JPH0712123B2 - Antenna device - Google Patents

Antenna device

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JPH0712123B2
JPH0712123B2 JP5815987A JP5815987A JPH0712123B2 JP H0712123 B2 JPH0712123 B2 JP H0712123B2 JP 5815987 A JP5815987 A JP 5815987A JP 5815987 A JP5815987 A JP 5815987A JP H0712123 B2 JPH0712123 B2 JP H0712123B2
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JP
Japan
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plane
antenna device
horn
primary radiator
radiation
Prior art date
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JP5815987A
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Japanese (ja)
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JPS63224405A (en
Inventor
滋 牧野
典夫 宮原
貴 蛭子井
修治 浦崎
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0712123B2 publication Critical patent/JPH0712123B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば衛星を用いた通信・放送等の広範囲
のサービスエリアを高利得でカバーするために用いられ
る衛星搭載用アンテナに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a satellite-mounted antenna used for covering a wide service area such as communication / broadcasting using a satellite with a high gain. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来のアンテナ装置におけるサービスエリアの
一例を示す説明図である。図において、21は点0を中心
とし、視直径2θoの円形のサービスエリアであり、22
及び23は、例えば衛星(図示しない)から点0へ向う方
向を中心軸とする回転対称な放射ビームを成すペンシル
ビーム及び双ビームである。サービスエリア21の範囲の
最低利得を最大にするためには、ペンシルビーム22より
も双ビーム23でカバーする方が良いことは周知である。
また、24はサービスエリア21の外周である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a service area in a conventional antenna device. In the figure, 21 is a circular service area centered on the point 0 and having a visual diameter of 2θ o.
Numerals 23 and 23 are, for example, a pencil beam and a twin beam which form a rotationally symmetric radiation beam having a central axis in a direction from a satellite (not shown) to a point 0. It is well known that to maximize the lowest gain in the coverage area 21, it is better to cover with twin beams 23 than pencil beams 22.
Further, 24 is the outer circumference of the service area 21.

第5図は第4図のアンテナ装置における双ビームの放射
パターンで得られる開口分布(電界分布)の一例を示す
説明図であり、第5図(a)は開口上の振幅分布の二次
元マップを示し、第5図(b)はその二次元マップの断
面を示し、第5図(c)は第5図(b)に対応した位相
分布を示している。これらの図において、31は主ビー
ム、32,33はそれぞれ副ローブ、34,35はそれぞれNull
ある。また第5図(c)において、+記号は主ビーム31
の位相と同相であることを表わし、−記号は上記位相と
は逆相であることを表わしている。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an aperture distribution (electric field distribution) obtained by a dual beam radiation pattern in the antenna device of FIG. 4, and FIG. 5 (a) is a two-dimensional map of the amplitude distribution on the aperture. 5B shows a cross section of the two-dimensional map, and FIG. 5C shows a phase distribution corresponding to FIG. 5B. In these figures, 31 is the main beam, 32 and 33 are side lobes, and 34 and 35 are Null . Further, in FIG. 5 (c), the + sign indicates the main beam 31.
Represents the same phase as the phase, and the-symbol represents the opposite phase to the above phase.

