JPH0522016A - 低サイドローブ反射鏡アンテナ及びホーンアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 広い周波数帯域にわたって十分な低サイドロ
ーブ化を達成し、しかもアンテナの効率が下がり利得を
低くすることがない低サイドローブ反射鏡アンテナを提
供する。 【構成】 反射鏡１と、複数の一次放射素子１１〜１３
と、一次放射素子に電波を分配または一次放射素子から
の電波を合成する給電系を有する低サイドローブ反射鏡
アンテナにおいて、給電系に設けられ、動作帯域内の低
い周波数よりも高い周波数において結合ポートにあらわ
れる分配比が小さくなる電力分配器を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のアンテナ素子に
より構成される一次放射器を有する低サイドローブ反射
鏡アンテナ及び円形導波管を接続したホーンアンテナに
関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星搭載用や地上局用の反射鏡アンテナ
に要求される電気特性の中で、メインビームの方向以外
には他の通信等の妨害となる電波を放射しないように低
サイドローブの放射指向性をもつことが重要である。反
射鏡アンテナの低サイドローブ化の方法としては、次の
ような方法が考えられる。

【０００３】（１）鏡面を修整することにより低サイド
ローブ放射指向性を実現するような開口面分布をつく
る。

【０００４】（２）複数の一次放射素子によりビームを
形成し、各一次放射素子の励振ウェイトを最適に設定す
ることにより、低サイドローブ化をはかる。

【０００５】衛星搭載用のマルチビームアンテナでは、
ひとつの反射鏡で複数のビームを放射しなければならな
いので鏡面修整の方法は使えない。従って、（２）の方
法がとられている。この方法は、一次放射素子の配置や
励振ウェイトの設定の仕方により、所望の方向に対して
所望のレベルの低サイドローブ化が行える利点を有して
いる。

【０００６】しかし、この方法は広い周波数帯域にわた
って低いサイドローブレベルを維持しようとする場合に
問題が生じてくる。これは、一次放射素子、反射鏡から
の放射特性とも周波数特性を有しているためであり、帯
域の中心周波数で放射素子のウェイトを最適に設定して
も帯域の端では要求特性を満足するとは限らないからで
ある。この問題を解決するためには、全帯域を考えた励
振ウェイトの最適化を行う必要があるが、この場合には
ある周波数では必要以上にサイドローブレベルが低くな
る場合があり、このときには利得が低下するなど他の電
気特性に影響を与えることになる。

【０００７】この問題点を具体的に示すために、図１に
示すような反射鏡アンテナを考える。ここで一次放射素
子としてホーンアンテナ１１，１２，１３を考え、ｘ−
ｚ面内に一列に並んでいると仮定する。これらのホーン
アンテナは導波管により１４のＢＦＮ（ビーム形成回
路）に接続され、各ホーンへの電力の分配・合成が行わ
れる。図２に示すように、ＢＦＮは移相器１５，１６，
１７と電力分配器１８，１９により構成され、移相器の
位相量、電力分配器の分配比などを設定することにより
各ホーンアンテナへ所望の励振分布を実現できる。

【０００８】さて、このような構成の反射鏡アンテナに
おいてｘ−ｚ面内の放射指向性の低サイドローブ化をは
かることを考える。一般的に考えて、各ホーンアンテナ
からの合成一次放射パターンの反射鏡に対するエッヂレ
ベルがある値以下であればその面内において低サイドロ
ーブ化が実現される。例えば、いま、あるサイドローブ
レベルを実現するために図３のパターンＡに示すように
エッヂレベルを−ａ（ｄＢ）にする必要があるとする。
もし、単一周波数でアンテナを動作させるのであればホ
ーンアンテナの合成放射指向性がこのようなエッヂレベ
ルをもつように各ウェイトを設定すればよい。

【０００９】しかし、帯域幅が広くウェイトが周波数に
対して変わらないものとすると、周波数が高くなるとパ
ターンはＢのようにビームが細くなる傾向に、周波数が
低くなるとパターンはＣのようにビームが広くなる傾向
に変化していく。これは、周波数が低くなることによ
り、一次放射器全体の大きさが波長を単位とした場合に
小さく見えてビームが広がっていくためである。従っ
て、この場合には周波数が低くなると要求するサイドロ
ーブレベルを達成できないことになる。この問題を解決
するひとつの方法として、低い周波数においてエッヂレ
ベルが−ａとなるようにウェイトを設定する方法が考え
られるが、この場合には低い周波数では最適のパターン
が得られ、高い周波数でも十分なサイドローブレベルが
実現できるが、高い周波数帯ではエッヂレベルがつきす
ぎているためアンテナの効率が低くなり利得が下がって
しまう欠点がある。

