JPH0388502A - マルチビームアンテナ - 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、静止軌道上の４個の衛星との同時通信を可能
にするマルチビームアンテナに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のマルチビームアンテナは２例えば第１０
図に示すように、４個の一次放射器２１．２２．２３お
よび２４と、これらの−次放射器２１〜２４の放射電波
をそれぞれ異なる方向へ反射する１つの回転放物面反射
鏡８とを備えており、−次放射器２１，２２．２３およ
び２４は回転放物面の焦点Ｆの近傍に適宜距離を離して
配設されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、第１０図に示すマルチビームアンテナでは９
回転放物面反射鏡７から放射されるビームの偏移を太き
（するには、−次放射器２１．２２．２３および２４の
配置間隔を広げる必要があるが、そうすると、配置位置
が焦点Ｆから離れることになるので２回転放物面反射鏡
８の開口直における波面に乱れが生じ、開口面位相能率
の低下をきたしアンテナ利得が低下するという問題点が
ある。

本発明の目的は開口面位相能率を低下させることなく異
なる４方向へ同時に電波放射を行うことのできるマルチ
ビームアンテナを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、それぞれ第１および第２の回転放物面の一部
からなる第１および第２の部分反射鏡を第１および第２
の回転放物面のそれぞれの回転中心軸が交差するように
接合した１つの主反射鏡と；それぞれの中心軸上に存在
する第１の回転放物面の焦点（第１の焦点）位置および
第２の回転放物面の焦点（第２の焦点）位置と前記主反
射鏡との間に設げられる第１の副反射鏡と；前記第１の
副反射鏡に関して前記第１の焦点位置と対称な第１の鏡
像点位置および前記第２の焦点位置と対称な第２の鏡像
点位置にそれぞれ設けられ副反射鏡に向けて電波放射を
行う第１および第２の一次放射器と：前記第１の副反射
鏡の両側方に配置された第２および第６＝　５ の副反射鏡と；前記主反射鏡と前記第２あるいは第３の
副反射鏡との間であって両反射鏡間の電波経路を外れた
位置に設けられ前記第２あるいは第６の副反射鏡を電波
照射する第１および第２の補正反射鏡と；前記第１およ
び第２の補正反射鏡に向けてそれぞれ電波放射を行う第
６および第４の一次放射器と；を備え、主反射鏡が第１
の副反射鏡の反射電波を前記それぞれの中心軸と平行な
異なる２つの方向（第１および第２の方向）へ放射し、
かつ、第２および第６の副反射鏡の反射波を前記２つの
方向とは異なる第３および第４の方向へ放射するように
したマルチビームアンテナであって；前記第１の副反射
鏡は、前記第１の部分反射鏡側の第１の曲面部と前記第
２の部分反射鏡側の第２の曲面部と該第１および第２の
曲面部を連接する中央部とからなシ；中央部は平坦面に
設定してあり。

第１および第２の曲面部のそれぞれの曲面形状は当該曲
面部の反射電波がその曲面部側の前記部分反射鏡を経て
放射されるときの位相誤差を補正ないしは軽減するよう
に設定してあり；かつ、第２の副反射鏡および第１の補
正反射鏡は。

その四面形状が前記第６の一次放射器から放射された電
波が第１の補正反射鏡、第２の副反射鏡および前記主反
射鏡と次々に反射された後に第３の方向へ放射されると
きの位相誤差を補正ないしは軽減し、かつ、主反射鏡開
口面上での照度分布の偏りを補正ないしは軽減するよう
に設定してあり；第３の副反射鏡見よび第２の補正反射
鏡は、その曲面形状が前記第４の一次放射器から放射さ
れた電波が第２の補正反射鏡。

第３の副反射鏡および前記主反射鏡と次々に反射された
後に第４の方向へ放射されるときの位相誤差を補正ない
しは軽減し、かつ、主反射鏡開口面上での照度分布の偏
りを補正ないしは軽減するように設定してあることを特
徴としている。

