JP3737700B2

JP3737700B2 - マルチビームアンテナ装置

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Publication number: JP3737700B2
Application number: JP2001017330A
Authority: JP
Inventors: 隆也小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JP2002223110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば成層圏に配備される飛行船や宇宙空間に配備される人工衛星等の飛翔体に搭載して所望の地域との通信を行うのに好適するマルチビームアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、通信の分野においては、複数の飛行船を成層圏に配備して、これら飛行船に搭載したアンテナ装置を用いて地上における所望の地域の通信サービスを実行する構想が進められている。このようなアンテナ装置としては、マルチビームアンテナ装置が有効であると考えられている。
【０００３】
このような従来のマルチビームアンテナ装置には、例えば図１８に示すようにホーンアンテナと称する複数のアンテナ１を所定の開き角を有して、いわゆる花弁状に固定配置して、各ビーム領域の一部が重なるように設定したアンテナ部２が備えられる。この複数のアンテナ１が花弁状に固定配置されたアンテナ部２は、互いに直交する二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）回りに回転自在に形成されたアンテナ支持機構、例えばＸ−Ｙ（二軸）ジンバル３に対していわゆるロール軸及びピッチ軸と称する二軸回りの回転角が調整可能に組付けられる。そして、このＸ−Ｙジンバル３は、その基部が、飛翔体の電気系に対して、例えば図示しないロータリージョイントと称する結合機構４を介して電気的に接続された状態で、いわゆるヨー軸（Ｚ軸）回りに回転自在に取付け配置される。
【０００４】
上記構成において、アンテナ部２は、Ｘ−Ｙジンバル３により二軸回りが角度調整されると共に、上記結合機構４によりヨー軸回りが回転調整されることにより、その複数のアンテナ１が所望の地域に指向され、そのビーム領域内の地域との信号の送受が実行される。
【０００５】
ところが、上記マルチビームアンテナ装置では、そのＸ−Ｙジンバル３に対して電力を供給するために、該Ｘ−Ｙジンバル３をロータリジョイント等の結合機構４を介して飛翔体内の電気系と電気的に接続させて取付配置しなければならない構成上、その取付構造が非常に複雑となり、動作制御の信頼性の低下を招いている。
【０００６】
これによれば、アンテナ部２の複数のアンテナ１の一つが故障して、所望のサービス地域への通信サービスが困難となった場合、一旦、地上に回収して、その修理を含む交換作業を行わなければならないことにより、その保守作業が非常に面倒であるという問題を有する。
【０００７】
また、これによれば、サービス地域における一部の地域の通信負荷が時間帯や季節等により変動したりすると、その対応が困難となるために、予め変動分を考慮しなければならないという問題を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のマルチビームアンテナ装置では、取付構造が複雑で動作制御の信頼性が低いうえ、保守作業が非常に面倒であると共に、運用の多様化が困難であるという問題を有する。
【０００９】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、信頼性の高い安定した通信を実現し得、且つ、運用の多様化の促進を図り得るようにしたマルチビームアンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、特定の領域内に複数のアンテナそれぞれのビーム領域を一部重なるように並べて形成するマルチビームアンテナ装置において、前記複数のアンテナが取付面に並設配置されるアンテナ取付構体と、前記取付面の複数のアンテナそれぞれの併設配置部に設けられ、前記特定の領域に向けられる基準軸に対して前記アンテナをそのビーム方向が所定角度傾斜させた状態で前記基準軸回りに回転させて前記ビーム領域を前記特定の領域内で回転させる複数の回転機構と、前記複数の回転機構それぞれを、互いに任意の位相差を採って隣接するアンテナによるビーム領域の一部を重ねた状態で同期して回転させる回転同期機構とを備えるアンテナユニットと；このアンテナユニットを、前記アンテナ取付構体に対して互いに直交する二軸回りに回転自在に取付け配置するアンテナ支持機構と；このアンテナ支持機構を前記二軸回りに駆動制御して前記アンテナユニットのアンテナ全体の指向方向を制御し、該アンテナユニットの複数のアンテナを前記基準軸回りに回転制御して各アンテナによって形成されるビーム領域を可変設定するビーム領域設定手段と；を具備してマルチビームアンテナ装置を構成したものである。
