JP3452870B2 - セルラー通信システム用のマルチビーム衛星アンテナ - Google Patents
セルラー通信システム用のマルチビーム衛星アンテナInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/02—Details
- H01Q19/021—Means for reducing undesirable effects
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/148—Reflecting surfaces; Equivalent structures with means for varying the reflecting properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチビーム衛星
アンテナに関し、特に、地球の広い地域にわたる受信可
能範囲を提供するためセルラー通信システムにおいて用
いられる衛星マルチビーム・アンテナに関する。
アンテナに関し、特に、地球の広い地域にわたる受信可
能範囲を提供するためセルラー通信システムにおいて用
いられる衛星マルチビーム・アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のセルラー・通信システムは、一方
または両方がモバイルでありかつ異なる広く離れた地域
に置かれる異なる地上基地局間にマイクロ波信号を中継
するための衛星に基くリンクを使用する。衛星は、地上
の多くの異なる局から信号を受信し、かつこの信号を衛
星のマイクロ波送信機を介して他の局へ同時に中継する
ことが可能であるＲＦトランスポンダ・システムを含ん
でいる。当該トランスポンダ・システムにおける主要構
成要素は、典型的に反射アンテナであるマイクロ波送信
（または、受信）アンテナである。反射アンテナは、周
知のように、マイクロ波フィード・ホーンとパラボラ反
射器とを使用する。フィーダから出たマイクロ波エネル
ギは、パラボラ反射器へ指向され、その後この反射器か
ら空間へ放射される。
または両方がモバイルでありかつ異なる広く離れた地域
に置かれる異なる地上基地局間にマイクロ波信号を中継
するための衛星に基くリンクを使用する。衛星は、地上
の多くの異なる局から信号を受信し、かつこの信号を衛
星のマイクロ波送信機を介して他の局へ同時に中継する
ことが可能であるＲＦトランスポンダ・システムを含ん
でいる。当該トランスポンダ・システムにおける主要構
成要素は、典型的に反射アンテナであるマイクロ波送信
（または、受信）アンテナである。反射アンテナは、周
知のように、マイクロ波フィード・ホーンとパラボラ反
射器とを使用する。フィーダから出たマイクロ波エネル
ギは、パラボラ反射器へ指向され、その後この反射器か
ら空間へ放射される。
【０００３】理想的には、人は１つの衛星ベースのセル
ラー通信システムを用いて地上の全地域と通信したいと
欲する。しかし、このような目標を実現することは技術
的に不可能である。現実は、１つの衛星システムの地理
的な受信可能範囲は範囲がはるかに制限されるものであ
る。その理由は、主としてトランスポンダの送信機のワ
ット単位の送信パワーレベルと、（単数または複数の）
送信アンテナの指向特性との２相を呈する。
ラー通信システムを用いて地上の全地域と通信したいと
欲する。しかし、このような目標を実現することは技術
的に不可能である。現実は、１つの衛星システムの地理
的な受信可能範囲は範囲がはるかに制限されるものであ
る。その理由は、主としてトランスポンダの送信機のワ
ット単位の送信パワーレベルと、（単数または複数の）
送信アンテナの指向特性との２相を呈する。
【０００４】パラボラ・アンテナの指向特性は周知であ
る。アンテナへ送られるＲＦエネルギの大部分は、その
主ローブと呼ばれる特定のパターンで放射される。一部
のＲＦエネルギは放物線軸からはずれて放射され副ロー
ブと呼ばれるが、前記主ローブは反射器の放物線軸に沿
って所望の方向に指向される。これらローブの形状を、
従ってアンテナの指向性を視覚化するには、適切な放射
計測装置を用いて、Ｖ lm（ワット）で表わされる電界強
さ即ち電力がピーク電力のそれに対して適当に６ｄＢの
固定比を持つ場所を見出すためアンテナ周囲の種々の角
度位置で計測する。この手法は、その強さの図形的輪郭
即ちプロットを提供する。このプロットの形状は、アン
テナの指向特性である。
る。アンテナへ送られるＲＦエネルギの大部分は、その
主ローブと呼ばれる特定のパターンで放射される。一部
のＲＦエネルギは放物線軸からはずれて放射され副ロー
ブと呼ばれるが、前記主ローブは反射器の放物線軸に沿
って所望の方向に指向される。これらローブの形状を、
従ってアンテナの指向性を視覚化するには、適切な放射
計測装置を用いて、Ｖ lm（ワット）で表わされる電界強
さ即ち電力がピーク電力のそれに対して適当に６ｄＢの
固定比を持つ場所を見出すためアンテナ周囲の種々の角
度位置で計測する。この手法は、その強さの図形的輪郭
即ちプロットを提供する。このプロットの形状は、アン
テナの指向特性である。
【０００５】上記は、アンテナを送信アンテナとして述
べている。当業者には明らかなように、上記のアンテナ
は代替的に、公知の送受信装置を用いてマイクロ波の送
信と受信の両方に用いられる。更に理解されるように、
アンテナはその電磁特性においては相互的である。即
ち、アンテナの受信に対する指向特性は、マイクロ波エ
ネルギに対して得られる特性と実質的に同じである。こ
のように、本文の記述は説明の便宜と容易さのためマイ
クロ波エネルギの送信に関して述べるが、受信モードで
使用されるときは、アンテナに対しても妥当することが
明らかに理解される。
べている。当業者には明らかなように、上記のアンテナ
は代替的に、公知の送受信装置を用いてマイクロ波の送
信と受信の両方に用いられる。更に理解されるように、
アンテナはその電磁特性においては相互的である。即
ち、アンテナの受信に対する指向特性は、マイクロ波エ
ネルギに対して得られる特性と実質的に同じである。こ
のように、本文の記述は説明の便宜と容易さのためマイ
クロ波エネルギの送信に関して述べるが、受信モードで
使用されるときは、アンテナに対しても妥当することが
明らかに理解される。
【０００６】パラボラ・アンテナの主ローブはアンテナ
軸に沿って通常は最も強くそして軸から離れる方向にテ
ーパーが消滅する。軸からはずれる角度が大きくなるほ
ど、放射方向でエネルギが副ローブを形成するように増
加するまで強さは小さくなる。
軸に沿って通常は最も強くそして軸から離れる方向にテ
ーパーが消滅する。軸からはずれる角度が大きくなるほ
ど、放射方向でエネルギが副ローブを形成するように増
加するまで強さは小さくなる。
【０００７】これらのＲＦ場の計測が放物線軸に対して
直角な面に沿って行われプロットされるとき、主ローブ
に対して略々円形のパターンが得られる。円内の場所
は、一般に円外の諸点より強さが大きくなる。円外の状
態は、アンテナが地球上のある場所に指向される地球の
数百マイル以上の衛星に搭載されたパラボラ・アンテナ
の関係に類似している。
