JPH01129508A - Multi-beam antenna - Google Patents

Multi-beam antenna

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JPH01129508A
JPH01129508A JP62286473A JP28647387A JPH01129508A JP H01129508 A JPH01129508 A JP H01129508A JP 62286473 A JP62286473 A JP 62286473A JP 28647387 A JP28647387 A JP 28647387A JP H01129508 A JPH01129508 A JP H01129508A
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antenna
directivity
antenna elements
side lobe
excitation weight
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Hiroki Shiyouki
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Abstract

PURPOSE:To obtain an antenna having the directivity of a satisfactory low side lobe characteristic by constituting a primary radiator of plural antenna elements, satisfying a constraint condition that a radiation level in the prescribed direction becomes constant, and exciting plural antenna elements by an exciting weight for minimizing the sum of power of a radiation field radiated in the direction which has satisfied said constraint condition and in the direction of a side lobe. CONSTITUTION:A primary radiator is constituted of a horn antenna 1-9 being an antenna element, and to each horn antenna 1-9, exciting weights W1-W9 are given by weighting devices 41-49. The element directivity of each antenna element is weighted, respectively, and synthesized by a synthesizer 10. In this case, a constraint condition that a radiation level in the prescribed direction becomes constant is satisfied, and by the exciting weight for minimizing the sum of power of a radiation field radiated in the direction which has satisfied this constraint condition and in the direction of a side lobe, to put it concretely, the exciting weight determined by an exciting weight vector, plural antenna elements for constituting the primary radiator are excited, and even against a physical variation of a specular system, a low side lobe characteristic is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、所定の励振ウェイトで励振される一次放射器
を有する反射型のマルチビームアンテナに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a reflective multi-beam antenna having a primary radiator excited with a predetermined excitation weight.

(従来の技術) マルチビームアンテナにおいては、限られた周波数帯域
をできるたけ有効に利用することが重要であり、そのた
めの手段としてアンテナの指向性のサイドローブを下げ
、異なるビーム間で同一・の周波数を利用する方法があ
る。
(Prior art) In a multi-beam antenna, it is important to use the limited frequency band as effectively as possible, and one way to do this is to lower the side lobes of the antenna's directivity and to make sure that different beams have the same or similar characteristics. There is a method that uses frequencies.

反射鏡型のマルチビームアンテナにおいて、低サイドロ
ーブ化により周波数の有効利用を行なうためにとられる
方法は、一次放射器をクラスタ化することである。クラ
スタとは一次反射器を複数のアンテナ素子により構成す
ることであり、各アンテナ素子の指向性に適当なウェイ
ト、すなわち重み付けを与えたうえで指向性合成を行な
うことにより、低サイドローブの指向性を実現できるも
のである。このときのウェイトの決定方法にはいくつか
考えられており、以下に代表的なものについて説明する
In a reflector type multi-beam antenna, a method taken to effectively utilize frequencies by reducing side lobes is to cluster the primary radiators. A cluster is a primary reflector composed of multiple antenna elements, and by giving appropriate weights to the directivity of each antenna element and performing directivity synthesis, it is possible to obtain low sidelobe directivity. It is possible to achieve this. Several methods have been considered for determining the weights at this time, and representative methods will be explained below.

従来から考えられている励振ウェイトの決定法として、
アンテナの開口面における電流分布に注目する方法が一
般的である。この開口面の電流分布のエツジレベルが低
い場合に、サイドローブの低い指向性が得られることは
よく知られている事実であるので、エツジレベルが低く
サイドローブを下げるような開口面分布が合成されるよ
うに、一次放射器を構成する各アンテナ素子の励振ウェ
イトを設定すれはよい、この方法はメインローブを除く
ずべての角度領域に渡って低サイドローブ化されるため
、同一の周波数を用いるビームか広範囲にいくつかある
場合には有効である。しかし、わが国のように細長く狭
い地域を照射するマルチビームアンテナを考えた場合、
同一の周波数を用いるビームが少なく、低サイドローブ
化を必要とする領域も限られてしまう。この場合、上記
の方法により低サイドローブ化を行なうと、不必要な領
域についてもサイドローブ抑圧がなされるので、利得の
低下を招いたりすることがあり、効率的な方法といえな
い。
As a conventional method of determining excitation weight,
A common method is to focus on the current distribution at the aperture of the antenna. It is a well-known fact that when the edge level of the current distribution at the aperture surface is low, directivity with low side lobes can be obtained. Therefore, an aperture surface distribution with a low edge level and a lower side lobe is synthesized. It is good to set the excitation weight of each antenna element constituting the primary radiator as shown in Fig. It is effective if there are several over a wide area. However, when considering a multi-beam antenna that illuminates a long and narrow area like Japan,
There are few beams that use the same frequency, and the area that requires low sidelobes is also limited. In this case, if sidelobes are reduced by the above method, sidelobes are also suppressed in unnecessary regions, which may result in a decrease in gain, which is not an efficient method.

