JP3327440B2 - 多焦点パラボラアンテナ - Google Patents
多焦点パラボラアンテナInfo
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Description
いるマルチビームアンテナ(以下、多焦点パラボラアン
テナと言う)に関するものである。
は文献岩田、玉川、“融合放物面鏡によるデュアルビ
ームアンテナとBS−CS同時受信用5ビームアンテナ
への応用”,信学技報AP90−69(1990),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(1992)等に報告されてい
る。図4は多焦点パラボラアンテナの全体図である。図
4において1は多焦点パラボラ鏡面、2a,2b,2c
は一次放射器、3a,3b,3cはそれぞれ一次放射器
2a,2b,2cから給電されたビームの軌跡、4a,
4b,4cはそれぞれビーム軌跡3a,3b,3cに対
応する基本パラボラ鏡面の鏡軸、5は多焦点パラボラ鏡
面の焦線、6は鏡面接点を示している。
ラ鏡面の加重平均によって構成されている。鏡面接点
は、その点において着目している基本パラボラ鏡面とア
ンテナ鏡面とが接することを意味しており、この点にお
いて2つの鏡面の座標値が一致し、かつ法線ベクトルが
一致していることを意味している。なお、アンテナ鏡面
(多焦点パラボラ鏡面)の設計においては、鏡面接点は
各々の基本パラボラ鏡面の位置関係を決定する役割をも
っている。
y)の構成を以下に示す。最も外側のビーム3aとビー
ム3cの分離角度δ0 ,基本パラボラの焦点距離f,鏡
面接点6の位置を決めると、ビーム方向θi (i=1,
2,・・,N)に鏡軸をもつ基本パラボラ鏡面Z
i (x,y)は一意に決まる。このときN焦点パラボラ
鏡面Z(x,y)は
ほど基本パラボラ鏡面Z i (x,y)に近くなるので、
θi 方向の利得を上げることができる。多焦点パラボラ
アンテナはビーム放射方向が限定される場合において高
い開口効率が得られるものであり、焦点数が2個または
3個の場合が報告されている。しかし、開口径の増大に
伴い開口効率が劣化するという欠点がある。その理由を
以下に説明する。図5は図4の多焦点パラボラ鏡面1の
鏡面接点6を含み、x軸に垂直な断面図である。7a,
7b,7cは基本パラボラ鏡面であり、8a,8b,8
cはそれぞれ基本パラボラ鏡面7a,7b,7cの鏡軸
方向を示している。これより多焦点パラボラ鏡面1は鏡
面接点6の周辺では各々の基本パラボラ鏡面と良く一致
しているが、鏡面の両端の部分では大きく食い違ってい
ることがわかる。従って多焦点パラボラ鏡面1では開口
径の増大に伴い、鏡面のビーム収束性能が劣化し、開口
効率が低下することとなる。
ボラアンテナは開口径の増大に伴い鏡面のビーネ収束性
能が劣化し、開口効率が低下するという欠点があった。
本発明の目的は、開口径の大きな多焦点パラボラアンテ
ナの開口効率を改善しようとするものである。
焦点パラボラアンテナにおいて、鏡軸の方向が最も離れ
た2つの基本パラボラ鏡面の鏡軸のなす角を二等分する
方向をz軸方向、全ての基本パラボラ鏡面の鏡軸に垂直
な方向をx軸方向、それらのz軸方向及びx軸方向に垂
直な方向をy軸方向としたとき、アンテナ鏡面と各々の
基本パラボラ鏡面との鏡面接点のx座標を互いにほゞ等
しく、y座標を対応する基本パラボラ鏡面の頂点のy座
標にほゞ等しく設定したことを特徴とする。従来技術で
はアンテナ鏡面と各々の基本パラボラ鏡面との鏡面接点
を同一地点としていた。
なると鏡面のビーム収束性能が劣化する。その要因の一
つは、基本パラボラ鏡面の鏡面接点を一点に限定してい
ることである。鏡面接点を一点に限定することは、各々
のビーム放射方向について鏡面のすべての部分が良好な
ビーム収束性能を持つ場合についてのみ妥当である。開
口径が大きな場合では様々なビーム放射方向について鏡
面の全部分が良好なビーム収束性能を持つわけではない
ので、それぞれのビーム放射方向について一次放射器か
らの照射電界強度が大きい鏡面部分、つまり対応する基
本パラボラ鏡面の頂点に近い鏡面部分のビーム収束性能
を重点的に改善してビームを収束させるように鏡面を設
計した方が高い開口効率を得ることができると考えられ
る。
いて、各々の基本パラボラ鏡面とアンテナ鏡面との鏡面
接点のx座標を互いにほゞ等しく、y座標を対応する基
本パラボラ鏡面の頂点のy座標にほゞ等しく設定してい
る。各々の鏡面接点の位置が対応する基本パラボラ鏡面
の頂点に近くなり、従って各々のビーム放射方向につい
て、対応する基本パラボラ鏡面の頂点に近い部分のビー
ム収束性能を改善することになり、開口径の大きなマル
チビームアンテナにおいて開口効率を改善することが可
能となる。
図1には図4,図5と対応する部分に同じ符号を付けて
ある。1は多焦点パラボラ鏡面、2a〜2eは一次放射
器、5は焦線、9a〜9eは鏡面接点である。多焦点パ
ラボラ鏡面1の開口径は36λ×90λ,ビーム方向θ
は0°,±10°,±20°,各基本パラボラ鏡面の焦
点距離は60λである。なお、図1では、ビーム方向θ
の絶対値|θ|をδで表している。
yz平面上またはその近傍にあり、そのy座標は、アン
テナ鏡面(パラボラ鏡面)の曲率半径が120λにほゞ
等しい場合には、ビーム角をθi (i=a,b,c,
d,e)とすると、図2に示すように、yi ≒120λ
sin θi (i=a,b,c,d,e)となる。この発明
では、基本パラポラ鏡面とアンテナ鏡面1との鏡面接点
9a〜9eのx座標を互いにほゞ等しく設定し(例えば
xi ≒ 15λ)、y座標を対応する基本パラポラ鏡面
の頂点11a〜11eのy座標にほゞ等しく設定する。
従って前述の例では鏡面接点9a〜9eのy座標はyi
≒120λsin θi に設定される。
