリポインティング、 （ｂ） 偏波の回転なしで旋回可能な楕円形ビーム、 （ｃ） ズーム可能性を伴う円形または楕円形ビーム、 つまり、楕円軸間の比に対する変動なしにカバー範囲を
広げることおよび面積×利得の積を広げること、 （ｄ） 面積×利得の積の変動なしに、円形ビームから
楕円形ビームへ（およびその逆へ）変換する可能性、で
ある。

これらのうち機能（ａ）のみが、通常、Ku帯通信衛星
アンテナに対し利用可能である。他の機能は、それらの
うちの第１のものとともに、およびそのように保証され
る、より大きな柔軟性の結果、役割の品質を落とさない
と考えられるアンテナのタイプの能力によってのみ原理
上設定される組合せにおいて、非常に望ましい。上述し
たことに対する機能（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の実用
的実現例は以下の要件を満たすべきである： （Ｉ） アンテナの寸法および質量の最小限の増大、 （II） 大質量の移動がないこと、 （III） イルミネータの移動がないこと（高パワーレ
ベルがある場合には望ましくない）、 （IV） イルミネータの内部パーツが移動しないこと
（これは、相互変調積を生成するかもしれないため、望
ましくない）、 （Ｖ） アクチュエータの最大限の信頼性および単純
性、最小限の数、 （VI） 整列誤差および熱暴走に対する最低限の感度。

上に示される要件は、系の光学素子に作用することに
よって、および実用可能な限りにおいて照明系または大
質量の動きを避けるよう試みることによって、再構成性
機能を達成し得る研究解決法に至る。ここに提案される
解決法はこれらの要件を満たす。

それらは、グレゴリー式のダブルオフセットリフレク
タに典型的な電気的放射特性を伴う、一定のビーム幅ま
たは可変の輪郭を有する旋回可能な楕円形ビームを実現
し得るアンテナ構成（図１）からなる。これら後者は、
高いアンテナローブ効率性、低い直交偏波値およびサイ
ドローブとして定義され得る。

これらの特性は、２つ以上の同時の活性ビームを有す
る動作環境における二重偏波能力を有するオンボード通
信衛星アンテナとして用いるための本質的な要件であ
る。ここに記載される発明の革新的局面は、既知のグレ
ゴリー式アンテナの分類と比べると、以下のとおりであ
る。

（ａ） 再構成性を達成するための動き（サブリフレク
タの回転；メインリフレクタおよび／またはサブリフレ
クタ自体の移行）は、過去においては一度も示唆されな
ければ実現されてもいない。これは、従来のグレゴリー
式光学素子はたとえばサブリフレクタの回転を斟酌しな
いからである。

（ｂ） 面のプロファイル、およびそのような面が成形
される方法は、サブリフレクタの単純な回転を通して共
偏波および直交偏波構成要素の電気的放射特性を実際に
一定に保つビームの回転を可能にする。電界の向きは回
転中は変わらないことも注目される。これは、多数の同
時のビームを含む動作環境内におけるアンテナの動作に
とって本質的な特徴である。

（ｃ） この発明のさらなるオリジナルな特徴は、サブ
リフレクタの回転を所定の軸に沿ってさらなる付加的な
回転（サブリフレクタおよび／またはメインリフレクタ
の移行）と組合せるその能力にあり、これは、そのビー
ム自体の任意の所望の向きに対し、固定されるビームの
グレゴリー式のもののそれらに匹敵する効率性、偏波純
度およびサイドローブを伴って、開始楕円形ビームの顕
著な再構成能力を与える。特に、この動きでは、軸の任
意の向きに対して楕円形ビームの主軸の比を漸進的に変
えること、または円形ビームのそれに徐々に成形される
楕円形カバー範囲を得ることが可能である。

衛星通信のための本要件に十分な電気的動作が可能な
アンテナは、ダブルリフレクタグレゴリー式光学素子の
グループに属する。これらの光学素子は、高いカバー範
囲効率性、低いサイドローブを与え、いくつかの幾何学
的関係が満たされる場合には、サイズおよび質量がそれ
らの衛星搭載設置に適合する状態なら、非常に高い偏波
純度を与える（これらのタイプのアンテナは実際にはイ
ンテルサットVIII衛星に搭載されるよう適合される）。

図１から明らかなように、提案されるジオメトリは、
図４に示されるグレゴリー式光学素子系に属する。これ
らの光学系は、メインリフレクタ３、サブリフレクタ２
および好適なフィード１等の、ここに提案されるアンテ
ナをなす同じ要素（運動および面のプロファイルを除
く）によって構成される。

従来のグレゴリー式アンテナの設計は正準面から通常
始まる（図４を参照して、サブリフレクタ２は楕円形で
あり、リフレクタ３は放物型である）。図４に示される
最大純度に対する幾何学的要件が満たされると、これら
の面は極端に低い直交偏波レベルをもたらす。この条件
は、サブリフレクタ２の楕円面の離心率ｅが図４に示さ
れる角β_ｆとβ_ｓとの幾何学的関係を満足させる場合に
満たされる。この図では、β_ｆは、楕円形サブリフレク
タ２の焦点の１つと一致する点７に位相中心があるイル
ミネータ１の対称軸９と伝播軸Ｚとの間の角である。角
β_ｓは、そのような軸９と、その楕円の両方の焦点の交
わる軸10との間の角である。

図４のサブリフレクタ２は軸10の周りの回転によって
得られる楕円であり、一方この発明の光学素子（図１）
は点７および８と交わる軸の周りでの回転によっては得
られないサブリフレクタ面を有することは注目される。

このようにして得られる光学系は円形ビームを発生し
得る。楕円形ビーム輪郭が必要とされる場合、図４の標
準的な光学素子から始まって広く採用される手順は、数
値的に、およびこのアップセットシステムから引出され
る偏波純度に関する電気的劣化を許容するよう、サブリ
フレクタ面２および／またはメインリフレクタ３を成形
することにある。

これらの劣化は、面に導入される偏差が小さいため、
通常は許容可能である。

こうして発生される光学系は、明らかに、サブリフレ
クタを旋回させることによる楕円形ビームの回転をもた
らすことはできない。

単一のフィードを用いることによって、このようなア
ンテナのタイプにおいて、ビームの輪郭の回転ならびに
／または再構成および／もしくは拡大（ズーム）に関す
るビームの再構成を斟酌するような、現在の解決法は実
際にはない。

これらのアンテナにおいて今日利用可能な唯一の機能
は、ビームリポインティング、つまり２軸アクチュエー
タのシステムを通して±11゜の錐（静止軌道衛星から
の、地球の有用な視野）内で通常行なわれる機能である
ということは事実である。

再構成可能な輪郭および高い偏波純度が必要とされる
場合、成形されるアンテナビームを得るために通常採用
されるシステムは、別の分類およびタイプのアンテナに
属する。

