JP3252287B2 - メッシュアンテナ - Google Patents

メッシュアンテナ

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JP3252287B2
JP3252287B2 JP10754891A JP10754891A JP3252287B2 JP 3252287 B2 JP3252287 B2 JP 3252287B2 JP 10754891 A JP10754891 A JP 10754891A JP 10754891 A JP10754891 A JP 10754891A JP 3252287 B2 JP3252287 B2 JP 3252287B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメッシュアンテナに係
り、特に、衛星搭載用のメッシュ鏡面を有するメッシュ
アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の衛星搭載用のケーブル構造
のメッシュ鏡面アンテナの構成を示す。同図はメッシュ
鏡面アンテナのうち、トラス型メッシュアンテナを示
す。同図(A)はメッシュアンテナの概念図であり、同
図(B)は同図(A)に示したメッシュアンテナの平面
図及び断面図である。メッシュアンテナはメッシュ鏡面
1、ケーブルネットワーク2、トラス支持構造物3によ
り構成される。メッシュ鏡面1とケーブルネットワーク
2は接着されており、ケーブルネットワーク2が変形す
ると、メッシュ鏡面1もそのまま変形する。
【0003】図6は従来のメッシュアンテナの詳細な構
造を示す。同図は図5(B)に示される20の部分に該
当する。同図中、図5と同一構成部分には同一符号を付
す。スタンドオフ5はケーブルネットワーク2を支え、
さらに、取付け点4はスタンドオフ5とトラス支持構造
物3を所定の位置で取付ける。サーフェイスケーブル6
はサーフェイスノード91 を有し、サーフェイスノード
1 の位置を設定することによりメッシュ鏡面1を整形
する。バックケーブル7はバックノード92 を有し、サ
ーフェイスケーブル6を支持する。このサーフェイスケ
ーブル6とバックケーブル7はスタンドオフ5の両端に
取り付けられ、メッシュ鏡面1を支える。タイケーブル
8はサーフェイスケーブル6とバックケーブル7をつな
ぐ。張架角度θ10はバックケーブル8の張架角度を示
す。この張架角度θ10はアンテナが形成されるx−y
基準面とバックケーブル8との角度である。
【0004】メッシュ鏡面1はタイケーブル8の長さが
1本ずつ調整され、サーフェイスケーブル6とバックケ
ーブル7が動くことにより、サーフェイスノード91
所望の位置に移動され、整形される。このとき、サーフ
ェイスケーブル6及び、バックケーブル7により、サー
フェイスノード91 とバックノード92 が同時に動く
が、所望の位置に移動させる必要があるのは、サーフェ
イスノード91 のみである。従って、バックケーブル7
の伸び剛性がサーフェイスケーブル6の伸び剛性よりも
遙かに高く設定されることによりサーフェイスノード9
1 のみが移動するように設計されている。
【0005】トラス支持構造物3上のスタンドオフ5は
サーフェイスケーブル6及び、バックケーブル7の張力
により生じる弾性変形を抑えるために可能な限り短く設
計される。このため、バックケーブル7の張架角度θ1
0は小さくなり、通常は9度程度である。このようにバ
ックケーブル7の張架角度θ10が小さく、伸び剛性の
高いケーブルネットワーク2においては、アンテナの面
内方向の変位が面外方向の変位に拡大されるという効果
がある。
【0006】図7は従来のアンテナの面内方向変位が面
外方向変位に変形した場合の状況について説明するため
の図を示す。同図中、図6と同一構成部分には同一符号
を付す。また、各符号に“’”が付してあるものは、ア
ンテナ変形後の状態及び位置を示す。同図は、簡略化す
るために、タイケーブル8は省略し、ケーブルネットワ
ーク2のうち1スパンだけを示す。同図において、スタ
ンドオフ5が点線で示されたアンテナ面内方向に矢印x
分変形したと仮定する。バックケーブル7の長さをI、
バックケーブルの張架角度をθ、スタンドオフ5の下端
(トラス支持構造物3)からノード9までの距離をh、
スタンドオフ5からノード9までの水平距離をmとす
る。スタンドオフ5が矢印x分だけ、面内方向に移動
し、移動後のスタンドオフをスタンドオフ5’とする。
また、バックケーブル7は移動後にはバックケーブル
7’の位置となり、さらに、サーフェイスケーブル6も
移動後にはサーフェイスケーブル6’の位置となる。こ
れにより、ノード9は水平方向にy,垂直方向にh−
h’分移動する。このとき、ノード9の位置はhの位置
であるので、これをノード9が移動した距離yで微分す
ることによって、面内方向の変位が面外方向に拡大され
るアンテナの感度Zsが求められる。アンテナの電気性
能を満足させるには、面外方向の誤差を抑える必要があ
るため、感度Zsは小さく抑えられるべきである。
【0007】バックケーブル7はサーフェイスケーブル
6に較べて十分に剛性が高く、サーフェイスケーブル6
の張力はケーブルネットワーク2の変形に影響を与えな
いと仮定すれば、感度Zsは
【0008】
【数1】
【0009】となる。
【0010】図8はバックケーブルの張架角度θ10
