JP3376200B2

JP3376200B2 - 複反射鏡型パラボラアンテナ装置

Info

Publication number: JP3376200B2
Application number: JP02627296A
Authority: JP
Inventors: 宣貴三沢; 由智佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 2003-02-10
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JPH09199937A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複反射鏡型のパラ
ボラアンテナ装置に係り、特に衛星放送や衛星通信受信
用の複反射鏡型パラボラアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の複反射鏡型パラボラアンテ
ナ装置の全体構成、図５はその一次放射器部分、図６は
一次放射器に主反射鏡からの反射波が入射する様子をそ
れぞれ示し、図７はその様子を拡大して示すものであ
る。これらの図に示すように、従来の複反射型パラボラ
アンテナ装置は、主反射鏡１と、主反射鏡１の焦点ｆの
近傍に置かれた副反射鏡２と、副反射鏡２の焦点ｆ’の
近傍に開口するように置かれた給電手段としての円形導
波管フィーダ３とを備えている。通常、円形導波管フィ
ーダ３は主反射鏡１側に固定され、副反射鏡２は主反射
鏡１もしくは円形導波管フィーダ３に何らかの方法で固
定され（図４乃至図６ではフィドーム４を介して固
定）、円形導波管フィーダ３の先端開口部分と副反射鏡
２とで一次放射器を構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、複反射型パ
ラボラアンテナ装置の一次放射器は、以下の条件を満た
す必要がある。

【０００４】(1) 副反射鏡を導波管フィーダに取り付
ける場合、副反射鏡は電磁波的に影響の少ない方法で導
波管フィーダに固定されていなければならない。

【０００５】(2) 一般に屋外で使用されることの多い
パラボラアンテナ装置にあっては、一次放射器先端部は
防水構造でなければならない。

【０００６】そこで、図４及び図５に示した従来の複反
射型パラボラアンテナ装置において、低誘電率の電磁波
を良く透過させる材料を一次放射器先端部のカバーであ
るフィドーム４に用いれば、上記条件(1)，(2)をある程
度満足させることができる。しかし、実際にはフィドー
ム４を合成樹脂の成形品で構成するが、現実の合成樹脂
は大気（空気）中の誘電率よりも高い誘電率を持つた
め、フィドームが無い場合に比べて性質の違いが出てく
る。この種のパラボラアンテナ装置において、主反射鏡
より集めた電磁波をその焦点に精度良く集中させること
が特に重要であるが、フィドーム形状に何等の配慮がな
い図５の従来構造の場合、電磁波の通過経路に対して斜
めにフィドーム４の合成樹脂壁面が位置するようにな
り、電磁波はフィドーム４に対し入射時及び通過時に屈
折してしまい、図６及び図７の拡大図のように電磁波の
コースがずれ（図中点線はフィドームの無いときの電磁
波の進路、実線はフィドームによりずれた電磁波の進路
を示す）、その結果焦点がぼやけ感度が低下することに
なる。このような電磁波の屈折に起因するコースのずれ
はフィドーム４の合成樹脂壁の肉厚が厚くなる程、また
合成樹脂の誘電率が高くなる程顕著になる。

【０００７】なお、実公昭６０−２２６５５号におい
て、副反射鏡を合成樹脂製カバーで主反射鏡に固定した
構造が提案されているが、この場合にも合成樹脂製カバ
ーを電磁波が通過する際に屈折による悪影響が発生す
る。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑み、一次放射器の
先端部分を覆うフィドームの形状を工夫することで、フ
ィドームの影響を最小限に抑え、フィドームの厚みをあ
る程度厚くしても性能があまり劣化しないので従来装置
に比較して感度の向上を図ると共に、耐久性を増して高
性能、堅牢な複反射鏡型パラボラアンテナ装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の複反射鏡型パラボラアンテナ装置は、主反
射鏡と、該主反射鏡の焦点近傍に位置する副反射鏡と、
該副反射鏡の焦点近傍に先端部が位置する給電手段とを
有する構成において、前記副反射鏡を内蔵するとともに
前記給電手段の先端部を覆う非導電性フィドームの少な
くとも前記主反射鏡による反射波が通過する部分が、前
記主反射鏡の焦点を中心とした部分球殻状構造となって
いることを特徴としている。

【００１１】そして、前記部分球殻状構造の内面である
部分球面の曲率半径が、前記副反射鏡の直径の略１／２
となっていることが望ましく、さらに前記主反射鏡の焦
点と前記副反射鏡の焦点との間の距離を前記副反射鏡の
直径の略１／２とすることが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る複反射鏡型パ
ラボラアンテナ装置の実施の形態を図面に従って説明す
る。

