JPH0682976B2

JPH0682976B2 - 円偏波用パラボラアンテナ装置

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Publication number: JPH0682976B2
Application number: JP24879889A
Authority: JP
Inventors: 和介柳沢
Original assignee: YOKO KK
Current assignee: YOKO KK
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH03110904A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、マイクロ波通信の送受信や衛星放送の受信等
に使用される円偏波用パラボラアンテナ装置に関し、特
に円偏波発生のための一次放射器を簡単な構成としたも
のである。

（従来の技術）従来の円偏波用パラボラアンテナ装置としては、第９図
に示すごとく、一次放射器として導波管回路１用いて例
えば12GHzの受信信号の円偏波が直線偏波に変換され、
さらにコンバータ２で1GHz程度に周波数変換されて適宜
に同軸線路（図示せず）で通信機器に導かれている。こ
の導波管回路１およびコンバータ２は比較的に形状寸法
が大きく、パラボラ反射鏡３の前方に設置するとブロッ
キングによりアンテナ利得の減少が生じる。そこで、第
９図のごとく、導波管回路１を用いたものは、一般的に
パラボラ反射鏡３がオフセット型で構成されている。

また、第10図のごとく、一次放射器としての円偏波アン
テナの構造をバックファイア・ヘリカルコイル４とした
ものもある。そして、このバックファイア・ヘリカルコ
イル４は、正円形のパラボラ反射鏡５に同軸線路６でセ
ンターフィード型によって給電されて、パラボラ反射鏡
５の裏側に設けたコンバータ７に接続される。このバッ
クファイア・ヘリカルコイル４は比較的に形状寸法が小
さく、ブロッキングも少なくてアンテナ利得は比較的高
い。そして、開口面積が同じであれば、オフセット型に
比較して、正円形のパラボラ反射鏡５の大きさを小さく
できる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、第９図に示すごとき１次放射器としての導波
管回路１は、受信用の円錐ホーンと円偏波を直線偏波に
変換するための偏波変換器を必要とし、回路構成が複雑
であり、装置全体として高価である。

また、第10図に示すごとき一次放射器としてのバックフ
ァイア・ヘリカルコイル４は、ヘリカルコイルのピッチ
角や円周長の寸法精度によりアンテナ利得が大きく影響
を受ける。そこで、製造に際して高い精度が要求され、
やはり製造コストが高いものとなっている。

本発明は、上記した従来の円偏波用パラボラアンテナ装
置の事情に鑑みなされたもので、簡単な構成で寸法精度
良く製造できる一次放射器を用いた円偏波用パラボラア
ンテナ装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するために、本発明の円偏波用パラボ
ラアンテナ装置は、基板上に導電体ループを配置すると
ともに、この導電体ループで夾角が90度の２点と給電点
を接続する２つの経路の一方に90度移相器を介して信号
の位相が90度ずれるようにして円偏波ループアンテナを
形成し、パラボラ反射鏡の焦点付近に前記円偏波ループ
アンテナをループ面が前記パラボラ反射鏡に対向するよ
うに配置し、さらにこの円偏波ループアンテナに対し前
記パラボラ反射鏡と反対側位置に反射器を配置して構成
される。

また、基板上に導電体ループを配置するとともに、この
導電体ループで夾角が90度の２点と給電点を接続する２
つの経路の一方に90度移相器を介して信号の位相が90度
ずれるようにして円偏波ループアンテナを形成し、パラ
ボラ反射鏡の焦点付近に副反射鏡を配置し、この副反射
鏡の焦点付近で前記パラボラ反射鏡の前面近くに前記円
偏波ループアンテナをループ面が前記副反射鏡に対向す
るように配置して構成しても良い。

そして、前記パラボラ反射鏡が正円形であり、前記円偏
波ループアンテナに同軸線路を介してセンターフィード
型で給電するよう構成することもできる。

さらに、誘電体基板の一方の面に導電体箔からなる前記
導電体ループを形成し、この誘電体基板に同軸線路の一
端を接続し、その中心導体の接続点と前記導電体ループ
で夾角が90度の２点間を、伝搬される信号の位相が90度
ずれるだけ長さの違う２本のマイクロストリップライン
でそれぞれ接続し、前記誘電体基板の他方の面に前記導
電体ループより内側で前記マイクロストリップラインに
対向させてグランド板を形成し、このグランド板と前記
同軸線路の外側導体を接続して構成しても良い。