【００１１】
上記構成によれば、複数のアンテナは、そのアンテナユニットがアンテナ支持機構を介して二軸回りの回転角が制御されると、その回転角に応じて指向方向が制御され、その基準軸回りに回転されると、回転角に応じて各ビーム領域が移動されて、所望の地域に設定される。これにより、従来のようにアンテナ支持機構自体を基準軸回りに回転駆動することがなくなり、高精度なビーム領域の制御を実現したうえで、取付構体への取付構造の簡略化が図れて、動作制御の信頼性の向上が図れ、しかも、アンテナシステムとしての運用の多様化の促進を図ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１及び図２は、この発明の一実施の形態に係るマルチビームアンテナ装置を示すもので、図１は、背面側から見た状態を示し、図２は、先端側から見た状態を示す。即ち、アンテナ支持機構を構成する二軸（Ｘ−Ｙ）ジンバル１０は、フレーム部材１０１に対して互いに直交し、且つ、交叉するＸ軸、Ｙ軸が回転自在に設けられる。そして、この二軸ジンバル１０は、取付構体として、例えば成層圏に配備される飛行船等の飛翔体１１に対して、例えば地上のサービス地域に対応してＸ軸回りに回転自在に搭載される。
【００１４】
二軸ジンバル１０には、そのＹ軸に対してアンテナユニット１２が回転自在に組付けられる。このアンテナユニット１２は、そのＸ軸及びＹ軸のジンバル駆動モータ１３、１４がそれぞれ駆動力伝達可能に係合され、このジンバル駆動モータ１３、１４を介して選択的に二軸回りに回転制御される。
【００１５】
また、アンテナユニット１２には、例えばホーンアンテナで構成される第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３がそれぞれサービス地域の略中心と飛翔体の取付面を結ぶ基準軸（Ｚ軸）に対して、９０度未満の所定の傾斜角（いわゆるオフセット角）を有した状態で、保持体に収容配置される。即ち、これら第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３は、図３に示すようにその基準軸に対する傾斜角が各ビーム領域Ａ、Ｂ、Ｃの一部が重なるように所定の位相差を有するように設定される。
【００１６】
即ち、第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３は、そのビーム方向が同様に上記基準軸に対して所定の傾斜角を有した状態で、保持体１２４に対してジンバル機構１２５を介してそれぞれ自在状に支持される。そして、これら第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の基端には、図４に示すようにそれぞれ同様に位相角及び傾斜角調整用の調整機構を構成するリンク部材１５１の一端が自在継手１５２を介して自在状にリンク結合される（但し、図４においては、便宜上、第１のアンテナのみを図示）。
【００１７】
リンク部材１５１は、図５に示すようにその他端が、筒状の第１の摺動部材１５３の周囲部にリンク結合され、その中間部が筒状の第２の摺動部材１５４の周囲部にリンク１５５を介してリンク結合される。これら第１及び第２の摺動部材１５３、１５４には、スリーブ１５６が回転自在に内挿される。スリーブ１５６には、その周壁に螺旋溝１５７が形成され、その内部には、ベース部材１５８に突設される軸１５９が基準軸（Ｚ軸）方向に移動自在に内挿される。この軸１５９には、詳細を後述する同期プーリ１６１が嵌着され（図４参照）、この同期プーリ１６１を介してベース部材１５８と一体的に回転駆動される。
【００１８】
上記第１の摺動部材１５１には、例えばねじ孔１６２が上記スリーブ１５６の螺旋溝１５７に対応して形成され、このねじ孔１６２には、位相角調整用の調整螺子１６３が螺合される。この調整螺子１６３は、その先端部がねじ孔１６２を通ってスリーブ１５６の螺旋溝１５７に案内自在に係合される。
【００１９】
上記スリーブ１５６は、後述する駆動制御部１７（図１０参照）を介して選択的に駆動制御されるリニア駆動部１６４により図６及び図７に示すように基準軸方向に選択的に移動制御される。すると、調整螺子１６３は、その先端部がスリーブ１５６の螺旋溝１５７に案内されて第１の摺動部材１５３を、ベース部材１５８の軸回りに図中時計及び反時計方向に回動付勢する。この際、第１の摺動部材１５３は、第２の摺動部材１５４と協働してリンク部材１５１を駆動して、第１のアンテナ１２１（あるいは第２のアンテナ１２２、第３のアンテナ１２３）を、その基準軸に対する傾斜角（オフセット角）を初期状態に保った状態で、基準軸回りに回転制御して、その位相角を可変設定する。
【００２０】
また、上記第２の摺動部材１５４は、上記リニア駆動部１６４により図８及び図９に示すように基準軸方向に選択的に移動制御される。すると、第２の摺動部材１５４は、その移動に連動してリンク部材１５１の中間部を同方向に移動付勢して、第１のアンテナ１２１（あるいは第２のアンテナ１２２、第３のアンテナ１２３）を、初期の位相角を保った状態で、基準軸に対する傾斜角を可変設定する。
