JPH0630409B2 - パラボラアンテナ装置 - Google Patents
パラボラアンテナ装置Info
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- JPH0630409B2 JPH0630409B2 JP62035344A JP3534487A JPH0630409B2 JP H0630409 B2 JPH0630409 B2 JP H0630409B2 JP 62035344 A JP62035344 A JP 62035344A JP 3534487 A JP3534487 A JP 3534487A JP H0630409 B2 JPH0630409 B2 JP H0630409B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ａ．産業上の利用分野 本発明はマイクロ波通信用に用いられるパラボラアンテ
ナ装置に関する。
ナ装置に関する。
ｂ．従来の技術 この種のアンテナ装置として回転放物面からなる主反射
鏡と双曲面からなる副反射鏡および一次放射器からなる
カセグレンアンテナ、および副反射鏡が楕円面からなる
グレゴリアンアンテナが知られている。しかしいずれの
場合においても、主反射鏡の開口面照度分布を自由にコ
ントロールすることができないことが欠点である。
鏡と双曲面からなる副反射鏡および一次放射器からなる
カセグレンアンテナ、および副反射鏡が楕円面からなる
グレゴリアンアンテナが知られている。しかしいずれの
場合においても、主反射鏡の開口面照度分布を自由にコ
ントロールすることができないことが欠点である。
この種のアンテナにおいて開口面照度分布をコントロー
ルするためには一次放射器の指向性をコントロールする
必要があるが、一般的に一次放射器は開口面積が小さい
のでそのコントロールは困難である。
ルするためには一次放射器の指向性をコントロールする
必要があるが、一般的に一次放射器は開口面積が小さい
のでそのコントロールは困難である。
開口照度分布はアンテナ効率，アンテナ指向性等のアン
テナ特性に関係し、開口照度分布をコントロールできな
いことはこれらの特性をコントロールすることができな
いことを意味する。
テナ特性に関係し、開口照度分布をコントロールできな
いことはこれらの特性をコントロールすることができな
いことを意味する。
上記問題点を解決するために、一次放射器の指向特性お
よび開口分布に応じて、副反射鏡と主反射鏡の鏡面形状
を修整する方法が知られている。
よび開口分布に応じて、副反射鏡と主反射鏡の鏡面形状
を修整する方法が知られている。
この場合は一次放射器として、より良い指向性を得るた
めに、電界面，磁界面の指向性ができるだけ等方的であ
るものを用い、副反射鏡と主反射鏡は、ａ）反射の条
件，ｂ）電力保存の法則，ｃ）光路長一定の法則を満足
する曲面をいわゆる修整曲面の技法を用いて求めたもの
を用いる。
めに、電界面，磁界面の指向性ができるだけ等方的であ
るものを用い、副反射鏡と主反射鏡は、ａ）反射の条
件，ｂ）電力保存の法則，ｃ）光路長一定の法則を満足
する曲面をいわゆる修整曲面の技法を用いて求めたもの
を用いる。
副反射鏡は具体的には次の微分方程式を満足する。
ここにおいて座標は第８図に示すように、パラボラアン
テナ装置の光軸をｚ軸、一次放射器１の位相中心Ｆをｚ
軸上のｚ＝ａの点とし、ｚ軸と副反射鏡２の一点Ｓとの
なす角度および位相中心（Ｆ）からの距離をそれぞれ
θ，ｒ、副反射鏡２から主反射鏡に反射した電磁波が反
射してｚ軸に平行な反射波となる主反射鏡の上の点Ｍの
ｚ軸からの距離をρ、その点のｚ座標をＺ、直線SMがｚ
軸となす角度をφとしたものである。ＥＰ（θ）は予め
与えられた電界指向特性であり、Ｅｄ（ρ）は予め与え
られた電界開口分布である。ρｍは主反射鏡の外径、ρ
ｏはρの下限値、θｍはＦ点から副反射鏡の外周を見込
む角度、θｏはθの下限値である。＝ｒ＋ＳＭ＋ｚで
ある。
テナ装置の光軸をｚ軸、一次放射器１の位相中心Ｆをｚ
軸上のｚ＝ａの点とし、ｚ軸と副反射鏡２の一点Ｓとの
なす角度および位相中心（Ｆ）からの距離をそれぞれ
θ，ｒ、副反射鏡２から主反射鏡に反射した電磁波が反
射してｚ軸に平行な反射波となる主反射鏡の上の点Ｍの
ｚ軸からの距離をρ、その点のｚ座標をＺ、直線SMがｚ
軸となす角度をφとしたものである。ＥＰ（θ）は予め