特に、デュアルグリッドのリフレクタ型の光学系の焦
面に位置される、２つのフィードアレイが用いられる。
このような系は後側リフレクタおよび前側リフレクタを
有する。前側リフレクタは、図27における例として示さ
れる前側シェルの誘電体面上に線形金属ストリップを適
用することによって実現される。後側リフレクタは、中
実であってもよく、または前側リフレクタのストリップ
に直交するストリップでグリッドを与えられてもよい。

特に、図27a（前面図）、27b（上面図）および27c
（側面図）は、この光学システムの３つの主な立面を与
える。

これらの図において、軸Ｘに沿った電界の偏波に対す
るフィード１のグループの概略的アウトラインが、Ｙに
沿った偏波に対するイルミネータ１′の対応するグルー
プとともに与えられる。グリッドを与えられた前面リフ
レクタ３は偏波Ｘに対して感度を有し、後側リフレクタ
３′（中実またはグリッド）は偏波Ｙに対して感度を有
する。

この光学系の特性は、各リフレクタが単一の偏波にお
いて、およびそうでない場合にはサービスカバー範囲上
に放射されるであろう直交偏波構成要素における他のリ
フレクタの空間フィルタ処理効果の恩恵において、動作
することである。

放射要素は、焦面に置かれる放射要素の励起をベキ除
算器および／または位相シフタを通して変更することが
できるマイクロ波構成要素を含むビーム形成ネットワー
クにより通常励起される。

既に注目したように、再構成可能なフィードアレイに
基づく上述の技術は、ここでは興味の対象ではない別の
分類のアンテナ系に属し、というのも、我々が考慮して
いるものは、同じメインリフレクタ開口を有するマルチ
フィードアンテナと比べてより電気的性能を達成する自
由度の光学系を利用し得る、極端に単純かつ軽量の再構
成可能な単一フィードアンテナであるからである。

これより、与えられる図面にいかなるようにも限定さ
れることなくかつそれら図面を参照し、例示としてのみ
与えられる実施のその現在の好ましい形態を参照して、
この発明を説明する： 図1:提案される光学系のジオメトリ。それは以下の要
求を含む： １ フィード； ２ サブリフレクタ； ３ メインリフレクタ； ４ 楕円形ビームを回転させるために、サブリフレクタ
が周りを回転する軸Ａ−A; ５ ビーム再構成のためにサブリフレクタがそれに沿っ
て移行する軸Ｂ−B; ６ （軸Ｂ−Ｂに沿っての移行に対する代替例として）
ビームの再構成のためにメインリフレクタをそれに沿っ
て移行する軸Ｃ−C; ７ フィード１の位相中心に対応する幾何学的な点； ８ メインリフレクタ３の焦点； ９ フィード１の対称軸； 20 フィード１からの光線カバー範囲がサブリフレクタ
２による反射をたどる火点または疑似焦点（このような
軌跡はメインリフレクタ３の焦点８と一致する）。

図2a:一般的な観察方向の角座標（方位＝Az、立面＝E
1）を示すデカルト軸の３つの組。

図2b:楕円形ビーム、および方位−立面面上における
その可能な向きの概略的なアウトライン。

図3a:楕円形ビームの、円形ビームへの、およびその
逆への、概略的再構成。

図3b:楕円形ビームに対するズーム効果の概略的アウ
トライン。

図3c:円形ビームへのジーム効果の攻略的アウトライ
ン。

図4:最大偏波純度に対する条件を強調するグレゴリー
式光学系の従来的ジオメトリ。これは以下を含む： １ フィード； ２ サブリフレクタ； ３ メインリフレクタ； ７ フィード１の位相中心に対応する幾何学的な点； ８ メインリフレクタの焦点； ９ イルミネータ１の対称軸； 10 サブリフレクタ面（楕円形）の対称の回転軸； 21 メインリフレクタの焦点と一致するサブリフレクタ
の第１の焦点； 22 サブリフレクタの第２の焦点。

図5:サブリフレクタの開始ジオメトリおよびアンテナ
対称面における最大偏波純度状態を示す、提案される光
学系のジオメトリの詳細。これは以下を含む： １ フィード； ２ 球面プロファイルを有するサブリフレクタ； ３ 放物型メインリフレクタ； ４ サブリフレクタ回転軸； ７ フィード１の位相中心； ８ メインリフレクタ３の焦点； ９ フィード１の対称軸； 11 球面サブリフレクタが属する球の中心； 12 フィード１の対称軸９の、サブリフレクタ２の面と
の交差部； 13 サブリフレクタの球面の幾何学的延長； 14 点16における球の幾何学的延長上の反射後の方向
（−Ｚ）に沿った無限からの光線の方向； 15 点16における球に対する垂線を表わす軸； 16 軸Ｚの、球面13の幾何学的延長との交点； 20 フィード１からの光線カバー範囲がサブリフレクタ
２による反射をたどる火軌跡または疑似焦点（このよう
な軌跡はメインリフレクタ３の焦点８と一致する）。

図6:サブリフレクタの対象の主面を強調する提案され
た光学系の最終的なジオメトリの詳細。これは以下を含
む： １ フィード； ２ 成形されたサブリフレクタ； ３ 成形されたメインリフレクタ； ４ サブリフレクタの回転軸； ５ サブリフレクタの移行軸； ６ メインリフレクタの移行軸； 17 成形されたサブリフレクタの第１の対称面； 18 成形されたサブリフレクタの第２の対称面（第１の
ものに垂直である）。

図7a:サブリフレクタの球面プロファイル。これは以
下を含む： １ フィード； ２ 球面サブリフレクタ； ７ フィード１の位相中心； ８ メインリフレクタの焦点； 11 サブリフレクタが属する球の中心； 13 球面サブリフレクタの幾何学的延長； 21 フィード光線カバー範囲がサブリフレクタによる反
射をたどる点（これはメインリフレクタの焦点と一致す
る）。

図7b:アンテナ対称面において、最初の球面リフレク
タよりも大きい曲率を有する楕円形プロファイルを有す
る成形されたサブリフレクタ。これは以下を含む： １ フィード； ２ 楕円形プロファイルを有するサブリフレクタ； ７ フィード１の位相中心； ８ メインリフレクタの焦点； 11 球13の中心； 13 サブリフレクタのもとの球面プロファイル； 20 フィード１の光線カバー範囲がサブリフレクタ２に
よる反射をたどる点； 21 楕円形プロファイルを伴うサブリフレクタの第１の
焦点； 22 楕円形プロファイルを有するサブリフレクタの第２
の焦点； 23 楕円形サブリフレクタの幾何学的延長。