そしてまた、前記同軸線路の中心導体の接続点と前記導
電体ループで夾角が90度の２点間を、伝搬される信号の
位相が90度ずれるだけ長さの違う２本のマイクロストリ
ップラインで接続するのに代えて、一方のマイクロスト
リップラインの経路に、前記誘電体基板と別の誘電体を
配置して、前記導電体ループの２点と同軸線路の中心導
体の接続点を接続する２つの経路で信号の位相が90度ず
れるように構成することもできる。

（作用）まず、請求項１記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
は、導電体ループで夾角が90度の２点と給電点間の２つ
の経路で、信号の位相が90度ずれるようにして円偏波ル
ープアンテナを形成したので、一次放射器の構成が極め
て簡単となる。そして、反射器を配置することで、この
円偏波ループアンテナのメインローブがパラボラ反射鏡
の方向にのみ強く生じ、このパラボラ反射鏡で反射され
た電磁波を効率良く受信し得るとともに、電磁波を効率
良く反射させて送信し得る。

また、請求項２記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
は、円偏波ループアンテナをパラボラ反射鏡の前面近く
に配置するので、パラボラ反射鏡が円偏波ループアンテ
ナの反射器として作用する。しかも、パラボラ反射鏡と
円偏波ループアンテナの距離は僅かであり、給電線路が
極めて短い。

そして、請求項３記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
は、円偏波ループアンテナ自体が寸法的に小さいので、
センターフィード型でもブロッキングの影響が少ない。
そこで、アンテナ利得の高いセンターフィード型の正円
形のパラボラアンテナが得られる。

さらに、請求項４記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
にあっては、円偏波ループアンテナを形成する導電体ル
ープおよびマイクロストリップライン等をエッチングや
印刷等により同一工程で寸法精度良く製造し得る。

そしてまた、請求項５記載の円偏波用パラボラアンテナ
装置にあっては、マイクロストリップラインの経路に前
記誘電体基板との別の誘電体を配置するので、この誘電
体の誘電率と厚さおよび幅に応じてマイクロストリップ
ラインを伝搬する電磁波の速度を調整でき、導電体ルー
プの２点と給電点間の信号の位相差を微調整し得る。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照して
説明する。第１図は、本発明の円偏波用パラボラアンテ
ナ装置の一実施例の概要を示す側断面図であり、第２図
は、第１図における円偏波ループアンテナの構造を示す
一部切り欠き斜視図であり、第３図は、第２図における
円偏波ループアンテナの一例の平面図であり、第４図
は、第３図のＸ−Ｘ矢視断面図である。

第１図ないし第４図において、正円形のパラボラ反射鏡
10の焦点Ｆの付近に、一次放射器としての円偏波ループ
アンテナ11がループ面をパラボラ反射鏡10に対向させて
配置される。そして、この円偏波ループアンテナ11に
は、センターフィード型で給電されて同軸線路12の一端
が接続される。なお、同軸線路12の他端は、パラボラ反
射鏡10の裏側に配置されるコンバータ13に接続される。
さらに、円偏波ループアンテナ11に対してパラボラ反射
鏡10と反対側位置に反射器としての反射板14が円偏波ル
ープアンテナ11から信号の1/4〜1/2波長だけしてループ
面と平行に配置される。これらの円偏波ループアンテナ
11と反射板14は、第２図に示すごとく、支持部材を兼用
するレドーム15によって固定配置される。

ところで、円偏波ループアンテナ11の構造は、誘電体基
板16の一方の面に、導電体ループ17が配置されるととも
に、この導電体ループ17で夾角が90度の２点A,Bと給電
点であるループの中心を結第１と第２のマイクロストリ
ップライン18,19が配置される。そして、誘電体基板16
の他方の面に、導電体ループ17と対向しないようにそれ
より内側で同心円状の小径なグランド板20が配置され
る。これらの導電体ループ17と第１と第２のマイクロス
トリップライン18,19およびグランド板20は、銅等の導
電体箔をエッチングや印刷等で同一工程によって形成さ
れる。ここで、導電体ループ17の円周長は、信号の約1.
2波長である。また、第１のマイクロストリップライン1
8に対し、第２のマイクロストリップライン19は信号の1
/4波長だけ長くなるよう形成され、90度移相器として作
用し、導電体ループ17のA,B点と中心の給電点間で信号
の位相が90度だけずれる。さらに、給電点としての誘電
体基板16の中心に孔21が穿設され、グランド板20側から
孔21を同軸線路12の中心導体22が貫通して第１と第２の
マイクロストリップライン18,19に半田付け等で電気的
に接続される。また、同軸線路12の外側導体23がグラン
ド板20に半田付け等で電気的接続される。

