JPH01243603A - パラボラアンテナのディッシュ - 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、パラボラアンテナに使用するディツシュに関
する。

〔従来の技術〕 本発明において、ディツシュとは比較的薄い壁からなり
、はぼ放物面の形状をした構造体をいう。

このディツシュはその主軸に関して対称でも非対称でも
よい。

パラボラアンテナは反射器と該反射器の焦点に位置する
アンテナフィーダとからなり、反射器は反射表面として
の放物面形状のデ４ツシュと前面が該ディツシュと同一
の形状をしたシェルとからなり、ディツシュはシェル前
面に固着されている。

従来技術にはこのようなアンテナおよびディツシュ並び
にそれらの組立技術の形式は種々膨大にある。例えば、
狭い場所に保存するために畳めるものや剛性のもの等で
ある。本発明はこのようなアンテナに使用するディツシ
ュに関する。

ディツシュを形成する方法の一つとしては、ファイバグ
ラス布のようなシート材から複数個の区分を形成し、こ
れを組み合わせることである。これらのディツシュの区
分は三角形や円のように様々な形状を有する。ディツシ
ュ組立のこの方法は多くのパラボラアンテナにとっては
満足なものであるが、特定のパラボラアンテナにとって
は適当でない。

〔本発明が解決しようとする一問題点〕その特定のパラ
ボラアンテナとは、偏波されたパラボラアンテナに関す
るも、のであり、これは所与の方向に偏波された放射ビ
ームを発生するものである。この形式のアンテナは、例
えば通信衛星に有用である。例えば、異なる偏波方向を
もった二つのアンテナが二つの通信との間で干渉するこ
となく地上の近接二地点へと同じ搬送波周波数のビーム
送信をするのに利用でき、通信衛星の交信容量を効果的
に倍増できるからである。

このようなアンテナ偏波を達成する一つの方法はディツ
シュの前面に隔置した並列導体よりなる偏波グリッドを
備えることである。この形式の偏波アンテナはその使途
が制約される欠点がある。

最も大きな欠点は、ディツシュの前に偏波グリッドを取
付けるため、二つの偏波されたアンテナを最も適切な相
対的位置に取付けることができない点である。さらに、
この偏波グリッドはグリッド支持体を必要とし、このた
めアンテナの重量および複雑性による信頼性の低下を招
いている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は従来のパラボラアンテナの欠点を回避し
たパラボラアンテナのディツシュに関する。本発明に係
るパラボラアンテナにおいては、偏波グリッドは反射器
の放物面前面に直接配置されている。このグリッドは多
数の導電グリッドエレメントからなり、該エレメントは
ディツシュの主軸を含む平面と平行で、かつ等しく隔置
された平面によって分割された形状となっている。

反射器前面に直接グリッドエレメントを配置することに
は特有の問題が存するが、この問題は、比較的薄い可撓
性のシート材でディツシュを形成するという本発明によ
り解決し得る。この点に関し、偏波グリッドを反射器表
面に配置することは種々の方法で達成し得ることが当業
者には明らかである。例えば、反射器表面を横切ってワ
イヤーまたは細い金属ストリップを置き、そのワイヤー
またはストリップをグリッドエレメントを形成するよう
に反射器表面に固着させることによりグリッドを形成す
ることもできる。しかしながら、このグリッド形成法は
非常にコストと時間を要し、また最適なアンテナ動作の
ために必要なグリッドエレメントの配置および離間距離
の高精度化に大きな問題を生じる。

本発明によれば、偏波グリッドの形成は、フォトエツチ
ング法を用いて導電グリッドエレメントを形成すること
により高精度で、しかも比較的経済的に達成し得る。し
かしながら、このフォトエツチング法を用いて導電グリ
ッドエレメントを形成することは別の問題を生じるが、
本発明はその問題をも克服している。この問題は現行の
フォトエツチング装置によっては反射器の放物面には直
接グリッドエレメントをフォトエツチングできないとい
う事に起因する。本発明によれば、新規な形状をしたデ
ィツシュ展開体の平面上にグリッドエレメントをフォト
エツチングし、そのフォトエツチングされた展開体がデ
ィツシュの形状に構成され、そのフォトエツチングされ
たグリッドエレメントをディツシュの主軸を含む平面と
平行な平面に並列させて配列させることにより前記の問
題を回避できる。この細分化された展開体を固着してデ
ィツシュを形成し、そのディツシュ表面にはフォトエツ
チングされたグリッドエレメントにより構成された偏波
グリッドが存する。

