JPH05267929A

JPH05267929A - アンテナポインティング装置

Info

Publication number: JPH05267929A
Application number: JP6577092A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Shiyouki; 裕樹庄木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】副反射鏡を駆動してアンテナポインティング
を行うオフセット反射鏡アンテナにおいて、副反射鏡駆
動による電気特性の劣化を小さくする。【構成】副反射鏡２の中心よりもオフセットした方向
の領域もしくは副反射鏡表面よりも一次放射器３側に駆
動中心を設定する。【効果】副反射鏡駆動によるアンテナ特性の劣化を小
さくすることができる。特に利得の低下やサイドローブ
レベルの上昇を阻止することに効果があり、衛星搭載用
マルチビームアンテナなどに有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は複数の反射鏡を有する
反射鏡アンテナのアンテナポインティング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】主反射鏡と副反射鏡を有する複反射鏡ア
ンテナでは、実際の鏡面系の大きさを変えずに等価焦点
距離を長くできるため、交差偏波の低減が行え、また、
マルチビームアンテナに利用するために複数の一次放射
器を配置できるなどの利点があり、地上局や衛星搭載用
のアンテナとしてよく利用されている。複反射鏡アンテ
ナとしてはカセグレン方式とグレゴリアン方式がある
が、どちらの場合も一般に主反射鏡の開口径が大きくな
るためビームが鋭くなり、ビーム方向を高精度に制御す
ることが重要になってくる。ビーム方向を制御する方法
としてはアンテナ全体を動かすことにより行う方法が考
えられるが、駆動装置が大掛かりになるので鏡面系の中
で小さな副反射鏡のみを駆動することによりビーム方向
を制御する方法が有効である。この方式は、例えば、技
術試験衛星６号（ＥＴＳ−６）搭載用のマルチビームア
ンテナに利用されている。

【０００３】ところで従来の副反射鏡の駆動によるアン
テナのビームポインティング装置の場合には、駆動装置
のモーメント等の機械的なバランスを考えて、副反射鏡
の裏側（一次放射器から見て反対側）に駆動装置を配置
し、その駆動中心も副反射鏡の裏側にあった。この場
合、機械的には良い構成となるが、電気特性上必ずしも
良いとは言えない。特に、オフセットした鏡面系の場合
には、駆動中心の選び方により副反射鏡駆動量に対する
ビーム偏位量が変わってきて、駆動により利得やサイド
ローブ特性を著しく劣化させることがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の副反射鏡の駆動によるアンテナのビームポインティ
ング装置の場合には駆動により利得やサイドローブ特性
を著しく劣化させることがあった。本発明では、以上の
ような問題点を解決し、副反射鏡駆動による電気特性の
劣化が小さいアンテナポインティング装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、主反射鏡、副反射鏡、一次放射器、前記副反射鏡
を駆動する手段により構成される反射鏡アンテナにおい
て、前記主反射鏡の焦点を原点、前記主反射鏡の回転対
称軸ｚ軸、前記主反射鏡をオフセットする方向をｘ軸と
定義し、前記副反射鏡を駆動する手段の駆動中心を前記
副反射鏡の中心を通りｚ軸に平行な直線よりもｘの正方
向の領域に配置した。

【０００６】また、主反射鏡、副反射鏡、一次放射器、
前記副反射鏡を駆動する手段により構成される反射鏡ア
ンテナにおいて、前記副反射鏡を駆動する手段の駆動中
心を前記副反射鏡の表面よりも前記主反射鏡側の領域に
配置した。

【０００７】

【作用】本発明では、副反射鏡の駆動中心を副反射鏡の
中心よりも上方（オフセットする方向）の領域もしくは
副反射鏡よりも前方（主反射鏡側）に配置し、副反射鏡
駆動角に対するビーム偏位角の比率を大きくすることに
より、一定のビーム偏位角に対して副反射鏡を駆動する
量が小さくなり、これにより利得やサイドローブなどの
電気特性の劣化を小さくすることができる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を以下に示す。

【０００９】図１は本発明によるアンテナポインティン
グ装置をもつ反射鏡アンテナの構成を示す図である。反
射鏡アンテナは、主反射鏡１、副反射鏡２および一次放
射器３により構成され、一次放射器からの電波は図に示
すように副反射鏡および主反射鏡を介して送受信され
る。この実施例では、主反射鏡をパラボラ、副反射鏡を
双曲面とするオフセットカセグレンアンテナを例にとっ
ている。ここで、反射鏡の焦点０を原点とする直交座標
系を定義して、主反射鏡の回転対称軸をｚ軸、オフセッ
ト方向をｘ軸とするように選ぶ。一次放射器３の近くに
はアンテナのビーム方向の指向誤差を検出するＲＦセン
サ４が配置され、この誤差信号より副反射鏡を駆動する
量を決め、駆動機構５により副反射鏡を駆動する。ここ
で駆動機構５の駆動中心６（ｘ_s，ｙ_s，ｚ_s）を副反
射鏡２の中心を通りｚ軸に平行な直線Ａ−Ａ´よりも上
方、すなわちｘ_s＞ｘ₀となる領域に設定する。このよ
うに駆動中心を設定することにより、副反射鏡駆動時に
電気特性の劣化を小さくすることができる。以下にその
理由について説明する。