直角な面に沿って行われプロットされるとき、主ローブ
に対して略々円形のパターンが得られる。円内の場所
は、一般に円外の諸点より強さが大きくなる。円外の状
態は、アンテナが地球上のある場所に指向される地球の
数百マイル以上の衛星に搭載されたパラボラ・アンテナ
の関係に類似している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】送信されたマイクロ波
エネルギを地球へ放射し、ＲＦパワーが一定であるマイ
クロ波フィードにより反射器へ指向される衛星における
反射器の位置から、受信エネルギ・レベルが信頼し得る
衛星との遠隔通信のために充分である地上のある地域を
見出す。この地域は、アンテナの「フットプリント」と
呼ばれる。このような地域電気通信の域外は、受信した
ＲＦ信号が実質的に受信機の電子的ノイズ床（floor)か
それ以下にあり電子的に非了解状態になるので、通常の
通信受信機では信頼度が低い。定性的には、円形パラボ
ラ・アンテナのフットプリントは実質的に円形であり、
更に正確には球面上に投射された円であって楕円を形成
する。将来において通信受信機あるいはより高い電力の
送信機における進歩があるならば、このような更に進歩
した装置は、無論のこと、地球上の更に不動産を網羅す
るようにアンテナのフットプリントを拡大することを可
能にする。しかし、このような改善によっても、単一の
高利得アンテナの地上の受信可能域が実現し得ないこと
が当業者には理解されよう。
エネルギを地球へ放射し、ＲＦパワーが一定であるマイ
クロ波フィードにより反射器へ指向される衛星における
反射器の位置から、受信エネルギ・レベルが信頼し得る
衛星との遠隔通信のために充分である地上のある地域を
見出す。この地域は、アンテナの「フットプリント」と
呼ばれる。このような地域電気通信の域外は、受信した
ＲＦ信号が実質的に受信機の電子的ノイズ床（floor)か
それ以下にあり電子的に非了解状態になるので、通常の
通信受信機では信頼度が低い。定性的には、円形パラボ
ラ・アンテナのフットプリントは実質的に円形であり、
更に正確には球面上に投射された円であって楕円を形成
する。将来において通信受信機あるいはより高い電力の
送信機における進歩があるならば、このような更に進歩
した装置は、無論のこと、地球上の更に不動産を網羅す
るようにアンテナのフットプリントを拡大することを可
能にする。しかし、このような改善によっても、単一の
高利得アンテナの地上の受信可能域が実現し得ないこと
が当業者には理解されよう。
【０００９】実際には、上記のシステムにおけるアンテ
ナが充分に大きな地理的領域を網羅しないフットプリン
ト有することが判るであろう。このような状況に多少と
も対処するため、マルチビーム・アンテナ・システムが
堤案されてきた。理想的には、マルチビーム・システム
は、地上の個々のフットプリントが相互に実質的に連続
しかつ僅かに重なり合うマイクロ波放射の一連の個々の
ビームを生じる。上記の受信パターンを均一に達成する
ためには、対称性において高度に円形となるように形成
されたビームを必要とし、主ビーム即ち主ローブが急な
「ロールオフ（ｒｏｌｌｏｆｆ）」を呈し、他のビーム
により網羅される周囲地域に対する干渉を避けるように
低い副ローブを生じる。
ナが充分に大きな地理的領域を網羅しないフットプリン
ト有することが判るであろう。このような状況に多少と
も対処するため、マルチビーム・アンテナ・システムが
堤案されてきた。理想的には、マルチビーム・システム
は、地上の個々のフットプリントが相互に実質的に連続
しかつ僅かに重なり合うマイクロ波放射の一連の個々の
ビームを生じる。上記の受信パターンを均一に達成する
ためには、対称性において高度に円形となるように形成
されたビームを必要とし、主ビーム即ち主ローブが急な
「ロールオフ（ｒｏｌｌｏｆｆ）」を呈し、他のビーム
により網羅される周囲地域に対する干渉を避けるように
低い副ローブを生じる。
【００１０】このような各ビームは、１つの反射器へ指
向される関連するマイクロ波のフィードから生じる。典
型的なマルチビーム・アンテナは、３つ以上の別個のマ
イクロ波フィードを包含する。必然的に、これらのフィ
ードは、隣接ビームの実効焦点長さと角度分離によって
決定される最大サイズに制限される。これらのフィード
はしばしば僅かに重なり合って高い縁部の到達範囲利得
を維持する。制限された最大フィード・サイズにより、
パラボラ反射器のフィード照射は所望の振幅分布を呈
し、生じたビームは円形ビーム対称性、急な主ビームの
ロールオフおよび低い副ローブを保証しない。
向される関連するマイクロ波のフィードから生じる。典
型的なマルチビーム・アンテナは、３つ以上の別個のマ
イクロ波フィードを包含する。必然的に、これらのフィ
ードは、隣接ビームの実効焦点長さと角度分離によって
決定される最大サイズに制限される。これらのフィード
はしばしば僅かに重なり合って高い縁部の到達範囲利得
を維持する。制限された最大フィード・サイズにより、
パラボラ反射器のフィード照射は所望の振幅分布を呈
し、生じたビームは円形ビーム対称性、急な主ビームの
ロールオフおよび低い副ローブを保証しない。
【００１１】公知のように、マイクロ波フィードのサイ
ズは、アンテナの反射器から反射されるマイクロ波エネ
ルギの空間的分布に影響を及ぼす。サイズとは、関連す
る反射器に対して送信され、そこから前記エネルギが空
間へ放射されるマイクロ波エネルギを指向させるように
働くマイクロ波ホーンのアウトレット即ち出口の物理的
直径を意味する。最小サイズのフィードは、反射器の縁
部を含みかつこれを越える反射器全面で更に均等に放射
するビームを生じ、ビームに対する狭い主ローブを生じ
るのみでなく、不都合にも高い副ローブをも生じる。副
ローブが照準からはずれて指向され反射器の軸が指向さ
れる角度にならないので、これら副ローブにおけるエネ
ルギは実質的に失われるか無駄になり、あるいは隣接す
る到達域のビームと干渉する。より多くの放射を主ロー
ブへ更に集中するため、通常はより大きなサイズのマイ
クロ波フィードを用いる。
ズは、アンテナの反射器から反射されるマイクロ波エネ
ルギの空間的分布に影響を及ぼす。サイズとは、関連す
る反射器に対して送信され、そこから前記エネルギが空
間へ放射されるマイクロ波エネルギを指向させるように
働くマイクロ波ホーンのアウトレット即ち出口の物理的
直径を意味する。最小サイズのフィードは、反射器の縁
部を含みかつこれを越える反射器全面で更に均等に放射
するビームを生じ、ビームに対する狭い主ローブを生じ
るのみでなく、不都合にも高い副ローブをも生じる。副
ローブが照準からはずれて指向され反射器の軸が指向さ
れる角度にならないので、これら副ローブにおけるエネ
ルギは実質的に失われるか無駄になり、あるいは隣接す
る到達域のビームと干渉する。より多くの放射を主ロー
ブへ更に集中するため、通常はより大きなサイズのマイ
クロ波フィードを用いる。
【００１２】より大きなサイズのマイクロ波フィードの
場合は、反射器へ向けてフィードにより放射されるエネ
ルギは更に集束され、即ち、反射器の中心域に更に限定
され、反射器の外縁部に対しては集束が少ないか全く集