【００１３】図１は本発明に係る実施の形態の複反射鏡
型パラボラアンテナ装置の全体構成、図２はその一次放
射器部分、図３は一次放射器に反射波が入射する様子を
それぞれ示す。これらの図に示すように、複反射型パラ
ボラアンテナ装置は、主反射鏡（パラボラ反射鏡）１
と、主反射鏡１の焦点ｆの近傍（焦点ｆよりも僅かに手
前側）に置かれた副反射鏡２と、副反射鏡２の焦点ｆ’
の近傍に開口するように置かれた給電手段としての円形
導波管フィーダ３と、副反射鏡２を内蔵すると共に円形
導波管フィーダ３の先端開口部分を覆う非導電性フィド
ーム１０とを備えている。

【００１４】前記主反射鏡１は金属板を成型したり合成
樹脂等の表面をメタライズした凹面鏡であり、例えばカ
セグレンアンテナ装置とする場合には反射面が放物面と
なった放物面反射鏡である。前記副反射鏡２は金属板を
成型したり合成樹脂等の表面をメタライズした凸面鏡で
あり、例えばカセグレンアンテナ装置とする場合には反
射面が双曲面となった双曲面反射鏡である。

【００１５】前記円形導波管フィーダ３は先端が開口し
ており、その先端部分は電磁波を送出あるいは受ける一
次ホーンを構成している。この円形導波管フィーダ３
は、主反射鏡１の中心部を貫通して副反射鏡２の焦点
ｆ’に至るまで延長したセンターフィード構造であり、
円形導波管フィーダ３の開口３ａよりも僅かに内側に焦
点ｆ’が位置することが好ましい。なお、円形導波管フ
ィーダ３は主反射鏡１の背面側に固定されたベース部材
１５に固定、支持されている。

【００１６】図２及び図３に示すように、円形導波管フ
ィーダ３の先端部の一次ホーンと副反射鏡２とを有する
一次放射器部分を覆うカバーとして設けられた非導電性
フィドーム１０は、耐候性に優れ、しかも低誘電率の電
磁波を良く透過させる合成樹脂で成形されたものであ
る。ここで、フィドーム１０は、半球殻状構造の本体部
１１と蓋体部１２とを水密に組み合わせ接着等で一体化
したものである。

【００１７】従来技術の説明で述べたように、フィドー
ム１０を構成する合成樹脂は空気中の誘電率よりも大き
な誘電率を持つから、主反射鏡１で反射された反射波に
対するフィドーム１０の影響を抑制するためには以下の
条件(a)，(b)が望まれる。

【００１８】(a) フィドーム１０の合成樹脂壁の厚み
をできるだけ薄くする。

【００１９】(b) フィドーム１０による電磁波の屈折
の影響をできるだけ無くす。

【００２０】前記条件(a)はフィドーム１０の強度的、
構造的な問題があり、肉厚はあまり薄くすることができ
ず、フィドーム１０を構成する合成樹脂壁の肉厚を具体
的には１mm以下にすることは難しい。

【００２１】そこで、本発明者は条件(b)に着目し、フ
ィドーム１０に対し入射する電磁波（主反射鏡１による
反射波）が常に垂直に入射するようにフィドーム１０の
形状を工夫している。すなわち、フィドーム１０の本体
部１１を、主反射鏡１で反射された電磁波が全て垂直に
フィドーム壁面に入射するように、主反射鏡１の焦点ｆ
を中心とする半球殻状構造としている。このようにする
ことで、図３の拡大図に示す如く、フィドーム１１の本
体部１１の反射波が通過する部分においては全て反射波
がフィドーム壁面に垂直に入射することになり、空気中
とフィドーム１０の合成樹脂間の誘電率の差に起因する
屈折の影響を受けなくすることができる。なお、本体部
１１の中心部は前記円形導波管フィーダ３の先端部外周
に嵌合、固着された円筒部１１ａとなっている。

【００２２】前記フィドーム１０がフィドーム本来の役
割を果たすためには、副反射鏡２と円形導波管フィーダ
３先端部とがフィドーム１０の中に納まらなければなら
ない。このとき、フィドーム１０が最もコンパクトにな
る寸法は、図２のように、本体部１１が有する半球殻状
構造の内面である半球面の曲率半径Ｒが副反射鏡２の直
径（副反射鏡２の外周円の直径）Ｄの略１／２となって
いるときである。なお、副反射鏡２の外周円の中心と主
反射鏡１の焦点ｆの位置とは完全に一致していない場合
があり（図２では外周円の中心よりも後方位置に焦点ｆ
が位置している）、前記曲率半径ＲがＤ／２に完全一致
するとは限らない。いずれにしても、主反射鏡１の中心
軸と副反射鏡２の中心軸とを一致させ、本体部１１の内
面の半球面に前記副反射鏡２が内接するように（換言す
れば副反射鏡２に本体部１１の内面の半球面が外接する
ように）設定すればよい。Ｄ／２に比較して必要以上に
大きな曲率半径Ｒの本体部を持つフィドームとすると、
主反射鏡１に対しフィドームの存在がブロッキングの原
因となるので好ましくない。