図7c:（アンテナ対象面において、）最初の球形サブ
リフレクタのそれよりも小さい曲率を有する楕円形プロ
ファイルを有する成形されたサブリフレクタ。これは以
下を有する； １ フィード； ２ 楕円形プロファイルを有するサブリフレクタ； ７ フィード１の位相中心； ８ メインリフレクタの焦点； 11 球13の中心； 13 サブリフレクタのもとの球面プロファイル； 20 フィード１の光線カバー範囲がサブリフレクタ２に
よる反射をたどる点； 21 楕円形プロファイルを伴うサブリフレクタ２の第１
の焦点； 22 楕円形プロファイルを有するサブリフレクタ２の第
２の焦点； 23 楕円形サブリフレクタの幾何学的延長。

図8:楕円形ビームの回転および再構成能力または円形
ビームのズーム能力を示すための、例１および例２に関
連する光学系の最初のジオメトリ。これは以下を含む： １ フィード； ２ サブリフレクタ； ３ 放物型メインリフレクタ； ４ サブリフレクタが周りを回転する軸； ５、６ メインリフレクタまたはサブリフレクタがそれ
に沿って移行する一致する軸； Ｆ メインリフレクタ３の焦点距離； Ｄ メインリフレクタ３の伝播方向に沿って投影された
直径； Ｃ メインリフレクタの頂点からそのリフレクタ自体の
下側端縁までの距離； ｄ サブリフレクタの直径。

図9a:等方性の値に比してのdBiでのイソレベルを示
す、最初の球面リフレクタを有する図８のアンテナの共
偏波放射パターン。各レベルの値は図に示される。

図9b:共偏波図のピークに関するdBでのイソレベルを
示す、最初の球面リフレクタを有する図８のアンテナの
直交偏波放射パターン。各レベルの値は図に示される。

図10a:楕円形ビームの回転の例。楕円形に成形される
サブリフレクタを伴う図８のアンテナの共偏波放射パタ
ーン、サブリフレクタの回転角:0゜。これは等方性の値
を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの値は
図に示される。

図10b:楕円形ビームの回転の例。楕円形に成形される
サブリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏波放射
パターン。サブリフレクタ回転角:0゜。これは共偏波図
のピークに関するdBでのイソレベルを示す。各レベルの
値は図に示される。

図11a:楕円形ビームの回転の例。楕円形に成形された
サブリフレクタを有する図８のアンテナの共偏波放射パ
ターン、サブリフレクタ回転角:45゜。これは、等方性
の値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの
値は図に示される。

図11b:楕円形ビームの回転の例。楕円形に成形される
サブリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏波放射
パターン、サブリフレクタ回転角:45゜。これは、共偏
波図のピークに関するdBでのイソレベルを示す。各レベ
ルの値は図に示される。

図12a:楕円形ビームの回転の例。楕円形に成形される
サブリフレクタを有する図８のアンテナの共偏波放射パ
ターン、サブリフレクタの回転角:90゜。これは、等方
性の値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベル
の値は同図に示される。

図12b:楕円形ビーム回転の例。楕円形に成形されるサ
ブリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏波パター
ン。サブリフレクタ回転角:90゜。これは、共偏波パタ
ーンのピークに関連するdBでのイソレベルを示す。各レ
ベルの値は同図に示される。

図13a:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
に成形されるサブリフレクタを有し、50mmのそのサブリ
フレクタの移行を伴う、図８のアンテナの共偏波放射パ
ターン、サブリフレクタ回転角:0゜。これは、等方性の
値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの値
は同図に与えられる。

図13b:楕円形ビーム回転およびズームの例。楕円形に
成形されるサブリフレクタを有し、そのサブリフレクタ
の50mm移行を伴う、図８のアンテナの直交偏波放射パタ
ーン。サブリフレクタの回転角:0゜。これは、共偏波パ
ターンのピークに関するdBでのイソレベルを示す。各レ
ベルの値は同図に与えられる。

図14a:楕円形ビーム回転およびズームの例。楕円形に
成形されるサブリフレクタを有し、そのサブリフレクタ
の50mm移行を伴う、図８のアンテナ共偏波放射パター
ン、同回転角:45゜。これは、等方性の値を参照するdBi
でのイソレベルを示す。各レベルの値は、同図に示され
る。

図14b:楕円形ビーム回転およびジームの例。楕円形サ
ブリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏波放射パ
ターン。サブリフレクタ移行:50mm、回転角:45゜。これ
は、共偏波パターンのピークに比較されるdBでのイソレ
ベルを示す。各レベルの値は同図に示される。

図15a:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
の成形されるサブリフレクタを有する図８のアンテナの
共偏波放射パターン。サブリフレクタは50mmだけ移行さ
れかつ90゜回転される。これは、等方性の値を参照する
dBiでのイソレベルを示す。各レベルの値は同図に示さ
れる。

図15b:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
に成形されるサブリフレクタを有する図８のアンテナの
直交偏波放射パターン。サブリフレクタ移行は50mmであ
り、回転角は90゜である。これは、共偏波パターンのピ
ークに関するdBでのイソレベルを示す。各レベルの値は
同図に示される。

図16a:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
に成形されるサブリフレクタおよび100mm移行されるメ
インリフレクタを有する図８のアンテナ共偏波放射パタ
ーン。サブリフレクタの向きは０゜である。これは、等
方性の値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベ
ルの値は同図に示される。

図16b:楕円ビームの回転およびズームの例。楕円形に
成形されるサブリフレクタおよび100mm移行されるメイ
ンリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏波放射パ
ターン。サブリフレクタの向き:0゜。これは、共偏波ピ
ーク値に比較してのdBでのイソレベルを示す。各レベル
の値は同図に示される。

図17a:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
に成形されるサブリフレクタおよび100mm移行されるメ
インリフレクタを有する図８のアンテナ共偏波放射パタ
ーン。サブリフレクタの向き:45゜。これは、等方性の
値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの値
は同図に示される。

図17b:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
に成形されるサブリフレクタおよび100mm移行されるメ
インリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏波放射
パターン。サブリフレクタの向き:45゜。これは、共偏
波パターンのピークに比較してdBでのイソレベルを示
す。各レベルの値は同図に示される。

図18a:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
に成形されるサブリフレクタおよび100mm移行されるメ
インリフレクタを有する図８のアンテナの共偏波放射パ
ターン。サブリフレクタの向き:90゜。これは、等方性
の値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの
値は同図に示される。

図18b:楕円形ビームの回転およびズームの例。楕円形
に成形されるサブリフレクタおよび100mm移行されるメ
インリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏波放射
パターン。サブリフレクタの向き:90゜。これは、共偏
波パターンのピークに比較してのdBでのイソレベルを示
す。各レベルの値は同図に示される。

図19a:楕円形ビームの回転および再構成性の例。楕円
形に成形されるサブリフレクタ、およびメインリフレク
タの−50mm移行を伴う、図８のアンテナの共偏波放射パ
ターン。サブリフレクタの向き:0゜。これは、等方性の
値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの値
は同図に示される。