【００１０】また、一般にホーンアンテナは、マイクロ
ストリップアンテナなどに比較してアンテナ効率が高
く、また帯域も広くとれることが特徴であり、反射鏡ア
ンテナの一次放射器やアレーアンテナの素子アンテナな
どに広く利用されている。

【００１１】ホーンアンテナの給電方法としては、図１
９に示すように同軸線路から導波管へのモード変換によ
り給電を行うのが一般的である。ここで９１はホーンフ
レア部、９２は円形導波管であり、中心軸に対して軸対
称構造である。また、９４はコネクタ、９３はプローブ
である。これと同様なものとして図２０のような構成の
給電方法がある。ここでは、円形導波管９２の後ろに円
形−矩形導波管変換器９５を接続し、プローブ９７を矩
形導波管９６の中に設ける。この同軸−導波管変換を用
いた給電はホーンアンテナを単体で利用する場合には簡
単で良い方法であるように考えられるが、ここで整合性
の良い同軸−導波管変換器を構成するためにはプローブ
の形状を複雑にしたり、プローブのまわりを誘電体で覆
う等の必要があり、同軸−導波管変換器の構成が複雑に
なってしまう。

【００１２】次に、円偏波化を行おうとした場合につい
て考える。この場合、円形導波管の内部に誘電体板を挿
入したり、円形導波管の内径を直交面で変えたりして構
成される円偏波器を接続して円偏波化するのが一般的な
方法である。しかし、この場合ホーンアンテナが長くな
ってしまう欠点がある。円偏波化の方法として、直交す
るプローブにより直交する偏波成分を取り出しアンテナ
とは別個の給電系により円偏波を合成する方法もある
が、この場合アンテナ全体が複雑になってしまう欠点が
ある。

【００１３】次に、アレー化した場合の問題点について
考える。ホーンアンテナをアレーアンテナ素子やクラス
ター型一次放射器などとして用いる場合には、給電系の
電力損失を小さくし所望の励振条件を実現するために導
波管系で構成される給電回路を用いることが必要であ
る。しかし、電力分配器や移相器等の導波管系のコンポ
ーネントは大きなものになってしまい、給電系の構成が
複雑になり重量も大きなものになってしまう。また、ア
レー化においてグレーティングローブを出さず利得を高
くするためには素子間隔を１波長以下の値に設定する必
要があるが、この場合の給電系を非常に密に配置するこ
とになり、給電系の構成が機械的に困難になってしま
う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の低サイドローブ反射鏡アンテナは、広い帯域にわた
って低サイドローブ化を行うことが困難であったり、低
サイドローブ化が達成されても帯域内の周波数によって
はアンテナ効率が下がり利得が低くなる等の問題点があ
った。

【００１５】また、従来のホーンアンテナでは、同軸−
導波管変換器を用いる給電の場合には整合性を良くする
ためにプローブの構成が複雑になる問題があった。ま
た、アレー化、円偏波化等の場合に給電系が大きくなっ
てしまい、機械的に複雑なものになることが多いという
問題があった。

【００１６】本発明は、広い周波数帯域にわたって十分
な低サイドローブ化を達成し、しかもアンテナの効率が
下がり利得を低くすることがない低サイドローブ反射鏡
を提供することを目的とする。

【００１７】また、本発明は、アンテナ励振において整
合のとりやすく、アレー化、クラスター化等の場合にも
給電系が容易かつコンパクトに構成できるホーンアンテ
ナを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本
発明の低サイドローブ反射鏡アンテナは、反射鏡と、複
数の一次放射素子と、前記各一次放射素子に電波を分配
または前記各一次放射素子からの電波を合成する給電系
とを有する低サイドローブ反射鏡アンテナにおいて、前
記給電系は、前記複数の一次放射素子のうち中央部の一
次放射素子側に接続された通過ポートと、前記複数の一
次放射素子のうち周辺部の一次放射素子側と接続された
結合ポートとを備えた電力分配器を有し、前記電力分配
器は、動作周波数帯の低い周波数帯から高い周波数にな
るに連れて、前記結合ポートに比べ、前記通過ポートへ
分配する電力の割合を小さくすることを特徴とする低サ
イドローブ反射鏡アンテナである。

