JPH0352682B2 - - Google Patents

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JPH0352682B2
JPH0352682B2 JP57201525A JP20152582A JPH0352682B2 JP H0352682 B2 JPH0352682 B2 JP H0352682B2 JP 57201525 A JP57201525 A JP 57201525A JP 20152582 A JP20152582 A JP 20152582A JP H0352682 B2 JPH0352682 B2 JP H0352682B2
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JP
Japan
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reflector
sub
antenna
mirror
main
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JP57201525A
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JPS5991708A (ja
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Shigeru Makino
Takashi Kataki
Shuji Urasaki
Shunichiro Kawabata
Juji Kobayashi
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to GB08330509A priority patent/GB2130804B/en
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Publication of JPH0352682B2 publication Critical patent/JPH0352682B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/192Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface with dual offset reflectors

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  • 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、主反射鏡、副反射鏡、複数個の一
次放射器を有する福反射鏡アンテナ装置に関する
ものであり、ビーム偏向角度の大きいマルチビー
ムアンテナの形状、特性の改善を目的としてい
る。
以下、説明を簡単にするため、主反射鏡がF1
を焦点とする回転放物面鏡、副反射鏡がF0、F1
を焦点とする回転二次曲面鏡である場合について
説明する。
また、複反射鏡アンテナをマルチビームアンテ
ナとして用いる場合には、一次放射器を点F0
配置したとき幾何光学的に決定される鏡面を基準
とすると、一次放射器を点F0よりずらした点
F0′に配置してビームを偏向させる場合、幾何光
学的に考えると主反射鏡、副反射鏡のうちの一
方、又は両方を基準の鏡面より大きくする必要が
あるが、以下、説明を簡単にするため、主反射鏡
は基準の鏡面に固定し、副反射鏡のみを基準の鏡
面より大きくするものとして説明する。
第1図は、従来のこの種複反射鏡マルチビーム
アンテナとして用いられたオフセツトカセグレン
アンテナの概略構成図である。図において、1は
点F1を焦点とする回転放物面鏡よりなる主反射
鏡、2は点F0、F1を焦点とする回転双曲面鏡よ
りなる副反射鏡、3は各ビーム方向に応じて配置
された一次放射器であり、正面から入射した電磁
波は主反射鏡1、副反射鏡2を経て、焦点F0
おかれた一次放射器3aで受信される。同様に、
下方、上方より入射した電磁波は、主反射鏡1、
副反射鏡2を経て、それぞれF0′、F0″に置かれた
一次放射器3a,3bで受信される。この形式の
アンテナでは、ビーム偏向角度が小さい場合には
主反射鏡1、副反射鏡2を交差偏波消去条件に選
ぶことにより交差偏波成分の発生を小さくできる
と共に、等価オフセツトパラボラのF/Dを大き
くできるので、ビーム偏向に伴う利得低下、サイ
ドロープ上昇等の特性劣化を小さくすることがで
きる。
しかしながら、ビーム偏向角の大きい場合に
は、例えば第2図aに示すように、上方より入射
した電磁波が主反射鏡1で反射後、その一部が副
反射鏡2にあたらないような場合が生じることが
ある。また、これを防ぐようなアンテナ構成の一
例が第2図bであるが、図に示すように、副反射
鏡2がかなり大きなものになる一方、各ビーム方
向に対応して用いる副反射鏡2の部分が大きく異
なるため、副反射鏡2の利用効率が悪くなる。ま
た、各ビーム方向に対応した一次放射器3a,3
b,3cの位置F0、F0′、F0″が互いに大きく離れ
るため、一次放射器系がかなり大きくなる欠点が
ある。
また、第3図は、同じく従来のこの種複反射鏡
マルチビームアンテナとして用いられていたオフ
セツトグレゴリアンアンテナの概略構成図であ
る。図において、1は点F1を焦点とする回転放
物面鏡よりなる主反射鏡、2は点F0、F1を焦点
とする回転楕円面鏡よりなる副反射鏡、3は各ビ
ーム方向に応じて配置された一次放射器である。
図のように、オフセツトグレゴリンアンテナに
比べると、ビーム偏向角の大きい場合にも、アン
テナの構成をコンパクトにできる利点がある。し
かしながら、一次放射器3a,3b,3cの位置
F0、F0′、F0″が離れるため一次放射器系はかなり
大きくなる。また、副反射鏡2の曲率が大きくな
るため、主反射鏡1、副反射鏡2を交差偏波消去
条件を満足するように選んでも、ビーム偏向時の
交差偏波特性がかなり悪くなり、また、利得低下
も大きい欠点がある。
この発明は、上記、従来の複反射鏡マルチビー
ムアンテナの欠点を除去するために、一次放射器
を複反射鏡に対して主反射鏡からのビームの放射
方向側に配置することにより、アンテナの構成が
コンパクトで、かつ、ビーム偏向時の交差偏波特
性の劣化、利得低下が小さいアンテナを実現する
ものであり、以下、図面に従つて説明する。
第4図は、この発明によつて構成できる複反射
鏡マルチビームアンテナの一実施例を示すもの
で、図において、1はF1を焦点とする回転放物
面鏡よりなる主反射鏡、2はF0、F1を焦点とす
る回転双曲面鏡、3は各ビーム方向に応じて配置
