JPH0136282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えばテレビジヨン放送用あるいはラ
ジオ放送用衛星におけるパラボラアンテナの反射
放物面を向きが変えられるように支持する装置に
関するものである。

［従来の技術］ パラボラアンテナによる電磁波ビームの送信受
信および更に一般的にはパラボラアンテナの配向
方法は種々な方法がある。

まず第１図を参照するに、パラボラアンテナの
反射放物面１と導波ホーン２とがフレーム３に固
着して装着されている。導波ホーン２の電磁波発
生源Ｓは放物面１の中心線である方向Ｚにおける
焦点Ｆ位置せしめられている。フレーム３は本体
４に固着して装着されており、本体４がxx′軸お
よび／またはyy′軸のまわりに回動することによ
つて方向Ｚが配向される。

本体４とは例えば人工衛星であつて、この方式
は本体４が非常に安定した姿勢を取る場合に可能
である。

次に第２図を参照して、放物面１′とホーン
２′とが共にフレーム３′に固定されていて、この
フレーム３′が本体に対して枢支点５で枢動可能
に装着されている。

これは普通、監視レーダーに適用されているも
のである。

更に第３図を参照して、本体４″にフレーム
３″が固着されていて、このフレーム３″にホーン
２″が固定して装着されており、一方で放物面
１″がフレーム３″に対して枢支点６で枢動可能に
装着されている。

第３図の方式は衛星本体が所定の方向に正確で
はないが大雑把に指向されて安定している場合に
採用されるシステムである。従つて放物面１″を
所定の方向に正確に指向させるために放物面１″
を枢支点６のまわりに微調節させる。

さて衛星本体に載せるパラボラアンテナとして
望まれることは、これを指向するために必要なパ
ワをできるだけ小さなものにすることである。第
１図の方式では衛星本体を含めて全体を回動させ
なければならず、パワを大きく要求する。第２図
の方式では本体はそのままにしてフレーム３′を
回動すればよいのでパワはより小さくてよい。更
に第３図の方式では放物面１″のみを回動すれば
よいのでバワは更により小さくてよい。

従つて、第３図の方式は送信の時に余分な動力
損失が減少されなければならないテレビ放送、ラ
ジオ放送用衛星などに採用されうる唯一の方式で
ある。

この第３図の方式は既に特開昭56−4810号公報
および特開昭55−121107号公報に示されている。
特開昭56−4810号公報には「衛星のアンテナの向
きを制御する方法およびこの方法を実施する検出
器構成」において前述の第３図に示す方式の機構
を採用している。そして特に特開昭56−4810号公
報はアンテナ即ちこれを担持した台座を配向する
ことに対する反動としての衛星本体の姿勢の影響
を考慮したものが開示されている。

特開昭55−121107号公報には「プラツトホーム
の配向を調節するための電磁的方法とこの方法を
実施するためのプラツトホーム」において前述の
第３図に示す方式の機構を採用している。そして
特に特開昭55−121107号には擾乱するトルクを発
生し勝ちな摩擦をなくした電磁装置により台座を
配向させる点が開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ さて第３図の方式は、放物面のみを配向させれ
ばよいのでアンテナの配向に要するパワは少なく
て済むという利点があるものの、その配向によつ
て放物面の焦点Ｆが発生源Ｓが横にずれてくると
いう欠点がある。そのずれ量は枢支点６と発生源
７との距離（OF）および配向角（α）に比例し
て増大するのである。そして実際の場合は枢支点
６は放物面１″の後方よりも更に後方位置になら
ざるを得ない（特開昭55−121107号公報、特開昭
56−4810号公報参照）。つまり、放物面１″の裏面
に直接枢支点６をもつて来ることは現実上出来な
いので距離（OF）が相当な量となる。

即ち電磁波発生源Ｓが横方向にずれる（これを
横焦点ずれと称す）問題が発生するのである。

横焦点ずれの問題の重要性は、レオ・トウーレ
ツク著「Les Techniques de I′Ingenieur（技術
者の技法）」ref.E3080、11頁において述べられて
いる。それをここに抜粋すると「もしも導波ホー
ン（線源Ｓを含んでいる）が焦点Ｆを通り放物面
の中心線Ｚに垂直な線に従つて横に動かされる
と、相当する位相ずれは奇数関数であり、最大輻
射方向の偏倚が現れる。位相中心がＳにあるとす
ると方向SOはOZと角θをなしており、開孔AB
で位相ずれφ（ｙ）ができる結果となり、それに
よつて線束偏倚…輻射線図において非対称…が生
ずる；顕著な二次突出部が偏倚に反対の側に現れ
る（コマ突出部）。横焦点ずれは常にアンテナ利
得の損失になつてしまう。何故なら、反射器から
反射される輻射は最早平行でないので、線束がゆ
らめくからである。」とある。要するに、この著
書ら放物面１の配向を調節したときその焦点Ｆは
導波ホーンＳからできるだけ横にずれないように
することが重要であることが判る。