【００１９】請求項２の本発明によるホーンアンテナ
は、円形導波管と、前記円形導波管に設けられる同軸導
波管と、前記同軸導波管に設けられ、トリプレートライ
ンもしくはサスペンデットラインにより構成される平面
型給電回路と、前記同軸導波管内に電気的に露出するよ
うに、前記平面型給電回路に形成される励振部と、を具
備することを特徴とするホーンアンテナである。

【００２０】請求項３の本発明によるホーンアンテナ
は、前記励振部を前記平面型給電回路の中に２カ所設
け、前記二つの励振部が互いに直交する偏波成分を前記
同軸導波管内に励振し、その励振位相の差が９０度にな
るように給電されることを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明の低サイドローブ反射鏡アンテナでは、
一次放射器の合成放射指向性が周波数帯域にわたって最
適のエッヂレベルを有し、アンテナ効率の高いパターン
を維持できる。従って、反射鏡からの２次放射指向性が
帯域全体にわたって所望のサイドローブレベルを維持
し、メインビームの利得も高いままで維持できる。

【００２２】また、本発明のホーンアンテナでは、トリ
プレートラインもしくはサスペンデットラインにより構
成される平面型給電回路を同軸導波管内にその一部が電
気的に露出させることにより、露出した部分が励振源と
なり同軸導波管内に電波を放射する。この電波は同軸導
波管から円形導波管へ、同軸導波管の伝搬モードから円
形導波管の伝搬モードに変換されて伝達され、ホーンア
ンテナ開口面から電波を放射する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２４】図１に本発明による低サイドローブ反射鏡
アンテナの一実施例を示す。ここで一次放射素子として
ホーンアンテナ１１，１２，１３を用い、反射鏡１を介
して電波の送受信を行う。ホーンアンテナ１１，１２，
１３はｘ−ｚ面内に一列に並んでおり、これらのホーン
アンテナ１１，１２，１３は、導波管１０によりＢＦＮ
（ビーム形成回路）１４に接続され、各ホーンへの電力
の分配・合成が行われる。ＢＦＮ１４の詳細について図
２に示す。ＢＦＮ１４は、移相器１５，１６，１７と電
力分配器１８，１９により構成され、移相器１５，１
６，１７の位相量、電力分配器１８，１９の分配比など
を設定することにより各ホーンアンテナへ所望の励振分
布を実現できる。

【００２５】ここで、移相器１５，１６，１７の方式と
しては、導波管の長さの差により位相差をつくる方式、
導波管のサイズを変えることにより管内波長を変え位相
差をつくる方式、導波管に金属片を挿入することにより
位相差をつくる方式などいろいろな方式が利用できる。

【００２６】本実施例においては、電力分配器１８，１
９として、図４に示すようなマルチスロット型電力分配
器を用いる。図４はマルチスロット型電力分配器の斜視
図であり、その内部の様子についてわかるように示して
ある。マルチスロット型電力分配器は、導波管の壁面に
スロット２４を複数個設け、このスロット２４を介して
主導波管２１から結合導波管２２へ結合させる方式であ
る。

【００２７】スロット２４は、導波管の管内波長の１／
４の間隔で並べられ電波が一方向（結合ポート２６、通
過ポート２７の方向）にだけ伝搬するようにしている。
ただし、結合導波管２２において逆方向に若干の電波が
伝搬するため、この影響を除外するため無反射終端２３
を設ける。

【００２８】ここで、図２において電力分配器１８、１
９の結合ポートは外側のホーンアンテナ１１、１２に接
続され、通過ポートは中央のホーンアンテナ１２に接続
される。

【００２９】図５にマルチスロット型電力分配器の結合
特性の実測例を示す。ここで、結合ポート２６への結合
量が周波数とともに小さくなり、周波数ｆａからｆｂに
おいて約１ｄＢ程度結合量が小さくなっている。また、
図６に同じマルチスロット型電力分配器の入力ポート２
５からみた反射特性の実測例を示す。周波数ｆａからｆ
ｂにかけて−３０ｄＢ以下の反射損であり、動作周波数
で良好な反射特性を実現している。

