JP3314904B2 - Multi-beam antenna - Google Patents

Multi-beam antenna

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JP3314904B2
JP3314904B2 JP19956095A JP19956095A JP3314904B2 JP 3314904 B2 JP3314904 B2 JP 3314904B2 JP 19956095 A JP19956095 A JP 19956095A JP 19956095 A JP19956095 A JP 19956095A JP 3314904 B2 JP3314904 B2 JP 3314904B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は反射鏡を有するマル
チビームアンテナに関し、特に、指向特性やサイドロー
ブ特性の改善を図ることの可能な輪郭形状の反射鏡を有
するマルチビームアンテナに係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam antenna having a reflecting mirror, and more particularly to a multi-beam antenna having a contoured reflecting mirror capable of improving directional characteristics and side lobe characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1はマルチビームアンテナを説明する
図である。同図において、数字符号1は反射鏡、2a,
2b,2cは一次放射器、3a,3b,3cはそれぞれ
一次放射器2a〜2cから放射されるビームの軌跡を示
している。このようにマルチビームアンテナは1つのア
ンテナから複数のビームを放射するもので、一般には各
ビームが各々に対応した給電点A〜Cを有している。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is a diagram for explaining a multi-beam antenna. In the figure, numeral 1 denotes a reflecting mirror, 2a,
Reference numerals 2b and 2c denote primary radiators, and reference numerals 3a, 3b and 3c denote trajectories of beams emitted from the primary radiators 2a to 2c, respectively. As described above, the multi-beam antenna emits a plurality of beams from one antenna. Generally, each beam has feed points A to C corresponding to each beam.

【0003】アンテナの指向特性を劣化させる要因の1
つにブロッキング(アンテナ構造物の一部分が反射鏡か
らの放射電波を遮ること)がある。マルチビームアンテ
ナは複数の一次放射器を有するため、一次放射器やその
支持柱などによるブロッキングが存在すると、設計が難
しくなるだけでなく実現可能な放射パターンが限定さ
れ、損失も無視できなくなる。
One of the factors that deteriorates the directional characteristics of an antenna is
One is blocking (a part of the antenna structure blocks radio waves radiated from the reflector). Since the multi-beam antenna has a plurality of primary radiators, the presence of blocking by the primary radiators and their supporting columns not only makes the design difficult, but also limits the achievable radiation pattern, and the loss cannot be ignored.

【0004】従って、一次放射器系(一次放射器及びそ
の周辺回路)が反射鏡前面の電波通路内に存在しないオ
フセット形式が一般的である。反射鏡の輪郭は、限られ
た開口面積で一次放射器からの照射ビームを効果的に受
けて、スピルオーバーする電力(反射鏡に当たらずに漏
れてしまう電力)が少なくなるように決定されており、
円または楕円に近い形状となっている。
Accordingly, an offset type in which the primary radiator system (the primary radiator and its peripheral circuits) does not exist in the radio wave path in front of the reflector is generally used. The contour of the reflector is determined so that the irradiation beam from the primary radiator is effectively received with a limited aperture area, and the power that spills over (the power that leaks without hitting the reflector) is reduced. ,
It has a shape close to a circle or an ellipse.

【0005】シングルビームの反射鏡アンテナにおいて
一次放射器からの放射ビームを同一方向に正しく反射す
る鏡面形状はパラボラであることが良く知られている。
この場合はどの鏡面位置で反射されたビームも同一の行
路長を有し、ビーム反射方向に垂直な面(開口面)にお
ける電界位相が一致している。
It is well known that a mirror shape of a single-beam reflector antenna that correctly reflects a radiation beam from a primary radiator in the same direction is a parabola.
In this case, the beams reflected at any mirror positions have the same path length, and the electric field phases on the plane (opening plane) perpendicular to the beam reflection direction match.

【0006】一方、マルチビームアンテナは複数ビーム
が同じ反射鏡を共有することから、ビーム方向によって
は開口面の電界位相に誤差が生じることになる。開口面
電界の位相に乱れがあるということは、所望するビーム
方向以外に反射されるビーム成分が在ることを意味して
おり、アンテナ指向特性を大きく劣化させる。
On the other hand, in the multi-beam antenna, since a plurality of beams share the same reflecting mirror, an error occurs in the electric field phase on the aperture surface depending on the beam direction. The fact that the phase of the aperture electric field is disturbed means that there is a beam component reflected in a direction other than the desired beam direction, which significantly degrades the antenna directivity.