与えられた電界指向特性であり、Ｅｄ（ρ）は予め与え
られた電界開口分布である。ρｍは主反射鏡の外径、ρ
ｏはρの下限値、θｍはＦ点から副反射鏡の外周を見込
む角度、θｏはθの下限値である。＝ｒ＋ＳＭ＋ｚで
ある。
さらに主反射鏡として回転放物面を用い副反射鏡を特殊
な鏡面形状にした反射鏡アンテナ装置が特公昭60-4605
に開示されている。この場合、副反射鏡の形状は次のよ
うな形状を有する。
な鏡面形状にした反射鏡アンテナ装置が特公昭60-4605
に開示されている。この場合、副反射鏡の形状は次のよ
うな形状を有する。
第９図は主反射鏡の鏡軸を含む面内におけるこのアンテ
ナ装置の断面図である。
ナ装置の断面図である。
一次放射器である給電ホーン1aの給電ホーンの位相中心
F1aから副反射鏡2aに入射した電磁波は放物面鏡である
主反射鏡3aで再び反射され、空間に放射される。副反射
鏡2aの中心部は双曲面鏡または楕円面鏡である。しかし
周辺部は、主反射鏡3aの外縁M1aを通り主反射鏡鏡軸に
平行な直線上の一点0aを中心として外縁M1aを通る円の
円弧をCaとするとき、位相中心F1aから放射された波動
が副反射鏡2aの１点5aで反射され、主反射鏡3aの１点Ma
で再び反射されたとき、上記円弧Ca上で位相が一致する
形状を有する。すなわち経路F1a 5a Ma Caについての位
相変化は5a,Maの位置とは無関係に一定となるように副
反射鏡の周辺部4aの形状が定められる。
F1aから副反射鏡2aに入射した電磁波は放物面鏡である
主反射鏡3aで再び反射され、空間に放射される。副反射
鏡2aの中心部は双曲面鏡または楕円面鏡である。しかし
周辺部は、主反射鏡3aの外縁M1aを通り主反射鏡鏡軸に
平行な直線上の一点0aを中心として外縁M1aを通る円の
円弧をCaとするとき、位相中心F1aから放射された波動
が副反射鏡2aの１点5aで反射され、主反射鏡3aの１点Ma
で再び反射されたとき、上記円弧Ca上で位相が一致する
形状を有する。すなわち経路F1a 5a Ma Caについての位
相変化は5a,Maの位置とは無関係に一定となるように副
反射鏡の周辺部4aの形状が定められる。
この結果、副反射鏡の周辺部で反射された電磁波は、こ
の平面内では0a点から放射されたように空間に放射され
る。
の平面内では0a点から放射されたように空間に放射され
る。
このアンテナ装置は次のように動作する。高周波帯にお
いては、一次放射器から放射される電磁波の指向特性に
おけるメインロープの幅が狭いので、副反射鏡の周辺部
4aにおける電界レベルが低く洩れ電力が少い。また低周
波帯においては一次放射器1aから放射される電磁波のメ
インロープの幅が広く副反射鏡の周辺部4aにも電磁波が
照射されるが、そこで反射されたものは0a点から放射さ
れたように空間に放射される。したがって低周波波にお
いても洩れ電力を少くすることができる。このようにこ
の反射鏡アンテナは、広い帯域において洩れ電力を少く
することによりアンテナの特性を改善することを可能と
する。
いては、一次放射器から放射される電磁波の指向特性に
おけるメインロープの幅が狭いので、副反射鏡の周辺部
4aにおける電界レベルが低く洩れ電力が少い。また低周
波帯においては一次放射器1aから放射される電磁波のメ
インロープの幅が広く副反射鏡の周辺部4aにも電磁波が
照射されるが、そこで反射されたものは0a点から放射さ
れたように空間に放射される。したがって低周波波にお
いても洩れ電力を少くすることができる。このようにこ
の反射鏡アンテナは、広い帯域において洩れ電力を少く
することによりアンテナの特性を改善することを可能と
する。
ｃ．発明が解決しようとする問題点 修整曲面の技法によって求めたパラボラアンテナは、主
反射鏡をも修整することを前提としているので、主反射
鏡が回転放物面でなくなる。第２図は修整曲面の技法に
よって求めた主反射鏡３を有するアンテナ装置の中心軸
を通る断面の上半面を概念的に示す。
反射鏡をも修整することを前提としているので、主反射
鏡が回転放物面でなくなる。第２図は修整曲面の技法に
よって求めた主反射鏡３を有するアンテナ装置の中心軸
を通る断面の上半面を概念的に示す。
第３図に誇張されて図示されているように主反射鏡３
は、実線で示された放物面ではなくなり破線で示された
断面を有する回転曲面となる。なお副反射鏡２も、この