【００３０】図５と図６からわかるように、マルチスロ
ット型電力分配器では、動作に有効な周波数領域におい
て周波数の増加に対して結合ポートへの結合量が小さく
なるような特性をもたせることが可能である。このよう
なマルチスロット型電力分配器を図２に示したようなＢ
ＦＮ１４に用いることで、帯域内の周波数の低い領域で
一次放射素子としての外側のホーンアンテナ１１，１３
に分配される電力比が大きくなり、周波数が高い領域で
逆に外側のホーンアンテナ１１，１３に分配される電力
比を小さくするような励振ウェイトを設定できる。

【００３１】この結果、ホーンアンテナ１１，１２，１
３の合成放射指向性が、図３のパターンＢに示すような
最適のエッヂレベルをもつパターンを帯域内の周波数で
は維持できるようになる。これは、周波数が高いときに
は、一次放射素子が波長に比べ大きく見えるので外側の
ホーンアンテナ１１，１３の励振振幅を小さくしビーム
を広げ、周波数が低いときには一次放射素子が波長に比
べ小さく見えるので外側のホーンアンテナ１１，１３の
励振振幅を大きくしてビームを絞るようにすることがで
きるためである。従って、本実施例の構成により、比較
的広い帯域にわたって所望のサイドローブ特性をもつ放
射指向性を維持でき、アンテナ効率も低くなることのな
い低サイドローブ反射鏡アンテナを実現できる。

【００３２】なお、上記実施例で用いたマルチスロット
型電力分配器は、スロット２４の数及び幅を調整するこ
とにより自由に結合特性を変化させることができ、様々
な要求に対して対応でき有効である。また、マルチスロ
ット型電力分配器は、スロット２４ひとつあたりの結合
量が他の方式の電力分配器に比較して大きく、この結
果、電力分配器の大きさを小さくすることができる。こ
れはＢＦＮ１４の大きさ、重量の低減につながり衛星搭
載用のアンテナなどに対して非常に有効である。

【００３３】本発明の実施例では、導波管のＨ面にスロ
ットを設けたマルチスロット型電力分配器について示し
たが、この代りにＥ面にスロットを設けた方式を用いて
も同様の効果が期待できる。また、この実施例では１つ
のポートから２つのポートへの分配を行う２電力分配器
を２段にしてＢＦＮ１４を構成したが、図７に示すよう
に３電力分配器２９を用いて構成することができる。こ
の場合、主導波管２１の上下に結合導波管２２を設け、
各々にスロット２４を介して結合させることにより一体
化でき、ＢＦＮ１４全体の大きさ及び重量をさらに低減
できる。

【００３４】以上の説明において、電力分配器１８，１
９としてマルチスロット型電力分配器を例にあげて説明
したが、この方式でなくとも動作帯域の中で周波数の増
加に対して結合量が小さくなる特性を有するものであれ
ば全く同様の効果が得られる。例えば、一次放射器系全
体を平面回路で構成した場合にマイクロストリップ線路
による分配器が利用でき、その一例としてブランチライ
ン型ハイブリッド結合器を図８に示す。この結合の特性
はよく知られており図９に示すようになる。

【００３５】ここで、中心周波数よりも低い周波数領域
では、通過ポート出力に比較した結合ポート出力が周波
数の減少とともに増加していく傾向にあり、この領域で
利用することにより本発明の給電回路の中で使用する電
力分配器として用いることができる。また、アンテナ素
子としてホーンアンテナを用いた場合について実施例の
説明を行ったが、マイクロストリップアンテナなど他の
アンテナ素子により一次放射器を構成しても本発明の効
果は変わらない。同様に、給電線路として導波管以外の
同軸線路、マイクロストリップ線路等を用いてもよい。

【００３６】さらに、実施例の説明の中でアンテナ素子
の数については３個、配列の方向もｘ−ｚ面内に一列と
したが、素子数と素子の並べ方について他の場合を考え
ても本発明の効果は同様である。また、反射鏡１からの
２次放射指向性においてある面内において低サイドロー
ブ化することを考えて説明してきたが、これを特定の領
域にのみ低サイドローブ化するような場合にも同様の効
果がある。

【００３７】また、以上の説明で反射鏡アンテナとして
１枚反射鏡のアンテナを例にとり説明したが、この換わ
りにカセグレンアンテナやレゴリアンアンテナなど複数
の反射鏡をもつ反射鏡アンテナを用いても全く同様の効
果が得られる。

