JP3845830B2 - マルチビームアンテナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチビームアンテナに関し、特に、3個以上の静止衛星からの電波を1台のパラボラ反射鏡で受信するマルチビームアンテナについてのものである。
【0002】
【従来の技術】
マルチビームアンテナは、その特性上、一台のパラボラ反射鏡(以下、単に「反射鏡」という)に複数のフィードホーン(なお、フィードホーンにはコンバータが接続される)を組み合わせた形態となるため、仰角・方位角調整に加え、受信するそれぞれの衛星の持つ仰角の差を何らかの方法で補正しなければならない。
【0003】
図3に、マルチビームアンテナと地平面、静止衛星軌道との関係を斜視図に示す。
静止衛星(放送衛星、通信衛星を含み、以下、単に「衛星」という)A〜Dは全て同一軌道面内に静止して存在する。この静止衛星軌道面は即ち赤道面に一致した面でもある。日本のように緯度のある地点から静止衛星を見ると地平面と静止衛星軌道面が直角でない角度θを持つため、衛星A〜Dは地上から見ると図4のように全て異なった高さに位置し、即ち全て異なった仰角を持つことになる。
【0004】
そのため、例えば衛星A〜Dのうち2衛星、例えば衛星AとDを一つのマルチビームアンテナで受信するためには、衛星AとDの仰角差をアンテナに回転角調整手段を設ける方法で補正することが一般化している。
この回転角調整手段は、図5に示すように、受信する衛星を結ぶ直線と、コンバータの焦点の中心を結ぶ線が平行になるよう反射鏡裏面に設けた回転角調整機構で反射鏡全体を回転させる方法や、図6に示すように、フィードホーンの取付金具101に設けた回転角調整機構でフィードホーンの位置を回転移動させる方法等がある。
【0005】
2衛星を受信するマルチビームアンテナでは、この回転角調整によって2衛星の仰角差を完全に補正することが可能だが、3衛星以上を受信するマルチビームアンテナでは、受信する全衛星の仰角差の完全な補正は不可能であった。これについて、図7に基づいて3衛星受信型のマルチビームアンテナについて説明を行う。
【0006】
今、図7の衛星A, B, C,Dのうち衛星A,B,Dを受信しようとした時、衛星Aを基準にすると反射鏡の回転角は、衛星A,Bの仰角差を補正する回転角ABと、衛星A,Dの仰角差を補正する回転角ADの2つのうち何方かを選ばねばならない。
ここで、回転角ADを選択したとすると、衛星Bについては衛星A,Dに合わせて調整された回転角と反射鏡の仰角に対し、仰角差AD−Bが生じる。ここで、この反射鏡と仰角A,B,Dを衛星A,Dが重なる位置から見ると、衛星A,Dの衛星の電波はフィードホーンの焦点位置に焦点を結ぶことができるため、良好な受信性能を得ることができるが、衛星Bの衛星の電波は焦点がフィードホーンの焦点位置に対して下にズレてしまうため、他の2波(衛星A,衛星D)に比べ受信性能が極端に低下してしまう。
【0007】
そのため、3衛星以上を受信するマルチビームアンテナにおいては、回転角は2衛星を基準にして定めるのではなく、図7の回転角ABからADの範囲で全衛星波を問題なく受信できる角度に合わせて回転角を調整することとなってしまい、図8のように3つの衛星の電波のうち2つあるいは3つ全ての焦点がコンバータ焦点位置と一致しないことになり、受信性能を低下させる要因となっていた。
【0008】
また、図9に示すように、仰角差による衛星の電波の焦点位置の上下方向ズレは、反射鏡が大径化して反射鏡の焦点距離が大きくなればなるほどズレも大きくなるため、回転角の調整だけではズレに対応できなくなってしまう。そのため3ビーム以上を受信するマルチビームアンテナは大径反射鏡では設計が極めて難しく製作が困難なものとなっていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