図では分りにくいが、単純な２次曲線ではない曲面とな
っている。
は、実線で示された放物面ではなくなり破線で示された
断面を有する回転曲面となる。なお副反射鏡２も、この
図では分りにくいが、単純な２次曲線ではない曲面とな
っている。
このような形状を有する主反射鏡は製作が困難であり、
また一次放射器１毎に主反射鏡を変えなければならない
ので製作上の共用性を欠く。
また一次放射器１毎に主反射鏡を変えなければならない
ので製作上の共用性を欠く。
他方、従来技術の欄の最後に言及した反射鏡アンテナ装
置は特定の周波数における開口面照度分布をコントロー
ルするという目的に不充分である。
置は特定の周波数における開口面照度分布をコントロー
ルするという目的に不充分である。
本発明は主反射鏡に放物面鏡を用いながら、開口面照度
分布をコントロールすることができるパラボラアンテナ
装置を提供することを目的とする。
分布をコントロールすることができるパラボラアンテナ
装置を提供することを目的とする。
ｄ．問題点を解決するための手段 上記問題点は、一次放射器と、一次放射器から放射され
た電磁波を反射する副反射鏡と、副反射鏡で反射された
電磁波を再び反射する主反射鏡を備えるパラボラアンテ
ナ装置において、上記主反射鏡が放物面鏡であり、上記
副反射鏡が修整曲面の技法によって求められた中心部回
転曲面鏡と、一次放射器から放射された電磁波を反射し
反射波を上記主反射鏡に照射する外周部回転曲面鏡から
成り、上記主反射鏡の少くとも一領域には上記中心部回
転曲面鏡で反射された電磁波と上記外周部回転曲面鏡で
反射された電磁波が重ね合わせて照射され、この際一次
放射器の位相中心F1から上記中心部回転曲面鏡を経て主
反射鏡上の点P2に到達した電磁波の振幅，位相をそれぞ
れＡ，θ１とし、該点P2に上記外周部回転曲面鏡を経て
到達した電磁波の振幅，位相をそれぞれＢ，θ２とし、
該点P2から開口面に下した垂線の足と該点P2の間の位相
差をθ３とするとき、上記外周部回転曲面鏡が次の関数
を成立させる曲面であることを特徴とするパラボラアン
テナ装置によって解決された。
た電磁波を反射する副反射鏡と、副反射鏡で反射された
電磁波を再び反射する主反射鏡を備えるパラボラアンテ
ナ装置において、上記主反射鏡が放物面鏡であり、上記
副反射鏡が修整曲面の技法によって求められた中心部回
転曲面鏡と、一次放射器から放射された電磁波を反射し
反射波を上記主反射鏡に照射する外周部回転曲面鏡から
成り、上記主反射鏡の少くとも一領域には上記中心部回
転曲面鏡で反射された電磁波と上記外周部回転曲面鏡で
反射された電磁波が重ね合わせて照射され、この際一次
放射器の位相中心F1から上記中心部回転曲面鏡を経て主
反射鏡上の点P2に到達した電磁波の振幅，位相をそれぞ
れＡ，θ１とし、該点P2に上記外周部回転曲面鏡を経て
到達した電磁波の振幅，位相をそれぞれＢ，θ２とし、
該点P2から開口面に下した垂線の足と該点P2の間の位相
差をθ３とするとき、上記外周部回転曲面鏡が次の関数
を成立させる曲面であることを特徴とするパラボラアン
テナ装置によって解決された。
Aexpjθ１＋Bexpjθ２＝Cexpjθ３ ここにおいてｊは虚数単位であり、Ｃは実数である。
ｅ．作用 修整曲面の技法で求められた副反射鏡はそれに対応する
主反射鏡を用いることによって開口面において等位相と
なる。例えば第４図(a)において一次放射器１の位相中
心点Ｆから副反射鏡２を経て、破線で示された修整曲面
で反射された電磁波W1M,W2Mは開口面において等位相で
ある。
主反射鏡を用いることによって開口面において等位相と
なる。例えば第４図(a)において一次放射器１の位相中
心点Ｆから副反射鏡２を経て、破線で示された修整曲面
で反射された電磁波W1M,W2Mは開口面において等位相で
ある。
修整曲面の技法で求められた副反射鏡に代えて、第４図
(a)において実線で示された放物面鏡を主反射鏡として
用いると、開口面APにおいて等位相でなくなる。第４図
(a)において主反射鏡の中心部付近で反射された電磁波W
1Pは上記電磁波W1Mに対して位相が進み、主反射鏡の中
心部から外れた位置で反射された電磁波W2PはW2Mに対し
て位相が遅れる。
(a)において実線で示された放物面鏡を主反射鏡として
用いると、開口面APにおいて等位相でなくなる。第４図
(a)において主反射鏡の中心部付近で反射された電磁波W