従来、第３図の方式で例えば衛星インテルサツ
ト５に対してはα＝5゜なる値が与えられている
が、線束パターンを厳格に制限しているラジオ放
送用衛星に於てはα＝1゜±0.02゜が課せられる（即
ち横焦点ずれは約±１mm）のであるが、これは現
在公知の手段では得られない。

米国特許第3871778号に記載されているごとき
三脚式乃至四脚式の支持機構を用いて横焦点ずれ
を軽減することが考えられる。つまり放物面と発
生源との集合体は三角形または四角形のピラミツ
ド型をなし、発生源はピラミツドの頂点に固定さ
れ、放物面はピラミツドの底に対してほぼ平行に
配置されてピラミツド稜線に沿つて配置された支
持脚で自在継手を介してピラミツドの底に連結さ
れる。かくして放物面はピラミツドの底に対して
前後左右に揺動可能に支持される。

それによつて放物面があらゆる方向に配向せし
められてもその焦点と発生源との横ずれが最小に
なるようにされる。

しかしながら、不幸にもこの支持機構では放物
面の中心線に関して放物面が回転すると、放物面
はピラミツドの底についてしまうということが生
じる。従つて、この支持方式では必ず放物面が中
心線に関して回転しないようにする補助手段が必
要となる。この米国特許では補足的平行四辺形の
手段が開示されている。

その上、更に放物面を配向させるためのモータ
および配向位置に位置決めするための装置は非常
に複雑なものとなる。

このために、本発明の目的は上記の欠点を呈し
ないようなパラボラアンテナの支持機構を提案す
ることである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、放物面は梯形のリンク機構で
上下に揺動可能な第一台座に支持され、この第一
台座が更に別の梯形のリンク機構で左右に揺動可
能に支持された第二台座に支持されている。

［作用］ かようにして、放物面の横および縦の運動を
各々独立して作用する適当なサーボ制御された原
動力手段で確実かつ簡単に制御しうる。

［実施例］ 第４ａ図は本発明の一実施例を示す斜視図であ
る。第４ｂ図はその水平断面図、第４ｃ図は垂直
断面図である。図において８は導波ホーンであ
り、本体１２に固着されている。９は角錐形支持
台、１０は角錐形支持台９に担持された放物面ア
ンテナである。放物面１０はその中心線の一点に
おいて焦点Ｆを有する。１２は衛星本体、１８は
前記角錐形支持台９を担持した第一台座、１９は
第一台座１８を上下に揺動可能に支持した第二台
座であり、第二台座１９は左右に揺動可能に衛星
本体１２に支持されている。y₁−y₁′，y₂−y₂′，
y₃−y₃′およびy₄−y₄′は衛星本体１２に対して第
二台座１９を左右に揺動させるのを許容する垂直
の枢支軸である。x₁−x₁′，x₂−x₂′，x₃−x₃′およ
びx₄−x₄′は第一台座１８を第二台座１９に対し
て上下に揺動させるのを許容する水平の枢支軸で
ある。枢支軸x₁−x₁′とx₃−x₃′とを有するものを
二重蝶番部材と言い、これは枢支軸x₁−x₁′の蝶
番と枢支軸x₃−x₃′の蝶番とを有している。同様
に枢支軸x₂−x₂′とx₄−x₄′とが別の二重蝶番部材
を構成している。これら二つの二重蝶番部材を第
一組の二重蝶番部材と称する。これらに対して垂
直な枢支軸y₁−y₁′とy₃−y₃′とからなる二重蝶番
部材および枢支軸y₂−y₂′とy₄−y₄′とからなる二
重蝶番部材を第二組の二重蝶番部材と称する。四
辺形（y₁y₂y₄y₃）では辺（y₁y₂）と辺（y₃y₄）と
が平行であり、と辺（y₁y₃）辺（y₂y₄）とが導波
ホーン８に指向している。おなじく四辺形
（x₁x₂x₄x₃）も辺（x₁x₂）と辺（x₃x₄）とが平行
であり、辺（x1x3）と辺（x2x4）とが導波ホー
ン８に指向している。

放物面１０の焦点Ｆは衛星本体１２に固定され
た導波ホーン８の電磁波発生源Ｓに一致するよう
に配置されている。

第一台座１８および第二台座１９は電磁装置１
６および１７によつて直交的に動かされて位置決
めされる。この位置決めは放物面１０の中心線が
指向する方向を修正するように、指向誤差検出器
７（図示せず）からサーボ制御ユニツト２３を通
つて前記電磁装置１６，１７を制御することによ
り達成される。

