JP3613281B2 - Radio wave lens antenna device - Google Patents
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Description
この発明は、衛星通信やアンテナ間での通信に利用する電波レンズアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a radio wave lens antenna device used for satellite communication or communication between antennas.
電波レンズのひとつとして知られるルーネベルグレンズは、球を基本形とする誘電体製のレンズであり、各部の比誘電率εrが、下式(1)に略従うものになっている。 The Luneberg lens, which is known as one of radio wave lenses, is a dielectric lens having a sphere as a basic shape, and the relative dielectric constant εr of each part substantially conforms to the following formula (1).
εr=2−(r/a)2 ……… 式(1)
但し、a:球の半径
r:球中心からの距離
εr = 2− (r / a) 2 ... Formula (1)
Where a: radius of the sphere
r: Distance from the center of the sphere
このルーネベルグレンズを用いたアンテナ装置は、電波の焦点を任意の位置に設定してどの方向からの電波も捕捉でき、また、任意方向に電波を送り出すことができる。 The antenna device using the Luneberg lens can capture a radio wave from any direction by setting the focal point of the radio wave at an arbitrary position, and can send out the radio wave in an arbitrary direction.
その利点を生かして周回衛星の追尾を可能ならしめたものが考案されている。その衛星追尾式アンテナ装置は、水平配置(地面と平行)にする円形反射板の中央に半球状のルーネベルグレンズを取付け、レンズの球面を跨ぐアーチ型支持アームと、この支持アームをアーム両端の水平支軸を支点にして回転させる機構と、そのアーム回転機構を含めてレンズと反射板を中心の垂直軸を支点にして回転させる機構を設け、支持アームにアーム長手方向の位置調整機構を備える一次放射器を取付けて構成される。 Taking advantage of this advantage, it has been devised that enables tracking of orbiting satellites. In the satellite tracking antenna device, a hemispherical Luneberg lens is attached to the center of a circular reflector arranged horizontally (parallel to the ground), an arch-type support arm straddling the spherical surface of the lens, and this support arm is attached to both ends of the arm. A mechanism for rotating the horizontal support shaft as a fulcrum, a mechanism for rotating the lens and reflector including the arm rotation mechanism as a fulcrum around the vertical axis, and a support arm provided with a position adjustment mechanism in the arm longitudinal direction Constructed with primary radiator.
このアンテナ装置は、アーム回転機構、旋回機構及びアーム長手方向の位置調整機構を用いて一次放射器を衛星の移動によって変動する衛星からの電波の焦点に移動させることができ、衛星追尾式パラボラアンテナに比べてコンパクト化や軽量化が図れる。 This antenna device can move a primary radiator to a focal point of a radio wave from a satellite that fluctuates due to movement of the satellite using an arm rotation mechanism, a turning mechanism, and a position adjustment mechanism in the arm longitudinal direction. Compared to, compactness and weight reduction can be achieved.
なお、半球状ルーネベルグレンズを反射板と組合わせて構成されるアンテナ装置は、一次放射器をレンズの球面の任意の位置に移動させることでどの方位からの電波にも対応できるようにしている。360°全方位からの電波に対応するには、反射板が水平であることが必須であり、従って、反射板を水平置きにすることは既成概念化している。 In addition, the antenna device configured by combining the hemispherical Luneberg lens with the reflector makes it possible to deal with radio waves from any direction by moving the primary radiator to an arbitrary position on the spherical surface of the lens. . In order to cope with radio waves from all directions of 360 °, it is essential that the reflecting plate is horizontal, and therefore it is an existing concept to place the reflecting plate horizontally.
