JPH01123506A - オフセット型パラボラアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はパラボラアンテナの設置構造に関するもので
ある。

（従来技術とその問題点） 例えば衛星放送などマイクロ波領域の電波を受信するア
ンテナとして、パラボラアンテナがよく知られている。

このパラボラアンテナは技術的にほぼ確立された域にあ
り、受信性能として十分満足できる状況にある。しかし
、特に家庭用に供することを考えたとき、い（つかの実
際的な問題がある。

すなわち、一般に衛星放送などマイクロ波帯の電波を高
利得で受信するアンテナでは、指向性が鋭いため、風の
影響で受信状態が変化し易く、これに対応するため、ア
ンテナを高剛性にするとともに、強固に設置する必要が
ある。従って通常パラボラアンテナの設置には、しっか
りした基礎を新たに設け、剛性の高い支柱および／ある
いはフレーム構造によって反射鏡および一次放射器等を
強固に固定する構造としなければならない、この設置上
の制約が特に一般家庭向けのアンテナにおいては、スペ
ースおよび費用面での大きな障害となり、普及を妨げて
いる。

そこで発明者は１．前記パラボラアンテナを、建造物の
壁面等にほぼ密着して設置することによる改善に着目し
た。

すなわちパラボラアンテナの反射鏡部分を、建造物の壁
面等に密着して設置することによって、風の影響自体を
低減できる上、先の壁面を構造主体として利用できるた
め、アンテナ自身の剛性を低く設定できるなどの利点が
ある。加えて、壁面に密着し、あるいは軒下に設置でき
るため雨雪の影響を受けにくいなど壁面等への密着設置
の効用は多々ある。

このように利点が得られる反面、パラボラアンテナを壁
面に密着して設置するには、技術的に２つの難しさがあ
る。一つは、パラボラアンテナの反射鏡は平面でなく何
がしかの立体性を有するため、基本的に完全に密着して
設置することはできないこと、もう一つは、設置すべき
壁面等が必ずしも電波の到来方向を向いておらず、しか
も電波の到来方向に対して様々な方向を向いた多くの壁
面に対していかに対応するかという点である。

このうち前者については、例えば衛星放送受信用のアン
テナを考えた場合、必要な反射鏡のサイズは直径（短径
）４５ｃｍ程度であり、このときの反射鏡の実質的な厚
みは大体４〜５ＣＩｌで、平面状と考えても差支えない
厚さである。勿論もっと高い利得を必要とする場合や、
一次放射器のビーム幅を太き（したりすると、この実質
的な厚みが増加することがあるが、この厚みがどうであ
れそれぞれのケースに応じて、できるだけ壁に密着して
設置すること自身に相当の意義がある。

さて、もう一つの難点については、従来壁に密着して設
置するという考えそのものがなく、従って有効な手段も
知られていない。本発明はこの解決手段を提供する。

（問題を解決するための手段） まず本発明では、基本的にオフセット型パラボラアンテ
ナを用いる。このオフセット型パラボラアンテナは、−
本の幾何学上の中心軸線と、その中心軸線上に焦点を有
する回転放物面の一部を反射鏡として持つパラボラアン
テナで、焦点位置にセットした一次放射器の放射ビーム
の中心軸が前記中心軸線と一致せず、従って一般に前記
反射鏡の外縁の形状は、円形とならず楕円形となる。そ
して該反射鏡を２枚の互いに平行な平面（仮想）の間に
挟むとして（その反射鏡がその２平面の間にあり、かつ
その２平面がいずれもそ９反射鏡のどこかに接するよう
に挟む）、その２平面の距離が最も小さくなるような向
きで挟んだ場合の一方の平面（どちらでもよい）を仮想
基面と呼ぶことにする。この定義から、設置すべき壁面
と、この仮想基面とが平行になるようにアンテナの反射
鏡をこの壁面に設置（なるべく接近）すれば、その反射
鏡はその壁面に最も密着して設置されたことになる。こ
の状況を最密着設室と呼ぶことにする。

また、その仮想基面に垂直で、かつ前記中心軸線を含む
平面を正中面と呼ぶことにし、その正中面と前記仮想基
面との交線を正中線と呼ぶことにする。

さて従来からこのオフセット型パラボラアンテナは良（
知られているが、その設置の方法は、前記正中面を鉛直
になるようにセットするやり方に限られている。この設
置方法を踏襲する限り、例えば鉛直な壁面への設置の場
合には、この壁面が、電波の到来方向の水平成分方向に
直面、すなわち到来電波の方位角方向に直面する場合の
み前記反射鏡を前記壁面に前記最密着設室することが可
能で、任意の壁面に対して前記最密着設室することはで
きない。

