JPH033504A - 複反射鏡アンテナ - 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〕 本発明は複反射鏡アンテナに関し、特に衛星通信移動局
の車載用アンテナに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の複反射鏡アンテナとしては、回転対称な
主反射鏡、副反射鏡及び一次放射器から構成される複反
射鏡アンテナがある。

第４図は回転対称な主反射鏡を持つ複反射鏡アンテナの
断面図を示している。主反射鏡１と副反射鏡２は、アン
テナの径と所望の開口面分布を与え、■位相中心４から
開口面５までの光路長一定条件と、■一次放射器３から
副反射鏡２に照射されるエネルギーが開口面５に照射さ
れるエネルギーと等しいというエネルギー保存則、及び
■副反射鏡２上での反射則の以上３つの条件から決めら
れる。

回転対称な主反射鏡を持つ複反射鏡アンテナは、開口径
を大きくすると、利得が大きくなり、軸対称な主ビーム
が絞られるという特徴を持つ。

〔発明が解決しようとする課題］ 回転対称な主反射鏡を持つ複反射鏡アンテナは、利得を
高くしようとするとビームが絞られ、衛星軌道と垂直な
方向で、主ビームの方向が衛星から若干ズしたり、衛星
が多少ドリフトすると、通信が不通となる場合がある。

逆に、ビーム幅を広くしようとすれば、アンテナの利得
が低くなり、かつ、サイドローブ特性の劣化により衛星
軌道において他の衛星との干渉を引き起こしやすくなる
という欠点がある。

本発明の目的は前記課題を解決した複反射鏡アンテナを
提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明に係る複反射鏡アンテ
ナは楕円開口を有する主反射鏡及び副反射鏡並びに一次
放射器からなり、主反射鏡楕円開口の長軸とアンテナ中
心軸を含む面による該副反射鏡の断面曲線と該主反射鏡
の断面曲線は、該楕円開口の長軸の長さと同じ長さの径
をもつ回転対称な主反射鏡と回転対称な副反射鏡からな
る複反射鏡において、■光路長一定条件■エネルギー保
存則■副反射鏡上での反射則を満足し、かつ、該楕円長
軸を含む面内での所望の開口面分布が得られるように決
めた回転対称主反射鏡と回転対称副反射鏡の断面曲線と
し、主反射鏡楕円開口の短軸とアンテナ中心軸を含む面
による該副反射鏡の断面曲線と該主反射鏡の断面曲線は
、該楕円開口の短軸の長さと同じ長さの径をもつ回転対
称な主反射鏡と回転対称な副反射鏡からなる複反射鏡に
おいて、■光路長一定条件■エネルギー保存則■副反射
鏡上での反射則を満足し、かつ、該楕円短軸を含む面内
での所望の開口面分布が得られるように決めた主反射鏡
と副反射鏡の断面曲線とし、該副反射鏡の全体は上記２
つの断面曲線を連続な関数によって結ぶことにより決め
、該主反射鏡の曲面は上記副反射鏡と組み合わせたとき
に■光路長一定条件と■副反射鏡上での反射則が満足さ
れるように設定したものである。

（実施例〕 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例を示す構成
図である。図において、本アンテナ装置は、楕円開口を
有する主反射鏡１及び副反射鏡２並びに一次放射器３か
ら構成される。

第２図（ａ）は楕円開口を有する主反射鏡の短軸と開口
面の中心から電波の放射方向の軸を含む断面図であり、
第２図（ｂ）は楕円開口を有する主反射鏡の長軸と開口
面の中心から電波の放射方向の軸を含む断面図である。

説明のために主反射鏡１の開口面中心に座標原点９をお
き、楕円開口面の長軸方向をＸ軸６とし、短軸方向をｙ
軸７とし、楕円開口面の中心から開口面と垂直な電波の
放射方向をＺ軸８とする直角座標系を設定し、Ｘ軸６か
らｙ軸７への回転方向を４方向とする。

