JP3742303B2

JP3742303B2 - Lens antenna device

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Publication number: JP3742303B2
Application number: JP2001025732A
Authority: JP
Inventors: 隆也小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP2002232230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星通信システムの地上局に用いられ、電波ビームを集束させる球体レンズを利用したレンズアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電波ビームを集束可能な球体レンズを利用して、球体レンズの下半球面上の所定位置に放射器を配置し、球体レンズの中心方向に放射器の指向性を合わせることで、所定方向に電波ビームを形成するレンズアンテナ装置の開発が進められている。この種のアンテナ装置は、放射器の位置を球体レンズの下半球面上で任意に移動させるだけで、天球上のどこにでも電波ビームを指向させることができるので、パラボラアンテナ装置等のように全体を回転駆動させる必要がなく、駆動系の小型化が容易であるという利点を有する。
【０００３】
しかしながら、レンズアンテナ装置では、球体レンズそのものが小型化の制約となっているため、もはや全体の小型化が困難な状況にある。また、球体形状のため、組立時の取り扱いが容易でないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のレンズアンテナ装置では、球体レンズそのものの大きさが装置小型化の制約となり、しかも球体形状のため、製作、組立時の取り扱いが容易でないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、レンズ部分の小型軽量化により装置全体の小型軽量化を実現でき、かつレンズ部分の取り扱い、製作、組立が容易なレンズアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るレンズアンテナ装置は、以下のように構成される。
【０００８】
（１）同心の球面に誘電体が積層されて構成されこれを通過する略平行な電波を一点に集束する球体レンズを二分してなる半球レンズと、この半球レンズが断面側で載置され、天空側からの入射電波を反射する電波反射板と、前記半球レンズの任意の電波集束点位置に配置され、電波ビームを形成するアンテナ素子を備える放射器と、前記半球レンズのアジマス軸周りに前記放射器の位置を調整して前記電波ビームの方位角を制御する方位角調整手段と、前記半球レンズのエレベーション軸周りに前記放射器の位置を調整して前記電波ビームの仰角を制御する仰角調整手段と、前記半球レンズの基台上の搭載機器を覆い、前記基台に対してアジマス軸周りに回転自在に取り付けられるレドームとを具備し、前記電波反射板は、電波ビームの反射効率を高めるために、前記半球レンズの二分断面より外側へ広がりを有するように形成され、前記仰角調整手段は、一方端が前記半球レンズの基台に取り付けられて前記半球レンズの周面に沿う湾曲形状をなし、仰角方向の案内手段を備えるサポート板と、前記放射器を前記サポート板の案内手段に沿ってスライドさせ任意の仰角位置に保持する放射器保持手段と、前記レドームの前記基台に対するアジマス軸周りの回転を前記放射器の前記サポート板上のスライドに変換する放射器可動手段とを備える構成とする。この構成によれば、レドームの基台に対するアジマス軸周りの回転を放射器のエレベーション軸周りの移動に変換することができ、レドームを取り外さなくても放射器の位置調整が可能となる。
【０００９】
すなわち、本発明では、通信相手先が静止衛星であることを想定し、半球レンズの側方周面から入射される静止衛星からの電波を、半球レンズにより集束しつつ、電波反射板により反射して、半球レンズの入射側とは逆側の側方周面における焦点に配置した放射器により受信可能とし、逆に放射器からの電波ビームを静止衛星に指向できるようにしている。このように半球レンズを使用しているため、従来の球体レンズに比して大きさ、重量が半分で済むため、装置全体の小型軽量化を実現することができる。
【００１５】
（２）同心の球面に誘電体が積層されて構成されこれを通過する略平行な電波を一点に集束する球体レンズを二分してなる半球レンズと、この半球レンズが断面側で載置され、天空側からの入射電波を反射する電波反射板と、前記半球レンズの任意の電波集束点位置に配置され、電波ビームを形成するアンテナ素子を備える複数個の放射器と、前記半球レンズのアジマス軸周りに前記複数個の放射器の位置を調整して前記電波ビームの方位角を制御する方位角調整手段と、前記半球レンズのエレベーション軸周りに前記複数個の放射器の位置を調整して前記電波ビームの仰角を制御する仰角調整手段と、前記半球レンズの基台上の搭載機器を覆い、前記基台に対してアジマス軸周りに回転自在に取り付けられるレドームとを具備し、前記電波反射板は、電波ビームの反射効率を高めるために、前記半球レンズの二分断面より外側へ広がりを有するように形成され、前記仰角調整手段は、一方端が前記半球レンズの基台に取り付けられて前記半球レンズの周面に沿う湾曲形状をなし、仰角方向の案内手段を備えるサポート板と、前記放射器を前記サポート板の案内手段に沿ってスライドさせ任意の仰角位置に保持する放射器保持手段と、前記レドームの前記基台に対するアジマス軸周りの回転を前記放射器の前記サポート板上のスライドに変換する放射器可動手段とを備える構成とする。この構成によれば、レドームの基台に対するアジマス軸周りの回転を放射器のエレベーション軸周りの移動に変換することができ、レドームを取り外さなくても放射器の位置調整が可能となる。
（３）（１）または（２）の構成において、前記電波ビームが直線偏波であるときは、前記放射器の偏波軸を調整する偏波軸調整手段を備えるものとする。これにより、偏波軸を容易に一致させることができ、特性向上を実現できる。
（４）（２）の構成において、前記複数個の放射器は、それぞれ同一静止軌道上の複数の静止衛星と１対１で対応し、通信相手先となる静止衛星の方位及び仰角に合わせて配置されるものとする。
【００１７】
（５）（１）または（２）の構成において、前記仰角調整手段は、一方端が前記半球レンズの基台に取り付けられて前記半球レンズの周面に沿う湾曲形状をなし、仰角方向の案内手段を備えるサポート板と、前記放射器を前記サポート板の案内手段に沿ってスライドさせ任意の仰角位置に保持する放射器保持手段とを備える構成としてもよい。
【００２１】
（６）（１）または（２）の構成において、具体的には、前記放射器可動手段は、前記放射器の電波放射面とは逆側の面に取り付けられ、前記レドームの内面近傍に延接されるガイドピンと、前記レドームの内面に設けられ、前記ガイドピンと係合して、当該レドームの回転に伴って前記ガイドピンを前記サポート板に沿ってスライドさせるガイドレールとを備える構成とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態によるレンズアンテナ装置１００の基本構造を示す構成概略図である。ここでは、静止軌道上にある通信衛星（図示せず。以下、静止衛星と称する。）との間で通信を行う日本の地上局に設けられる場合を想定する。
【００３１】
図１に示すレンズアンテナ装置１００は、平面状の電波反射板１１０上に球体レンズを二分した半球レンズ１２０を載置し、この半球レンズ１２０の側方周面上に放射器１３０を配置した構成となっている。
【００３２】
ここで、電波反射板１１０は、理想的には無限大に広がる平面であることが望ましいが、実際にはアンテナ特性（利得、サイドローブ等）の許容範囲からその大きさを決定する。
【００３３】
また、球体レンズは、球状誘電体レンズとも呼ばれ、同心の球面に誘電体が積層されて構成され、これを通過する略平行な電波を一点に集束させることができる。一般に、積層される誘電体の各誘電率は、外側にいくほど低くなっている。本実施形態で用いる半球レンズ１２０は、この球体レンズをその球中心を通る面で二分したもので、その断面下に電波反射板１１０が配置されるため、実質的に球体レンズとして取り扱うことができる。
【００３４】
すなわち、上記構成によるレンズアンテナ装置１００では、静止衛星からの電波は半球レンズ１２０の側方周面から入射される。このとき、球体レンズならば、電波は図中点線で示すような経路で集束するが、本実施形態では、球体レンズを二分した半球レンズ１２０を使用し、電波反射板１１０上に載置しているため、半球レンズ１２０で集束される電波は電波反射板１１０により半球レンズ１２０の断面で反射される。よって、半球レンズ１２０の入射電波は、図中実線で示すように、球体レンズの場合とは面対称な経路をとる。そこで、放射器１３０を半球レンズ１２０の側方周面上に形成される電波ビームの集束位置、すなわち焦点に配置する。これにより、放射器１３０にて、静止衛星からの電波を受信することができ、逆に静止衛星へ電波を送信することも可能となる。
【００３５】
実際に使用する場合には、当該レンズアンテナ装置１００を略水平面上に設置し、通信相手先となる静止衛星の方位及び仰角に合わせて放射器１３０を配置させることになる。
【００３６】
尚、上記の説明では、日本の地上局に設けられる場合を想定したが、勿論、他の地域でも使用可能である。但し、例えば赤道近くで使用すると、半球レンズ１２０における電波入射角と出射角が鋭角となり、放射器１３０がブロッキングの対象となってしまう。しかしながら、この場合には、当該レンズアンテナ装置１００を水平面から適度に傾けることで、放射器１３０をブロッキングの範囲から外すことができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、放射器が１個の場合について説明したが、放射器を複数個備えるようにすれば、方位角の異なる複数の静止衛星と通信することも可能である。このとき、未使用の放射器については、使用中の放射器のブロッキングにならない位置、例えば使用中の放射器に隣接する位置に配置しておくことが望ましい。