1Pは上記電磁波W1Mに対して位相が進み、主反射鏡の中
心部から外れた位置で反射された電磁波W2PはW2Mに対し
て位相が遅れる。
第６図の破線Ap,PHpは主反射鏡として修整曲面の技法で
求めた曲面に代えて放物面鏡を用いたときの開口面にお
ける電磁波の振幅と位相をそれぞれ示すグラフである。
第６図において横軸は主反射鏡の半径Ｄで規格化した中
心軸からの距離ρ／Ｄである。
求めた曲面に代えて放物面鏡を用いたときの開口面にお
ける電磁波の振幅と位相をそれぞれ示すグラフである。
第６図において横軸は主反射鏡の半径Ｄで規格化した中
心軸からの距離ρ／Ｄである。
第４図(a)の電磁波W1P,W2Pに対応する直線が第６図にお
いてW1P,W2Pとして示されている。電磁波W1Pの位相が進
み電磁波W2Pの位相は遅れることが、破線PHpがAP1のと
ころでは正であり、AP2のところでは負であることによ
り示されている。
いてW1P,W2Pとして示されている。電磁波W1Pの位相が進
み電磁波W2Pの位相は遅れることが、破線PHpがAP1のと
ころでは正であり、AP2のところでは負であることによ
り示されている。
本発明に係るパラボラアンテナ装置の副反射鏡は修整曲
面の技法による中心部回転曲面鏡の外側に外周部回転曲
面鏡を備え、外周部反射鏡で反射された電磁波も主反射
鏡に照射される。すなわち主反射鏡には中心部回転曲面
鏡からの電磁波と外周部回転曲面鏡からの電磁波が重ね
合わされて照射される。そして主反射鏡からの反射波は
両電磁波の重ね合せに対応する波である。
面の技法による中心部回転曲面鏡の外側に外周部回転曲
面鏡を備え、外周部反射鏡で反射された電磁波も主反射
鏡に照射される。すなわち主反射鏡には中心部回転曲面
鏡からの電磁波と外周部回転曲面鏡からの電磁波が重ね
合わされて照射される。そして主反射鏡からの反射波は
両電磁波の重ね合せに対応する波である。
電磁波の波面は等位相面であり、電磁波は波面に対して
垂直方向に伝播する。したがって開口面に平行な等位相
面を作ると電磁波は光軸に平行に伝播する。本発明にお
いては外周部回転反射鏡の形状を、次の関係が成立する
ように定める。すなわち一次放射器の位相中心から上記
中心部回転曲面鏡を経て主反射鏡の１点に到達した電磁
波の振幅，位相をそれぞれＡ，θ１とし、その１点に上
記外周部回転曲面鏡を経て到達した電磁波の振幅，位相
をそれぞれＢ，θ２とし、その１点から開口面に下した
垂線の足とその１点の間の位相差をθ３とするとき、次
式が成立するように定められる。
垂直方向に伝播する。したがって開口面に平行な等位相
面を作ると電磁波は光軸に平行に伝播する。本発明にお
いては外周部回転反射鏡の形状を、次の関係が成立する
ように定める。すなわち一次放射器の位相中心から上記
中心部回転曲面鏡を経て主反射鏡の１点に到達した電磁
波の振幅，位相をそれぞれＡ，θ１とし、その１点に上
記外周部回転曲面鏡を経て到達した電磁波の振幅，位相
をそれぞれＢ，θ２とし、その１点から開口面に下した
垂線の足とその１点の間の位相差をθ３とするとき、次
式が成立するように定められる。
Aexpjθ１＋Bexpjθ２＝Cexpjθ３ この関係は波動論的には次のように説明される。
第４図(b)は、波動論的立場から本発明を説明するため
の、パラボラアンテナ装置の断面図である。
の、パラボラアンテナ装置の断面図である。
一般に、曲面Ｓで反射された電磁波の空間上の一点にお
ける電磁波の電界の強度ＥＳは曲面Ｓ上の微小部分dSか
らの反射波の重ね合せである。具体的には、一次放射器
の指向性をＧ、一次放射器の位相中心から副反射鏡の微
小部分dSへの位置ベクトルをρ（Ｓ）、副反射鏡の当該
微小部分にdSにおける入射波の偏波ベクトルをｅ、副反
射鏡の当該微小部分dSの法線ベクトルをｎ、電磁波の波
数をｋ、副反射鏡の当該微小部分dSから主反射鏡の一点
への位置ベクトルをＲ（Ｓ）、主反射鏡で反射された電
磁網の偏波ベクトルをｉとするとき、主反射鏡の上記一
点から主軸と平行に距離Ｒだけ離れた点の電磁波の電界
強度ＥＳは次式で表現される。
ける電磁波の電界の強度ＥＳは曲面Ｓ上の微小部分dSか
らの反射波の重ね合せである。具体的には、一次放射器
の指向性をＧ、一次放射器の位相中心から副反射鏡の微
小部分dSへの位置ベクトルをρ（Ｓ）、副反射鏡の当該
微小部分にdSにおける入射波の偏波ベクトルをｅ、副反