反射板を組合わせた半球状ルーネベルグレンズアンテナ装置は、安定した送受信性能を得るためにレンズ中心から反射板の外端までの距離(反射板の半径R)をレンズの球の半径aよりも大きくする必要がある。その半径Rはaの2倍を超えることも考えられ、アンテナ装置の中ではこの反射板が最も大きいものになる。 In the hemispherical Luneberg lens antenna device combined with a reflector, the distance from the center of the lens to the outer end of the reflector (radius R of the reflector) is larger than the radius a of the lens sphere in order to obtain stable transmission / reception performance. It needs to be bigger. It is conceivable that the radius R exceeds twice a, and this reflector is the largest in the antenna device.
その大きな反射板を従来の概念に基づいて水平置きに設置すると大きなスペースが必要になり、設置場所が制限される。また、そのスペース的制約によりアンテナ装置を設置できないと云う事態も起こり得る。 If the large reflector is installed horizontally based on the conventional concept, a large space is required, and the installation place is limited. In addition, there may be a situation where the antenna device cannot be installed due to the space restriction.
本願発明者等は、この半球状ルーネベルグレンズアンテナ装置を衛星放送用のTVアンテナなどとして一般家庭などでも使えるようにすることを考えたが、一般家庭では特に、設置場所の制限による設置規制を受け易い。 The inventors of the present application have considered making this hemispherical Luneberg lens antenna device usable as a TV antenna for satellite broadcasting even in ordinary homes, etc. Easy to receive.
また、屋外での水平設置では、積雪や反射板に付着した雨滴の残留などの問題があり、その対策も要求される。この発明は、これ等の不具合を解消することを課題としている。 In addition, when installed horizontally outdoors, there are problems such as snow accumulation and raindrops remaining on the reflector, and countermeasures are also required. This invention makes it a subject to eliminate these malfunctions.
上記の課題を解決するため、この発明においては、静止衛星に対して電波の送信、受信もしくは送受信を行う電波レンズアンテナ装置であって、誘電体で形成される半球状ルーネベルグレンズと、そのレンズの球の2分断面に沿って設けるレンズ径よりも大サイズで、地面に対して雨滴が滞留しない角度で設置される円形の反射板と、保持具で保持してレンズの焦点部に設ける一次放射器とを有し、前記半球状ルーネベルグレンズを、円形の反射板の中心位置から静止衛星の方向と反対側に偏らせた位置に配置したものである。 In order to solve the above problems, in the present invention, a radio wave lens antenna apparatus for transmitting, receiving or transmitting / receiving radio waves to / from a geostationary satellite, a hemispherical Luneberg lens formed of a dielectric, and the lens A circular reflector that is larger than the lens diameter provided along the bisected section of the sphere and installed at an angle at which raindrops do not stay on the ground, and a primary that is provided at the focal point of the lens held by a holder The hemispherical Luneberg lens is disposed at a position deviated from the center position of the circular reflector plate to the opposite side to the direction of the geostationary satellite.
このアンテナ装置は、取付部を反射板に設けて反射板を建築物、構築物等の壁面や側面に直接取付けるようにしてもよい。 This antenna device may be provided with a mounting portion on a reflecting plate so that the reflecting plate is directly mounted on a wall surface or a side surface of a building or a structure.
また、反射板を設置部の斜面に沿わせて地面に対し傾いた姿勢にして設置部に取付ける構造にしてもスペースの有効利用が図れる。 In addition, the space can be effectively used even in a structure in which the reflector is attached to the installation portion in a posture inclined with respect to the ground along the slope of the installation portion.
この発明のアンテナ装置は反射板を略垂直にして設置できるので、設置スペースが小さくて済む。 Since the antenna device of the present invention can be installed with the reflecting plate substantially vertical, the installation space can be small.
