JP3601093B2

JP3601093B2 - Movable beam antenna device

Info

Publication number: JP3601093B2
Application number: JP00962595A
Authority: JP
Inventors: 幹夫高林; 出内藤; 龍宏野口; 滋牧野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JPH08204426A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、楕円ビームを回転し、かつその放射方向を変えることのできる可動ビームアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な可動ビームアンテナには、図１３に示すようなものがあった（特公昭５１ー２４２１７号公報等参照）。図において、１は主反射鏡、２は副反射鏡、３は一次放射器、４は送受信器、１１はギアーであり、モーター等で回転するものである。
【０００３】
次に動作について説明する。モーター等によって回転したギアー１１の力は、副反射鏡２に伝えられ、その結果副反射鏡２は定点を中心に回転する。その結果一次放射器３から放射された電磁波は副反射鏡２、主反射鏡１によって反射され、副反射鏡２の回転角度に応じた方向に放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の可動ビームアンテナ装置は以上のように構成されているので、円形ビームを所望の方向に放射することはできても、楕円ビームのような成形ビームの場合には、その放射方向を変えることはできても、その楕円ビームを回転することはできないため、例えば衛星に搭載されたアンテナにおいて、サービスエリアが変化する場合に効率良くサービスエリアをカバーできないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、鏡面修整によって得られた楕円ビームを任意の方向に放射できるとともに、楕円ビームを任意に回転することのできる可動ビームアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明の請求項１に係る可動ビームアンテナ装置は、送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された副反射鏡と、副反射鏡に対向した位置におかれた回転対称形状の主反射鏡とを備えたカセグレンアンテナ装置であって、さらに、上記副反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる副反射鏡回転機構と、上記カセグレンアンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明の請求項２に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項１記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の請求項３に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項１記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明の請求項４に係る可動ビームアンテナ装置は、送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれた鏡軸に対して回転対称形状の副反射鏡と、副反射鏡に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された主反射鏡とを備えたアンテナ装置であって、さらに、上記主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる主反射鏡回転機構と、上記アンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明の請求項５に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項４記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明の請求項６に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項４記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明の請求項７に係る可動ビームアンテナ装置は、送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された主反射鏡とを備えたアンテナ装置であって、さらに、上記主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる主反射鏡回転機構と、上記アンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明の請求項８に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項７記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
以上のように構成されたこの発明の請求項１と請求項４と請求項７に係る可動ビームアンテナ装置では、楕円ビームが得られるように整形された副反射鏡、もしくは主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載された場合、変化するサービスエリアに対して効率良く楕円ビームを放射することができる。
【００１６】
また、この発明の請求項２と請求項５と請求項８に係る可動ビームアンテナ装置では、それぞれ請求項１と請求項４と請求項７に係る可動ビームアンテナ装置の主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載された場合、変化するサービスエリアに対してより効率良く楕円ビームを放射することができる。
【００１７】
また、この発明の請求項３と請求項６に係る可動ビームアンテナ装置では、それぞれ請求項１と請求項４に係る可動ビームアンテナ装置の副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載された場合、変化するサービスエリアに対してより効率良く楕円ビームを放射することができる。
【００１８】
【実施例】
実施例１．
図１はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１を示す概略図である。図において、１、３、４は図１３に示した従来装置と同様のものであり、従来装置と同様の動作をする。５はアンテナ駆動機構、７は副反射鏡回転機構、９は修整された副反射鏡、１０は副反射鏡を固定するステイである。アンテナ駆動機構５は、アンテナ装置全体を駆動するものである。また副反射鏡回転機構７は、副反射鏡を鏡軸に垂直な面内で回転させる機構である。
【００１９】
図２にはこの可動ビームアンテナ装置の動作の詳細を示す。図２において、１、９は図１に示した装置と同様のものであり、同様の動作をする。また、図２における直交座標は、主反射鏡１の開口面の中心を原点とし、開口面内にｘ−ｙ面を設けたものである。また、Ｆｏは主反射鏡１の焦点であり、副反射鏡９のｘ−ｚ面での２次曲面の焦点と一致する。一方Ｆ１は、副反射鏡９のｙ−ｚ面での２次曲面の焦点である。
【００２０】
送受信器４を経て一次放射器３より放射された電波は、副反射鏡９、さらに回転対称な主反射鏡１を介して鏡軸方向に放射する。
【００２１】