された一次放射器である。なお、交差偏波消去条
件を満足する場合には、副反射鏡2は点F0から
みると凹面鏡となる。図のように、一次放射器3
を副反射鏡2に対して、主反射鏡1のビーム放射
方向側に配置する構成にすることにより、アンテ
ナの構成がコンパクトになると同時に、各ビーム
方向に対応した一次放射器3a,3b,3cを、
ほぼ平面上に配置することができる。また、主反
射鏡1、副反射鏡2が平面に近い形状となるた
め、ビーム偏向による交差偏波レベルの劣化、利
得低下を小さくすることができる。
第5図に従来のこの種アンテナ装置であるオフ
セツトグレゴリアンアンテナとこの発明によつて
実施できるアンテナ装置とにおける、ビーム偏向
と利得および交差偏波レベルとの関係を示す計算
結果を示す。2つの鏡面構成はいずれも一次放射
器3を焦点F0に配置した場合には交差偏波消去
条件を満足しており、かつ、等価パラボラが互い
に等しくなるように設計パラメータを選定してい
る。アンテナ開口径はいずれも120波長である。
また、ビーム偏向方向は、第6図に示す極座標
θ,φで表す。図において、XYZ直交座標系は、
Z軸が主反射鏡1のパラボラ軸と一致し、X軸は
XZ面がアンテナの中心断面(第1図、第2図、
第3図、第4図の紙面)と一致するように定義し
ている。第5図の計算例では、θ=10とし、φを
変化させている。第5図から明らかなように、本
発明によつて実現できるアンテナ装置のビーム偏
向特性は従来のこのアンテナ装置であるオフセツ
トグレゴリアンアンテナと比較して、利得低下が
約3dB、交差偏波レベルが約20dB優れているこ
とがわかり、本発明の効果が明らかである。
なお、以上は、ビーム偏向方向にかかわらず主
反射鏡の利用部分を共通にし、副反射鏡を大きく
する場合について説明したが、この発明はこれに
限らず主反射鏡の利用部分をビーム偏向方向によ
つて変える形式に用いてもよい。
また、以上は、一次放射器を各ビームについて
1個用いる場合について説明したが、この発明
は、これに限らず一次放射器としてクラスターフ
イードを用いてもよい。
また、以上は、鏡面が二次曲面鏡である場合に
ついて説明したが、この発明はこれに限らず、よ
く知られている鏡面修整法により、高能率とした
り、アンテナ開口上の波面を所望のビーム形状と
なるように与えて鏡面の形状を決めたり、ビーム
偏向時のアンテナ開口上の収差を補正したりする
ような鏡面修整した鏡面であつてもよい。なお、
この場合には、交差偏波成分を消去または最小と
する鏡面構成における副反射鏡の形状は、必ずし
も凹面鏡であるとは限らない。
また、以上は、このアンテナ装置をマルチビー
ムアンテナとして用いる場合について説明した
が、このアンテナはこれらに限らず、一次放射器
位置を物理的に動かしたり、複数の一次放射器に
スイツチや可変電力分配器を接続しこれらを制御
することによりビームの放射方向を変える、いわ
ゆる可動ビームアンテナとして用いてもよい。
また、このアンテナ装置はビーム偏向によるア
ンテナ開口上の収差の発生がちいさいので、副反
射鏡にこれを駆動する装置を付加し、副反射鏡を
変位できるようにすれば、性能をほとんど劣化さ
せることなく全ビームの方向を同時に変化できる
ため、例えばアンテナ指向方向の誤差を容易に補
正できる。
以上のように、この発明によれば、アンテナの
構成をコンパクトにできると同時に、一次放射器
をほぼ平面上に配置できるため、例えば、クラス
ターフイードを一次放射器として用いる場合、そ
の構成が簡単になる利点がある。さらに、主反射
鏡、副反射鏡共に平面に近い形状となるので、交
差偏波の発生も少なく、また、ビーム偏向時の収
差も小さくなるため、利得低下、サイドローブ上
昇等の性能劣化を小さくできる利点がある。
また、一次放射器から出たビームの副反射鏡か
らのスピルオーバー成分は主ビーム方向と反対側
に放射されるため、広角放射がよくなり利点もあ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はオフセツトカセグレンアンテナを、ビ
ーム偏向角度の小さいマルチビームアンテナとし
て用いた場合の概略構成図、第2図はオフセツト
カセグレンアンテナを、ビーム偏向角度の大きい
マルチビームアンテナとして用いた場合の概略構
成図、第3図はオフセツトグレゴリアンアンテナ
を偏向角度の大きいマルチビームアンテナとして
用いた場合の概略構成図、第4図はこの発明によ
つて得られるアンテナ装置の一実施例の概略構成
図、第5図は従来のこの種アンテナ装置とこの発
明によつて得られるアンテナ装置とのビーム偏向
特性の比較を示す図、第6図はビーム偏向方向を
説明する図である。図中、1は主反射鏡、2は副
反射鏡、3は一次放射器であり、図中、同一ある
いは相当部分には、同一符号を付して示してい
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非回転対称な主反射鏡と副反射鏡、及び複数
    個の一次放射器とによつて構成されるアンテナ装
    置において、副反射鏡に対して主反射鏡からのビ
    ームの放射方向側の点F0から出た光線が副反射
    鏡、主反射鏡で反射するように上記主反射鏡と副
    反射鏡を構成し、上記複数個の一次放射器を上記
    点F0近傍に配置したことを特徴とするアンテナ
    装置。 2 主反射鏡として点F1を焦点とする回転放物
    面鏡、副反射鏡として点F0、F1を焦点とする回
    転双曲面鏡を用い、かつ、副反射鏡の形状が点
    F0から見たとき凹面鏡となつていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のアンテナ装
    置。 3 それぞれの一次放射器の開口面が同一平面上
    にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載のアンテナ装置。 4 副反射鏡にこれを駆動する装置を付加し、副
    反射鏡を変位できるようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のアンテナ装置。
JP57201525A 1982-11-17 1982-11-17 アンテナ装置 Granted JPS5991708A (ja)

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DE19833341284 DE3341284A1 (de) 1982-11-17 1983-11-15 Antennenanlage mit zwei reflektoren
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