本発明は主反射鏡楕円開口の長軸とアンテナ中心軸を含
む面による該副反射鏡の断面曲線と該主反射鏡の断面曲
線は、該楕円開口の長軸の長さと同じ長さの径をもつ回
転対称な主反射鏡と回転対称な副反射鏡からなる複反射
鏡において、■光路長一定条件■エネルギー保存則■副
反射鏡上での反射則を満足し、かつ、該楕円長軸を含む
面内での所望の開口面分布が得られるように決めた回転
対称主反射鏡と回転対称副反射鏡の断面曲線とし、主反
射鏡楕円開口の短軸とアンテナ中心軸を含む面による該
副反射鏡の断面曲線と該主反射鏡の断面曲線は、該楕円
開口の短軸の長さと同じ長さの径を持つ回転対称な主反
射鏡と回転対称な副反射鏡からなる複反射鏡において、
■光路長一定条件■エネルギー保存則■副反射鏡上での
反射則を満足し、かつ、該楕円短軸を含む面内での所望
の開口面分布が得られるように決めた主反射鏡と副反射
鏡の断面曲線とし、該副反射鏡の全体は上記２つの断面
曲線を連続な関数によって結ぶことにより決め、該主反
射鏡の曲面は上記副反射鏡と組み合わせたときに■光路
長一定条件と■副反射鏡上での反射剤が満足されるよう
に設定したものである。すなわち、第２図（ａ）に示す
ように、楕円開口の主反射鏡１の短軸を含むｙ−ｚ面に
おいて、主反射鏡１の断面曲線と副反射鏡２の断面曲線
は、楕円開口の短軸の長さの径を持つ回転対称な主反射
鏡と回転対称な副反射鏡において、所望の開口面分布を
与え、■位相中心４から開口面５までの光路長が一定で
あるという光路長一定条件と■位相中心４から副反射鏡
２に向かって一次放射器３から放射されるエネルギーと
、開口面５に照射されるエネルギーとが等しくなるとい
うエネルギー保存則及び■副反射鏡２上の反射剤の３つ
の条件によって決め、同様な方法で第２図（ｂ）に示す
ように楕円開口の主反射鏡１の長軸を含むｘ−ｚ面にお
ける主反射鏡ｌの断面曲線と副反射鏡２の断面曲線を決
める。次に、副反射鏡２のＸ−Ｚ面における断面曲線と
ｙ−ｚ面における副反射鏡２の断面曲線を４方向に適当
な連続関数で結び副反射鏡２の鏡面全体を決める。最後
に以上のようにして決められた副反射鏡２の鏡面に■光
路長一定条件と■副反射鏡２上での反射剤の２つの条件
が満足されるように主反射鏡１の鏡面を決める。

一般に回転対称な開口面を有する複反射鏡アンテナは、
開口径が大きくなると利得が高くなり、主ビームが絞ら
れるという性質を有する。

楕円開口を有する主反射鏡１の長軸上の開口面分布は、
長軸の長さを持つ回転対称な開口面を有する複反射鏡ア
ンテナの開口面分布を持つようにし、楕円開口を有する
主反射鏡１の短軸上の開口面分布は短軸の長さを持つ回
転対称な開口面を有する複反射鏡アンテナの開口面分布
を持つようにすれば、開口面積が等しい回転対称な開口
面を有する複反射鏡アンテナに比べて、楕円開口を有す
る複反射鏡アンテナでは、開口面の長軸方向のスイープ
では主ビームの幅が絞られ、開口面の短軸方向のスイー
プでは主ビームの幅が広がった楕円ビームが得られる。

第３図の（ａ）の実線は、長軸の長さが４．５ｍであり
、短軸の長さが２．４ｍの楕円開口面を有する複反射鏡
アンテナの長軸（Ｘ軸６）上をスイープしたときのパタ
ーンを実際に計算した値であり、第３図の（ｂ）の−点
鎖線は、短軸（ｙ軸７）上をスイープしたときのパター
ンである。第３図の（ｃ）の破線は、比較のために利得
を等しくするため面積が等しい３．３ｍの回転対称な径
を持つ複反射鏡アンテナのパターンを示している。図よ
り、２，４Ｘ４，５ｍの楕円開口面を有する複反射鏡ア
ンテナの主ビームの幅とサイドローブは、長軸（Ｘ軸６
）上をスイープしたとき主ビーム方向（２軸８）に絞ら
れ、短軸（ｙ軸７）上をスイープしたとき主ビーム方向
（Ｚ軸８）から外向きに広がっている。

