JP6051904B2 - アンテナ装置用一次放射器、およびアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射鏡を用いたアンテナ装置に関する。

従来のアンテナ装置、例えば一次放射器を主反射鏡の前方に設置した反射型アンテナ装置では、中空型導波管の一端の開口から放射される電波を主反射鏡に向けて反射するため、副反射鏡が中空型導波管の開口と対向する位置に配置している。

主反射鏡は、副反射鏡から放射された電波をさらに反射するため、副反射鏡と対向する位置に配置されている。（特許文献１および特許文献２参照。）

前記特許文献１では、中空型導波管の外面と副反射鏡の外端縁との間に設置された中空の誘電性円錐体によって副反射鏡（特許文献１では「補助リフレクタ１１」と記載。）が固定され、副反射鏡の配置関係が規定される。

以下では、「（構成要素の）配置ないしは配置関係を規定する」という意味で「支持する」との語を用いる。

中空の誘電性円錐体の厚さは、円錐体を貫通する電波と前記円錐体により反射された電波とで位相の打消しが行われるように、厚さに制限が設けられている。

一方、特許文献２では、副反射鏡（特許文献２では「反射面６を形成する導体」と記載。）を密着させた誘電体支持部材を、中空型の導波管（特許文献２では「１次放射器３」と記載。）の嵌め込むことにより、副反射鏡を支持している。

また、誘電体支持部材の外周には、突起構造を設け、誘電率が徐々に変化するようにしている。

特開平１１−４１１６号公報 特開２００９−１７７５５２号公報

特許文献１のアンテナ装置では、中空型導波管と副反射鏡との間に設置した誘電性円錐体により副反射鏡の支持がなされている。

このアンテナ装置では、使用する電波の周波数に合わせて位相の打消しがなされるよう円錐体の厚みに制限が設けられているので、厚みを変更することができない。従って、支持手段である誘電性円錐体によって生ずる特性の劣化をさらに低減するために、円錐体の厚さを薄くしようとすると、位相の打消しができず放射特性が劣化することになる。

特許文献２のアンテナ装置でも同様に、導波管と副反射鏡との間に設置した誘電体支持部材により反射鏡の支持がなされているので、誘電体による損失および放射特性の劣化をさらに低減するために誘電体支持部材を減らすまたは無くすということができない。

以上のような従来のアンテナ装置では、中空型導波管から放射された電波、特には放射後に副反射鏡で反射された電波、が誘電体により散乱され、アンテナ装置としての放射特性が、誘電体が存在しない場合に比べて劣化するという課題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであって、副反射鏡の支持手段を確保した上で、誘電体の存在による放射特性の劣化を低減した、アンテナ装置用一次放射器およびアンテナ装置を得ることを目的とする。

本発明に係るアンテナ装置用一次放射器は、同軸型の導波管を有する導波管部と、前記導波管の一端と対向する位置に配置され前記一端からの電磁波を反射するための鏡面を有する反射鏡部と、前記導波管の内導体と前記反射鏡部の鏡面側とを物理的に接続する接続部とを備え、前記接続部は前記内導体により支持され、前記反射鏡部は前記接続部により支持されるようにしている。

また、本発明に係るアンテナ装置は、主反射鏡と一次放射器とを備え、前記主反射鏡は、前記一次放射器の前記反射鏡部と対向する位置に配置され、前記反射鏡部により反射された電波を反射するようにしている。

ここで、前記アンテナ装置において、一次放射器は、同軸型の導波管を有する導波管部と、前記導波管の一端と対向する位置に配置され前記一端からの電磁波を反射するための鏡面を有する反射鏡部と、前記導波管の内導体と前記反射鏡部の鏡面側とを物理的に接続する接続部とを備え、前記接続部は前記内導体により支持され、前記反射鏡部は前記接続部により支持されるようにしている。

本発明のアンテナ装置用一次放射器およびアンテナ装置においては、一次放射器の電波の経路、特には反射鏡部で反射された電波の経路、に存在する誘電体を減らすことができるので、放射特性の向上したアンテナ装置用一次放射器およびアンテナ装置を得ることが可能である。

本発明の実施の形態１に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る、アンテナ装置の断面を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態３に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態４に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態５に係る、一次放射器の断面を示す図である。 本発明の実施の形態６に係る、アンテナ装置の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態７に係る、アンテナ装置の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態８に係る、アンテナ装置の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態９に係る、アンテナ装置の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１０に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１１に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１２に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１３に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１４に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１５に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１６に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１７に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１８に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１９に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

実施の形態１．

以下に、本発明の実施の形態１を図１および図２を用いて説明する。

なお、本発明の説明に重要でない機能・構成等については図および以下の説明において適宜省略する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

図２は、本発明の実施の形態１に係る、図１の一次放射器を用いたアンテナ装置の断面を示す概略図である。

図２は、いわゆる中央給電型のアンテナ装置に適用した場合を示している。

図２では、本発明に関係する一次放射器および主反射鏡の概略を示し、アンテナ装置のその他の構成要素および詳細については省略している。

図１および図２において、１は同軸型導波管を有する導波管部、１ａは導波管の開口、１ｂは導波管の内導体、１ｃは導波管の外導体、１ｄは開口から放射される電波の位相中心、２は副反射鏡を有する反射鏡部、２ａは反射鏡部の鏡面側の中央部、２ｂは副反射鏡の鏡面、３は主反射鏡、４は接続部、５は同軸型導波管の開口１ａから反射鏡部２へ向かう電波を幾何学的な光線として模式的に示したもの、６は反射鏡部２から主反射鏡３へ向かう電波を幾何学的な光線として模式的に示したもの、７は主反射鏡３によって反射される電波を幾何学的な光線として模式的に示したものを示す。