この際に、図２に示すように、ｘ−ｚ面内において主反射鏡１の焦点Ｆｏと副反射鏡９の焦点とを一致させ、ｙ−ｚ面内においては主反射鏡１の焦点Ｆｏに対して副反射鏡９の焦点がｚ方向にずれるように副反射鏡９を修整する。このような副反射鏡９を介して放射される球面波は、ｘ−ｚ面内において、主反射鏡１の焦点Ｆｏと副反射鏡９の焦点とが一致しているため、主反射鏡１で反射した後平面波に変換される。一方、ｙ−ｚ面内においては、同様に球面波が副反射鏡９を介して放射されるが、主反射鏡１と副反射鏡９の焦点が異なるため、主反射鏡１において反射されたビームは、球面波となって放射する。よって、直交する面でそれぞれ平面波、球面波が放射されるため、楕円ビームが形成される。
【００２２】
このような副反射鏡９を副反射鏡回転機構７によってｚ軸に垂直な面で回転することにより、ｘ、ｙ軸も回転する。その結果、最終的に主反射鏡１を介して放射される楕円ビームも回転する。
【００２３】
また、上記のようにして得られた楕円ビームをアンテナ駆動機構５を用いて
アンテナ全体を駆動することにより、その駆動量に応じた方向に放射することができる。
【００２４】
実施例２．
図３には、この可動ビームアンテナ装置によって得られる楕円ビームの断面形状を示す。
【００２５】
実施例１では、回転対称なパラボラ主反射鏡１を用いた場合について示したが、この場合、得られた楕円ビームの放射パターンは図３の実線で示されるようになる。そこで、より効率的にビームを放射するために、図３の点線でに示すように、サービスエリア内で楕円ビームが平坦となるように、修整された主反射鏡を用いることもできる。主反射鏡の修整の方法は、文献”ＡＭｅｔｈｏｄｆｏｒＰｒｏｄｕｃｉｎｇａＳｈａｐｅｄＣｏｎｔｏｕｒＲａｄｉａｔｉｏｎＰａｔｔｅｒｎＵｓｉｎｇａＳｉｎｇｌｅＳｈａｐｅｄＲｅｆｌｅｃｔｏｒａｎｄａＳｉｎｇｌｅｆｅｅｄ”ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＡＮＴＥＮＡＡＮＤＰＲＯＰＡＧＡＲＩＯＮ，ＶＯＬ３７，ＮＯ６，ＪＵＮＥ１９８９，ｐｐ６９８〜７０６に基づいて行なう。
【００２６】
実施例３．
図４はこの可動ビームアンテナ装置の実施例３を示す概略図である。図において、１、３、４、７、９は図１に示した実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の動作をする。ただし、５は主反射鏡１のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００２７】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、アンテナ駆動機構５を用いて、主反射鏡１を図２に示す原点Ｏを中心に駆動することにより、ビームの放射方向を変えることができる。
【００２８】
実施例４．
実施例３では、回転対称な主反射鏡１を用いた場合について示したが、実施例２に示したように、実施例３において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより実施例２と同様な動作をすることができる。
【００２９】
実施例５．
図５はこの可動ビームアンテナ装置の実施例５を示す概略図である。図において、１、３、４、７、９は図１に示した実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の動作をする。ただし、５は副反射鏡９のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００３０】
図６には、副反射鏡９を駆動した場合のビームの放射方向についての説明を示す。１、９は図５に示すものと同様であり、同様の動作をする。Ｆｏ、Ｆｏ’はそれぞれ、副反射鏡９が点線の位置にある場合と、実線の位置にある場合の副反射鏡９の焦点である。
【００３１】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、アンテナ駆動機構５を用いて、副反射鏡９を駆動することにより図６に示すように、副反射鏡９の焦点を変えることができる。この際、副反射鏡を介して放射する球面波は、例えば図６ではＦｏ’を中心とする方向に変化する。この球面波が、主反射鏡１で反射された場合、平面波に変換され、放射する方向は図６に示す通りである。
【００３２】
以上のような方法によって、ビームの方向を変えることができる。
【００３３】
実施例６．
実施例５では、回転対称な主反射鏡１を用いた場合について示したが、実施例２に示したように、実施例５において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより実施例２と同様な動作をすることができる。
【００３４】
実施例７．
図７はこの可動ビームアンテナ装置の実施例７を示す概略図である。図において、３、４、５、１０は図１に示した実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の動作をする。２は２次曲面の副反射鏡である。６は主反射鏡回転機構であり、主反射鏡８を鏡軸に垂直な面内で回転することができる。８は修整された主反射鏡である。
【００３５】
図８にはこの可動ビームアンテナ装置の動作の詳細を示す。図８において、２、８は図７に示した装置と同様のものであり、同様の動作をする。また、図８における直交座標は、主反射鏡８の開口面の中心を原点とし、開口面内にｘ−ｙ面を設けたものである。また、Ｆｏは主反射鏡８のｘ−ｚ面内での焦点であり、副反射鏡２のｘ−ｚ面での２次曲面の焦点と一致する。一方Ｆ１は、主反射鏡８のｙ−ｚ面での２次曲面の焦点である。
【００３６】
実施例１と同様に、送受信器４を経て一次放射器３より放射された電波は、副反射鏡２、さらに主反射鏡８を介して鏡軸方向に放射する。
【００３７】
この際に、図８に示すように、ｘ−ｚ面内において主反射鏡８の焦点Ｆｏと副反射鏡２の焦点とを一致させ、ｙ−ｚ面内においては主反射鏡８の焦点Ｆｏに対して主反射鏡８の焦点がｚ方向にずれるように主反射鏡８を修整する。このような主反射鏡８を介して放射されるビームはｘ−ｚ面内では平面波となるが、ｙ−ｚ面内においては主反射鏡８と副反射鏡２の焦点が異なるため、球面波となる。よって、直交する面でそれぞれ平面波、球面波が放射されるため、楕円ビームが形成される。
【００３８】
このような主反射鏡８を主反射鏡回転機構６によってｚ軸に垂直な面で回転することにより、ｘ、ｙ軸も回転する。その結果、放射される楕円ビームも回転する。
【００３９】
また、上記のようにして得られた楕円ビームをアンテナ駆動機構５を用いてアンテナ全体を駆動することにより、その駆動量に応じた方向に放射することができる。
【００４０】
実施例８．
実施例７において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例７において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００４１】
実施例９．
図９はこの可動ビームアンテナ装置の実施例９を示す概略図である。図において、２、３、４、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例７と同様の動作をする。ただし、５は主反射鏡のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００４２】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、実施例７と同様に楕円ビームを形成し、かつ実施例３と同様に主反射鏡８を駆動することにより、ビームの放射方向を変化させることができる。
【００４３】
実施例１０．
実施例９において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例９において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００４４】
実施例１１．
