JPH0352246B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0352246B2 JPH0352246B2 JP13939881A JP13939881A JPH0352246B2 JP H0352246 B2 JPH0352246 B2 JP H0352246B2 JP 13939881 A JP13939881 A JP 13939881A JP 13939881 A JP13939881 A JP 13939881A JP H0352246 B2 JPH0352246 B2 JP H0352246B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plane
- mirror
- point
- reflector
- sub
- Prior art date
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- Expired
Links
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
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- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は複数個の給電ホーン、副反射鏡及び
主反射鏡からなる複反射鏡形マルチビームアンテ
ナの改良に関するものである。
主反射鏡からなる複反射鏡形マルチビームアンテ
ナの改良に関するものである。
従来のこの種アンテナは第１図に示すように、
複数個の給電ホーン１、及び回転対称形の双曲面
鏡２，放物面鏡３で構成されていた。ここで、各
鏡面は鏡軸４に関して回転対称である。給電ホー
ン１ａの位相中心が双曲面鏡２の焦点foに一致し
ている場合、図中、点線で示すrayとなり、収差
無しで鏡軸４方向に電波を放射できる。次に、fo
より離れた点f1に給電ホーン１ｂを配置した場合
は、図中、破線で示すようなrayとなり放射方向
が変わり、マルチビームを形成できるが収差が発
生してサイドローブレベルの上昇、利得低下等の
性能劣化をもたらす欠点があつた。このため、第
２図に示すように、双焦点F1，F2をもつような
特殊な鏡面形状をRay Lattice Methodによつて
求める手法が開発された。ここで、副反射鏡５、
主反射鏡６とも鏡軸４に関して回転対称であり、
また点F1，F2が鏡軸４に関して対称である。し
たがつて、点F1からの電波が収差無しでθs方向に
放射できれば、点F2からの電波は−θs方向に収差
無しで放射できる。しかし、副反射鏡５が電波の
進行方向にあるため障害となりサイドローブレベ
ルの上昇、利得低下をもたらす。この欠点は第３
図に示すように鏡面をオフセツト形にすることに
よつて除去できることが知られている。ここで、
オフセツト形の副反射鏡５ａ、主反射鏡６ａは第
２図に示した回転対称形の鏡面の一部分を用いた
ものであり、副反射鏡５ａによるブロツキングが
無くなるように、使用する鏡面部を選択してい
る。このアンテナにおいて紙面に垂直な面内に複
数個の給電ホーンを設ける場合、上記の鏡面の選
択ではマルチビームを形成できない。さらに、紙
面上のマルチビームにおいて、双焦点F1，F2が
鏡軸に関して対称という条件から給電ホーンの配
置に制約をうける欠点があつた。
複数個の給電ホーン１、及び回転対称形の双曲面
鏡２，放物面鏡３で構成されていた。ここで、各
鏡面は鏡軸４に関して回転対称である。給電ホー
ン１ａの位相中心が双曲面鏡２の焦点foに一致し
ている場合、図中、点線で示すrayとなり、収差
無しで鏡軸４方向に電波を放射できる。次に、fo
より離れた点f1に給電ホーン１ｂを配置した場合
は、図中、破線で示すようなrayとなり放射方向
が変わり、マルチビームを形成できるが収差が発
生してサイドローブレベルの上昇、利得低下等の
性能劣化をもたらす欠点があつた。このため、第
２図に示すように、双焦点F1，F2をもつような
特殊な鏡面形状をRay Lattice Methodによつて
求める手法が開発された。ここで、副反射鏡５、
主反射鏡６とも鏡軸４に関して回転対称であり、
また点F1，F2が鏡軸４に関して対称である。し
たがつて、点F1からの電波が収差無しでθs方向に
放射できれば、点F2からの電波は−θs方向に収差
無しで放射できる。しかし、副反射鏡５が電波の
進行方向にあるため障害となりサイドローブレベ
ルの上昇、利得低下をもたらす。この欠点は第３
図に示すように鏡面をオフセツト形にすることに