なお、開口１ａから反射鏡部２へ向かう電波５の始点は、一次放射器を用いて電波を放射する場合の、開口１ａから放射される電波の位相中心１ｅに相当する。

一次放射器は、導波管部１、反射鏡部２および接続部４を備えている。アンテナ装置は、一次放射器と主反射鏡３を備えている。

また、本発明をわかりやすく説明するために、以下の図および説明では主に、導波管部１全体が同軸型導波管であり、反射鏡部２全体が副反射鏡であると簡略化した場合について説明する。

このため以下の説明では、「導波管部」と「同軸型導波管」、および、「反射鏡部」と「副反射鏡」、を各々同様な意味で用い、同じ番号を用いる。

同軸型導波管１は、同軸配置された金属製の内導体１ｂおよび外導体１ｃによって構成され、その一端が、電波の放射用として規定される。具体的には、前記一端の開口が、電波を放射するための開口として用いられる。

副反射鏡２は、導波管１の一端の開口１ａから放射された電波を主反射鏡３に向かって反射するために、鏡面２ｂが導波管１の開口１ａと対向する位置に配置されている。

また、鏡面２ｂは開口１ａから放射された電波が主反射鏡３を照射するよう、形状が設定されている。また、図において、鏡面の断面形状は軸対称性を有している。

以下では、副反射鏡２は全体が金属材料であるとして説明する。

接続部４は、棒状の金属で形成され、金属棒の中心軸が内導体１ｂの中心軸１ｄと同じ直線上になるよう配置されている。

また、図において、接続部４の断面形状は軸対称性を有している。

また、以下では、接続部４の金属材料であるとして説明する。

また、その一端が、内導体１ｂの開口１ａ側の端部と物理的に接続され、他の端が、副反射鏡２の中央部２ａと物理的に接続されている。

同軸型導波管１、副反射鏡２および接続部４の接続方法としては、たとえば溶接を用いて接続する。

接続部４により副反射鏡２が支持されているので、開口１ａと鏡面２ｂとの間の配置関係が規定される、また副反射鏡２が内導体１ｂにより支持されているので、副反射鏡の一次放射器内での配置関係が決定される。

同軸型導波管１は、主反射鏡３の中央から図の上方に向かって配置され、主反射鏡３鏡面の中央部に規定されている。

一次放射器の同軸型導波管１は、その一端が主反射鏡３に固定されている。

同軸型導波管の長さおよび固定位置によって、副反射鏡２と主反射鏡３の間の配置関係が規定される。

なお、図では固定箇所において導波管１が主反射鏡３で密閉されているが、図７のように主反射鏡３の裏面側へ突き抜けるように規定していてもよい。

主反射鏡３の鏡面は、たとえば中心軸を有する回転放物面であり、同軸型導波管１は主反射鏡３の中心軸に沿って配置され、副反射鏡２は主反射鏡３の前方に配置されている。

同軸型導波管１の一端の開口１ａから放射された電波は、同軸型導波管１の開口１ａと対向する位置に配置されている副反射鏡２の鏡面２ｂによって反射される。

副反射鏡２によって反射された電波は、副反射鏡２と対向する位置に配置されている主反射鏡３によって反射される。

以上のように、本発明の実施の形態１によれば、反射鏡部２は内導体１ｂにより支持されるので、副反射鏡２に反射され主反射鏡３に向かう電波６が、従来技術のように誘電体によって散乱されること等を低減でき、従って、放射特性の劣化を低減することができる。

また、本実施の形態においては、副反射鏡２の支持に金属棒を使用しているので、中空の円錐形誘電体を使用するときと比較して、放射特性の劣化を低減した上で支持構造の十分な強度を確保することができる。

なお、本発明の実施の形態１においては、図２の主反射鏡３の鏡面が回転放物面となっているとした説明したが、必ずしも回転放物面でなくてもよく、実施の形態及び図面に限定されない。

実施の形態２．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態２について説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様に配置される。

なお、前記実施の形態１と同一または相当する部分には、図１および図２と同一符号または同様な符号を付してその説明を省略する場合がある。

図において、前記実施の形態１の図１と異なる点は、接続部４の金属棒が、同軸型導波管１の内導体１ｂよりも細くなっている点である。

従って、同軸型導波管の中心軸１ｂと垂直な面でみた場合に、接続部４の断面積が内導体１ｂの断面積よりも小さくなっている。

また、図では、金属棒の中心軸が内導体１ｂの中心軸と同じ軸線上になるよう配置されている。

以上のように、本発明の実施の形態２によれば、接続部４の太さが、同軸型導波管１の内導体１ｂよりも細くなっているので、接続部４による電波の散乱を低減でき、従って、放射特性の向上させることができる。