図１０はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１１を示す概略図である。図において、２、３、４、５、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例７と同様の動作をする。ただし、５は副反射鏡２のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００４５】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、実施例７と同様に楕円ビームを形成し、かつ実施例５と同様に副反射鏡２を駆動することにより、ビームの放射方向を変化させることができる。
【００４６】
実施例１２．
実施例１１において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例１１において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００４７】
実施例１３．
図１１はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１３を示す概略図である。図において３、４、５、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例７と同様の動作をする。
【００４８】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、図８においてＦｏの位置に一次放射器をおき、実施例７と同様に主反射鏡８を修整することにより、実施例７と同様に楕円ビームを放射することができる。
【００４９】
また、実施例７と同様な方法で楕円ビームを回転させ、その方向を変えることができる。
【００５０】
実施例１４．
実施例１３において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例１３において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００５１】
実施例１５．
図１２はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１５を示す概略図である。図において３、４、５、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例９と同様の動作をする。
【００５２】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、図８においてＦｏの位置に一次放射器をおき、実施例７と同様に主反射鏡８を修整することにより、実施例７と同様に楕円ビームを放射することができる。
【００５３】
また、実施例９と同様な方法で楕円ビームを回転させ、その方向を変えることができる。
【００５４】
実施例１６．
実施例１５において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例１５において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５６】
請求項１の発明によれば、副反射鏡を楕円ビームが得られる形状に修整するとともに、副反射鏡を鏡軸のまわりに回転させ、楕円ビームを回転する機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００５７】
請求項２の発明によれば、上記請求項１の可動ビームアンテナ装置において、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００５８】
請求項３の発明によれば、上記請求項１の可動ビームアンテナ装置において、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００５９】
請求項４の発明によれば、主反射鏡を楕円ビームが得られる形状に修整するとともに、主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させ、楕円ビームを回転する機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６０】
請求項５の発明によれば、上記請求項４の可動ビームアンテナ装置において、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６１】
請求項６の発明によれば、上記請求項４の可動ビームアンテナ装置において、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６２】
請求項７の発明によれば、主反射鏡を楕円ビームが得られる形状に修整するとともに、主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６３】
請求項８の発明によれば、上記請求項７の可動ビームアンテナ装置において、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図２】図１の可動ビームアンテナ装置の鏡面修整の説明図である。
【図３】実施例２の可動ビームアンテナ装置のビームの利得分布の説明図である。
【図４】この発明の実施例３の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図５】この発明の実施例５の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図６】図５の可動ビームアンテナ装置の駆動についての説明図である。
【図７】この発明の実施例７の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図８】図７の可動ビームアンテナ装置の鏡面修整の説明図である。
【図９】この発明の実施例８の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１０】この発明の実施例１１の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１１】この発明の実施例１３の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１２】この発明の実施例１５の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１３】従来の可動ビームアンテナ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１主反射鏡、２副反射鏡、３一次放射器、４送受信器、５アンテナ駆動機構、６主反射鏡回転機構、７副反射鏡回転機構、８主反射鏡、
９副反射鏡、１０ステイ、１１ギアー。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a movable beam antenna device that can rotate an elliptical beam and change its radiation direction.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 shows a conventional general movable beam antenna (see Japanese Patent Publication No. 51-24217). In the figure, 1 is a main reflecting mirror, 2 is a sub-reflecting mirror, 3 is a primary radiator, 4 is a transceiver, 11 is a gear, which is rotated by a motor or the like.
