JPH0884020A - 通信用複数ビームアンテナの反射器 - Google Patents
通信用複数ビームアンテナの反射器Info
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- JPH0884020A JPH0884020A JP7240529A JP24052995A JPH0884020A JP H0884020 A JPH0884020 A JP H0884020A JP 7240529 A JP7240529 A JP 7240529A JP 24052995 A JP24052995 A JP 24052995A JP H0884020 A JPH0884020 A JP H0884020A
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- reflecting surface
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
- H01Q19/17—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
- H01Q5/45—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固定したタイプと異なっており、所定の方向
に向けられる種々の軌道位置の衛星から発射された通信
用ビームを受ける、通信用複数ビームアンテナの反射器
を開示する。 【解決手段】 反射器の対称な凹面反射面の母線は対称
軸に平行に取られた種々のオフセットを有して放物面の
母線からオフセットされている。放物面は放射面と同軸
であり、例えば楕円形の輪郭のように反射表面と同じ輪
郭を有している。オフセット量は例えば対称軸からの母
線の種々の距離の関数として中心から周囲に向かい直線
的に減少している。
に向けられる種々の軌道位置の衛星から発射された通信
用ビームを受ける、通信用複数ビームアンテナの反射器
を開示する。 【解決手段】 反射器の対称な凹面反射面の母線は対称
軸に平行に取られた種々のオフセットを有して放物面の
母線からオフセットされている。放物面は放射面と同軸
であり、例えば楕円形の輪郭のように反射表面と同じ輪
郭を有している。オフセット量は例えば対称軸からの母
線の種々の距離の関数として中心から周囲に向かい直線
的に減少している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は通信用ビームを受信
し送信するアンテナ反射器に主に関する。
し送信するアンテナ反射器に主に関する。
【0002】特にアンテナは個々の家の中にある家庭用
の装置、ビルの集合装置、またはケーブルネットワーク
のヘッドに加えられている公衆用の装置のためのもので
あり、通信衛星により発射される複数のビームを受け、
特にテレビジョン信号を伝える。
の装置、ビルの集合装置、またはケーブルネットワーク
のヘッドに加えられている公衆用の装置のためのもので
あり、通信衛星により発射される複数のビームを受け、
特にテレビジョン信号を伝える。
【0003】更に、本発明は専門的な応用、特にデータ
通信ネットワークに使用することができる。
通信ネットワークに使用することができる。
【0004】
【従来の技術】衛星を受信するため現在市場で最も広く
販売されているアンテナは、固定した反射器を備え、該
反射器の反射表面は回転放物面、または大きさが90c
mから120cmの楕円の放物面、またはオフセットア
ンテナと呼ばれる照射軸のずれたアンテナ用の放物面の
一部である。反射器の対称軸は伝播を受ける衛星の方向
に向けられている。通常は支柱または横方向の柱に固定
されたマイクロ波受信ヘッドが放物面放射器の単一焦点
に置かれている。
販売されているアンテナは、固定した反射器を備え、該
反射器の反射表面は回転放物面、または大きさが90c
mから120cmの楕円の放物面、またはオフセットア
ンテナと呼ばれる照射軸のずれたアンテナ用の放物面の
一部である。反射器の対称軸は伝播を受ける衛星の方向
に向けられている。通常は支柱または横方向の柱に固定
されたマイクロ波受信ヘッドが放物面放射器の単一焦点
に置かれている。