束されない。その効果は、主ローブを最大化し、副ロー
ブは最小化することであり、これによりマイクロ波フィ
ードから出るマイクロ波エネルギを更に効率的に利用す
る。後者の構成は、本発明にとって有利である付加的な
効果を生じるためでもあることが発見された。ビームの
「ロールオフ」が強調される。即ち、主ローブの強さ
は、反射器軸からはずれた照準角度がある特定角度に達
するとき更に急激に低減し、極限の軸はずれ位置におい
て低レベルの副ローブが得られるまで、前記角度が更に
増えるに伴い無視し得るようになる。後者は、単一ビー
ム・アンテナに対する受入れ得る技術的慣習である。
場合は、反射器へ向けてフィードにより放射されるエネ
ルギは更に集束され、即ち、反射器の中心域に更に限定
され、反射器の外縁部に対しては集束が少ないか全く集
束されない。その効果は、主ローブを最大化し、副ロー
ブは最小化することであり、これによりマイクロ波フィ
ードから出るマイクロ波エネルギを更に効率的に利用す
る。後者の構成は、本発明にとって有利である付加的な
効果を生じるためでもあることが発見された。ビームの
「ロールオフ」が強調される。即ち、主ローブの強さ
は、反射器軸からはずれた照準角度がある特定角度に達
するとき更に急激に低減し、極限の軸はずれ位置におい
て低レベルの副ローブが得られるまで、前記角度が更に
増えるに伴い無視し得るようになる。後者は、単一ビー
ム・アンテナに対する受入れ得る技術的慣習である。
【００１３】マルチビーム・アンテナは、１つのパラボ
ラ反射器を共通して用いる多数の個々のマイクロ波フィ
ードを必要とする。これらフィードの唯一つを反射器の
焦点に配置することができる。大きなサイズのマイクロ
波フィードの利点を利用しようと試み、多数の大きなサ
イズのフィードを反射器に対向する焦点面内に並列に配
置することが空間をとり過ぎることを発見した。焦点に
置かれる１つのフィードとは別に、残りのフィードは、
単一ビーム・アンテナにおいて達成される所望方向の放
射特性を得るのに必要な反射器の空間放射を生じるよう
に焦点から遠すぎる位置へ変位される。その結果、生じ
たマイクロ波ビームが、相互に切り離された、即ち連続
せず、個々のフットプリントが別々である地球の個々の
地域を網羅する。従って、このようなアンテナ構造は、
不動産の受信可能範囲の連続性が求められるセルラー通
信システムに対しては望ましくない。明瞭な物理的制約
が、このアンテナ構造をマルチビーム形態には適用でき
なくする。
ラ反射器を共通して用いる多数の個々のマイクロ波フィ
ードを必要とする。これらフィードの唯一つを反射器の
焦点に配置することができる。大きなサイズのマイクロ
波フィードの利点を利用しようと試み、多数の大きなサ
イズのフィードを反射器に対向する焦点面内に並列に配
置することが空間をとり過ぎることを発見した。焦点に
置かれる１つのフィードとは別に、残りのフィードは、
単一ビーム・アンテナにおいて達成される所望方向の放
射特性を得るのに必要な反射器の空間放射を生じるよう
に焦点から遠すぎる位置へ変位される。その結果、生じ
たマイクロ波ビームが、相互に切り離された、即ち連続
せず、個々のフットプリントが別々である地球の個々の
地域を網羅する。従って、このようなアンテナ構造は、
不動産の受信可能範囲の連続性が求められるセルラー通
信システムに対しては望ましくない。明瞭な物理的制約
が、このアンテナ構造をマルチビーム形態には適用でき
なくする。
【００１４】従って、必然的に、現在あるマルチビーム
衛星セルラー通信アンテナは、これまでに述べた非効率
性にも拘わらず、小サイズのマイクロ波フィードを使用
し続ける。
衛星セルラー通信アンテナは、これまでに述べた非効率
性にも拘わらず、小サイズのマイクロ波フィードを使用
し続ける。
【００１５】本発明のマルチビーム衛星セルラー通信ア
ンテナもまた、小サイズのマイクロ波フィードを使用す
る。しかし、出願人は、これらの小サイズのマイクロ波
フィードに大サイズのフィードをエミュレートさせる手
段を発見した。本発明は、大サイズのフィードの有利な
空間特性を獲得しながら、フィード・サイズに対する物
理的な制約を受入れる。前記エミュレーションは、反射
器の抵抗値のテーパ部へ入射するこれまで知られていな
かった効果の認識により達成される。
ンテナもまた、小サイズのマイクロ波フィードを使用す
る。しかし、出願人は、これらの小サイズのマイクロ波
フィードに大サイズのフィードをエミュレートさせる手
段を発見した。本発明は、大サイズのフィードの有利な
空間特性を獲得しながら、フィード・サイズに対する物
理的な制約を受入れる。前記エミュレーションは、反射
器の抵抗値のテーパ部へ入射するこれまで知られていな
かった効果の認識により達成される。
【００１６】従来技術の文献において認識された興味あ
る現象は、本発明副ローブを低減するためにパラボラ反
射器上に抵抗性コーティングを用いることができること
であり、これは１９９２年７月２８日発行のＨａｕｐｔ
の米国特許第５，１３４，４２３号（以下、Ｈａｕｐｔ
特許）に開示されている。Ｈａｕｐｔ特許において認識
されず、本発明によって発見されたことは、抵抗性コー
ティングもまたアンテナの主ローブの特性に影響を及ぼ
すことである。新規な複数フィード・アンテナの達成に
おいて、本発明もまた、パラボラ反射器における抵抗性
テーパを利用し、先に認識された効果を利用し、かつこ
の先に認識された効果を評価する。
る現象は、本発明副ローブを低減するためにパラボラ反
射器上に抵抗性コーティングを用いることができること
であり、これは１９９２年７月２８日発行のＨａｕｐｔ
の米国特許第５，１３４，４２３号（以下、Ｈａｕｐｔ
特許）に開示されている。Ｈａｕｐｔ特許において認識
されず、本発明によって発見されたことは、抵抗性コー
ティングもまたアンテナの主ローブの特性に影響を及ぼ
すことである。新規な複数フィード・アンテナの達成に
おいて、本発明もまた、パラボラ反射器における抵抗性
テーパを利用し、先に認識された効果を利用し、かつこ
の先に認識された効果を評価する。
【００１７】従って、本発明の目的は、新規なマルチビ
ーム衛星アンテナ構造を提供することにある。
ーム衛星アンテナ構造を提供することにある。
【００１８】更なる目的は、パラボラ・アンテナに、大
型のマイクロ波フィードを含む従来のパラボラ・アンテ
ナをエミュレートする小型のマイクロ波フィードを設け
ることにある。
型のマイクロ波フィードを含む従来のパラボラ・アンテ
ナをエミュレートする小型のマイクロ波フィードを設け
ることにある。
【００１９】本発明の更に別の目的は、ビームが地球上
の連続地域の受信可能範囲を提供するマルチビーム・マ
イクロ波アンテナを作ることにある。
の連続地域の受信可能範囲を提供するマルチビーム・マ
イクロ波アンテナを作ることにある。
【００２０】本発明の更に他の目的は、衛星のアンテナ
構造において、比較的大きな物理的サイズのマイクロ波
フィードを電磁波によりエミュレートする隣接して配置
される複数の小型マイクロ波フィードを設けることにあ
る。
構造において、比較的大きな物理的サイズのマイクロ波
フィードを電磁波によりエミュレートする隣接して配置