【００３８】
また、本実施形態のレンズアンテナ装置１００は、その構造上、球体レンズを使用していた従来装置に比して、高さの縮小、軽量化を飛躍的に実現することが可能である。このことは、上記レンズアンテナ装置１００を自動車、航空機、船舶といった移動体に搭載するときに大きな利点となる。この場合、放射器１３０を半球レンズ１２０の周面に沿って移動可能とし、放射器１３０による電波ビームを静止衛星に向けた後、移動体の３軸方向の動きに合わせて放射器１３０の位置を制御することで、静止衛星を追尾して通信状態を維持することができる。さらに、放射器１３０が持つアンテナ素子部を可動とし、移動体の振動に追従可能として、通信品質を安定に維持するようにしてもよい。
【００３９】
上記構成によれば、半球レンズを使用しているため、従来の球体レンズに比して大きさ、重量が半分で済むため、装置全体の小型軽量化を実現することができる。
【００４０】
以下、具体的な実施例をあげて説明する。
【００４１】
（第１の実施例）
図２乃至図４は、本発明に係る第１の実施例として、２つの静止衛星と通信可能とする車載用に適したレンズアンテナ装置の構造を示すもので、図２は一部断面を示す外観斜視図、図３及び図４はそれぞれ内部構造を示す断面斜視図とそのＡ−Ａ線断面図である。
【００４２】
本実施例のレンズアンテナ装置２００は、移動体の水平面に固定される略円形の固定ベース２１０と、この固定ベース２１０上にＡＺ（アジマス）軸周りに回転自在に取り付けられた略円形の回転ベース２２０と、この回転ベース２２０上に固定され、回転ベース２２０と略同径の円盤状電波反射板２３０と、ＡＺ軸上に中心がくるようにして電波反射板２３０上に固定される半球レンズ２４０とを備えている。ここで、電波反射板２３０の径は半球レンズ２４０の径よりも十分大きいものとする。
【００４３】
固定ベース２１０のＡＺ軸部分にはロータリージョイント（Ｒ／Ｊ）の軸受け部２１１が設けられ、その周囲には周面上部にベアリング機構２１２が設けられたハブ２１３が形成され、さらに半球レンズ２４０より径大な位置にリング状の溝部２１４が形成されている。尚、詳細は図示しないが、溝部２１４の外側の壁面にはラックが切られている。
【００４４】
回転ベース２２０の下部において、ＡＺ軸部分には固定ベース２１０側の軸受け部２１１と対となってロータリージョイントを形成する軸受け部２２１が設けられ、その周囲には固定ベース２１０側のハブ２１３の外周面と対向し、ベアリング機構２１２と接触して回転ベース２２０を回転自在に支持するハブ２２２が形成され、さらに半球レンズ２４０と略同径のリム２２３が形成されている。ハブ２２２とリム２２３との間には、補強のため、複数本のスポーク２２４が渡されている。リム２２３の外周面下部において、複数箇所に固定ベース２１０に当接してがたつきを防止するＡＺローラ２２５が装着されている。
【００４５】
上記リム２２３の外周面には、ＡＺ軸に対して対称となる位置に、外方向に突出され、半球レンズ２４０の中心点を通りＡＺ軸に直交する延直線上に対向配置される一対のＥＬ（エレベーション）軸回転シャフト２５１、２５２を回転自在に支持する一対の支持具２２６、２２７が固定される。一方の支持具２２６にはＥＬ軸駆動機構２６０が設けられ、他方の支持具２２７にはＡＺ軸駆動機構２７０が設けられる。一対のＥＬ軸回転シャフト２５１、２５２には、半球レンズ２４０と同一中心点を持つ半円弧状のガイドレール２８０が固定され、回転シャフト２５１を回転駆動することで、ガイドレール２８０が半球レンズ２４０の周面に沿って移動可能となされている。
【００４６】
上記ＥＬ軸駆動機構２６０は、支持具２２６に駆動モータ２６１をその回転軸がシャフト２５１と平行となるようにして固定し、その回転軸にプーリ２６２を装着し、一方、ＥＬ軸回転シャフト２５１の端部にモータ側のプーリ２６２より径大のプーリ２６３を装着し、プーリ２６２、２６３間をベルト２６４で連結して、駆動モータ２６１の回転がＥＬ軸回転シャフト２５１に伝達される構造となっている。すなわち、駆動モータ２６１を正逆方向に回転させることにより、ＥＬ軸回転シャフト２５１を通じてガイドレール２８０がＥＬ軸周りに回動するようになっている。
【００４７】
また、上記ＡＺ軸駆動機構２７０は、支持具２２７に駆動モータ２７１をその回転軸が下向きとなるようにして固定し、その回転軸にピニオンギヤ２７２を装着し、このピニオンギヤ２７２を固定ベース２１０側の溝部２１４のラックに噛み合わせ、駆動モータ２７１を正逆方向に回転させることにより、回転ベース２２０全体がＡＺ軸周りに正逆方向に回転する構造となっている。
【００４８】
上記ガイドレール２８０には、第１及び第２の放射器２９０、３００が設けられる。各放射器２９０、３００は、詳細は後述するが、ガイドレール２８０に沿って自走するための自走駆動機構を備えている。ここで、各放射器２９０、３００の電波放射面は、ガイドレール２８０上の各位置で、半球レンズ２４０の焦点に位置するように設定される。
【００４９】
上記固定ベース２１０上の空き空間には電源装置３１０、駆動制御／信号処理装置３２０が設けられ、上記回転ベース２２０の空き空間には放射器２９０、３００の給電、送受信信号の周波数変換を行うアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）コンバータ３３０が設けられている。アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）コンバータ３３０と各放射器２９０、３００とは、図示しないカールコードにて接続されている。固定ベース２１０と回転ベース２２０との間の電気的接続は、ロータリージョイント（２１１、２２１）を通じて行われる。これにより、回転ベース２２０のＡＺ軸周りの回転に影響されることなく、放射器２９０、３００への電源供給、その送受信信号の入出力、ＡＺ軸回転、ＥＬ軸回動、放射器自走のための駆動制御信号／モニタ信号等の送受を行うことができる。
【００５０】
さらに、半球レンズ２４０及びガイドレール２８０が移動し得る領域を覆うように、キャップ型カバー部材（以下、レドーム）３４０が固定ベース２１０に接合されている。これにより、前述の全ての構成要素が外界に対して密閉されている。レドーム３４０は、電波透過性を有するとともに熱電動率の低い材質、例えば樹脂によって構成され、一方、固定ベース２１０は金属などの熱伝導率の高い材質によって構成されている。
【００５１】
次に、図５及び図６を用いて、ガイドレール２８０と放射器２９０、３００との関係の詳細について説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、半球レンズ２４０の中心側から見たガイドレール２８０の図であり、図６はガイドレール２８０と放射器２９０の断面側面図である。
【００５２】
図５及び図６に示すように、ガイドレール２８０は、円弧状のアーム板２８１と、アーム板２８１の両側部に設けられた一対の筒状レール２８２と、アーム板２８１の内面上に敷かれたラックギアレール２８３とを有している。
【００５３】
放射器２９０は、特に図６に示すように、電波ビームの送受信を担うアンテナ素子２９１と、電波ビームの処理を担う電子回路基板２９２と、電子回路基板２９２を収納する本体部２９３とを有している。電子回路基板２９２はカールコードを介してＵ／Ｄコンバータ３３０に接続されている。
【００５４】
本体部２９３のアーム板２８１側には、図５及び図６に示すように、一対の筒状レール２８２に当接して摺動する３個のＶ字ベアリング２９４と、ラックギアレール２８３と噛み合う案内歯車２９５と、案内歯車２９５を駆動する案内モータ２９６とが設けられている。案内モータ２９６は、電子回路基板２９２、カールコード、Ｕ／Ｄコンバータ３３０を介して駆動制御／信号処理装置３２０に接続されている。
【００５５】
放射器３００は、放射器２９０と同構成であり、アンテナ素子３０１、電子回路基板３０２、本体部３０３、３個のＶ字ベアリング３０４、案内歯車３０５と、案内モータ３０６を有する。
【００５６】
その他、駆動制御／信号処理装置３２０は、図示しないホスト装置に接続され、通信先の静止衛星の位置に関する情報が入力されるようになっている。
【００５７】
次に、上記構成によるレンズアンテナ装置の作用について図７及び図８を用いて説明する。図７は放射器２９０、３００の位置決め制御の概略を示す斜視図であり、図８は放射器２９０、３００の位置決め制御の概略を示すフロー図である。尚、図７では、説明を簡単にするため、電波反射板２３０により半球レンズ２４０が球体レンズとして機能しているものとして、図面上の反射経路を省略する。
【００５８】
まず、選択された通信可能な２つの静止衛星ＳＴ１、ＳＴ２の大まかな位置ｓ１、ｓ２が、ホスト装置から駆動制御／信号処理装置３２０に入力される（ＳＴＥＰ１１）。
【００５９】
駆動制御／信号処理装置３２０は、図７に示すように、入力された２つの衛星の位置ｓ１、ｓ２から半球レンズ２４０の中心を通って電波反射板２３０で反射して延びる各軸線ａ１、ａ２上に２つの放射器２９０、３００の各々を配置するために、放射器２９０、３００（より詳細には、それらのアンテナ素子２９１、３０１）の配置されるべき２つの位置Ｐ１、Ｐ２を演算する（ＳＴＥＰ１２）。
【００６０】
次に、駆動制御／信号処理装置３２０は、放射器２９０、３００の配置されるべき２つの位置Ｐ１、Ｐ２と半球レンズ２４０の中心Ｏとを含む第１仮想平面Ｓと、半球レンズ２４０の中心Ｏを通り回転ベース６のＡＺ軸と直交する第２仮想平面Ｈとの交線上にＥＬ軸が配置されるよう、方位角調整用のモータ２７１を駆動して回転ベース２２０を回転させる（ＳＴＥＰ１３）。
【００６１】
回転ベース２２０の回転に続いて、あるいは回転ベース２２０の回転と同時に、駆動制御／信号処理装置３２０は仰角調整用のモータ２６１を駆動させ、ガイドレール２８０をＥＬ軸周りに回転させて、ガイドレール２８０を位置Ｐ１、Ｐ２に重ね合わせる（ＳＴＥＰ１４）。