この点に関し、従来技術の三角形や円形の片からなるデ
ィツシュ展開体では適切ではない。その理由は、ディツ
シュ形状にした際にその片のエツジが交差し、グリッド
エレメントに電気的に不連続性を生じるからである。こ
の点に関して、本発明に係るディツシュ展開体は次のよ
うな特徴を有する。ディツシュの展開体は曲線ストリッ
プ状の分割片（以下「ストリップ」という）の集合体か
らなり、そのストリップは後述するパラメータ式に従っ
て独特な形状に形成されている。この展開体は、ストリ
ップの集合体をディツシュに固着するためにディツシュ
の形状に形成した際、そのストリ、ツブのエツジがグリ
ッドエレメント平面と平行な平面内にあるように配列さ
れ、交差することなく、グリッドエレメントの電気的不
連続も生じない。このディツシュ展開体は前記パラボラ
アンテナに用いるのに特に適切である。

〔実施例〕

第１図ないし第４図を参照すると、パラボラアンテナｌ
Ｏは反射器１２とアンテナフィーダ１４とからなる。反
射器１２は放物面の形状を有するシェル２０とシェル２
０の表面に固着されたディツシュ３０とからなる。アン
テナフィーダ１４は反射器１２の前面で反射器１２の主
軸１６上に支柱１８により装着されている。シェル２０
は適当な方法および材料をもって組立て得るが、例えば
グラファイトエポキシでモールドしたものを用いること
も可能である。導電性の偏波グリッド２４は多数のグリ
ッドエレメント２６から形成され、ディツシュ３０の前
面２２上に直接形成されるとともにその面の曲率と一致
するようになっている。

これらのグリッドエレメント２６は細い導電体からなり
、その導電体は相互に平行で、かつディツシュ３０の主
軸１６を含む面に平行な面内でディツシュ表面２２にわ
たって伸長している。

偏波グリッド２４の目的および動作原理は一般的なもの
で、アンテナ技術者にはよく理解されているところのも
のである。この偏波グリッドはアンテナから伝送される
放射ビームを偏波し、同一キャリア周波数で偏波方向を
相互に直角にすることで二つの伝送間の干渉のない二つ
の近接アンテナよりの伝送を可能にするものである。

本発明に従えば、ディツシュ３０の前面２２上に偏波グ
リッド２４を新しい方法によって設けることができる。

すなわち、この方法は電気的に非導電性の比較的薄い可
撓性シート材でアンテナ放射を透過させるものからなっ
ているディツシュを細分化した独特な形状の平面展開体
２８（第５図参照）上に導電グリッドエレメントをフォ
トエッチングし、そのフォトエツチングされた展開体を
組み合わせてディツシュ３０の形状をなし、それをシェ
ル２００表面に固着するものである。このようにしてシ
ェル２０表面に偏波グリッドを形成する。この本発明に
係る方法を第５図から第１１図を参照して説明する。

第５図を参照すると、ディツシュ３０の平面展開体２８
はファイバーグラスのような比較的薄い可撓性のシート
材から作られ、曲線状のストリップ３２の集合体からな
り、該ストリップ３２は横一列に並べられ、図示のよう
に、互いに結合され全体としてストリップの集合体を形
成している。

そのストリップ３２は、以下に述べるパラメータ式に従
った独特な形に湾曲しており、このストリップ３２の集
合体を組み合わせることによって第６図に示すディツシ
ュ３０を得る。このディツシュ３０はストリップ３２に
より形成されている多数のセグメント３２′からなり、
その曲線状のエツジ３４および３６は互いに隣接するよ
うに配置され、相互に平行で、かつディツシュ３０の主
軸を含む平面に平行な面であって等間隔に隔置された面
内でディツシュ３０にわたって伸長している。

グリッドエレメント２６は図示のようにストリップ上に
フォトエツチングされ、それぞれのストリップ３２の曲
率とほぼ一致する。これは、ディツシュ展開体２８が組
み合わされてディツシュ３０に形成されるとグリッドエ
レメント２６はエツジ３４および３６の平面と平行で、
等間隔に隔置された平面内でディツシュ３．０全体にわ
たって延長する。従って、これらのエツジはグリッドエ
レメントと交差せず、グリッドエレメントの電気的不連
続を生じない。

ディツシュ展開体２８がディツシュ３０に組み合わせ可
能となるようにディツシュ展開体２８のストリップ３２
の曲率を決定するパラメータ式は第７図ないし第１１図
から導かれる。この式を導くのに最初に考慮することは
ストリップの幅である。ストリップを細（するほどディ
ツシュ３０の形状は放物面に一致するようになる。逆に
そのストリップの幅を広くすればディツシュ３０の形状
は放物面に一致しなくなる。最大ストリップ幅がディツ
シュの焦点距離の１０％程度の値であれば、ディツシュ
と放物面とはかなり良く一致する。