される複数の小型マイクロ波フィードを設けることにあ
る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記の目的および利点に
よれば、新規なマルチビーム・パラボラ・アンテナは、
テーパ付き抵抗率を生じるためパラボラ反射器の反射面
の外側に付加され、副ローブを有効に低減し通達角度の
縁部付近に主ローブの比較的急なロールオフを生じる、
厚さが約４分の１波長の抵抗性テーパにより特徴付けら
れる。これは、前記反射面のテーパ付き表面反射抵抗率
を含まないアンテナにより要求されるよりも小さな直径
のマイクロ波フィードの使用を可能にする。結果は、比
較的大きなサイズのマイクロ波フィードを含む従来の反
射アンテナを有効にエミュレートすることである。前記
の反射器の場合、組合わせにおける小サイズのマイクロ
波フィード、即ち、１波長またはそれより小さな直径の
フィードが、大サイズのフィード、即ち、２波長または
それ以上の直径のフィードにおいて従来の組合わせにお
いて得られる反射器を達成する。
よれば、新規なマルチビーム・パラボラ・アンテナは、
テーパ付き抵抗率を生じるためパラボラ反射器の反射面
の外側に付加され、副ローブを有効に低減し通達角度の
縁部付近に主ローブの比較的急なロールオフを生じる、
厚さが約４分の１波長の抵抗性テーパにより特徴付けら
れる。これは、前記反射面のテーパ付き表面反射抵抗率
を含まないアンテナにより要求されるよりも小さな直径
のマイクロ波フィードの使用を可能にする。結果は、比
較的大きなサイズのマイクロ波フィードを含む従来の反
射アンテナを有効にエミュレートすることである。前記
の反射器の場合、組合わせにおける小サイズのマイクロ
波フィード、即ち、１波長またはそれより小さな直径の
フィードが、大サイズのフィード、即ち、２波長または
それ以上の直径のフィードにおいて従来の組合わせにお
いて得られる反射器を達成する。
【００２２】反射器の内部の内側の直径と反射器の縁部
における外径との間の帯域を中心として、コーティング
が反射器の外径部における全反射部から全吸収部まで逓
減する。比較的小さなフィード径の結果として、実質的
に連続的なビーム・パターンを生じるよう主ローブにお
ける急なロールオフを利用するマルチビーム・アンテナ
を連続的に形成するように複数のフィードを配置するこ
とが可能になる。本発明を盛込んだ衛星のセルラー通信
マルチビーム・アンテナが、より大きな地域から全地球
規模の受信可能範囲を達成する。
における外径との間の帯域を中心として、コーティング
が反射器の外径部における全反射部から全吸収部まで逓
減する。比較的小さなフィード径の結果として、実質的
に連続的なビーム・パターンを生じるよう主ローブにお
ける急なロールオフを利用するマルチビーム・アンテナ
を連続的に形成するように複数のフィードを配置するこ
とが可能になる。本発明を盛込んだ衛星のセルラー通信
マルチビーム・アンテナが、より大きな地域から全地球
規模の受信可能範囲を達成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の上記および他の目的およ
び利点については、これまでの部分に概要のみが示され
た本発明の構造的特性と共に、以降の望ましい実施の形
態の詳細な記述を添付図面に示された図と共に読めば当
業者には明らかになるであろう。
び利点については、これまでの部分に概要のみが示され
た本発明の構造的特性と共に、以降の望ましい実施の形
態の詳細な記述を添付図面に示された図と共に読めば当
業者には明らかになるであろう。
【００２４】本発明により構成されたマルチビーム・ア
ンテナを略図的に示す図１を参照する。当該アンテナの
主要素は、パラボラ反射器１と、部分的に示された３つ
のマイクロ波フィード３、５、７とである。３つのフィ
ードは、構造において同じものである。各々は、形状が
円形である出力端部即ち開口を含み、これら円形端部の
直径が等しいサイズである。
ンテナを略図的に示す図１を参照する。当該アンテナの
主要素は、パラボラ反射器１と、部分的に示された３つ
のマイクロ波フィード３、５、７とである。３つのフィ
ードは、構造において同じものである。各々は、形状が
円形である出力端部即ち開口を含み、これら円形端部の
直径が等しいサイズである。
【００２５】フィード開口は、図示しない外部送信機ま
たは送信機から生じるマイクロ波エネルギで反射器を照
射する反射器１に対面している。これら開口は、パラボ
ラ反射器の焦点またはその付近で一体にパックされてい
る。全てのフィードを正確に焦点に配置することは物理
的に不可能であるから、これらフィードは正三角形を形
成するようにグループ分けられ、妥協として、仮想三角
形の中心が焦点に置かれる。代替的な実施の形態では、
フィードは相互に直線上に隣接して置かれ、中間のフィ
ードが焦点に置かれる。
たは送信機から生じるマイクロ波エネルギで反射器を照
射する反射器１に対面している。これら開口は、パラボ
ラ反射器の焦点またはその付近で一体にパックされてい
る。全てのフィードを正確に焦点に配置することは物理
的に不可能であるから、これらフィードは正三角形を形
成するようにグループ分けられ、妥協として、仮想三角
形の中心が焦点に置かれる。代替的な実施の形態では、
フィードは相互に直線上に隣接して置かれ、中間のフィ
ードが焦点に置かれる。
【００２６】図示を明瞭にするため、また読者のより容
易な本発明の理解を可能にするため、当業者には周知で
ある前記マイクロ波フィードおよび反射器を支持するた
めの種々の支持構造は、図示せず説明する必要もない。
易な本発明の理解を可能にするため、当業者には周知で
ある前記マイクロ波フィードおよび反射器を支持するた
めの種々の支持構造は、図示せず説明する必要もない。
【００２７】１つを例外として、反射器１は、非導電性
または部分導電性の複合素材上の金属または導電性金属
コーティングのような周知の材料から、該材料を所望の
放物線形態の反射面に形成する周知の方法で構成され
る。前記例外は、マイクロ波フィード３、５、７に対面
する反射器の外径の帯状部分即ちセグメントもまたマイ
クロ波エネルギに対する反射率が放物面の半径の線形関
数として増加する、抵抗材料９の表面コーティングを含
むことである。抵抗材料は、アンテナが設計されるマイ
クロ波エネルギの中心周波数ｆにおける４分の１波長の
厚さである。このことは、参照される図２の（Ａ）に更
によく示される。
または部分導電性の複合素材上の金属または導電性金属
コーティングのような周知の材料から、該材料を所望の
放物線形態の反射面に形成する周知の方法で構成され
る。前記例外は、マイクロ波フィード３、５、７に対面
する反射器の外径の帯状部分即ちセグメントもまたマイ
クロ波エネルギに対する反射率が放物面の半径の線形関
数として増加する、抵抗材料９の表面コーティングを含
むことである。抵抗材料は、アンテナが設計されるマイ
クロ波エネルギの中心周波数ｆにおける４分の１波長の
厚さである。このことは、参照される図２の（Ａ）に更
によく示される。
【００２８】図２の（Ａ）は、より小さな縮尺で描かれ
た放物面軸１１から見た図１の反射器を示す。そのよう
に見ると、この形状は円形に見え、外径Ｒ２まで延び
