JPH01188002A - 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］ 本発明は、アンテナに関し、詳しくは無線回線等におけ
る通信相手との間の相対位置の変更にも柔軟に対応しつ
るアンテナに関するものである。

［従来の技術］ 衛星通信の例に基づき、従来の技術の説明を行う。第２
図は将来の大容量マルチビーム通信方式を可能とする衛
星搭載用アンテナ・タワー系の構成例であり、第２図の
場合、静止軌道上においてタワー上にアンテナ系を展開
し運用している状態が示されている。実際には図に示し
ているアンテナの他に同様のアンテナが複数個搭載され
、またこの他センサ等が配置されるが、ここでは説明の
都合上省略しである。また、第３図は第２図に示した衛
星をロケットに収納して打ち上げる場合のロケットフェ
アリング内での収納状態を示す。

第２図および第３図において、１はアンテナ系やセンサ
等が取付けられたタワー、２はアンテナ系を含めタワー
１が搭載される衛星構体、３は衛星構体２のうち上記ア
ンテナ・タワー系が取付けられ、しかも地球方向を向い
ている地球指向面パネル、４は衛星構体２のうち北方向
に向く北面パネル、５は同様に西方向に向く西面パネル
、６は東方向に向く東面パネルである。７はアンテナ系
のうちの主反射鏡、８は副反射鏡、９は給電部としての
１次放射器であり、１０はアンテナのボアサイト方向（
アンテナの焦点位置に配置された１次放射器から放射さ
れた電波がアンテナから放射される方向）を示している
。

ここでは説明を分り易くするために、アンテナ系はタワ
ー１の東面側に配置され、衛星の静止軌道位置を仮に東
経１３５°とし、アンテナのボアサイト方向は地球上の
東経１３５°、北緯３５°に向けるものとする。いま衛
星が地球の他心方向を向いているとすると、ボアサイト
方向１０を地球上の東経１３５°、北緯３５°に向ける
ためには、アンテナ系全体を他心方向から北方向（Ｅｌ
ｅｖａｔｉｏｎ、Ｅ１方向）に約５．６°傾ける必要が
あり、東西方向（Ａｚｉ＋ｎｕｔｈ、Ａｚ力方向に対し
ては０°でよい。第２図ではアンテナ系はすでにこの方
向に向いた状況が示されているものとする。

いま、このような姿勢を保って１次放射器９から放射さ
れた電波はまず副反射鏡８により反射され、主反射鏡７
で再び反射された後、ボアサイト方向ｌＯに放射され、
また受信の場合は方向が逆であるが同様の経路がたどら
れる。

また、第３図において、１１はロケットのフェアリング
であり、ここではアンテナ系をロケットフェアリング１
１内に収納するため、副反射鏡８および主反射鏡７が折
り畳まれた状態でタワー１に取付けられている。すなわ
ち、衛星の静止軌道位置が設計時に決まフている場合に
はロケットフェアリングｌｌ内への収納性も考慮してタ
ワーおよびアンテナ系の構造、配置および衛星構体２上
の配置等を予め設定することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、一般の場合には設計時に静止軌道位置が
明確には決まっておらず、ある範囲、例えば東経１２０
°から１５０”　までの範囲というようであったり、あ
るいはまた、静止軌道位置が決まっていても後に急に変
更された場合には以下に説明するような問題が生ずる。

第４図はこのような場合の一例として衛星の静止軌道位
置が東経１３５°の場合と　ｔｓｏ’の場合とのアンテ
ナ系の展開状態を示す。ここで、７〜９およびｌＯは衛
星の静止軌道位置が東経１３５°の場合の各部材の配置
およびボアサイト方向を、また７′〜９′および１０’
　は同様に衛星の静止軌道位置が東経１５０°の場合の
配置およびそのボアサイト方向をそれぞれ示す。なお、
いずれの場合においてもアンテナのボアサイト方向が地
球上の東経１３５°、北緯３５°に向くとすると、静止
軌道位置が東経１５０°の場合はその方向１０’　を方
向１０に対してＡｚ力方向α°　（この場合約２．ｌ°
西方向に）傾ける必要がある。但し、この場合のＥ１方
向は両者ともほぼ同じである。従って、静止軌道位置が
１５０°の場合にはアンテナ系の配置を本図に示すよう
に　＋３５°の場合の配置から変更する必要がある。