なお、接続部４の内導体１ｂ側端付近は、内導体１ｂ側に向けて徐々に太くするよう形成してもよく、実施の形態の図の構成に限定されない。

実施の形態３．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態３について説明する。

図４は、本発明の実施の形態３に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

なお、前記実施の形態１および２と同一または相当する部分には、同一符号または同様な符号を付してその説明を省略する場合がある。

図において、前記実施の形態１の図１と異なる点は、接続部４の太さが、同軸型導波管１の内導体１ｂよりも太くなっている点である。

従って、同軸型導波管の中心軸１ｂと垂直な面でみた場合に、接続部４の断面積が、内導体１ｂの断面積よりも大きくなっている。

また、図では、金属棒の中心軸が内導体１ｂの中心軸と同じ軸線上になるよう配置されている。

以上のように、本発明の実施の形態３によれば、接続部４の太さが、同軸型導波管１の内導体１ｂよりも太くなっているので、接続部４の副反射鏡２側の強度を向上させることができる。

なお、内導体１ｂの接続部４側端付近は、接続部４側に向けて徐々に太くなるように形成してもよく、実施の形態の図の構成に限定されない。

実施の形態４．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態４について説明する。

図５は、本発明の実施の形態４に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

なお、前記実施の形態１ないし３と同一または相当する部分には、同一符号または同様な符号を付してその説明を省略する場合がある。

図において、前記実施の形態１の図１と異なる点は、接続部４の太さが、同軸型導波管１の内導体１ｂ側から副反射鏡２側へ向かって細くなっている点である。

従って、同軸型導波管の中心軸１ｂと垂直な面でみた場合に、接続部４の断面積が、導波管部１側から前記副反射鏡２側に向かって徐々に小さくなっている。

また、図では、金属棒の中心軸が内導体１ｂの中心軸１ｄと同一線上になるよう配置されている。

以上のように、本発明の実施の形態２によれば、接続部４の太さが、同軸型導波管１の内導体１ｂ側から副反射鏡２側へ向かって細くなっているので、接続部４による電波の散乱を低減でき、従って放射特性を向上させることができる。

実施の形態５．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態５について説明する。

図６は、本発明の実施の形態５に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合した場合については、図２と同様である。

なお、前記実施の形態１ないし４と同一または相当する部分には、同一符号または同様な符号を付してその説明を省略する場合がある。

図において、前記実施の形態１の図１と異なる点は、接続部４が、同軸型導波管１の内導体１ｂ側から副２側へ向かって太くなっている点である。

従って、従って、同軸型導波管の中心軸１ｂと垂直な面でみた場合に、接続部４の断面積が、導波管部１側から前記反射鏡部２側に向かって徐々に大きくなっている。

また、図では、金属棒の中心軸が内導体１ｂの中心軸と同じ軸線上になるよう配置されている。

以上のように、本発明の実施の形態２によれば、接続部４の太さが、同軸型導波管１の内導体１ｂ側から副反射鏡２側へ向かって太くなっているので、接続部４の副反射鏡２側の強度を向上させることができる。

実施の形態６．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態６について説明する。

図７は、本発明の実施の形態６に係る、アンテナ装置の断面を示す概略図である。

図の見方は、前記実施の形態１の図２と同様である。

なお、前記実施の形態１ないし４と同一または相当する部分には、同一符号または同様な符号を付してその説明を省略する場合がある。

図では、同軸型導波管１から放射された場合に、同軸型導波管１から放射された電波が副反射鏡２に反射され、さらに副反射鏡２に反射された電波が主反射鏡３に反射される範囲の両端における、電波の様子を示している。

副反射鏡２の断面形状は、図の中心軸１ｄの左右の各部において、鏡面２ｂの２つの焦点のうちの１つが、同軸型導波管１の開口１ａから放射される場合の電波の位相中心１ｅに位置し、もう１つの焦点が、同軸型導波管１の中心軸上ではない位置２ｅになるような形状となっている。

さらに、副反射鏡２の鏡面２ｂは、前記断面形状を有する楕円の一部を、同軸型導波管の中心軸１ｄで回転させた、回転対称性を有する回転楕円面となっている。

以上のように、本発明の実施の形態６によれば、前記鏡面形状を有する副反射鏡２を使用することで、副反射鏡２に反射されて主反射鏡３に向かう電波は、一次放射器側に戻ることがないので、一次放射器における電波の散乱を低減し、従って一次放射器の反射特性の劣化を改善することができる。

実施の形態７．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態７について説明する。

図８は、本発明の実施の形態７に係る、アンテナ装置の断面を示す概略図である。

図の見方は、実施の形態１の図２および実施の形態６の図７と同様である。

なお、前記実施の形態１ないし４と同一または相当する部分には、同一符号または同様な符号を付してその説明を省略する場合がある。

副反射鏡２の断面形状は、鏡面２ｂの２つの焦点のうち１つが、同軸型導波管１の開口１ａから放射される電波の位相中心１ｅに位置し、もう１つの焦点が、同軸型導波管１の中心軸上の位置２ｄにあるような形状となっている。

さらに、副反射鏡２の鏡面２ｂは、前記断面形状を有する楕円の一部を、同軸型導波管の中心軸で回転させた、回転対称性を有する回転楕円面となっている。

実施の形態８．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態８について説明する。

図の見方は、実施の形態１、実施の形態６ないし７の図と同様である。

図９は、本発明の実施の形態８に係る、アンテナ装置の断面を示す概略図である。

副反射鏡２の断面形状は、鏡面２ｂの２つの焦点のうち一方が、同軸型導波管１の開口１ａから放射される電波の位相中心１ｅに位置し、もう一方の焦点が、同軸型導波管１の中心軸上ではない位置２ｄにあるような形状となっている。この場合、図のように、位置２ｄは副反射鏡２の背面側に２ヶ所存在する。