【００６２】
仰角調整用のモータ２６１の駆動に続いて、あるいはモータ２６１の駆動と同時に、駆動制御／信号処理装置３２０は放射器２９０、３００の各案内モータ２９６、３０６を駆動させ、放射器２９０、３００をガイドレール２８０に沿って位置Ｐ１、Ｐ２に移動させる（ＳＴＥＰ１５）。これにより、放射器２９０、３００の初期位置決めが達成される。
【００６３】
２つの静止衛星ＳＴ１、ＳＴ２の方位角、仰角は、被搭載移動体の位置、移動方向、傾きによって変化する。本実施例によるレンズアンテナ装置２００は、このように比較的高速に位置を変える衛星ＳＴ１、ＳＴ２を、以下のように追尾する。
【００６４】
初期位置決めが達成された後、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２のうち一方の衛星、例えば衛星ＳＴ１のより正確な位置（位置変化後の位置の意味を含む）が探索される（第１探索工程：ＳＴＥＰ２１）。衛星ＳＴ１の位置の探索は、例えば以下のように行われ得る。
【００６５】
まず、仰角調整用の駆動モータ２６１を双方向に微小量回転させてガイドレール２８０をＥＬ軸周りに微小に双方向に回転させると共に、ガイドレール２８０上で衛星ＳＴ１に対応して位置決めされている放射器２９０の案内モータ２９６を双方向に微小量駆動して、放射器２９０をガイドレール２８０に沿って双方向に微小距離移動させる。これにより、放射器２９０は２次元の微小球面内を移動する。
【００６６】
この微小球面内の移動の間に、衛星ＳＴ１と放射器２９０との通信状態がより良好である地点Ｑ１を探索する。通信状態の良否は、受信信号の強度などを監視することで判断することができる。地点Ｑ１は、衛星ＳＴ１のより正確な位置から半球レンズ２３０の中心Ｏを通り反射して延びる軸線上の位置に対応していると考えることができる。すなわち、地点Ｑ１の探索により、衛星ＳＴ１のより正確な位置を知ることができる。
【００６７】
次に、第１探索工程で探索された一方の衛星ＳＴ１の位置と第１探索工程による位置変化探索の前に求めた他方の衛星ＳＴ２の位置とから半球レンズ２３０の中心Ｏを通り反射して延びる各軸線上の位置が演算される。この場合、２つの位置Ｑ１、Ｐ２が確認される（ＳＴＥＰ２２）。
【００６８】
そして、放射器２９０、３００が次に配置されるべき２つの位置Ｑ１、Ｐ２と半球レンズ２３０の中心Ｏとを含む新たな第１仮想平面Ｓと、第２仮想平面Ｈとの交線上にＥＬ軸が配置されるよう、方位調整用の駆動モータ２７１が駆動されて回転ベース２２０が回転される（ＳＴＥＰ２３）。
【００６９】
回転ベース２２０の回転に続いて、あるいは回転ベース２２０の回転と同時に、駆動制御／信号処理装置３２０は仰角調整用の駆動モータ２６１を駆動させ、ガイドレール２８０をＥＬ軸周りに回転させて位置Ｑ１、Ｐ２に重ね合わせる（ＳＴＥＰ２４）。
【００７０】
仰角調整用の駆動モータ２６１の駆動に続いて、あるいは当該モータ２６１の駆動と同時に、駆動制御／信号処理装置３２０は放射器２９０、３００の各案内モータ２９６、３０６を駆動させ、放射器２９０、３００をガイドレール２８０に沿って位置Ｑ１、Ｐ２に移動させる（ＳＴＥＰ２５）。これにより、放射器３００の位置Ｐ２を保存しつつ、放射器２９０の追尾位置決めが達成される。このような制御形態は非干渉制御と呼ばれるものである。
【００７１】
送受信モジュール２９０の追尾位置決めが達成された後、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２のうち、他方の衛星ＳＴ２のその時点のより正確な位置（位置変化後の位置の意味を含む）を探索する（第２探索工程：ＳＴＥＰ３１）。衛星ＳＴ２の位置の探索は、衛星ＳＴ１の位置の探索と同様に行われ得る。
【００７２】
第２探索工程で探索された衛星ＳＴ２の位置と第２探索工程による位置探索前（第１探索工程による位置探索後）の衛星ＳＴ１の位置とから半球レンズ２３０の中心Ｏを通り反射して延びる各軸線上の位置を演算する。この場合、２つの位置Ｑ１、Ｑ２を確認する（ＳＴＥＰ３２）。
【００７３】
そして、方位角調整用の駆動モータ２７１を駆動して、放射器２９０、３００が次に配置されるべき２つの位置Ｑ１、Ｑ２と半球レンズ２３０の中心Ｏとを含む新たな第１仮想平面Ｓと、第２仮想平面Ｈとの交線上にＥＬ軸が配置されるよう、回転ベース２２０を回転させる（ＳＴＥＰ３３）。
【００７４】
回転ベース２２０の回転に続いて、あるいは回転ベース２２０の回転と同時に、駆動制御／信号処理装置３２０は仰角調整用の駆動モータ２６１を駆動させ、ガイドレール２８０をＥＬ軸周りに回転させて、ガイドレール２８０を位置Ｑ１、Ｑ２に重ね合わせる（ＳＴＥＰ３４）。
【００７５】
仰角調整用の駆動モータ２６１の駆動に続いて、あるいは当該モータ２６１の駆動と同時に、駆動制御／信号処理装置３２０は放射器２９０、３００の各案内モータ２９６、３０６を駆動させ、放射器２９０、３００をガイドレール２８０に沿って位置Ｑ１、Ｑ２に移動させる（ＳＴＥＰ３５）。これにより、放射器２９０の位置Ｑ１を保存しつつ、すなわち、非干渉的に放射器３００の追尾位置決めが達成される。
【００７６】
以後、放射器２９０、３００の追尾位置決めを交互に連続に行っていくことで、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２をほぼ連続的に追尾していくことが可能である。
【００７７】
ここで、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２は静止衛星であるため、両者の位置関係は変化しない。このため、放射器２９０、３００の位置関係も変化せず、ガイドレール２８０上でほぼ固定される。
【００７８】
尚、各放射器２９０、３００の本体部２９３、３０３が近接したとき、アンテナ素子２９１、３０１が隣接するようにしておけば、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２が近接している場合にも対応可能となる。
【００７９】
また、３つ目の放射器が、ガイドレール２８０に沿って移動可能に設けられることが好ましい。この場合、３つの放射器のうちの任意の２つを衛星ＳＴ１、ＳＴ２に対応させることができるため、追尾位置決めをより効率良く行うことができる。さらに、３つ目の放射器を予め備えていることは、いずれか１つの放射器に故障が生じた場合でも、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２を追尾する機能を直ちには失わないという効果もある。
【００８０】
このように位置決めされる放射器２９０、３００から電波が放射されると、放射電波は半球レンズ２３０の層状誘電体を順次通過し、電波反射板２３０で反射することにより、進行方向をほぼ平行に変換されて、平行電波として衛星ＳＴ１、ＳＴ２に送信される。一方、衛星ＳＴ１、ＳＴ２から平行に入射された電波は、半球レンズ２３０を通過し電波反射板２３０で反射することでその焦点位置に配置された放射器２９０、３００に向けて集束され、放射器２９０、３００によって効率よく受信される。
【００８１】
以上のように、本実施例によるレンズアンテナ装置は、１つの半球レンズ２３０に対向して２つの放射器２９０、３００が配置され、互いにその移動が干渉しないようになされているため、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２を同時に追尾することができると共に、小スペースに配置することが可能であるという特徴を有するものである。
【００８２】
また、本実施例によれば、ガイドレール２８０に２つの放射器２９０、３００を設けているため、２つの放射器２９０、３００の互いの移動に干渉が生じることを防止することができる。
【００８３】
さらに本実施例によれば、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２が接近している場合でも、２つのアンテナ素子２９１、３０１を隣接させることができるため、２つの衛星ＳＴ１、ＳＴ２を常に追尾することができる。
【００８４】
なお、本実施例では、衛星ＳＴ１の移動を探索して、放射器３００の位置を変えないように衛星ＳＴ１の移動に合わせて放射器２９０を移動することと、衛星ＳＴ２の移動を検索して、放射器２９０の位置を変えないように衛星ＳＴ２の移動に合わせて放射器３００を移動することとを交互に行っているが、一度の探索動作で衛星ＳＴ１及びＳＴ２の移動を探索し、送受信モジュール２９０、３００を複合的に一動作で新たな目標位置に調整する制御方法も採用され得る。
【００８５】
また、衛星ＳＴ１及びＳＴ２の探索によって放射器２９０、３００の位置にフィードバック制御をかける制御方法に限らず、例えば他のセンサにより被搭載移動体の３軸方向の変化を検出してホスト装置に入力し、ホスト装置から駆動制御／信号処理装置３２０に与えて、その情報に基づくオープン制御によって放射器２９０、３００の位置を制御することも可能である。このオープン制御についても、放射器２９０及び３００の位置決めを交互に行う態様と、複合的に一動作で行う態様とがある。
【００８６】
（第２の実施例）
図９及び図１０は、本発明に係る第２の実施例として、任意の箇所に設置して１つの静止衛星との間で通信を行えるようにした可搬型に適したレンズアンテナ装置の構造を示すもので、図９は一部分解した外観斜視図、図１０は図９のＢ−Ｂ線断面図である。
【００８７】
本実施例のレンズアンテナ装置４００は、略円形の固定ベース４１０と、この固定ベース４１０上にＡＺ軸周りに回転自在に取り付けられた略円形の回転ベース４２０と、この回転ベース４２０上に固定され、回転ベース４２０よりやや小径の円盤状電波反射板４３０と、ＡＺ軸上に中心がくるようにして電波反射板４３０上に固定される半球レンズ４４０とを備えている。ここで、電波反射板４３０の径は半球レンズ４４０の径よりも十分大きいものとする。尚、固定ベース４１０に対する回転ベース４２０の回転機構については、周知の技術で実現可能であるので、ここではその説明を省略する。
【００８８】