これに対して、反射鏡を介した遠方界に注目し、直接的
な指向性合成を行ない必要な角度領域だけについて低サ
イドローブ化を行なうという方法が考えられている。こ
のひとつとして電子通信学会技術研究報告A−P85−
114 (1,986年2月)、鈴木他r22GHz帯
域別衛星放送用マルチビームアンテナの検討」の中で記
述されている方法があげられる。この方法は、もともと
アレイアンテナで考えられていた指向性合成法を反射鏡
型マルチビームアンテナの一次放射器の励振ウェイト決
定のために応用したものであり、メインローブの利得を
利得を下げないための拘束条件を課したうえで、仮想的
にサイドローブ方向から入力させる妨害波の電力レベル
を最少にするように励振ウェイトを決定する方法である
。この方法は、メインロー1の利得が維持されたまま、
任意の所定方向のサイドローブ抑圧か行われるので、わ
が国のように狭い地域に照射されるマルチビームアンテ
ナには有効である。
On the other hand, a method has been considered that focuses on the far field via a reflecting mirror, performs direct directivity synthesis, and performs sidelobe reduction only in the necessary angular region. As one of these, the Institute of Electronics and Communication Engineers Technical Research Report A-P85-
114 (February 1,986), Suzuki et al. "Study of multi-beam antenna for satellite broadcasting by 22 GHz band". This method is an application of the directional synthesis method originally considered for array antennas to determine the excitation weight of the primary radiator of a reflector-type multi-beam antenna. In this method, the excitation weight is determined so as to minimize the power level of the interference wave virtually input from the sidelobe direction, with the following constraints imposed. This method maintains the gain of main row 1,
Since sidelobes are suppressed in any predetermined direction, it is effective for multi-beam antennas that irradiate narrow areas such as in Japan.

この遠方界に注目した手法により一次放射器のwJ振ツ
ウエイ〜を求め、その励振ウェイトを給電系により実現
すれば、第5図の放射指向性31のように所定の領域で
ビーム間干渉のない低サイドローブの指向性が形成され
る。ところが、実際には熱により反射鏡が歪んだり、ビ
ーム方向制御のために反射鏡を動かす場合が考えられ、
この場合各アンテナ素子のエレメント指向性が変化する
ことにより第5図の指向性32のようにサイドローブ特
性が劣化してしまうことがある。
If the wJ oscillation weight of the primary radiator is determined by a method that focuses on this far field, and the excitation weight is realized by the feed system, there will be no interference between beams in a predetermined area as shown in radiation directivity 31 in Figure 5. Low sidelobe directivity is formed. However, in reality, the reflector may become distorted due to heat, or the reflector may need to be moved to control the beam direction.
In this case, as the element directivity of each antenna element changes, the side lobe characteristics may deteriorate as shown in the directivity 32 in FIG. 5.

(発明が解決しようとする問題点) 以上説明したように、反射鏡型マルチビームアンテナに
おいて要求される低サイドローブの指向性は、鏡面系が
完全に固定されている場合には従来の方法で実現できる
か、熱により反射鏡が歪んだり、ビーム制御のために反
射鏡を動かしたりして、鏡面系を物理的に変化させた場
合には、低サイドローブ特性が劣化するという問題点が
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) As explained above, the low sidelobe directivity required in a reflector type multi-beam antenna cannot be achieved by the conventional method when the mirror system is completely fixed. Is it possible to achieve this? There is a problem that if the mirror system is physically changed by distorting the reflector due to heat or moving the reflector for beam control, the low sidelobe characteristics will deteriorate. .