このように、従来のアンテナ・タワー系では、設計時点
で衛星の静止軌道位置が決まっていない場合、あるいは
設計以後に変更される場合にはタワー１とアンテナ系と
の相対位置が変わるため、タワー１の形状をアンテナの
配置に合わせて変更するか、またはタワー１とアンテナ
間の取付はインタフェースの構造を変更する必要が生じ
る等の問題があった。また、静止軌道上で衛星の静止位
置を変更する場合は、１次放射器９に導波管あるいは同
軸ケーブルが接続されているため、第４図のような大掛
りなアンテナ系の位置変更は不可能であった。

第５図は従来技術として、衛星の静止軌道位置に対応し
て主反射鏡７の傾きのみを変更する考え方の説明図であ
る。ここで、７はこれまでと同様に静止軌道位置が１３
５°の場合の主反射鏡、１２はその焦点位置、ｌＯはボ
アサイト方向、７″は静止軌道位置が１５０°の場合の
主反射鏡、１２″はその焦点位置、１０＃はそのボアサ
イト方向である。なお、１２は副反射鏡８の焦点でもあ
る。いまアンテナのボアサイト方向ｌＯをこの場合α°
だけＡｚ力方向傾けるのには、主反射鏡７をα／２°だ
け傾ければよいので、第４図の場合に比べ、構造上の変
更が大幅に少なくなるとともに調整も容易となる。

さらに、１次放射器９は固定のままでよいから、主反射
鏡７の取付は部に回動用のモータを設けておくようにす
れば静止軌道上でのアンテナボアサイトの調整は勿論、
衛星位置の変更にも対処可能である。しかし、このよう
に主反射鏡７の傾きのみを修正するのでは、主反射鏡７
の位置変更に伴い主反射鏡７と副反射鏡８との焦点が次
第にずれてゆくため、アンテナの光学的な収差が発生し
、大幅な放射パターンの劣化を招くという問題がある。

本発明の目的は、上述した従来の課題を解決すべく、設
計時点では衛星の静止軌道位置の範囲のみが示されてお
り、設計終了後から衛星打上げまでの期間にその静止軌
道位置が決定される場合は勿論、衛星打上げ後に静止軌
道位置が変更される場合にも対処でき、かつ放射パター
ンの劣化を生ずることのないアンテナを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、一枚以上の反
射鏡を有し、給電部から反射鏡に向けて電波を放射する
ようにしたアンテナにおいて、給電部からみた最終段の
反射鏡をその焦点を中心とする球面上で移動可能な手段
を有することを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明によれば、例えば通信衛星などの場合でも静止軌
道位置が変更可能範囲である限り、衛星の打上げ直前や
静止軌道にのった後で、最終段の反射鏡を駆動手段によ
りその焦点を中心とする球面に沿って穆勤させ、ボアサ
イト方向を所定の方向に変更することができるもので、
衛星搭載アンテナは元より地上の無線回線用アンテナ等
においても、給電系の姿勢変更等を要することなく、ボ
アサイト方向の修正をすることができる。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す。本例もまた衛星搭載
用のアンテナ系に適用した場合の例であるが、説明を分
り易くするために、第４図や第５図によって説明してき
た例と同様、アンテナボアサイトの方向を地球上の東経
１３５°、北緯３５°に向けるものとし、さらに設計時
点での衛星の静止軌道位置の変更可能範囲が例えば東経
１２０°から１５０°の範囲であるのに対して、打上げ
前に東経１５０°に決定されたものとする。

しかして、本例では以上のような条件の元で主反射鏡７
のＡｚ力方向おける傾きをその姿勢と共に修正するため
に、主反射鏡７をＡｚ力方向おいて、その焦点を中心と
する円弧軌条に沿って揺動可能なようにする。。すなわ
ち、ここで、１３は主反射鏡７を支持するタワー１の側
に固定され、主反射鏡７の焦点１２を中心とする円弧１
４の形状に形成された案内レール状の固定インタフェー
ス部、１５は主反射鏡７の側に固定され、固定インタフ
ェース部１３に沿って移動可能な主反射鏡インタフェー
ス部である。なお、これらのインタフェース部１３およ
び１５には図示しないが例えば歯車機構やりニアモータ
等を設けることによって、円弧１４に沿った方向に主反
射鏡７を移動させることができる。