【００３８】次に、本発明のホーンアンテナの実施例に
ついて説明する。

【００３９】図１０は本発明のホーンアンテナの構成を
示す断面図である。本ホーンアンテナは、上部よりホー
ンフレア３１、円形導波管３２、同軸導波管３３、平面
型給電回路３４、同軸導波管３５、導体板３６の順番で
接続されている。ここでホーンフレア３１、円形導波管
３２、同軸導波管３３、同軸導波管３５、導体板３６は
全て中心軸Ａ−Ａに対して軸対称な構造である。

【００４０】平面型給電回路３４は、同軸導波管部３３
と同軸導波管部３５との間に設けられ、誘電体基板３
８，３９により構成されている。誘電体基板３８の上に
は導体膜のパターン４０がエッチングにより形成されて
いる。導体膜のパターン４０について誘電体基板３９の
上から見た様子を示したものが図１１である。

【００４１】励振部４１は、導体膜のパターン４０によ
りトリプレートラインが形成されており、これはＢ点に
おいてコネクタ３７と接続されている。このトリプレー
トラインは、その一部が部分Ａにおいて同軸導波管３
３，３５内に電気的に露出しており、この部分が励振部
４１となり、同軸導波管３３，３５内に電波を放射させ
る。

【００４２】ここで、トリプレートラインから同軸導波
管３３，３５への電波の伝達を良くするためにＣ点にお
いて観測される入力インピーダンスを線路のインピーダ
ンスと一致させる必要があるが、これは１／４波長変成
器４２とスタブ４３を用いることで容易になる。すなわ
ち、入力インピーダンスの抵抗成分に関しては１／４波
長変成器４２の線路幅を調整し、リアクタンス成分に関
してはスタブ４３の線路長を調整することにより容易に
整合性を良くすることができる。

【００４３】同軸導波管３３，３５内に発生した電波を
同軸導波管の一方向へよく伝搬させるために、同軸導波
管３５の終端に導体板３６を設け電波を反射させる。同
軸導波管３５の深さを管内波長の１／４程度に選ぶこと
により底面からの反射波は上部へ伝搬する電波と同相な
って伝搬していく。同軸導波管３３，３５を伝搬する電
波は円形導波管の伝搬モードで変換されて伝搬してい
き、ホーン開口から放射される。

【００４４】同軸導波管３３と同軸導波管３５の外導体
内径および内導体外径は同一であり、同軸導波管の外導
体内径をａ、内導体外径をｂとする。ここで、同軸導波
管が基本モードであるＴＥ１１に対しては伝搬し、次の
高次のモードであるＴＥ２１モードに対してはカットオ
フになるようにａ，ｂを設定する。すなわち、

【００４５】

【数１】

【００４６】の式が成立つようにａ，ｂを設定する。

【００４７】ここで、ｃ＝ａ／ｂ，λ0 は電波の自由空
間波長、πは円周率である。ｘm1（ｍ＝１，２）は次の
ベッセル−ノイマン関数の微分方程式の最初の根であ
る。）

【００４８】

【数２】

【００４９】Ｊ´ｍはｍ次のベッセル関数の微分、Ｎ´
ｍはｍ次のノイマン関数の微分である。

【００５０】このようにａ，ｂを選ぶことにより、同軸
導波管３３，３５には基本モードを伝搬させ、ＴＥ２１
モード以上の不要な高次モードの伝搬を防ぐことができ
る。例として、ｃ＝１．１の場合、０．１７_λ0 ＜ａ＜
０．３３_λ0 とすればＴＥ１１モードが伝搬し、高次モ
ードは伝搬しない。同様な条件を円形導波管の場合にあ
てはめると０．２９_λ0 ＜半径＜０．４９_λ0 となるの
で、同軸導波管３３，３５の場合には円形導波管に比較
して小さな径で基本モードを伝搬できることがわかる。

【００５１】以上の説明からわかるように、本実施例の
ホーンアンテナにより給電系と一体化した構成が可能に
なり、同軸導波管および平面型給電回路を用いているこ
とによりアンテナ全体が非常にコンパクトになる。ま
た、励振点における整合が平面回路を用いていることで
容易に行える。さらに、トリプレート構造の給電回路を
用いていることによりＭＭＩＣによるコンポーネントが
内装でき、アクティブアンテナとして非常に有効であ
る。

【００５２】以上に示した実施例において、同軸導波管
と円形導波管の伝搬モードの特性インピーダンスが同じ
になるように導波管の大きさを設定すれば、整合良く電
波が伝搬していく。しかし、同軸導波管と円形導波管の
伝搬モードの特性インピーダンスは必ずしも同じにはで
きないので、この場合同軸導波管と円形導波管の接続点
で反射特性が悪くなる。以下に、この点の改善の方法に
ついて説明する。