[0003]
Next, the operation will be described. The force of the gear 11 rotated by a motor or the like is transmitted to the sub-reflecting mirror 2, and as a result, the sub-reflecting mirror 2 rotates around a fixed point. As a result, the electromagnetic wave radiated from the primary radiator 3 is reflected by the sub-reflector 2 and the main reflector 1, and is radiated in a direction corresponding to the rotation angle of the sub-reflector 2.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional movable beam antenna device is configured as described above, it is possible to radiate a circular beam in a desired direction, but in the case of a shaped beam such as an elliptical beam, change the radiation direction. However, since the elliptical beam cannot be rotated, there is a problem that, for example, an antenna mounted on a satellite cannot cover the service area efficiently when the service area changes.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a movable beam antenna device capable of radiating an elliptical beam obtained by mirror surface modification in an arbitrary direction and rotating the elliptical beam arbitrarily. The purpose is to obtain.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[0007]
In order to achieve the above object, a movable beam antenna device according to claim 1 of the present invention includes a primary radiator that radiates radio waves generated by a transceiver, a position facing the primary radiator, and an ellipse. a Cassegrain antenna unit comprising a sub-reflecting mirror that is modification to the shape the beam is obtained, and a main reflector of the rotationally symmetric shape is placed in a position facing the sub-reflecting mirror further the subreflector It is characterized by comprising a sub-reflecting mirror rotating mechanism for rotating around a mirror axis and an antenna driving mechanism for driving the Cassegrain antenna device .
[0008]
In the movable beam antenna device according to a second aspect of the present invention, in the movable beam antenna device according to the first aspect, the antenna driving mechanism rotates the main reflecting mirror in a plane including a mirror axis, and sets a beam direction. Is a driving mechanism for driving the motor .
[0009]
In the movable beam antenna device according to a third aspect of the present invention, in the movable beam antenna device according to the first aspect, the antenna driving mechanism rotates the sub-reflection mirror in a plane including a mirror axis, and sets a beam direction. Is a driving mechanism for driving the motor .
[0010]
A movable beam antenna device according to a fourth aspect of the present invention includes a primary radiator for radiating radio waves generated by a transceiver, and a rotationally symmetric shape with respect to a mirror axis located at a position facing the primary radiator. An antenna device comprising: a sub-reflection mirror; and a main reflection mirror located at a position facing the sub-reflection mirror and modified to obtain an elliptical beam. A main reflecting mirror rotating mechanism for rotating around and an antenna driving mechanism for driving the antenna device are provided .
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the movable beam antenna device according to the fourth aspect, the antenna driving mechanism rotates the main reflecting mirror in a plane including a mirror axis, and sets a beam direction. Is a driving mechanism for driving the motor .
[0012]
In the movable beam antenna device according to a sixth aspect of the present invention, in the movable beam antenna device according to the fourth aspect, the antenna driving mechanism rotates the sub-reflecting mirror in a plane including a mirror axis, and sets a beam direction. Is a driving mechanism for driving the motor .
[0013]
A movable beam antenna device according to a seventh aspect of the present invention is configured such that a primary radiator for radiating radio waves generated from a transmitter / receiver and a position facing the primary radiator to obtain an elliptical beam. An antenna device comprising: a main reflector, a main reflector rotating mechanism for rotating the main reflector about a mirror axis; and an antenna driving mechanism for driving the antenna device. It is characterized by the following.