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、鏡面系が物理的に変化しても良好な低サイ
ドローブ特性の指向性を有するマルチビームアンテナを
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a multi-beam antenna that has good directivity with low sidelobe characteristics even if the mirror system changes physically. .

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するため、本発明のマルチビームアン
テナは、反射鏡と複数の一次放射器とを有するマルチビ
ームアンテナであって、前記一次放射器は複数のアンテ
ナ素子で構成され、所定方向の放射レベルを一定にする
という拘束条件を満足し、この拘束条件を満した方向と
サイドロー/J\ ブの方向へ放射する放射界の電力の和を最少にする励振
ウェイトで前記複数のアンテナ素子を励振させ、鏡面系
の物理的変化に対しても低サイドローブの特性を有する
給電手段を具備することを要旨とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the multi-beam antenna of the present invention is a multi-beam antenna having a reflecting mirror and a plurality of primary radiators, The primary radiator is composed of multiple antenna elements, satisfies the constraint that the radiation level in a given direction is constant, and the power of the radiation field radiates in the direction that satisfies this constraint and in the side lobe/J\b direction. The object of the present invention is to include a feeding means that excites the plurality of antenna elements with an excitation weight that minimizes the sum of , and has low sidelobe characteristics even with respect to physical changes in the mirror system.

(作用) 本発明のマルチビームアンテナでは、所定方向の放射レ
ベルを一定にするという拘束条件を満足し、この拘束条
件を満した方向とサイドローブの方向へ放射する放射界
の電力の和を最小にする励振ウェイトで一次放射器を構
成している複数のアンテナ素子を励振させ、鏡面系の物
理的変化に対しても低サイドローブ特性を達成している
(Function) The multi-beam antenna of the present invention satisfies the constraint that the radiation level in a predetermined direction is constant, and minimizes the sum of the power of the radiation field radiated in the direction that satisfies this constraint and the direction of the side lobe. The multiple antenna elements constituting the primary radiator are excited with the excitation weight to achieve low sidelobe characteristics even against physical changes in the mirror system.

(実施例) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は本発明の一実施例に係るマルチビームアンテナ
に使用される一次放射器の給電系のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a feeding system for a primary radiator used in a multi-beam antenna according to an embodiment of the present invention.

同図において、一次放射器はアンテナ素子であるホーン
アンテナ1−9により構成され、各ホーンアンテナ1−
9は重み付は器41−49によ励振ウェイトwt−W9
を与えられている。各アンテナ素子のエレメント指向性
は各々重み付けされ、合成器10によって合成される。
In the figure, the primary radiator is constituted by horn antennas 1-9 as antenna elements, and each horn antenna 1-9 is an antenna element.
9 is the excitation weight wt-W9 by the weighting device 41-49.
is given. The element directivity of each antenna element is weighted and combined by a combiner 10.

このときの合成指向性が第3図に示すように同一の周波
数を共用している他のビームに干渉を与えないような低
サイドローブの特性を有する必要がある。この低サイド
ローブ特性は例えばビーム方向制御のために反射鏡を動
かす等のような鏡面系を物理的に変化させた場合につい
ても維持していく必要がある。
The combined directivity at this time needs to have a low sidelobe characteristic that does not interfere with other beams sharing the same frequency, as shown in FIG. This low sidelobe characteristic must be maintained even when the mirror system is physically changed, such as by moving a reflecting mirror for beam direction control.