の鏡面接点位置を同一地点とした場合にはこの地点にお
けるアンテナ鏡面の座標値と法線ベクトルの方向が明ら
かである。なんとなれば、この地点におけるすべての基
本パラボラ鏡面の座標値と法線ベクトルの方向が同一で
あるために加重平均によって構成されるアンテナ鏡面の
この地点における鏡面座標値と法線ベクトルの方向も同
じであるためである。
ボラ鏡面の鏡面接点9a〜9eの位置を各々異なる地点
とした場合には、各々の鏡面接点位置におけるアンテナ
鏡面の正確な座標値と法線ベクトルの方向が明らかでな
いので、各々の鏡面接点位置を厳密に求めるためには以
下の手順(繰り返し計算)を行う必要がある。 まずアンテナ鏡面式Zh1(x,y)(第1次近似)
を仮定する(実施例では半径120λの球面)。
h1(x,y)を用いて鏡面接点位置(基本パラボラ鏡面
の位置)を求める。 アンテナ鏡面式の第1次近似から求められた基本パ
ラボラ鏡面の位置を用いて、基本パラボラ鏡面の加重平
均によってアンテナ鏡面式の第2次近似Zh2(x,y)
を求める。
h2(x,y)を用いて、鏡面接点位置(基本パラボラ鏡
面の位置)を求める。 アンテナ鏡面式の第2次近似から求められた基本パ
ラボラ鏡面の位置を用いて、基本パラボラ鏡面の加重平
均によってアンテナ鏡面式の第3次近似Zh3(x,y)
を求める。
1次近似と第n次近似との差Zhn+1(x,y)−Z
hn(x,y)が十分に小さくなるまで繰り返す。 なお、実施例ではアンテナ鏡面を構成する各基本パラボ
ラ鏡面の重み係数はすべて同じ値とした。従来技術の多
焦点パラボラアンテナは、鏡面開口が大きくなると開口
効率が低下するという欠点があり、上記条件で各々の基
本パラボラ鏡面の鏡面接点を一点とした従来技術でアン
テナを設計した場合は、アンテナ鏡面の開口効率の平均
値は33.2%である。本アンテナは全方向について利得
が0.6〜0.7dB改善され、アンテナ鏡面の開口効率は平
均値で38.3%が得られた。これらの結果から本アンテ
ナは従来技術と比べてアンテナ鏡面の開口効率が平均で
5.1%改善されたことが分る。
面接点9cのx座標(xc)を基準としたとき、その値
にほゞ等しければ十分であり、クリテイカルなものでは
ない。例えば、図3のx軸の正又は負方向に凹に湾曲し
た曲線21,22の間にあってもよい。図の曲線20は
xi =xc(i=a,b,c,d,e)の座標をもつ鏡
面接点9a〜9eを結んだアンテナ鏡面1上の曲線であ
る。
は、鏡軸方向が異なる複数の基本パラボラ鏡面の加重平
均でアンテナ鏡面を構成する多焦点パラボラアンテナに
おいて、開口径の増大に伴う鏡面のビーム収束性能の劣
化を抑え、高い開口効率で広い角度範囲に渡ってビーム
を放射することが可能となる。
のyz平面上の位置を示す図。
図。
含みx軸に垂直な平面で切った断面図。
Claims (1)
- 【請求項1】 鏡軸方向が異なる複数の基本パラボラ鏡
面の加重平均でアンテナ鏡面を構成する多焦点パラボラ
アンテナにおいて、鏡軸の方向が最も離れた2つの基本
パラボラ鏡面の鏡軸のなす角を二等分する方向をz軸方
向、全ての基本パラボラ鏡面の鏡軸に垂直な方向をx軸
方向、それらのz軸方向及びx軸方向に垂直な方向をy
軸方向としたとき、前記アンテナ鏡面と各々の基本パラ
ボラ鏡面との鏡面接点のx座標を互いにほゞ等しく、y
座標を対応する基本パラボラ鏡面の頂点のy座標にほゞ
等しく設定したことを特徴とする多焦点パラボラアンテ
ナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03669595A JP3327440B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 多焦点パラボラアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03669595A JP3327440B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 多焦点パラボラアンテナ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08237023A JPH08237023A (ja) | 1996-09-13 |
JP3327440B2 true JP3327440B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=12476930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03669595A Expired - Fee Related JP3327440B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 多焦点パラボラアンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3327440B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP5565717B2 (ja) * | 2011-12-29 | 2014-08-06 | クアントリル エステート インコーポレイテッド | エネルギ集中のための汎用デバイス |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP03669595A patent/JP3327440B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08237023A (ja) | 1996-09-13 |
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