上記固定ベース４１０は、下部の３箇所に三脚として機能とする高さ調整器４１３を備える。また、回転ベース４２０は、適当な位置に方位磁石４２１及び水準器４２２を備え、さらに、詳細は図示しないが、回転ベース４２０の回転をロックするＡＺ軸回転ロック機構４２４を備える。また、取り扱う電波が直線偏波の場合には、後述する放射器４５０の送受信電波の偏波角度（ＰＯＬ）を調整するためのＰＯＬ調整ダイヤル機構４２５が設けられる。また、必要に応じて可搬用の取っ手４２６が装着される。さらに、回転ベース４２０の周面所定箇所には、ＥＬ軸調整用目盛り４２７が刻まれる。
【００８９】
上記回転ベース４２０には、上面部の所定位置に、半球レンズ４４０の周面に沿って湾曲したＥＬサポート板４２８が一体形成される。このＥＬサポート板４２８には、図に示すように、長手方向にスリット４２９が形成されており、ここに放射器４５０がスライド自在に装着される。
【００９０】
放射器４５０は、ＥＬサポート板４２８より内側で、半球レンズ４４０の焦点位置にアンテナ素子４５１が位置するようになっており、上記スリット４２９に対するスライド機構部４５２の後部にはＰＯＬ調整部４５３を備えている。さらに、ＰＯＬ調整部４５３の背面にはＥＬ軸調整用ピン４５４が固定されている。上記ＰＯＬ調整部４５３は、ＰＯＬ伝達フレキシブルケーブル４５５により、上記ＰＯＬ調整ダイヤル機構４２５を介して外部の送受信装置と接続され、ＰＯＬ調整ダイヤル機構４２５のダイヤルを回すことにより、偏波軸を任意の角度に調整可能とする。
【００９１】
上記回転ベース４２０の上部には、半球レンズ４４０及び放射器４５０の可動部全体を覆うレドーム４６０が一定範囲で回動自在に装着される。この回動機構については、周知の技術を利用できるので、その説明を省略する。
【００９２】
上記レドーム４６０の内面において、上記放射器４５０の後部に設けられたＥＬ軸調整用ピン４５４に対向する位置に、斜めにピン４５４を案内する一対のガイドレール４６１が設けられ、このガイドレール４６１内にＥＬ軸調整用ピン４５４の先端部が挿入されるようになっている。すなわち、回転ベース４２０に対してレドーム４６０を回動させることで、ピン４５４がガイドレール４６１に沿って移動する。このとき、放射器４５０の移動はスリット４２２の形成方向に規制されている。このため、レドーム４６０の回動に伴って放射器４５０がＥＬ軸方向に回動することになる。
【００９３】
また、上記レドーム４６０の回転ベース４２０との接合部には、ＥＬ軸調整のための回動を止めておくＥＬ軸回転ロック機構４６２が設けられている。
【００９４】
すなわち、上記構成によるレンズアンテナ装置では、通信相手先の静止衛星（設置位置での衛星方位角、仰角が既知であるものとする）を捕捉する場合、まず水準器４２２を見ながら各高さ調整器４２３を調整して固定ベース４１０及び回転ベース４２０を水平にする。次に、方位磁石４２１を見ながら回転ベース４２０の基準線を目的の静止衛星の方位角に概略合わせ、ＡＺ軸回転ロック機構４２４により回転ベース４２０の回転をロックする。
【００９５】
続いて、回転ベース４２０に対してレドーム４６０を回動させ、レドーム４６０の縁に設けた基準線を回転ベース４２０の周面部に設けたＥＬ軸調整用目盛り４２７の衛星仰角値に合わせて、ＥＬ軸回転ロック機構４６２によりその回動をロックする。このレドーム４６０の回動により放射器４５０がＥＬサポート板４２８のスリット４２９に沿ってスライドし、ＥＬ軸調整用目盛り４２７に合致した衛星仰角（実際には反射角）に合わせられる。次に、ＰＯＬ調整ダイヤル機構４２５のダイヤルを回して、放射器４５０の偏波軸を衛星通信波の偏波軸に合わせる。最終的には、放射器４５０の受信信号をモニタし、その利得が最大になるように、方位角、仰角、偏波軸を調整する。
【００９６】
以上のように、本実施例のレンズアンテナ装置は、可搬が容易な形状であり、手調整ではあるが、適当な位置に設置して簡単に衛星方向に電波ビームを向けることができる。また、衛星波が直線偏波の場合でも、簡単に偏波軸を合わせることが可能である。
【００９７】
尚、上記実施例では、各回転軸、偏波軸の調整を手調整で行うものとしたが、適宜駆動装置を設けて自動調整を行えるようにしてもよい。
【００９８】
本発明は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、電波反射板に面修正をかけることで、電波ビームのアンテナパターンを改善することも可能である。また、半球レンズは、完全な球体を二分したものではなく、扁平な球体を二分したものであっても、電波ビームの焦点が定まり、利得が十分得られるものならば、対応可能である。この場合、半球レンズの高さを低く抑えられれば、レドームの高さも制限することができ、全体の小型化に応じることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、レンズ部分の小型軽量化により装置全体の小型軽量化を実現でき、かつレンズ部分の取り扱い、製作、組立が容易なレンズ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】本発明の一実施形態によるレンズアンテナ装置の基本構造を示す構成概略図。
【図２】本発明に係る第１の実施例として、２つの静止衛星と通信可能とする車載用に適したレンズアンテナ装置の構造を示す外観斜視図。
【図３】第１の実施例の内部構造を示す断面斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】第１の実施例において、半球レンズの中心側から見たガイドレールと放射器の構成を示す平面図。
【図６】第１の実施例において、ガイドレールと放射器の構造を示す断面側面図。
【図７】第１の実施例において、放射器の位置決め制御の概略を示す斜視図。
【図８】第１の実施例において、放射器の位置決め制御の概略を示すフロー図。
【図９】本発明に係る第２の実施例として、任意の箇所に設置して１つの静止衛星との間で通信を行えるようにした可搬型に適したレンズアンテナ装置の構造を示す外観斜視図。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
１００…レンズアンテナ装置
１１０…電波反射板
１２０…半球レンズ
１３０…放射器
２００…レンズアンテナ装置
２１０…固定ベース
２１１…Ｒ／Ｊ軸受け部
２１２…ベアリング機構
２１３…ハブ
２１４…溝部
２２０…回転ベース
２２１…Ｒ／Ｊ軸受け部
２２２…ハブ
２２３…リム
２２４…スポーク
２２５…ＡＺローラ
２２６、２２７…ＥＬ軸回転シャフト支持具
２３０…電波反射板
２４０…半球レンズ
２５１、２５２…ＥＬ軸回転シャフト
２６０…ＥＬ軸駆動機構
２６１…ＥＬ軸駆動モータ
２６２、２６３…プーリ
２６４…ベルト
２７０…ＡＺ軸駆動機構
２７１…ＡＺ軸駆動モータ
２７２…ピニオンギヤ
２８０…ガイドレール
２８１…円弧状アーム板
２８２…筒状レール
２８３…ラックギアレール
２９０…放射器
２９１…アンテナ素子
２９２…電子回路基板
２９３…本体部
２９４…Ｖ字ベアリング
２９５…案内歯車
２９６…案内モータ
３００…放射器
３０１…アンテナ素子
３０２…電子回路基板
３０３…本体部
３０４…Ｖ字ベアリング
３０５…案内歯車
３０６…案内モータ
３１０…電源装置
３２０…駆動制御／信号処理装置
３３０…アップ／ダウンコンバータ
３４０…レドーム
４００…レンズアンテナ装置
４１０…固定ベース
４１３…高さ調整器
４２０…回転ベース
４２１…方位磁石
４２２…水準器
４２４…ＡＺ軸回転ロック機構
４２５…ＰＯＬ調整ダイヤル機構
４２６…可搬用取っ手
４２７…ＥＬ軸調整用目盛り
４２８…ＥＬサポート板
４２９…スリット
４３０…円盤状電波反射板
４４０…半球レンズ
４５０…放射器
４５１…アンテナ素子
４５２…スライド機構部
４５３…ＰＯＬ調整部
４５４…ＥＬ軸調整用ピン
４５５…ＰＯＬ伝達フレキシブルケーブル
４６０…レドーム
４６１…ガイドレール
４６２…ＥＬ軸回転ロック機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens antenna device that uses a spherical lens that is used in a ground station of a satellite communication system and focuses a radio wave beam.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, by using a spherical lens that can focus a radio wave beam, a radiator is arranged at a predetermined position on the lower hemisphere of the spherical lens, and the directivity of the radiator is aligned with the center direction of the spherical lens, thereby obtaining a predetermined value. Development of a lens antenna device that forms a radio beam in the direction is in progress. This type of antenna device can direct a radio beam anywhere on the celestial sphere by simply moving the radiator position on the lower hemisphere of the spherical lens. There is no need to rotationally drive the drive system, and the drive system can be easily downsized.