−11= 一例として、第4図のオフセットカセグレン形式の鏡面
系を用い、副反射鏡駆動によりビーム方向を変える場合
について考える。ビーム方向を制御するのは、マルチビ
ームアンテナで衛星の姿勢変動等によりビーム方向がず
れるのを防ぐため等に必要である。第4図において副反
射鏡33を実線で示す位置から点線で示す位置34へ動
かすと、ビーム方向は実線35で示す方向から点線36
で示す方向に変化する。この時、反射鏡面への電波のあ
たり方、位相量の変化等があるので、当然放射指向性が
乱れてくる。もし、副反射鏡を動かさず固定したときだ
けを考えて、一次放射器の励振ウェイトを設定すれば、
副反射鏡を動かしたときに第5図の指向性32のように
放射指向性が乱れ、副反射鏡駆動時に所望のサイドロー
ブ特性が得られない。従って、副反射鏡駆動時にも所望
の低サイドローブの放射指向性を得られるようにするた
め、副反射鏡を駆動する範囲内のいくつかの状態につい
て考え、駆動範囲内のすべての鏡面の状態において低サ
イドローブとなるような平均的な励振ウエイトを各素子
に与える必要がある。第1図に示した励振ウェイトは以
上説明したような値を設定することになる。
−11= As an example, consider a case where the offset Cassegrain type mirror system shown in FIG. 4 is used and the beam direction is changed by driving the sub-reflector. Controlling the beam direction is necessary to prevent the beam direction from shifting due to changes in the attitude of the satellite in a multi-beam antenna. In FIG. 4, when the sub-reflector 33 is moved from the position shown by the solid line to the position 34 shown by the dotted line, the beam direction changes from the direction shown by the solid line 35 to the dotted line 36.
It changes in the direction shown by . At this time, since there are changes in the way the radio waves hit the reflecting mirror surface, the amount of phase, etc., the radiation directivity is naturally disturbed. If the excitation weight of the primary radiator is set considering only the case where the sub-reflector is fixed without moving, then
When the sub-reflector is moved, the radiation directivity is disturbed as shown by the directivity 32 in FIG. 5, and desired side lobe characteristics cannot be obtained when the sub-reflector is driven. Therefore, in order to obtain the desired low sidelobe radiation directivity even when driving the sub-reflector, we consider several states within the range in which the sub-reflector is driven, and consider the states of all mirror surfaces within the driving range. It is necessary to give each element an average excitation weight that results in a low sidelobe at . The excitation weights shown in FIG. 1 are set to the values described above.

次に、ここで実際の励振ウェイトの設定方法について説
明する。
Next, an actual method of setting excitation weights will be explained here.

任意の角度領域の中で低サイドローブとなるような指向
性を合成するとき、メインビームに悪影響をおよぼさな
いように次の拘束条件を考える。
When synthesizing directivity that results in a low sidelobe within a given angular region, consider the following constraint conditions so as not to adversely affect the main beam.

この式は、鏡面系が丈5番目の状態のときθi方向の受
信(送信)レベルがす、に拘束されること■ を意味するものである。ここでWnはn番目のホーンア
ンテナにがかる励振ウェイト、g g(fL i。
This equation means that when the mirror system is in the fifth height state, the reception (transmission) level in the θi direction is constrained to . Here, Wn is the excitation weight applied to the n-th horn antenna, g g (fL i.

θ、)はn番目のホーンアンテナのエレメント指向性、
■は拘束点の数、Nはホーンアンテナの数である。
θ, ) is the element directivity of the nth horn antenna,
(2) is the number of constraint points, and N is the number of horn antennas.

上式(1)はベクトル行列表示を用いて次式のように表
される。
The above equation (1) is expressed as the following equation using vector matrix representation.

CTW=B            ・・・・・・(2
)ここで ・・・(4) (以下余白) なお、添字Tは複素共役転置を表す。
CTW=B ・・・・・・(2
) Here...(4) (Hereafter, blank spaces) Note that the subscript T represents complex conjugate transposition.

上式(2)に示したような拘束条件を励振ウェイトに課
したうえで、低サイドローブの指向性を合成するような
励振ウェイトを決定するが、その方法について説明する
A constraint condition as shown in the above equation (2) is imposed on the excitation weight, and then an excitation weight that synthesizes the directivity of the low sidelobe is determined.The method will be described below.