【００２１】
上記第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３には、同様に組付けられたベース部材１５８の軸１５９に上述したように嵌着される同期プーリ１６１間に同期ベルト１６７が巻掛けられ、その各ベース部材１５８がこれら同期ベルト１６７及び同期プーリ１６１を介してを同期して回転駆動される。
【００２２】
また、第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３のうち第１のアンテナ１２１の同期プーリ１６１上には、駆動プーリ１６８が同軸的に嵌着され、この駆動プーリ１６８には、駆動ベルト１６９の一端部が巻掛けられる。この駆動ベルト１６９の他端は、例えば駆動モータ１８の回転軸に嵌着される図示しないプーリに回転力伝達可能に巻掛けられる（図１参照）。
【００２３】
上記ジンバル駆動モータ１３、１４及び上記駆動モータ１８は、例えば図１０に示すように上記駆動制御部１７が接続される。この駆動制御部１７には、その第１の入力端に図示しない指令部からのビーム領域指令情報が入力されると共に、その第２の入力端に上記飛翔体１１の位置・姿勢情報が入力される。
【００２４】
駆動制御部１７は、上記ビーム領域指令情報及び位置・姿勢情報が入力されると、そのビーム領域指令情報及び位置・姿勢情報に基づいてＸ軸回りのＸ軸駆動信号、Ｙ軸回りのＹ軸駆動信号及び基準軸回りの基準軸駆動信号をそれぞれ生成して上記ジンバル駆動モータ１３、１４及び駆動モータ１８に出力する。
【００２５】
ここで、ジンバル駆動モータ１３、１４は、駆動制御部１７からのＸ軸駆動信号及びＹ軸駆動信号に基づいて二軸ジンバル１０のＸ軸及びＹ軸回りの回転角を制御して、アンテナユニット１２全体を指向制御する。
【００２６】
同時に、駆動モータ１８は、駆動制御部１７からの基準軸駆動信号に基づいて駆動制御され、その駆動にともなう回転力が駆動ベルト１６９を介して駆動プーリ１６８に伝達される。
【００２７】
この駆動プーリ１６８に伝達された回転力は、同期プーリ１６１に伝達され、この同期プーリ１６１から同期ベルト１６７を介して、他の同期プーリ１６１、１６１に伝達される。各同期プーリ１６１、１６１、１６１は、その回転角に応じて図１１（ａ）及び図１２（ａ）に示すように第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３を、各基準軸を中心軸として先端部をそれぞれ同期して所定の位相差を採って回転移動させて、そのビーム領域Ａ、Ｂ、Ｃを図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように可変設定する。
【００２８】
また、上記駆動制御部１７には、その第１の入力端に例えば上記指令部（図示せず）を介して位相角指令情報及び傾斜角指令情報が入力される。すると、駆動制御部１７は、位相角指令情報及び傾斜角指令情報に基づいて位相角設定信号及び傾斜角設定信号を生成して上記リニア駆動部１６４に出力する。ここで、リニア駆動部１６４は、上述したようにスリーブ１５６あるいは第２の摺動部材１５４を選択的に基準軸方向に移動付勢して第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の位相角及び傾斜角を設定する。
【００２９】
このようにアンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３は、その位相角及び傾斜角をそれぞれ選択して、そのビーム領域を可変設定することにより、例えばサービス地域における特定地域の通信負荷が増大した場合の対応運用や、他のアンテナの故障時等における冗長運用に供される。
【００３０】
上記構成において、二軸ジンバル１０に組付けられたアンテナユニット１２は、複数組、例えば５組が、サービス地域に対応して図１３及び図１４に示すように上記飛翔体１１の取付面に併設して搭載される（図１３及び図１４中では、図の都合上、飛翔体を図示せず）。そして、これら５組の各二軸ジンバル１０のジンバル駆動モータ１３、１４及びアンテナユニット１２の駆動モータ１８は、それぞれ上記駆動制御部１７に接続される。
【００３１】
駆動制御部１７は、上述したように上記指令部（図示せず）からのビーム領域指令情報及び上記飛翔体１１の位置・姿勢情報が入力されると、そのビーム領域指令情報及び位置・姿勢情報に基づいて５組の各二軸ジンバル１０のＸ軸回りのＸ軸駆動信号、Ｙ軸回りのＹ軸駆動信号、及び上記アンテナユニット１２の基準軸回りの基準軸駆動信号をそれぞれ生成して各ジンバル駆動モータ１３、１４及び駆動モータ１８に出力する。
【００３２】
ここで、５組の各ジンバル駆動モータ１３、１４は、駆動制御部１７からのＸ軸駆動信号及びＹ軸駆動信号に基づいて二軸ジンバル１０のＸ軸及びＹ軸回りの回転角を制御して、各アンテナユニット１２全体をサービス地域に指向制御する。
【００３３】