ストリップ３２の相互の幅も考慮する必要がある。例示
したアンテナの場合、ディツシュ３０が完成した際、デ
ィツシュ３０のあらゆるセグメント３２′がディツシュ
３０の主軸１６と平行に上方から見たときに同一の見掛
けの幅を有するように前記ストリップの幅が決められる
。換言すれば、ディツシュ３０のセグメント３２′の主
軸１６に垂直な平面への投影図は第２図と同様な平面形
状であり、その形状はディツシュ外周を平面に投影した
ものとほぼ一致し、投影されたセグメントの幅はそれぞ
れ等しい。

上記のパラメータ式の実際の導き方について第７図およ
び第８図を参照して説明する。

第７図は２軸（ディツシュの主軸）とｙ軸を含むディツ
シュ３０の断面を示しており、セグメント３２′の一つ
だけを示している。第８図は第７図を２軸の上方から見
た図で平面図形３８を示し、それは第７図のディツシュ
およびセグメントをＸ。

ｙ平面上に投影したものと一致している。この平面図形
はディツシュの周囲を投影して形成される外周４０およ
びセグメント３２′を投影して形成される横幅Ｗの微小
部分３２′とを有する。Ｘ軸に近い方の微小部分３２′
のエツジ３４はＸ軸よりｙｏの距離だけ離間しており、
その投影されたエツジは第８図において座標（０，ｙｏ
）の軸交差点４２でｙ軸と交差している。そのエツジ３
４はディツシュの外周との交点４４および４６で終わっ
ており、それらの座標は［ｘ＋ｔｙｅ）および（Ｘｇ＊
　ｙｏ）である。セグメント３２′のｙ軸方向の傾斜は
交点４４および４６の間のセグメントの長さに沿って一
定であり、次式で決定される。

ここで、Ｆはディツシュ３０が一致する放物面の焦点距
離で放物面は次式により決定される。

第７図に示したセグメント３２′に関する上述の考察は
すべてのセグメントに対して等しく適用される。すべて
のセグメントはｘ−ｙ平面内に投影された幅Ｗを有して
いるが、各座標ＸＩ＋　　Ｘ２　＋ｙ０とそれらの傾斜
ｄ　ｚ　／　ｄ　ｙの値は異なる。

第９図について説明する。第９図は追加のＸ′。

ｙ′、ｚ′座標軸を含む以外は第７図と同じである。そ
の追加座標軸はセグメント３２′のエツジ３４がｙ−ｚ
平面と交差する点を原点としており、そのｙ′軸はセグ
メントと同一の傾斜ｙ　ｏ　／　２　Ｆを有している。

第１Ｏ図はｙ′軸に沿ってセグメント３２′を見た図で
ある。すなわち、第９図の線１０−１０についての断面
図である。上述のようにセグメント３２′の傾斜はセグ
メントの全長にわたって一定である。すなわち、その傾
斜はＸ。

Ｘ′とは無関係である。従ってセグメント３２′は　／
　　ｙ　／平面に展開することができる。

先ず、エツジ３４の展開、特にそのエツジに沿ってｙ、
ｚ、ｙ’および２′の共通平面から距離Ｘに位置してい
る点ｐ（第１０図）について考察する。第１Ｏ図に示す
通り、この点はｘ’　−ｙ’平面上へｙ′−２′平面よ
りｘ’　＝Ｘ＋ｕの距離で展開する。そこで ここでβはＸ′−ｙ′平面と点ｐにおけるエツジ３４の
接線との角度である。

上記（２）式は次のように変形し得る。

Ｘ′−ｙ′平面に展開された点ｐ′のｙ′座標は次の通
りである。

ここでＸは第７図のエツジ３４に沿うＸ座標のいずれか
、すなわち、ｘｌとＸ、を含みそれらの間にあるいずれ
かの座標値である。

従って、上記のパラメータ式（３）および（４）はエツ
ジ３４のＸ′−ｙ′平面への展開式を示している。

Ｘ′−ｙ′平面へ展開されたエツジ３４は第１１図の３
４′で示される。

／　　ｙ　／平面に展開され、ｙ′軸と平行なセグメン
ト３２′の幅ｗ’　　（第１１図）は次の式で示される
。

よって、上記のパラメータ式（３）、（４）および（５
）は第７図で示すセグメント３２′の平面展開を所望の
焦点距離Ｆ、エツジ３４とｘ−ｚ平面間の距離ＹＯ１お
よびそのエツジの交点４４と４６の座標Ｘ　ｌ　、Ｘ　
！とにより決定する。従って、このストリップの平面展
開体がシート材で形成され、展開されたストリップはデ
ィツシュの形状に構成できる。この点に関し述べた事柄
を勘案すれば、同様の手順でディツシュ３０の全セグメ
ント３２′の平面展開体が得られることが理解される。