【００１０】いま、図２に示すように駆動中心と駆動角
θ、φ、およびビーム偏位角Θ、Φを定義する。図３に
は、ｘ−ｚ平面上で駆動中心の位置を変化させた場合に
駆動角とビーム偏位角がどのように変化するかを数値解
析により求めた結果を示し、同図（ａ）にはΘ／θ、
（ｂ）にはΦ／φの関係を各々示す。これから、オフセ
ットカセグレンアンテナでは、副反射鏡駆動角φに対す
るビーム偏位角Φの比の絶対値が副反射鏡駆動角θに対
するビーム偏位角Θの比の絶対値よりも大きくなること
がわかった。すなわち、ある一定の角度のビーム偏位を
行おうとする場合には副反射鏡駆動角θをφよもり大き
くする必要かあると言える。副反射鏡を大きく駆動する
ほど反射鏡からのスピルオーバーが増え、利得の低下や
サイドローブレベルが上昇するなどの問題を生じること
から、副反射鏡の駆動角をできるだけ小さくできるよう
に駆動中心を設定することが重要である。特に、副反射
鏡の駆動角θの駆動中心の設定が重要である。図３
（ａ）からわかるように、駆動角θの駆動中心を主反射
鏡の方向にもっていったほうがΘ／θの絶対値が大きく
なり、あるビーム偏位角Θに対して駆動角θが小さくな
るので電気特性上都合が良い。図４には、具体的に一定
の角度のビーム偏位を行ったときに遠方界のビーム利得
がどの程度劣化するかを数値解析により求めた結果を示
し、同図（ａ）にはΘ＝ 0.5度、（ｂ）にはΘ＝-0.5度
の場合を各々示す。これから、駆動角θの駆動中心は主
反射鏡の方向にあったほうが利得の劣化が小さいことが
わかる。しかし、実際には駆動機構上の問題から、副反
射鏡駆動の駆動中心は副反射鏡に近い位置にならざるを
得ない。そこで図１に示したように副反射鏡の上部、つ
まり、副反射鏡の中心を通りｚ軸に平行な直線よりも正
のｘ方向に駆動中心を配置する。主反射鏡側へ駆動中心
を近づけるということから、図５に示すように見かけ上
の駆動中心７を副反射鏡の表面の前方（一次放射器側も
しくは主反射鏡側）に置くこともできる。また、駆動角
θの駆動中心の設定が重要であることから、図６に示す
ように駆動角θの駆動中心８と駆動角φの駆動中心９を
分離して、駆動角θの駆動中心８を前述のように副反射
鏡の中心を通りｚ軸に平行な直線よりも上部もしくは副
反射鏡の表面前方に配置し、駆動角φの駆動中心９を駆
動機構を容易な構成にできる位置に設定することができ
る。以上の説明では、駆動方向が２軸（θとφの回転）
の場合を前提にして説明したが、この他に直交する３方
向へ平行移動させる駆動方向を追加して設けることもで
きる。この場合には、平行移動により駆動角θの駆動中
心を前述の副反射鏡の上部もしくは前方に設定できる構
成であればよい。次に図１の実施例に示した各装置の詳
細な説明をする。