射鏡の当該微小部分dSの法線ベクトルをｎ、電磁波の波
数をｋ、副反射鏡の当該微小部分dSから主反射鏡の一点
への位置ベクトルをＲ（Ｓ）、主反射鏡で反射された電
磁網の偏波ベクトルをｉとするとき、主反射鏡の上記一
点から主軸と平行に距離Ｒだけ離れた点の電磁波の電界
強度ＥＳは次式で表現される。
E0：定数 本発明に係るパラボラアンテナ装置においては、副反射
鏡を形成する曲面Ｓは中心部回転曲面鏡を形成する曲面
Ｓ１と外周部回転曲面鏡を形成する曲面Ｓ２からなるの
で、上式の面積分は曲面Ｓ１と曲面Ｓ２における面積分
の和になる。曲面Ｓ１，Ｓ２上における面積分をそれぞ
れＩ（Ｓ１），Ｉ（Ｓ２）とすると、放物面鏡Ｐ上の点
Ｐ２で反射された電磁波の電界強度ＥＰは次のように表
現される。
鏡を形成する曲面Ｓは中心部回転曲面鏡を形成する曲面
Ｓ１と外周部回転曲面鏡を形成する曲面Ｓ２からなるの
で、上式の面積分は曲面Ｓ１と曲面Ｓ２における面積分
の和になる。曲面Ｓ１，Ｓ２上における面積分をそれぞ
れＩ（Ｓ１），Ｉ（Ｓ２）とすると、放物面鏡Ｐ上の点
Ｐ２で反射された電磁波の電界強度ＥＰは次のように表
現される。
ここにおいて Ｅ（Ｓ１），Ｅ（Ｓ２）は複素数であるので、それぞれ
次のように表現することができる。
次のように表現することができる。
放物曲面からなる主反射鏡からＺ軸と平行に充分遠い
点、ＰＲ（図示せず）の放物面Ｐ上の点Ｐ２からの距離
をＲとするとき、その点の電界強度ＥＰは次式で与えら
れる。
点、ＰＲ（図示せず）の放物面Ｐ上の点Ｐ２からの距離
をＲとするとき、その点の電界強度ＥＰは次式で与えら
れる。
他方修整曲面の技法で得られた副反射鏡の部分（曲面Ｓ
１）で反射され、修整曲面の技法で得られた仮想的な主
反射鏡Ｍ上の点Ｍ２で反射された電磁波の上記点ＰＲに
おける電界強度ＥＭは、点Ｐ２と点Ｍ２のＺ軸方向の距
離を２とするとき、Ｒ−２≒Ｒであることを考慮す
ると同様に次式で与えられる。
１）で反射され、修整曲面の技法で得られた仮想的な主
反射鏡Ｍ上の点Ｍ２で反射された電磁波の上記点ＰＲに
おける電界強度ＥＭは、点Ｐ２と点Ｍ２のＺ軸方向の距
離を２とするとき、Ｒ−２≒Ｒであることを考慮す
ると同様に次式で与えられる。
ＥＰは開口面と平行な等位相面を介するので、ＥＰ＝Ｅ
ＭのときＥＭは開口面と平行な等位相面を有する。上式
においてCexp-jk２を改めてＣと書き換えると、次式
が得られる。
ＭのときＥＭは開口面と平行な等位相面を有する。上式
においてCexp-jk２を改めてＣと書き換えると、次式
が得られる。
Aexpjθ１＋Bexpjθ２＝Cexpjθ３ 上式のCexpjθ３は複素平面上では第５図に示すよう
に、複素数Aexpjθ１とBexpjθ２の和として求められ
る。和である複素数Cexpjθ３の位相θ３が、放物面回
転鏡３から開口面へ下した垂線に沿った位相変化に等し
いので、放物面回転鏡３からの反射波の波面が開口面に
平行になる。
に、複素数Aexpjθ１とBexpjθ２の和として求められ
る。和である複素数Cexpjθ３の位相θ３が、放物面回
転鏡３から開口面へ下した垂線に沿った位相変化に等し
いので、放物面回転鏡３からの反射波の波面が開口面に
平行になる。
電磁波W1Pは位相が進んでいるので、位相が遅れている
電磁波を重ね合せることにより位相変化を相殺すること
ができる。また電磁波W2Pは位相が進んでいるので位相
が遅れている電磁波を重ね合わせることにより位相変化
を相殺することができる。すなわち外周部回転曲面鏡
は、第６図の破線ＰＨＰを平らにするために放物面鏡の
中心部には位相が遅れている電磁波を照射する。外周部
には位相が進んでいる電磁波を照射する。
電磁波を重ね合せることにより位相変化を相殺すること
ができる。また電磁波W2Pは位相が進んでいるので位相
が遅れている電磁波を重ね合わせることにより位相変化
を相殺することができる。すなわち外周部回転曲面鏡
は、第６図の破線ＰＨＰを平らにするために放物面鏡の
中心部には位相が遅れている電磁波を照射する。外周部
には位相が進んでいる電磁波を照射する。
この結果、パラボラアンテナ装置の振幅特性と位相特性
はそれぞれ第７図の曲線Ａ，PHのようになるすなわち位
相特性がかなり平坦になり、主反射鏡からの反射波は開
口面と平行な等位相面を持つ。
はそれぞれ第７図の曲線Ａ，PHのようになるすなわち位