さらに、副反射鏡２の鏡面２ｂは、前記断面形状を有する双曲線の一部を、同軸型導波管の中心軸で回転させた、回転対称性を有する回転双曲面である。

実施の形態９．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態９について説明する。

図１０は、本発明の実施の形態９に係る、アンテナ装置を示す図である。

図の見方は、実施の形態１、実施の形態６ないし８の図と同様である。

副反射鏡２の断面形状は、鏡面２ｂの２つの焦点のうち１つが、同軸型導波管１の開口１ａから放射される電波の位相中心１ｅに位置し、もう１つの焦点が、同軸型導波管１の中心軸上の位置２ｄにあるような形状となっている。
この場合、図のように、位置２ｄは副反射鏡２の背面側に１ヶ所存在する。

さらに、副反射鏡２の鏡面２ｂは、前記断面形状を有する双曲線を、同軸型導波管の中心軸で回転させた、回転対称性を有する回転双曲面である。

実施の形態１０．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１０について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態１０に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

なお、前記実施の形態１ないし４と同一または相当する部分には、同一符号または同様な符号を付してその説明を省略する場合がある。

前記実施の形態１の図１との差異は、同軸型導波管１の外導体１ｃの外表面側に、同軸型導波管１の中心軸１ｄを中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成されている点である。

図において、凹凸構造の凹部によって複数の溝８が形成され、従って、各々の凹部（溝８）は、全体として穴の開いた円盤状となっている。

なお、本実施のような場合に、凹凸構造または溝８はコルゲーション（Ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ）と呼ばれることがある。

図において、溝８は、同軸型導波管１の中心軸１ｄを基準とする軸対象の断面形状を有する。また、溝８は、たとえば図のように、同軸型導波管１の中心軸１ｄと垂直な面の側面を有し、溝の深さ方向は同軸型導波管１の中心軸１ｄと垂直な方向となっている。また、同軸型導波管１の中心軸１ｄに垂直な方向で同軸型導波管１の外方に向かって開口を有するよう形成されている。

また、図において、各々の溝８の深さは同じであり、使用する電波の周波数に応じて４分の１波長程度に深さが設定される。

ここで、「４分の１波長程度」と記載しているのは、想定する電波に周波数範囲（いわゆる帯域幅。）を設定するので、範囲内の周波数全てに対し４分の１波長とはならないためである。

一次放射器の実装においては、たとえば、使用する帯域の下限周波数の８０％に対応する波長を基準にして、溝８の深さが設定される。このため、帯域内の各周波数に対し１０％から２０％程度の差異は許容範囲内とされることが多い。

また、溝８のピッチ、断面形状、等は、一次放射器またはアンテナ装置の要求性能等に従って設定される。たとえば、溝のピッチは、たとえば１０分の１波長程度に設定される。

また、溝８は、図の下側、すなわち同軸型導波管１の主反射鏡３側、に形成され、たとえば図の下半分の範囲全体に渡って形成される。

また、溝８を形成する部分の外導体１ｃは、溝８を形成しない部分に比べて、厚みを増やすように形成している。

また、外導体１ｃは、溝８が形成されていない部分では、溝８が形成されている部分に向かって厚みが徐々に増えており、従っていわゆるテーパ状に形成されている。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、同軸型導波管１の外表面の主反射鏡３側の部分に凹凸構造（溝８）を形成しているので、副反射鏡２により反射された電波の一部が外導体１ｃの外側の表面に沿って伝搬することにより起こる、主反射鏡３と副反射鏡２との間の電波の多重反射を、低減することができる。

また、外導体１ｃを、凹凸構造（溝８）を形成していない部分から凹凸構造（溝８）を形成している部分に向かって厚みを徐々に増してテーパ状の断面形状としているので、凹凸構造（溝８）を形成していない部分と凹凸構造（溝８）を形成している部分との段差により生ずる、段差と副反射鏡２との間の電波の多重反射を、低減することができる。

従って、放射特性の劣化をさらに低減することができる。

なお、本発明の実施の形態では、各々の溝の断面形状が単純な矩形状で、全て同一の場合について示したが、他の断面形状でもよく、本実施の形態の図および説明に限定されない。

たとえば、各々の溝８が、深さの異なる複数の矩形を隣接させたような断面形状の溝とすることも可能である。

実施の形態１１．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１１について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態１１に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１０との差異は、同軸型導波管１の外導体１ｃの外表面側のほぼ全範囲に凹凸構造（または溝８）を形成している点である。

ここで、ほぼ全範囲とは、主反射鏡３に一次放射器を設置した場合の、主反射鏡３と副反射鏡２の間にある範囲を指す。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、同軸型導波管の外表面のほぼ全範囲に凹凸構造（溝８）を形成しているので、溝８を形成している部分としていない部分の段差またはテーパでの反射は生じないため、主反射鏡３と副反射鏡２との間の電波の多重反射をさらに低減することができる。

従って、放射特性の劣化をさらに低減することができる。

実施の形態１２．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１２について説明する。

図１３は、本発明の実施の形態１２に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１１の図１２との差異は、同軸型導波管１の外導体１ｃの開口１ａ側端部の、副反射鏡２と対向する面、すなわち図１２の外導体１ｃの上端の上面、の部分に同軸型導波管１の中心軸１ｄを中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成している点である。