かかる構成において、円偏波ループアンテナ11のメイン
ローブMBは、反射板14を設けたことにより、第１図に点
線で示すごとく、パラボラ反射鏡10に向けて強く発生す
る。そこで、パラボラ反射鏡10で反射集束されて焦点Ｆ
に向う円偏波の電磁波が、円偏波ループアンテナ11で効
率良く受信され、さらに第１と第２のマイクロストリッ
プライン18,19を介して円偏波が直線偏波に変換されて
給電点から同軸線路12を介してコンバータ13に伝搬され
る。ここで、反射板14の直径は信号の約0.4波長の小さ
なもので良く、具体的には12GHzの受信信号に対して直
径1cmである。このため、ブロッキングによる影響が少
なく、直径30cmのパラボラ反射鏡10で衛星放送を受信す
るのに実用上充分なアンテナ利得が得られる。また、円
偏波ループアンテナ11は、エッチングが印刷によって一
工程で形成できるので、寸法精度が良いとともに量産に
好適であり、製造コストを低下させるのに有利である。

なお、反射器１は、一種のループ八木アンテナを構成す
るもので、反射板14に代えてループ状の導電体でも良
い。そこで、この反射器としてのループ状の導電体を別
の基板上にエッチング等で形成するならば、この反射器
および円偏波ループアンテナ11がともにそれぞれの基板
上にエッチング等で形成されたものとなり、極めて軽量
に構成でき、構造力学に有利であろう。また、導電体ル
ープ17のA,Bの２点と給電点を接続する２つの経路で、
伝搬される信号の位相が90度ずれれば良く、給電点はル
ープの中心に限られない。そして、導電体ループ17は正
円に限らず楕円として、楕円円偏波を送受信しても良
い。それに、円偏波ループアンテナで送受信する円偏波
の旋回方向は、第３図におけるＡ点に対してＢ点を左右
入れ換えることで変換できる。

本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置で用いる円偏波
ループアンテナの他の例を第５図および第６図に示す。
第５図は、その平面図であり、第６図は、第５図のＹ−
Ｙ矢視断面図である。第５図および第６図において、第
３図および第４図と同一部材には同一符号を付けて重複
する説明を省略する。

第５図および第６図に示す構造で、第３図および第４図
に示す構造と相違する点は以下のとおりである。すなわ
ち、第５図および第６図に示す構造にあっては、ループ
の中心と導電体ループ17のA,Bの点を結ぶ第１と第２の
マイクロストリップライン18,30は同じ長さである。そ
して、一方の第２のマイクロストリップライン30の経路
を覆って誘電体31が配置される。

かかる構成にあっては、誘電体31の誘電率と厚さおよび
幅に応じて第２のマイクロストリップライン30を伝搬さ
れる電磁波の速度が遅くなる。そこで、Ａ点およびＢ点
から中心までの信号の伝搬で、ちょうど90度位相がずれ
るように誘電体31を設定することにより、円偏波ループ
アンテナ32が形成される。ここで、誘電体31の厚さまた
は幅を調整するならば、製造後あってもA,Bの２点と給
電点間の２つの経路における位相差を微調整することが
可能である。

なお、第５図および第６図の実施例では、第２のマイク
ロストリップライン30を覆うように誘電体31を配置した
が、誘電体基板16上に直接に高い誘電率の誘電体を配置
し、この誘電体の上を越えるように第２のマイクロスト
リップラインを形成しても良い。すると、第２のマイク
ロストリップラインは第１のストリップライン18より経
路が長く、しかも高い誘電率の誘電体によって電磁波の
速度が遅くなり、A,Bの２点と給電点を接続する２つの
経路間で大きな位相差が得やすい。

第７図は、本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置をオ
フセット型とした他の実施例の概要を示す側断面図であ
る。第７図において、第１図と同一部材には同一符号を
付けて重複する説明を省略する。

第７図におい、オフセット型のパラボラ反射鏡40の焦点
付近に、円偏波ループアンテナ11がループ面をパラボラ
反射鏡40に向けて配置される。また、この円偏波ループ
アンテナ11の後に僅かに離して反射板14が配置され、ま
たこの反射板14の裏側に一体的にコンバータ13が配置さ
れる。そして、円偏波ループアンテナ11とコンバータ13
は同軸線路12で給電される。さらに、パラボラ反射鏡40
の裏側から伸設されたアーム41でコンバータ13等が支持
固定される。