[0014]
The movable beam antenna device according to an eighth aspect of the present invention is the movable beam antenna device according to the seventh aspect, wherein the antenna driving mechanism rotates the main reflecting mirror in a plane including a mirror axis, and a beam direction. Is a driving mechanism for driving the motor .
[0015]
[Action]
In the movable beam antenna device according to the first, fourth, and seventh aspects of the present invention, the sub-reflector or the main reflector is shaped so as to obtain an elliptical beam. Is provided, for example, when mounted on a satellite, an elliptical beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[0016]
Also, in the movable beam antenna device according to claim 2, 5, 5 or 8, the main reflecting mirror of the movable beam antenna device according to claim 1, 4, or 7 has a mirror axis. By providing a drive mechanism that rotates in the plane including the beam and drives the beam direction, for example, when mounted on a satellite, an elliptical beam can be emitted more efficiently to a changing service area.
[0017]
In the movable beam antenna device according to the third and sixth aspects of the present invention, the sub-reflector of the movable beam antenna device according to the first and fourth aspects is rotated in a plane including a mirror axis, and the beam is By providing the driving mechanism for driving the direction, for example, when mounted on a satellite, an elliptical beam can be more efficiently emitted to a changing service area.
[0018]
【Example】
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing Embodiment 1 of the movable beam antenna device. In the figure, 1, 3 and 4 are the same as those of the conventional device shown in FIG. 13, and operate in the same manner as the conventional device. Reference numeral 5 denotes an antenna driving mechanism, 7 denotes a sub-reflector rotating mechanism, 9 denotes a modified sub-reflector, and 10 denotes a stay for fixing the sub-reflector. The antenna driving mechanism 5 drives the entire antenna device. The sub-reflector rotating mechanism 7 is a mechanism for rotating the sub-reflector in a plane perpendicular to the mirror axis.
[0019]
FIG. 2 shows details of the operation of the movable beam antenna device. In FIG. 2, reference numerals 1 and 9 are the same as those in the apparatus shown in FIG. 1, and perform the same operation. The orthogonal coordinates in FIG. 2 are obtained by setting the center of the opening surface of the main reflecting mirror 1 as the origin and providing an xy plane in the opening surface. Fo is the focal point of the main reflecting mirror 1 and coincides with the focal point of the quadratic curved surface on the xz plane of the sub-reflecting mirror 9. On the other hand, F1 is the focal point of the secondary curved surface on the yz plane of the sub-reflecting mirror 9.
[0020]
The radio wave radiated from the primary radiator 3 via the transmitter / receiver 4 radiates in the mirror axis direction via the sub-reflector 9 and the rotationally symmetric main reflector 1.
[0021]
At this time, as shown in FIG. 2, the focal point Fo of the main reflecting mirror 1 and the focal point of the sub-reflecting mirror 9 are matched in the xz plane, and the focal point Fo of the main reflecting mirror 1 in the yz plane. The sub-reflector 9 is modified so that the focal point of the sub-reflector 9 shifts in the z direction. Since the focal point Fo of the main reflecting mirror 1 and the focal point of the sub-reflecting mirror 9 coincide with each other in the xz plane of the spherical wave radiated through the sub-reflecting mirror 9, the main reflecting mirror 1 After being reflected by, it is converted into a plane wave. On the other hand, in the yz plane, a spherical wave is similarly radiated through the sub-reflecting mirror 9, but is reflected by the main reflecting mirror 1 because the focal points of the main reflecting mirror 1 and the sub-reflecting mirror 9 are different. The beam radiates as a spherical wave. Therefore, since a plane wave and a spherical wave are respectively radiated on the orthogonal surfaces, an elliptical beam is formed.
[0022]
By rotating such a sub-reflection mirror 9 on a plane perpendicular to the z-axis by the sub-reflection mirror rotation mechanism 7, the x and y axes are also rotated. As a result, the elliptical beam finally radiated through the main reflecting mirror 1 also rotates.
[0023]
Further, by driving the entire antenna using the antenna driving mechanism 5, the elliptical beam obtained as described above can be emitted in a direction corresponding to the amount of driving.
[0024]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 shows a cross-sectional shape of an elliptical beam obtained by the movable beam antenna device.