図19b:楕円形ビームの回転および再構成性の例。楕円
形に成形されるサブリフレクタ、およびメインリフレク
タの−50mm移行を伴う、図８のアンテナの直交偏波放射
パターン。サブリフレクタの向き:0゜。これは、共偏波
パターンのピークに比較してのdBでのイソレベルを示
す。各レベルの値は同図に示される。

図20a:楕円形ビームの回転および再構成性の例。楕円
形に成形されるサブリフレクタ、およびメインリフレク
タの−50mm移行を伴う、図８のアンテナの共偏波放射パ
ターン。サブリフレクタの向き:45゜。これは、等方性
の値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの
値は同図に示される。

図20b:楕円形ビームの回転および再構成性の例。楕円
形に成形されるサブリフレクタ、およびメインリフレク
タの−50mm移行を伴う、図８のアンテナの直交偏波放射
パターン。サブリフレクタの向き:45゜。これは、共偏
波パターンのピークに比較してのdBでのイソレベルを示
す。各レベルの値は同図に示される。

図21a:楕円形ビームの回転および再構成性の例。楕円
形に成形されるサブリフレクタ、およびメインリフレク
タの−50mm移行を伴う、図８のアンテナの共偏波放射パ
ターン。サブリフレクタの向き:90゜。これは、等方性
の値を参照するdBiでのイソレベルを示す。各レベルの
値は同図に示される。

図21b:楕円形ビームの回転および再構成性の例。楕円
形に成形されるサブリフレクタ、およびメインリフレク
タの−50mm移行を伴う、図８のアンテナの直交偏波放射
パターン。サブリフレクタの向き:90゜。これは、共偏
波パターンのピークに比較してのdBでのイソレベルを示
す。各レベルの値は同図に示される。

図22a:円形ビームのズームの例。軸４に関して回転す
る対称サブリフレクタを有する図８のアンテナの共偏波
放射パターン。サブリフレクタの軸位置：公称（円形の
被拡大ビーム）。これは、等方性の値を参照するdBiで
のイソレベルを示す。各レベルの値は同図に示される。

図22b:円形ビームのズームの例。軸４に関して回転す
る対称サブリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏
波放射パターン。サブリフレクタの軸位置：公称（円形
被拡大ビーム）。これは、共偏波パターンのピークに比
較してのdBでのイソレベルを示す。各レベルの値は同図
に示される。

図23a:円形ビームのズームの例。軸４に関して回転す
る対称サブリフレクタを有する図８のアンテナの共偏波
放射パターン。サブリフレクタの軸位置：＋60mm（円形
拡大ビーム）。これは、等方性の値を参照するdBiにお
けるイソレベルを示す。各レベルの値は同図に示され
る。

図23b:円形ビームのズームの例。軸４に関して回転す
る対称サブリフレクタを有する図８のアンテナの直交偏
波放射パターン。サブリフレクタの軸位置：＋60mm（円
形拡大ビーム）。これは、ピーク共偏波パターンに比較
してのdBでのイソレベルを示す。各レベルの値は同図に
示される。

図24:円形ビームのズームの行なうための幾何学的パ
ラメータを示す正準グレゴリー式光学素子。これは以下
を含む： １ フィード； ２ 楕円形サブリフレクタ； ３ 放物型メインリフレクタ； ６ ビームを広げるためにメインリフレクタの移行がそ
れに沿って行なわれる軸； ７ フィード１の位相中心； ８ 放物型メインリフレクタ３の焦点； ９ フィード１の対称軸； 10 サブリフレクタ面（楕円形）の回転対称軸； 21 サブリフレクタの楕円形の第１の焦点； 22 サブリフレクタの楕円形の第２の焦点； 24 メインリフレクタ３の伝播軸（またはＺ軸）； Ｆ 放物型リフレクタ３の焦点距離； Ｄ メインリフレクタ３の直径（伝播の方向に沿って投
影される）； C1 リフレクタ３の頂点からそのリフレクタ自体の下側
端縁までの距離； Ｃ サブリフレクタ２の２つの焦点間の距離； ｅ 楕円形サブリフレクタ２の離心率； β 軸10と軸24との間の角； β_ｓ 軸10と軸９との間の角。

図25:円形ビームのズームの例。正準楕円形サブリフ
レクタを有する図24のアンテナの放射パターン。メイン
リフレクタはその公称位置にあり、サブリフレクタは公
称位置にある。ビームのピークに関するdBでのイソレベ
ルを示す共偏波図。各レベルの値は同図に示される。

図26:円形ビームのズームの例。正準楕円形サブリフ
レクタを有する図24のアンテナの放射パターン。メイン
リフレクタは軸６に沿ってサブリフレクタの方向へ128m
m移行される。ビームのピークに関するdBでのイソレベ
ルを示す共偏波図。各レベルの値は同図に横側に示され
る。

図27:デュアルグリッドリフレクタ系のジオメトリ
ー。これは以下を含む： １ 偏波Ｘに関するフィード（またはフィードのアレ
イ）； １′ 偏波Ｙに関するフィード（またはフィードのアレ
イ）； ３ 偏波Ｘに対し感度を有する（または反射性のある）
グリッド面； ３′ 偏波Ｙに対し感度を有する中実またはグリッド
面。

図28:2つのサブリフレクタの同時回転を通して楕円形
ビームを回転させることのできるグレゴリ式デュアルグ
リッドリフレクタ系のジオメトリー。これは以下を含
む： １ 偏波Ｘのためのフィード； １′ 偏波Ｙのためのフィード； ２ フィード１に関するサブリフレクタ； ２′ フィード１′に関するサブリフレクタ； ３ 偏波Ｘに対し感度を有するグリッド面； ３′ 偏波Ｙに対し感度を有するグリッド（または中
実）面； ４ フィード１に関するサブリフレクタの回転軸； ４′ フィード１′に関するサブリフレクタの回転軸。

図29:従来のグレゴリー式光学系のジオメトリであっ
て、サブリフレクタおよび／またはメインリフレクタの
移行の自由度を示す。これは以下のものを含む。

１ フィード； ２ サブリフレクタ； ３ メインリフレクタ； ５ ビームの再構成のためにそれに沿ってサブリフレク
タを移行させる軸Ｂ−B; ６ （Ｂ−Ｂに沿っての移行の代替例として）ビームの
再構成のためにそれに沿ってメインリフレクタを移行さ
せる軸Ｃ−C; ７ フィード１の位相中心に対応する幾何学上の点； ８ メインリフレクタの焦点； ９ フィード１の対称軸； 10 サブリフレクタ表面（楕円面）の回転対称軸； 21 メインリフレクタの焦点と一致するサブリフレクタ
の第１の焦点； 22 サブリフレクタの第２の焦点。

ここでこの発明の動作を、上に列挙した図面を参照し
て説明する。提案される光学系は、質的には図１におい
て示される。この図はまた、面の動きに関係のある軸を
も示す。図１を参照して、アンテナの光学素子は次のも
のを含む。