【0007】実際に開口面電界を求めるには、一次放射
器から放射された電磁波がアンテナ鏡面によってどのよ
うに反射されるかが分かれば良く、通常は物理光学近似
によって求める。物理光学近似は、一次放射器から放射
された電磁波によってアンテナ鏡面上に生じる電流分布
を近似的に求めて、この電流によって生じる放射電磁界
を求めるという手法である。
In order to actually determine the aperture electric field, it is sufficient to know how the electromagnetic wave radiated from the primary radiator is reflected by the mirror surface of the antenna, and usually, it is determined by physical optics approximation. The physical optics approximation is a method of approximately obtaining a current distribution generated on an antenna mirror surface by an electromagnetic wave radiated from a primary radiator, and obtaining a radiation electromagnetic field generated by the current.

【0008】しかし、物理光学近似は大量の計算を必要
とすることから、より簡単に開口面電界を求めるために
は、幾何光学近似が用いられる。幾何光学近似はアンテ
ナ構造物の大きさに対して電磁波の波長の大きさが無視
できると仮定して、電磁波をアンテナ鏡面によって光学
的に反射させて求めるという手法である。
[0008] However, since the physical optics approximation requires a large amount of calculation, the geometrical optics approximation is used to more easily obtain the aperture plane electric field. The geometric optics approximation is a technique of assuming that the wavelength of the electromagnetic wave is negligible with respect to the size of the antenna structure, and that the electromagnetic wave is optically reflected by an antenna mirror surface.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】反射鏡の輪郭は、スピ
ルオーバーする電力が少なくなるように決定されている
が、シングルビームアンテナの場合と異なり、マルチビ
ームアンテナは、複数ビームが同じ反射鏡を共有するこ
とから本質的に鏡面収差(鏡面における反射位置の違い
による行路差)が存在する。
The contour of the reflector is determined so that the spillover power is reduced. However, unlike a single beam antenna, a multi-beam antenna has a plurality of beams sharing the same reflector. Therefore, there is essentially a specular aberration (path difference due to a difference in the reflection position on the specular surface).

【0010】そのため、一次放射器からの照射ビームの
全てが所望方向に反射されるわけではないので、スピル
オーバーを最も少なくする鏡面輪郭が放射ビームの指向
特性を最も良くする鏡面輪郭とは限らない。
[0010] For this reason, not all of the irradiation beam from the primary radiator is reflected in the desired direction, and the mirror profile that minimizes spillover is not necessarily the mirror profile that improves the radiation beam directional characteristics.

【0011】さらに、鏡面のうち収差の大きな部分に照
射された一次放射器からの照射ビームは指向特性を劣化
させ、サイドローブレベルを増加させるだけでなく、ア
ンテナ利得を低下させる要因にもなる。なお、鏡面収差
による開口面電界の位相誤差は、アンテナ開口径やビー
ム放射角度範囲が大きな場合ほど大きくなる。
Further, the irradiation beam from the primary radiator, which irradiates a portion of the mirror surface having a large aberration, deteriorates the directivity and not only increases the side lobe level but also decreases the antenna gain. Note that the phase error of the aperture electric field due to specular aberration increases as the antenna aperture diameter and the beam radiation angle range increase.

【0012】従来の技術では、反射鏡のそれぞれの位置
毎の鏡面収差が有るにもかかわらず、これが考慮されて
いなかったので、鏡面収差の影響が無視できない条件の
ときには、ビーム収束性能が劣化し、サイドローブ特性
が大きく劣化する。
In the prior art, although there is a specular aberration at each position of the reflecting mirror, this is not taken into account. Therefore, when the influence of the specular aberration cannot be ignored, the beam convergence performance deteriorates. , The side lobe characteristic is greatly deteriorated.

【0013】このように、従来のマルチビームアンテナ
は、鏡面収差の影響が十分に考慮されていないことか
ら、アンテナ開口径やビーム放射角度範囲が大きな場合
にサイドローブ特性が大きく劣化するという問題があっ
た。
As described above, in the conventional multi-beam antenna, since the influence of specular aberration is not sufficiently considered, there is a problem that side lobe characteristics are greatly deteriorated when the antenna aperture diameter or the beam radiation angle range is large. there were.

【0014】本発明は上述のような従来の課題を解決す
るため、サイドローブ特性を改善することが可能で、広
範囲にわたって良好な指向特性を有するマルチビームア
ンテナを提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multi-beam antenna capable of improving side lobe characteristics and having good directional characteristics over a wide range in order to solve the conventional problems as described above.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
According to the present invention, the above-mentioned object is solved by the means described in the claims.

【0016】すなわち、請求項1の発明は、反射鏡を有
し、1つのアンテナから複数方向にビームを放射するマ
ルチビームアンテナにおいて、
That is, a first aspect of the present invention is a multi-beam antenna having a reflector and radiating beams in a plurality of directions from one antenna.