拘束条件を設定したところの鏡面系が愛1番目の状態の
ときのθ・の方向から所望波が到来し、鏡面系が髪1番
目の状態のときのθ、の方向からJ         
            J妨害波が到来するものと仮
定する。所望波は各々鏡面の状態において、メインビー
ムの方向から到来し、妨害波は抑圧すべきサイドローブ
の方向から到来するものとする。このとき、一次放射器
全体の出力電力を各鏡面の状態についての和をとったも
のは次のように表される。
The desired wave arrives from the direction of θ when the mirror system is in the first state of hair, and the desired wave arrives from the direction of θ when the mirror system is in the first state of hair.
Assume that J interference waves arrive. It is assumed that the desired waves arrive from the direction of the main beam in a mirror state, and the interference waves arrive from the direction of the side lobes to be suppressed. At this time, the sum of the output power of the entire primary radiator for each mirror surface state is expressed as follows.

pout =w” Rw        =−−−−−
<6>今、n番目のホーンアンテナに発生する雑音電力
P を仮定し、所望波、妨害波、雑音が各々相関n のないものであることとすると、Rの成分RnIFは次
式のように表される。
pout=w" Rw=------
<6> Now, assuming that the noise power P generated in the n-th horn antenna is the desired wave, the interference wave, and the noise each have no correlation n, the component RnIF of R is expressed as follows: expressed.

nl + P nn+                  
−−−−−−(7)但し、n〜mのとき P、。−〇で
あり、“は複素共役を表す。
nl+Pnn+
--------(7) However, when n to m, P. −〇, and “represents complex conjugate.

このとき、上式(2)の拘束条件のもとで出力電力相P
。、1を最少にするように励振ウェイトを求めれば、結
果として出力の中に所望波成分のみ現れ、妨害波成分が
生じない。これは励振ウェイトにより合成される指向性
が鏡面系の各状態において平均的に所望波方向の利得が
維持されたまま、サイドローブの妨害波を設定した方向
に零点(null)を形成するような形になっているこ
とに対応する。
At this time, under the constraint condition of equation (2) above, the output power phase P
. If the excitation weight is determined to minimize , 1, as a result, only the desired wave component will appear in the output, and no interference wave component will occur. This is because the directivity synthesized by the excitation weights maintains the average gain in the desired wave direction in each state of the mirror system, while forming a null in the direction in which the side lobe disturbance wave is set. It corresponds to the shape.

前記出力電力相P  を最少にする励振ウェイut トベクトルWは解析的に次のように与えられる。Excitation way ut that minimizes the output power phase P The vector W is analytically given as follows.

W=TR−I C(CT IFj−I C> −1B 
   ・・・・・・(8)ここで、添字−1は逆行列を
表す。
W=TR-I C(CT IFj-I C>-1B
(8) Here, the subscript -1 represents an inverse matrix.

鏡面系の状態の選び方は、例えば第4図の例で副反射鏡
を位置33から34に駆動する場合、位置33.34お
よびその駆動途中のいくつかの状態を選択する。各状態
については所望波、妨害波を仮定して、(8)式を解く
ことにより、その励振ウェイトから合成される指向性は
駆動の範囲内について平均的にサイドローブが抑圧され
たものになる。サイドローブの抑制は各状態の任意の角
度領域において行なうことができ、その抑制量も比例係
数α、、β、、P、工を適当に設定することによJ り自由に調整できる。そのため、本発明の励振ウェイト
を設定した一次放射器を有する反射型マルチビームアン
テナは周波数有効利用という立場から非常に有効である
と言える。
For example, when the sub-reflector is driven from position 33 to position 34 in the example shown in FIG. 4, the state of the mirror system is selected by selecting positions 33, 34 and several states during the drive. For each state, by assuming a desired wave and an interfering wave and solving equation (8), the directivity synthesized from the excitation weights will have side lobes suppressed on average within the driving range. . Sidelobes can be suppressed in any angular range in each state, and the amount of suppression can be freely adjusted by appropriately setting the proportional coefficients α, β, P, and J. Therefore, it can be said that the reflective multi-beam antenna having a primary radiator with excitation weights according to the present invention is very effective from the standpoint of effective frequency utilization.

第2図は以上説明した励振ウェイトを実現する一次放射
器の給電系の一例を示している。励振ウェイトは振幅成
分と位相成分とに別けて考えることができ、振幅成分の
設定は3電力分配器21゜22,23,24の分配比の
調整により行なうことができ、位相成分の設定は移相器
11−19により行なうことができる。ここで導波管に
より給電系を構成した場合、移相器として金属棒挿入型
等の管内波長を変える方式等で、電力分配器としてはセ
プタム型や方向性結合型等の方式で容易に実現できる。
FIG. 2 shows an example of a feed system for a primary radiator that realizes the excitation weight described above. The excitation weight can be considered separately into an amplitude component and a phase component, and the amplitude component can be set by adjusting the distribution ratio of the three power dividers 21, 22, 23, and 24, and the phase component can be set by shifting. This can be done by phasers 11-19. If the power supply system is configured with a waveguide, it can be easily realized by using a method such as a metal rod inserted type as a phase shifter to change the wavelength inside the tube, and a septum type or directional coupling type as a power divider. can.