3個以上の静止衛星からの電波を1台のパラボラ反射鏡で受信するマルチビームアンテナにおいて、回転角の調整のみでは補正不可能な3衛星以上の衛星の電波の仰角差を完全に補正することはできにくく、特に大径反射鏡では設計、製作が困難であった。
【0010】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、回転角のみでは補正不可能な3衛星以上の衛星波仰角差を完全に補正し、高性能な3衛星波以上型のビームアンテナを実現すべく、パラボラ反射鏡の裏面中央に仰角調整機構を設けたマウントが固定され、マウントと押え具とで方位角調整機構を備えマストを挟持しボルトで固定し、反射鏡裏面中央に基端を固定したアームの先端に支持板を設け、支持板に3個のフィードホーンを設け、同一の衛星軌道上の3個以上の静止衛星からの電波を1台のパラボラ反射鏡で受信するマルチビームアンテナにおいて、受信する3個以上の静止衛星に対応する特定の静止衛星Aを基準にして特定の静止衛星Aに対するマルチビームアンテナのビーム軸Aの仰角および方位角を調整し、静止衛星A用のフィードホーンのビーム軸Aを中心に回転角調整機構で回転角を調整することにより静止衛星A,Dの仰角差を補正し、静止衛星Bのフィードホーンのビーム軸Bを前記静止衛星A,Dの調整後の位置からずれた、静止衛星A,Dと静止衛星Bの間に仰角AD−Bの差を補正する位置にビーム軸Bを配置したマルチビームアンテナとした。
【0011】
【発明の実施の態様】
本発明を添付する図面の図1、図2に示す具体的な実施例に基づいて、以下詳細に説明する。
まず、図1で本発明の受信点における3衛星以上の仰角差を補正する方法を説明する。
【0012】
静止衛星軌道上の衛星A,B,C,Dのうち3個の衛星A,B,Dを受信する場合、まず3個の衛星のうち2個では一方の衛星を仰角調整機構および方位角調整機構でその衛星に対する仰角および方位角に調整し、この衛星のビーム軸を中心に回転角調整機構で回転角を調整することにより仰角を補正する。
衛星Aを基準にすると衛星Aに対するマルチビームアンテナの仰角および方位角を調整し、衛星波Aの焦点位置と衛星A用フィードホーンの焦点位置を合わせる。その後、衛星A用フィードホーンのビーム軸Aを中心に回転角調整機構で回転角を調整することにより衛星A,Bまたは衛星A,Dの仰角差のどちらかを補正することになる。
【0013】
ここで、回転角にて衛星Aを受信するビーム軸Aを中心に衛星A,Dの仰角差を補正したとすると、衛星A,Dと衛星Bの間に仰角AD−Bの差があり、衛星A,B,Dと反射鏡を衛星A,Dが重なる位置から見ると、図1の右図のようになる。この時、衛星A,D用フィードホーンは同一平面内にて衛星の電波A,Dの焦点を捉えることができるが、衛星の電波Bの焦点bは焦点a、dを結ぶ直線Xよりも反射鏡下方が焦点位置となる。そこで、衛星B用フィードホーンは衛星の電波Bの焦点bの位置に配置してやればよい。
【0014】
すなわち、回転角で補正する2衛星(A,D)用以外のフィードホーンは回転角で補正される2衛星(A,D)のフィードホーンのビーム軸A,Dが含まれる平面内からフィードホーンのビーム軸がはずれるように配置してやれば、受信しようとする全衛星の電波の仰角差を完全に補正することが可能となる。
図2に本発明による3衛星を受信するマルチビームアンテナの斜視図を示す。
【0015】
図2において、反射鏡1の裏面中央に仰角調整機構を設けたマウント2が固定され、マウント2と押え具3とで方位角調整機構を備えマスト4を挟持し、ボルト5で固定する。さらに符号11は上記に述べた回転角を調整する回転角調整機構である。反射鏡1裏面中央に基端を固定したアーム6の先端に支持板7を設け、この支持板7にフィードホーン付コンバータ8、9、10を配置固定する。フィードホーン付コンバータ8、9、10は上記の条件を充たすように配置する。
【0016】
なお、3衛星を受信する場合を説明したが、さらに衛星Cも受信する場合は仰角差AD−Cを補正する位置(衛星波Cの焦点位置)に衛星C用フィードホーンの焦点を配置すれば、4衛星を受信するフィードホーンを回転角の調整のみで、電気特性の最良の位置に簡単に配置することができる。