−適切な一次的放射特性（回転対称パターンおよび低レ
ベルの直交偏波）を備えるフィード１。このようなフィ
ードはその位相中心を点７で示される。

−回転軸４（軸Ａ−Ａ）に沿って直交する２つの直交対
称面（図６参照）を有する表面を備える、成形されたサ
ブリフレクタ２。この回転軸は、フィード１の軸９とメ
インリフレクタ３のオフセット軸（軸Ｂ−Ｂ）との間の
角度を二等分する。

−適切に成形されたプロファイルを備えるメインリフレ
クタ３。

−サブリフレクタの回転軸４（軸Ａ−Ａ）。サブリフレ
クタをこの軸のまわりで回転させると、楕円ビーム（図
２）の回転を達成することが可能となる。

−サブリフレクタの移行軸５（軸Ｂ−Ｂ）。サブリフレ
クタをこの軸に沿って移行させ、この運動をサブリフレ
クタの回転と組合せると、初期の楕円ビーム（図3a、3
b）を再構成することが可能である。

−メインリフレクタの移行軸６（軸Ｃ−Ｃ）。この軸
は、現時点で発明者らによって好ましいとされているこ
の発明のバージョンに伴う、アンテナビームを再構成す
るためのサブリフレクタの代わりに、メインリフレクタ
をそれに沿ってシフトさせるための代替的な軸である。
このバージョンでは、軸５および６はメインリフレクタ
のオフセット軸と一致するが、より一般的には、これら
は異なっていてもよい。３つの独立したモータを備える
バージョンでは、すべての運動は、楕円状ビームの回
転、同じ楕円状ビームのより広いものへのズーム、およ
び／またはアンテナビームを再構成して、円形ビーム
（図3a）を達成すべく徐々に短くされ得る長軸を備えた
楕円状ビームにすることを達成するために、用いること
ができる。再構成は２つの運動のみを介してでも可能で
あるが、表面の移行についての軌跡の限界は異なったも
のとなり、性能は類似しているが同一ではない。

提案される光学系は、次のように簡略化され得る設計
技術を採用している。図５は、開始ジオメトリを示す。
イルミネータ１の位相中心７は、サブリフレクタ２を発
生する球体13の中心に関して適切に変位される。

フィード１の配向９は光学系に対して最適な偏波純度
特性を保証するようなものであり、これは軸９が軸方向
−Ｚにおいて無限から入来するソース光線のために球体
13の幾何学的拡張によって（点16で）反射される光線14
と一致する場合にもたらされる。

特定的には、したがって、軸Ｚは点16における球体に
対する垂直線15と、フィードの軸が垂直線15と形成する
角度に等しい角度を、形成しなければならない。球体表
面における走査特性は、球体の中心（点７）の外側に位
置付けられたフィードの光線をほぼ点20においてコリメ
ートするようなものであり、この点20はメインパラボリ
ックリフレクタ３における焦点８と一致する。

光学的パラメータを適切に選択することにより、わず
かに収差のあるシステムを実現することが可能であり、
その結果二次的レベルにおいてほぼ円形の対称的な放射
パターンがもたらされる。

球状のサブリフレクタに起因する、光学素子の残りの
収差を回復するため、メインリフレクタ３が、メインリ
フレクタ出力において完璧に焦点を合わせられ、対称的
である円形ビームを達成すべく適切に成形される。

球状のサブリフレクタ２を、球体13の中心11と、フィ
ード１の軸９および球状のサブリフレクタ２の交点によ
り形成される点12とを通過する軸４のまわりで回転させ
ることにより、幾何学上の観点からは何も変化していな
いため、二次的放射パターンの不変性がもたらされる。

次のステップは、サブリフレクタの球面を適切に成形
して、二次的放射パターンにおいて必要とされる非対称
を発生させることである。同じ光学系を表わす図６を参
照して、サブリフレクタ２の成形は、反射するサブリフ
レクタ表面と主面17および18との対称性を維持すること
により達成される。

そのような面は互いに垂直であり、サブリフレクタ２
の回転軸４に沿って交差する。上に示した設計上の原理
を重視することで、その元々の回転対称軸４に関しての
サブリフレクタ２のいかなる任意の回転についても、ア
ンテナの二次的放射パターンにおいて等しい回転が起こ
るということが、確実に良好な近似値で達成される。

軸５に沿ってのサブリフレクタ２の起こり得る移行、
または軸６に沿ってのメインリフレクタの起こり得る移
行（これらは実際にはメインリフレクタのオフセット角
と一致する）により、ビームの再構成およびズーム機能
も確実なものとなり得る。

サブリフレクタの成形は通常、サブリフレクタの対称
性を図６における主面17、18に関して保ち、数値的に行
なわれる。しかしながら、数多くの可能性をより強調す
るには、サブリフレクタにおけるさまざまな可能なプロ
ファイルを図７に示したように分析的かつ質的な態様で
表わすことが最良である。

特に、図５で既に示した開始球状サブリフレクタにか
かわるジオメトリを明らかにするため、図7aを再び示
す。このような図7aを参照して、フィード１の位相中心
７は球状サブリフレクタ２が属する球体13の中心11に関
して変位される。

サブリフレクタ２上での反射に従い、光線は点20にお
いてコリメートされ、この点20は実際にはメインリフレ
クタの焦点８と一致する。球体13における幾何学上の拡
張も、同じ図面を明確にするために同じ図面で示され
る。

図7bおよび7cは、最初は球状であったサブリフレクタ
の部分が、２つの異なる種類の楕円状プロファイルを得
るように分析的に成形されるであろう様を示す。

特に、図7bは、最初は球体13であるサブリフレクタ２
が球状サブリフレクタよりも大きい曲率半径で成形され
る場合を示す。図7bを参照して、フィード１における位
相中心７を去る光線はここで、（焦点21および22を備え
る）楕円状サブリフレクタ２上での、元々の点８とは異
なる点20への反射に従って集められ、その焦点を点８に
保つ、メインリフレクタの必要とされる非対称的照明を
達成する。

反対に図7cは、最初の球体13よりも短い曲率半径での
楕円状プロファイルを備えるサブリフレクタ２の場合を
示す。この場合、フィード１の位相中心７を離れる光線
は、今回はサブリフレクタ自体の表面２により近い点20
において、サブリフレクタ２上での反射に従い、コリメ
ートされる。

図６を参照して、サブリフレクタの形状は上述のプロ
ファイルのタイプに従い２つの主面17および18に沿って
異なっていてもよいので、サブリフレクタのレベルで生
成された非対称性は、メインリフレクタによる反射に従
う必要とされる楕円状ビームを発生すべく活用されても
よいことが明らかであるように思われる。浮上する３つ
の異なった可能性は、分析的に楕円状および円形のカバ
ー範囲のための成形における主要なタイプを包含してい
る。