[0003]
However, in the lens antenna device, since the spherical lens itself is a restriction on miniaturization, it is no longer possible to reduce the overall size. In addition, due to the spherical shape, there is a problem that handling during assembly is not easy.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional lens antenna device has a problem that the size of the spherical lens itself is a restriction on the miniaturization of the device, and the spherical shape makes it difficult to handle the product during manufacture and assembly.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A lens antenna device that can achieve a reduction in size and weight of the entire device by reducing the size and weight of the lens portion and that is easy to handle, manufacture, and assemble the lens portion. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a lens antenna device according to the present invention is configured as follows.
[0008]
  (1) A hemispherical lens formed by stacking a dielectric lens on a concentric spherical surface and bisecting a spherical lens that focuses substantially parallel radio waves passing through the concentric spherical surface, and this hemispherical lens is placed on the cross-sectional side, A radio wave reflecting plate that reflects incident radio waves from the sky side, a radiator provided with an antenna element that is disposed at an arbitrary radio wave focusing point position of the hemispherical lens, and forms a radio wave beam; and the azimuth axis around the hemispherical lens An azimuth adjusting means for controlling the azimuth angle of the radio beam by adjusting the position of the radiator, and an elevation angle for controlling the elevation angle of the radio beam by adjusting the position of the radiator around the elevation axis of the hemispherical lens Adjustment means andA radome that covers a mounting device on the base of the hemispherical lens and is attached to the base so as to be rotatable around an azimuth axis.The radio wave reflector is formed to extend outward from the bisection of the hemispherical lens in order to increase the radio beam reflection efficiency.The elevation angle adjusting means has one end attached to the base of the hemispherical lens and having a curved shape along the peripheral surface of the hemispherical lens, and an elevation angle direction guiding means, and the radiator supporting the radiator Radiator holding means that slides along the guide means of the plate and holds it at an arbitrary elevation angle position, and a radiator that converts rotation of the radome around the azimuth axis relative to the base to a slide on the support plate of the radiator Movable meansThe configuration.According to this configuration, rotation around the azimuth axis relative to the base of the radome can be converted into movement around the elevation axis of the radiator, and the position of the radiator can be adjusted without removing the radome.
[0009]
That is, in the present invention, assuming that the communication partner is a geostationary satellite, the radio wave from the geostationary satellite incident from the side surface of the hemispherical lens is reflected by the radio wave reflector while being focused by the hemispherical lens. The hemispherical lens can be received by a radiator arranged at the focal point on the side circumferential surface opposite to the incident side, and conversely, the radio wave beam from the radiator can be directed to a geostationary satellite. Since a hemispherical lens is used in this way, the size and weight are only half that of a conventional spherical lens, so that the entire apparatus can be reduced in size and weight.
[0015]
  (2)A hemispherical lens formed by stacking dielectrics on concentric spherical surfaces and dividing a spherical lens that converges substantially parallel radio waves passing through it into one point, and this hemispherical lens is placed on the cross-section side, from the sky side A radio wave reflecting plate that reflects the incident radio wave, a plurality of radiators that are arranged at arbitrary radio wave converging point positions of the hemispherical lens, and that have an antenna element that forms a radio wave beam, and the azimuth axis of the hemispherical lens around the azimuth axis Azimuth angle adjusting means for controlling the azimuth angle of the radio wave beam by adjusting the position of a plurality of radiators, and adjusting the position of the plurality of radiators around the elevation axis of the hemispherical lens Elevation angle adjusting means for controlling the elevation angle of theA radome that covers a mounting device on the base of the hemispherical lens and is attached to the base so as to be rotatable around an azimuth axis.The radio wave reflector is formed to extend outward from the bisection of the hemispherical lens in order to increase the radio beam reflection efficiency.The elevation angle adjusting means has one end attached to the base of the hemispherical lens and having a curved shape along the peripheral surface of the hemispherical lens, and an elevation angle direction guiding means, and the radiator supporting the radiator Radiator holding means that slides along the guide means of the plate and holds it at an arbitrary elevation angle position, and a radiator that converts rotation of the radome around the azimuth axis relative to the base to a slide on the support plate of the radiator Movable meansThe configuration.According to this configuration, rotation around the azimuth axis relative to the base of the radome can be converted into movement around the elevation axis of the radiator, and the position of the radiator can be adjusted without removing the radome.
(3) In the configuration of (1) or (2), when the radio wave beam is linearly polarized wave, polarization axis adjusting means for adjusting the polarization axis of the radiator is provided. As a result, the polarization axes can be easily matched to improve the characteristics.
  (4) (2The plurality of radiators correspond to a plurality of geostationary satellites on the same geostationary orbit on a one-to-one basis, and are arranged in accordance with the azimuth and elevation angle of the geostationary satellite as the communication partner. To do.
[0017]
  (5) (1) or (2), The elevation angle adjusting means has one end attached to the base of the hemispherical lens and has a curved shape along the peripheral surface of the hemispherical lens, and includes an elevation angle direction guiding means, and the radiation It is good also as a structure provided with the radiator holding | maintenance means which slides along a guide means of the said support plate, and hold | maintains it in arbitrary elevation angle positions.
[0021]
  (6)(1) or (2)Specifically, the radiator movable means is attached to a surface opposite to the radio wave radiation surface of the radiator and extends in the vicinity of the inner surface of the radome, and the inner surface of the radome. And a guide rail that engages with the guide pin and slides the guide pin along the support plate as the radome rotates.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic structure of a lens antenna device 100 according to an embodiment of the present invention. Here, it is assumed that the satellite is provided in a Japanese ground station that communicates with a communication satellite in a geostationary orbit (not shown; hereinafter referred to as a geostationary satellite).
[0031]
The lens antenna device 100 shown in FIG. 1 has a configuration in which a hemispherical lens 120 that is a half of a spherical lens is placed on a flat radio wave reflector 110 and a radiator 130 is arranged on the side circumferential surface of the hemispherical lens 120. It has become.
[0032]
Here, it is desirable that the radio wave reflector 110 is ideally a plane that extends infinitely, but actually the size is determined from the allowable range of antenna characteristics (gain, side lobe, etc.).
[0033]
The spherical lens is also referred to as a spherical dielectric lens, and is configured by stacking dielectrics on concentric spherical surfaces, and can focus substantially parallel radio waves passing therethrough at one point. In general, each dielectric constant of a laminated dielectric material becomes lower toward the outside. The hemispherical lens 120 used in the present embodiment is obtained by dividing the spherical lens by a plane passing through the center of the sphere. Since the radio wave reflector 110 is disposed under the cross section, the hemispherical lens 120 can be handled substantially as a spherical lens. .
[0034]
That is, in the lens antenna device 100 configured as described above, radio waves from a geostationary satellite are incident from the side circumferential surface of the hemispherical lens 120. At this time, if the lens is a spherical lens, the radio wave is focused along a path indicated by a dotted line in the figure. In this embodiment, a hemispherical lens 120 that bisects the spherical lens is used and placed on the radio wave reflector 110. Therefore, the radio wave focused by the hemispherical lens 120 is reflected by the radio wave reflector 110 on the cross section of the hemispherical lens 120. Therefore, the incident radio wave of the hemispherical lens 120 takes a path symmetric with respect to the spherical lens as shown by the solid line in the figure. Therefore, the radiator 130 is disposed at the focal position, that is, the focal point of the radio wave beam formed on the side circumferential surface of the hemispherical lens 120. Thereby, the radiator 130 can receive radio waves from a geostationary satellite, and conversely, radio waves can be transmitted to the geostationary satellite.
[0035]
In actual use, the lens antenna device 100 is installed on a substantially horizontal plane, and the radiator 130 is arranged in accordance with the azimuth and elevation angle of a geostationary satellite as a communication partner.
[0036]
In the above description, it is assumed that it is provided in a Japanese ground station, but it can of course be used in other areas. However, for example, when used near the equator, the radio wave incident angle and the outgoing angle in the hemispherical lens 120 become acute angles, and the radiator 130 becomes an object of blocking. However, in this case, the radiator 130 can be removed from the blocking range by appropriately tilting the lens antenna device 100 from the horizontal plane.
[0037]
Moreover, although the case where the number of radiators was one was demonstrated in the said embodiment, if a plurality of radiators are provided, it is also possible to communicate with a plurality of geostationary satellites having different azimuth angles. At this time, it is desirable to arrange the unused radiators at a position where the used radiator is not blocked, for example, at a position adjacent to the used radiator.
[0038]
In addition, the lens antenna device 100 according to the present embodiment can dramatically reduce the height and weight compared to the conventional device that uses a spherical lens. This is a great advantage when the lens antenna device 100 is mounted on a moving body such as an automobile, an aircraft, and a ship. In this case, the radiator 130 can be moved along the peripheral surface of the hemispherical lens 120, the radio wave beam from the radiator 130 is directed to the geostationary satellite, and then the position of the radiator 130 is adjusted in accordance with the movement of the moving body in three axes. By controlling this, it is possible to track the geostationary satellite and maintain the communication state. Further, the antenna element portion of the radiator 130 may be movable so as to be able to follow the vibration of the moving body so that the communication quality can be maintained stably.
[0039]
According to the above configuration, since a hemispherical lens is used, the size and weight are only half that of a conventional spherical lens, so that the entire apparatus can be reduced in size and weight.
[0040]
Hereinafter, specific examples will be described.