同時に、５組の各駆動モータ１８は、駆動制御部１７からの基準軸駆動信号に基づいて駆動制御され、その駆動にともなう回転力が駆動ベルト１６９を介して各駆動プーリ１６８に伝達される。この各駆動プーリ１６８に伝達された回転力は、同期プーリ１６１に伝達され、この同期プーリ１６１から同期ベルト１６７を介して他の同期プーリ１６１、１６１に伝達される。ここで、同期プーリ１６１、１６１、１６１は、その回転角に応じて第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３を、基準軸回りに同期して回転移動させて、そのビーム領域をサービス地域の所定の地域に向くように設定する。
【００３４】
ここで、５組のアンテナユニット１２は、各第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の各ビーム領域が隣接するビール領域と一部が重なるように設定されて、全体で所望のサービス地域への通信サービスを実行する。
【００３５】
そして、通信サービスの実行状態において、上記飛翔体１１の位置・姿勢が変化すると、上記駆動制御部１７には、その第２の入力端に飛翔体位置・姿勢情報が入力される。すると、駆動制御部１７は、入力した位置・姿勢情報に基づいて各二軸ジンバル１０のＸ軸回りのＸ軸駆動信号、Ｙ軸回りのＹ軸駆動信号、及び上記アンテナユニット１２の基準軸回りの基準軸駆動信号をそれぞれ生成して各ジンバル駆動モータ１３、１４及び駆動モータ１８に出力する。
【００３６】
ここで、ジンバル駆動モータ１３、１４は、駆動制御部１７からのＸ軸駆動信号及びＹ軸駆動信号に基づいて二軸ジンバル１０のＸ軸及びＹ軸回りの回転角を制御して、アンテナユニット１２全体の指向方向をそれぞれ補正する。
【００３７】
同時に、５組の各駆動モータ１８は、駆動制御部１７からの基準軸駆動信号に基づいて駆動制御され、その駆動にともなう回転力が駆動ベルト１６９を介して駆動プーリ１６８に伝達される。
【００３８】
駆動プーリ１６８に伝達された回転力は、同期プーリ１６１に伝達され、この同期プーリ１６１から同期ベルト１６７を介して、他の同期プーリ１６１、１６１に伝達される。ここで、同期プーリ１６１、１６１、１６１は、その回転角に応じて第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３を、基準軸回りに所定の位相差を採って回転移動させて、そのビーム領域をそれぞれサービス地域の所定の地域に向くように補正する。
【００３９】
ここで、５組のアンテナユニット１２は、各第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の各ビーム領域が上記飛翔体１１の位置・姿勢の変化に対応して調整され、所定のサービス地域への安定した高品質な通信サービスが継続される。
【００４０】
また、通信サービス中において、サービス地域における特定地域の通信負荷が増大した場合や、他のアンテナの故障した場合においては、その５組のアンテナユニット１２のうちのいずれかの第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の位相角及び傾斜角を可変設定して、そのビーム領域を可変設定することにより、継続して安定した高品質な通信サービスが実行される。
【００４１】
このように、上記マルチビームアンテナ装置は、飛翔体１１の取付面とサービス地域を結ぶ基準軸に対して所定の傾斜角を有して第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３を併設配置して、これら第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３をそれぞれ基準軸回りに独立して回転自在に配設したアンテナユニット１２を、互いに直交する二軸回りに回転自在に取付け配置する二軸ジンバル１０に組付けて、この二軸ジンバル１０を駆動制御してアンテナユニット１２全体の指向方向を制御すると共に、該アンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３を基準軸回りに回転制御して各ビーム領域を可変設定するように構成した。
【００４２】
これによれば、二軸ジンバル１０の二軸が回転駆動されると、アンテナユニット１２の二軸回りの回転角が制御され、その回転角に応じてアンテナユニット１２全体の指向方向が制御され、その基準軸回りに回転されると、第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の各ビーム領域が移動されて、所望の地域にビーム領域が設定される。
【００４３】
この結果、従来のように二軸ジンバル自体を基準軸回りに回転駆動することがなくなり、高精度なビーム領域の制御を実現したうえで、飛翔体１１への取付構造の簡略化が図れて、動作制御の信頼性の向上が図れる。
【００４４】
また、これによれば、アンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の各位相角及び傾斜角を、それぞれ可変設定して、通信負荷の変動に対する対応運用や、故障時における冗長運用への容易な対応が実現される等の運用の多様化の促進を図ることができる。