第6図(a)及び(b)は、例えば特公昭48−10257号
公報に開示された従来のこの種のアンテナ装置の構成を
示す斜視図及び正面図である。図において、40は主ビー
ムを放射するホーンアンテナであり、41〜48はホーンア
ンテナ40の周辺に隣接して配設され、ホーンアンテナ40
とは逆相で励振されるホーンアンテナである。第6図
(b)に示す+記号及び−記号は、ホーンアンテナ40と
ホーンアンテナ41〜48の励振位相がそれぞれ逆相である
ことを示している。第6図(a)及び(b)に示すアン
テナ装置において、まず、ホーンアンテナ40により主ビ
ームの放射に寄与する開口分布が励振される。次に、ホ
ーンアンテナ40の周辺に隣接するホーンアンテナ41〜48
によりホーンアンテナ40とは逆相で、ホーンアンテナ40
の中心軸に対してほぼ回転対称な開口分布が励振され
る。これらの同心円状に同相及び逆相で励振された開口
分布により双ビームが放射される。
6 (a) and 6 (b) are a perspective view and a front view showing the configuration of a conventional antenna device of this type disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 48-10257. In the figure, 40 is a horn antenna that radiates a main beam, and 41 to 48 are arranged adjacent to the periphery of the horn antenna 40.
Is a horn antenna excited in opposite phase. The + and − symbols shown in FIG. 6B indicate that the excitation phases of the horn antenna 40 and the horn antennas 41 to 48 are opposite phases. In the antenna device shown in FIGS. 6A and 6B, first, the horn antenna 40 excites the aperture distribution that contributes to the radiation of the main beam. Next, the horn antennas 41 to 48 adjacent to the periphery of the horn antenna 40.
The opposite phase of the horn antenna 40
An aperture distribution that is substantially rotationally symmetric with respect to the central axis of is excited. Twin beams are emitted due to the aperture distributions excited in the concentric and in-phase and anti-phase directions.

この双ビームのサービスエリアは円形であるため、第7
図に示すサービスエリア11を双ビームを成す円形ビーム
12〜15でカバーする場合には、第7図から明らかなよう
にカバーできないエリアが生じる。このために、円形ビ
ーム12〜15の代わりに矩形ビーム16〜19にすれば、上述
のようなカバーできないエリアを解消することが可能で
ある。
Since the service area of this twin beam is circular,
A circular beam that forms a twin beam in the service area 11 shown in the figure.
When covering with 12 to 15, some areas cannot be covered, as is apparent from FIG. Therefore, if the rectangular beams 16 to 19 are used instead of the circular beams 12 to 15, it is possible to eliminate the uncoverable area as described above.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来のこの種のアンテナ装置は以上のように構成さ
れているので、例えば第7図に示すようなサービスエリ
ア11を双ビームを成す複数個の円形ビーム12〜15でカバ
ーする場合に、サービスエリア11内の最低利得が低下す
るという問題点があった。
Since the above-mentioned conventional antenna device of this type is configured as described above, for example, when the service area 11 as shown in FIG. 7 is covered by a plurality of circular beams 12 to 15 forming a twin beam, There was a problem that the minimum gain in area 11 was reduced.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、簡単な構成により高利得でサービスエリアをカバ
ーできるアンテナ装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain an antenna device capable of covering a service area with a high gain and a simple configuration.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るアンテナ装置は、一次放放射器又は一次
放射器と反射鏡との組み合わせで構成される一次放射系
を備え、一次放射器から放射されるビームの中心軸を含
む1つの面内においては一次放射器の主ビームでパラボ
ラ反射鏡を照射し、一次放射器から放射されるビームの
中心軸を含み上記面と直交する面内においては一次放射
器の主ビーム及び副ローブでパラボラ反射鏡を照射する
ようにしたものである。
An antenna device according to the present invention includes a primary radiation system configured by a primary radiation radiator or a combination of a primary radiator and a reflecting mirror, and in one plane including a central axis of a beam radiated from the primary radiator. Illuminates the parabolic reflector with the main beam of the primary radiator, and in the plane that includes the central axis of the beam emitted from the primary radiator and is orthogonal to the above plane, the parabolic reflector with the main beam and the sublobe of the primary radiator. Is to be irradiated.