[0025]
In the first embodiment, the case where the rotationally symmetric parabolic main reflecting mirror 1 is used is shown. In this case, the radiation pattern of the obtained elliptical beam is as shown by the solid line in FIG. Therefore, in order to emit the beam more efficiently, a modified main reflector can be used so that the elliptical beam becomes flat in the service area as shown by a dotted line in FIG. The method of modifying the main reflecting mirror is described in the document "A Method for Producing a Shaped Contour Radiation Pattern Using a Single Shaped Reflector and a Single NODE6, RIE NATION PACKAGE, 6th Edition. Do.
[0026]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing a third embodiment of the movable beam antenna device. In the figure, 1, 3, 4, 7, and 9 are the same as those of the first embodiment shown in FIG. Here, reference numeral 5 denotes an antenna driving mechanism for driving only the main reflecting mirror 1.
[0027]
The movable beam antenna device configured as described above can change the radiation direction of the beam by driving the main reflecting mirror 1 around the origin O shown in FIG. 2 using the antenna driving mechanism 5.
[0028]
Embodiment 4. FIG.
In the third embodiment, the case where the rotationally symmetric main reflecting mirror 1 is used has been described. However, as shown in the second embodiment, the main reflecting mirror in the third embodiment has a modified mirror surface. A similar operation can be performed.
[0029]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of the movable beam antenna device. In the figure, 1, 3, 4, 7, and 9 are the same as those of the first embodiment shown in FIG. Here, reference numeral 5 denotes an antenna driving mechanism for driving only the sub-reflecting mirror 9.
[0030]
FIG. 6 illustrates the radiation direction of the beam when the sub-reflection mirror 9 is driven. 1 and 9 are the same as those shown in FIG. 5 and perform the same operation. Fo and Fo 'are the focal points of the sub-reflection mirror 9 when the sub-reflection mirror 9 is at the position indicated by the dotted line and when it is at the position indicated by the solid line, respectively.
[0031]
Movable beam antenna device configured as described above, by using the antenna drive mechanism 5, as shown in FIG. 6 by driving the sub-reflection mirror 9, it is possible to change the focus of the sub-reflecting mirror 9. At this time, the spherical wave radiated via the sub-reflector changes in a direction centered on Fo 'in FIG. 6, for example. When this spherical wave is reflected by the main reflecting mirror 1, it is converted into a plane wave, and the radiating direction is as shown in FIG.
[0032]
The beam direction can be changed by the above method.
[0033]
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment, the case where the rotationally symmetric main reflecting mirror 1 is used is described. However, as shown in the second embodiment, the main reflecting mirror in the fifth embodiment is modified to have a modified mirror surface. A similar operation can be performed.
[0034]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram showing Embodiment 7 of the movable beam antenna device. In the figure, 3, 4, 5, and 10 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. 1, and operate in the same manner as in the first embodiment. Reference numeral 2 denotes a secondary curved mirror. Reference numeral 6 denotes a main reflecting mirror rotating mechanism, which can rotate the main reflecting mirror 8 in a plane perpendicular to the mirror axis. Reference numeral 8 denotes a modified main reflector.
[0035]
FIG. 8 shows details of the operation of the movable beam antenna device. In FIG. 8, reference numerals 2 and 8 are the same as those shown in FIG. 7, and perform the same operation. The orthogonal coordinates in FIG. 8 are obtained by setting the center of the opening surface of the main reflecting mirror 8 as the origin and providing an xy plane in the opening surface. Fo is the focal point of the main reflecting mirror 8 in the xz plane, and coincides with the focal point of the secondary curved surface of the sub reflecting mirror 2 in the xz plane. On the other hand, F1 is the focal point of the quadratic curved surface on the yz plane of the main reflecting mirror 8.
[0036]
As in the first embodiment, the radio wave radiated from the primary radiator 3 via the transceiver 4 is radiated in the mirror axis direction via the sub-reflector 2 and the main reflector 8.
[0037]
At this time, as shown in FIG. 8, the focal point Fo of the main reflecting mirror 8 and the focal point of the sub-reflecting mirror 2 are matched in the xz plane, and the focal point Fo of the main reflecting mirror 8 in the yz plane. The main reflecting mirror 8 is modified so that the focal point of the main reflecting mirror 8 is shifted in the z direction. A beam radiated through such a main reflecting mirror 8 becomes a plane wave in the xz plane, but a spherical wave in the yz plane because the focal points of the main reflecting mirror 8 and the sub-reflecting mirror 2 are different. It becomes. Therefore, since a plane wave and a spherical wave are respectively radiated on the orthogonal surfaces, an elliptical beam is formed.