【００２３】また、副反射鏡２の焦点ｆ’の位置は円形
導波管フィーダ３の開口３ａ近傍であって、その開口よ
りも円形導波管フィーダ３の内部に僅かに入った位置が
好ましく、副反射鏡２から反射した電磁波が副反射鏡２
の焦点ｆ’に集まる際に、フィドーム１０の内壁面で遮
られることの無いようにする必要がある。このため、主
反射鏡１の焦点ｆと副反射鏡２の焦点ｆ’との間の距離
Ｌを副反射鏡２の直径Ｄの略１／２としている（前記曲
率半径Ｒに略一致させている。）。このようにすれば、
焦点ｆ’は本体部１１内面の半球面の延長面上にほぼ位
置することになり、焦点ｆ’を円形導波管フィーダ３の
開口近傍とするとともに副反射鏡２による反射波がフィ
ドーム内面で遮られないように設定できる。

【００２４】この実施の形態による複反射鏡型パラボラ
アンテナ装置の全体的な動作を受信の場合で説明する。

【００２５】放送衛星や通信衛星等からの到来電磁波
は、主反射鏡１でその焦点ｆに向けて反射されるが、フ
ィドーム１０の主反射鏡１に対面する本体部１１が焦点
ｆを中心とする半球殻状構造であるため、主反射鏡１に
よる反射波はフィドーム１０の壁面に垂直に入射するた
め、屈折せずに焦点ｆに集束する向きに進行する。そし
て、副反射鏡２でその焦点ｆ’に向けて反射され、円形
導波管フィーダ３の開口内に反射波が集束することにな
る。その際、本体部１１が有する半球殻状構造内面の半
球面の曲率半径Ｒを副反射鏡２の直径（副反射鏡２の外
周円の直径）Ｄの略１／２に設定するとともに、主反射
鏡１の焦点ｆと副反射鏡２の焦点ｆ’との間の距離Ｌを
前記直径Ｄの略１／２とすることで、フィドーム１０に
起因する主反射鏡１に対するブロッキングを最小限と
し、かつ副反射鏡２による反射波がフィドーム１０内面
で遮られることなく円形導波管フィーダ３の開口３ａに
到達するようにできる。

【００２６】なお、フィドーム１０の材質としては、フ
ッ素樹脂（テフロン）、アクリル、ポリカーボネイト等
の低誘電率で耐候性の優れた合成樹脂を選定することが
できる。また、フィドーム１０の内面に副反射鏡位置決
めのための小突起等を形成してもよい。

【００２７】この実施の形態によれば、次の通りの効果
を得ることができる。

【００２８】(1) 副反射鏡２を内蔵するとともに給電
手段としての円形導波管フィーダ３の先端部を覆う非導
電性フィドーム１０の主反射鏡１による反射波が通過す
る本体部１１が、主反射鏡１の焦点ｆを中心とした半球
殻状構造となっているので、主反射鏡１による反射波は
フィドーム１０の壁面に垂直に入射し、屈折せずに焦点
ｆに集束する向きに進行する。従って、従来のパラボラ
アンテナ装置で問題となったフィドーム通過時の屈折に
起因する感度の低下を防止することができ、従来のパラ
ボラアンテナ装置に比較して感度の向上を図ることがで
きる。

【００２９】(2) フィドーム本体部１１の半球殻状構
造の内面である半球面の曲率半径Ｒが副反射鏡２の直径
（副反射鏡２の外周円の直径）Ｄの略１／２となってお
り、前記半球殻状構造の内面に副反射鏡２が内接して支
持、固定されているため、フィドーム１０の形状を必要
最小限とすることができ、フィドーム１０に起因する主
反射鏡１に対するブロッキングを少なくすることができ
る。さらに、主反射鏡１の焦点ｆと副反射鏡２の焦点
ｆ’との間の距離を副反射鏡２の直径Ｄの略１／２とす
ることで副反射鏡２による反射波がフィドーム内面で遮
られずに円形導波管フィーダ３の開口に到達できる。従
って、これらの点でも感度の向上が可能である。

