JP3625720B2 - アンテナシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、非静止衛星との通信に用いられるアンテナシステムに係り、特に複数のアンテナで構成されるアンテナシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の複数のアンテナで構成されるアンテナシステムとしては、たとえば特開昭63−18704号がある。
【0003】
これは、小型のパラボラアンテナを複数並べて、大面積のパラボラアンテナと同一の効果を得ようとするものであり、この利点は1つのパラボラアンテナを用いる場合に比べて奥行きを小さく出来ることである。
【0004】
ただし、複数のアンテナを使って同時に受信と送信の両方を行うことはない。
【0005】
また、2つの衛星等の移動体と同時に通信を行う際に、複数のアンテナが互いに通信の際の障害物とならず、方向調整機構を簡単な構成で実現したものとしては、図5のようなものが提案されている。
【0006】
これは、アンテナ支持用の第1の腕木(支持部材)と、前記第1の腕木(支持部材)に固着された第1のアンテナ(カセグレンアンテナ)と、第1の腕木(支持部材)及び第1のアンテナを、軸線(O1)14を中心に回転させる第1の回転機構と、アンテナ支持用の第2の腕木(支持部材)と、前記第2の腕木(支持部材)に固着された第2のアンテナ(カセグレンアンテナ)と、前記第2の腕木(支持部材)及び第2のアンテナを、軸線(O2)15を中心に回転させる第2の回転機構と、前記第1及び第2のアンテナ共通の仰角調整機構と、前記第1及び第2のアンテナ共通の方位角調整機構とを備え、前記軸線(O2)15は前記軸線(O1)14上に重なっており、前記第1のアンテナ及び第2のアンテナを、各々軸線(O1)14及び(O2)15の回りに回転させた際、各々のアンテナと腕木(支持部材)が、互いに通信の障害物とならないように配置されているアンテナシステムである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アンテナシステムを構成する複数のアンテナのうち、1つ以上が送信機能を有し、近接した周波数帯を用いて送信と受信を同時に行ったり、同時に別の方向にある複数の通信対象に送信を行うようなアンテナシステムにおいては、送信するアンテナが、他の受信もしくは送信もしくは送受信を行うアンテナに対して、近接障害(相互干渉)を起こすため、実際にはこのように近接して複数のアンテナを設置することは不可能であった。
【0008】
また、それでももし、このような構成を採った場合には、図5のように1次放射器がアンテナの中央に設置されるため、前記1次放射器と接続されるOMT、フィルタ、低雑音増幅器、局部発振器、大電力増幅器などのRF部を一直線に設置する為の十分なスペースを取ることが出来ず、その為に幅を広くして配置しなければならなかった。
【0009】
このため、アンテナを回転させるための回転モーメントが大きくなり、モーターは大きなトルクをもつ物が必要であった。
【0010】
また、RF部と一直線上にモーターなどを配置する場所が無いために、他の場所に設置すると、今度はその条件で十分な回転角度を確保するために、回転軸をアンテナの下の方に設定する必要があり、アンテナとの距離が広がる為に回転半径が大きくなり、アンテナシステム全体のサイズアップにつながっていた。
【0011】
逆に、レドームを設置する場合など、アンテナシステム全体のサイズが制限される場合には、開口面積が小さい為、送受信効率の良いアンテナシステムを実現することが出来なかった。
【0012】
【課題を解決するための手段】
第1のアンテナを第1の軸線を中心に第1の回転方向に回動可能に設ける第1の回転機構と、前記第1の軸線と同一方向又は平行に延びる第2の軸線を中心に第2のアンテナを第1の回転方向に回動可能に設ける第2の回転機構と、前記第1、第2の軸線と異なった軸線方向となる第3の軸線を中心に、前記第1、第2の回転機構を共通に第2の回転方向に回動可能に支持する仰角調整機構と、前記第1、第3の軸線方向と異なった軸線方向となる第4の軸線を中心に前記仰角調整機構を第3の回転方向に回動可能に支持する方位角調整機構とを備え、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナに、オフセットタイプのアンテナを用いたアンテナシステムであり、その1次放射器は、該アンテナシステムの端で前記第4の軸を中心に相反した位置に置かれ1次放射器間距離がアンテナ端間距離とほぼ同じであることを特徴とする。
【0013】
第2の本発明のアンテナシステムでは、第1の本発明の構成に加えて、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナは、オフセットタイプのカセグレンアンテナからなる。
【0014】