【００５３】図１２に上記問題点を改善した本発明の実
施例を示す。

【００５４】この実施例の特徴は、図１０に示したホー
ンアンテナの円形導波管３２と同軸導波管３３の間に同
軸導波管テーパ部５０を接続したことである。同軸導波
管テーパ部５０は、同軸導波管３３の特性インピーダン
スを円形導波管の特性インピーダンスへゆるやかに変換
していき、電波伝搬の整合性を良くするために設けてい
る。この場合、同軸導波管テーパ部５０の代りに図１３
に示すように同軸導波管変成器部５１を設ける構成も考
えられる。同軸導波管変成器部５１の長さを伝搬モード
の管内波長の１／４に選定し、その特性インピーダンス
Ｚｒを次のようになるように外導体内径と内導体外径を
設定する。

【００５５】

【数３】

【００５６】ここでＺ_CRは円形導波管３２の特性インピ
ーダンス、Ｚ_cxは同軸導波管３３の特性インピーダンス
である。こうすることにより、図１２の構成の場合と同
様に電波伝搬の整合性が良くなる。

【００５７】図１２と図１３に示した構成により、円形
導波管と同軸導波管の特性インピーダンスを一致させな
くても整合がとれるため同軸導波管の径を自由に設定で
き、その大きさをできるだけコンパクトな構造にするこ
とが可能である。

【００５８】ここまでは直線偏波の励振の場合について
述べてきたが、励振部４１の構造を変えることにより円
偏波の励振が容易に行える。以下にその場合の実施例に
ついて述べる。

【００５９】円偏波化を行う場合には、図１０の実施例
で示したホーンアンテナにおいて平面型給電回路３４の
一部を変更するだけで容易に円偏波化が行える。図１４
には、円偏波励振を行う場合の平面型給電回路３４の構
成を示す。ここでは誘電体基板３９の上に導体膜のパタ
ーン６０がエッチングにより形成されておりトリプレー
トラインの給電回路となっている。ここで、励振部６
１，６２が互いに垂直な位置関係にあり、９０度ハイブ
リッドに接続され、９０度の位相差により励振され円偏
波が放射できる。ここで給電点Ｄ，Ｆには互いに逆の円
偏波が生じ、右旋、左旋の円偏波が同時に送信もしくは
受信が行える。以上のような構成により左右の円偏波を
同時に送信もしくは受信できるアンテナが、平面の給電
回路の構成を若干変更するだけで容易に実現でき、しか
もコンパクトに形成できる。

【００６０】次に、同軸導波管では径の大きさにかかわ
らず発生する可能性のあるＴＥＭモードについて考え
る。

【００６１】ここまでの説明では、ＴＥＭモードに関し
て特に議論していない。なぜなら、同軸導波管３３，３
５内に仮にＴＥＭモードが発生しても、円形導波管では
ＴＥＭモードは伝搬しないのでアンテナからの放射特性
に関してはあまり問題にならないからである。しかし、
場合によっては同軸導波管３３，３５内で共振現象が生
じて、アンテナ全体の特性に悪影響を及ぼすことが考え
られる。

【００６２】図１５に、ＴＥＭモードの発生を阻止する
ための平面型給電回路３４の構成例を示す。ここでは誘
電体基板９上にエッチングされた導体膜のパターン６５
を示す。励振部６３，６４がホーンアンテナの中心軸を
中心にして１８０度対称な位置にあり、各々１８０度ハ
イブリッドに接続されている。ここで点Ｇ，Ｈはコネク
タと接続され、点Ｇでは終端され、点Ｈは入出力ポート
となる。このような構成により、励振部６３，６４は互
いに逆相で励振されることになり、これからＴＥ１１モ
ードのみ同軸導波管内に励振される。ＴＥＭモードに対
しては二つの励振部からの励振が互いに打ち消すかたち
になるため、同軸導波管内には発生しない。このような
構成により、同軸導波管内にＴＥＭモードが発生して、
アンテナ特性に悪影響を及ぼすことがなくなる。