電磁装置１６，１７を第８図に拡大して詳細に
示す。各台座１８，１９はその平面にそれぞれ平
らな巻線２１，２２を担持している。これら巻線
はサーボ制御ユニツト２３へ接続されている。か
かる台座の前記平面は衛星本体１２に固定された
支持体２６に担持された一対の磁石２４と２５と
の間に配列されている。磁石２４と２５は図示の
如く互いに反対の極を対面させている。従つて巻
線２１，２２に通す電流の方向に応じて台座１
８，１９は力f₁あるいはf₂を受けて移動せしめら
れる。この力が台座１８，１９を中立位置（初期
位置）に弾力的に維持させようとするスプリング
（図示せず）の弾力と均衡した所で台座１８，１
９は位置決めされる。

なお、台座１８，１９の平進運動は厳密に一平
面内で行われていないから、各台座について明ら
かに偏倚空間（矢印e₁，e₂，e₃，e₄）が考慮され
なければならないことは言うまでもない。

また、以上の説明では各台座に対して各一つの
電磁装置を設けたものであるが、各台座に二つの
電磁装置を設けてもよいことは言うまでもない。

第５図は第４図に示された放物面１０の支持機
構の原理を幾何学的に説明するための解説図であ
る。Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは紙面に垂直な枢支軸を
示し、四辺形ABCDはリンク機構となつている。
辺ADは固定されていて、初期位置において辺
ADと辺BCとは平行であり、辺ABと辺DCの延
長線の交差点をＦとする。この交差点Ｆに電磁波
発生源Ｓを固定する。交差点Ｆから辺BCに垂線
を引きその交点をＥとする。この点Ｅに放物面１
０が装着されていてその焦点をＦとするものとす
る。

さて、辺BCが辺B′C′の位置へ移動して角度
（α）だけ変位したとき、放物面１０の方向も角
度（α）だけ変位する。そしてその焦点ＦはF′に
移動（横焦点ずれ）している。ここで注目すべき
ことは直線BCを点Ｅのまわりに角度（α）を回
転させたとすると（第３図参照）、点F′の移動量
はｄ〜EFxαであろう。ところが第５図ではｄ〜
Kxα²である。これはαの二次項であるので無視
できる。すなわち、実質的にF′はＦにとどまつて
いるということが理解されよう。なお、Ｋは距離
EFに比例した定数である。

第６図を参照して、辺BCが固定されていて辺
ADが可動である梯形リンク機構でも同様にｄ〜
Kxα²が達成されることが理解される。

第５図および第６図には初期位置で辺BCと辺
ADとが平行であるものを示したが、これに限定
れることなく第７図に示すごとく、初期位置で平
行でない四辺形リンクでもよい。しかし、この場
合でも初期位置で辺ABと辺DCは点Ｆに収束し
ている。

そして、第５図から第７図に共通して言えるこ
とは初期位置の直線BCに対して直線EFは直角で
ある。すなわち交点Ｅにおいてて直交している。

点ＦのF′への前述の変位量(d)は普通の幾何学に
より求められるものであり、ここで更に詳細には
説明しない。ただ注目すべき点はかかる変位量は
二次項のものであり、現実には許容しうる限度内
に入る。従つてパラメータを適当に選択すること
により、例えば放送衛星用アンテナに対して1゜に
近いαの値で横焦点ずれを１mm以下になしうるの
である。

なお、点Ｆの前あるいは後方へ僅かに点F′が移
動（縦焦点ずれ）しているが、これは本発明の方
法の実用化を阻害する原因にはならないものであ
るということも理解されるべきである。というの
は前述のＦ→F′を減ずるようにパラメータを選択
することのみで十分に許容しうる限度内におさま
るものであるからである。

電磁マイクロ波領域で使用される放物面に関す
る受信および／または送信の拠点は周知の如く導
波ホーン８であり、これは断面積が漸増するもの
であり、実施例において述べたとおり衛星本体に
固着されている。

なお、ここでいう放物面とはパラボラアンテナ
のごとき反射器を意味する。その他、普通に応用
されるものであつて、受信および／または送信の
拠点Ｓが反射器自体に固定して設けられていない
ものである。