図において、凹凸構造の凹部によって複数の溝９が形成され、従って、各々の溝９は、全体として円筒状となっている。

なお、本実施のような場合に、凹凸構造または溝９はチョーク（ｃｈｏｋｅ）と呼ばれることがある。

図において、各々の凹凸構造の凹部（溝９）は、同軸型導波管１の中心軸１ｄを基準とする軸対象の断面形状を有する。

また、凹部（溝９）は、たとえば図のように、副反射鏡２側に向かって開口を有するよう形成され、また、たとえば図のように、同軸型導波管１の中心軸１ｃと平行な側面を有し、溝の深さ方向が同軸型導波管１の中心軸１ｄと平行になるよう形成されている。

また、図において、各々の凹部（溝９）の深さは同じであり、使用する電波の周波数に応じて４分の１波長程度に深さが設定される。「４分の１波長程度」と記載しているのは、実施の形態１１の溝８と同様な理由である。

また、溝９のピッチ、断面形状、等は、一次放射器またはアンテナ装置の要求性能等に従って設定される。たとえば、溝９のピッチは、たとえば１０分の１波長程度に設定される。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、同軸型導波管１の外導体１ｃの開口１ａ側の端部、すなわち図の外導体１ｃの上端に、凹凸構造による溝９を形成している。

これにより、開口１ａから放射された電波が副反射鏡２へ向かわずに直接主反射鏡３側に廻りこむことを低減することができる。

従って、放射特性の劣化をさらに低減することができる。

実施の形態１３．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１３について説明する。

図１４は、本発明の実施の形態１３に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１２の図１３との差異は、外導体１ｃの端部の溝９の位置が、同軸型導波管１の中心軸１ｄからの距離とともに変位している、すなわち、同軸型導波管１の中心軸１ｄから離れているほど図において下方に位置する、ように形成されている点である。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、溝９の位置が、同軸型導波管１の中心軸１ｄからの距離とともに変位し、同軸型導波管１の中心軸１ｄに近い溝９ほど副反射鏡２側に位置するよう形成されているので、（１）実施の形態１２に同様に、同軸型導波管１の開口１ａから放射された電波が副反射鏡２へ向かわずに直接回り込むことで生ずる放射特性の劣化を低減、するだけでなく、（２）同軸型導波管１の外導体１ｃに溝９を形成することにより外導体１ｃの厚みが増えた場合に、外導体１ｃの端部の面と副反射鏡２との間で生ずる多重反射を低減することができる。

従って、放射特性の劣化をさらに低減することができる。

実施の形態１４．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１４について説明する。

図１５は、本発明の実施の形態１３に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１２の図１３との差異は、溝９の位置が、同軸型導波管１の中心軸１ｄからの距離とともに変位し、同軸型導波管１の中心軸１ｄから遠い溝９ほど副反射鏡２側に位置するよう形成されている、すなわち、同軸型導波管１の開口１ａから離れているほど図において上方に位置するように形成されている点である。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、溝９の位置が、同軸型導波管１の中心軸からの距離とともに変位し、同軸型導波管１の中心軸１ｄから遠い溝９ほど副反射鏡２側に位置するよう形成されているので、外導体１ｃの端部の面と副反射鏡２との間の多重反射が生じるのをさらに低減することができる。

従って、放射特性の劣化をさらに低減することができる。

なお、図１１では同軸型導波管の外導体１ｃの一部に溝８を形成しているが、実施の形態１２の図１１のように、必ずしも溝８を形成していなくてもよい。

実施の形態１５．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１５について説明する。

図１６は、本発明の実施の形態１５に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１の図１との主な差異は、副反射鏡２の鏡面２ｂの一部に、同軸型導波管１の中心軸１ｄを中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成されている点である。

図において、凹凸構造の凹部によって複数の溝１０が形成され、従って、各々の溝１０は、全体として円筒状となっている。

図において、溝１０の位置は、同軸型導波管１の中心軸１ｄ方向の位置が、全て同じ位置になるよう形成されている。

また、図において、溝１０は、同軸型導波管１の中心軸１ｄを軸とする軸対象の断面形状を有する。また、たとえば図のように、同軸型導波管１の中心軸１ｃと平行な面の側面を有し、溝１０の深さ方向が同軸型導波管１の中心軸１ｄと平行になるよう形成されている。

また各々の溝１０は、深さが４分の１波長程度となっており、溝１０の開口が同軸型導波管１側に向くよう形成されている。

なお、ここで「４分の１波長程度」と記載しているのは、実施の形態１１の溝８と同様な理由である。

溝１０の数、ピッチ、断面形状、鏡面２ａ内での位置等は、一次放射器またはアンテナ装置の要求性能等に従って設定される。たとえば、溝の位置については、溝１０と同軸型導波管１の中心軸との距離が、同軸型導波管１の中心軸１ｄと外導体１ｃとの距離と同程度、すなわち、同軸型導波管１の中心軸１ｄから外導体１ｃの存在する範囲までの距離と、中心軸１ｄから溝１０の存在する範囲までの距離とが、重複する範囲を有するように形成する。

また、図においては、副反射鏡２の中央部２ａから溝１０までの鏡面は、同軸型導波管１の中心軸１ｄからの距離が大きくなるに従って同軸型導波管１の開口１ａからの距離が大きくなるように形成されている。