【0005】前述の衛星が例えば19°だけ西に離れて
いるTDF1,OLYMPUSおよびTV SAT2の
ような他の静止衛星に非常に接近した軌道位置を有して
いる時、アンテナはこれらの種々の衛星のビームを受け
る。
いるTDF1,OLYMPUSおよびTV SAT2の
ような他の静止衛星に非常に接近した軌道位置を有して
いる時、アンテナはこれらの種々の衛星のビームを受け
る。
【0006】アンテナの使用者が前述の衛星の位置と異
なる軌道位置、例えば経度が東に離れた位置を有する他
の衛星からビームを受けたい時、受信アンテナの反射器
を回転し他の衛星に向ける必要がある。これらには二つ
の方法がある:使用者が家またはビルの屋根に登り手動
で反射器の位置を定めるか、またはアンテナに反射器の
方向を定める遠隔制御の自動的な手段を備えるかのいず
れかである。
なる軌道位置、例えば経度が東に離れた位置を有する他
の衛星からビームを受けたい時、受信アンテナの反射器
を回転し他の衛星に向ける必要がある。これらには二つ
の方法がある:使用者が家またはビルの屋根に登り手動
で反射器の位置を定めるか、またはアンテナに反射器の
方向を定める遠隔制御の自動的な手段を備えるかのいず
れかである。
【0007】実際には、一番目の方法はアンテナに十分
なアクセスを得ることが難しいので使用者はめったに実
施しない。反射器の位置を定める熟練した技術と調整が
必要であり、使用者には殆ど使用されない。
なアクセスを得ることが難しいので使用者はめったに実
施しない。反射器の位置を定める熟練した技術と調整が
必要であり、使用者には殆ど使用されない。
【0008】二番目の方法は、アンテナとその設置の価
格が高く、自動的に動く反射器を有するアンテナは非常
にやっかいな設置が必要である。
格が高く、自動的に動く反射器を有するアンテナは非常
にやっかいな設置が必要である。
【0009】独国特許出願第3,536,348号およ
び第3,801,301号に記載された他のアンテナ
は、フレネルレンズ回析に基づき同一平面の楕円または
円形のアンテナ部材の後に平らな反射器を備えており、
価格が高くなり放物面アンテナの外観が悪くなることを
改善している。しかし、これらのアンテナも焦点が1つ
であり、それ故指示方向が1つであり利得がかなり低
い。
び第3,801,301号に記載された他のアンテナ
は、フレネルレンズ回析に基づき同一平面の楕円または
円形のアンテナ部材の後に平らな反射器を備えており、
価格が高くなり放物面アンテナの外観が悪くなることを
改善している。しかし、これらのアンテナも焦点が1つ
であり、それ故指示方向が1つであり利得がかなり低
い。
【0010】前述の欠点を救済するため、本出願の譲受
人に譲渡された米国特許出願第5,283,591号に
は従来の放物面反射器と、該放物面反射器に固定された
環状の金属回析部材の格子で作られた回析反射器が提案
されている。この回析反射器は、放物面反射器の幾何学
的な焦点から離れており、対称方向に平行にされほぼ等
しい周波数を有する二つの通信用ビームが収束する方向
に向かう二つの擬似焦点を有している。所定の方向に向
けられた反射器により、種々の方向を有する複数の通信
用ビームは広範囲な走査角内に集められる。
人に譲渡された米国特許出願第5,283,591号に
は従来の放物面反射器と、該放物面反射器に固定された
環状の金属回析部材の格子で作られた回析反射器が提案
されている。この回析反射器は、放物面反射器の幾何学
的な焦点から離れており、対称方向に平行にされほぼ等
しい周波数を有する二つの通信用ビームが収束する方向
に向かう二つの擬似焦点を有している。所定の方向に向
けられた反射器により、種々の方向を有する複数の通信
用ビームは広範囲な走査角内に集められる。
【0011】例えば一つの周波数が他の周波数の2倍で
あるように通信用ビームの周波数が異なっていれば、複
数の焦点およびマイクロ波ヘッドがビームを集めるよう
に置かれた焦点を結んだ線の位置はそれぞれ前記ビーム
の平均波長により左右される。
あるように通信用ビームの周波数が異なっていれば、複
数の焦点およびマイクロ波ヘッドがビームを集めるよう
に置かれた焦点を結んだ線の位置はそれぞれ前記ビーム
の平均波長により左右される。
【0012】この欠点は本発明の譲受人により登録され