る。抵抗コーティングは半径Ｒ１で始めて塗布される。
このコーティングは、半径が増すにつれて表面反射率が
線形に増加される。これは、反射抵抗テーパと呼ばれ
る。これにより、反射器中心と半径Ｒ１との間の部分は
露出された導電性面として残るが、半径Ｒ１と外半径
（および縁部）Ｒ２との間の反射器１の部分は予め定め
た厚さのテーパ付き反射抵抗コーティング９で覆われ
る。図２の（Ｂ）は、反射器１を側面で示してその放物
面の曲率を示すため単に完全を期すために含まれる。
た放物面軸１１から見た図１の反射器を示す。そのよう
に見ると、この形状は円形に見え、外径Ｒ２まで延び
る。抵抗コーティングは半径Ｒ１で始めて塗布される。
このコーティングは、半径が増すにつれて表面反射率が
線形に増加される。これは、反射抵抗テーパと呼ばれ
る。これにより、反射器中心と半径Ｒ１との間の部分は
露出された導電性面として残るが、半径Ｒ１と外半径
（および縁部）Ｒ２との間の反射器１の部分は予め定め
た厚さのテーパ付き反射抵抗コーティング９で覆われ
る。図２の（Ｂ）は、反射器１を側面で示してその放物
面の曲率を示すため単に完全を期すために含まれる。
【００２９】上記の抵抗コーティングは、一例として炭
素を充填したハニカム材料を用いることにより得ること
ができる。このコーティングを形成するため、周知のハ
ニカム材料、誘電体の４分の１波長の厚さである層が、
反射器の導電性面に対して接着その他の方法により半径
Ｒ１とＲ２間の反射器の領域に環状に恒久的に取付けら
れる。反射器の当該領域は、炭素樹脂溶液の浴中へ「ヘ
ッドを最初に」浸漬されて炭素溶液をハニカムへ浸透さ
せる。次いで、反射器は炭素浴から引上げられ、アンテ
ナの前面を下にして乾燥させられる。まだ湿った状態
で、重力の作用下で、反射器が乾燥するにともなって、
炭素溶液の部分が反射器の外縁部に向けて沈着する。結
果として、比較的少ない炭素がバンドの小さな半径Ｒ１
に見出され、比較的多い量の炭素が外半径Ｒ２に集中さ
れ、テーパ付き抵抗を生じる。反射器の外部半径Ｒ２に
入射するマイクロ波フィードからの入射マイクロ波エネ
ルギが、反射抵抗層へ浸透し、理想的には抵抗材料によ
り完全に吸収される。バンドＲ１の内部に入射するマイ
クロ波エネルギは、マイクロ波エネルギを吸収する前記
部分には抵抗材料がほとんどあるいは全くないので、理
想的には、完全に反射される。これらの最端部間の抵抗
バンドにおける１つの場所に入射するフィードからのマ
イクロ波エネルギは、この場所における中間量の抵抗材
料に一部は反射され一部は吸収される。理想的には、抵
抗性の成分の分布は直径の関数として前記反射率を直線
的にする如きものである。反射器の中心と半径Ｒ１との
間の導電性金属である反射器の領域は、無論のこと、全
反射性のままである。
素を充填したハニカム材料を用いることにより得ること
ができる。このコーティングを形成するため、周知のハ
ニカム材料、誘電体の４分の１波長の厚さである層が、
反射器の導電性面に対して接着その他の方法により半径
Ｒ１とＲ２間の反射器の領域に環状に恒久的に取付けら
れる。反射器の当該領域は、炭素樹脂溶液の浴中へ「ヘ
ッドを最初に」浸漬されて炭素溶液をハニカムへ浸透さ
せる。次いで、反射器は炭素浴から引上げられ、アンテ
ナの前面を下にして乾燥させられる。まだ湿った状態
で、重力の作用下で、反射器が乾燥するにともなって、
炭素溶液の部分が反射器の外縁部に向けて沈着する。結
果として、比較的少ない炭素がバンドの小さな半径Ｒ１
に見出され、比較的多い量の炭素が外半径Ｒ２に集中さ
れ、テーパ付き抵抗を生じる。反射器の外部半径Ｒ２に
入射するマイクロ波フィードからの入射マイクロ波エネ
ルギが、反射抵抗層へ浸透し、理想的には抵抗材料によ
り完全に吸収される。バンドＲ１の内部に入射するマイ
クロ波エネルギは、マイクロ波エネルギを吸収する前記
部分には抵抗材料がほとんどあるいは全くないので、理
想的には、完全に反射される。これらの最端部間の抵抗
バンドにおける１つの場所に入射するフィードからのマ
イクロ波エネルギは、この場所における中間量の抵抗材
料に一部は反射され一部は吸収される。理想的には、抵
抗性の成分の分布は直径の関数として前記反射率を直線
的にする如きものである。反射器の中心と半径Ｒ１との
間の導電性金属である反射器の領域は、無論のこと、全
反射性のままである。
【００３０】一般に、Ｋｎｏｔｔ、Ｓｈａｅｆｆｅｒお
よびＴｕｌｅｙの書籍「レーダ断面（Ｒａｄａｒ Ｃｒ
ｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ）」第９章Ｒａｄａｒ Ａｂｓ
ｏｒｂｅｒｓ、２３９〜２７２ページ（Ａｒｔｅｃｈ
Ｈｏｕｓｅ社、１９８５年版）に記載された種々のレー
ダ吸収材料および技術を用いることができる。この引用
書籍に述べられたレーダ吸収器の機能は、例えば航空機
をアクティブなマイクロ波レーダ信号から隠すためにマ
イクロ波エネルギを完全に吸収するものであるが、かか
る技術は、様々な反射量が要求される本発明において有
用でありかつ本発明に適用される。本発明の最良の実施
構成に対する抵抗成分と層厚の最良の混合はまだ決定さ
れなかったが、先に述べた手順と共に更なる検査により
決定できることを理解すべきである。
よびＴｕｌｅｙの書籍「レーダ断面（Ｒａｄａｒ Ｃｒ
ｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ）」第９章Ｒａｄａｒ Ａｂｓ
ｏｒｂｅｒｓ、２３９〜２７２ページ（Ａｒｔｅｃｈ
Ｈｏｕｓｅ社、１９８５年版）に記載された種々のレー
ダ吸収材料および技術を用いることができる。この引用
書籍に述べられたレーダ吸収器の機能は、例えば航空機
をアクティブなマイクロ波レーダ信号から隠すためにマ
イクロ波エネルギを完全に吸収するものであるが、かか
る技術は、様々な反射量が要求される本発明において有
用でありかつ本発明に適用される。本発明の最良の実施
構成に対する抵抗成分と層厚の最良の混合はまだ決定さ
れなかったが、先に述べた手順と共に更なる検査により
決定できることを理解すべきである。
【００３１】当業者は本発明の理解から他の相等の抵抗
材料を理解すれば、塗布技術を前述のことに対する代わ
るものとして用いることができる。次の実施の形態に記
載するように、異なる抵抗材料を反射器の異なる環状部
分に用いることができる。
材料を理解すれば、塗布技術を前述のことに対する代わ
るものとして用いることができる。次の実施の形態に記
載するように、異なる抵抗材料を反射器の異なる環状部
分に用いることができる。
【００３２】上記の反射テーパは、反射器の中心とＲ１
との間の露出した導電性反射面の反射率は最大値１．０
のままであるが、図の縦座標に沿って１．０の値即ち半
径Ｒ１における全反射率から図の横座標に沿ってプロッ
トされた外半径Ｒ２における略々ゼロの反射率である
０．１ｄＢまで増加する反射率を示す図３に図形的に示
される。
との間の露出した導電性反射面の反射率は最大値１．０
のままであるが、図の縦座標に沿って１．０の値即ち半
径Ｒ１における全反射率から図の横座標に沿ってプロッ
トされた外半径Ｒ２における略々ゼロの反射率である