以上の例により励振振幅、励振位相を設定することは比
較的容易である。
It is relatively easy to set the excitation amplitude and excitation phase using the above example.

なお、以上の説明の中ではビーム方向指向制御のために
副反射鏡を駆動した場合について説明したが、駆動する
のが主反射鏡または駆動のために設置する平面鏡等の場
合でも同様の効果が得られる。また、ビーム方向制御に
限らず、例えは熱等の影響によって反射鏡の鏡面に歪が
生じるような場合にも、その歪か予測できれば、その状
態を(8)式の計算において考慮して所定の低サイドロ
ーブ特性を維持していくことができる。以上、鏡面系が
物理的に変化するまたは変化してしまうような場合に所
定の特性を維持しようとするとき本発明は有効である。
In addition, in the above explanation, we have explained the case where the sub-reflector is driven to control the beam direction, but the same effect can be obtained even if it is the main reflector or a plane mirror installed for driving. can get. In addition, not only in beam direction control, but also in cases where distortion occurs on the mirror surface of a reflecting mirror due to the influence of heat, etc., if the distortion can be predicted, the condition can be taken into account in the calculation of equation (8) and the specified value can be determined. It is possible to maintain the low sidelobe characteristics of As described above, the present invention is effective when trying to maintain predetermined characteristics even when the mirror surface system physically changes or changes.

また、上記実施例では、アンテナ素子としてホーンアン
テナを例として説明したが、これに限定されるものでは
なく、例えばパッチアンテナ等でもよいし、更にその数
も限定されず、任意の数とすることができる。
Further, in the above embodiments, a horn antenna was used as an example of the antenna element, but the antenna element is not limited to this, and may be a patch antenna, for example, and the number thereof is not limited, but may be any number. Can be done.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、所定方向の放射
レベルを一定にするという拘束条件を満足し、この拘束
条件を満した方向とサイドローブlト の方向へ放射する放射界の電力の和を最乎にする励振ウ
ェイト、具体的には励振ウェイトベクトルW=[R−I
 C(CT IFj−I C) −1Bにより決定され
る励振ウェイトで一次放射器を構成している複数のアン
テナ素子を励振させ、鏡面系の物理的変化に対しても低
サイドローブ特性を達成しているので、鏡面系を物理的
に変化させた場合にも、その変化の範囲内でメインロー
プの利得を低下させることなく、任意の角度領域におい
てサイドローブを抑圧した指向性を維持でき、例えば衛
星搭載用の反射型マルチビームアンテナとして極めて有
効であ−  21  = る。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the constraint that the radiation level in a predetermined direction is constant is satisfied, and radiation is emitted in the direction that satisfies this constraint and in the direction of the side lobe. The excitation weight that maximizes the sum of the power of the radiation field, specifically the excitation weight vector W = [R-I
C(CT IFj-I C) -1B Excite multiple antenna elements constituting the primary radiator with the excitation weight determined by C, and achieve low sidelobe characteristics even against physical changes in the mirror system. Therefore, even if the mirror system is physically changed, the directivity with suppressed side lobes can be maintained in any angular range without reducing the gain of the main rope within the range of the change. It is extremely effective as a reflective multi-beam antenna for on-board satellites.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係るマルチビームアンテナ
に使用される一次放射器の給電系のブロック図、第2図
は第1図に示した一次放射器の給電系の具体的なブロッ
ク図、第3図はマルチビームアンテナの放射指向性を示
す図、第4図は副反射鏡を駆動してビーム方向の変更を
説明する図、第5図は副放射鏡駆動時の放射指向性を説
明する図である。 1−9・・・ホーンアンテナ、 10・・・合成器、 11−19・・・移相器、 21−24・・・3電力分配器
Fig. 1 is a block diagram of a feed system for a primary radiator used in a multi-beam antenna according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a specific block diagram of the feed system for a primary radiator shown in Fig. 1. Fig. 3 shows the radiation directivity of the multi-beam antenna, Fig. 4 shows how to change the beam direction by driving the sub-reflector, and Fig. 5 shows the radiation directivity when the sub-reflector is driven. FIG. 1-9... Horn antenna, 10... Combiner, 11-19... Phase shifter, 21-24... 3 power divider