〔作用〕[Action]

この発明のアンテナ装置においては、一次放射系を一次
放射器又は一次放射器と反射鏡との組み合わせで構成
し、一次放射器の開口径と、一次放射器より放射される
電波の反射ビームの波長と、一次放射器の開口の中心か
ら放射ビームの照射範囲を見込む角との間に所定の関係
を設けることにより、双ビームを成す矩形ビームを形成
することができる。
In the antenna device of the present invention, the primary radiation system is configured by the primary radiator or a combination of the primary radiator and the reflecting mirror, and the aperture diameter of the primary radiator and the wavelength of the reflected beam of the radio wave emitted from the primary radiator. A rectangular beam forming a twin beam can be formed by providing a predetermined relationship between the angle and the angle at which the irradiation range of the radiation beam is viewed from the center of the opening of the primary radiator.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)及び(b)はこの発明の一実施例であるア
ンテナ装置において、それぞれzx面内及びyz面内の構成
を示す概略図である。第1図において、1は一次放射器
としての給電ホーンであり、たとえばx方向の開口径が
y方向の開口径より長い矩形ホーンが用いられる。2は
給電ホーン1により放射された電波の放射ビームであ
り、このうち2aは主ビーム領域、2bは副ビーム領域であ
る。
1 (a) and 1 (b) are schematic views showing the configurations in the zx plane and the yz plane, respectively, in an antenna device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a feed horn as a primary radiator, and for example, a rectangular horn whose opening diameter in the x direction is longer than that in the y direction is used. Reference numeral 2 is a radiation beam of the radio wave radiated by the feeding horn 1, of which 2a is a main beam area and 2b is a sub-beam area.

3は上記給電ホーン1により放射された電波が照射され
る反射鏡であり、上記給電ホーン1の位相中心Fを焦点
とし、k軸を鏡軸とする回転放物面の一部である。第1
図(a)、(b)はそれぞれzx面内、yz面内の構成を表
しており、反射鏡3には、給電ホーン1により放射され
た電波の放射ビーム2のうち、yz面内は主ビーム領域2a
のみが照射される。第2図(b)は第1図のアンテナ装
置における放射ビームにより得られる開口分布(電界分
布)の計算例を示す図である。図において、図示されて
いないが、z′軸は紙面に垂直な軸である。31は主ビー
ム、32,33はそれぞれ副ローブ、34,35はそれぞれNull
ある。このような開口分布は、給電ホーン1を構成する
矩形ホーンの開口径を適当に選ぶことにより実現でき
る。第3図(c)は第2図(b)に示した開口分布によ
って得られる放射ビームの計算例を示す図である。
Reference numeral 3 denotes a reflecting mirror on which the radio wave radiated by the power feeding horn 1 is irradiated, and is a part of a paraboloid of revolution having the phase center F of the power feeding horn 1 as a focal point and having the k axis as a mirror axis. First
Figures (a) and (b) show the configurations in the zx plane and the yz plane, respectively. The reflection mirror 3 has a main portion of the radiation beam 2 of the radio wave radiated by the feed horn 1 in the yz plane. Beam area 2a
Only is illuminated. FIG. 2B is a diagram showing a calculation example of the aperture distribution (electric field distribution) obtained by the radiation beam in the antenna apparatus of FIG. Although not shown in the figure, the z'axis is an axis perpendicular to the paper surface. 31 is the main beam, 32 and 33 are side lobes, and 34 and 35 are Null . Such an aperture distribution can be realized by appropriately selecting the aperture diameter of the rectangular horn forming the power feeding horn 1. FIG. 3 (c) is a diagram showing a calculation example of the radiation beam obtained by the aperture distribution shown in FIG. 2 (b).