一方、溝１０から副反射鏡２の周辺部２ｃまでの鏡面は、同軸型導波管１の中心軸１ｄからの距離が大きくなるに従って同軸型導波管１の開口１ａからの距離が小さくなるように形成され、図の副反射鏡２の左右の周辺部２ｃは各々、同軸型導波管１側に向かって突き出るような断面形状であり、傾斜面１１を有している。

同軸型導波管１の開口１ａから放射される電波は、開口１ａと対向する位置に配置されている副反射鏡２によって反射される。

各々の溝１０は、同軸型導波管１の中心軸１ｄ中心とする円筒状の溝となっているで、開口１ａから放射される電波の偏波方向が規定されると、同軸型導波管１の中心軸１ｄと垂直な面で見た場合（すなわち図の上部から平面的に見た場合）に、電波の偏波方向と溝１０との角度が副反射鏡２内での溝の位置によって異なっている。

これにより、同軸型導波管１の中心軸１ｄと平行な方向の位置における電波の反射位置が、電波の偏波方向に平行な面（Ｅ面）と偏波方向に垂直な面（Ｈ面）とで異なってくるため、副反射鏡２によって反射された電波の強度分布が溝１０の存在および前記角度に依存して変更される。

これにより、同軸型導波管１の中心軸１ｄと垂直な面で見た場合の電磁界分布の回転対称性が向上する。

また、突起状の周辺部２ｃは、副反射鏡２の鏡面２ａで反射した電波または鏡面２ａに沿って伝播する電波が、副反射鏡２の背面側へ廻り込むのを抑圧する。これにより、副反射鏡２の背面側へ不要な電波の放射を低減することができる。

従って、放射特性の劣化を低減することができる。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、副反射鏡２の鏡面内に凹凸構造による溝１０を形成しているため、電磁界分布の同軸型導波管１の中心軸１ｄを中心軸とする回転対称性が向上し、放射特性が改善される。

また、副反射鏡２の周辺部２ｃが同軸型導波管１側に突き出ており、溝１０から周辺部２ｃに至る部分が傾斜面１１となるように形成されているので、背面への不要な電波の放射を抑圧し、放射特性の劣化を低減できる。

また、溝１０と傾斜部１１を形成することにより、副反射鏡２の直径を小さくすることができ、副反射鏡２の存在に起因する主反射鏡３の等価的な面積の減少および放射特性の劣化、を低減することができる。

なお、副反射鏡２の中央部２ａから溝１０までの部分の鏡面は、同軸型導波管１の中心軸からの距離が大きくなるに従って同軸型導波管１の開口１ａからの距離が大きくなればよく、各種形状が適用可能であるが、両者が直線的な比例関係、すなわちその部分の鏡面が全体として円錐面となることが望ましい。

これにより、中央部２ａ付近または溝１０付近の鏡面部分によって反射される電波が、同軸型導波管１の開口１ａへ戻るのを低減させる、または、副反射鏡２の周辺部２ｃへ向かって伝播し副反射鏡の背面へ回り込むのを低減させることができる。

従って、放射特性の劣化を低減できる。

実施の形態１６．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１６について説明する。

図１７は、本発明の実施の形態１６に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１５の図１６との差異は、副反射鏡２の周辺部２ｃにも、同軸型導波管１の中心軸１ｄを中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成されている点である。

凹凸構造の凹部によって複数の溝１２が形成され、従って、各々の溝１２は、全体として円筒状となっている。

各々の溝１２は、深さが４分の１波長程度となっており、開口が同軸型導波管１側に向いている。

また、図において、各々の凹部（溝１２）の深さは同じであり、使用する電波の周波数に応じて４分の１波長程度に深さが設定される。「・・・程度」と記載しているのは、実施の形態１１の溝８と同様な理由である。

また、溝１２は、同軸型導波管１の中心軸１ｄを基準とする軸対象の断面形状を有する。また、溝１２は、たとえば図のように、同軸型導波管１の中心軸１ｃと平行な面の側面を有し、溝の深さ方向は同軸型導波管１の中心軸１ｃと平行な方向となっている。

また、溝１２の数、ピッチ、断面形状、周辺部２ｃ内での位置等は、一次放射器またはアンテナ装置の要求性能等に従って設定される。たとえば、溝のピッチは、たとえば１０分の１波長程度に設定される。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、副反射鏡２の周辺部２ｃにも、溝１２を形成しているので、副反射鏡２の背面側への不要な電波の放射を低減した上で、副反射鏡2の直径を小さくすることができ、放射特性の劣化をさらに低減できる。

副反射鏡２の直径が大きいと、主反射鏡３に反射された電波が副反射鏡２に当たりやすくなるため、放射特性の劣化の原因となる。そのため、副反射鏡の直径はできるだけ小さくする必要があり、特に、主反射鏡２が小さい場合にその影響が顕著となる。

周辺部２ｃの溝１２によって、副反射鏡２による主反射鏡への影響を低減でき、放射特性の劣化をさらに低減できる。

また、前記実施の形態１５と同様な構成については、実施の形態１５に記載の効果と同様な効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、溝１２を副反射鏡の周辺部２ｃに形成しているが、主反射鏡３が大きいの場合などにおいて、溝１２を形成しないで、副反射鏡の直径を小さくするようにしてもよい。

実施の形態１７．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１７について説明する。

図１８は、本発明の実施の形態１７に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１の図１との差異は、カバー１３が形成されている点である。