よつて除去できることが知られている。ここで、
オフセツト形の副反射鏡５ａ、主反射鏡６ａは第
２図に示した回転対称形の鏡面の一部分を用いた
ものであり、副反射鏡５ａによるブロツキングが
無くなるように、使用する鏡面部を選択してい
る。このアンテナにおいて紙面に垂直な面内に複
数個の給電ホーンを設ける場合、上記の鏡面の選
択ではマルチビームを形成できない。さらに、紙
面上のマルチビームにおいて、双焦点F1，F2が
鏡軸に関して対称という条件から給電ホーンの配
置に制約をうける欠点があつた。
本発明はこの欠点を除去するために紙面内、及
びそれに垂直な面内に各々、双焦点をもち、合計
で４焦点として広い角度範囲において、マルチビ
ームを形成するものであり、以下図面を用いて詳
細に説明する。
びそれに垂直な面内に各々、双焦点をもち、合計
で４焦点として広い角度範囲において、マルチビ
ームを形成するものであり、以下図面を用いて詳
細に説明する。
第４図はこの発明の一実施例における紙面内の
鏡面形状を示している。７はオフセツト形副反射
鏡の鏡面曲線、８はオフセツト形主反射鏡の鏡面
曲線である。これらの鏡面曲線７，８は双焦点
F1，F2をもつように設計できる。まず、曲線７，
８上の点を各々、S1，M1とし、これらを初期値
として与える。また、点F2から点S1，M1を経た
後の放射方向をここでは鏡軸４に平行な方向とす
る。したがつて、M1P1は鏡軸４に平行である。
ここで、点P1は主反射鏡８の開口面上の点であ
る。次に、鏡軸４とθaだけ傾いたrayを点M1に入
射させる。このθaだけ傾いた開口面と上記rayと
の交点をQ1とする。rayQ1M1は、すでに定まつ
ている点M1の法線ベクトルを用いて反射方向が
求まる。点Q1から点F1までの光路長の条件及び
上記反射方向上の点であることから、曲線７上の
点S2が求まる。次に、点F2からrayを出発させて
点S2に向かわせる。点S2の法線ベクトルは定まつ
ているから、rayF2S2の反射方向が求まる。この
反射方向の点であること及びF2から開口面上の
点P2までの光路長の条件から曲線８上の点M2が
求まる。以下、この過程を繰り返して曲線７，８
を決定できる。このように双焦点F2F1からのray
は、二次元的には収差無しでマルチビームを形成
できる。なお、ここでは点F2からのrayは鏡軸４
に平行としたがこれに限るものではない。
鏡面形状を示している。７はオフセツト形副反射
鏡の鏡面曲線、８はオフセツト形主反射鏡の鏡面
曲線である。これらの鏡面曲線７，８は双焦点
F1，F2をもつように設計できる。まず、曲線７，
８上の点を各々、S1，M1とし、これらを初期値
として与える。また、点F2から点S1，M1を経た
後の放射方向をここでは鏡軸４に平行な方向とす
る。したがつて、M1P1は鏡軸４に平行である。
ここで、点P1は主反射鏡８の開口面上の点であ
る。次に、鏡軸４とθaだけ傾いたrayを点M1に入
射させる。このθaだけ傾いた開口面と上記rayと
の交点をQ1とする。rayQ1M1は、すでに定まつ
ている点M1の法線ベクトルを用いて反射方向が
求まる。点Q1から点F1までの光路長の条件及び
上記反射方向上の点であることから、曲線７上の
点S2が求まる。次に、点F2からrayを出発させて
点S2に向かわせる。点S2の法線ベクトルは定まつ
ているから、rayF2S2の反射方向が求まる。この
反射方向の点であること及びF2から開口面上の
点P2までの光路長の条件から曲線８上の点M2が
求まる。以下、この過程を繰り返して曲線７，８
を決定できる。このように双焦点F2F1からのray
は、二次元的には収差無しでマルチビームを形成
できる。なお、ここでは点F2からのrayは鏡軸４
に平行としたがこれに限るものではない。
第５図は本発明の一実施例である概略構成図を
示す。１ｄ，１ｅは第４図の双焦点F1，F2を位
相中心とする給電ホーン、１ｆ，１Ｇは紙面に垂
直な面上の双焦点F3，F4を位相中心とする給電
ホーン、９はオフセツト形の副反射鏡、１０はオ
フセツト形の主反射鏡である。なお、７，８は第
４図に示した鏡面曲線である。ここで、鏡面９，
１０の非対称面をzf，xf面、原点Ｏを上記４個の
焦点の中心とする座標系Ｏ−xyzも定義する。鏡
面９，１０はすでに求まつている非対称面内の鏡
面曲線M1，M4を初期値として次のように決定で
きる。
示す。１ｄ，１ｅは第４図の双焦点F1，F2を位
相中心とする給電ホーン、１ｆ，１Ｇは紙面に垂
直な面上の双焦点F3，F4を位相中心とする給電
ホーン、９はオフセツト形の副反射鏡、１０はオ
フセツト形の主反射鏡である。なお、７，８は第
４図に示した鏡面曲線である。ここで、鏡面９，