相特性がかなり平坦になり、主反射鏡からの反射波は開
口面と平行な等位相面を持つ。
ｆ．実施例 第１図は本発明に係るパラボラアンテナ装置の概念的断
面図、第２図は修整曲面の技法によって求められたパラ
ボラアンテナ装置の概念的断面図、第３図は第２図のパ
ラボラアンテナ装置の主反射鏡を放物面鏡に代えたパラ
ボラアンテナ装置の概念的断面図である。
面図、第２図は修整曲面の技法によって求められたパラ
ボラアンテナ装置の概念的断面図、第３図は第２図のパ
ラボラアンテナ装置の主反射鏡を放物面鏡に代えたパラ
ボラアンテナ装置の概念的断面図である。
第２図において一次放射器１から放射される電磁波は、
修整曲面の技法で求められた曲面を有する副反射鏡２で
反射され、主反射鏡３でさらに反射される。主反射鏡３
もまた修整曲面の技法で求められた曲面であり、主反射
鏡で反射された電磁波の進行方向はアンテナの主軸方向
と平行となる。
修整曲面の技法で求められた曲面を有する副反射鏡２で
反射され、主反射鏡３でさらに反射される。主反射鏡３
もまた修整曲面の技法で求められた曲面であり、主反射
鏡で反射された電磁波の進行方向はアンテナの主軸方向
と平行となる。
第３図の破線は第２図の主反射を放物面鏡に代えたとき
の電磁波の進行方向を示す。放物面鏡は第２図の主反射
面との誤差が最も小さくなる放物面形状に選ばれるが、
完全には一致しない。したがって破線で示される放物面
と実線で示された修整曲面の傾斜が異なる部分で反射さ
れた電磁波の進行方向はアンテナの主軸方向に対して平
行な方向からずれる。なお修整曲面の方法で求められた
曲面と放物面の誤差および電磁波の進行方向のずれは第
３図においては少し誇張して拡大されて示されている。
の電磁波の進行方向を示す。放物面鏡は第２図の主反射
面との誤差が最も小さくなる放物面形状に選ばれるが、
完全には一致しない。したがって破線で示される放物面
と実線で示された修整曲面の傾斜が異なる部分で反射さ
れた電磁波の進行方向はアンテナの主軸方向に対して平
行な方向からずれる。なお修整曲面の方法で求められた
曲面と放物面の誤差および電磁波の進行方向のずれは第
３図においては少し誇張して拡大されて示されている。
第１図の副反射鏡は、区間ABで示される修整曲面の技法
で求められた中心部回転曲面鏡の外側に区間BCで示され
る楕円面鏡からなる外周部回転曲面鏡を備える。楕円面
はアンテナの主軸ｚ軸を回転軸とする回転楕円面であっ
て、中心軸を通る平面による断面図に現れる楕円の第１
の焦点は一次放射器１の位相中心点F1であり、第２の焦
点F2は外周部回転曲面鏡で反射された電磁波が照射され
るべき主反射鏡の位置に応じて選ばれる。第１図におい
ては楕円上のＢ点，Ｃ点は主反射鏡上のB2点，C2点にそ
れぞれ照射される。この場合、楕円の第２の焦点は図中
のF2点である。すなわち主反射鏡上の区間C2B2には中心
部回転曲面鏡で反射された電磁波と外周部回転曲面鏡で
反射された電磁波が重ね合わせて照射される。
で求められた中心部回転曲面鏡の外側に区間BCで示され
る楕円面鏡からなる外周部回転曲面鏡を備える。楕円面
はアンテナの主軸ｚ軸を回転軸とする回転楕円面であっ
て、中心軸を通る平面による断面図に現れる楕円の第１
の焦点は一次放射器１の位相中心点F1であり、第２の焦
点F2は外周部回転曲面鏡で反射された電磁波が照射され
るべき主反射鏡の位置に応じて選ばれる。第１図におい
ては楕円上のＢ点，Ｃ点は主反射鏡上のB2点，C2点にそ
れぞれ照射される。この場合、楕円の第２の焦点は図中
のF2点である。すなわち主反射鏡上の区間C2B2には中心
部回転曲面鏡で反射された電磁波と外周部回転曲面鏡で
反射された電磁波が重ね合わせて照射される。
一般に楕円は２焦点の位置だけでは形状は定まらず、さ
らに長軸の長さを定めることにより形状が定まる。この
長軸の長さについての自由度を用いて位相差を調整す
る。この際Ｂ点で両曲面を滑らかに接続することが好ま
しい。例えば放物面主反射鏡のD2点に副反射鏡中央部か
ら照射される電磁波は修整曲面の技法による曲面からな
る主反射鏡に照射された場合に比較して位相が遅れてい
るので、副反射鏡周辺部のＤ点から放物面主反射鏡のD2
点に照射される電磁波の位相が進むように長軸の長さが
選ばれた楕円面が外周部回転曲面鏡として用いられる。
らに長軸の長さを定めることにより形状が定まる。この