また、物を置くことができない壁面やベランダの柵、屋根上、屋上、ベランダなどに立てたポール、横向きにして壁などに取付けたポールなどを設置部として使える。衛星放送用の静止衛星は、例えば我が国では南西方向にある。この場合、水平配置のアンテナであると南西方向に開いた場所でなければ設置できないが、垂直配置にすると建物などには南、西或いは南西方向を臨む壁面等が存在する割合が高く、その面を設置部として利用できるため、スペース面での制約が緩和されて設置点選択の自由度が高まる。パラボラアンテナがよく設置されているベランダの柵の側面やTVアンテナ用のポールなどに直接取付けることもでき、そのような場所に取付ければアンテナが邪魔になることもない。 In addition, wall surfaces on which objects cannot be placed, veranda fences, rooftops, rooftops, poles standing on the veranda, etc., poles mounted sideways on the wall, etc. can be used as installation parts. Geostationary satellites for satellite broadcasting are, for example, in the southwest direction in Japan. In this case, if the antenna is placed horizontally, it can only be installed in the southwest direction. However, if the antenna is placed vertically, there is a high proportion of buildings that have south, west or southwest facing walls. Can be used as an installation part, space constraints are eased, and the degree of freedom in selecting installation points is increased. It can also be directly attached to the side of a veranda fence where a parabolic antenna is often installed, a pole for a TV antenna, or the like.
さらに、反射板を略垂直となすことで雨滴の水切りが自然になされ、積雪も起こり難くなる。 Furthermore, raindrops are drained naturally by making the reflector substantially vertical, and snow is less likely to occur.
このほか、レンズが半球状であるので、強度が高くて風圧も受け難い。これに加え反射板を利用して支持面積を広げることもでき、しっかりした壁や柵などに取付けることで良好な耐風性ももたせ得る。一般家庭で使用されているパラボラアンテナは、一点で支持しているので、安定性、耐風性に問題があるが、この問題も併せて解決できる。 In addition, since the lens is hemispherical, it has high strength and is difficult to receive wind pressure. In addition to this, it is possible to increase the support area by using a reflector, and it is possible to provide good wind resistance by attaching it to a solid wall or fence. Parabolic antennas used in ordinary homes are supported at one point, so there are problems with stability and wind resistance, but this problem can also be solved.
以上述べたように、この発明の電波レンズアンテナ装置は、反射板を略垂直にして設置するようにしたので、反射板を水平置きにするものやパラボラアンテナのように嵩ばらず、そのため大きな設置スペースを必要とせず、また、通常使用されない壁面やベランダの柵の外側面、屋上や壁面などに設けたポールなどを設置部として利用でき、スペース面での設置規制が緩和され、設置場所の選択の自由度も高まって邪魔にならない場所にコンパクトに設置することが可能になる。 As described above, the radio wave lens antenna device according to the present invention is installed with the reflector substantially vertical, so it is not bulky like a horizontal reflector or a parabolic antenna. It does not require space and can be used as an installation part such as a wall that is not normally used, the outside surface of the fence of the veranda, a pole provided on the rooftop or wall surface, etc. The degree of freedom increases, and it becomes possible to install it in a compact place where it will not get in the way.
また、反射板をほぼ垂直にするので、積雪や滞留雨滴の除去対策を省くことが可能になる。 In addition, since the reflector is almost vertical, it is possible to omit measures for removing snow and accumulated raindrops.
このほか、反射板を取付具として使用でき、特別の支持具や取付具を必要としない。また、反射板を利用した面支持が可能であるので支持面積を広げて支持の安定を高めることもできる。さらに、半球レンズは強度が高くて風圧を受け難いので耐風性も高めることができる。 In addition, a reflector can be used as a fixture, and no special support or fixture is required. Moreover, since the surface support using a reflecting plate is possible, a support area can be expanded and the support stability can also be improved. Further, since the hemispherical lens has high strength and is difficult to receive wind pressure, wind resistance can be improved.