かかる構成にあっては、ブロッキングが生じないので、
反射板14を大きな面積とすることができる。すると、円
偏波ループアンテナ11は、パラボラ反射鏡40と反対側に
向うアンテナ利得は極めて小さなものとなり、円偏波ル
ープアンテナ11へはパラボラ反射鏡40による反射波のみ
が受信され、雑音となる直接波は受信されない。また、
円偏波ループアンテナ11とコンバータ13間の距離が僅か
であり、同軸線路12の長さが極め短くなり、この間にお
ける減衰が極めて少なく、それだけアンテナ利得が向上
する。

第８図は、本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置を、
複反射鏡アンテナとしたさらに別の実施例の概要を示す
側断面図である。第８図において、第１図と同一部材に
は同一符号を付けて重複する説明を省略する。

第８図において、正円形のパラボラ反射鏡10の焦点Ｆ付
近に副反射鏡50を配置し、この副反射鏡50の焦点をパラ
ボラ反射鏡10付近となるように構成する。また、の副反
射鏡50の焦点付近でしかもパラボラ反射鏡10の前面より
受信信号の1/4〜1/2波長だけ前に、円偏波ループアンテ
ナ11がループ面を副反射鏡50に対向させて配置される。
そして、この円偏波ループアンテナ11とパラボラ反射鏡
10の裏側に配置されたコンバータ13との間は、同軸線路
12で給電される。さらに、円偏波ループアンテナ11の前
方で信号の約１波長だけ離れて導波器としてのループ状
の導電体51が、ループ面を平行にして配置される。な
お、副反射鏡50および導波器としてのループ状の導電体
51は、円偏波ループアンテナ11とともに支持部材を兼ね
る図示しないレドームによって適宜に支持固定される。

かかる構成にあっては、広い面積のパラボラ反射鏡10を
反射器として用い、さらに導波器としてのループ状の導
電体51により、第８図に点線で示すようにメインローブ
MBの指向性を狭いものとして、副反射鏡50で反射された
電磁波を効率良く受信し得る。また、円偏波ループアン
テナ11がパラボラ反射鏡10から僅かしか離れておらず、
同軸線路12が極めて短い。

なお、導波器としてのループ状の導電体51は、いわゆる
ループ八木アンテナとして指向性を狭くするものであ
り、必要によって、複数個のループ面を平行に配置して
も良い。また、第８図に示すものは、カセグレンアンテ
ナであるが、グレゴリアンアンテナであっても良い。そ
してかかる複反射鏡アンテナにあっては、複反射鏡50が
反射鏡として作用するためには信号の10波長以上の直径
が必要であるとされる。そこで、複反射鏡50によるブロ
ッキングの影響が少なくなる信号の100波長以上の直径
を有するパラボラ反射鏡10を備えたパラボラアンテナ装
置において、本実施例は有益である。

そしてなお、上記実施例の説明は円偏波信号の受信につ
いて主として説明したが、本発明の円偏波用パラボラア
ンテナ装置で円偏波信号を送信できることは勿論であ
る。

（発明の効果）本発明は、以上説明したごとく構成されているので、以
下に記載する格別な効果を奏する。

まず、請求項１記載の円偏波用パラボラアンテナ装置に
あっては、一次放射器としての円偏波ループアンテナが
簡単な構成であり、製造コストが安価にできる。しか
も、メインローブがパラボラ反射鏡に向うので、パラボ
ラ反射鏡の反射波を効率良く受信できる。

また、請求項２記載の円偏波用パラボラアンテナ装置に
あっては、広い面積のパラボラ反射鏡をして円偏波ルー
プアンテナの反射器として作用させることができる。し
かも、円偏波ループアンテナはパラボラ反射鏡に近接し
て配置され、給電線路が極めて短くなり、この間で減衰
が少ない分だけアンテナ利得が向上する。

そして、請求項３記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
にあっては、円偏波ループアンテナの円周長が受信信号
の約1.2波長であって小さな径であり、ブロッキングの
影響は僅かであり、開口面積が同じであればオフセット
型に比較して小型となるセンターフィード型のパラボラ
アンテナ装置を高いアンテナ利得で構成できる。

さらに、請求項４記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
にあっては、円偏波ループアンテナをエッチングや印刷
等により同一工程で形成できるので、形状寸法を精度良
く製造することができて、アンテナ利得のバラツキがな
く、量産に好適である。しかも、製造コストが安価であ
る。