たフランス特許出願第2,701,169号により解決
され、該出願には位相、すなわち異なる周波数を有し発
射または受信された通信用ビーム間の通路差を補償する
役目をする通信用アンテナに対する回析反射器が記載さ
れている。ビームの指示方向は周波数に左右されず、反
射器の全体の大きさ、特にその高さが小さくなる。
たフランス特許出願第2,701,169号により解決
され、該出願には位相、すなわち異なる周波数を有し発
射または受信された通信用ビーム間の通路差を補償する
役目をする通信用アンテナに対する回析反射器が記載さ
れている。ビームの指示方向は周波数に左右されず、反
射器の全体の大きさ、特にその高さが小さくなる。
【0013】次にアンテナ反射器は、Nが1以上の整数
の時、N+1個の反射用環状回析部材を備えており、該
回析部材は回転の所定の凹面、例えば放物面に平行に配
置され、円錐形および凹面であり、のこぎり波が放射状
になった側面を有している。
の時、N+1個の反射用環状回析部材を備えており、該
回析部材は回転の所定の凹面、例えば放物面に平行に配
置され、円錐形および凹面であり、のこぎり波が放射状
になった側面を有している。
【0014】方向が平行であり搬送波周波数が1ギガヘ
ルツから10ギガヘルツであり、数ギガヘルツ異なって
いる二つの通信用ビームは同じ点に焦点を結ぶ。この反
射器の位相補償は反射器を平らにすることにより行なわ
れる。
ルツから10ギガヘルツであり、数ギガヘルツ異なって
いる二つの通信用ビームは同じ点に焦点を結ぶ。この反
射器の位相補償は反射器を平らにすることにより行なわ
れる。
【0015】回析部材の幅は反射器の中心から周囲に向
かって放射状に小さくなっている。特に、回析部材の幅
は所定の波面から到来し回析部材の外側の端により回析
される二つの光線がゼロまたは通信用ビームの平均波長
の倍数に等しい通路差を有するような幅である。
かって放射状に小さくなっている。特に、回析部材の幅
は所定の波面から到来し回析部材の外側の端により回析
される二つの光線がゼロまたは通信用ビームの平均波長
の倍数に等しい通路差を有するような幅である。
【0016】環状の部材の幅および波長の関数である部
材間のオフセットに関するこのような条件により、ビー
ム間の位相を補償できる、すなわち周波数が変わること
によりフレネルレンズの焦点が軸方向にシフトすること
を補償できる。
材間のオフセットに関するこのような条件により、ビー
ム間の位相を補償できる、すなわち周波数が変わること
によりフレネルレンズの焦点が軸方向にシフトすること
を補償できる。
【0017】しかし、特許出願第2,701,169号
の反射器と米国特許第5,283,591号の環状の回
析部材の格子の側面がのこぎり波であることにより反射
表面が複雑な波状となり製造が難しくなりかなり価格が
高くなる。
の反射器と米国特許第5,283,591号の環状の回
析部材の格子の側面がのこぎり波であることにより反射
表面が複雑な波状となり製造が難しくなりかなり価格が
高くなる。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の主な目的は反射
表面が波状になっていることが少なく製造が容易である
前述の特許および特許出願に開示の反射器を操作するこ
とに利点を有し、複数の通信用ビームを受けまたは発射
する固定のアンテナ反射器を提示することである。
表面が波状になっていることが少なく製造が容易である
前述の特許および特許出願に開示の反射器を操作するこ
とに利点を有し、複数の通信用ビームを受けまたは発射
する固定のアンテナ反射器を提示することである。
【0019】従って通信用ビームアンテナの反射器は、
対称軸に対し対称な凹面の反射表面と、対称軸の上にあ
る反射器の中心と一致した一番目の端と所定の輪郭の上
にある二番目の端の間に広がる母線を有している。反射
表面の母線は、対称軸に平行に取った種々の相対的なオ
フセットを有する所定の放物面のそれぞれの母線からオ
フセットされている。放物面は反射表面と同軸であり所
定の輪郭を有している。種々のオフセットは、対称軸に
直角に取られた対称軸からの母線の種々の距離の関数と
して、一番目の端と二番目の端の一方から一番目の端と