本発明によれば、上記の手順により第５図のディツシュ
展開体２８を得ることができる。この展開体２８の各曲
線状のストリップ３２はディツシュ３０のセグメント３
２′に対応する平面展開体となり、ファイバーグラスの
ように比較的薄い可撓性のシート材で形成される。それ
ぞれのストリップはｙ′−２′平面の交差線が並ぶよう
に相互に並んでストリップ集合体を形成し、それがディ
ツシュの形状に組み合わされ、前述の如くシェル２０に
固着される。このようにしてストリップ集合体が組み合
わされた際、エツジ３４．３６は互いに平行な平面にお
いて隣接するように並び、かつディツシュ３０の主軸１
６を含む平面すなわちＸ−Ｚ平面に対して整列すること
が上記の説明から理解される。

セグメント３２′の平面展開体がシート材上に形成され
、ストリップ３２に作られる方法について述べるが、こ
こでは以下のことを述べれば充分であると思われる。つ
まり、ストリップは個々に形成され、その後第５図のよ
うにエツジが相並んで並べられ、ストリップ集合体を形
成するように結合される。しかしながら、本発明の好ま
しい方法によれば、平面展開体は全て同−片のシート材
で形成され、そのシート材は第１１図で示されるような
ストリップに沿って切断されるが、隣接するストリップ
がそれらのｙ’−ｚ’平面の交差線に隣接してつながる
ように残される。このようにして、一体化されたディツ
シュ展開体２８が作られ、それがディツシュ３０の形状
に組み合わされ、シェル２０に固着される。

前述したように、それぞれのストリップ３２、セグメン
ト３２′は、そのストリップに沿って延長している多数
の導電グリッドエレメント２６を含み、これは総体とし
て凸状のエツジ３４に平行である。これらのグリッドエ
レメントがストリップ上に形成される方法について説明
する。ここでは、次のことを述べれば充分である。つま
り、グリッドエレメント２６は、凸状エツジと同一のパ
ラメータ式（３）、（４）により決定される展開曲率と
ほぼ一致し、したがってディツシュ３０において、これ
らのグリッドエレメント２６はエツジ３４および３６の
平面と平行な面内に配置される。実際には各ストリップ
上の全グリッドエレメントがある選定されたグリッドエ
レメント、例えばストリップの中央エレメントのＸ＋ｗ
Ｘｚ＋Ｖｏ座標値に基づく同一の展開曲率に一致するよ
うにしてもよい。また、各ストリップ上の個々のグリッ
ドエレメントがそのストリップの凸状エツジと同一の展
開曲率になるようにしてもよい。パラメータ式（３）お
よび（４）によって各々のグリッドエレメントの正確な
展開曲率を導き出せることが理解される。

第５図のディツシュ展開体２８、およびストリップ３２
上のグリッドエレメント２６は種々の方法によりシート
材で形成されるが、本発明の好ましい方法によればフォ
トエツチング法によって行われる。その方法は銅または
その他の金属の薄い層を通常の方法でファイバーグラス
のような一枚のシート材に添着し、この層をフォトレジ
ストでコーティングし、平面状態でストリップ集合体お
よびグリッドエレメントの像をそのシート材上に投影し
、露光されたフォトレジストを現像し、ストリップやグ
リッドエレメントの境界線を形成し、そして上述したよ
うにそのストリップ境界線に沿ってシート材を切断する
。

以上の説明により、本発明による方法はｙ０座標、交点
座標ｘｌ、ｘ２および完成したディツシュ展開体の各セ
グメントの幅の寸法Ｗを決定し、それらの座標および幅
寸法を用いてパラメータ式（３）、（４）および（５）
に従う曲率をもってストリップ集合体を導電グリッドエ
レメントとともに形成し、その集合体をディツシュの形
状に形成し、さらにそのディツシュをシェルに固着する
ことからなる。

前述のように、ストリップの幅寸法Ｗは焦点距離Ｆによ
り決定され、その焦点距離の１０％以下の程度であるべ
きである。ストリップおよびグリッドエレメントのｙｏ
並びに交点の座標は種々の方法で決定される。例えば、
この決定法としては、ディツシュの投影したものと一致
する平面図形をその主軸と垂直な平面上に作り、セグメ
ントおよびグリッドエレメントをその平面上に投影した
ものに対応する細片に前記図形を分割し、この図形の周
辺がその細片の周辺すなわちエツジと交差する座標およ
びそのエツジのｙ０座標とを、上記図形から測定するこ
とにより決定できる。