〔実施例〕

以下本発明について実施例によって説明する。

第１図および第２図を参照して２図示のマルチビームア
ンテナは主反射鏡１と、３つの副反射鏡５，６１および
６２，２つの補正反射鏡７１および７２，４つの一次放
射器２１〜２４とを備えている。

主反射鏡１は２回転放物面Ａの一部からなる部分反射鏡
３１および回転放物面Ｂの一部からなる部分反射鏡３２
を回転放物面Ａの中心軸４１と回転放物面Ｂの中心軸４
２が交差するように接合境界線２に沿って継ぎ合わせた
ものである。

副反射鏡５は、中心軸４１上に存在する回転放物面Ａの
焦点Ｆａおよび中心軸４２上に存在する回転放物面Ｂの
焦点Ｆｂと主反射鏡１との間に設けである。

第３図に示すように、この副反射鏡５は２部分反射鏡６
１側の曲面部５２と部分反射鏡３２側の曲面部５ろとそ
の両回面部と連接する中央部５１とからなり、中央部５
１は平坦面となっている。また２曲面部５２および５３
のそれぞれの曲面形状は後述するように所定の曲面形状
となっている。

第１の一次放射器２１は、副反射鏡５に関して焦点Ｆａ
と対称な鏡像点Ｆ１の位置に、また同様に一次放射器２
２は焦点Ｆｂと対称な鏡像点Ｆｂの位置にそれぞれ設け
られ副反射鏡５に向けて電波放射を行うようになってい
る。

第３図は中心軸４１と同４２を含む平面に垂直に中上・
軸４１に沿って切断した断面図であって、−次放射器２
１と副反射鏡５との配置関係は第６図に示すように設定
される。なお、−次放射器２２についても同様にして副
反射鏡５との配置関係が設定される。副反射鏡６１およ
び６２は副反射鏡５の両側方にそれぞれ設けられ。

補正反射鏡７１および７２はそれぞれ主反射鏡１と副反
射鏡６１および６２の間であって両反射鏡間の電波経路
を外れた位置に設けられている。そして、第６および第
４の一次放射器（２ろ。

２４）から放射された電波はそれぞれ補正反射鏡７１お
よび７２で反射され次に副反射鏡６１および６２で反射
され主反射鏡１に向かう。つまり第３の一次放射器２３
に関しては、第４図に示すように第３の一次放射器２６
から放射された電波は補正反射鏡７１および副反射鏡６
１で反射されて主反射鏡１に向かうことになる。

次に、第６図および第７図を参照して、副反射鏡の曲面
形状の決定について説明する。

第６図において、副反射鏡５がない場合、焦点Ｆａから
発せられた多数の光線のうち部分反射鏡（回転放物面Ａ
）３１に入射する光線はすべて回転放物面Ａで反射され
た後中心軸４１と平行な平行光線となり、焦点Ｆａから
回転放物面Ａを経て中心軸４１に垂直な平面に至る距離
が等しくなっている。したがって、副反射鏡５のうち２
回転放物面Ａに対応する部分（中火部５１）を平面反射
鏡としておけばＦａ′から発せられた光線のうち中央部
５１に入射する光線は反射された後２回転放物面Ａで反
射され、中心軸４１と平行な平行光線となる。

他方、副反射鏡５がない場合、焦点Ｆａから発せられた
光線のうち部分反射鏡（回転放物面Ｂ）３２に入射する
光線は２回転放物面Ｂで反射さ０ れた後おおむね中心軸４１に平行な光線となるが、焦点
りから回転放物面Ｂを経て中心軸４１に垂直な平面に至
る距離は一定とならず、わずかな誤差を生じる。そこで
、副反射鏡のうち。

回転放物面Ｂに対応する部分（曲面部５２）を平面から
れず必・に変位させた所定の曲面形状にする。

そうすると、Ｆｌから発せられ曲面部５２で反射された
後２回転放物面Ｂで反射され中心軸４１に垂直な平面に
至る光線の光路長をそれぞれの光線について等しくでき
る。したがって回転放物面Ｂに基づく位相誤差による能
率低下を少なくすることができる。