カバー１３は、同軸型導波管１の開口１ａおよび副反射鏡２の鏡面２ｂを、水滴、塵などから保護する。

図においては、カバー１３は副反射鏡２全体を包むように形成され、同軸型導波管１の外導体１ｃと密着し、内部を隔離する場合を示している。

ここで、カバー１３の厚みは、（カバー１３の材質の特性に依存するが）同軸型導波管１の開口１ａおよび副反射鏡２の鏡面２ｂを、水滴、塵などから保護できる程度の厚みを有すればよく、また、特許文献1および２のような副反射鏡２を支持する強固な構造となっていることは必要とされないことから、薄くすることができる。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、カバー１３を薄く形成することができるので、電波の放射特性に対する影響を低減した上で、防滴、防塵対策ができる。

なお、本実施の形態においては、副反射鏡２全体を包むようにカバー１３を形成しているが、副反射鏡２の周辺部と同軸型導波管の外導体１ｃとの間のみに形成してもよく、本実施の形態の図の形状に限定されない。

また、カバーは防滴、防塵対策ができればよいので、副反射鏡２の背面側は厚くするなど、本実施の形態の図の寸法（寸法比）・構成に限定されない。

実施の形態１８．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１７について説明する。

図１９は、本発明の実施の形態１８に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１の図１との差異は、副反射鏡２において、鏡面２ｂ部分とその他の部分とが分けられている点である。

ここで、「分けられている」とは、（１）材質的に異なっている、（２）物性的に異なっている、（３）構造的に異なっている、（４）副反射鏡２の実装前において別々に作成されている、など各種の場合を含む意味で用いることが可能である。

たとえば、（１）同じ金属でも、異なる材料で各々形成しておき、副反射鏡２を構成する際に両者を一体化する、（２）鏡面２ｂ部分は金属材料で形成し、その他の部分はプラスチックなどの他の材料で形成する、など各種の構成・構造が適用可能である。

また、鏡面２ｂ部分は、副反射鏡２の中央部２ａには形成されておらず、金属棒４は副反射鏡２のその他の部分と直接接続され、副反射鏡２を支持するように形成されている。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、鏡面２ｂ部分とその他の部分とが分けられているので、副反射鏡２の設計の自由度が向上する。

実施の形態１９．
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態１７について説明する。

図２０は、本発明の実施の形態１９に係る、一次放射器の断面を示す概略図である。

アンテナ装置に適用した場合については、図２と同様である。

前記実施の形態１の図１との差異は、内導体１ｂと外導体１ｃとの間に内導体１ｂを支持するための支持部１４が形成されている点である。

支持部１４は、同軸型導波管１の中心軸１ｄに対し軸対称な断面形状で、全体として円筒状または穴のあいた円盤状に設けるのが望ましい。

なお、本実施の形態においては、同軸型導波管１の途中に内導体１ｂの支持部１４が形成されているが、内導体１ｂおよび副反射鏡２を支持できれば他の位置でもよく、図の構成に限定されない。

また、同軸型導波管１のその他の位置に、同様な支持部を形成してもよい。

また、支持部１４の寸法も図の構成に限定されない。たとえば、導波管内全体に誘電体を設けるなどしてもよい。

なお、前記各実施の形態においては、同軸型導波管１が金属製の内導体１ｂおよび外導体１ｃによって構成されているとしたが、内導体１ｂおよび外導体１ｃを各々、（１）全体が金属などの導電性材料で構成する、（２）表面付近のみ金属などの導電性材料で内部が空洞あるいは誘電性材料で構成するなど、同軸型導波管として機能・性能が確保されればよく、各種材料構成および各種構造が使用可能であり前記実施の形態に限定されない。

また、前記各実施の形態においては、各々の凹部（または溝）の断面形状が単純な矩形状で、全て同一の場合について示したが、他の断面形状でもよく、前記各実施の形態の図および説明に限定されない。また、凹部（または溝）の種類または形成位置に応じて、異なる形状・寸法で形成してもよく、図の構成に限定されない。

たとえば、各溝が、深さの異なる複数の矩形を隣接させたような断面形状の溝とすることも可能である。

また、前記各実施の形態においては、接続部４が金属の棒であるとして説明しているが、（１）接続部４全体を金属などの導電性材料で構成、（２）表面付近のみ導電性材料で内部が空洞または誘電性材料で構成する、（３）非導電性材料で構成するなど、開口１ａと反射鏡部２の鏡面との間の配置関係を規定（支持）可能であればよく、各種材料および各種構造が使用可能であり前記実施の形態に限定されない。

また、前記各実施の形態においては、接続部４を導波管１の内導体１ｂや反射鏡部２と区別し、内導体１ｂと接続部４との境界位置が導波管１の端部の位置と揃っている場合を説明したが、必ずしも揃っている必要はなく、前記実施の形態に限定されない。

また、前記各実施の形態においては、接続部４を導波管の内導体１ｂおよび反射鏡部２と区別しているが、「導波管部」「接続部」「反射鏡部」の語は確定した分け方ではなく発明を説明するためのものであり、接続部４を、（１）延長された内導体１ｂにより形成する、（２）反射鏡部２と一体で形成する、（３）反射鏡面２ｂと一体で形成する、（４）内導体１ｂおよび反射鏡部２と一体で形成するなど、各種形成方法が使用可能であり、前記実施の形態に限定されない。