二番目の端の他方まで直線的に変化している。
対称軸に対し対称な凹面の反射表面と、対称軸の上にあ
る反射器の中心と一致した一番目の端と所定の輪郭の上
にある二番目の端の間に広がる母線を有している。反射
表面の母線は、対称軸に平行に取った種々の相対的なオ
フセットを有する所定の放物面のそれぞれの母線からオ
フセットされている。放物面は反射表面と同軸であり所
定の輪郭を有している。種々のオフセットは、対称軸に
直角に取られた対称軸からの母線の種々の距離の関数と
して、一番目の端と二番目の端の一方から一番目の端と
二番目の端の他方まで直線的に変化している。
【0020】本発明を実施した前述の反射器は、従来の
放物面アンテナのように大量生産が容易な連続した反射
表面を有している。反射器は価格が下がるにも拘らず前
述の特許および特許出願に開示された反射器に匹敵する
利得と方向性を有している。
放物面アンテナのように大量生産が容易な連続した反射
表面を有している。反射器は価格が下がるにも拘らず前
述の特許および特許出願に開示された反射器に匹敵する
利得と方向性を有している。
【0021】一番目の好ましい実施態様によれば、一番
目の端の相対的なオフセットは半波長の倍数または約数
に等しい。波長は通信用ビームの搬送波周波数帯域内の
周波数に対応している。二番目の端で相対的なオフセッ
トはほぼゼロである。
目の端の相対的なオフセットは半波長の倍数または約数
に等しい。波長は通信用ビームの搬送波周波数帯域内の
周波数に対応している。二番目の端で相対的なオフセッ
トはほぼゼロである。
【0022】二番目の好ましい実施態様によれば、一番
目の端での相対的なオフセットはほぼゼロであり、二番
目の端での相対的なオフセットは通信用ビームの搬送波
帯域内の周波数に対応した波長の半分の倍数または約数
である。
目の端での相対的なオフセットはほぼゼロであり、二番
目の端での相対的なオフセットは通信用ビームの搬送波
帯域内の周波数に対応した波長の半分の倍数または約数
である。
【0023】反射器の二番目のローブのレベルを特に最
適にするため、輪郭はほぼ楕円形または長方形とするこ
とができる。更に一般的には輪郭は次式を満足するもの
である:
適にするため、輪郭はほぼ楕円形または長方形とするこ
とができる。更に一般的には輪郭は次式を満足するもの
である:
【数2】
【0024】ここにxとyは対称軸に直角な軸の平面に
おける輪郭上の点の座標であり、γは正の実数である。
おける輪郭上の点の座標であり、γは正の実数である。
【0025】本発明は、必要な材料が少ないため製造が
安価であり対称軸に対し対称な凹面の反射表面を有して
いる通信用のビームアンテナの反射器にも更に関してい
る。この放射器は軸方向にはしご段の形の側面を有した
反射面があることが特徴であり、該側面は対称軸に直角
な階段があり、前述のように対称軸に対し対称な連続し
た反射表面の母線に従っている。
安価であり対称軸に対し対称な凹面の反射表面を有して
いる通信用のビームアンテナの反射器にも更に関してい
る。この放射器は軸方向にはしご段の形の側面を有した
反射面があることが特徴であり、該側面は対称軸に直角
な階段があり、前述のように対称軸に対し対称な連続し
た反射表面の母線に従っている。
【0026】製造を容易にするため、はしご段の二つの
蹴り上げの高さは異なっており、反射表面の中心から輪
郭に向かい増加していることが好ましい。
蹴り上げの高さは異なっており、反射表面の中心から輪
郭に向かい増加していることが好ましい。
【0027】
【発明の実施の形態】以下に記載する通信用アンテナの
反射器の種々の実施態様は、特に通信衛星に対し受信し
または発射する通信用ビームに対し11GHzから13
GHzの間にある搬送波周波数で動作するようにされて
いる。この例に限定されない以下に与える反射器の寸法
はこの種の出願、特に該搬送波周波数帯内に含まれる周
波数に対応した所定の波長に関している。所定の波長は
典型的には12GHzの平均搬送波周波数に対応した平
均波長λ=2.5cmである。
反射器の種々の実施態様は、特に通信衛星に対し受信し
または発射する通信用ビームに対し11GHzから13
GHzの間にある搬送波周波数で動作するようにされて
いる。この例に限定されない以下に与える反射器の寸法