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)反射鏡と複数の一次放射器とを有するマルチビー
ムアンテナであつて、前記一次放射器は複数のアンテナ
素子で構成され、所定方向の放射レベルを一定にすると
いう拘束条件を満足し、この拘束条件を満した方向とサ
イドローブの方向へ放射する放射界の電力の和を最小に
する励振ウェイトで前記複数のアンテナ素子を励振させ
、鏡面系の物理的変化に対しても低サイドローブ特性を
有する給電手段を具備することを特徴とするマルチビー
ムアンテナ。
(1) A multi-beam antenna having a reflecting mirror and a plurality of primary radiators, wherein the primary radiator is composed of a plurality of antenna elements and satisfies the constraint that the radiation level in a predetermined direction is constant; The plurality of antenna elements are excited with an excitation weight that minimizes the sum of the power of the radiation field radiated in the direction that satisfies this constraint condition and the direction of the side lobe, and the side lobe is low even against physical changes in the mirror system. A multi-beam antenna characterized by comprising a power feeding means having characteristics.
(2)前記給電手段は、励振ウェイトベクトルW=R^
−^1C(C^TR^−^1C)^−^1Bによって決
定される励振ウェイトW_nをほぼ満足するように前記
複数のアンテナ素子を励振させる給電部を有し、前記励
振ウェイトベクトルWは、 ▲数式、化学式、表等があります▼ であり、W_nはN個のアンテナ素子の中のn番目のア
ンテナ素子に対する励振ウェイトを表し、前記Rは、 ▲数式、化学式、表等があります▼ であり、該Rの行列の要素R_n_mは ▲数式、化学式、表等があります▼ であり、ここで、_iは放射界強度を拘束する範囲内の
サンプリング点を表す番号(i=1、2、・・・I)で
あり、θ_iはそのサンプリングされた方向を表し、_
jはサイドローブ抑圧を必要とする範囲内のサンプリン
グ点を表す番号(j=1、2・・・J)であり、θ_j
はそのサンプリングされた方向を表し、g_n(l、θ
)はn番目のアンテナ素子が反射鏡を介して放射する指
向性を表し、lは反射鏡面を物理的に変化された状態を
表す番号(I=1、2・・・l)であり、α_i、β_
j、P_n_mは比例係数であり、^*は複素共役をと
ることを示し、更に、C^TおよびBはそれぞれ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ であり、b_jは放射界強度を拘束する方向θ_iにお
ける複素拘束値であり、又添字Tは行列の複素共役転置
を表し、添字−1は逆行列を表すものである特許請求の
範囲第1項記載のマルチビームアンテナ。
(2) The power feeding means has an excitation weight vector W=R^
-^1C(C^TR^-^1C)^-^1B includes a feeding section that excites the plurality of antenna elements so as to substantially satisfy an excitation weight W_n determined by ^1B, and the excitation weight vector W is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ where W_n represents the excitation weight for the n-th antenna element among N antenna elements, and the above R is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ , the element R_n_m of the matrix of R is ▲a mathematical formula, a chemical formula, a table, etc.▼, where _i is a number (i=1, 2,...・I), θ_i represents the sampled direction, and _
j is a number (j=1, 2...J) representing the sampling point within the range that requires sidelobe suppression, and θ_j
represents its sampled direction and g_n(l, θ
) represents the directivity radiated by the n-th antenna element via the reflecting mirror, l is a number (I = 1, 2...l) representing the state in which the reflecting mirror surface is physically changed, and α_i , β_
j, P_n_m are proportional coefficients, ^* indicates complex conjugation, and C^T and B are respectively ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ , b_j is a complex constraint value in the direction θ_i that constrains the radiation field intensity, the subscript T represents the complex conjugate transpose of the matrix, and the subscript -1 represents the inverse matrix. multi-beam antenna.
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