【００４５】
また、上記実施の形態において、５組のアンテナユニット１２に対応して少なくとも図１５に示すように１本の冗長用アンテナ２０を、互いに直交し、且つ、交叉しない二軸回りに回転自在に設けたアンテナ支持機構２１を介して上記飛翔体１１に搭載して冗長系を形成する。
【００４６】
上記構成により、上記アンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３のいずれかが故障したような場合、例えば上記指令部（図示せず）でアンテナ支持機構２１を遠隔的に駆動制御して、冗長用アンテナ２０を、アンテナユニット１２に組付け配置した第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の中の故障したアンテナがサービスを行っていた所望のサービス地域に指向させて、そのサービス地域への継続した通信サービスを実行する。これにより、高品質な通信サービスを継続して行うことができて、信頼性の高い安定したサービスが実現される。
【００４７】
さらに、上記実施の形態では、アンテナユニット１２を、互いに直交する二軸回りに回転自在に支持するアンテナ支持機構として互いに直交する二軸が交差する構造の二軸ジンバル１０を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば互いに直交する二軸が交叉しないように配置される、いわゆる二軸マウント構造のものを用いて構成することも可能である。
【００４８】
また、上記実施の形態では、アンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の基準軸に対する位相角及び傾斜角を調整自在に構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、アンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の基準軸に対する位相角及び傾斜角を固定配置するように構成することも可能である。このアンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の位相角及び傾斜角を固定配置するように構成する場合には、上記図１５の冗長用アンテナ２０を備えることにより、同様に運用の多様化と共に、信頼性の高い安定した通信を実現することができる。
【００４９】
さらに、上記実施の形態では、アンテナユニット１２の第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３を同期プーリ１６１、同期ベルト１６７、駆動プーリ１６８及び駆動ベルト１６９を用いたベルト同期機構を用いて同期駆動するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３を独立した駆動モータで同期して回転駆動するように構成することも可能である。
【００５０】
また、上記実施の形態では、アンテナとして、第１乃至第３のアンテナ１２１、１２２、１２３の３本を備えたアンテナユニット１２を構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、図１６及び図１７に示すように構成することも可能である。
【００５１】
図１６のアンテナ構造は、４本のアンテナ２２を、基準軸に対して所定の傾斜角を有して配置し、相互間を同期機構２３１を介して回転自在に組合せてアンテナユニット２４１を構成したものである。
【００５２】
また、図１７のアンテナ構造は、６本のアンテナ２２を、基準軸に対して所定の傾斜角を有して配置し、相互間を同期機構２３２を介して回転自在に組み合わせてアンテナユニット２４２を構成したものである。
【００５３】
そして、これらのアンテナ構造において、その半分のアンテナ２２で送信側を形成し、他の半分のアンテナ２２で受信側を形成するように構成することも可能である。
【００５４】
また、上記奇数本のアンテナ２２を組合せ配置したアンテナユニットを構成することも可能である。この奇数本のアンテナ構造の場合には、送信側と受信側とでは、アンテナ本数が異なることとなる。
【００５５】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００５６】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で、信頼性の高い安定した通信を実現し得、且つ、運用の多様化の促進を図り得るようにしたマルチビームアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るマルチビームアンテナ装置を背面側から見た状態を示した斜視図である。
【図２】図１を先端側から見た状態を示した斜視図である。
【図３】図１の第１乃至第３のアンテナの配置構成とビーム領域の関係を示した図である。