[0041]
(First embodiment)
2 to 4 show a structure of a lens antenna device suitable for in-vehicle use capable of communicating with two geostationary satellites as a first embodiment according to the present invention. FIG. 2 shows a partial cross section. FIG. 3 and FIG. 4 are an external perspective view and FIG. 3 and FIG.
[0042]
The lens antenna device 200 according to the present embodiment includes a substantially circular fixed base 210 that is fixed to a horizontal surface of a moving body, and a substantially circular rotation base that is rotatably mounted on the fixed base 210 around an AZ (azimuth) axis. 220, a disc-shaped radio wave reflector 230 having a diameter substantially the same as that of the rotary base 220, and a hemispherical lens 240 fixed on the radio wave reflector 230 so as to be centered on the AZ axis. And. Here, the diameter of the radio wave reflecting plate 230 is sufficiently larger than the diameter of the hemispherical lens 240.
[0043]
A bearing portion 211 of a rotary joint (R / J) is provided on the AZ shaft portion of the fixed base 210, and a hub 213 having a bearing mechanism 212 provided at the upper peripheral surface is formed around the bearing portion 211. A ring-shaped groove 214 is formed at a large diameter position. Although not shown in detail, a rack is cut on the outer wall surface of the groove 214.
[0044]
In the lower part of the rotation base 220, a bearing part 221 that forms a rotary joint in a pair with the bearing part 211 on the fixed base 210 side is provided in the AZ axis part, and the outer periphery of the hub 213 on the fixed base 210 side is provided around the AZ axis part. A hub 222 that faces the surface and contacts the bearing mechanism 212 to rotatably support the rotary base 220 is formed, and a rim 223 having substantially the same diameter as the hemispherical lens 240 is formed. A plurality of spokes 224 are passed between the hub 222 and the rim 223 for reinforcement. At the lower part of the outer peripheral surface of the rim 223, AZ rollers 225 that abut against the fixed base 210 and prevent rattling are mounted at a plurality of locations.
[0045]
On the outer peripheral surface of the rim 223, a pair of ELs projecting outward at positions symmetrical with respect to the AZ axis and facing each other on an extended straight line passing through the center point of the hemispherical lens 240 and orthogonal to the AZ axis. (Elevation) A pair of supports 226 and 227 that rotatably support the shaft rotation shafts 251 and 252 are fixed. One support 226 is provided with an EL axis drive mechanism 260, and the other support 227 is provided with an AZ axis drive mechanism 270. A semicircular guide rail 280 having the same center point as the hemispherical lens 240 is fixed to the pair of EL shaft rotating shafts 251 and 252, and the guide rail 280 is rotated by the rotational shaft 251. It is movable along the peripheral surface.
[0046]
The EL axis drive mechanism 260 fixes the drive motor 261 to the support 226 so that the rotation axis thereof is parallel to the shaft 251, and the pulley 262 is attached to the rotation axis. A pulley 263 having a diameter larger than that of the pulley 262 on the motor side is attached to the end, the pulleys 262 and 263 are connected by a belt 264, and the rotation of the drive motor 261 is transmitted to the EL shaft rotating shaft 251. Yes. That is, the guide rail 280 is rotated around the EL axis through the EL axis rotation shaft 251 by rotating the drive motor 261 in the forward and reverse directions.
[0047]
Further, the AZ axis drive mechanism 270 fixes the drive motor 271 to the support 227 so that the rotation axis thereof faces downward, and a pinion gear 272 is attached to the rotation axis, and the pinion gear 272 is attached to the fixed base 210 side. By engaging with the rack of the groove 214 and rotating the drive motor 271 in the forward / reverse direction, the entire rotation base 220 rotates in the forward / reverse direction around the AZ axis.
[0048]
The guide rail 280 is provided with first and second radiators 290 and 300. Although details will be described later, each of the radiators 290 and 300 includes a self-propelled driving mechanism for self-propelling along the guide rail 280. Here, the radio wave radiation surfaces of the radiators 290 and 300 are set so as to be positioned at the focal point of the hemispherical lens 240 at each position on the guide rail 280.
[0049]
An empty space on the fixed base 210 is provided with a power supply device 310 and a drive control / signal processing device 320. An empty space on the rotating base 220 is supplied with radiators 290 and 300, and frequency conversion of transmission / reception signals is performed. A / down (U / D) converter 330 is provided. An up / down (U / D) converter 330 and each radiator 290, 300 are connected by a curl cord (not shown). Electrical connection between the fixed base 210 and the rotating base 220 is made through the rotary joints (211, 221). Thus, without being affected by the rotation of the rotary base 220 around the AZ axis, power supply to the radiators 290, 300, input / output of the transmission / reception signals, AZ axis rotation, EL axis rotation, radiator self-running The drive control signal / monitor signal and the like can be transmitted / received.
[0050]
Furthermore, a cap-type cover member (hereinafter referred to as radome) 340 is joined to the fixed base 210 so as to cover an area where the hemispherical lens 240 and the guide rail 280 can move. Thereby, all the above-mentioned components are sealed from the outside. The radome 340 is made of a material having radio wave transmissibility and a low thermoelectric efficiency, such as a resin, while the fixed base 210 is made of a material having a high thermal conductivity such as a metal.
[0051]
Next, details of the relationship between the guide rail 280 and the radiators 290 and 300 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. 5A and 5B are views of the guide rail 280 viewed from the center side of the hemispherical lens 240, and FIG. 6 is a cross-sectional side view of the guide rail 280 and the radiator 290. FIG.
[0052]
As shown in FIGS. 5 and 6, the guide rail 280 is laid on the arc-shaped arm plate 281, a pair of cylindrical rails 282 provided on both sides of the arm plate 281, and the inner surface of the arm plate 281. Rack gear rails 283.
[0053]
As shown in FIG. 6 in particular, radiator 290 includes antenna element 291 responsible for transmission / reception of a radio wave beam, electronic circuit board 292 responsible for radio wave beam processing, and main body 293 that accommodates electronic circuit board 292. ing. The electronic circuit board 292 is connected to the U / D converter 330 via a curl cord.
[0054]
On the arm plate 281 side of the main body 293, as shown in FIGS. 5 and 6, three V-shaped bearings 294 that slide in contact with a pair of cylindrical rails 282, and a guide gear that meshes with the rack gear rail 283. 295 and a guide motor 296 for driving the guide gear 295 are provided. The guide motor 296 is connected to the drive control / signal processing device 320 via the electronic circuit board 292, the curl cord, and the U / D converter 330.
[0055]
Radiator 300 has the same configuration as radiator 290 and includes antenna element 301, electronic circuit board 302, main body 303, three V-shaped bearings 304, guide gear 305, and guide motor 306.
[0056]
In addition, the drive control / signal processing device 320 is connected to a host device (not shown), and receives information related to the position of a stationary satellite as a communication destination.
[0057]
Next, the operation of the lens antenna device having the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view showing an outline of positioning control of the radiators 290 and 300, and FIG. 8 is a flowchart showing an outline of positioning control of the radiators 290 and 300. In FIG. 7, for simplicity of explanation, the reflection path on the drawing is omitted assuming that the hemispherical lens 240 functions as a spherical lens by the radio wave reflection plate 230.
[0058]
First, rough positions s1 and s2 of two selected stationary satellites ST1 and ST2 are input from the host device to the drive control / signal processing device 320 (STEP 11).
[0059]
As shown in FIG. 7, the drive control / signal processing device 320 passes through the centers of the hemispherical lenses 240 from the two satellite positions s1 and s2 and is reflected by the radio wave reflector 230 and extends on the axes a1 and a2. In order to place each of the two radiators 290, 300 on top, the two positions P1, P2 at which the radiators 290, 300 (more specifically their antenna elements 291 301) are to be placed are calculated. (STEP 12).
[0060]
Next, the drive control / signal processing device 320 includes the first virtual plane S including the two positions P1 and P2 where the radiators 290 and 300 are to be disposed and the center O of the hemispherical lens 240, and the center of the hemispherical lens 240. The azimuth adjustment motor 271 is driven to rotate the rotation base 220 so that the EL axis is arranged on the intersection line with the second virtual plane H orthogonal to the AZ axis of the rotation base 6 through O (STEP 13). .
[0061]
Following the rotation of the rotation base 220 or simultaneously with the rotation of the rotation base 220, the drive control / signal processing device 320 drives the elevation angle adjusting motor 261 to rotate the guide rail 280 around the EL axis, thereby 280 is superimposed on the positions P1 and P2 (STEP 14).
[0062]
Following the driving of the motor 261 for adjusting the elevation angle, or simultaneously with the driving of the motor 261, the drive control / signal processing device 320 drives the guide motors 296, 306 of the radiators 290, 300 to cause the radiators 290, 300 to operate. It moves to the positions P1 and P2 along the guide rail 280 (STEP 15). Thereby, the initial positioning of the radiators 290 and 300 is achieved.
[0063]
The azimuth and elevation angles of the two geostationary satellites ST1 and ST2 vary depending on the position, moving direction, and inclination of the mounted mobile body. The lens antenna device 200 according to the present embodiment tracks the satellites ST1 and ST2 whose positions are changed at a relatively high speed as described above.
[0064]
After the initial positioning is achieved, a more accurate position (including the meaning of the position after the position change) of one of the two satellites ST1 and ST2, for example, the satellite ST1, is searched (first search step: STEP21). ). The search for the position of the satellite ST1 can be performed as follows, for example.
[0065]
First, the elevation angle adjusting drive motor 261 is rotated by a small amount in both directions to rotate the guide rail 280 in both directions slightly around the EL axis, and is positioned on the guide rail 280 corresponding to the satellite ST1. The guide motor 296 of the radiator 290 is driven by a minute amount in both directions, and the radiator 290 is moved along the guide rail 280 by a minute distance in both directions. Thereby, the radiator 290 moves in a two-dimensional microsphere.