以下、この発明の電波レンズアンテナ装置の実施形態を図1乃至図6に基づいて説明する。 Embodiments of a radio wave lens antenna device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1及び図2に示すように、このアンテナ装置は、反射板1上に半球状のルーネベルグレンズ2を固定し、さらに、一次放射器4を反射板1上に設けた保持具3で保持してレンズ2の球面近傍に設け、反射板1に、壁面に対する取付部5を設けて成る。
As shown in FIGS. 1 and 2, this antenna device fixes a hemispherical Luneberg
反射板1は、電波反射性の良い金属板やプラスチック板と電波反射用の金属シートを貼り合わせた複合板などで形成されている。この反射板1は、通信相手からの電波を反射できるものであればよく、その形は円形に限定されない。
The
ルーネベルグレンズ2は、誘電体で形成される中心の半球体上に比誘電率と径を徐々に変化させた誘電体製の半球殻を全体が多層構造(例えば8層)となるように積層一体化して作られており、各部の比誘電率が先の(1)式で求まる値に近似したものになっている。
The Luneberg
この半球状ルーネベルグレンズ2の球の2分断面(円形平面)を接着するなどして反射板1の反射面上に固定している。レンズ2は反射板1の中央に取付けてもよいが、電波の到来方向とは反対側に偏らせたオフセット配置にすると、反射板1を不必要に大きくせずに済む。なお、ここで云う半球状レンズには、半球に近い形のものも含まれる。
A half-section (circular plane) of the sphere of the hemispherical Luneberg
保持具3は、一次放射器4の位置調整が行えるものが好ましい。例示の保持具3は、レンズ2の外周に沿う円弧ガイドレール3aと、そのガイドレールで案内して所望位置に動かし、位置決め後にロック固定する支持アーム3bを設け、レンズ2の球面に沿って湾曲した支持アーム3bに一次放射器4をアーム長手方向の位置調整が行えるように取付けており、一次放射器4を電波捕捉効率の高い位置(焦点やその近傍)にセットすることができる。
The
一次放射器4の設置数は特に限定されない。その数を例えばひとつとして1基の静止衛星からの電波を受信してもよいし、その数を複数にし、マルチビームアンテナにして複数ある静止衛星からの電波を受信してもよい。また、一次放射器の数を増やして送受信を行うこともできる。 The number of installed primary radiators 4 is not particularly limited. For example, the number may be one, and radio waves from one geostationary satellite may be received, or the number may be plural and a multi-beam antenna may be used to receive radio waves from a plurality of geostationary satellites. In addition, transmission / reception can be performed by increasing the number of primary radiators.
取付部5は、種々の形態のものが考えられる。図1の取付部5は吊掛け孔5aを利用して図2に示すように、建物などの外壁Aに取付けたネジ6に吊り掛けるものになっている。
The
反射板1の裏側に図3に示すようなフック5bを設け、そのフック5bを壁面にねじ止めする図4に示すようなフック掛け7に掛けるもの、図5に示すように、反射板1の裏側に大きなフック5cを設けてベランダの柵の手摺Bなどに吊り掛け、必要に応じてU字ボルト5dなどを併用して柵に固定するもの、図6に示すような半割りクランプ5eでTVアンテナなどのポールや柵の縦棧などを挾持するものなど、周知の取付具の中から適当なものを選んで利用してよい。
A hook 5b as shown in FIG. 3 is provided on the back side of the reflecting
その取付具を用いてアンテナ装置を反射板1が略垂直となるように壁面等に取付けると、反射板の片面(表面)側からの電波にしか対応できなくなるが、それでも、静止衛星や定位置のアンテナ装置との送受信は問題なく行える。
If the antenna device is attached to the wall surface or the like using the fixture so that the
なお、反射板1を傾斜配置するものは、反射板を傾斜した屋根等に載せてワイヤで繁留すると云った方法で固定すると台座などを設けずに済む。この場合、反射板を垂直配置にするものに比べて設置スペースの縮小効果は小さいが、通常使用しない屋根上等を活用できる利点がある。
In the case where the
1 反射板
2 半球状ルーネベルグレンズ
3 一次放射器の保持具
3a ガイドレール
3b 支持アーム
4 一次放射器
5 取付具
5a 吊掛け孔
5b、5c フック
5d U字ボルト
5e 半割りクランプ
6 ネジ
7 フック掛け
A 外壁
B 手摺
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