そしてまた、請求項５記載の円偏波用パラボラアンテナ
装置にあっては、誘電体の厚さや幅を調整して、導電体
ループの90度ずれた２点と給電点を接続する２つの経路
間の信号の位相差を微調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置の一
実施例の概要を示す側断面図であり、第２図は、第１図
における円偏波ループアンテナの構造を示す一部切り欠
き斜視図であり、第３図は、第２図における円偏波ルー
プアンテナの一例の平面図であり、第４図は、第３図の
Ｘ−Ｘ矢視断面図であり、第５図は、本発明の円偏波用
パラボラアンテナ装置で用いる円偏波ループアンテナの
他の例の平面図であり、第６図は、第５図のＹ−Ｙ矢視
断面図であり、第７図は、本発明の円偏波用パラボラア
ンテナ装置をオフセット型として他の実施例の概要を示
す側断面図であり、第８図は、本発明の円偏波用パラボ
ラアンテナ装置を、複反射鏡アンテナとしさらに別の実
施例の概要を示す側断面図であり、第９図は、導波管回
路を用いたオフセット型の従来の円偏波用パラボラアン
テナ装置の一例を示す側断面図であり、第10図は、バッ
クファイア・ヘリカルコイルを用いたセンターフィード
型の従来の円偏波用パラボラアンテナ装置の一例を示す
側断面図である。 10:正円形のパラボラ反射鏡、 11,32:円偏波ループアンテナ、 12:同軸線路、14:反射板、 16:誘電体基板、17:導電体ループ、 18:第１のマイクロストリップライン、 19,30:第２のマイクロストリップライン、 20:グランド板、22:中心導体、 23:外側導体、31:誘電体、 40:オフセット型のパラボラ反射鏡、 50:副反射鏡、F:焦点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に導電体ループを配置するととも
に、この導電体ループで夾角が90度の２点と給電点を接
続する２つの経路の一方に90度移相器を介して信号の位
相が90度ずれるようにして円偏波ループアンテナを形成
し、パラボラ反射鏡の焦点付近に前記円偏波ループアン
テナをループ面が前記パラボラ反射鏡に対向するように
配置し、さらにこの円偏波ループアンテナに対して前記
パラボラ反射鏡と反対側位置に反射器を配置して構成し
たことを特徴とする円偏波用パラボラアンテナ装置。
【請求項２】基板上に導電体ループを配置するととも
に、この導電体ループで夾角が90度の２点と給電点を接
続する２つの経路の一方に90度移相器を介して信号の位
相が90度ずれるようにして円偏波ループアンテナを形成
し、パラボラ反射鏡の焦点付近に副反射鏡を配置し、こ
の副反射鏡の焦点付近で前記パラボラ反射鏡の前面近く
に前記円偏波ループアンテナをループ面が前記副反射鏡
に対向するように配置して構成したことを特徴とする円
偏波用パラボラアンテナ装置。
【請求項３】請求項１記載の円偏波用パラボラアンテナ
装置において、前記パラボラ反射鏡が正円形であり、前
記円偏波ループアンテナに同軸線路を介してセンターフ
ィード型で給電するよう構成したことを特徴とする円偏
波用パラボラアンテナ装置。
【請求項４】請求項１ないし３記載のいずれかの円偏波
用パラボラアンテナ装置において、誘電体基板の一方の
面に導電体箔からなる前記導電体ループを形成し、この
誘電体基板に同軸線路の一端を接続し、その中心導体の
接続点と前記導電体ループで夾角が90度の２点間を、伝
搬される信号の位相が90度ずれるだけ長さの違う２本の
マイクロストリップラインでそれぞれ接続し、前記誘電
体基板の他方の面に前記導電体ループより内側で前記マ
イクロストリップラインに対向させてグランド板を形成
し、このグランド板と前記同軸線路の外側導体を接続し
て構成したことを特徴とする円偏波用パラボラアンテナ
装置。
【請求項５】請求項４記載の円偏波用パラボラアンテナ
装置において、前記同軸線路の中心導体の接続点と前記
導電体ループで夾角が90度の２点間を、伝搬される信号
の位相が90度ずれるだけ長さの違う２本のマイクロスト
リップラインで接続するのに代えて、一方のマイクロス
トリップラインの経路に、前記誘電体基板との別の誘電
体を配置して、前記導電体ループの２点と同軸線路の中
心導体の接続点を接続する２つの経路で信号の位相が90
度ずれるように構成したことを特徴とする円偏波用パラ
ボラアンテナ装置。