このように構成したアンテナビーム駆動系においては、
予め設計時点で上述したように静止軌道位置変更範囲が
１２０°から１５０″の間に設定されているので、この
変更可能範囲であればどの位置であっても全てのアンテ
ナ・タワー系がロケットフェアリング１１内に収納でき
るように構成されている。

そこでいま、仮に変更可能範囲の中心が東経１３５℃で
設計されアンテナ・タワー系の相対位置が決められてい
るものとすると、一方で副反射鏡８および１次放射器９
は固定であるから、副反射鏡８からの電波は常に虚焦点
１２を位相中心として放射される。さて、主反射鏡７か
らの電波の放射方向は、主反射鏡７を照射する電波の位
相中心が焦点１２と一致している限り、主反射鏡７の回
転中心軸によって決定されるので、アンテナボアサイト
方向ｌＯを図示のようにα°傾けて、その方向をｌＯか
ら１０″’とするには、主反射鏡７を焦点１２の回りに
同じくα°だけ回転させてその姿勢を７から７″′とす
ればよいことになる。この時、ボアサイトの傾きにもか
かわらず、光学的収差は発生しないので放射パターンが
劣化することはない。従って、衛星静止軌道位置が決ま
った時点でこの向ぎを決定し、インタフェース部の接合
位置を設定し直し、固定し打ち上げればよい。

なお、以上の説明では、主反射鏡のアンテナボアサイト
を＾Ｚ力方向のみ修正する場合について述べたが、Ａｚ
力方向みならずＥ１方向に対する修正も可能であること
はいうまでもない。かかる場合は、例えば第１図に示し
た固定インタフェース部１３を更に紙面とは直交する円
弧軌道上に移動自在なようになして、この軌道に沿って
も移動修正を行うことが可能なようにすることにより主
反射鏡７をその焦点を中心とする球面上で自在に移動さ
せるようにすることができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、衛星
の静止軌道位置が衛星・アンテナ系の設計以降に決定さ
れたり、変更される場合でも何ら設計のやり直しを要す
ることなく対応が可能であり、結果として設計条件に柔
軟なアンテナ系の設計・製造ができる。

なお、以上の説明では、衛星搭載用のアンテナ系の場合
について述べてきたが、本発明は衛星搭載アンテナに限
られるものではなく、衛星通信地球局において通信相手
である衛星を別の衛星に変更する場合、本発明の技術を
用いることにより主反射鏡位置のみを変更すればよいの
で、工期の短縮、工費の節約がはかれる他、アンテナ放
射特性の劣化がないという効果がある。同様に、地上の
無線回線用アンテナにおいても、通信の相手を変更する
場合に、従来より接続されている給電導波管・同軸ケー
ブルを引き直すことなく対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
の衛星搭載用アンテナ・タワー系の構成図、 第３図は第２図のアンテナ・タワー系を打上げロケット
に収納した状況を示す図、 第４図は従来のアンテナ・タワー系で静止軌道位置を変
更した場合のアンテナ系の配置図、第５図は従来のアン
テナ・タワー系で静止軌道位置を別の方法で変更した場
合のアンテナ系の配置図である。 １・・・タワー、 ２・・・衛星構体、 ３・・・地球指向面パネル、 ５・・・西面パネル、 ６・・・東面パネル、 ７、７’　、　　、７ｔｒｙ・・・主反射鏡、８．８′
・・・副反射鏡、 ９・・・１次放射器、 １０、１０’　、　１０”　、　１０″’・・・ボアサ
イト方向、１１・・・ロケットフェアリング、 １２・・・焦点、 １３・・・固定インタフェース部、 １４・・・円弧、 １５・・・主反射鏡インタフェース部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）一枚以上の反射鏡を有し、給電部から前記反射鏡に
   向けて電波を放射するようにしたアンテナにおいて、前
   記給電部からみた最終段の反射鏡をその焦点を中心とす
   る球面上で移動可能な手段を有することを特徴とするア
   ンテナ。