そこで本発明では、まず設置すべきオフセット型パラボ
ラアンテナの反射鏡の仮想基面に引いた法線と当該パラ
ボラアンテナの主ビームの方向とのなす角が、設置すべ
き壁面等の建造物面の直面する方向すなわちその建造物
面の法線方向と、受信すべき電波の到来方向とがなす角
と略等しくなるにうなオフセット構造を有するパラボラ
アンテナを用意する０次いでこのパラボラアンテナを当
該壁面に設置するが、このパラボラアンテナの前記仮想
基面を当該壁面と平行に保ちながら、このアンテナの正
中面を電波の到来方向に向ければ、当該パラボラアンテ
ナの主ビームの方向と電波の到来方向とを一致させるこ
とができる。すなわち上記構成によって当該パラボラア
ンテナの反射面を当該建造物面に最密着設室することが
できるわけである。

（実施例） 以上、本発明の基本的な構成を述べたが、次いで具体的
な例に従って、さらに詳しく説明する。

第１図および第２図に、本発明になるパラボラアンテナ
を設置すべき鉛直な壁面と、電波の到来方向との関係を
示した。このうち第１図は平面図であって、壁面ｌに対
してＡ′の方向から電波が到来している状況を示してい
る。壁面ｌに引いた法線ＩｎとＡ′のなす角をαＨとす
ると、これはいわゆる相対的な方位角を意味する０次い
で第２図は、前記壁面１をその面に沿う横方向から見た
側面図で、Ａ＃はこの側面図における電波の到来方向で
ある・、前記法線１ｎとＡ＃とのなす角をαＶとすると
、これはいわゆる相対的な仰角を意味する。（この場合
仰角そのものである）本発明で言うところの、壁面等の
法線方向と、電波の到来方向とのなす角をαと′すると
、αはｃｏｓ　ａｍ　ｃｏｓ　ｅｘＨ−ｃｏｓａＶ　　
　　　　・−■なる関係を満足する。

すなわち電波の到来方向に対して上述のような方向関係
にある壁面ｌに対しては、設置すべきオフセット型パラ
ボラアンテナの反射鏡の仮想基面に引いた法線と、当該
パラボラアンテナの主ビームの方向とのなす角が、上記
０式におけるαと等しくなるように、当該パラボラアン
テナを構成する。

次いで、このパラボラアンテナの構成の方法について述
べる。

第３図は、当該パラボラアンテナの形状、寸法を幾何学
的に求めるための直交座標系を示している。実際は、ｘ
、ｙ、Ｚの空間座標系であるが、同図はｙ−ｚ平面すな
わちｘ−０における断面を示す、さて、第３図において
、まずｚ軸上の点Ｆを焦点とし、原点を通り、ｚ軸を前
出の中心軸線とする回転放物面２を想定する。前記焦点
Ｆに一次放射器を置き、その反射ビームが先の回転放物
面２を照射する領域を反射鏡とするのであるが、同図に
おいては、前記焦点Ｆを通り、ｙ−２平面上に乗り、２
軸の左方向（負方向）から右回りに角度Ｔをなす方向に
中心軸４を持ち、片側開き角（ビーム幅）βの前記一次
放射器の円錐什の放射ビームの側面（外縁）を示す線す
なわち母線５ａと５ｂが、前記回転放物面２とそれぞれ
交わる点ＰとＱ（実際には線状に交わるが、同図では２
点のみしめされる）に挟まれた前記回転放物面２の一部
が反射鏡となる。この反射鏡の外縁は、先の２点Ｐ、Ｑ
を通り紙面に垂直な平面３上に乗り、楕円形となること
が知られている。先の定義に従えば、この反射鏡の外縁
が乗る平面３を、前記反射鏡の前記仮想基面と呼ぶこと
ができる。

さて、このオフセット型パラボラアンテナを設計する上
で重要な点は、このパラボラアンテナの主ビームの方向
（あるいは最も強（受信する電波の方向）と、前記仮想
基面に引いた法線とのなす角度を、前０式を満足する角
αと等しくすることである。第３図においては、このパ
ラボラアンテナの主ビームの方向はｚ軸と平行であるか
ら、当外板想基面すなわち前記平面３に引いた法線３ｎ
と２軸とのなす角度θをこのパラボラアンテナのチルト
角と呼ぶことにすると、このチルト角θがαと等しくな
るようにしなければならない。このチルト角θは、前記
角Ｔおよびβの関数として与えられるので（ここでは示
さないが幾何学的に容易に求められる）、θ−αとなる
ようにγを定める。（一般に、βは使用する一次放射器
によってきまっているためである） 次にこのパラボラアンテナの反射鏡のサイズを決めて当
該反射鏡の基本的な設計を完成するが、これは必要な利
得および予想される効率から容易に決定できる。第３図
においては、前記焦点Ｆの位置すなわち焦点距離を決め
ることによって、当該反射鏡のサイズが定まる。

最後に、前記焦点Ｆの位置に所定の一次放射器を、その
放射ビームの中心軸が前記中心軸４に一致するようにセ
ットして当該パラボラアンテナの基本的な構造ができあ
がる。