【0017】ビーム方向に垂直な面を開口面、開口面に
おける電界分布を開口面電界分布、開口面電界分布にお
いて反射鏡のある一点に対応する位相を基準位相とし、
開口面電界分布の位相と基準位相との偏差を開口面位相
偏差とするとき、
A plane perpendicular to the beam direction is defined as an aperture plane, an electric field distribution at the aperture plane is defined as an aperture electric field distribution, and a phase corresponding to one point of the reflecting mirror in the aperture plane electric field distribution is defined as a reference phase.
When the deviation between the phase of the aperture electric field distribution and the reference phase is defined as the aperture phase deviation,

【0018】反射鏡面をなす面上の点において対応する
開口面位相偏差を各ビーム方向毎に加重平均し、この値
を反射鏡面をなす面全体について求めて等高線を描き、
ここで得られた等高線に沿って輪郭を決定した反射鏡を
有するマルチビームアンテナである。
At each point on the surface forming the reflecting mirror surface, the corresponding phase deviation of the aperture surface is weighted and averaged for each beam direction, and this value is obtained for the entire surface forming the reflecting mirror surface to draw a contour line.
This is a multi-beam antenna having a reflector whose contour is determined along the contour lines obtained here.

【0019】請求項2の発明は、反射鏡を有し、1つの
アンテナから複数方向にビームを放射するマルチビーム
アンテナにおいて、
According to a second aspect of the present invention, there is provided a multi-beam antenna which has a reflector and emits a beam from one antenna in a plurality of directions.

【0020】ビーム方向に垂直な面を開口面、開口面に
おける電界分布を開口面電界分布、開口面電界分布にお
いて開口面電界のベクトル和の位相を基準位相とし、開
口面電界分布の位相と基準位相との偏差を開口面位相偏
差とするとき、
The plane perpendicular to the beam direction is the aperture plane, the electric field distribution at the aperture plane is the aperture electric field distribution, and the phase of the vector sum of the aperture electric field is the reference phase. When the deviation from the phase is defined as the aperture phase deviation,

【0021】反射鏡面をなす面上の点において対応する
開口面の電界振幅の大きさと開口面位相偏差との積を各
ビーム方向毎に加重平均し、この値を反射鏡面をなす面
全体について求めて等高線を描き、ここで得られた等高
線に沿って輪郭を決定した反射鏡を有するマルチビーム
アンテナである。
The product of the magnitude of the electric field amplitude of the aperture surface and the phase deviation of the aperture surface at a point on the surface forming the reflecting mirror surface is weighted averaged for each beam direction, and this value is obtained for the entire surface forming the reflecting mirror surface. This is a multi-beam antenna having a reflecting mirror that draws contour lines and determines contours along the contour lines obtained here.

【0022】請求項3の発明は、上記請求項1または請
求項2記載のマルチビームアンテナにおいて、反射鏡の
反射面の周囲の少なくとも一部に電波吸収体を係着し
て、反射鏡の実質的な反射面の輪郭線を反射鏡の輪郭線
とするように構成したものである。
According to a third aspect of the present invention, in the multi-beam antenna according to the first or second aspect, a radio wave absorber is attached to at least a part of a periphery of a reflecting surface of the reflecting mirror to substantially realize the reflecting mirror. The configuration is such that the contour line of the reflective surface is the contour line of the reflecting mirror.

【0023】[0023]

【作用】従来の鏡面輪郭の設計方法は、反射鏡からスピ
ルオーバーする一次放射器からの照射ビームを最小限に
するというものであり、それぞれの鏡面位置におけるビ
ーム収束性能の違いは考慮されていなかった。
The conventional method of designing the mirror surface profile is to minimize the irradiation beam from the primary radiator that spills over from the reflecting mirror, and does not consider the difference in beam convergence performance at each mirror surface position. .

【0024】そのため、一次放射器からビーム収束性能
が低い(位相誤差が大きい)鏡面部分にもビームが照射
されることになり、アンテナ開口径やビーム放射角度範
囲が大きな場合など、鏡面収差の影響が無視できない場
合には、ビームの収束が悪くなり、サイドローブ特性が
劣化する。
Therefore, the beam is also irradiated from the primary radiator to the mirror surface portion having low beam convergence performance (large phase error), and the influence of the mirror surface aberration such as when the antenna aperture diameter or the beam radiation angle range is large. Is not negligible, the convergence of the beam deteriorates, and the side lobe characteristics deteriorate.