【００１１】図７には一次放射器３、ＲＦセンサ４を正
面から見た図を示す。ここで一次放射器３、ＲＦセンサ
４とも円形ホーンアンテナを用いて例を示すが、他のア
ンテナ素子を用いてもよい。ＲＦセンサは４ホーン方式
のモノパルスセンサの例を示す。ここでも同様に、ＲＦ
センサは高次モードによる方式を利用してもよい。ＲＦ
センサは衛星搭載用のマルチビームアンテナなどに利用
する場合には副反射鏡の焦点から離れた位置に置かれる
ことが多い。そのため、４つのホーン１１、１２、１
３、１４に適当な重み付け（振幅、位相を調整する）を
行うことにより、差パターン、和パターンを形成し、ビ
ーム指向方向誤差を検知する。ＲＦセンサの給電系の構
成を図８に示す。ここで各ホーンの重み付けは減衰器１
５、１６、１７、１８と移相器１９、２０、２１、２２
により行われる。和信号およびアジマス面、エレベーシ
ョン面の差信号はハイブリット２３、２４、２５、２６
を図のように接続することにより生成できる。図９にア
ンテナポインティング装置の動作および構成を示す。こ
こで図８のように構成されたＲＦセンサ受信部３１より
和信号と二つの差信号が追尾受信器３２に入力する。追
尾受信器では、和信号と差信号を比較することにより指
向方向が所定方向に対してどの程度の差があるかを示す
ステイタス信号を生成し、制御器３３に入力する。制御
器ではそのステイタス信号により副反射鏡を駆動する量
を示す動作信号を生成し、駆動機構５に入力し、副反射
鏡を駆動する。駆動機構としてはステップモーターや磁
気を利用した駆動方式を利用することにより、高精度の
駆動が行える。通常は２軸の駆動方向をもつ方式を利用
しており、その二つの駆動中心を一致させても、別個に
設定することも容易である。別個に設定する場合には、
駆動系を独立に構成できる利点がある。また、３軸以
上、つまりθ、φの回転駆動の他に平行移動などを加え
ることにより、見かけ上の駆動中心を副反射鏡の前方な
ど、実際の駆動機構が無い領域に設定することも可能で
ある。

【００１２】以上説明したように、本発明のアンテナポ
インティング装置により、副反射鏡駆動によるアンテナ
特性の劣化を小さくすることができる。特に利得の低下
やサイドローブレベルの上昇を阻止することに有効であ
る。従って、低サイドローブの放射指向性をつくり周波
数共用を行う衛星搭載用マルチビームアンテナには効果
が大きい。また、衛星搭載用アンテナでは指向方向の誤
差を検知するためにＲＦセンサを設けるが、本発明では
副反射鏡駆動によってＲＦセンサのパターン、例えば和
信号パターンや差信号パターンが劣化することを防ぐこ
とにも非常に効果がある。

【００１３】以上の説明において、衛星搭載用の反射鏡
アンテナを前提に説明し、副反射鏡の駆動をＲＦセンサ
による指向方向誤差信号に基づいて行ったが、ＲＦセン
サが無く副反射鏡をマニュアルにより駆動するような場
合にも全く同等の効果が得られる。さらに、反射鏡を修
整したような場合にも本発明の効果は期待できる。

【００１４】

【発明の効果】本発明は以上のような構成により、副反
射鏡駆動によるアンテナ特性の劣化を小さくすることが
できる。特に利得の低下やサイドローブレベルの上昇を
阻止することに効果があり、衛星搭載用マルチビームア
ンテナなどに有効である。さらに、ＲＦセンサの和信号
パターンや差信号パターンが劣化することを防ぐことに
も非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナポインティング装置をもつ
オフセット反射鏡アンテナの構成図。

【図２】副反射鏡の駆動中心と駆動角およびビーム偏
位角の定義を示す図。

【図３】副反射鏡の駆動角とビーム偏位角の比が駆動
中心によりどのように変化するかを示す図。

【図４】副反射鏡駆動により生じる利得劣化量と駆動
中心の関係を示す図。

【図５】本発明の他の実施例における副反射鏡と駆動
中心を示す図。

【図６】本発明の他の実施例における副反射鏡と駆動
中心を示す図。

【図７】本発明の実施例における一次放射器とＲＦセ
ンサの配置を示す図。

【図８】本発明の実施例におけるＲＦセンサ給電系の
構成を示す図。

【図９】本発明の実施例におけるアンテナポインティ
ング装置の構成と動作を示す図。

【符号の説明】

１…主反射鏡２…副反射鏡３…一次放射器４…ＲＦセンサ５…駆動機構６…駆動中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主反射鏡、この主反射鏡に対向した副反
射鏡、この副反射鏡に開口面が対向した一次放射器、こ
の一次放射器に対し電波を送信或いは受信させるため前
記副反射鏡を駆動する駆動手段より構成された反射鏡ア
ンテナにおいて、前記主反射鏡の焦点を原点、前記主反
射鏡の回転対称軸をｚ軸、前記主反射鏡をオフセットす
る方向をｘ軸と定義し、前記駆動手段の駆動中心を前記
副反射鏡の中心を通りｚ軸に平行な直線よりもｘ軸の正
方向の領域に配置したことを特徴とするアンテナポイン
ティング装置。
【請求項２】主反射鏡、この主反射鏡に対向した副反
射鏡、この副反射鏡に開口面が対向した一次放射器、こ
の一次放射器に対し電波を送信或いは受信させるため前
記副反射鏡を駆動する駆動手段より構成された反射鏡ア
ンテナにおいて、前記駆動手段の駆動中心を前記副反射
鏡の前記主反射鏡に対向した側の領域に配置したことを
特徴とするアンテナポインティング装置。