[0038]
By rotating such a main reflecting mirror 8 on a plane perpendicular to the z axis by the main reflecting mirror rotating mechanism 6, the x and y axes are also rotated. As a result, the emitted elliptical beam also rotates.
[0039]
Further, by driving the entire antenna using the antenna driving mechanism 5, the elliptical beam obtained as described above can be emitted in a direction corresponding to the amount of driving.
[0040]
Embodiment 8 FIG.
In the seventh embodiment, the modified main reflecting mirror 8 is further flattened in the same manner as in the second embodiment by further modifying the main reflecting mirror in the seventh embodiment to a modified mirror surface as shown in the second embodiment. Beam can be formed.
[0041]
Embodiment 9 FIG.
FIG. 9 is a schematic view showing Embodiment 9 of the movable beam antenna device. In the figure, 2, 3, 4, 6, 8, and 10 are the same as those in the seventh embodiment shown in FIG. 7, and operate in the same manner as in the seventh embodiment. Here, reference numeral 5 denotes an antenna driving mechanism for driving only the main reflecting mirror.
[0042]
The movable beam antenna device configured as described above forms an elliptical beam as in the seventh embodiment, and changes the radiation direction of the beam by driving the main reflecting mirror 8 as in the third embodiment. Can be.
[0043]
Embodiment 10 FIG.
In the ninth embodiment, the modified main reflecting mirror 8 is further flattened as in the second embodiment by providing the modified main mirror in the ninth embodiment with a modified mirror surface as shown in the second embodiment. Beam can be formed.
[0044]
Embodiment 11 FIG.
FIG. 10 is a schematic view showing Embodiment 11 of this movable beam antenna device. In the figure, 2, 3, 4, 5, 6, 8, and 10 are the same as in the seventh embodiment shown in FIG. 7, and operate in the same manner as the seventh embodiment. Here, reference numeral 5 denotes an antenna driving mechanism for driving only the sub-reflector 2.
[0045]
The movable beam antenna device configured as described above forms an elliptical beam as in the seventh embodiment, and changes the radiation direction of the beam by driving the sub-reflector 2 as in the fifth embodiment. Can be.
[0046]
Embodiment 12 FIG.
In the eleventh embodiment, the modified main reflecting mirror 8 is further flattened as in the second embodiment by providing the modified main mirror in the eleventh embodiment with a modified mirror surface as shown in the second embodiment. Beam can be formed.
[0047]
Embodiment 13 FIG.
FIG. 11 is a schematic view showing Embodiment 13 of the movable beam antenna device. In the figure, 3, 4, 5, 6, 8, and 10 are the same as in the seventh embodiment shown in FIG. 7, and operate in the same manner as the seventh embodiment.
[0048]
In the movable beam antenna device configured as described above, the primary radiator is placed at the position of Fo in FIG. 8, and the main reflecting mirror 8 is modified in the same manner as in the seventh embodiment. Can be radiated.
[0049]
In addition, the elliptical beam can be rotated and the direction can be changed in the same manner as in the seventh embodiment.
[0050]
Embodiment 14 FIG.
In the thirteenth embodiment, the modified main reflecting mirror 8 is further flattened as in the second embodiment by providing the modified main mirror in the thirteenth embodiment with the modified mirror surface as shown in the second embodiment. Beam can be formed.
[0051]
Embodiment 15 FIG.
FIG. 12 is a schematic diagram showing Embodiment 15 of the movable beam antenna device. In the figure, 3, 4, 5, 6, 8, and 10 are the same as in the seventh embodiment shown in FIG. 7, and operate in the same manner as the ninth embodiment.
[0052]
In the movable beam antenna device configured as described above, the primary radiator is placed at the position of Fo in FIG. 8, and the main reflecting mirror 8 is modified in the same manner as in the seventh embodiment. Can be radiated.
[0053]
The direction of the elliptical beam can be changed by rotating the elliptical beam in the same manner as in the ninth embodiment.
[0054]
Embodiment 16 FIG.
In the fifteenth embodiment, the modified main reflecting mirror 8 is further flattened in the same manner as in the second embodiment by providing the modified main mirror in the fifteenth embodiment with a modified mirror surface as shown in the second embodiment. Beam can be formed.