第3図(c)における閉曲線は、放射ビームの放射レベ
ルの等高線を示している。図より双ビームを成す矩形ビ
ームがx′軸方向に得られているのが分かる。第2図
(b)に示した開口分布によって第3図(c)のような
放射ビームが得られることは次のように説明できる。第
2図(b)に示した開口分布は第1図(a)におけるk
軸と並行なビームの中心軸をz′軸として、このz′軸
に垂直における電界の分布を示す。この面のzx面と交わ
った軸をx′軸、yz面と交わった軸をy′軸とする。zx
面内の開口分布は第5図に示した回転対称な開口分布に
おける、開口中心を含むひとつの面内の開口分布と同様
な分布である。従って、この面内の放射ビームは、第4
図に示したような双ビーム23となる。一方、第2図
(b)のy′z′面内の開口分布を通常用いられるパラ
ボラアンテナの開口分布と同様の分布である。従って、
この面内の放射ビームは第4図に示したようなペンシル
ビーム22となる。その結果、第2図(b)に示した開口
分布にすることにより、第3図(c)のようなひとつの
面内(図面の縦方向の面内)のみ双ビームとなるような
放射ビームが得られることになる。
The closed curve in FIG. 3 (c) shows the contour lines of the radiation level of the radiation beam. From the figure, it can be seen that a rectangular beam forming a twin beam is obtained in the x'-axis direction. It can be explained as follows that the radiation beam as shown in FIG. 3 (c) is obtained by the aperture distribution shown in FIG. 2 (b). The aperture distribution shown in FIG. 2 (b) is k in FIG. 1 (a).
The central axis of the beam parallel to the axis is the z'axis, and the electric field distribution perpendicular to the z'axis is shown. The axis that intersects the zx plane of this plane is the x'axis, and the axis that intersects the yz plane is the y'axis. zx
The in-plane aperture distribution is the same as the in-plane aperture distribution including the center of the aperture in the rotationally symmetric aperture distribution shown in FIG. Therefore, the radiation beam in this plane is
It becomes a twin beam 23 as shown in the figure. On the other hand, the aperture distribution in the y'z 'plane of FIG. 2 (b) is similar to the aperture distribution of the parabolic antenna which is normally used. Therefore,
The radiation beam in this plane becomes a pencil beam 22 as shown in FIG. As a result, by using the aperture distribution shown in FIG. 2 (b), a radiation beam that becomes a twin beam only in one plane (in the vertical direction of the drawing) as shown in FIG. 3 (c). Will be obtained.

なお、上記実施例では、給電ホーン1が矩形の場合で、
かつ励振モードをTE01モードとしていたが、サイドロー
ブレベルを上げるために高次モードのTE02モード等を発
生させた場合に利用しても良い。さらに、給電モード1
が円形であっても矩形の放射ビームを形成でき、この時
の高次モードのTM11モードとなる。
In the above embodiment, when the power feeding horn 1 is rectangular,
Moreover, although the excitation mode is the TE 01 mode, it may be used when the TE 02 mode of a higher order mode or the like is generated to increase the sidelobe level. Furthermore, power supply mode 1
Even if is circular, a rectangular radiation beam can be formed, which is the TM 11 mode, which is the higher mode at this time.