第７図は点Ｆｂ″から発せられ中心軸４２の方向に放射
される光線について第６図と同様に説明したものである
。

要するに１曲面部５２．同５６の曲面形状は。

当該曲面部の反射電波がその曲面部側の前記部分反射鏡
を経て放射されるときの位相誤差を補正ないしは軽減す
るように設定しであるのである。

以上説明した決定方法から明らかなように。

曲面部５２や同５５の大きさは対応する部分反射鏡の大
きさと焦点位置および当該副反射鏡の配置位置によって
定まるものである。また中央部５１の大きさは図示例で
は曲面部とほぼ同じ大きさであるが２両回転放物面の焦
点距離の差違などに応じて種々の大きさとなり得る。

また、第６図と第７図を比べればわかるように、副反射
鏡５のうち点Ｆ　ａｌから発せられる光線と２点Ｆｂｌ
から発せられる光線の両方が入射する領域は、中央部５
１の中に含まれ、しかも中央部５１は平面反射板である
ため両者の光線に対して共通して使っても位相誤差は生
じない。

したがって、副反射鏡５は２つのビーム放射方向に対し
て、主反射鏡１で生じる位相誤差を同時に補正すること
ができる。

次に副反射鏡６１および補正反射鏡７１０曲面形状の決
定について第８図を参照して説明する。

主反射鏡１に第６の放射方向４５に平行な光線群を入射
させた場合を考える。このとき光線群は第８図に示すよ
うに主反射鏡１によって副反射鏡６１に向かって収束さ
れる。しかし、第６の放射方向４３は、放物面Ａおよび
Ｂの中心軸４１および４２のいずれとも異なるので２反
射光線はおおむね副反射鏡６１の後方に収束するが完全
に１点に集中しない。すなわち、第９図に示すように、
主反射鏡１に４３の方向から同心状の光線群を入射させ
た場合、副反射鏡６１では同心円が第９図に示すように
ゆがみを生じる。

したがって、副反射鏡６１を直接−次放射器２６で照射
した場合、主反射鏡開口面１１（第６の放射方向４６に
垂直な平面）上での電磁波の電力密度に第９図の同心円
のゆがみに起因する偏シが生じアンテナの開口利用率（
開口能率）が低下する。また、第８図の光線が一点に集
中していないことに起因して、−次放射器の位相中心か
ら副反射鏡６１および主反射鏡１を経て５ 主反射鏡開口面１１に至る光線の長さ（光路長）に光線
ごとに差異が生じその結果開口面上での位相誤差による
能率低下が起こる。

補正反射鏡７１はこれらの能率低下を改善するために設
けられたものである。即ち、補正反射鏡７１は、主反射
鏡１に入射した平行光線が主反射鏡１で反射された後に
副反射鏡６１の位置で生じている偏シを補正してもとの
同心状の光線にして一次放射器２５へ向けて反射するよ
うにその曲面形状を定める。同時に、−次放射器２６か
ら補正反射鏡７１．副反射鏡６１および主反射鏡１を経
て主反射鏡開口面に至る光路長がすべての光線に対して
等しくなるように副反射鏡６１の曲面形状を定める。

このように副反射鏡６１および補正反射鏡７１の曲面形
状を決めることによシ、主反射鏡開口面上での電力密度
の偏υと位相誤差を同時に補正することができ能率が向
上する。