[0066]
During the movement in the microsphere, a point Q1 where the communication state between the satellite ST1 and the radiator 290 is better is searched. The quality of the communication state can be determined by monitoring the strength of the received signal. It can be considered that the point Q1 corresponds to a position on the axis that reflects and extends through the center O of the hemispherical lens 230 from a more accurate position of the satellite ST1. That is, by searching for the point Q1, it is possible to know the more accurate position of the satellite ST1.
[0067]
Next, the reflected light passes through the center O of the hemispherical lens 230 from the position of one satellite ST1 searched in the first search step and the position of the other satellite ST2 obtained before the position change search in the first search step. The position on each extending axis is calculated. In this case, two positions Q1 and P2 are confirmed (STEP 22).
[0068]
Then, EL on the intersection of the new first virtual plane S including the two positions Q1 and P2 where the radiators 290 and 300 are to be placed next and the center O of the hemispherical lens 230 and the second virtual plane H are formed. The azimuth adjusting drive motor 271 is driven to rotate the rotation base 220 so that the shaft is arranged (STEP 23).
[0069]
Following the rotation of the rotation base 220 or simultaneously with the rotation of the rotation base 220, the drive control / signal processing device 320 drives the drive motor 261 for adjusting the elevation angle and rotates the guide rail 280 around the EL axis to position Q1. , P2 is overlaid (STEP 24).
[0070]
Following the driving of the drive motor 261 for adjusting the elevation angle or simultaneously with the driving of the motor 261, the drive control / signal processing device 320 drives the guide motors 296, 306 of the radiators 290, 300, and the radiator 290, 300 is moved along the guide rail 280 to positions Q1 and P2 (STEP 25). Thereby, the tracking positioning of the radiator 290 is achieved while the position P2 of the radiator 300 is preserved. Such a control form is called non-interference control.
[0071]
After the tracking positioning of the transmission / reception module 290 is achieved, the more accurate position (including the meaning of the position after the position change) of the other satellite ST2 of the two satellites ST1 and ST2 is searched (second meaning). Search step: STEP 31). The search for the position of the satellite ST2 can be performed in the same manner as the search for the position of the satellite ST1.
[0072]
The position of the satellite ST2 searched in the second search step and the position of the satellite ST1 before the position search by the second search step (after the position search by the first search step) are reflected and extended through the center O of the hemispherical lens 230. Calculate the position on each axis. In this case, two positions Q1 and Q2 are confirmed (STEP 32).
[0073]
Then, the driving motor 271 for adjusting the azimuth angle is driven, and a new first virtual plane S including the two positions Q1 and Q2 where the radiators 290 and 300 are to be placed next and the center O of the hemispherical lens 230 is obtained. Then, the rotation base 220 is rotated so that the EL axis is arranged on the intersection line with the second virtual plane H (STEP 33).
[0074]
Following the rotation of the rotation base 220 or simultaneously with the rotation of the rotation base 220, the drive control / signal processing device 320 drives the drive motor 261 for adjusting the elevation angle and rotates the guide rail 280 around the EL axis to guide the guide. The rail 280 is superimposed on the positions Q1 and Q2 (STEP 34).
[0075]
Following the driving of the drive motor 261 for adjusting the elevation angle or simultaneously with the driving of the motor 261, the drive control / signal processing device 320 drives the guide motors 296, 306 of the radiators 290, 300, and the radiator 290, 300 is moved along the guide rail 280 to positions Q1 and Q2 (STEP 35). Thereby, the tracking positioning of the radiator 300 is achieved while preserving the position Q1 of the radiator 290, that is, incoherently.
[0076]
Thereafter, the two satellites ST1 and ST2 can be tracked substantially continuously by alternately and continuously tracking the radiators 290 and 300.
[0077]
Here, since the two satellites ST1 and ST2 are geostationary satellites, the positional relationship between them does not change. For this reason, the positional relationship between the radiators 290 and 300 is not changed and is substantially fixed on the guide rail 280.
[0078]
If the antenna elements 291 and 301 are adjacent when the main bodies 293 and 303 of the radiators 290 and 300 are close to each other, it is possible to cope with the case where the two satellites ST1 and ST2 are close to each other. Become.
[0079]
Moreover, it is preferable that the third radiator is provided so as to be movable along the guide rail 280. In this case, since any two of the three radiators can be associated with the satellites ST1 and ST2, tracking positioning can be performed more efficiently. Further, the provision of the third radiator in advance also has an effect that the function of tracking the two satellites ST1 and ST2 is not lost immediately even if any one of the radiators fails.
[0080]
When radio waves are radiated from the radiators 290 and 300 positioned in this way, the radiated radio waves sequentially pass through the layered dielectric of the hemispherical lens 230 and are reflected by the radio wave reflection plate 230 so that the traveling direction is substantially parallel. Converted and transmitted as parallel radio waves to the satellites ST1 and ST2. On the other hand, the radio waves incident in parallel from the satellites ST1 and ST2 pass through the hemispherical lens 230 and are reflected by the radio wave reflection plate 230 so as to be focused toward the radiators 290 and 300 disposed at the focal positions. 290 and 300 are received efficiently.
[0081]
As described above, in the lens antenna device according to the present embodiment, the two radiators 290 and 300 are arranged so as to face one hemispherical lens 230 so that their movements do not interfere with each other. ST1 and ST2 can be tracked simultaneously and can be arranged in a small space.
[0082]
Further, according to the present embodiment, since the two radiators 290 and 300 are provided on the guide rail 280, it is possible to prevent interference between the movements of the two radiators 290 and 300.
[0083]
Furthermore, according to the present embodiment, even when the two satellites ST1 and ST2 are close to each other, the two antenna elements 291 and 301 can be adjacent to each other, so that the two satellites ST1 and ST2 can always be tracked. .
[0084]
In the present embodiment, the movement of the satellite ST1 is searched, the radiator 290 is moved in accordance with the movement of the satellite ST1 so as not to change the position of the radiator 300, and the movement of the satellite ST2 is searched. In order to keep the position of the radiator 290 unchanged, the radiator 300 is alternately moved in accordance with the movement of the satellite ST2, but the movement of the satellites ST1 and ST2 is searched and transmitted / received by a single search operation. A control method in which the modules 290 and 300 are combined and adjusted to a new target position by one operation may be employed.
[0085]
Further, the present invention is not limited to a control method in which feedback control is performed on the positions of the radiators 290 and 300 by searching for the satellites ST1 and ST2. The position of the radiators 290 and 300 can be controlled by the open control based on the information given from the host device to the drive control / signal processing device 320. As for this open control, there are a mode in which the positioning of the radiators 290 and 300 is alternately performed and a mode in which the radiators 290 and 300 are alternately performed in one operation.
[0086]
(Second embodiment)
FIG. 9 and FIG. 10 show a structure of a lens antenna device suitable for a portable type that is installed at an arbitrary place and can communicate with one geostationary satellite as a second embodiment according to the present invention. FIG. 9 is a partially exploded external perspective view, and FIG. 10 is a sectional view taken along line BB in FIG.
[0087]
The lens antenna device 400 of the present embodiment includes a substantially circular fixed base 410, a substantially circular rotation base 420 that is rotatably mounted on the fixed base 410 around the AZ axis, and is fixed on the rotation base 420. A disc-shaped radio wave reflector 430 having a diameter slightly smaller than that of the rotation base 420 and a hemispherical lens 440 fixed on the radio wave reflector 430 so as to be centered on the AZ axis. Here, it is assumed that the diameter of the radio wave reflection plate 430 is sufficiently larger than the diameter of the hemispherical lens 440. Note that the rotation mechanism of the rotation base 420 with respect to the fixed base 410 can be realized by a well-known technique, and the description thereof is omitted here.
[0088]
The fixed base 410 is provided with a height adjuster 413 that functions as a tripod at three lower positions. The rotation base 420 includes an azimuth magnet 421 and a level 422 at appropriate positions, and further includes an AZ-axis rotation lock mechanism 424 that locks the rotation of the rotation base 420, although details are not shown. When the radio wave to be handled is linearly polarized wave, a POL adjustment dial mechanism 425 for adjusting the polarization angle (POL) of the transmission / reception radio wave of radiator 450 described later is provided. Further, a portable handle 426 is attached as necessary. Further, an EL axis adjustment scale 427 is engraved at a predetermined position on the peripheral surface of the rotation base 420.
[0089]
The rotation base 420 is integrally formed with an EL support plate 428 that is curved along the peripheral surface of the hemispherical lens 440 at a predetermined position on the upper surface. As shown in the figure, the EL support plate 428 is formed with a slit 429 in the longitudinal direction, and the radiator 450 is slidably attached thereto.
[0090]
The radiator 450 is configured such that the antenna element 451 is positioned at the focal position of the hemispherical lens 440 inside the EL support plate 428, and a POL adjustment unit 453 is provided at the rear of the slide mechanism unit 452 with respect to the slit 429. ing. Further, an EL axis adjustment pin 454 is fixed to the back surface of the POL adjustment unit 453. The POL adjustment unit 453 is connected to an external transmission / reception device via the POL adjustment dial mechanism 425 by a POL transmission flexible cable 455. By turning the dial of the POL adjustment dial mechanism 425, the polarization axis is set at an arbitrary angle. Can be adjusted.
[0091]
A radome 460 that covers the entire movable part of the hemispherical lens 440 and the radiator 450 is mounted on the rotation base 420 so as to be rotatable within a certain range. Since a known technique can be used for this rotation mechanism, its description is omitted.