【００６３】本発明のアンテナは以下のように構成を変
えても同様な効果が得られる。

【００６４】図１０では円錘ホーンアンテナの場合につ
いて示したが、ここでホーンフレア部にコルゲートホー
ンやステップホーンを用いてコルゲートモードやデュア
ルモードのホーンアンテナを構成することができる。こ
の場合、反射鏡アンテナとして効率の良い一次放射器が
構成できる。

【００６５】また、平面型給電回路においては誘電体基
板による２層構造の例について示したが、ここで誘電体
基板の代わりにハニカムのサンドイッチ構造などを用い
ても良く、サスペンデットラインによる給電系を構成し
ても同様の効果が得られる。さらに、層の数を増やして
平面回路を多層に構成した複雑な給電回路を非常にコン
パクトにすることも容易に行え、ＭＭＩＣデバイスを組
み込み多機能のアンテナを構成することもできる。

【００６６】次に、本発明のホーンアンテナをアレー化
した場合の実施例を示す。

【００６７】図１６には、本発明のホーンアンテナをア
レー化してその中の４素子（ホーンアンテナＰ，Ｑ，
Ｒ，Ｓ）だけ取り出して上面より見た図を示す。図１６
のＡ−Ａの線においてアンテナを縦に切断した場合の断
面図を図１７に示す。ここで素子アンテナであるホーン
アンテナＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓは、各々上部よりホーンフレア
７１、円形導波管７２、同軸導波管テーパ７３、同軸導
波管７４、平面型給電回路７７、同軸導波管７８、導体
板７９の順番で接続されている。平面型給電回路７７は
誘電体基板７５，７６を重ね合わせて構成され、これら
を固定するためにビス８０を用いる。同軸導波管７４，
７８はＴＥ１１モードが伝搬し、これ以上の高次のモー
ドが伝搬しない径に設定する。こうすることにより、先
に述べたように円形導波管７２に比較して同軸導波管７
４，７８を小さくすることができ、アレーアンテナの素
子間隔を小さくしても平面型給電回路７７による給電系
の構成が可能である。

【００６８】図１８に平面型給電回路の構成例を示す。
この図は誘電体基板７６の上にエッチングされた導体の
パターン８１を上から見た図であり、トリプレートライ
ンによる給電回路となっている。トリプレートラインは
Ａ部分で同軸導波管７４，７８内に電気的に露出してお
り、そこが励振部となり同軸導波管７４，７８へ電波を
放射する。同軸導波管テーパ部７３は同軸導波管７４か
ら円形導波管７２への電波の伝搬を整合良く行うために
設けている。

【００６９】以上のようなアレーアンテナを構成するこ
とにより、給電系が平面型の給電回路により容易に実現
され、任意の励振分布を実現することも容易に行える。
また、１／４波長変成器やスタブ等の整合のために回路
や円偏波化のためのハイブリッド結合器やＴ分岐等の回
路を組み込むことも非常に簡単に行える。この場合に
も、給電系が薄型に構成できるのでアンテナ全体の大き
さも非常に小さく軽量になる。従って、衛星搭載用や移
動体搭載用のアンテナとして有効である。また、同軸導
波管の径は円形導波管を用いる場合に比較して小さくで
きるので、素子間隔を１波長以下に設定した密な配置に
よりアレーアンテナを構成でき、グレーティングローブ
の発生を押さえ利得を最大にしようとする場合にも対応
できる。さらに、ＭＭＩＣデバイスを組み込むことも比
較的簡単に行われ、将来需要の高まるアクティブアレー
アンテナとしても重要である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の低サイドロ
ーブ反射鏡アンテナによれば、広い帯域にわたって低サ
イドローブの放射指向性をもち、アンテナ効率が下がり
利得の低下することのない反射鏡アンテナを実現するこ
とができる。広帯域にわたって良好な特性を維持できる
ため、周波数帯域ごとに別の一次放射器などを設けて特
性を達成する必要がなく、アンテナ全体の小型・軽量
化、製作の簡易化などに有効である。また、マルチスロ
ット方式の電力分配器を用いることで励振ウェイトの設
定が容易になるばかりでなく、ＢＦＮが小型・軽量化で
き、特に衛星搭載用のアンテナとしては非常に有効であ
る。

【００７１】本発明のホーンアンテナによれば、給電系
を一体化したホーンアンテナが薄型かつコンパクトに実
現できる。また、簡単な構成の給電回路により円偏波化
が行え、右旋と左旋の偏波の切り換えも容易に行える。
さらに、給電回路の励振点における入力インピーダンス
の整合や同軸導波管から円形導波管の整合をとることが
簡単に行え、効率の良いアンテナを実現できる。また、
アレー化した場合にも任意の励振分布を設定するような
給電系をコンパクトに構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す反射鏡アンテナの構成
図を示す図である。