長軸の長さについての自由度を用いて位相差を調整す
る。この際Ｂ点で両曲面を滑らかに接続することが好ま
しい。例えば放物面主反射鏡のD2点に副反射鏡中央部か
ら照射される電磁波は修整曲面の技法による曲面からな
る主反射鏡に照射された場合に比較して位相が遅れてい
るので、副反射鏡周辺部のＤ点から放物面主反射鏡のD2
点に照射される電磁波の位相が進むように長軸の長さが
選ばれた楕円面が外周部回転曲面鏡として用いられる。
主反射鏡のC2B2の区間の全ての点について位相を調整す
ることは電磁波の回折等によって困難である。しかし、
主反射鏡上の位相差の大きい部分にのみ副反射鏡からの
反射位置を照射することによっても、等位相面を比較的
平坦にすることについて一定の効果を得ることもでき
る。
ることは電磁波の回折等によって困難である。しかし、
主反射鏡上の位相差の大きい部分にのみ副反射鏡からの
反射位置を照射することによっても、等位相面を比較的
平坦にすることについて一定の効果を得ることもでき
る。
楕円面の第２の焦点F2の位置を選ぶことにより、楕円面
から照射される主反射鏡の部分を変えることができる。
例えば第２の焦点F2を主反射鏡のD2点の近傍に設定する
と、D2点近傍から反射される電磁波の位相のみが調整さ
れる。
から照射される主反射鏡の部分を変えることができる。
例えば第２の焦点F2を主反射鏡のD2点の近傍に設定する
と、D2点近傍から反射される電磁波の位相のみが調整さ
れる。
なお副反射鏡の外周部回転曲面鏡は楕円面に限られな
い。
い。
ｇ．発明の効果 ｉ）予め与えられた指向性および開口分布に応じて形状
を修整曲面の技法を用いて求められた形状を有する副反
射鏡を用いながら、主反射鏡としては放物面鏡を用いる
ことができる。
を修整曲面の技法を用いて求められた形状を有する副反
射鏡を用いながら、主反射鏡としては放物面鏡を用いる
ことができる。
ii）主反射鏡を型式の異なる一次放射器に対して共有す
ることができるので、生産工程を簡略化し、その結果生
産コストを低廉化することができる。
ることができるので、生産工程を簡略化し、その結果生
産コストを低廉化することができる。
第１図は本発明に係るパラボラアンテナ装置の概念的断
面図、第２図は修整曲面の技法で求められたアンテナ装
置の概念的断面図、第３図は第２図のアンテナ装置の主
反射鏡だけを放物面鏡の概念的断面図、第４図(a)は第
３図のアンテナにおける電磁波の位相と第２図のアンテ
ナにおける電磁波の位相の差を示すためのアンテナの断
面図、第４図(b)は波動的に説明するための第４図(a)に
対応するアンテナの断面図、第５図は振幅と位相が異な
る電磁波を重ね合せて主反射鏡に照射することにより反
射波の振幅と位相を調整することができることを示す説
明図、第６図は第３図のアンテナからの電磁波の振幅特
性および位相特性を示すグラフ、第７図は本発明に係る
アンテナ装置からの電磁波の振幅特性および位相特性を
示すグラフ、第８図は修整曲面の技法で曲面を求めると
きの方程式の変数を意味を示すためのアンテナの断面
図、第９図は主反射鏡として放物面鏡を用いたアンテナ
装置の従来技術の一例の断面図である。 １……一次放射器、２……副反射鏡、 ３……主反射鏡、 第１図の副反射鏡２の区間AB……中心部回転曲面鏡 第１図の副反射鏡の区間BC……外周部回転曲面鏡。
面図、第２図は修整曲面の技法で求められたアンテナ装
置の概念的断面図、第３図は第２図のアンテナ装置の主
反射鏡だけを放物面鏡の概念的断面図、第４図(a)は第
３図のアンテナにおける電磁波の位相と第２図のアンテ
ナにおける電磁波の位相の差を示すためのアンテナの断
面図、第４図(b)は波動的に説明するための第４図(a)に
対応するアンテナの断面図、第５図は振幅と位相が異な
る電磁波を重ね合せて主反射鏡に照射することにより反
射波の振幅と位相を調整することができることを示す説
明図、第６図は第３図のアンテナからの電磁波の振幅特
性および位相特性を示すグラフ、第７図は本発明に係る
アンテナ装置からの電磁波の振幅特性および位相特性を
示すグラフ、第８図は修整曲面の技法で曲面を求めると
きの方程式の変数を意味を示すためのアンテナの断面
図、第９図は主反射鏡として放物面鏡を用いたアンテナ
装置の従来技術の一例の断面図である。 １……一次放射器、２……副反射鏡、 ３……主反射鏡、 第１図の副反射鏡２の区間AB……中心部回転曲面鏡 第１図の副反射鏡の区間BC……外周部回転曲面鏡。