[0092]
On the inner surface of the radome 460, a pair of guide rails 461 for guiding the pins 454 obliquely are provided at positions facing the EL axis adjusting pins 454 provided at the rear portion of the radiator 450. The tip of the EL axis adjusting pin 454 is inserted into the head. That is, the pin 454 moves along the guide rail 461 by rotating the radome 460 with respect to the rotation base 420. At this time, the movement of the radiator 450 is restricted in the direction in which the slit 422 is formed. For this reason, as the radome 460 rotates, the radiator 450 rotates in the EL axis direction.
[0093]
Further, an EL axis rotation lock mechanism 462 for stopping the rotation for adjusting the EL axis is provided at a joint portion of the radome 460 with the rotation base 420.
[0094]
That is, in the lens antenna device configured as described above, when capturing a stationary satellite (assuming that the azimuth angle and elevation angle of the satellite at the installation position are known), first adjust the height while looking at the level 422. The device 423 is adjusted so that the fixed base 410 and the rotating base 420 are horizontal. Next, while looking at the azimuth magnet 421, the reference line of the rotation base 420 is roughly aligned with the azimuth angle of the target geostationary satellite, and the rotation of the rotation base 420 is locked by the AZ axis rotation lock mechanism 424.
[0095]
Subsequently, the radome 460 is rotated with respect to the rotation base 420, and the reference line provided at the edge of the radome 460 is adjusted to the satellite elevation angle value of the EL axis adjustment scale 427 provided on the peripheral surface portion of the rotation base 420. The rotation is locked by the shaft rotation lock mechanism 462. As the radome 460 rotates, the radiator 450 slides along the slit 429 of the EL support plate 428 and is adjusted to the satellite elevation angle (actually the reflection angle) that matches the EL axis adjustment scale 427. Next, the dial of the POL adjustment dial mechanism 425 is turned to align the polarization axis of the radiator 450 with the polarization axis of the satellite communication wave. Finally, the received signal of radiator 450 is monitored, and the azimuth angle, elevation angle, and polarization axis are adjusted so that the gain is maximized.
[0096]
As described above, the lens antenna device according to the present embodiment has a shape that can be easily carried and is manually adjusted. However, the lens antenna device can be installed at an appropriate position and can easily direct the radio beam toward the satellite. Even when the satellite wave is linearly polarized, the polarization axis can be easily adjusted.
[0097]
In the above-described embodiment, adjustment of each rotation axis and polarization axis is performed manually. However, a driving device may be provided as appropriate so that automatic adjustment can be performed.
[0098]
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, it is possible to improve the antenna pattern of the radio wave beam by applying a surface correction to the radio wave reflector. Further, the hemispherical lens is not a half of a perfect sphere, but a half of a flat sphere can be used as long as the focus of the radio wave beam is determined and a sufficient gain can be obtained. In this case, if the height of the hemispherical lens can be kept low, the height of the radome can be limited, and the overall size can be reduced. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0099]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, it is possible to provide a lens antenna device that can achieve a reduction in size and weight of the entire device by reducing the size and weight of the lens portion, and that can be easily handled, manufactured, and assembled.it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic structure of a lens antenna device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external perspective view showing a structure of a lens antenna device suitable for in-vehicle use capable of communicating with two geostationary satellites as a first embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing the internal structure of the first embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a guide rail and a radiator viewed from the center side of the hemispherical lens in the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional side view showing the structure of a guide rail and a radiator in the first embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing an outline of positioning control of a radiator in the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing an outline of positioning control of a radiator in the first embodiment.
FIG. 9 is an external perspective view showing the structure of a lens antenna device suitable for a portable type installed at an arbitrary location and capable of communicating with one geostationary satellite as a second embodiment according to the present invention. Figure.
10 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[Explanation of symbols]
100: Lens antenna device
110 ... Radio wave reflector
120 ... hemispherical lens
130: Radiator
200: Lens antenna device
210 ... Fixed base
211 ... R / J bearing
212 ... Bearing mechanism
213 ... Hub
214 ... groove
220 ... rotation base
221 ... R / J bearing
222 ... Hub
223 ... Rim
224 ... spoke
225 ... AZ roller
226, 227 ... EL shaft rotating shaft support
230 ... Radio wave reflector
240 ... hemispherical lens
251,252 ... EL shaft rotation shaft
260 ... EL axis drive mechanism
261 ... EL axis drive motor
262, 263 ... pulley
264 ... Belt
270 ... AZ axis drive mechanism
271 ... AZ axis drive motor
272 ... Pinion gear
280 ... Guide rail
281 ... Arc-shaped arm plate
282 ... cylindrical rail
283 ... Rack gear rail
290 ... Radiator
291 ... Antenna element
292 ... Electronic circuit board
293 ... Main unit
294 ... V-shaped bearing
295 ... Guide gear
296 ... Guide motor
300 ... Radiator
301 ... Antenna element
302 ... Electronic circuit board
303 ... Main unit
304 ... V-shaped bearing
305 ... Guide gear
306 ... Guide motor
310 ... Power supply
320 ... Drive control / signal processing device
330: Up / down converter
340 ... Radome
400: Lens antenna device
410 ... fixed base
413 ... Height adjuster
420 ... rotating base
421 ... compass
422 ... Level
424 ... AZ axis rotation lock mechanism
425 ... POL adjustment dial mechanism
426 ... Portable handle
427 ... EL axis adjustment scale
428 ... EL support plate
429 ... Slit
430 ... Disc-shaped wave reflector
440 ... hemispherical lens
450 ... Radiator
451 ... Antenna element
452 ... Slide mechanism
453 ... POL adjustment section
454 ... EL axis adjustment pin
455 ... POL transmission flexible cable
460 ... Radome
461 ... Guide rail
462 ... EL axis rotation lock mechanism

Claims

A hemispherical lens formed by dividing a spherical lens, which is formed by laminating dielectrics on concentric spherical surfaces and condensing a substantially parallel radio wave passing therethrough at one point;
This hemispherical lens is placed on the cross-sectional side, and a radio wave reflector that reflects incident radio waves from the sky side,
A radiator including an antenna element which is disposed at an arbitrary radio wave focusing point position of the hemispherical lens and forms a radio wave beam;
Azimuth angle adjusting means for controlling the azimuth angle of the radio beam by adjusting the position of the radiator around the azimuth axis of the hemispherical lens;
An elevation angle adjustment means for controlling the elevation angle of the radio wave beam by adjusting the position of the radiator around the elevation axis of the hemispherical lens ;
Covering a mounted device on the base of the hemispherical lens, and comprising a radome that is rotatably attached to the base around an azimuth axis ;
The radio wave reflector is formed to have an outward spread from the half-section of the hemispherical lens in order to increase the radio beam reflection efficiency ,
The elevation angle adjusting means has one end attached to the base of the hemispherical lens and having a curved shape along the peripheral surface of the hemispherical lens, and an elevation angle direction guiding means, and the radiator as the support plate. Radiator holding means that slides along the guide means and holds at any elevation angle position, and radiator movement that converts rotation of the radome around the azimuth axis relative to the base into a slide on the support plate of the radiator lens antenna apparatus characterized by comprising a means.

A hemispherical lens formed by dividing a spherical lens, which is formed by laminating dielectrics on concentric spherical surfaces and condensing a substantially parallel radio wave passing therethrough at one point;
This hemispherical lens is placed on the cross-sectional side, and a radio wave reflector that reflects incident radio waves from the sky side,
A plurality of radiators provided with antenna elements arranged at arbitrary radio wave focusing points of the hemispherical lens and forming radio wave beams;
Azimuth angle adjusting means for controlling the azimuth angle of the radio beam by adjusting the positions of the plurality of radiators around the azimuth axis of the hemispherical lens;
An elevation angle adjusting means for controlling an elevation angle of the radio wave beam by adjusting positions of the plurality of radiators around an elevation axis of the hemispherical lens ;
Covering a mounted device on the base of the hemispherical lens, and comprising a radome that is rotatably attached to the base around an azimuth axis ;
The radio wave reflector is formed to have an outward spread from the half-section of the hemispherical lens in order to increase the radio beam reflection efficiency ,
The elevation angle adjusting means has one end attached to the base of the hemispherical lens and having a curved shape along the peripheral surface of the hemispherical lens, and an elevation angle direction guiding means, and the radiator as the support plate. Radiator holding means that slides along the guide means and holds at any elevation angle position, and radiator movement that converts rotation of the radome around the azimuth axis relative to the base into a slide on the support plate of the radiator lens antenna apparatus characterized by comprising a means.

The lens antenna apparatus according to claim 1, further comprising: a polarization axis adjusting unit that adjusts a polarization axis of the radiator when the radio wave beam is linearly polarized.

The plurality of radiators respectively correspond to a plurality of geostationary satellites on the same geostationary orbit in one-to-one correspondence, and are arranged according to the azimuth and elevation angle of a geostationary satellite that is a communication partner. 3. The lens antenna device according to 2 .

The elevation angle adjusting means has one end attached to the base of the hemispherical lens and having a curved shape along the peripheral surface of the hemispherical lens, and an elevation angle direction guiding means, and the radiator as the support plate. 3. The lens antenna device according to claim 1, further comprising: a radiator holding unit that is slid along the guide unit and held at an arbitrary elevation angle position. 4.

The radiator moving means is attached to a surface opposite to the radio wave radiation surface of the radiator and is provided on the inner surface of the radome and is engaged with the guide pin. to, a lens antenna apparatus according to claim 1, wherein further comprising a guide rail for sliding along the guide pin to the support plate with the rotation of the radome.