本発明はパラボナアンテナ用の偏波グリッドの製造に関
するが、同様の技術は他の目的のためにシート材からデ
ィツシュを形成するのに用いてもよい。また、ここに説
明したディツシュはほぼ円形であるが、本発明はその他
の周囲形状や外形のディツシュを形成するのにも有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したバラポナアンテナの斜視図、
第２図は反射器の拡大正面図、第３図は第２図の線３−
３の断面図、第４図は第２図の矢印４−４で囲まれた部
分の拡大図、第５図は第２図の反射器に固着されたディ
ツシュの平面展開体の部分図、第６図は放物面の形状を
したディツシュの側面図、第７図より第１１図までは第
５図のディツシュ平面展開体を作成する際の説明図であ
る。 〔符号の説明〕 １０・・・パラボナアンテナ　　１２・・・反射器１４
・・・アンテナフィーダ　　２０・・・シェル２４・・
・偏波グリッド　２６・・・グリッドエレメント２８・
・・ディツシュ平面展開体　３０・・・ディツシュ３２
・・・ストリップ　　　　３２′・・・セグメント３４
．３６・・・エツジ Ｆｉｇ、　２ Ｆｉｇ、　３　　　　　　　　　　Ｆｉｇ、　４Ｆｉｇ
、　６ Ｆｉｇ、　１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）放物面の形状にほぼ一致するディッシュであって、
   このディッシュは前記放物面とほぼ同一形状の比較的薄
   いストリップを接合して構成され、各ストリップのエッ
   ジはこのディッシュのストリップの隣接エッジが放物面
   の主軸に平行な平行面内にあるような曲率を有するもの
   であるデイツシユ。 （２）前記放物面にほぼ一致する面を有する剛性部材に
   ストリップを接合して構成したものであることを特徴と
   する請求項（１）記載のディッシュ。 （３）前記ストリップが比較的幅の小さい導電体を各ス
   トリップのエッジに平行に有し、ストリップが前記ディ
   ッシュに形成されたときにディッシュ上の前記導電体が
   前記平行な面に平行な面内に配置されるようにしたこと
   を特徴とする請求項（１）記載のデイツシユ。 （４）前記ストリップの比較的幅の小さい導電体は、導
   電性の表面層を有する平面シートから平面のままの状態
   で導電性材料を取り出して形成したものであることを特
   徴とする請求項（１）記載のデイツシユ。 （５）上記ストリップの各々は、凸状エッジおよび対向
   して凹状エッジを有し、上記放物面は焦点距離Ｆを有し
   、曲げられたストリップの上記主軸に垂直で、かつ該主
   軸の原点で交差するそれぞれ上記平行面に平行、垂直で
   あるｘ−ｙ軸を含む平面上への上記曲げられたストリッ
   プの投影図が上記ストリップに対応して細く細分された
   細片の平面図形であり、該細片は上記ｘ軸に平行で、か
   つ上記ｙ軸に沿って離れているエッジを有し、また各細
   片は上記ｘ軸に隣接し、かつ平行なエッジを有し、これ
   は軸交差点でｙ軸を切り、上記平面図形の外周との交点
   で終わっており、各ストリップの上記凸状エッジは上記
   平面図形の対応細片の上記隣接エッジの上記軸交差点を
   通過する曲線と実質的に一致し、かつ次のパラメータ式 ｘ＝ｘ＿０＋［（１／２４Ｆ＾２）／｛１＋（ｙ＿０／
   ２Ｆ）＾２｝］ｘ＿０＾３−［（１／６４０Ｆ＾４）／
   ｛１＋（ｙ＿０／２Ｆ）＾２｝］ｘ＿０＾５……ｙ＝［
   （ｙ＿０／８Ｆ＾２）／｛１＋（ｙ＿０／２Ｆ）｝＾２
   ］・ｘ＿０＾２（但し、ｘ＿０は上記対応細片の隣接エ
   ッジの終点を含みその間のｘ座標値、ｙ＿０は上記対応
   細片の隣接エッジの軸交差点のｙ座標）で決定され、ま
   たｙ軸に平行な各ストリップの凸状エッジと凹状エッジ
   との間の間隔ｗは一定で次式に等しくしたストリップで
   あることを特徴とする請求項（１）乃至（４）のいずれ
   かに記載のディッシュ。 Ｗ＝√［１＋（ｙ＿０／２Ｆ）＾２］Ｗ′ （但し、Ｗ′は対応細片のｙ軸と平行な幅）