ここでサブリフレクタの分析的に成形することおよび
メインリフレクタを（簡単にするため）成形しないこと
によって得られる実際的な例として、各動きに従って得
られる再構成の典型的な性能および機能を示す。

光学素子の幾何学上のパラメータは良好な最適化の手
順を行なわれておらず、かつ表面プロファイルが最大限
にまで利用されていないため、示されている性能は実質
的に改良され得るものである。図８における最初のパラ
メータを備える２つの例が提案される。第１の例は楕円
状ビームにおける回転、ズームおよび再構成能力を示す
ことを目的とする。第２の場合はそうではなく円形ビー
ムのズームの能力を示すことが目的である。

例No.1:楕円状ビームにおける回転、ジームおよび再
構成性。

この例は12.75GHzの周波数において提案される。

図８は、光学系の初期のジオメトリを示す。これは図
１および６で既に示されているものと同じタイプであ
り、同じ素子を含む。

図８を参照して、次のアイテムを確認することができ
る。フィード１、サブリフレクタ２、メインリフレクタ
３、サブリフレクタ回転軸４およびメインまたはサブリ
フレクタ移行軸５（ここでは一致しているものと仮定さ
れる）である。

同じ図面が、光学素子およびサブリフレクタを規定す
る球体の等式を規定する数値を表わす。メインリフレク
タは放物線状であって、図８に示す幾何学的データを備
える。

二次的レベルにおいて得られた共偏波成分の放射パタ
ーンは、等方性の値に関連してdBiでイソレベルの観点
から図9aに示す。

直交偏波成分における対応のパターンはそうではなく
図9bに、共偏波のピーク値に正規化されたdBにおけるイ
ソレベルにより示す（レベルの値は、図の横に示す）。

特に注目すべきなのは、疑似円形の対称性を備える共
偏波ビーム（メインリフレクタは簡単にするため成形さ
れていない）および初期の光学系に対応する直交偏波の
低い値（共偏波のピークと比較して＜−37dB）である。

（1a）楕円状ビーム回転機能。

図８を参照して、サブリフレクタの表面はここで次の
パラメータを通じて分析的に成形される。すなわち、Ａ
＝570mm、Ｂ＝640mm、Ｃ＝570mmである。それぞれ０
゜、45゜、および90゜で軸４のまわりで回転されるサブ
リフレクタの３つのポジションについて得られる放射パ
ターンが、図10、11および12に示される。既に図９に示
されている、等方性と比較されるイソレベルを通じての
デシベルにおける同じ表現も、共偏波についてこれらの
図面（図10a、11a、12a）に採用されている。それらの
直交偏波の値は、既に図９で採用されている相対的なデ
シベルにおける同じ表現で、図10b、11b、および12bに
おいても示される。

これらの図は、サブリフレクタおよびメインリフレク
タの表面に対する分析的な成形が頼りにされているにも
かかわらず、共偏波楕円状ビームの回転に対する実質的
な不変性を示すものである。さらに、直交偏波レベルは
（最初の数値と並ぶ）極めて低い値に保たれる。これら
の特性により、衛星に搭載されるアンテナを、１つまた
はそれ以上の同時に活性であるビームを備える動作的環
境内で偏波を再利用して用いることが可能となる。

（1b）楕円状ビーム回転およびズーム機能 公称の寸法が1.6゜×3.0゜（既に図10、11および12で
示されている）の楕円状ビームのズーミングの例を、こ
こで軸５に沿っての図８におけるメインリフレクタ３ま
たはサブリフレクタ２の移行とともに示す。楕円状ビー
ムは拡張されて公称1.9゜×4.3゜のカバー範囲を達成す
る。

図13、14および15は、サブリフレクタの回転を、メイ
ンリフレクタ３に向かっての（図８における）軸５に沿
っての50mmの距離にわたるその移行と結合することによ
り得られる楕円状ビームのズーム効果を示す。

図13、14および15は、それぞれ図10、11および12で既
に分析されたサブリフレクタの３つの回転のための共偏
波および直交偏波成分の放射パターンを示す。

特定的には、図13a、14aおよび15aはこれまでに既に
他の示されている共偏波パターンのために用いられてき
た等方性レベルに関してのデシベルによる同じ表現で、
共偏波の放射パターンを示す。

図８の軸４に関してのサブリフレクタの配向は、元々
の旋回可能な楕円状ビームについて既に示されているも
のと同じくそれぞれ０゜、45゜および90゜である。

図13b、14bおよび15bは、図13a、14a、15aのための対
応する直交偏波の値を示す。表現は、既に他の示されて
いる直交偏波パターンについてなされた共偏波のピーク
に関してのデシベルによるものである。

これらの放射パターンから、楕円状ビームのズーム機
能は極度に制御された直交偏波値において元々のビーム
の初期直交偏波と並んで楕円状ビームにおける良好な回
転の不変性を伴って実現されていることが明らかである
と思われる。

楕円状ビームの同じ拡張効果を、サブリフレクタ２の
代わりに軸５に沿って図８のメインリフレクタを移行さ
せることによって得ることができる。図８の軸５に沿っ
て100mmだけメインリフレクタ３を移行させることによ
り得られる結果は、同じ３つの配向（０゜、45゜、90
゜）についてそれぞれ図16、17および18に示される。特
定的には、16aおよび16bは、dBiにおける共偏波放射パ
ターン（等方性に関しての絶対値）、およびサブリフレ
クタにおける配向０゜についての（共偏波のピークに関
連のdBにおけるレベルでの）直交偏波を示す。同じ表現
がしたがって図17aおよび17bでは45゜の回転について、
図18aおよび18bではサブリフレクタの90゜のポジション
について提供される。

この場合も、楕円状ビームの拡張効果がどのように起
こるかが、サブリフレクタのいかなる配向についても、
極度に低い直交偏波値で見られる。

（1c）楕円状ビーム回転および再構成機能 楕円の輪郭線の、円形の輪郭への連続的な変化は、サ
ブリフレクタまたはメインリフレクタの移行と回転を結
合することにより図８の同じ光学系から得られるであろ
う。しかしながらこれは、既に点（1b）で示された楕円
状ビームの拡張に用いられたものとは反対方向における
ものである。

そのような再構成性の実際的な例が図19、20および21
に示されており、これらはサブリフレクタの３つの配向
について、以前たどったのとは反対の方向に50mmだけ軸
５に沿って図８のメインリフレクタ３を移行させること
によって得られる二次的レベルにおける放射パターンを
示すものである。特定的には、図19aは図８の軸４のま
わりでのサブリフレクタの配向０゜についての共偏波パ
ターンの等方性の値に関するdBiにおけるイソレベルを
示す。図19bは共偏波のピークに関連のdBレベルで直交
偏波の対応する放射パターンを示す。