【００３０】(3) 給電手段として円形導波管フィーダ
３を用いているため、原理上、水平偏波、垂直偏波、円
偏波の電磁波のいずれも送受信可能である。

【００３１】(4) フィドーム１０の材質の選定にあた
っては、高周波損失（tanδ）に配慮しなければならな
い点を除き、誘電体や材質の厚さの選択の幅が広がるた
め、設計の自由度が増し、フィドーム１０を耐久性に優
れた堅牢な構造とすることも可能となる。

【００３２】なお、上記実施の形態ではフィドーム１０
が半球殻状構造の本体部１１と蓋体部１２との組み合わ
せであったが、フィドームの主反射鏡に対面する本体部
は必ずしも半球殻状構造である必要はなく、前記主反射
鏡による反射波が通過する部分のみが部分的に球殻状と
なっていれば良い。すなわち、少なくとも前記主反射鏡
による反射波が通過する部分が、前記主反射鏡の焦点を
中心とした部分球殻状構造となっていれば足りる。

【００３３】また、上記実施の形態で給電手段として用
いた円形導波管フィーダ３は、その先端部分が円錐状に
広がった形状の一次ホーンとすることもできる。

【００３４】さらに、円形導波管フィーダ３はベース部
材１５を介し主反射鏡１に固定されている場合を示した
が、直接主反射鏡１に固定する構造であってもよい。

【００３５】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の複反射鏡
型パラボラアンテナ装置によれば、主反射鏡と、該主反
射鏡の焦点近傍に位置する副反射鏡と、該副反射鏡の焦
点近傍に先端部が位置する給電手段とを有する構成にお
いて、前記副反射鏡を内蔵するとともに前記給電手段の
先端部を覆う非導電性フィドームの少なくとも前記主反
射鏡による反射波が通過する部分を、前記主反射鏡の焦
点を中心とした部分球殻状構造としたので、前記フィド
ームの影響を最小限に抑制することができる。すなわ
ち、前記主反射鏡で反射された電磁波が前記フィドーム
の壁面に垂直に入射し、かつ通過するようにしたので、
前記フィドームと空気中の誘電率の相違に起因する電磁
波の屈折による影響を解消し、前記フィドームの存在に
よる感度低下を防止することができる。この結果、従来
装置に比較して感度の向上を図り得る。

【００３７】さらに、フィドームの材質は、高周波損失
（tanδ）に配慮しなければならない点を除き、誘電体
や材質の厚みの選択の幅が広がるため、設計の自由度が
大きくなる利点があり、耐久性に優れた堅牢なフィドー
ム構造とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複反射鏡型パラボラアンテナ装置
の実施の形態の全体構成を示す側断面図である。

【図２】本発明に係る実施の形態の一次放射器部分を示
す拡大側断面図である。

【図３】本発明に係る実施の形態において主反射鏡によ
る反射波がフィドームを通過する様子を示す部分拡大断
面図である。

【図４】従来の複反射鏡型パラボラアンテナ装置の全体
構成を示す側断面図である。

【図５】従来の複反射鏡型パラボラアンテナ装置の一次
放射器部分を示す拡大側断面図である。

【図６】従来の複反射鏡型パラボラアンテナ装置におけ
る主反射鏡による反射波がフィドームを通過する様子を
示す拡大断面図である。

【図７】図６の構成において電磁波がフィドームを通過
する際に屈折する様子を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１主反射鏡２副反射鏡３円形導波管フィーダ４，１０フィドーム１１本体部１２蓋体部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−158803（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−64809（ＪＰ，Ａ) 特開平２−299302（ＪＰ，Ａ) 特開平１−298101（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−101808（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 19/19 H01Q 1/40 H01Q 3/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主反射鏡と、該主反射鏡の焦点近傍に位
置する副反射鏡と、該副反射鏡の焦点近傍に先端部が位
置する給電手段とを有する複反射鏡型パラボラアンテナ
装置において、前記副反射鏡を内蔵するとともに前記給
電手段の先端部を覆う非導電性フィドームの少なくとも
前記主反射鏡による反射波が通過する部分が、前記主反
射鏡の焦点を中心とした部分球殻状構造となっているこ
とを特徴とする複反射鏡型パラボラアンテナ装置。
【請求項２】前記部分球殻状構造の内面である部分球
面の曲率半径が前記副反射鏡の直径の略１／２となって
いる請求項１記載の複反射鏡型パラボラアンテナ装置。
【請求項３】前記主反射鏡の焦点と前記副反射鏡の焦
点との間の距離を前記副反射鏡の直径の略１／２とした
請求項１又は２記載の複反射鏡型パラボラアンテナ装
置。