第3の本発明のアンテナシステムでは、第1の本発明の構成に加えて、RFの送信部又は受信部を構成する構成要素を、前記第1の回転機構の軸線又は前記第2の回転機構の軸線の軸上もしくは軸に平行に一直線に配置する。
【0015】
第4の本発明のアンテナシステムでは、第1の本発明の構成に加えて、RF部及び前記第1の回転機構を構成するモータ及び前記第2の回転機構を構成するモータを、前記第1の軸線及び前記第2の軸線上に配置した。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は半円形のカセグレンアンテナを2個用いた第1の実施の形態であり、図1(a)はアンテナシステムの上面図、図1(b)は図1(a)のA−A’断面図である。
【0017】
主反射鏡1又は2は放物面形状をしており、受信の場合は衛星からの電波は経路3のように、主反射鏡1又は2で反射されて副反射鏡8又は9で再び反射される。
【0018】
副反射鏡8又は9は、双曲面形状をしており、副反射鏡8又は9で反射された電波は1次放射器4又は5に入射する。
【0019】
送信の際は、全く逆の経路を通り衛星の方向に放射される。
【0020】
この時、両方のアンテナが別々に送受信を行っている場合、送信しているアンテナが他方の受信もしくは送信もしくは送受信を行うアンテナに対して、近接障害(相互干渉)を起こす可能性が有るが、これは1次放射器間の距離を長くとるほど干渉の影響を少なくすることが出来る。
【0021】
図2は、上記第1の実施の形態と従来例のカセグレンアンテナの1次放射器間距離を比較する図である。
【0022】
ここでは、比較の為に回転軸(O1)14又は(O2)15方向のアンテナ端間距離を同一としている。
【0023】
この場合、図2(a)の第1の実施の形態の1次放射器間距離はXで表され、アンテナ端間距離とほぼ同じであるのに対し、図2(b)の従来例の1次放射器間距離はYで表され、第1の実施の形態の場合に比べると半分程でしかない。
【0024】
実際にRF部や回転機構などを考慮に入れて設計した場合には、後で述べるようにアンテナ端間距離を、本発明では従来例より大きく取ることが出来るため、1次放射器間距離の差はさらに大きくなり、干渉の影響を劇的に少なくすることが出来る。
【0025】
図3は楕円形のカセグレンアンテナを2個用いた第2の実施の形態であり、図3(a)はアンテナシステムの上面図、図3(b)はA−A’面の断面図である。
【0026】
主反射鏡1又は2は第1の実施の形態と同様に放物面で構成されているが、その外形は楕円形状となっている。
【0027】
このため、第1の実施の形態と比べると、サイドローブを抑制することができるため、指向特性の良いアンテナシステムを実現することが可能になる。
【0028】
図4は、第1の実施の形態のアンテナシステムの動作機構及び構成を説明する図である。
【0029】
受信の場合について説明すると、1次放射器に入射した電波は、導波管6又は7を通してRF受信部10又は11へ導かれる。
【0030】
また、送信ではRF送信部12又は13から導波管6又は7を通して1次放射器へ信号が導かれる。
【0031】
このRF部は、OMT、フィルタ、低雑音増幅器、局部発振器、HPA、などから構成される。
【0032】
これらの回路は、入力と出力の距離を離すことが望ましく、その為には送信、受信毎に一直線上に配置されるのが望ましい。
【0033】
図4のような構成とすることで、1次放射器は常にアンテナシステムの端に位置することになり、従来例の場合と異なり、RF部を配置する為のスペースが非常に長くとれ、一直線上に配置することが可能になる。
【0034】
さらに、RF部を送信、受信毎に一直線上に配置することで、RF部の幅を狭くすることが出来て、回転軸14又は15の回転モーメントを小さく出来る為に、モーターのトルクが小さくてすむ。
【0035】
また、RF部が回転軸18から近くに配置されているため、回転軸18の回りの回転においても、従来例より回転モーメントが小さい。
【0036】
さらには、そのRF部の内部の延長線上にまだスペースがあるため、第1の回転機構を実現する為のモーター10、第2の回転機構を実現する際のモーター11も各々回転軸14又は回転軸15の近傍に配置することが出来るため、アンテナシステムの小型化につながる。
【0037】
また、レドームを設置することを想定した場合には、レドームの半径は回転軸14又は15又は18のうちで最も下に位置する回転軸を中心とした回転を考えて設計しなければならない。
【0038】
図4に示す実施の形態では、RF送信部12又は13、RF受信部10又は11、モーター16又は17、回転軸((O1)14)14又は((O2)15)15をアンテナのすぐ下に設置することが出来て、回転軸18もモーターの真下にきている。
【0039】
このため、最も下にある回転軸18とアンテナとの距離を非常に小さくすることが出来るため、レドームを回転軸18を中心として設置した場合にも、アンテナ端間距離が小さくならないので、アンテナの開口面積を大きく取ることができる。