従つてラジオ放送用衛星に対しての上記の例は
単に一実施例にすぎず、本発明の方法は他の種々
な応用が可能である。

この精神において、特許請求の範囲の記載は読
まれるべきである。

［発明の効果］ 本発明の放物面の支持機構により、放物面のみ
を配向調節させても、その焦点Ｆは実質的に同じ
場所Ｓに位置させておくことが簡潔な構造で達成
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は放物面とこれに固定された導波ホーン
とを有した集合体が衛星本体に固着されたものを
示す概略断面図、第２図は放物面とこれに固定さ
れた導波ホーンとを有した集合体が衛星本体に旋
回可能に装着されたものを示す概略断面図、第３
図は放物面と導波ホーンとを有した集合体が衛星
本体に固着されているが集合体に対して放物面が
旋回可能に取り付けられているものを示す概略断
面図、第４ａ図は本発明の一実施例を示す概略透
視図、第４ｂ図は第４ａ図のものの水平断面図、
第４ｃ図は第４ａ図のものの垂直断面図、第５図
は本発明の方法の原理を示す第一の幾何学的説明
図、第６図は同じく第二の幾何学的説明図、第７
図は同じ第三の幾何学的説明図、第８図は第４図
に示された部材の一部である公知の電磁装置を説
明するための概略透視図である。 図において、８は導波ホーン、９は角錐形支持
台、１０は放物面、１２は衛星本体、１８は第一
台座、１９は第二台座、Ｓは線源または発生源、
x₁−x₁′，x₂−x₂′，x₃−x₃′およびx₄−x₄′は第一
台座を第二台座に関節付けする二重蝶番または枢
支軸、y₁−y₁′，y₂−y₂′，y₃−y₃′およびy₄−y₄′は
第二台座を本体に関節付けする二重蝶番または枢
支軸である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パラボラアンテナの反射放物面を、このパラ
   ボラアンテナの線源に関する横焦点ずれが最小と
   なるように、枢動可能に支持する反射放物面支持
   装置であつて、パラボラアンテナは前記反射放物
   面の焦点が前記線源に合致する中立位置を有する
   反射放物面支持装置において、 前記線源が取り付けられている固定部に枢支さ
   れた第一台座および第二台座を具備し、 前記反射放物面はその対称軸が第一台座に垂直
   になるように前記第一台座に取り付けられてお
   り、 前記第一台座には前記対称軸に対して横方向に
   延びた一対の辺が設けられており、この一対の辺
   に平行であるように一対の第一辺が前記第二台座
   に設けられており、 第一台座は第二台座に第一組の二つの二重蝶番
   部材により蝶番的に連結されており、各二重蝶番
   部材は平行な二つの蝶番からなり、これら二つの
   蝶番がそれぞれ第一台座の一対の辺のうちの一辺
   と第二台座の一対の第一辺のうちの一辺とに枢結
   され、このような二重蝶番部材の平行な二つの蝶
   番は前記反射放物面の焦点を実質的に含む面を規
   定し、 前記第二台座には前記の一対の第一辺に対して
   直角である一対の第二辺が設けられており、この
   第二辺に平行であるように一対の辺が前記固定部
   に設けられており、 第二台座は前記固定部に第二組の二つの二重蝶
   番部材により蝶番的に連結されており、各二重蝶
   番部材は平行な二つの蝶番からなり、これら二つ
   の蝶番がそれぞれ第二台座の一対の第二辺のうち
   の一辺と前記固定部分の一対の辺のうちの一辺と
   に枢結され、このような二重蝶番部材の平行な二
   つの蝶番は前記反射放物面の焦点を実質的に含む
   面を規定し、更に 前記台座を動かすための装置およびこれを指向
   誤差検知器により制御するサーボ制御装置を具備
   したことを特徴とする反射放物面支持装置。 ２ 前記二重蝶番部材は反射放物面の対称軸に対
   して異なる方向に配向され、中立位置において線
   源に合致した焦点の方向に実質的に向けられてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の反射放物面支持
   装置。 ３ 前記台座は前記線源と前記固定部との間に配
   置されている特許請求の範囲第１項に記載の反射
   放物面支持装置。 ４ 前記台座は前記線源に関して前記固定部より
   も後方に配置されている特許請求の範囲第１項に
   記載の反射放物面支持装置。 ５ 前記反射放物面の前記対称軸は前記台座の中
   央部から外れた位置にある特許請求の範囲第１項
   に記載の反射放物面支持装置。 ６ 前記の台座を動かすための装置は電磁装置で
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか一
   項に記載の反射放物面支持装置。 ７ 前記の台座を動かすための装置は、 各台座の横に設けられた少なくとも一つの平ら
   な線輪を含み、この線輪の線が前記台座の運動方
   向に対して垂直になつており、 前記線輪に関して前記固定部または可動部に連
   結された一対の磁石を含み、この磁石対は各線輪
   を跨ぎ、しかも磁場が線輪導体を横切るように装
   着されていて、該線輪導体を通る電流の方向に従
   いラプラスの力によつてどちらの方向にも運動の
   振幅を生ぜしめるようになつており、 更に、前記指向誤差検知器から信号を受けてそ
   れに比例する電流を該線輪に供給するサーボ制御
   ユニツトを含む 特許請求の範囲第６項に記載の反射放物面支持装
   置。