なお、副反射鏡６２および補正反射鏡７２の曲面形状に
ついても上述と同様に設定される。

４ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明のマルチビームアンテナによ
れば、主反射鏡を２つの回転放物面の部分反射鏡を接合
して構成し、この主反射鏡と４つの一次放射器間に副反
射鏡と補正反射鏡を介在させ、主反射鏡で４つの異なる
方向に電波放射する際に生ずる位相誤差および開口面電
力密度分布を補正するようにしたから、開口面位相能率
および開口利用率の低下を招くことなく異なる方向へ同
時に電波放射をおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるマルチビームアンテナの一実施例
を示す斜視図、第２図は本発明によるマルチビームアン
テナの一実施例を示す平面図、第６図および第４図はそ
れぞれ本発明によるマルチビームアンテナの一実施例を
示す断面図、第３図は第１図に示す副反射鏡の外観を示
す図、第６図および第７図は副反射鏡の曲面形状の決定
を説明するための図、第８図は第３の放射方向にビーム
を放射する際の収差を説明するための図、第９図は開口
面分布の偏シを説明するための図、第１０図は従来のア
ルチビームアンテナの一例を示す図である。 １・・主反射鏡、２・・・接合境界線、５・・・副反射
鏡、８・・・回転放物面反射鏡、２１，２２，２３゜２
４・・・−次放射器、５１．５２・・部分反射鏡。 ４１・・・回転放物面Ａの回転中心軸、４２・・・回転
放物面Ｂの同軸中心軸、４３．４４・・・第３および第
４の放射方向、５１・・・中央部、５２．５３・・・曲
面部、６１．６２・・・副反射鏡、７１．７２・・・補
正反射鏡。 第２図 第３ 図 ２１１次放射器 第４図 ７１補正反射鏡 第３図 第 ９ 図 特開平 ８８５０２　（８） 第１０図 ２４１次放射器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、それぞれ第１および第２の回転放物面の一部からな
   る第１および第２の部分反射鏡を第１および第２の回転
   放物面のそれぞれの回転中心軸が交差するように接合し
   た１つの主反射鏡と；前記第１の回転放物面の第１の焦
   点位置および第２の回転放物面の第２の焦点位置と前記
   主反射鏡との間に設けられる第１の副反射鏡と；前記第
   １の副反射鏡に関して前記第１の焦点位置と対称な第１
   の鏡像点位置および前記第２の焦点位置と対称な第２の
   鏡像点位置にそれぞれ設けられ副反射鏡に向けて電波放
   射を行う第１および第２の一次放射器と；前記第１の副
   反射鏡の両側方に配置された第２および第３の副反射鏡
   と；前記主反射鏡と前記第２及び第３の副反射鏡との間
   であって両反射鏡間の電波経路を外れた位置に設けられ
   前記第２および第３の副反射鏡をそれぞれ電波照射する
   第１および第２の補正反射鏡と；前記第１および第２の
   補正反射鏡に向けてそれぞれ電波放射を行う第３および
   第４の一次放射器と；を備え、前記主反射鏡が第１の副
   反射鏡の反射電波を前記第１の回転放物面の中心軸と平
   行な第１および第２の方向へ放射し、かつ、第２および
   第３の副反射鏡の反射波を前記第１および第２の方向と
   は異なる第６および第４の方向へ放射するようにしたマ
   ルチビームアンテナであって；前記第１の副反射鏡は、
   前記第１の部分反射鏡側の第１の曲面部と前記第２の部
   分反射鏡側の第２の曲面部と該第１および第２の曲面部
   を連接する平坦状の中央部とからなり、前記第１および
   第２の曲面部のそれぞれの曲面形状は当該曲面部の反射
   電波がその曲面部側の前記部分反射鏡を経て放射される
   ときの位相誤差を補正あるいは軽減するように設定され
   、かつ、第２の副反射鏡および第１の補正反射鏡は、そ
   の曲面形状が前記第３の一次放射器から放射された電波
   が前記第１の補正反射鏡、第２の副反射鏡および前記主
   反射鏡と次々に反射された後に前記第３の方向へ放射さ
   れるときの位相誤差を補正ないしは軽減し、かつ、主反
   射鏡開口面上での照度分布の偏りを補正ないしは軽減す
   るように設定され、前記第３の副反射鏡および前記第２
   の補正反射鏡は、その曲面形状が前記第４の一次放射器
   から放射された電波が前記第２の補正反射鏡、前記第３
   の副反射鏡および前記主反射鏡と次々に反射された後に
   前記第４の方向へ放射されるときの位相誤差を補正ない
   しは軽減し、かつ、主反射鏡開口面上での照度分布の偏
   りを補正ないしは軽減するように設定してあることを特
   徴とするマルチビームアンテナ。