また、上記実施例では、反射鏡3がオフセットパラボラ
の例を示したが、回転対称パラボラであっても良い。
Further, although the reflecting mirror 3 is an offset parabola in the above embodiment, it may be a rotationally symmetric parabola.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は以上説明したとおり、アンテナ装置におい
て、一次放射器又は一次放射器と反射鏡との組み合わせ
で構成される一次放射系を備え、一次放射器から放射さ
れるビームの中心軸を含む1つの面内においては一次放
射器の主ビームでパラボラ反射鏡を照射し、一次放射器
から放射されるビームの中心軸を含み上記面と直交する
面内においては一次放射器の主ビーム及び副ローブでパ
ラボラ反射鏡を照射するように構成したので、簡単な構
成により高利得でサービスエリアをカバーできるアンテ
ナ装置が得られるという優れた効果を奏するものであ
る。
As described above, according to the present invention, in the antenna device, the primary radiator or the primary radiator configured by a combination of the primary radiator and the reflecting mirror is provided, and one of the primary axes including the central axis of the beam radiated from the primary radiator is provided. In the plane, the main beam of the primary radiator irradiates the parabolic reflector, and in the plane orthogonal to the plane including the central axis of the beam emitted from the primary radiator, the main beam and the side lobes of the primary radiator are used. Since the parabolic reflector is configured to irradiate, it is possible to obtain an excellent effect that an antenna device capable of covering a service area with high gain can be obtained with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)及び(b)はこの発明の一実施例であるア
ンテナ装置において、それぞれzx面内及びyz面内の構成
を示す概略図、第2図(a)は第1図(a)及び(b)
のアンテナ装置における給電ホーンからの放射ビームの
電界分布の計算例を示す図、第2図(b)は給電ホーン
から放射されたビームが反射鏡で反射された開口分布の
計算例を示す図、第3図(a)及び(b)はそれぞれ
z′x′面内、y′z′面内における放射電界の強度を
示す説明図、第3図(c)は発明のアンテナ装置によっ
て得られる双ビームを成す矩形ビームの計算例を示す
図、第4図は従来のアンテナ装置におけるサービスエリ
アの一例を示す説明図、第5図は第4図のアンテナ装置
における双ビームの放射パターンで得られる開口分布
(電界分布)の一例を示す説明図、第6図(a)及び
(b)は従来のこの種のアンテナ装置の構成を示す斜視
図及び正面図、第7図は従来のアンテナ装置におけるサ
ービスエリアの他の例を示す説明図である。 図において、1……給電ホーン、2……給電ホーンから
の放射ビーム、3……反射鏡、4……給電ホーン1の中
心軸、11,21……サービスエリア、12〜15……円形ビー
ム、16〜19……矩形ビーム、22……ペンシルビーム、23
……双ビーム、24……サービスエリア21の外周、31……
主ビーム、32,33……副ローブ、34,35……Null、40〜48
……ホーンアンテナである。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are schematic views showing the configurations in the zx plane and the yz plane, respectively, in the antenna device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a) is shown in FIG. ) And (b)
FIG. 2B is a diagram showing a calculation example of an electric field distribution of a radiation beam from a feed horn in the antenna device of FIG. 2, FIG. 2B is a diagram showing a calculation example of an aperture distribution in which a beam radiated from the feed horn is reflected by a reflecting mirror, 3 (a) and 3 (b) are explanatory views showing the intensity of the radiated electric field in the z'x 'plane and the y'z' plane, respectively, and FIG. 3 (c) is a dual view obtained by the antenna device of the invention. FIG. 4 is a diagram showing a calculation example of a rectangular beam forming a beam, FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a service area in a conventional antenna device, and FIG. 5 is an aperture obtained by a dual beam radiation pattern in the antenna device of FIG. An explanatory view showing an example of the distribution (electric field distribution), FIGS. 6 (a) and 6 (b) are perspective views and front views showing the configuration of a conventional antenna device of this type, and FIG. 7 is a service in the conventional antenna device. Show other examples of areas It is an explanatory diagram. In the figure, 1 ... feed horn, 2 ... radiation beam from feed horn, 3 ... reflector, 4 ... central axis of feed horn 1, 11, 21 ... service area, 12-15 ... circular beam , 16 ~ 19 ... rectangular beam, 22 ... pencil beam, 23
...... Twin beam, 24 …… Outside of service area 21, 31 ……
Main beam, 32,33 …… Side lobe, 34,35 …… N ull , 40-48
... It is a horn antenna. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一つの反射鏡と一次放射系より構成される
アンテナ装置において、この一次放射系が一次放射器と
反射鏡との組み合わせで構成され、上記一次放射系から
放射されるビームの略中心軸を含む1つの面(例えばyz
面)内においては上記一次放射系の主ビームで上記反射
鏡を照射し、上記一次放射系から放射されるビームの略
中心軸を含み上記面と直交する面(例えばzx面)内にお
いては上記一次放射系の主ビーム及び副ローブで上記反
射鏡を照射するように構成したことを特徴とするアンテ
ナ装置。
1. An antenna device comprising one reflecting mirror and a primary radiation system, wherein the primary radiation system is composed of a combination of a primary radiator and a reflecting mirror, and a beam emitted from the primary radiation system is abbreviated. One plane containing the central axis (eg yz
In the plane), the main beam of the primary radiation system is used to irradiate the reflecting mirror, and in the plane orthogonal to the plane including the substantially central axis of the beam emitted from the primary radiation system (for example, the zx plane), An antenna device configured to irradiate the reflecting mirror with a main beam and a sublobe of a primary radiation system.
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