[0055]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0056]
According to the first aspect of the invention, for example, a satellite is provided by modifying the shape of the sub-reflector so as to obtain an elliptical beam and rotating the sub-reflector around the mirror axis to rotate the elliptical beam. When mounted on a vehicle, a beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[0057]
According to a second aspect of the present invention, in the movable beam antenna device of the first aspect, a driving mechanism for rotating the main reflecting mirror in a plane including a mirror axis and driving a beam direction is provided, for example, for a satellite. When mounted on a vehicle, a beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[0058]
According to a third aspect of the present invention, in the movable beam antenna device of the first aspect, a driving mechanism for rotating the sub-reflector in a plane including a mirror axis and driving a beam direction is provided, for example, for a satellite. When mounted on a vehicle, a beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[0059]
According to the fourth aspect of the present invention, the main reflecting mirror is modified into a shape capable of obtaining an elliptical beam, and the main reflecting mirror is rotated around the mirror axis to provide a mechanism for rotating the elliptical beam. When mounted on a vehicle, a beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[0060]
According to a fifth aspect of the present invention, in the movable beam antenna device of the fourth aspect, a driving mechanism for rotating the main reflecting mirror in a plane including a mirror axis and driving a beam direction is provided, for example, for a satellite. When mounted on a vehicle, a beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[0061]
According to a sixth aspect of the present invention, in the movable beam antenna device of the fourth aspect, a driving mechanism for rotating the sub-reflector in a plane including a mirror axis and driving a beam direction is provided, for example, for a satellite. When mounted on a vehicle, a beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[0062]
According to the seventh aspect of the present invention, the main reflecting mirror is modified into a shape capable of obtaining an elliptical beam, and a mechanism for rotating the main reflecting mirror around the mirror axis is provided. Beam can be efficiently radiated to the service area.
[0063]
According to an eighth aspect of the present invention, in the movable beam antenna device of the seventh aspect, a driving mechanism for rotating the main reflecting mirror in a plane including a mirror axis and driving a beam direction is provided, for example, for a satellite. When mounted on a vehicle, a beam can be efficiently emitted to a changing service area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of mirror surface modification of the movable beam antenna device of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a beam gain distribution of a movable beam antenna device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of driving of the movable beam antenna device of FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of mirror surface modification of the movable beam antenna device of FIG. 7;
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a movable beam antenna device according to Embodiment 15 of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram showing a conventional movable beam antenna device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 main reflecting mirror, 2 sub-reflecting mirror, 3 primary radiator, 4 transmitter / receiver, 5 antenna driving mechanism, 6 main reflecting mirror rotating mechanism, 7 sub-reflecting mirror rotating mechanism, 8 main reflecting mirror,
9 minor reflectors, 10 stays, 11 gears.

Claims

A primary radiator that radiates radio waves generated by the transmitter / receiver, a sub-reflector located at a position facing the primary radiator, and a sub-reflector modified to obtain an elliptical beam, and a primary reflector at a position facing the sub-reflector And a sub-reflector rotating mechanism for rotating the sub-reflector around a mirror axis, and an antenna drive for driving the Cassegrain antenna device. A movable beam antenna device comprising a mechanism.

The antenna drive mechanism, the main reflector rotates in a plane containing the mirror axis, movable beam antenna device according to claim 1, characterized in that the drive mechanism for driving the beam direction.

The antenna drive mechanism, the sub-reflecting mirror rotates in a plane containing the mirror axis, movable beam antenna device according to claim 1, characterized in that the drive mechanism for driving the beam direction.

A primary radiator that radiates radio waves generated by the transceiver, a sub-reflection mirror that is rotationally symmetrical with respect to the mirror axis located at a position facing the primary radiator, and a position that faces the sub-reflection mirror An antenna device having a main reflector modified to a shape that can obtain an elliptical beam, further comprising: a main reflector rotating mechanism for rotating the main reflector around a mirror axis; and driving the antenna device. A movable beam antenna device, comprising:

The antenna drive mechanism, the main reflector rotates in a plane containing the mirror axis, movable beam antenna device according to claim 4, characterized in that the drive mechanism for driving the beam direction.

The antenna drive mechanism, the sub-reflecting mirror rotates in a plane containing the mirror axis, movable beam antenna device according to claim 4, characterized in that the drive mechanism for driving the beam direction.

An antenna device comprising: a primary radiator that emits radio waves generated by a transceiver, and a main reflector that is located at a position facing the primary radiator and that has been modified into a shape that can obtain an elliptical beam, A movable beam antenna device, comprising: a main reflecting mirror rotating mechanism for rotating the main reflecting mirror around a mirror axis; and an antenna driving mechanism for driving the antenna device.

The antenna drive mechanism, the main reflector rotates in a plane containing the mirror axis, movable beam antenna device according to claim 7, characterized in that the drive mechanism for driving the beam direction.