【図２】本発明の一実施例における一次放射器の構成を
示す図である。

【図３】 本発明の一実施例における一次放射器の合成
放射指向性を示す図である。

【図４】本発明の一実施例におけるＢＦＮに用いるマル
チスロット型電力分配器の一部を切り欠いた斜視図であ
る。

【図５】本発明の一実施例におけるマルチスロット型電
力分配器の結合特性の実測例を示す図である。

【図６】 本発明の一実施例におけるマルチスロット型
電力分配器の反射特性の実測例を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例における一次放射器の構成
を示す図である。

【図８】本発明の他の実施例におけるＢＦＮに用いるブ
ランチライン型ハイブリッド結合器を示す図である。

【図９】本発明の他の実施例におけるＢＦＮに用いるブ
ランチライン型ハイブリッド結合器の電気特性を示す図
である。

【図１０】本発明の一実施例におけるホーンアンテナの
構成を示す断面図である。

【図１１】図１０のホーンアンテナの平面型給電回路の
構成を示す図である。

【図１２】本発明の他の実施例によるホーンアンテナの
断面図である。

【図１３】本発明の他の実施例によるホーンアンテナの
断面図である。

【図１４】本発明のホーンアンテナの平面型給電回路の
構成の他例を示す図である。

【図１５】本発明のホーンアンテナの平面型給電回路の
構成のさらに他例を示す図である。

【図１６】本発明のホーンアンテナをアレー化した場合
の実施例を示す平面図である。

【図１７】図１６に示すホーンアンテナのＡ−Ａによる
断面図である。

【図１８】本発明のホーンアンテナをアレー化した場合
の平面型給電回路の構成を示す図である。

【図１９】従来におけるホーンアンテナの一例の構成を
示す断面図である。

【図２０】従来におけるホーンアンテナの他の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ …反射鏡 １１，１２，１３…ホーンアンテナ １４…ＢＦＮ １５，１６，１７…移相器 １８，１９…電力分配器 ２１…主導波管 ２２…結合導波管 ２４…スロット ２９…３電力分配器 ３１，７１…ホーンフレア ３２，７２…円形導波管 ３３，３５，７４，７８…同軸導波管 ３４，７７…平面型給電回路 ３８，３９，７５，７６…誘電体基板 ３６，７９…導体板 ４１，６１，６２…励振部 ４２…１／４波長変成器 ４３…スタブ ５０，７３…同軸導波管テーパ部 ５１…同軸導波管変成器部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｑ 19/17 9067−5Ｊ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射鏡と、複数の一次放射素子と、前記
   各一次放射素子に電波を分配または前記各一次放射素子
   からの電波を合成する給電系とを有する低サイドローブ
   反射鏡アンテナにおいて、 前記給電系は、前記複数の一次放射素子のうち中央部の
   一次放射素子側に接続された通過ポートと、前記複数の
   一次放射素子のうち周辺部の一次放射素子側と接続され
   た結合ポートとを備えた電力分配器を有し、 前記電力分配器は、動作周波数帯の低い周波数帯から高
   い周波数になるに連れて、前記結合ポートに比べ、前記
   通過ポートへ分配する電力の割合を小さくすることを特
   徴とする低サイドローブ反射鏡アンテナ。
2. 【請求項２】 円形導波管と、 前記円形導波管に設けられる同軸導波管と、 前記同軸導波管に設けられ、トリプレートラインもしく
   はサスペンデットラインにより構成される平面型給電回
   路と、 前記同軸導波管内に電気的に露出するように、前記平面
   型給電回路に形成される励振部と、 を具備することを特徴とするホーンアンテナ。
3. 【請求項３】 前記励振部を前記平面型給電回路の中に
   ２カ所設け、前記二つの励振部が互いに直交する偏波成
   分を前記同軸導波管内に励振し、その励振位相の差が９
   ０度になるように給電されることを特徴とする請求項２
   のホーンアンテナ。
4. 【請求項４】 前記同軸導波管の外導体内径と内導体外
   径を、ＴＥＭモード以外ではＴＥ１１モードの電波のみ
   が伝搬するような値に設定したことを特徴とする請求項
   ２のホーンアンテナ。