はこの種の出願、特に該搬送波周波数帯内に含まれる周
波数に対応した所定の波長に関している。所定の波長は
典型的には12GHzの平均搬送波周波数に対応した平
均波長λ=2.5cmである。
【0028】図1に示す本発明の一番目の実施態様にお
いて、本発明の反射器は対称軸OPzと、軸OPz上の
中心すなわち頂点ORに対し凹面の反射表面SRを有し
ている。
いて、本発明の反射器は対称軸OPzと、軸OPz上の
中心すなわち頂点ORに対し凹面の反射表面SRを有し
ている。
【0029】座標軸OPzは以下では原点OPを有する
軸の直交系[OP,x,y,z]のz方向の軸である。
軸の直交系[OP,x,y,z]のz方向の軸である。
【0030】表面SRは以下では回転の放物面PAに関
して定められる。放物面PAは軸OPzに対し対称であ
り、頂点として軸の系の原点OPを有している。放物面
の凹面は反射表面SRの凹面のように正の方向zに向か
い合っており、焦点距離に等しい正方向の値zFPを有し
た幾何学的な焦点FPがある。図2に示すようにあらゆ
る平面ρOPz内で定められる: zMP=ρMP 2 /(4・zFP)
して定められる。放物面PAは軸OPzに対し対称であ
り、頂点として軸の系の原点OPを有している。放物面
の凹面は反射表面SRの凹面のように正の方向zに向か
い合っており、焦点距離に等しい正方向の値zFPを有し
た幾何学的な焦点FPがある。図2に示すようにあらゆ
る平面ρOPz内で定められる: zMP=ρMP 2 /(4・zFP)
【0031】ここにzMPとρMPは次式のように母線GP
の上の点(xMP,yMP,zMP)の値と放射状の極座標で
ある: ρMP 2 =xMP 2 +yMP 2
の上の点(xMP,yMP,zMP)の値と放射状の極座標で
ある: ρMP 2 =xMP 2 +yMP 2
【0032】放物面の輪郭CPは楕円であり、xOy平
面への投影の式は次式の通りである: (xCP/a)2 +(yCP/b)2 =1
面への投影の式は次式の通りである: (xCP/a)2 +(yCP/b)2 =1
【0033】ここにxCPとyCPは放物面PAの輪郭の上
にある点CPの横座標と縦座標である。
にある点CPの横座標と縦座標である。
【0034】輪郭の長軸2aと短軸2bは、米国特許第
5,283,591号に記載の環状の回析格子部材の輪
郭の長軸と短軸のように、特に帽子状の中心回析部材の
輪郭の長軸と短軸のように定められることが好ましい。
5,283,591号に記載の環状の回析格子部材の輪
郭の長軸と短軸のように、特に帽子状の中心回析部材の
輪郭の長軸と短軸のように定められることが好ましい。
【0035】長軸2aと短軸2bは、静止衛星が発射し
放物面により反射されるFS1 とFS2 の2つの通信用
ビームを収束する軸OPzに対称なPF1 とPF2 の二
つの擬似焦点の位置により左右される。放物面の軸OP
zは二つの衛星を結ぶ直線の線分の中央に向けられてい
る。円錐体の開口部が少なくとも放物面PAを含む最小
角βを有する特に二つのマイクロ波ヘッドはFS1 とF
S2 の焦点に置かれている。
放物面により反射されるFS1 とFS2 の2つの通信用
ビームを収束する軸OPzに対称なPF1 とPF2 の二
つの擬似焦点の位置により左右される。放物面の軸OP
zは二つの衛星を結ぶ直線の線分の中央に向けられてい
る。円錐体の開口部が少なくとも放物面PAを含む最小
角βを有する特に二つのマイクロ波ヘッドはFS1 とF
S2 の焦点に置かれている。
【0036】長軸2aと短軸2bは、ビームの1つの焦
点FS1 に対する波面PO1 から到来し回析部材の端で
回析される光線の間の通路の遅れにより特に左右され
る。放物面PAは帽子と見做され、中心OPで反射され
るビームPS1 の光線と放物面の輪郭により回析される
ビームFS1 の光線との通路の差はλ/2の倍数であ
り、例えばλ/2である。
点FS1 に対する波面PO1 から到来し回析部材の端で
回析される光線の間の通路の遅れにより特に左右され
る。放物面PAは帽子と見做され、中心OPで反射され
るビームPS1 の光線と放物面の輪郭により回析される
ビームFS1 の光線との通路の差はλ/2の倍数であ
り、例えばλ/2である。
【0037】実際的な例を与えると、波長がλ=24.