Claims (1)
- 【請求項１】一次放射器と、一次放射器から放射された
電磁波を反射する副反射鏡と、副反射鏡で反射された電
磁波を再び反射する主反射鏡を備えるパラボラアンテナ
装置において、上記主反射鏡が放物面鏡であり、上記副
反射鏡が修整曲面の技法によって求められた中心部回転
曲面鏡と、一次放射器から放射された電磁波を反射し反
射波を上記主反射鏡に照射する外周部回転曲面鏡から成
り、上記主反射鏡の少くとも一領域には上記中心部回転
曲面鏡で反射された電磁波と上記外周部回転曲面鏡で反
射された電磁波が重ね合わせて照射され、この際一次放
射器の位相中心F1から上記中心部回転曲面鏡を経て主反
射鏡上の点P2に到達した電磁波の振幅，位相をそれぞれ
Ａ，θ１とし、該点P2に上記外周部回転曲面鏡を経て到
達した電磁波の振幅，位相をそれぞれＢ，θ２とし、該
点P2から開口面に下した垂線の足と該点P2の間の距離に
対応する位相をθ３とするとき、上記外周部回転曲面鏡
が次の関係を成立させる曲面であることを特徴とするパ
ラボラアンテナ装置。 Aexpjθ１＋Bexpjθ２＝Cexpjθ３ ここにおいてｊは虚数単位であり、Ｃは実数である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62035344A JPH0630409B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | パラボラアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62035344A JPH0630409B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | パラボラアンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63203003A JPS63203003A (ja) | 1988-08-22 |
| JPH0630409B2 true JPH0630409B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=12439243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62035344A Expired - Lifetime JPH0630409B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | パラボラアンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630409B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026898A (ja) * | 1973-03-21 | 1975-03-19 | ||
| JPS51130144A (en) * | 1975-05-06 | 1976-11-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Offset cassegrain antenna |
-
1987
- 1987-02-18 JP JP62035344A patent/JPH0630409B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026898A (ja) * | 1973-03-21 | 1975-03-19 | ||
| JPS51130144A (en) * | 1975-05-06 | 1976-11-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Offset cassegrain antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63203003A (ja) | 1988-08-22 |
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Legal Events
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