【0040】
これに比べ、図5の従来例では、1次放射器から中心までの距離が小さい為に、アンテナのすぐ下のRF部とモーターを一直線に設置することができない。
【0041】
このためモーターはRF部の下に設置しなければならず、回転軸18はそのさらに下にしなければならない。
【0042】
結果として回転軸18からアンテナまでの距離が大きくなってしまい、レドームを回転軸18を中心として設置した場合には、アンテナ端間距離が小さくなってしまい、アンテナの開口面積が小さくなる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0044】
本発明によれば、2つの1次放射器を、相対する位置に設置する為、その間の距離を大きくとることが出来る。このため、2つの1次放射器間の相互干渉を小さく抑えることが出来る。また、アンテナの下にRF部を設置する為の距離を長く取ることができる。
【0045】
本発明によれば、例えばオフセットタイプのパラボラアンテナに比べ、導波管の長さを短くすることが出来る。このため、導波管で発生する雑音や歪などを小さく抑えることが出来る。
【0046】
本発明によれば、RF部の構成要素間の配線を最短にすることが出来る為、ここで発生する雑音や歪などを小さく抑えることが出来る。また、入力と出力の距離を離すことが出来る為、入出力間干渉を減らすことが出来る。また、RF部の幅を小さくすることができ、回転軸の回りの回転モーメントを小さくすることが出来る為、トルクの小さなモーターを使用することが出来る。
【0047】
本発明によれば、回転軸の回りの回転モーメントをさらに小さくすることが出来る為、トルクのさらに小さなモーターを使用することが出来る。また、別の回転軸からモーターまでの距離も短くすることができ、こちらの、回転モーメントも小さくすることができる。
【0048】
また、レドームに収める場合など、アンテナシステムの外形サイズが規定される場合には、従来例に比べてアンテナ面積を大きく取ることができ、送受信の効率がアップする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示し、(a)は上面図、(b)は断面図である。
【図2】(a)は本発明の第1の実施の形態を示し、(b)は従来例を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示し、(a)は上面図、(b)は断面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の機構を示し、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図5】従来例の機構を示し、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【符号の説明】
1,2 主反射鏡
3 電波の経路
4,5 1次放射器
6.7 導波管
8.9 副反射鏡
10,11 RF受信部
12,13 RF送信部
14 回転軸(O1)
15 回転軸(O2)
18 回転軸
16,17 モーター
19 レドーム
Claims (4)
- 第1のアンテナを第1の軸線を中心に第1の回転方向に回動可能に設ける第1の回転機構と、
前記第1の軸線と同一方向又は平行に延びる第2の軸線を中心に第2のアンテナを第1の回転方向に回動可能に設ける第2の回転機構と、
前記第1、第2の軸線と異なった軸線方向となる第3の軸線を中心に、前記第1、第2の回転機構を共通に第2の回転方向に回動可能に支持する仰角調整機構と、
前記第1、第3の軸線方向と異なった軸線方向となる第4の軸線を中心に前記仰角調整機構を第3の回転方向に回動可能に支持する方位角調整機構とを備え、
前記第1のアンテナと前記第2のアンテナに、オフセットタイプのアンテナを用いたアンテナシステムであり、
その1次放射器は、該アンテナシステムの端で前記第4の軸を中心に相反した位置に置かれ1次放射器間距離がアンテナ端間距離とほぼ同じであることを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項1記載のアンテナシステムにおいて、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナは、オフセットタイプのカセグレンアンテナであるアンテナシステム。
- 請求項1記載のアンテナシステムにおいて、RFの送信部又は受信部を構成する構成要素を、前記第1の回転機構の軸線又は前記第2の回転機構の軸線の軸上もしくは軸に平行に一直線に配置することを特徴とするアンテナシステム。
- 請求項1記載のアンテナシステムにおいて、RF部及び前記第1の回転機構を構成するモータ及び前記第2の回転機構を構成するモータを、前記第1の軸線及び前記第2の軸線上に配置したアンテナシステム。
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