【0025】図2及び図3はビーム方向に±20度の角
度範囲を想定したマルチビームアンテナにおいて、それ
ぞれ、ビーム方向0度のB場合と20度の場合の開口面
位相偏差分布の等高線を示す図である。アンテナ鏡面は
2焦点パラボラ鏡面であり、鏡面座標は鏡軸方向が異な
る2つのパラボラの平均値によって表わされている。
(文献「近藤、鹿子嶋、比嘉、“多焦点パラボラアンテ
ナの鏡面設計”1992信学秋季全大、B−53」参
照)
FIG. 2 and FIG. 3 show contour lines of the aperture plane phase deviation distribution in the case of a beam direction of 0 degree B and in the case of 20 degrees, respectively, in a multi-beam antenna assuming an angle range of ± 20 degrees in the beam direction. FIG. The mirror surface of the antenna is a bifocal parabolic mirror surface, and the mirror surface coordinates are represented by an average value of two parabolas having different mirror axis directions.
(Refer to the literature "Kondo, Kagoshima, and Higa," Mirror design of multifocal parabolic antenna, "1992 IEICE Fall Autumn, B-53.)

【0026】また、2焦点パラボラ鏡面の焦点はY−Z
面内に存在しており、焦点距離は60λ、2つのパラボ
ラの鏡軸方向のなす角度は40度である。このことか
ら、ビーム方向が±20度の場合以外は離焦点位置から
給電することになる。なお、アンテナのビーム方向はY
−Z面に平行である。
The focal point of the bifocal parabolic mirror is YZ.
It exists in the plane, the focal length is 60λ, and the angle between the mirror axes of the two parabolas is 40 degrees. For this reason, power is supplied from the defocus position except when the beam direction is ± 20 degrees. The beam direction of the antenna is Y
-Parallel to the Z plane.

【0027】図2及び図3の位相偏差を求めるにあたっ
て鏡面開口領域はX=0〜44λ,Y=−34λ〜34
λとし、位置X=16λ,Y=0の位相値を基準とし
た。横軸及び縦軸の座標値は対応する反射鏡位置のX軸
及びY軸の座標値である。
In obtaining the phase deviation in FIGS. 2 and 3, the mirror opening area is X = 0 to 44λ, Y = −34λ to 34.
λ, and the phase value at the position X = 16λ, Y = 0 was used as a reference. The coordinate values on the horizontal axis and the vertical axis are the X-axis and Y-axis coordinate values of the corresponding reflecting mirror position.

【0028】なお、位相偏差Δφ(X,Y)は光路長L
(X,Y)を用いて幾何光学的に求めることができ、こ
の場合は“数1”のように表わされる。
The phase deviation Δφ (X, Y) is equal to the optical path length L
It can be obtained geometrically using (X, Y), and in this case, it is expressed as "Equation 1".

【0029】[0029]

【数1】 (Equation 1)

【0030】光路長L(X,Y)は一次放射器(給電
点)から放射されたビームが、位置X=X,Y=Yのア
ンテナ鏡面で反射されて開口面にいたるまでの距離であ
る。L(X,Y)−L(16λ,0)は位相基準とする
位置での光路長と、着目している位置での光路長との差
であり、着目している位置の位相偏差Δφ(X,Y)は
この光路長の差に2π/λを掛けたものとなる。
The optical path length L (X, Y) is the distance from the beam radiated from the primary radiator (feed point) to the aperture surface after being reflected by the antenna mirror at the position X = X, Y = Y. . L (X, Y) -L (16λ, 0) is the difference between the optical path length at the position used as the phase reference and the optical path length at the position of interest, and the phase deviation Δφ ( X, Y) is obtained by multiplying the difference between the optical path lengths by 2π / λ.

【0031】図2及び図3に示されるように2焦点パラ
ボラ鏡面を用いたマルチビームアンテナでは開口面位相
偏差分布の等高線はビーム方向によって異なっているの
が分かる。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the multi-beam antenna using the bifocal parabolic mirror surface, it can be seen that the contour line of the aperture phase deviation distribution differs depending on the beam direction.

【0032】一般的に、トーラス鏡面の場合を除いて開
口面位相偏差の分布形状はビーム方向によって異なる。
また、オフセット給電を行なうマルチビームアンテナに
おいて、反射鏡からスピルオーバーする電力を最小限に
するように決定される従来の鏡面輪郭形状は開口面位相
偏差の等高線形状と大きく異なるのが普通である。
Generally, the distribution shape of the phase deviation of the aperture plane differs depending on the beam direction except for the case of a torus mirror surface.
Further, in a multi-beam antenna that performs offset feeding, the conventional mirror surface profile determined so as to minimize the power spilling over from the reflector usually differs greatly from the contour shape of the aperture plane phase deviation.

