JP3292630B2 - アンテナ装置の組立方法 - Google Patents

アンテナ装置の組立方法

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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、ドップラーソーダーな
どに利用されるアンテナ装置の組立方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】スモッグなどの大気汚染への対策を講じ
るために必要な上空の風向・風速のデータを収集するこ
となどを目的として、風速測定用ドップラーソーダーが
開発されている。この風速測定用ドップラーソーダー
は、音波や電波を上空の大気に向けて放射し、水蒸気や
汚染物質の含有率の差に起因する大気の組成の揺らぎ
や、温度差などに起因する密度の揺らぎなど音響特性や
電気特性の不連続箇所で発生する微弱な反射波を受信す
る。そして、この受信した反射波に含まれる周波数のド
ップラーシフト量からこの反射波を生じさせた不連続箇
所の移動速度、すなわちその箇所の風速・風向を測定す
るように構成されている。
【0003】上記風速測定用ドップラーソーダーでは、
アンテナ装置としてホーンリフレクタ・アンテナが汎用
されている。このホーンリフレクタ・アンテナは、音波
を放射し受信するものについて図3に断面図で示すよう
に、仮想的な回転放物面の周辺部を構成する回転放物面
反射鏡Rと、上記仮想的な回転放物面の焦点位置に上記
回転放物面反射鏡Rに対応させて配置されるホーン形状
の一次放射器rとから構成されている。ホーンの形状と
しては、円錐、角錐、多角形などがあるが、通常、図3
に示すように、円錐形のホーンが使用される。
【0004】ホーン形状の一次放射器rの根元側に設置
された電気音響変換素子ATから放射された音波は、球
面波の音波となって一次放射器rの先端部から回転放物
面反射鏡Rに向けて放射され、この反射鏡による反射を
受けて平面波となり、真上に放射される。このホーンリ
フレクタ・アンテナの上空で生じた反射波の一部は、上
記放射時とは逆の経路を辿って電気音響変換素子ATに
受信される。音波の代わりに電波を放射するホーンリフ
レクタ・アンテナでは、電気音響変換素子ATに替えて
給電導波管が設置される。
【0005】上記回転放物面反射鏡Rと一次放射器rと
は、基台D上に保持された樹脂製の筐体C内に一定の幾
何学的関係を保つように設置される。すなわち、回転放
物面反射鏡Rで反射された音波がこの反射鏡の光軸とあ
る角度をなす所定の方向、例えば、この光軸の方向に伝
播するように、計算結果に基づき反射鏡Rと一次放射器
Rとの幾何学的関係(図2中の距離d1 ,d2 ,角度θ
等)が設定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のホーンリフ
レクタ・アンテナでは、回転放物面反射鏡Rと一次放射
器rとの幾何学的関係が計算結果に基づき設定される
が、この計算では各種の誤差の影響が考慮されていな
い。しかしながら、実際には、回転放物面反射鏡Rの製
造誤差や、筐体Cへの取り付け誤差など計測困難な各種
の誤差が含まれてくるため、音波の放射方向が設定方向
からずれてしまい、ドップラーソーダーによる風速・風
向の測定結果に誤差を生じさせるという問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるアンテナ
の組立方法は、反射鏡の中央部にこの中央部と同一の曲
面の光学的な反射鏡を配置し、この反射鏡の前方にその
光軸と直交させて透明板を配置し、一次放射器の中央部
からレーザー光を放射し、透明板を通して見た上記光学
的な反射鏡上の光点が一定の位置関係を保つようにこの
一次放射器とこの反射鏡との相対的な位置関係を調整す
るように構成されている。
【0008】
【作用】音波も電波も光も、直進性及び入射角と反射角
とが等しくなるという正規反射を利用することにより、
一次放射器と反射鏡とを組合せて所望の方向にそれぞれ
を放射するという点では動作原理が共通している。音波
や電波は光と違いその伝播経路を目視できないので、所
望の方向に放射されているか否かを確認するには大きな
困難が伴う。その点、光はその進路を目視によって簡単
に確認できる。従って、組立時には音波や電波に代えて
光を利用することにより、容易に一次放射器と反射鏡の
幾何学的関係を調整できる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に係わるアンテナ
の組立方法を適用するホーンリフレクタ・アンテナの構
成を組立に使用する各種の器具と共に示す断面図であ
り、図2は平面図である。図1と図2において、Rは回
転放物面反射鏡、rは一次放射器、Cは樹脂製の筐体、
Dは筐体Cを保持する保持台、Eは弾性スペーサ、hは
ネジである。更に、Pは厚手の絶縁体、LDはレーザー
ダイオード、Gは板ガラスである。
【0010】樹脂製の筐体Cの底部には回転放物面反射
鏡Rが設置されている。ホーン形状の一次放射器rが、
その開口部を回転放物面の焦点に位置させながら筐体C
の側部に取付けられている。この一次放射器rの開口部
には、中心にレーザーダイオードLDを保持する裁頭円
錐形状の絶縁性の基板Pが嵌合されている。反射鏡Rの
中央部には銀紙など可撓性の薄い小型箔片から成る光学
的な反射鏡Roが接着固定されている。筐体Cの開口面
B上には板ガラスGが載置されている。
【0011】基板Pの中心に搭載されたレーザーダイオ
ードLDにリード線(図示せず)を介して直流電流を供
給し、これにレーザー発光を行わせる。レーザーダイオ
ードLDで発生されたレーザー光線は、一次放射器rの
中心軸を通るように出射される。このレーザー光線は、
回転放物面反射鏡Rの中央部に接着固定された光学的な
反射鏡Poで正規反射され、光線L1として板ガラスG