たとえば、前記（１）および（２）の場合は、「反射鏡部２」を、接続部４を含めた範囲の意味で用い「反射鏡部２は内導体により支持される」と言い換えることも可能である。

また、前記各実施の形態においては、同軸型導波管１の内導体１ｂと反射鏡部２および接続部４とを別々に形成し、また全て金属製であるとして、溶接により接続する場合を説明したが、（１）接着する、（２）端部に形成したオス／メスのねじ構造により接続するなど、各種接続方法が使用可能であり、前記実施の形態に限定されない。

また、前記各実施の形態においては、中央給電型のアンテナ装置について適用した場合を説明したが、その他のアンテナ装置に適用してもよく、前記実施の形態に限定されない。

また、前記各実施の形態においては、副反射鏡部２の鏡面２ｂが、中心軸に垂直な面において円対称であるが、必ずしも円対称でなくてもよく、前記各実施の形態の構成のみに限定されない。

また、前記各実施の形態に記載の差異を組合せても、あるいは複数の差異のある実施の形態から一部を削除してもよく、前記各実施の形態の構成のみに限定されない。

たとえば、前記実施の形態１６において、副反射鏡部２が多少大きめでもよい場合は溝１２を形成しないようにすることも可能である。

１ 同軸型導波管または同軸型導波管部、１ａ 同軸型導波管の開口、１ｂ 同軸型導波管の内導体、１ｃ 同軸型導波管の外導体、１ｄ 同軸型導波管の中心軸、１ｅ 同軸型導波管から放射される電波の位相中心、２ 副反射鏡または反射鏡部、２ａ 反射鏡部の中心部、２ｂ 反射鏡部の鏡面、２ｃ 反射鏡部の周辺部、２ｄ 反射鏡部の鏡面の焦点、２ｅ 反射鏡部の鏡面の焦点、３ 主反射鏡、３ａ 主反射鏡の鏡面、４ 接続部、５ 同軸型導波管の開口から副反射鏡に向かう電波、６ 副反射鏡から主反射鏡へ向かう電波、７ 主反射鏡から放射される電波、８ 溝（またはコエルゲーション）、９ 溝（またはチョーク）、１０ 溝、１１ 傾斜面、１２ 溝、１３ カバー、１４ 支持部

Claims (15)

1. 内導体と外導体とが同軸配置された同軸型導波管、を有する導波管部と、
   前記同軸型導波管の一端と対向する位置に配置され、前記一端から放射される電波を反射するための鏡面を有する反射鏡部と、
   前記内導体と前記反射鏡部の鏡面側とを物理的に接続する接続部と、
   を備え、
   前記接続部は前記内導体により支持され、前記反射鏡部は前記接続部により支持される ことを特徴とするアンテナ装置用一次放射器。
2. 前記接続部は、前記内導体と前記反射鏡部の鏡面側の中央部とを接続することを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置用一次放射器。
3. 前記鏡面の断面形状は軸対称性を有し、
   前記同軸型導波管の中心軸と前記鏡面の中心軸とが同一直線上に位置するよう配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置用一次放射器。
4. 前記接続部の断面形状は軸対称性を有し、
   前記接続部の中心軸が前記同一直線上に位置するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置用一次放射器。
5. 前記接続部は、前記同軸型導波管の中心軸と垂直な面における断面積が、前記内導体の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
6. 前記接続部は、前記同軸型導波管の中心軸と垂直な面において、断面積が、前記内導体の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
7. 前記接続部は、前記同軸型導波管の中心軸と垂直な面において、断面積が、前記導波管部側から前記反射鏡部側に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
8. 前記接続部は、前記同軸型導波管の中心軸と垂直な面において、断面積が、前記導波管部側から前記反射鏡部側に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
9. 前記外導体の外表面側に、前記同軸型導波管の中心軸を中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成され、
   前記凹凸構造の凹部が前記同軸型導波管の外方に向かって開口を有するよう形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
10. 前記同軸型導波管の前記一端の外導体の端部に、前記同軸型導波管の中心軸を中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成され、
    前記凹凸構造の凹部が前記反射鏡部に向かって開口を有するよう形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
11. 前記凹部は、上記同軸型導波管の中心軸に近いほど前記反射鏡部側に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ装置用一次放射器。
12. 前記凹部は、上記同軸型導波管の中心軸から遠いほど前記反射鏡部側に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ装置用一次放射器。
13. 前記反射鏡部の鏡面に、前記同軸型導波管の中心軸を中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成され、前記凹凸構造の凹部が前記同軸型導波管側に向かって開口を有するよう形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
14. 前記反射鏡部の周辺部に、前記同軸型導波管の中心軸を中心軸とする回転対称の凹凸構造が形成され、前記凹凸構造の凹部が前記同軸型導波管側に向かって開口を有するよう形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１３のうちいずれかに記載のアンテナ装置用一次放射器。
15. 内導体と外導体とが同軸配置された同軸型導波管を有する導波管部、
    前記同軸型導波管の一端と対向する位置に配置され、前記一端から放射される電波を反射するための鏡面を有する反射鏡部、および
    前記内導体と前記反射鏡部の鏡面側とを物理的に接続する接続部、
    を備え、前記接続部が前記内導体により支持され、前記反射鏡部が前記接続部により支持された一次放射器と、
    前記一次放射器からの電波を反射するための主反射鏡と、
    を含むことを特徴とするアンテナ装置。

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