０．１ｄＢまで増加する反射率を示す図３に図形的に示
される。
【００３３】上記のマルチビーム・アンテナにおけるマ
イクロ波ビームを形成するには、各フィードがある直
径、言わばＤXである。従来のパラボラ反射器を使用す
る１つのビーム・アンテナ、即ち、先に述べたように反
射抵抗表面コーティングは含まないものにおける同様な
ビームの形成は、直径が例えばＤY（ＤYはＤXより大き
い）であるフィードを必要とする。１つの反射器を他の
反射器と比較すれば、より小さなフィード径ＤXは更に
大きなものより約２０パーセント小さい。
イクロ波ビームを形成するには、各フィードがある直
径、言わばＤXである。従来のパラボラ反射器を使用す
る１つのビーム・アンテナ、即ち、先に述べたように反
射抵抗表面コーティングは含まないものにおける同様な
ビームの形成は、直径が例えばＤY（ＤYはＤXより大き
い）であるフィードを必要とする。１つの反射器を他の
反射器と比較すれば、より小さなフィード径ＤXは更に
大きなものより約２０パーセント小さい。
【００３４】図２の（Ａ）の反射器と同じ尺度で描かれ
た放物面の軸１５から見た代替的なパラボラ反射器構造
１３を示す図４を参照する。このように見ると、この形
状もまた円形として見え、外半径Ｒｃまで延びる。
た放物面の軸１５から見た代替的なパラボラ反射器構造
１３を示す図４を参照する。このように見ると、この形
状もまた円形として見え、外半径Ｒｃまで延びる。
【００３５】このような代替的な実施の形態において
は、反射器の内面が３つの領域へ分割されている。その
第１は中心と半径Ｒａとの間の領域である。この領域
は、一切の抵抗金属がなく、実質的に１００％の反射率
の表面を露出している。第２は半径ＲａとＲｂ間の領域
である。この領域は、アンテナが動作を意図する厚さが
中心周波数の４分の１波長の前の実施の形態の炭素材料
のような第１の抵抗を持つ抵抗材料のバンドで覆われ
る。上記の抵抗は、前の実施の形態における反射器に関
して述べたものと同じ技術を用いてテーパ付き反射率を
生じるため２つの半径間の半径の関数として線形にテー
パ付けされる。第３の領域は、半径Ｒｂと外縁部の半径
Ｒｃとの間の領域である。この第３の領域は、これも４
分の１波長の厚さの層におけるニッケルクローム（Ｎｉ
Ｃｒ）材料（ニクロム）またはインジウム錫オキサイド
（ＩＴＯ）のような第２の抵抗率を持つ別の抵抗材料に
よって覆われている。このような第３の領域の抵抗率も
また、前の実施の形態における反射器に関して述べたも
のと同じ技術を用いてこの第３の領域に対するテーパ付
き抵抗率を生じるため２つの半径間の半径の関数として
線形にテーパ付けされる。最初に述べた領域またはバン
ドの前縁部の最大抵抗率は、２番目に述べた領域または
バンドの最小抵抗率に適当に一致させられる。抵抗材料
は実質的に２つの区域へ分けられ、このような実施の形
態は２区域システムと呼ばれる。
は、反射器の内面が３つの領域へ分割されている。その
第１は中心と半径Ｒａとの間の領域である。この領域
は、一切の抵抗金属がなく、実質的に１００％の反射率
の表面を露出している。第２は半径ＲａとＲｂ間の領域
である。この領域は、アンテナが動作を意図する厚さが
中心周波数の４分の１波長の前の実施の形態の炭素材料
のような第１の抵抗を持つ抵抗材料のバンドで覆われ
る。上記の抵抗は、前の実施の形態における反射器に関
して述べたものと同じ技術を用いてテーパ付き反射率を
生じるため２つの半径間の半径の関数として線形にテー
パ付けされる。第３の領域は、半径Ｒｂと外縁部の半径
Ｒｃとの間の領域である。この第３の領域は、これも４
分の１波長の厚さの層におけるニッケルクローム（Ｎｉ
Ｃｒ）材料（ニクロム）またはインジウム錫オキサイド
（ＩＴＯ）のような第２の抵抗率を持つ別の抵抗材料に
よって覆われている。このような第３の領域の抵抗率も
また、前の実施の形態における反射器に関して述べたも
のと同じ技術を用いてこの第３の領域に対するテーパ付
き抵抗率を生じるため２つの半径間の半径の関数として
線形にテーパ付けされる。最初に述べた領域またはバン
ドの前縁部の最大抵抗率は、２番目に述べた領域または
バンドの最小抵抗率に適当に一致させられる。抵抗材料
は実質的に２つの区域へ分けられ、このような実施の形
態は２区域システムと呼ばれる。
【００３６】上記のテーパ付き抵抗率は、横座標に沿っ
て半径Ｒを、また表面抵抗率をチャートの縦座標に沿っ
てプロットする図５のチャートに図形的に示される。
て半径Ｒを、また表面抵抗率をチャートの縦座標に沿っ
てプロットする図５のチャートに図形的に示される。
【００３７】先に述べたように、前述の反射性コーティ
ングを含む単一フィード型パラボラ・アンテナは、はる
かに大きな直径のフィードを必要とする従来の単一フィ
ード型パラボラ・アンテナをエミュレートする。一例と
して、図６が、３つの異なるサイズのフィードにより従
来の構造のアンテナにおける関連したパラボラ反射器２
に対して発されるマイクロ波ビームの形状を示してい
る。図における最も小さな三角形で表わされる非常に小
さなフィード４がフィード・ビーム１０を生じる。中程
度の三角形により表わされる小さなあるいは中程度のサ
イズのフィード６は、短いダッシュで表わされるフィー
ド・ビーム１２を生じる。より大きなフィード８は、長
いダッシュ線で表わされるフィード・ビーム１４を生じ
る。明らかなように、最も大きなフィードからのビーム
は、パラボラ反射器２の境界内に更に密に集束される。
これらフィードの各々により反射器から放射される対応
マイクロ波ビームが、それぞれ図７、図８および図９に
例示される。
ングを含む単一フィード型パラボラ・アンテナは、はる
かに大きな直径のフィードを必要とする従来の単一フィ
ード型パラボラ・アンテナをエミュレートする。一例と
して、図６が、３つの異なるサイズのフィードにより従
来の構造のアンテナにおける関連したパラボラ反射器２
に対して発されるマイクロ波ビームの形状を示してい
る。図における最も小さな三角形で表わされる非常に小
さなフィード４がフィード・ビーム１０を生じる。中程
度の三角形により表わされる小さなあるいは中程度のサ
イズのフィード６は、短いダッシュで表わされるフィー
ド・ビーム１２を生じる。より大きなフィード８は、長
いダッシュ線で表わされるフィード・ビーム１４を生じ
る。明らかなように、最も大きなフィードからのビーム
は、パラボラ反射器２の境界内に更に密に集束される。
これらフィードの各々により反射器から放射される対応
マイクロ波ビームが、それぞれ図７、図８および図９に
例示される。
【００３８】最も小さなフィードを持つアンテナから放
射されるマイクロ波ビームが、図７に示される。図示の
ように、このビームは主ローブ２０の各側に対する適度
の副ローブ１６、１８を含んでいる。本文で用いられる
用語マイクロ波ビームは、半分のパワーポイント内のマ
イクロ波エネルギを含む角度のある領域を指す。絶対的
な意味では、マイクロ波エネルギもまた比較的低いパワ
ーレベルを持つ領域外に妥当する。しかし、現在の受信
設備の受信が信頼性のある受信のためには少なくとも当
該パワーレベルを要求するので、これらの比較的低いパ
ワーレベルは本発明の考察では棄却される。前記パワー