に入射する。この板ガラスGに入射した光線L1の一部
はこれを透過して上方に出射され、残りの一部L2は板
ガラスGによる正規反射を受けて再び反射鏡Roに入射
し、この反射鏡Roによる正規反射を受けてレーザーダ
イオードLDに向けて伝播する。反射鏡Roでは上記正
規反射に加えて乱反射も生じ、この反射鏡Roによる乱
反射を受けたレーザー光線の一部はレーザー光線L2と
逆の経路をたどり、板ガラスGを透過して真上に出射さ
れる。
【0012】板ガラスGの上方からこれを通して回転放
物面反射鏡Rの中央部分に固定されている小型の反射鏡
Roを観測する。最初に反射鏡Roで正規反射され、板
ガラスGを透過して上方に出射されたレーザー光線L1
は、反射鏡Ro上の光点S1として観測される。これに
対して、板ガラスGによる反射を受け光線L2として再
び反射鏡Roに入射し、これによる乱反射を受けて光線
L2と逆の伝播経路をたどり、板ガラスGを透過したレ
ーザー光線は、反射鏡Ro上の光点S2として観測され
る。
【0013】ここで、光点S1とS2の位置が一致して
いる状態は、板ガラスGに下方から入射するレーザー光
線L1の伝播経路と、この板ガラスGによる反射光線L
2の伝播経路が一致している状態に他ならない。この状
態では、レーザー光線L1が板ガラスGに、従って、筐
体Cの開口面Bに垂直に入射している。この場合、板ガ
ラスG上に水準器を設置してこの板ガラGを水平に保て
ば、レーザー光線L1は垂直方向に伝播する。
【0014】上述のように、光点S1とS2との位置関
係を調整するために、筐体Cに対する弾性スペーサEを
介しての一次放射器rの固定位置や固定角度の調整が行
われる。このような調整を経て、回転放物面反射鏡Rと
一次放射器rの位置と角度の関係の設定が終了すると、
レーザーダイオードLDを搭載している基板Pが一次放
射器Rの先端面から除去されると共に、板ガラスGが筐
体Cの開口面Bから除去される。
【0015】以上、光点S1とS2とを一致させること
により、音波を筐体の開口面の法線の方向に出射する場
合を例示した。しかしながら、一般的には、光点S1と
S2との二次元的な位置関係を適宜な状態に設定するこ
とにより、音波を筐体の開口面の法線に対して所望の角
度をなすチルト角の方向に出射するように構成すること
もできる。すなわち、開口面Bが水平面内に存在するも
のとし、光点S1とS2との距離をd、筐体Cの開口面
Bの中心と回転放物面反射鏡Rの中央部との距離をDと
すれば、音波や電波の放射方向と鉛直方向とのなす角度
θは、 θ=d/(2D) となる。
【0016】また、光源としてレーザーダイオードを利
用する場合を例示した。しかしながら、光源としてフォ
トダイオードや白熱ランプなどを単独で、あるいはレン
ズを含む収束機構と組合せて使用する構成とすることも
できる。なお、レーザーダイオードを使用する場合に
は、作業者の目を保護するために、レーザーダイオード
を長めの周期で間欠的に動作させることによって放射光
電力を低減したり、板ガラスGに着色を施すことによっ
て透過光を減衰させたりするなどの安全対策が講じられ
る。
【0017】また、本発明をホーンリフレクタ・アンテ
ナに適用する場合を例示した。しかしながら、オフセッ
ト・パラボラ・アンテナなど他の類似のアンテナに本発
明を適用できる。
【0018】さらに、本発明を音波を送受信するドップ
ラーソーダーに適用する場合を例示した。しかしなが
ら、本発明を電波を送受信するドップラーレーダーに適
用することもできる。
【0019】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係わるアンテナの組立方法は、組立時には音波や電波に
代えて光を利用する構成であるから、一次放射器と反射
鏡の幾何学的な関係を目視によって確認しながら容易に
調整できる。このため、アンテナからの音波や電波の所
望の放射方向を正確に設定でき、ドップラーソーダーな
どの測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるアンテナの組立方法
を適用するホーンリフレクタ・アンテナの構成を組立に
使用する各種の器具と共に示す断面図である。
【図2】上記ホーンリフレクタ・アンテナの構成を組立
に使用する各種の器具と共に示す平面図である。
【図3】本発明の一実施例に係わるアンテナの組立方法
を適用するホーンリフレクタ・アンテナの構成を示す断
面図である。
【符号の説明】
R 回転放物面反射鏡 r ホーン形状の一次放射器 Ro 光学的な反射鏡 AT 電気音響変換器 LD レーザーダイオード C 筐体 B 筐体の開口面 G 板ガラス L1,L2 レーザー光線 S1,S2 光点
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 17/88 G10K 11/28 H01Q 19/13 G01W 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音波又は電波を放射する一次放射器と、こ
    の一次放射器から放射された音波又は電波を反射する反
    射鏡とを備えたアンテナ装置において、 前記反射鏡の中央部にこの中央部と同一の曲面の光学的
    な反射鏡を配置し、 前記反射鏡の前方にその光軸と直交させて透明板を配置
    し、 前記一次放射器の中央部から前記光学的な反射鏡に向け
    て光線を放射し、 前記透明板を通して見た前記光学的な反射鏡上の光点が
    一定の位置関係を保つように前記一次放射器と前記光学
    的な反射鏡との相対的な位置関係を調整することを特徴
    とするアンテナ装置の組立方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記光線はレーザー光線であることを特徴とするアンテ
    ナ装置の組立方法。
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