同様なパターンが45゜のサブリフレクタの配向につい
て図20aおよび20bに示される。90゜のサブリフレクタの
配向に関する場合が、最後に図21aおよび21bで示され、
ここではそれぞれ共偏波および直交偏波放射パターンが
示される。これらの図は、どのような楕円状ビームの配
向についても、公称の楕円状ビームを連続的に、初期値
よりも小さい短軸と長軸との比率を備える楕円状ビーム
に再構成するための動きの能力をはっきりと示すもので
ある。特定的には、極端な例としては、図19a、20aおよ
び21aで円として示される円形ビームを得ることが可能
である。

例No.2:円形ビームのズーム 図８におけるサブリフレクタ２のプロファイルはここ
ではサブまたはメインリフレクタの軸５に沿っての移行
を介して円形ビームを拡張（ズーム）することの可能性
を示すべく分析的に変形される。この例については、サ
ブリフレクタのパラメータは次のとおりである。すなわ
ち、Ａ＝Ｂ＝640mm、Ｃ＝570mmである。対応する初期の
放射パターンは、図22a（共偏波）および22b（直交偏
波）で示されている。

得られた共偏波ビームは、ほぼ円形であって、約２゜
の−3dBにおけるビーム幅をそなえる。より特定的に
は、図22aは絶対値が等方性に関連する状態でdBiにおい
て共偏波パターンを示し、一方で図22bはdBにおけるレ
ベルが共偏波に関連した直交偏波パターンを示す。メイ
ンリフレクタ３の方向における、図８の軸５に沿っての
60mmのサブリフレクタの移行の効果は、図23に示され
る。見てとられるように、図23aに示される共偏波放射
パターンは、−3dBの3.2゜におけるビーム幅に到達する
ため拡張されている。

わずかに楕円状である輪郭線は、図８のメインリフレ
クタ３の焦点を適切に最適化するか、同じリフレクタの
表面を数値的に成形するかによって改善され得る。

図23aでは、等方性に関してdBiでイソレベル曲線の値
が示され、一方図23bは共偏波のピークに関連するイソ
レベル値をdBで示す。軸５に沿ってサブリフレクタ２に
向い図８のメインリフレクタ３を移行させることにより
同様な拡張効果（またはズーム）を得ることが可能であ
る。

このズーム機能は、共偏波および直交偏波双方の成分
にとって非常に満足のいくものである放射特性を維持す
るので、システムは周波数の再利用を伴いかつ１つ以上
のビームが同時に動作する衛星に搭載されたアンテナと
して用いられ得る。

この例に示した性能は、上で言及した運動により提供
される可能性の例示として理解されるべきものであり、
詳細な設計において得ることのできる効果的な性能とし
てとられるべきではない。

円形ビームにおけるズームまたは拡張機能は、正準グ
レゴリー式光学素子とさえも優秀な性能を伴って両立可
能なものである。そのジオメトリは既に図４で示されて
おり、図24に基づいても示される。

説明を意図して、ファクタ1.6:1による円形ビームの
拡張機能は、図24の軸６に沿ってのメインリフレクタの
移行を介して示される。これはこの例自体において考慮
される正準光学素子の幾何学上のパラメータを提供する
ものである。公称の照射パターンは図25aに示される。
これらの図はアンテナピークに関連のイソレベルをdBで
示す。−3dBにおけるビーム幅は２゜である。

図26は図24の軸６に沿ってサブリフレクタに向い128m
mだけリフレクタを移行させることにより得られた−3dB
における3.2゜に拡張されたビームを示す。特筆すべき
なのは、ビームの円形の対称性およびサイドローブの非
常に低い値を維持することができるということである。

双方の場合における直交偏波レベル（簡単にするため
ここでは示していない）は、有用なカバー範囲領域内に
おいて極めて低いレベルに保たれる（共偏波の局所的な
値に関して−34dB）ので、このシステムは周波数が再利
用される衛星に搭載されたアンテナとして用いられても
よい。

ズーム機能はサブリフレクタおよびメインリフレクタ
の移行と両立するものであるが、実際に好ましいとされ
るのは後者であるということに注意されたい。なぜな
ら、その方が拡張された円形ビームの電気的性能をより
よく最適化するように思われるからである。

楕円状ビームの回転機能はまた、他の光学素子にも延
長されてよい。特定的には、サブリフレクタの回転によ
る、楕円状ビームの回転のグリッドを与えられた光学素
子（図27セクション４に記載）への延長が可能であり、
それにより図28に示されるような２つのサブリフレクタ
の導入が示唆される。この図を参照して、以下のアイテ
ムが認識され得る。

（ａ） 偏波Ｘに関連のフィード1; （ｂ） 偏波Ｙに関連のフィード１′； （ｃ） フィード１に関連のサブリフレクタ2; （ｄ） フィード１′に関連のサブリフレクタ２′； （ｅ） 偏波Ｘに対する感度を有するグリッドを与えら
れたメインフロントリフレクタ3; （ｆ） 偏波Ｙに関連のグリッドを与えられた（または
中実である）メインリアリフレクタ３′； （ｇ） フィード１に関連のサブリフレクタ２における
回転軸４。この軸のまわりでサブリフレクタ２を回転さ
せることにより、軸Ｘに沿って偏波を伴う楕円状ビーム
の回転を得ることが可能である。

（ｈ） フィード１′に関連のサブリフレクタ２′にお
ける回転軸４′。この軸のまわりでサブリフレクタ２′
を回転させることにより、軸Ｙに沿って偏波を伴なう楕
円状ビームの回転を得ることが可能である。

各偏波についての幾何学的システムの実現のための判
断基準は、既に述べたものと同じであるということが注
目されるべきである。サブリフレクタを回転させるとい
うアイデアは、いかなるタイプのダブルグリッドのリフ
レクタにも可能である。この光学系に固有の利点は主に
２つある。

（１） 中実のリフレクタのグレゴリー式アンテナで得
ることのできるものよりもはるかに大きい偏波純度値を
備える旋回可能な楕円状カバー範囲を得ることが可能で
ある。このような値はグリッドを与えられたリフレクタ
に典型的なものである。

（２） 二重線形偏波システムにおいて任意の配向へ２
つの独立的な楕円状のカバー範囲（１つはＸ偏波のため
のもの、もう１つはＹ偏波のためのもの）を得ることが
可能である。

円形または楕円状ビームのズームは、他のタイプの光
学素子に適用してもよい。特定的には、メインまたはサ
ブリフレクタの移行による、円形のものから円形のもの
への、および楕円状のものから楕円状のものへのビーム
拡張への延長は、既に見てきたように、標準的な表面を
備えた従来のグレゴリー式光学素子（図４および図24で
図示）に適用可能である。