と、感度Zsの関係を示すグラフである。通常のケーブ
ルネットワーク2では、バックケーブル7の張架角度
(θ=9度)の場合の感度Zsは6となることが分か
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】一方、アンテナ反射鏡
は軌道上の激しい温度変化により熱変形を起こす。熱変
形を起こすような温度分布がある場合は、トラス支持構
造物3に対してアンテナ面内方向を主方向とした変形が
起きる。従って、ノード9は面内方向の変形量の約6倍
面外方向に変形する。
【0012】このように、アンテナの形状が面状である
ので熱変形はアンテナ面内方向に生じるために、バック
ケーブル7の張架角度θが小さいケーブルネットワーク
2は鏡面誤差が拡大される特性をもっている。しかし、
バックケーブル7の張架角度θを大きくするためにはス
タンドオフ5を長くしなければならないため、ケーブル
の張力によりスタンドオフ5の変形が起きるという問題
がある。さらに、スタンドオフ5の上下端にサーフェイ
スケーブル6、バックケーブル7が固定されたメッシュ
アンテナは鏡面精度を維持するのには限界があり、今後
需要が増大することが予想されるマルチビーム方式等に
用いられるような大型アンテナでは、その鏡面精度を満
足できないことが予想される。
【0013】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
鏡面変形を小さく抑え、大型の衛星搭載用アンテナの形
状を軌道上で維持することができるメッシュアンテナを
提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、メッシュ鏡面
と、メッシュ鏡面を整形する複数のサーフェイスケーブ
ルと、サーフェイスケーブルを支持する複数のバックケ
ーブルと、サーフェイスケーブルとバックケーブルをつ
なぐタイケーブルからなるケーブルネットワークと、ケ
ーブルネットワークを支持するためのスタンドオフとス
タンドオフを支持する支持手段と、ケーブルネットワー
クと支持手段を結合させるためのスタンドオフより構成
されるメッシュアンテナまたは、これらを複数連結して
構成されるメッシュアンテナにおいて、バックケーブル
の一方の端点を張架角度が大きくなるように支持手段の
下端に張架し、支持手段は、折り畳み、かつ展開可能な
機構を有し、スタンドオフを摺動自在に収納する収納手
段を有する
【0015】
【0016】
【作用】本発明はバックケーブル又はタイケーブルと支
持手段との間に張架する場合に、他の構造物に接触せず
に、さらに、バックケーブル又は、タイケーブルの張架
角度が大きくなるように支持手段に固定することによ
り、鏡面誤差を減少させることができる。また、支持手
段が収納及び展開できる展開式である場合には、バック
ケーブルの張力が展開途中に展開完了状態時より大きく
なる場合であっても、スタンドオフが支持手段上で摺動
できるような構造を有する収納手段を支持手段に設け
る。さらに、支持手段の展開が完了した時点で、スタン
ドオフが収納手段から所定位置まで伸長され、これによ
り、ケーブルに所望の張力を発生させ、張架角度を大き
くし、鏡面変形による鏡面誤差を縮小する。また、スタ
ンドオフが支持手段上で摺動することにより、支持手段
の展開を妨げることがない。
【0017】
【実施例】図1は本発明の第1実施例の構成を示す。同
図(A)は同図A−A’でのメッシュアンテナの断面を
示し、同図(B)はメッシュアンテナの平面図を示す。
同図中、図6と同一構成部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。スタンドオフ5の長さは従来の長さと
同様であり、サーフェイスケーブル6はスタンドオフ5
の上端に固定されている。バックケーブル17はトラス
支持構造物3の下端に固定される。従来のサーフェイス
ノード91 及び、バックノード92 はトラス支持構造物
3の上部に配していたが、バックケーブル17をトラス
支持構造物3の下端に張架する。このとき、バックケー
ブル17が他のトラス支持構造3の部材に接触しないよ
うにサーフェイスノード91 及び、バックノード92
位置をずらして設計する。これにより、バックケーブル
17の張架角度θ10は大きくなる。
【0018】図6に示すように、従来のようにスタンド
オフ5から張架されていた場合の張架角度θより大きく
なり、トラス型支持構造のメッシュアンテナの場合、張
架角度θ10は約15度以上に確保することができる。
【0019】図8のグラフより張架角度θ=15度の場
合、感度は約3となる。従って、変形よる鏡面誤差を従
来の約半分にすることができる。
【0020】次に第2実施例について説明する。トラス
支持構造物3がスタンドオフ5により展開され、または
収納される構造である展開式である場合には、バックケ
ーブル7の張力が展開途中に展開状態より大きくなる場
合がある。図2は展開式のメッシュアンテナの収納及び
展開状態を説明するための図である。同図において、α
はトラス支持構造物3の収納角度を示す。図3はタイケ
ーブルと収納角度の関係を示すグラフである。同グラフ
の縦軸はタイケーブルの張架力を示し、横軸は展開式の
トラス支持構造物3におけるスタンドオフの収納角度α
を示しており、図2に示される構成の長さのデータによ
るタイケーブル比張力と収納角度の関係を示すものであ
る。タイケーブルの比張力とは、展開状態の張力に対す