１０の非対称面をzf，xf面、原点Ｏを上記４個の
焦点の中心とする座標系Ｏ−xyzも定義する。鏡
面９，１０はすでに求まつている非対称面内の鏡
面曲線M1，M4を初期値として次のように決定で
きる。
まず、鏡面曲線M1M4へ、水平面内においてｚ
軸とθsだけ傾いたrayを入射させる。M1M4での
法線ベクトルは定まつているので、反射方向が決
定される。副反射鏡９の鏡面曲線T1T5は、この
曲線T1T5で反射した後、ホーン１ｆの位相中心
F3に向うように光路長一定の条件から決定され
る。ここで、鏡面９，１０はzx面に関して対称
であるから、鏡面M1M4に−θsだけ傾いたrayを
入射させると、ホーン１Ｇの位相中心F4に集束
させることができる。次に、このようにして求ま
つた副反射鏡９の鏡面曲線T1T5に位相中心F2か
らのrayが入射した場合、第４図に示した開口面
P1P4までの光路長一定の条件から主反射鏡１０
の鏡面曲線N1N4を、位相中心F1からのrayが入
射した場合は第４図の開口面Q1Q4までの光路長
一定の条件から主反射鏡１０の鏡面曲線
N1′N4′を決定できる。さらに、鏡面曲線N1N4及
びN1′N4′にθsだけ傾いたrayを入射させ、各々、
光路長一定の条件から点F3に集束するように副
反射鏡９の鏡面曲線を決定できる。この過程を順
次、繰り返して、副反射鏡９，主反射鏡１０の鏡
面を構成できる。このような鏡面座標及びその点
における法線ベクトルは離散的に求まる。したが
つて、鏡面の連続性を吟味する必要がある。ま
ず、第４図に示した２次元的な場合について、第
６図によつて説明する。離散的に求まつた点を
S1，S2とし、各々、この点における法線ベクトル
をn1，n2とする。これら２点間を接続する場合、
与えられた条件から三次曲線となる。第６図ａの
場合は単調であるが、第６図ｂの場合は変曲点が
存在し、鏡面を構成することの意味を失う。第５
図の三次元的な場合も、隣り合う４点間を曲面で
接続する場合、波をうつような曲面になれば鏡面
として採用できない。
軸とθsだけ傾いたrayを入射させる。M1M4での
法線ベクトルは定まつているので、反射方向が決
定される。副反射鏡９の鏡面曲線T1T5は、この
曲線T1T5で反射した後、ホーン１ｆの位相中心
F3に向うように光路長一定の条件から決定され
る。ここで、鏡面９，１０はzx面に関して対称
であるから、鏡面M1M4に−θsだけ傾いたrayを
入射させると、ホーン１Ｇの位相中心F4に集束
させることができる。次に、このようにして求ま
つた副反射鏡９の鏡面曲線T1T5に位相中心F2か
らのrayが入射した場合、第４図に示した開口面
P1P4までの光路長一定の条件から主反射鏡１０
の鏡面曲線N1N4を、位相中心F1からのrayが入
射した場合は第４図の開口面Q1Q4までの光路長
一定の条件から主反射鏡１０の鏡面曲線
N1′N4′を決定できる。さらに、鏡面曲線N1N4及
びN1′N4′にθsだけ傾いたrayを入射させ、各々、
光路長一定の条件から点F3に集束するように副
反射鏡９の鏡面曲線を決定できる。この過程を順
次、繰り返して、副反射鏡９，主反射鏡１０の鏡
面を構成できる。このような鏡面座標及びその点
における法線ベクトルは離散的に求まる。したが
つて、鏡面の連続性を吟味する必要がある。ま
ず、第４図に示した２次元的な場合について、第
６図によつて説明する。離散的に求まつた点を
S1，S2とし、各々、この点における法線ベクトル
をn1，n2とする。これら２点間を接続する場合、
与えられた条件から三次曲線となる。第６図ａの
場合は単調であるが、第６図ｂの場合は変曲点が
存在し、鏡面を構成することの意味を失う。第５
図の三次元的な場合も、隣り合う４点間を曲面で
接続する場合、波をうつような曲面になれば鏡面
として採用できない。
したがつて、波をうたない曲面系を選定し、か
つ４個の焦点近傍にホーンを配置すれば、第７図
の斜線部で示した角度範囲で収差を小さくしたま
ま、かつ副反射鏡９のブロツキング無しでマルチ
ビームを形成することができる。
つ４個の焦点近傍にホーンを配置すれば、第７図
の斜線部で示した角度範囲で収差を小さくしたま
ま、かつ副反射鏡９のブロツキング無しでマルチ
ビームを形成することができる。
なお、以上は副反射鏡を凸面形状としたが、本
発明は凹面形状に使用してもよい。
発明は凹面形状に使用してもよい。
以上のように本発明によれば、鏡面系をオフセ
ツト形にして副反射鏡のブロツキングを除いたこ
と、鏡面形状を一つの面内ばかりでなくあらゆる
面内で収差が小さくなるような非二次曲面にした
ことにより、サイドローブレベルの上昇、利得低
下の小さなマルチビームを得る利点がある。