特定的には、円形ビーム光学素子は楕円状サブリフレ
クタと放物線メインリフレクタとを含んでいてもよい。
図24を参照して、軸６に沿ってのサブリフレクタまたは
メインリフレクタの移行により、上述のような円形ビー
ムのズーム機能を優れた共偏波および直交偏波の性能で
得ることができる。

メインリフレクタのプロファイルを分析的に変えるこ
とにより（二焦点パラボリックリフレクタ）、または等
価的に数字を用いる方法により、図24に示したのと同じ
アンテナから楕円状ビームを得ることが可能である。

図24の軸６に沿ってサブリフレクタ２および／または
メインリフレクタ３を移行させることにより、楕円状ビ
ームのズームおよび／または再構成を達成することが可
能である。

この発明の主な特徴は以下のとおりである。

−楕円状ビーム回転の概念。特定的には、グレゴリー系
のアンテナのサブリフレクタを単純に回転させることを
通じて、電界の配向およびビームの形状を回転中不変の
ままに保ちながら放射パターンの回転を得ることが可能
である。

−ここに説明される光学系が構築される方法論と、楕円
状カバー範囲パターンの回転がサブリフレクタの表面を
回転させることにより得られる表面の成形。この回転は
現時点では既知のグレゴリー式アンテナシステムとは両
立しない。

−ここに記載される光学系と、よく確定された軸に沿っ
てサブリフレクタまたはメインリフレクタを移行させる
ことを通じてのビームの拡張（ズーム）および／または
再構成性機能との両立性。

−回転および移行の自由度の一意的な組合せ。これによ
り、楕円状ビームの配向がどのようなものであろうと
も、楕円状ビームを回転させること、ズームすること、
および楕円状のビームから円形のビームに再構成するこ
とが可能となる。

−サブリフレクタまたはメインリフレクタの個別のまた
は組合せられた移行であって、これによりビームが回転
しない場合でも、円形ビームをかなりのファクタ（≧2:
1）で拡張された別の円形ビームにズームさせること、
または楕円状ビームを別の拡張された楕円状ビームにズ
ームさせることが可能となる。また、楕円状ビームを
（楕円状ビームの短軸に近い直径を備える）円形ビーム
に再構成すること、または最初に得られていたものに対
して90゜に配向された楕円状ビームに再構成することが
可能となる。

−従来的なグレゴリー型の光学素子でさえも、ビームの
回転がなくてもズームを得ることが可能であるというこ
と。

−独立的に回転させることのできる２つの旋回可能なサ
ブリフレクタを通じてグリッドを与えられた光学素子で
楕円状ビームの回転を得ることが可能であるというこ
と。

この発明の主要な特徴は、上述の機能とグレゴリー系
のアンテナなどのダブルオフセットリフレクタ型のアン
テナに典型的な放射電気性能との両立性である。これら
の性能は効率の高いビームと極めて低い直交変波および
サイドローブレベルとに要約することができる。

これらの特性により、このシステムが１つまたはそれ
以上の同時に活性であるビームを伴う動作的環境内にお
いて偏波の再利用を伴って衛星に搭載されたアンテナと
して用いられ得ることが保証される。ここに記載したア
ンテナ構成と両立可能であり、かつツイン型直交軸モー
タを備えるアンテナ全体の回転など既に知られている方
法を通じて、またはいかなる選択された点のまわりにお
いてもメインリフレクタのみを独立的に回転させること
を通じて実現され得るビーム走査機能は、特許請求の対
象とはならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミッツォーニ，ロベルト イタリア、イ−00156 ローマ、ビア・ ジュゼッペ・ロザッチオ、107 (56)参考文献 米国特許4755826（ＵＳ，Ａ) 米国特許4425566（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開284883（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 19/00 - 19/32

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】楕円状ビームを発生するグレゴリー式のダ
   ブルリフレクタのマイクロ波アンテナであって、 フィードと、 メインリフレクタと、 成形された表面と、２つの直交する対称面とを有するサ
   ブリフレクタとを備え、前記２つの直交する対称面はサ
   ブリフレクタ軸に沿って交差し、 前記サブリフレクタは、アンテナの楕円状ビームを回転
   させながら、発生したビームの電界の配向を、交差する
   偏波を実質的に伴うことなく実質的に維持するように前
   記サブリフレクタ軸のまわりに回転可能であり、前記ア
   ンテナの発生したビームを再構成するために少なくとも
   １つの前記メインリフレクタはメインリフレクタ軸に沿
   って移行可能でありかつ前記サブリフレクタはサブリフ
   レクタの移行軸に沿って移行可能である、マイクロ波ア
   ンテナ。
2. 【請求項２】少なくとも１つの前記メインリフレクタお
   よび前記サブリフレクタはアンテナの発生した楕円状ビ
   ームを拡張するように移行可能である、請求項１に記載
   のアンテナ。
3. 【請求項３】少なくとも１つの前記メインリフレクタお
   よび前記サブリフレクタは発生した楕円状ビームの長軸
   および短軸の比率を変化させるように移行可能である、
   請求項１に記載のアンテナ。
4. 【請求項４】前記メインリフレクタは、２つの偏波感知
   性リフレクタを含み、かつ前記サブリフレクタは、各々
   関連するフィードを有する２つのリフレクタを含む、請
   求項１に記載のアンテナ。
5. 【請求項５】楕円状ビームを発生するグレゴリー式のダ
   ブルリフレクタのマイクロ波アンテナであって、 フィードと、 メインリフレクタと、 サブリフレクタ軸のまわりに回転可能なサブリフレクタ
   とを備え、 前記メインリフレクタは、メインリフレクタ移行軸に沿
   って移行するように配置され、かつ前記サブリフレクタ
   はアンテナのビームを拡張しかつ再構成するように回転
   可能である、マイクロ波アンテナ。
6. 【請求項６】フィードと、サブリフレクタと、メインリ
   フレクタとを有するグレゴリー式のダブルリフレクタの
   マイクロ波アンテナによって発生した楕円状ビームを回
   転させかつ再構成する方法であって、 前記アンテナの楕円状ビームを回転させながら、交差す
   る偏波を実質的に伴うことなくビームの電界の配向およ
   び形状を実質的に維持するように、サブリフレクタ回転
   軸のまわりにサブリフレクタを回転させるステップと、 前記アンテナのビームを再構成するようにメインリフレ
   クタの移行軸に沿って前記メインリフレクタを移行させ
   るステップとを備える、方法。
7. 【請求項７】前記移行させるステップは、前記楕円状ビ
   ームを拡張するステップを含む、請求項６に記載の方
   法。
8. 【請求項８】前記移行させるステップは、前記楕円状ビ
   ームの長軸と短軸との比率を変化させるステップを含
   む、請求項６に記載の方法。
9. 【請求項９】前記メインリフレクタは、２つの偏波感知
   性リフレクタを含み、かつ前記サブリフレクタは２つの
   リフレクタを含み、各サブリフレクタは関連するフィー
   ドを有する、請求項６に記載の方法。