る展開中のタイケーブルの張力の比である。同図におい
て、α=−1.0が収納状態であり、α=0が展開状態
を示す。同図中、“−”及び“+”はそれぞれ収納する
方向性を示しており、トラス支持構造物3はどちらか一
方に収納される。同グラフにより、タイケーブル8の収
納状態時の張力が展開状態時の10倍程度となるため、
トラス支持構造物3の展開を阻害する要因となる。
【0021】図4は本発明の第2実施例の展開式の支持
手段を有するメッシュアンテナの構成を示す。同図にお
いて、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。同図中、15は摺動可能なリトラクタブ
ルスタンドオフである。トラス支持構造物3はリトラク
タブルスタンドオフ15を摺動可能な状態で収納できる
構造となっている。同図(A)はトラス支持構造物3の
展開完了時を示し、同図(B)はリトラクタブルスタン
ドオフ15がトラス支持構造物3に収納されている状態
を示す。同図(B)のようにトラス支持構造物3の中に
まだリトラクタブルスタンドオフ15が収納されている
状態時は、バックノード92 と固定されているトラス支
持構造物3の間のバックケーブル17の長さが短くな
る。これにより、ケーブルの弾性変形が縮小される。
【0022】トラス支持構造物3の展開が終了した時点
で、リトラクタブルスタンドオフ15が摺動して、トラ
ス支持構造物3より所定位置まで伸長し、所望の張力を
ケーブルに発生することができる。これにより、展開型
トラス支持構造物3においても、第1実施例と同様にサ
ーフェイスケーブル6をリトラクタブルスタンドオフ1
5の上部に固定し、バックケーブル17をトラス支持構
造物3に固定できるため、バックケーブル17の張架角
度θが大きくなる。これにより、展開式の支持手段を有
するメッシュアンテナの構成であっても、張架角度が大
きくなることにより変形による鏡面誤差が縮小される。
【0023】本発明は上記のメッシュアンテナの例に限
定されることなく反射鏡面がワイヤメシュで構成され、
放射上に展開されるラジアルリブアンテナ及びラップ上
に収納・展開されるラップリブアンテナ等にも用いるこ
とが可能である。
【0024】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、メッシュ
アンテナのケーブル張架位置を変更するだけで鏡面変形
における鏡面誤差を少なくすることができ、大型の衛星
搭載用アンテナの形状を軌道上で維持することができ
る。さらに、ラジアルリブ、ラップリブ型等に本発明を
用いた場合も同様の効果が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示す図である。
【図2】展開式のメッシュアンテナの収納及び展開状態
を説明するための図である。
【図3】タイケーブルと収納角度の関係を示すグラフで
ある。
【図4】本発明の第2実施例の展開式の支持手段を有す
るメッシュアンテナの構成図である。
【図5】従来の衛星搭載用のケーブル構造のメッシュ鏡
面のアンテナの構成図である。
【図6】従来のメッシュアンテナの詳細な構造を示す図
である。
【図7】従来のアンテナの面内方向変位が面外方向変位
に変形した場合の状況について説明するための図であ
る。
【図8】バックケーブルの張架角度と感度の関係を示す
グラフである。
【符号の説明】
1 メッシュ鏡面 2 ケーブルネットワーク 3 トラス支持構造物 4 取付け点 5 スタンドオフ 6 サーフェイスケーブル 7 バックケーブル 8 タイケーブル 9 ノード 91 サーフェイスノード 92 バックノード 10 張架角度 15 リトラクタブルスタンドオフ 17 バックケーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−128505(JP,A) 特開 平3−101303(JP,A) 特開 平1−305607(JP,A) 特開 平1−151630(JP,A) 特開 昭64−30306(JP,A) 実開 昭62−86715(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 15/14 - 15/20 H01Q 1/28 H01Q 1/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メッシュ鏡面と、該メッシュ鏡面を整形
    する複数のサーフェイスケーブルと、該サーフェイスケ
    ーブルを支持する複数のバックケーブルと、該サーフェ
    イスケーブルと該バックケーブルをつなぐタイケーブル
    からなるケーブルネットワークと、該ケーブルネットワ
    ークを支持するためのスタンドオフと該スタンドオフを
    支持する支持手段と、該ケーブルネットワークと該支持
    手段を結合させるためのスタンドオフより構成されるメ
    ッシュアンテナまたは、これらを複数連結して構成され
    るメッシュアンテナにおいて、前記バックケーブルの一方の端点を張架角度が大きくな
    るように前記支持手段の下端に張架し、 前記支持手段は、折り畳み、かつ展開可能な機構を有
    し、前記スタンドオフを摺動自在に収納する収納手段を
    有することを特徴とするメッシュアンテナ。
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