【0033】請求項1に記載のマルチビームアンテナ
は、開口面電界分布において反射鏡のある一点に対応す
る位相を基準位相とし、開口面電界分布の位相と基準位
相との偏差を開口面位相偏差とするとき、反射鏡の輪郭
が各ビーム方向において対応する反射鏡位置の開口面位
相偏差の加重平均値の等高線より決定されることを最も
大きな特徴とする。この構成によって、一次放射器から
の照射ビームは収束性能の良い鏡面部分を優先的に用い
ることが可能となる。
In the multi-beam antenna according to the first aspect, a phase corresponding to one point of the reflector in the aperture electric field distribution is set as a reference phase, and a deviation between the phase of the aperture electric field distribution and the reference phase is defined as an aperture phase deviation. The most characteristic feature is that the contour of the reflector is determined from the contour line of the weighted average value of the phase deviation of the aperture plane at the corresponding reflector position in each beam direction. With this configuration, the irradiation beam from the primary radiator can preferentially use a mirror surface portion having good convergence performance.

【0034】請求項2に記載のマルチビームアンテナ
は、開口面電界分布において開口面電界の和の位相を基
準位相とし、反射鏡の輪郭が各ビーム方向において対応
する反射鏡位置の開口面電界振幅の大きさと開口面位相
偏差との積の加重平均値の等高線より決定されることを
最も大きな特徴とする。この構成によって、一次放射器
からの照射ビームは各ビーム方向について収差が小さく
収束性能の良い鏡面部分を優先的に用いることが可能と
なる。
In the multi-beam antenna according to the present invention, the phase of the sum of the aperture electric fields in the aperture electric field distribution is used as a reference phase, and the contour of the reflector is the aperture electric field amplitude at the position of the corresponding reflector in each beam direction. The most significant feature is that it is determined from the contour line of the weighted average value of the product of the size of the aperture plane phase deviation. With this configuration, as for the irradiation beam from the primary radiator, it is possible to preferentially use a mirror surface portion having small aberration and good convergence performance in each beam direction.

【0035】このように、本発明のマルチビームアンテ
ナは反射鏡の鏡面輪郭をビーム収束性能の良い鏡面部分
を優先的に用いるようにしているので、アンテナ開口径
や、ビーム放射角度範囲が大きな場合など、鏡面収差の
影響が無視できない場合においても、指向特性及びサイ
ドローブ特性の劣化を抑えることができる。また、任意
方向の指向特性を重点的に改善することにより、広範囲
にわたって良好な指向特性を有するマルチビームアンテ
ナを実現することができる。
As described above, the multi-beam antenna of the present invention preferentially uses the mirror surface contour of the reflecting mirror for the mirror surface portion having good beam convergence performance, so that the antenna aperture diameter and the beam radiation angle range are large. Even when the influence of specular aberration cannot be ignored, for example, it is possible to suppress the deterioration of the directivity and side lobe characteristics. Further, by mainly improving the directional characteristics in an arbitrary direction, a multi-beam antenna having good directional characteristics over a wide range can be realized.

【0036】なお、請求項1に記載の手法及び請求項2
に記載の手法とも、アンテナ開口径が比較的小さな高効
率アンテナの場合には、ほぼ同様な反射鏡輪郭形状が得
られるが、請求項1の手法の方が、計算量が少なく簡単
である。しかし、アンテナ開口径が大きく、一次放射器
から反射鏡への照射領域がビーム方向によって大きく異
なる場合等では、一次放射器の指向特性も考慮した請求
項2の手法の方が良い結果が得られる。
The method according to claim 1 and the method according to claim 2
In both of the methods described in (1) and (2), in the case of a high-efficiency antenna having a relatively small antenna aperture diameter, almost the same reflecting mirror contour shape can be obtained. However, the method of claim 1 has a small amount of calculation and is simple. However, in the case where the antenna aperture diameter is large and the irradiation area from the primary radiator to the reflecting mirror is largely different depending on the beam direction, the method of claim 2 in which the directional characteristics of the primary radiator are also taken into account gives better results. .

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、広角マルチビームアンテナ
へ本発明を適用する場合について説明する。アンテナの
ビーム方向は連続的に−20度〜20度とし、反射鏡は
焦点距離60λの2焦点パラボラとした。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A case where the present invention is applied to a wide-angle multi-beam antenna will be described below. The beam direction of the antenna was continuously -20 to 20 degrees, and the reflecting mirror was a bifocal parabola with a focal length of 60λ.