また、図2では、回転角調整機構を反射鏡裏面に設け、一つの衛星のビーム軸である衛星と反射鏡を結ぶ直線(例えば一つの衛星を衛星Aとした場合、図1のビーム軸Aとなる。)を回転の中心軸として他の衛星を受信するものについて示したが、支持板7に回転角調整機構を設けた場合、一つの衛星を受信したビーム軸であるフィードホーンと反射鏡を結ぶ直線を回転角の中心軸としてもよい。
【0017】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、パラボラ反射鏡の裏面中央に仰角調整機構を設けたマウントが固定され、マウントと押え具とで方位角調整機構を備えマストを挟持しボルトで固定し、反射鏡裏面中央に基端を固定したアームの先端に支持板を設け、支持板に3個のフィードホーンを設け、同一の衛星軌道上の3個以上の静止衛星からの電波を1台のパラボラ反射鏡で受信するマルチビームアンテナにおいて、受信する3個以上の静止衛星に対応する特定の静止衛星Aを基準にして特定の静止衛星Aに対するマルチビームアンテナのビーム軸Aの仰角および方位角を調整し、静止衛星A用のフィードホーンのビーム軸Aを中心に回転角調整機構で回転角を調整することにより静止衛星A,Dの仰角差を補正し、静止衛星Bのフィードホーンのビーム軸Bを前記静止衛星A,Dの調整後の位置からずれた、静止衛星A,Dと静止衛星Bの間に仰角AD−Bの差を補正する位置にビーム軸Bを位置に配置したマルチビームアンテナであるので、回転角のみでは補正不可能な3衛星以上の衛星波仰角差を完全に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチビームアンテナを具体的に説明する正面図および側面図の2面図である。
【図2】本発明のマルチビームアンテナの一実施例の斜視図である。
【図3】マルチビームアンテナの地平線、静止衛星軌道および静止衛星軌道上の静止衛星の斜視図である。
【図4】静止衛星軌道上の静止衛星の仰角が異なった状態を示す図である。
【図5】2衛星を受信するマルチビームアンテナの方向調整を示す図である。
【図6】2衛星を受信するマルチビームアンテナの他の方向調整を示す図である。
【図7】従来のマルチビームアンテナの静止軌道上の各静止衛星と、これらの静止衛星を受信するフィードホーンの焦点位置を説明する正面図および側面図の2面図である。
【図8】三つの衛星の電波のうち二つあるいは三つ全てはその焦点がフィードホーン焦点位置と一致しないことを示した図である。
【図9】仰角差による衛星電波の焦点位置における小径反射鏡と大径反射鏡との焦点のズレを示す側面図の2面図である。
【符号の説明】
1…反射鏡
2…マウント
3…押え具
4…マスト
5…ボルト
6…アーム
7…支持板
8・9・10…フィードホーン付コンバータ
11…回転角調整機構
Claims (1)
- パラボラ反射鏡の裏面中央に仰角調整機構を設けたマウントが固定され、マウントと押え具とで方位角調整機構を備えマストを挟持しボルトで固定し、反射鏡裏面中央に基端を固定したアームの先端に支持板を設け、支持板に3個のフィードホーンを設け、同一の衛星軌道上の3個以上の静止衛星からの電波を1台のパラボラ反射鏡で受信するマルチビームアンテナにおいて、受信する3個以上の静止衛星に対応する特定の静止衛星Aを基準にして特定の静止衛星Aに対するマルチビームアンテナのビーム軸Aの仰角および方位角を調整し、静止衛星A用のフィードホーンのビーム軸Aを中心に回転角調整機構で回転角を調整することにより静止衛星A,Dの仰角差を補正し、静止衛星Bのフィードホーンのビーム軸Bを前記静止衛星A,Dの調整後の位置からずれた、静止衛星A,Dと静止衛星Bの間に仰角AD−Bの差を補正する位置にビーム軸Bを配置したことを特徴とするマルチビームアンテナ。
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