さて、先に定義した仮想基面について言及しておく、こ
こで例示したパラボラアンテナの反射鏡は、幾何学上厳
密な回転放物面から、その焦点に頂点を持つ厳密な円錐
ビームが照射する領域を切取って得たため、その外縁は
平面上に乗り、その平面が仮想基面となる。つまり第３
図において、仮想基面である平面３に平行で、かつ前記
回転放物面２に接する平面を、平面３ｐとすると、当該
反射鏡はこの２平面双方に接してその間に挟まれる。そ
してこの２平面の間隔が、当該反射鏡を挟みこむ他のど
のような平行２平面の間隔よりも狭いことは、数学的に
証明される。従って、上記の条件を満足するパラボラア
ンテナについては、前記仮想基面は、その反射鏡の乗る
面と言替えてもよいが、実際には前記反射鏡が厳密な回
転放物面でなかつたり、あるいは一次放射器の放射ビー
ムが正確な円錐ビームでなかったりするため、−膜性を
得るために、前記仮想基面という概念を持ちこんだ。

さて次に、ここで得たパラボラアンテナの、前述の設置
方法に従った具体的な設置例を示す。

第４図および第５図はこの具体的な設置例を示す図で、
第４図は設置すべき壁面１の前方から見た正面図、第５
図は第４図における正中面ｌＯでの断面を、矢示ｘ、ｘ
’方向に見た側断面図であるが、一次放射器７について
は断面図でなく側面図で示した。またここでの壁面１は
もちろん、電波の到来方向に関して、第１図および第２
図と同じ状況にあるものである。

第４図および第５図において、一次放射器７は支持体８
によって反射鏡６に固定されており、反射鏡６は、取付
は部材９によって前記壁面１に強固に取付けられる。そ
してもちろんこのパラボラアンテナにおける仮想基面は
、前記壁面ｌに平行であり、前記チルト角θは、前０式
を満足する角αと等しくできている。

そして第４図において、前記正中面ＩＯは、前記壁面ｌ
に垂直でかつ鉛直な平面１１に対して、角度φだけ傾け
て設置しであるが、この角度φがｓｉｎ　φｓ！ｔａｎ
αＨ／　ｔａｎα　　　　　　…■なる関係を満足する
ことによって、当該パラボラアンテナの放射ビームの方
向が、電波に到来方向と正確に一致することは、幾何学
的に容易に知ることができる。

以上のように本発明を実施することができるがその効果
を具体的な例で示す。

αＨ−２０” αｖ−３８゜ β　−３８゜ なる状況において、４８ｃｍクラスのパラボラアンテナ
を考えるとし、前記反射面の厚さを無視すれば、本発明
では、壁面からの厚さは、約５．２　ｃｍとなる。一方
、従来のパラボラアンテナでは、最も薄くするために、
先にチルト角を３８°にすると同じく壁面からの厚さは
、少なく見積もっても、約１６．４　ｃｍ程度になり、
本発明の効果がわかる。

さて、本発明の基本的な構成についてはすでに述べたが
、前記反射鏡の仮想基面に引いた法線と当該パラボラア
ンテナの放射ビームの方向とのなす角を、設置すべき建
造物面の法線と、電波の到来方向とのなす角と略等しく
したものであるが、その設置において、前記正中面を鉛
直方向から傾ける点においても特徴を有する。そこで、
本発明になるパラボラアンテナの設置作業を容易ならし
めるために、当該パラボラアンテナの反射鏡と設置すべ
き建造物面との間を、少なくとも前記反射面を前記仮想
基面の平面内で回転できる連結構造で連結することが好
都合である。これによって当該パラボラアンテナの設計
が目的の狙いからずれた場合にもある程度対応可能とな
り、設置時に最適位置を見付ける作業が容易になる。

さらに、例えば先の連結構造を球面軸受構造として、方
位角、仰角についても若干の調整自由度を持たせれば、
先のずれへの対応もさらに強力となる上、本パラボラア
ンテナを商業的に製造することを考えたとき、先のチル
ト角が例えば数度ずつ異なるものを予めいくつか用意し
た場合にも、その中間の角度が実質的に調整可能となり
、比較的少ない品種で多くの建造物面に対応することが
可能となる。

（発明の効果） 本発明によれば、パラボラアンテナの反射面を多くの建
造物面に対して密着して設置することが可能となり、雨
、雪あるいは風に対して影響を受けにくく、設置が容易
となり、強度、剛性上も有利であるため、結果的に安価
なアンテナを供給可能となるほか、美観的にも優れるな
ど多くの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図は設置すべき壁面に対する到来電波の方
向を示す図、第３図は本発明になるパラボラアンテナの
特に反射面の構成を説明するための図、第４図、第５図
は本発明になるパラボラアンテナを設置した状態を示す
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次放射器と回転放物面状の反射鏡とからなるオ
   フセット型パラボラアンテナにおいて、前記反射鏡の仮
   想基面に引いた法線と当該パラボラアンテナの放射ビー
   ムの方向とのなす角度を、設置すべき建造物面の法線と
   電波の到来方向とのなす角度と略等しくしたことを特徴
   とするオフセット型パラボラアンテナ。