レベルをビームの軌跡として受入れることにより、ビー
ムが定義され定量化され、各ビームとその相互の関係が
本文に述べたように定量化される。
射されるマイクロ波ビームが、図７に示される。図示の
ように、このビームは主ローブ２０の各側に対する適度
の副ローブ１６、１８を含んでいる。本文で用いられる
用語マイクロ波ビームは、半分のパワーポイント内のマ
イクロ波エネルギを含む角度のある領域を指す。絶対的
な意味では、マイクロ波エネルギもまた比較的低いパワ
ーレベルを持つ領域外に妥当する。しかし、現在の受信
設備の受信が信頼性のある受信のためには少なくとも当
該パワーレベルを要求するので、これらの比較的低いパ
ワーレベルは本発明の考察では棄却される。前記パワー
レベルをビームの軌跡として受入れることにより、ビー
ムが定義され定量化され、各ビームとその相互の関係が
本文に述べたように定量化される。
【００３９】小さなフィード６を含むアンテナから放射
されるマイクロ波ビームは、図８に例示される。ここ
で、このビームは比較的低い副ローブ２２、２４と、主
ローブ２６に対するはるかに急激なビームのロールオフ
とを含んでいる。ロールオフは、主ローブの輪郭が反射
器の軸に対して直角をなす側方距離で低減する峻度とし
て定義される。
されるマイクロ波ビームは、図８に例示される。ここ
で、このビームは比較的低い副ローブ２２、２４と、主
ローブ２６に対するはるかに急激なビームのロールオフ
とを含んでいる。ロールオフは、主ローブの輪郭が反射
器の軸に対して直角をなす側方距離で低減する峻度とし
て定義される。
【００４０】最も大きなフィード８の場合は、アンテナ
から放射されたマイクロ波ビームが図９に例示される。
このビームもまた、低レベルの副ローブ２８、３０を含
んでいる。重要なことは、このビームが主ローブ３２に
対する最も鋭い、即ち最も急なロールオフを含んでいる
ことである。本発明の単一フィード・バージョンがエミ
ュレートするのは、この後者の実施の形態である。
から放射されたマイクロ波ビームが図９に例示される。
このビームもまた、低レベルの副ローブ２８、３０を含
んでいる。重要なことは、このビームが主ローブ３２に
対する最も鋭い、即ち最も急なロールオフを含んでいる
ことである。本発明の単一フィード・バージョンがエミ
ュレートするのは、この後者の実施の形態である。
【００４１】ここで述べた抵抗性コーティングにおいて
は、アンテナはフィード４のような小サイズのフィード
を内蔵し得る。しかし、図７の結果を得る代わりに、得
られる結果は物理的に大きなフィードの場合と同じ図９
の結果である。効果的には、新規な構造は大きなサイズ
のマイクロ波フィードのアンテナをエミュレートする。
本発明は、マルチビーム・アンテナの一部として有意な
目的のエミュレーションを提供する。
は、アンテナはフィード４のような小サイズのフィード
を内蔵し得る。しかし、図７の結果を得る代わりに、得
られる結果は物理的に大きなフィードの場合と同じ図９
の結果である。効果的には、新規な構造は大きなサイズ
のマイクロ波フィードのアンテナをエミュレートする。
本発明は、マルチビーム・アンテナの一部として有意な
目的のエミュレーションを提供する。
【００４２】急なビームのロールオフは、ここのマイク
ロ波ビームが並列に並べることを可能にし、これにより
隣接する幾何学的領域を網羅する。小さなサイズのフィ
ードは、複数のフィードをパラボラ反射器の焦点の周囲
に相互に密にパックすることを許容し、連続的な複数の
ビームを生成することを可能にする。本文および頭書の
特許請求の範囲に用いられるように、マイクロ波フィー
ドに関して小さいという語は、フィードの直径が４分の
１以下の波長であることを意味し、大きいという語はフ
ィードの直径が長さにおいて２波長より小さくないこと
を意味する。
ロ波ビームが並列に並べることを可能にし、これにより
隣接する幾何学的領域を網羅する。小さなサイズのフィ
ードは、複数のフィードをパラボラ反射器の焦点の周囲
に相互に密にパックすることを許容し、連続的な複数の
ビームを生成することを可能にする。本文および頭書の
特許請求の範囲に用いられるように、マイクロ波フィー
ドに関して小さいという語は、フィードの直径が４分の
１以下の波長であることを意味し、大きいという語はフ
ィードの直径が長さにおいて２波長より小さくないこと
を意味する。
【００４３】本発明の望ましい実施の形態の先の記述
は、当業者が本発明を作り使用することを可能にするた
めに詳細において充分なものと信じる。しかし、上記目
的に対して提示された要素の詳細がこれら要素と他の変
更に対して相等であることにおいて本発明の範囲の限定
を意図するものではないこと、本文を読めば、その全て
が本発明の範囲内にあり、当業者には明らかであろうこ
とを明白に理解すべきである。従って、本発明は頭書の
特許請求の全ての範囲内で広義に解されるべきである。
は、当業者が本発明を作り使用することを可能にするた
めに詳細において充分なものと信じる。しかし、上記目
的に対して提示された要素の詳細がこれら要素と他の変
更に対して相等であることにおいて本発明の範囲の限定
を意図するものではないこと、本文を読めば、その全て
が本発明の範囲内にあり、当業者には明らかであろうこ
とを明白に理解すべきである。従って、本発明は頭書の
特許請求の全ての範囲内で広義に解されるべきである。
【図１】マルチビーム・パラボラ・アンテナを示す概略
図である。
図である。
【図２】Ａは、縮尺で描かれた図１のアンテナのパラボ
ラ反射器の正面図である。Ｂは、同じ反射器の側面図で
ある。
ラ反射器の正面図である。Ｂは、同じ反射器の側面図で
ある。
【図３】図２Ａの反射器の内面の表面反射率を示すチャ
ートである。
ートである。
【図４】図１のアンテナに対する代替的な反射器を示す
正面図である。
正面図である。
【図５】図４の反射器の内面の表面反射率を示すチャー
トである。
トである。
【図６】本発明の動作説明と関連して用いられるパラボ
ラ・アンテナを示す概略図である。
ラ・アンテナを示す概略図である。
【図７】図６に関して用いられる指向性パターンを示す
チャートである。
チャートである。
【図８】図６に関して用いられる指向性パターンを示す
チャートである。
チャートである。
【図９】図６に関して用いられる指向性パターンを示す
チャートである。
チャートである。
１ パラボラ反射器
２、４、６ チップ遅延ユニット
８ 比較的大きなフィード
１０ フィード・ビーム
１２ フィード・ビーム
１４ フィード・ビーム
１６ 副ローブ
１８ 副ローブ
２０ 主ローブ
２２ 低レベルの副ローブ
２４ 低レベルの副ローブ
２６ 主ローブ
２８ 低レベルの副ローブ
３０ 低レベルの副ローブ
３２ 主ローブ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭52−107752（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−2408（ＪＰ，Ａ)
米国特許4342036（ＵＳ，Ａ)
米国特許5134423（ＵＳ，Ａ)
特許2980841（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 15/14