〔発明の効果１ 以上示したように本発明のアンテナ装置は、楕円開口面
を有する主反射鏡を決めるために、楕円開口を有する主
反射鏡の短軸とアンテナの中心軸を含む面及び主反射鏡
の長軸とアンテナの中心軸を含む面の主反射鏡の断面曲
線と副反射鏡の断面曲線は、各軸の長さを径とする回転
対称な主反射鏡と回転対称な副反射鏡において、所望の
開口面分布を与え、■光路長一定条件と■エネルギー保
存則及び■副反射鏡上での反射剤、以上３つの条件から
決め、次に以上のようにして決められた２つの断面曲線
を連続な関数によって結ぶことによって副反射鏡の鏡面
全体を決める。副反射鏡の鏡面に■光路長一定条件と■
副反射鏡上での反射剤が満足されるように主反射鏡の鏡
面を決めることにより、楕円ビームを放射できる。楕円
開口を有する主反射鏡の長軸上の開口百分布は、長軸の
長さを持つ回転対称な開口面を有する複反射鏡アンテナ
の開口面分布を持つようにし、短軸上の開口面分布は、
短軸の長さを持つ回転対称な開口面を有する複反射鏡ア
ンテナの開口面分布を持つように、楕円開口面を有する
複反射鏡アンテナが成形されている。従って、第１に主
反射鏡の長軸を衛星軌道と平行に、かつ、主反射鏡の短
軸を衛星軌道と垂直に配置することによって、開口面積
が等しい回転対称な開口面を有する複反射鏡アンテナに
比べてアンテナ利得を低下させることなく、衛星軌道と
垂直な方向にビーム幅が広がるので、衛星軌道と垂直な
方向に主ビームの方向が衛星から多少ずれても、衛星が
多少ドリフトしても、受信レベルが急に落ちることがな
く、通信が不通になりにくい。

第２に衛星軌道上でビームが絞られているので、他の衛
星との干渉を起こしにくい。

第３に主反射鏡の長軸上のサイドローブは、同じ開口面
積の円開口を有する複反射鏡アンテナに比べて、主ビー
ム方向に絞られるので、長軸上のサイドローブ特性が改
善される。

第４にアンテナ利得を同じくした場合、楕円開口の主反
射鏡アンテナを有する複反射鏡アンテナの短軸の長さは
、円開口を有する複反射鏡アンテナの径に比べて短くな
り、車載アンテナとして適している。

とル）う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明のアンテナを示す構成
図、第２図（ａ）、　（ｂ）は本アンテナの設計方法を
説明するための図、第３図は３．３ｍの径を持つパラボ
ラアンテナと、３．３ｍの径を持つパラボラアンテナ相
当の面積を持つ楕円開口（２，４Ｘ４，５ｍ）な主反射
鏡を持つ複反射鏡アンテナの指向性パターンを示す図、
第４図は従来の円開口を有する複反射鏡アンテナの断面
図である。 ■・・・主反射鏡 ３・・・一次放射器 ５・・・開口面 ７・・・ｙ軸 ９・・・座標原点 ２・・・副反射鏡 ４・・・位相中心 ６・・・Ｘ軸 ８・・・Ｚ軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）楕円開口を有する主反射鏡及び副反射鏡並びに一
   次放射器からなり、主反射鏡楕円開口の長軸とアンテナ
   中心軸を含む面による該副反射鏡の断面曲線と該主反射
   鏡の断面曲線は、該楕円開口の長軸の長さと同じ長さの
   径をもつ回転対称な主反射鏡と回転対称な副反射鏡から
   なる複反射鏡において、［１］光路長一定条件［２］エ
   ネルギー保存則［３］副反射鏡上での反射則を満足し、
   かつ、該楕円長軸を含む面内での所望の開口面分布が得
   られるように決めた回転対称主反射鏡と回転対称副反射
   鏡の断面曲線とし、主反射鏡楕円開口の短軸とアンテナ
   中心軸を含む面による該副反射鏡の断面曲線と該主反射
   鏡の断面曲線は、該楕円開口の短軸の長さと同じ長さの
   径を持つ回転対称な主反射鏡と回転対称な副反射鏡から
   なる複反射鏡において、［１］光路長一定条件［２］エ
   ネルギー保存則［３］副反射鏡上での反射則を満足し、
   かつ、該楕円短軸を含む面内での所望の開口面分布が得
   られるように決めた主反射鏡と副反射鏡の断面曲線とし
   、該副反射鏡の全体は上記２つの断面曲線を連続な関数
   によって結ぶことにより決め、該主反射鏡の曲面は上記
   副反射鏡と組み合わせたときに［１］光路長一定条件と
   ［２］副反射鏡上での反射則が満足されるように設定し
   たことを特徴とする複反射鏡アンテナ。