【0038】図4はビーム方向0度、±5度、±10
度、±15度、±20度の場合における開口面位相偏差
分布の加重平均値の等高線を示したものである。これは
各ビーム方向θ(θ=0度、±5度、±10度、±15
度、±20度)毎に対応する反射鏡位置(X,Y)での
位相偏差Δφθ(X,Y)を求めて、これを各ビーム方
向毎に加重平均したものであり、“数2”で表わされ
る。
FIG. 4 shows beam directions of 0 degree, ± 5 degrees, ± 10 degrees.
The contour lines of the weighted average value of the aperture plane phase deviation distribution in the case of degrees, ± 15 degrees, and ± 20 degrees are shown. This is because each beam direction θ (θ = 0 degree, ± 5 degrees, ± 10 degrees, ± 15 degrees)
(± 20 degrees), the phase deviation Δφθ (X, Y) at the corresponding mirror position (X, Y) is obtained, and the weighted average is calculated for each beam direction. Is represented by

【0039】[0039]

【数2】 (Equation 2)

【0040】図4に示す等高線から、反射鏡の下部の方
が上部よりも全体的に位相偏差が少ないことが分かる。
従って、請求項1の手法により、図4の位相偏差分布の
等高線に沿って末広がりの鏡面輪郭を採用すれば、ビー
ム収束性能を向上させることができる。
It can be seen from the contour lines shown in FIG. 4 that the lower part of the reflecting mirror has less phase deviation as a whole than the upper part.
Therefore, if the mirror surface contour diverging along the contour line of the phase deviation distribution in FIG. 4 is adopted by the method of claim 1, the beam convergence performance can be improved.

【0041】位相偏差約40度の等高線を用い、一次放
射器によるブロッキングを避けるために反射鏡の下方を
調整して得られた鏡面輪郭は、図5に数字符号5で示す
ごとくになる。図5において数字符号5で示す実線は本
発明のアンテナの鏡面輪郭、数字符号4で示す点線はス
ピルオーバーを最小にするように求められた従来技術に
よる鏡面輪郭であり、両者とも開口面積が等しくなるよ
うにしてある。
The contour of the mirror surface obtained by using contour lines having a phase deviation of about 40 degrees and adjusting the lower portion of the reflecting mirror to avoid blocking by the primary radiator is as shown by numeral 5 in FIG. In FIG. 5, a solid line indicated by reference numeral 5 is a mirror surface profile of the antenna of the present invention, and a dotted line indicated by reference numeral 4 is a mirror surface profile according to the prior art determined to minimize spillover, and both have the same opening area. It is like that.

【0042】なお、請求項2の手法によっても、請求項
1の手法によるものとほぼ同様な輪郭が得られる。図7
は請求項2の手法によって求められる鏡面輪郭を説明す
るものであり、開口面の電界振幅の大きさと開口面位相
偏差の積の加重平均の等高線を示したものである。
It should be noted that the method according to the second aspect also provides substantially the same contour as that obtained by the method according to the first aspect. FIG.
FIG. 3 illustrates a mirror surface profile obtained by the method of claim 2, and shows a contour line of a weighted average of a product of a magnitude of an electric field amplitude of an aperture surface and a phase deviation of the aperture surface.

【0043】図7において一次放射器からの照射ビーム
の半値幅は17度を想定している。この図における等高
線はa,b,c,dで示した順番で値が大きくなる。こ
れより一次放射器からの照射ビームがあまりあたらない
領域での等高線間隔が広がっているものの、図4と同様
に末広がりの等高線形状が得られていることが確認でき
る。
In FIG. 7, the half width of the irradiation beam from the primary radiator is assumed to be 17 degrees. The values of the contour lines in this figure increase in the order indicated by a, b, c, and d. From this, it can be confirmed that the contour interval in the region where the irradiation beam from the primary radiator does not hit much is widened, but the divergent contour shape is obtained as in FIG.

【0044】図6は本発明のアンテナと従来のアンテナ
との指向特性を比較する図であって、図6(a)〜
(c)に示された実線及び点線は、それぞれビーム方向
が0度、10度、20度の場合の本発明のアンテナ及び
従来のアンテナの指向特性を示したものである。同図に
示されるように本発明のアンテナは従来のアンテナと比
較して利得をほとんど劣化させずにサイドローブ特性を
大幅に改善することができる。
FIG. 6 is a diagram comparing the directivity characteristics of the antenna of the present invention and the conventional antenna, and FIG.
The solid line and the dotted line shown in (c) show the directional characteristics of the antenna of the present invention and the conventional antenna when the beam directions are 0 degree, 10 degrees, and 20 degrees, respectively. As shown in the figure, the antenna according to the present invention can significantly improve the side lobe characteristics without deteriorating the gain as compared with the conventional antenna.