H01Q 1/28
H04B 7/185
H04B 7/204
B64G 1/66
Claims (10)
- 【請求項１】 中心波長λで動作する軌道内セルラー通
信システムのためのマルチビーム衛星アンテナであっ
て、 凹状に湾曲した前方反射表面と軸と焦点とを有する反射
器と、 各々がマイクロ波エネルギを前記反射器へ発射し指向す
るための所定も出口径を持つ円錐ホーンを有する複数の
マイクロ波フィードと、を備え、前記反射器へ入射する
マイクロ波エネルギが反射されることにより対応する数
のマイクロ波ビームを生じ、前記複数のマイクロ波ビー
ムの各々が前記複数のマイクロ波フィードのそれぞれと
関連しており、 前記反射器が、前記凹状の前方反射表面上に抵抗性コー
ティングを含み、該抵抗性コーティングが前記前方反射
表面の一部を覆うバンドを形成し、 前記バンドが前記軸の同軸状に配向され、かつ前記凹状
の前方反射表面の外縁部とこの外縁部から窪んだくぼみ
位置との間に配置され、 前記バンドが所定の厚さであり、前記くぼみ位置におけ
る最小抵抗と前記外縁部における最大抵抗との間でテー
パ付けられたテーパ付き抵抗を持ち、 前記マイクロ波フィードが前記焦点の周囲に配置され
る、マルチビーム衛星アンテナ。 - 【請求項２】 前記反射器は、前記軸から見て円形状を
持ち、所定の外径であり、前記バンドは前記反射面の前
記直径の関数として抵抗に関し線形にテーパ付けられ、
これにより前記バンドの連続部のマイクロ波反射率が各
連続する部分の増加する軸位置の関数として低減する、
請求項１記載のマルチビーム衛星アンテナ。 - 【請求項３】 前記凹状に湾曲した前方反射表面は円形
の放物面形状を有する、請求項２記載のマルチビーム衛
星アンテナ。 - 【請求項４】 前記複数のマイクロ波フィードが、前記
焦点を通る線上で連続的な関係で相互に並んで配置され
る、請求項１記載のマルチビーム衛星アンテナ。 - 【請求項５】 前記複数のマイクロ波フィードが相互に
隣接して配置され、該マイクロ波フィードが前記焦点を
中心とする三角形を形成する、請求項１記載のマルチビ
ーム衛星アンテナ。 - 【請求項６】 前記反射器が、前記凹状の前方反射表面
上に第２の抵抗性コーティングを更に含み、該第２の抵
抗性コーティングが前記前方反射表面の第２の部分を覆
う第２のバンドを形成し、 前記第２のバンドは、前記軸に同軸状に配向され、かつ
前記第１のバンドの縁部と隣接する前記第２のくぼみ位
置と更に他のくぼみ位置との間に配置され、このため前
記第1と第２のバンドは並んで置かれ、 前記第２のバンドは所定の厚さであり、かつ前記更に他
のくぼみ位置における最小抵抗と前記くぼみ位置におけ
る最大抵抗との間をテーパ付けられたテーパ付き抵抗を
有する、請求項１記載のマルチビーム衛星アンテナ。 - 【請求項７】 前記第２のバンドが、前記反射表面の前
記直径の関数として抵抗値に関し線形にテーパ付けら
れ、これにより前記第２のバンドの連続部分のマイクロ
波反射率は各連続する部分の増加する軸位置の関数とし
て低減する、請求項６記載のマルチビーム衛星アンテ
ナ。 - 【請求項８】 前記抵抗材料が、炭素、ニッケルクロー
ムおよびインジウム錫オキサイドからなるグループから
選択された材料を含む、請求項１記載のマルチビーム衛
星アンテナ。 - 【請求項９】 直径Ｄｆ１のマイクロ波フィードを有す
るパラボラ・アンテナと、波長λの周波数で動作する外
径Ｄｐのパラボラ反射器とをエミュレートするパラボラ
・アンテナであって、 中心と、対称軸と、前記直径Ｄｐの外周円端縁部と、前
記対称軸に沿って前記中心からの前記位置の距離の放物
線関数として前記対称軸に沿う位置における大きさに関
して変化する直径とを有する円形のパラボラ反射器と、 前記パラボラ反射器の部分をコーティングする所定の幅
と厚さを有し、前記対称軸と同軸の前記パラボラ反射器
内部に対称的に配置され、前後の縁部を持ち、かつ該前
縁部が前部パラボラ反射器の外周円縁部に実質的に置か
れたバンドと、を備え、 前記バンドが抵抗材料を更に含み、 前記抵抗材料が、前記バンドの一方の縁部における最大
抵抗と前記バンドの他の縁部における最小抵抗との間に
延びるテーパ付き抵抗を有し、前記バンドの前記幅にわ
たり前記反射器に対するテーパ付き抵抗率を生じ、 前記Ｄｆ１よりサイズが小さい直径Ｄｆ２の少なくとも
１つのマイクロ波フィードと、を備えるパラボラ・アン
テナ。 - 【請求項１０】 地球の隣接する地域を網羅するマルチ
ビーム・フットプリントを必要とする中心波長λで動作
する軌道上のセルラー通信システムのためのマルチビー
ム衛星アンテナであって、 対称軸と、中心を持つ円形放物線前方反射表面と、焦点
とを有し、前記対称軸に沿う前記中心からの距離の放物
線関数として変化する直径とを持ち、円形外側縁部を有
する前記対称軸から見て円形状を形成する、パラボラ反
射器と、 前記焦点周囲に集められ、各々が前記反射器に対してマ
イクロ波エネルギを発射し指向させる所定の出口径を有
する円錐ホーンを含む複数のマイクロ波フィードと、を
備え、前記反射器に入射するマイクロ波エネルギは反射
されることにより複数の対応マイクロ波ビームを生じ、
該複数のマイクロ波ビームの各々は複数のマイクロ波フ
ィードの各々と関連させられ、 前記反射器は、前記凹状の前方反射表面上に第１および
第２の抵抗性コーティングを含み、該第１の抵抗性コー
ティングが前記前方反射表面の一部を覆う第１のバンド
を形成し、前記第２の抵抗性コーティングが前記第１の
バンドと隣接する前記前方反射表面の別の部分を覆う第
２のバンドを形成し、 前記第１のバンドは、前記対称軸の同軸状に配向され、
かつ前記前方反射表面の前記外端縁部と該外端縁部から
くぼんだくぼみ位置との間に配置され、 前記第１のバンドは、４分の１λの所定の厚さであり、
かつ前記くぼみ位置における最小抵抗と前記外端縁部に
おける最大抵抗との間に、前記前方反射表面の前記直径
の関数として線形にテーパ付けられた線形テーパ付き抵
抗を持ち、これにより前記第１のバンドの連続する部分
のマイクロ波反射率は各連続部分の増加する軸位置の関
数として低減し、 前記第２のバンドは、前記軸と同軸状に配向され、かつ
前記第１のバンドの縁端部と隣接する前記くぼみ位置と
他のくぼみ位置との間に配置され、これにより前記第１
と第２のバンドが並列に位置し、 前記第２のバンドが、４分の１λの所定の厚さであり、
かつ前記他のくぼみ位置における最小抵抗と前記くぼみ
位置における最大抵抗との間において前記前方反射表面
の前記直径の関数として線形にテーパ付けられた線形テ
ーパ付き抵抗を持ち、これにより前記第２のバンドの連
続する部分のマイクロ波反射率は各連続部分の増加する
軸位置の関数として低減し、 前記第２のバンドの前記最大抵抗は前記第１のバンドの
前記最大抵抗に一致させられ、 前記第１のバンドの前記抵抗材料が、ニッケルクローム
とインジウム錫オキサイドとからなるグループから選択
された抵抗材料を含み、前記第２のバンドの前記抵抗材
料が炭素を含む、マルチビーム衛星アンテナ。
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