【図４】図１の第１乃至第３のアンテナの位相角及び傾斜角調整用の調整機構を取り出して示した斜視図である。
【図５】図４の調整機構の要部を分解して示した分解斜視図である。
【図６】図４の調整機構の位相角の調整動作を説明するために示した斜視図である。
【図７】図４の調整機構の位相角の調整動作を説明するために示した斜視図である。
【図８】図４の調整機構の傾斜角の調整動作を説明するために示した斜視図である。
【図９】図４の調整機構の傾斜角の調整動作を説明するために示した斜視図である。
【図１０】図１の制御系の構成を示したブロック図である。
【図１１】図１の第１乃至第３のアンテナの傾斜角及び位相角とビーム領域の関係を示した図である。
【図１２】図１の第１乃至第３のアンテナの傾斜角及び位相角とビーム領域の関係を示した図である。
【図１３】図１をアンテナユニットを５組配置した構成を背面側から見た状態を示した斜視図である。
【図１４】図１３のアンテナユニットを５組配置した構成を先端側から見た状態を示した斜視図である。
【図１５】この発明の他の実施の形態に係るマルチビームアンテナ装置の要部を取り出して示した斜視図である。
【図１６】この発明の他の実施の形態に係るマルチビームアンテナ装置の要部の構成を示した図である。
【図１７】この発明の他の実施の形態に係るマルチビームアンテナ装置の要部の構成を示した図である。
【図１８】従来のマルチビームアンテナ装置を示した斜視図である。
【符号の説明】
１０ … 二軸ジンバル。
１０１ … フレーム部材。
１１ … 飛翔体。
１２ … アンテナユニット。
１２１〜１２３ … 第１乃至第３のアンテナ。
１２４ … 保持体。
１２５ … ジンバル機構。
１３ … ジンバル駆動モータ。
１４ … 送受信機。
１５１ … リンク部材。
１５２ … 自在継手。
１５３、１５４ … 第１及び第２の摺動部材。
１５５ … リンク。
１５６ … スリーブ。
１５７ … 螺旋溝。
１５８ … ベース部材。
１５９ … 軸。
１６１ … 同軸プーリ。
１６２ … ねじ孔。
１６３ … 調整螺子。
１６４ … リニア駆動部。
１６７ … 同期ベルト。
１６８ … 駆動プーリ。
１６９ … 駆動ベルト。
１７ … 駆動制御部。
１８ … 駆動モータ。
２０ … アンテナ。
２１ … アンテナ支持機構。
２２ … アンテナ。
２３１、２３２ … 同期機構。
２４２、２４２ … アンテナユニット。
Ａ、Ｂ、Ｃ … ビーム領域。

Claims

特定の領域内に複数のアンテナそれぞれのビーム領域を一部重なるように並べて形成するマルチビームアンテナ装置において、
前記複数のアンテナが取付面に並設配置されるアンテナ取付構体と、前記取付面の複数のアンテナそれぞれの併設配置部に設けられ、前記特定の領域に向けられる基準軸に対して前記アンテナをそのビーム方向が所定角度傾斜させた状態で前記基準軸回りに回転させて前記ビーム領域を前記特定の領域内で回転させる複数の回転機構と、前記複数の回転機構それぞれを、互いに任意の位相差を採って隣接するアンテナによるビーム領域の一部を重ねた状態で同期して回転させる回転同期機構とを備えるアンテナユニットと；
このアンテナユニットを、前記アンテナ取付構体に対して互いに直交する二軸回りに回転自在に取付け配置するアンテナ支持機構と；
このアンテナ支持機構を前記二軸回りに駆動制御して前記アンテナユニットのアンテナ全体の指向方向を制御し、該アンテナユニットの複数のアンテナを前記基準軸回りに回転制御して各アンテナによって形成されるビーム領域を可変設定するビーム領域設定手段と；
を具備することを特徴とするマルチビームアンテナ装置。
前記アンテナユニットには、前記基準軸に対してビーム指向方向が所定の傾斜角を有して配設される複数のアンテナを備えた送信側アンテナ部、及び前記基準軸に対して所定の傾斜角を有して配設される複数のアンテナを備えた受信側アンテナ部が設けられることを特徴とする請求項１記載のマルチビームアンテナ装置。
さらに、前記アンテナユニットは、前記複数のアンテナの前記基準軸に対する傾斜角を調整する傾斜角調整機構と、前記複数のアンテナの回転機構の回転位相角を調整する位相角調整機構とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビームアンテナ装置。
さらに、少なくとも１個のアンテナを、前記アンテナ取付構体の取付面に対して互いに直交する二軸回りに回転自在に取付け配置して、該アンテナを前記二軸回りに回転駆動してビーム領域を可変設定するアンテナ冗長手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビームアンテナ装置。
前記取付構体は、飛翔体であり、前記ビーム領域設定手段は、前記飛翔体の位置・姿勢に基づいて前記アンテナ支持機構を駆動制御すると共に、前記複数のアンテナを基準軸回りに回転駆動して前記複数のアンテナのビーム領域を初期状態に保持することを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビームアンテナ装置。