【0045】本発明では、開口面位相偏差分布の加重平
均値の等高線を求めるにあたって、重み係数を適当に選
ぶことにより任意方向の指向特性を重点的に改善するこ
とが可能である。
In the present invention, the directional characteristics in an arbitrary direction can be mainly improved by appropriately selecting the weighting factor when obtaining the contour line of the weighted average value of the aperture plane phase deviation distribution.

【0046】また、電波吸収体を、反射鏡面(例えば反
射鏡面の左右両端部分等)に貼って、鏡面開口を調節す
る場合においても、本発明によるアンテナの鏡面輪郭に
沿って電波吸収体を貼るようにすれば、反射鏡そのもの
の輪郭形状を本発明によって設定した場合と同様の効果
が得られる。
Also, when the radio wave absorber is stuck on the reflecting mirror surface (for example, the left and right ends of the reflecting mirror surface) and the mirror opening is adjusted, the radio wave absorber is stuck along the mirror surface contour of the antenna according to the present invention. By doing so, the same effect as when the contour shape of the reflecting mirror itself is set according to the present invention can be obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマルチビ
ームアンテナは、ビーム収束性能の良い鏡面部分を優先
的に用いるので、アンテナ開口径やビーム放射角度範囲
が大きな場合など、鏡面収差の影響が無視できない場合
においても、指向特性及びサイドローブ特性の劣化を抑
えることができる。また、任意方向の指向特性を重点的
に改善することにより広範囲にわたって良好な指向特性
を有するマルチビームアンテナを提供することが可能と
なる。
As described above, the multi-beam antenna of the present invention preferentially uses the mirror surface portion having good beam convergence performance, so that the influence of the mirror surface aberration is large when the antenna aperture diameter or the beam radiation angle range is large. Can not be neglected, it is possible to suppress deterioration of the directional characteristics and the side lobe characteristics. In addition, it is possible to provide a multi-beam antenna having good directional characteristics over a wide range by mainly improving directional characteristics in arbitrary directions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】マルチビームアンテナの構成の例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a multi-beam antenna.

【図2】マルチビームアンテナの開口面位相偏差分布の
等高線の例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of contour lines of an aperture plane phase deviation distribution of a multi-beam antenna.

【図3】マルチビームアンテナの開口面位相偏差分布の
等高線の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of contour lines of an aperture plane phase deviation distribution of a multi-beam antenna.

【図4】マルチビームアンテナの開口面位相偏差分布の
加重平均値の等高線の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of contour lines of a weighted average value of an aperture phase deviation distribution of a multi-beam antenna.

【図5】本発明のアンテナの反射鏡の輪郭の例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the contour of the reflector of the antenna of the present invention.

【図6】本発明のアンテナと従来のアンテナとの指向特
性を比較する図である。
FIG. 6 is a diagram comparing the directional characteristics of the antenna of the present invention and a conventional antenna.

【図7】マルチビームアンテナの開口面の電界振幅と開
口面位相偏差分布の加重平均値の等高線の例を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of contour lines of a weighted average value of an electric field amplitude and a phase deviation distribution of an aperture plane of an aperture plane of a multi-beam antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反射鏡 2a,2b,2c 一次放射器 3a,3b,3c 一次放射器から放射されたビーム
の軌跡 4 従来技術による鏡面輪郭 5 本発明による鏡面輪郭
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reflector 2a, 2b, 2c Primary radiator 3a, 3b, 3c Trajectory of the beam emitted from the primary radiator 4 Mirror surface profile according to the prior art 5 Mirror surface profile according to the present invention

フロントページの続き (72)発明者 水野 秀樹 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 (56)参考文献 特開 平8−228108(JP,A) 特開 平8−237023(JP,A) 特開 平5−152835(JP,A) 近藤彰、鹿子嶋憲一、比嘉秀光,多焦 点パラボラアンテナの鏡面設計,1992年 電子情報通信学会秋季大会講演論文集, 日本,社団法人電子情報通信学会,1992 年 9月15日,分冊2,B−53 吉良文夫、大幡浩平、水野秀樹,クラ スタ給電型広角マルチビームアンテナの 検討−鏡面設計の一手法−,電子情報通 信学会総合大会講演論文集,日本,社団 法人電子情報通信学会,1995年 3月10 日,通信1,B−136 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 1/00 H01Q 3/26 H01Q 15/16 H01Q 19/17 Continuation of the front page (72) Inventor Hideki Mizuno Nippon Telegraph and Telephone Corporation, 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo (56) References JP-A-8-228108 (JP, A) JP-A-8-237023 (JP, A) JP-A-5-152835 (JP, A) Akira Kondo, Kenichi Kagoshima, Hidemitsu Higa, Mirror design of multifocal parabolic antenna, 1992 IEICE Autumn Conference, Japan, Japan Association The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, September 15, 1992, Volume 2, B-53 Fumio Kira, Kohei Ohata, Hideki Mizuno, Study of Cluster-Fed Wide-Angle Multibeam Antenna-One Method of Mirror Surface Design-, Electronic Information Communication Proceedings of the General Conference of the Society, Japan, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, March 10, 1995, Communication 1, B-136 (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01Q 1/00 H01Q 3/26 H01Q 15/16 H01Q 19/17