ツト形にして副反射鏡のブロツキングを除いたこ
と、鏡面形状を一つの面内ばかりでなくあらゆる
面内で収差が小さくなるような非二次曲面にした
ことにより、サイドローブレベルの上昇、利得低
下の小さなマルチビームを得る利点がある。
第１図、第２図、第３図は従来のマルチビーム
アンテナの概略構成図、第４図は本発明の一実施
例を説明する図、第５図は本発明の一実施例の概
略構成図、第６図，第７図は本発明の一実施例を
説明する図であり、図中、１は給電ホーン、９は
オフセツト形の副反射鏡、１０はオフセツト形の
主反射鏡である。
アンテナの概略構成図、第４図は本発明の一実施
例を説明する図、第５図は本発明の一実施例の概
略構成図、第６図，第７図は本発明の一実施例を
説明する図であり、図中、１は給電ホーン、９は
オフセツト形の副反射鏡、１０はオフセツト形の
主反射鏡である。
Claims (1)
- １ yz面を水平面、yz面を非対称面とし、この
非対称面における主反射鏡の鏡面曲線Mo，副反
射鏡の鏡面曲線Soはｙ軸まわりにyz面をθa，−θa
だけ回転させた方向からの平面波を上記非対称面
内の点F1，F2に集束させる曲線とし、上記鏡面
曲線Moにｘ軸まわりにzx面をθsだけ回転させた
方向からの平面波をyz面である水平面内の点F3
に集束させる副反射鏡の鏡面曲線S1を定め、次
に、上記点F1，F2からのこの鏡面曲線S1に向う
波が主反射鏡で反射した後、各々、θa，−θa方向
の平面波となるように主反射鏡の鏡面曲線M1，
M2を定め、このM1，M2にも上記θsだけ傾いた平
面波が点F3に集束するように鏡面構成を順次、
行い、かつ副反射鏡、主反射鏡とも上記非対称面
に関して対称であるため上記θsとzx面に関して対
称な方向である−θsの平面波に対して、点F3の対
称な点F4にも集束するようにし、これら４点F1，
F2，F3及びF4の近傍に複数個の給電ホーンを配
置したことを特徴とするマルチビームアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13939881A JPS5840905A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | マルチビ−ムアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13939881A JPS5840905A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | マルチビ−ムアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5840905A JPS5840905A (ja) | 1983-03-10 |
| JPH0352246B2 true JPH0352246B2 (ja) | 1991-08-09 |
Family
ID=15244344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13939881A Granted JPS5840905A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | マルチビ−ムアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5840905A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59196609A (ja) * | 1983-04-22 | 1984-11-08 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
| JPS60129709U (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-30 | 日本電気株式会社 | オフセツトアンテナ |
| JPH082002B2 (ja) * | 1991-10-29 | 1996-01-10 | 原田工業株式会社 | アンテナ伸縮駆動装置 |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP13939881A patent/JPS5840905A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5840905A (ja) | 1983-03-10 |
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