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反射鏡を有し、1つのアンテナから複数
方向にビームを放射するマルチビームアンテナにおい
て、 ビーム方向に垂直な面を開口面、開口面における電界分
布を開口面電界分布、開口面電界分布において反射鏡の
ある一点に対応する位相を基準位相とし、開口面電界分
布の位相と基準位相との偏差を開口面位相偏差とすると
き、 反射鏡面をなす面上の点において対応する開口面位相偏
差を各ビーム方向毎に加重平均し、この値を反射鏡面を
なす面全体について求めて等高線を描き、ここで得られ
た等高線に沿って輪郭を決定した反射鏡を有することを
特徴とするマルチビームアンテナ。
1. A multi-beam antenna having a reflector and radiating beams from one antenna in a plurality of directions. A plane perpendicular to the beam direction is defined as an aperture plane, and an electric field distribution in the aperture plane is defined as an aperture plane electric field distribution. When the phase corresponding to a certain point of the reflector in the electric field distribution is defined as a reference phase, and the deviation between the phase of the aperture electric field distribution and the reference phase is defined as the aperture phase deviation, the aperture corresponding to the point on the surface forming the reflection mirror surface Surface phase deviation is weighted averaged for each beam direction, this value is obtained for the entire surface forming the reflecting mirror surface, contour lines are drawn, and a reflecting mirror whose contour is determined along the contour lines obtained here is characterized by having Multi-beam antenna.
【請求項2】 反射鏡を有し、1つのアンテナから複数
方向にビームを放射するマルチビームアンテナにおい
て、 ビーム方向に垂直な面を開口面、開口面における電界分
布を開口面電界分布、開口面電界分布において開口面電
界のベクトル和の位相を基準位相とし、開口面電界分布
の位相と基準位相との偏差を開口面位相偏差とすると
き、 反射鏡面をなす面上の点において対応する開口面の電界
振幅の大きさと開口面位相偏差との積を各ビーム方向毎
に加重平均し、この値を反射鏡面をなす面全体について
求めて等高線を描き、ここで得られた等高線に沿って輪
郭を決定した反射鏡を有することを特徴とするマルチビ
ームアンテナ。
2. A multi-beam antenna having a reflector and radiating beams from one antenna in a plurality of directions, wherein a plane perpendicular to the beam direction is an aperture, an electric field distribution in the aperture is an aperture electric field distribution, an aperture When the phase of the vector sum of the aperture plane electric field in the electric field distribution is defined as the reference phase, and the deviation between the phase of the aperture plane electric field distribution and the reference phase is defined as the aperture plane phase deviation, the corresponding aperture plane at a point on the surface forming the reflecting mirror surface The product of the magnitude of the electric field amplitude and the phase deviation of the aperture plane is weighted averaged for each beam direction, and this value is obtained for the entire surface forming the reflecting mirror surface to draw a contour line, and the contour is drawn along the contour line obtained here. A multi-beam antenna having a determined reflector.
【請求項3】 反射鏡の反射面の周囲の少なくとも一部
に電波吸収体を係着して、反射鏡の実質的な反射面の輪
郭線を反射鏡の輪郭線とする請求項1または請求項2記
載のマルチビームアンテナ。
3. The reflector according to claim 1, wherein a radio wave absorber is attached to at least a part of the periphery of the reflecting surface of the reflecting mirror, and a substantial contour of the reflecting surface of the reflecting mirror is used as a contour of the reflecting mirror. Item 2. A multi-beam antenna according to Item 2.
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吉良文夫、大幡浩平、水野秀樹,クラスタ給電型広角マルチビームアンテナの検討−鏡面設計の一手法−,電子情報通信学会総合大会講演論文集,日本,社団法人電子情報通信学会,1995年 3月10日,通信1,B−136
近藤彰、鹿子嶋憲一、比嘉秀光,多焦点パラボラアンテナの鏡面設計,1992年電子情報通信学会秋季大会講演論文集,日本,社団法人電子情報通信学会,1992年 9月15日,分冊2,B−53

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