97mm、すなわち周波数が12GHzで、焦点距離が
zFP=468mmで、視野角が2α=42°の場合、放
物面の楕円形の輪郭の長軸2aは808mmで短軸2b
は644mmである。擬似焦点PF1 とPF2 の座標は
次の通りである: xPF=0, yPF=±218mm および zPF=56
8mm
97mm、すなわち周波数が12GHzで、焦点距離が
zFP=468mmで、視野角が2α=42°の場合、放
物面の楕円形の輪郭の長軸2aは808mmで短軸2b
は644mmである。擬似焦点PF1 とPF2 の座標は
次の通りである: xPF=0, yPF=±218mm および zPF=56
8mm
【0038】平面ρOPz内で放物面のそれぞれの母線
GPと平面が同一である反射器SRの放射表面の母線G
Rの上に座標x,yおよびzを有する各点MRは図2お
よび図3を参照に以下の方法で定められる。
GPと平面が同一である反射器SRの放射表面の母線G
Rの上に座標x,yおよびzを有する各点MRは図2お
よび図3を参照に以下の方法で定められる。
【0039】点MRのzの値は次の和に等しい: z=zMP+Δz zMP=ρMP 2 /(4・zPF)は、表面SRの母線の上の
各点MRと同じ横座標x=xMPと同じ縦座標y=yMPを
有する放物面の母線GPの上の点MPの値である。
各点MRと同じ横座標x=xMPと同じ縦座標y=yMPを
有する放物面の母線GPの上の点MPの値である。
【0040】オフセットΔzは波長λにより左右され、
以下に述べるように横座標xと縦座標yの関数として変
化する母線GRとGPの間の種々の値の差を示してい
る。
以下に述べるように横座標xと縦座標yの関数として変
化する母線GRとGPの間の種々の値の差を示してい
る。
【0041】図2に示す一番目の実施態様において、オ
フセットΔzは反射表面SRと放物面PAに共通な対称
軸OPzの上で最大である。最大のオフセットは半波長
λ/2、すなわちΔz(0,0)=λ/2の中心OPと
ORの間の距離に等しい。オフセットΔzは、表面SR
とPAの周囲にある母線GRとGPの二番目の端で最小
であり、典型的にはゼロである。放射表面SRの輪郭は
前述の放物面の楕円形の輪郭と一致している、すなわち
母線GRとGPの二番目の端は輪郭CP上の点で次式の
ように座標xCP,yCPおよびzCPと一致している: (xCP/a)2 +(yCP/b)2 =1 更に zCP=ρCP 2 /(4・zFP) ただし Δz(xCP,yCP)=0
フセットΔzは反射表面SRと放物面PAに共通な対称
軸OPzの上で最大である。最大のオフセットは半波長
λ/2、すなわちΔz(0,0)=λ/2の中心OPと
ORの間の距離に等しい。オフセットΔzは、表面SR
とPAの周囲にある母線GRとGPの二番目の端で最小
であり、典型的にはゼロである。放射表面SRの輪郭は
前述の放物面の楕円形の輪郭と一致している、すなわち
母線GRとGPの二番目の端は輪郭CP上の点で次式の
ように座標xCP,yCPおよびzCPと一致している: (xCP/a)2 +(yCP/b)2 =1 更に zCP=ρCP 2 /(4・zFP) ただし Δz(xCP,yCP)=0
【0042】オフセットΔzは次式に基づき、一番目の
端OPおよびORから母線GPおよびGRの共通の端C
Pに向かい直線的に減少している: (Δz−λ/2)/(ρ−0)=(0−λ/2)/(ρ
CP−0) すなわち Δz=−(λ/2)(ρ/ρCP−1) ただし ρ=(x2 +y2 )1/2 ρCP=(xCP 2 +yCP 2 )1/2
端OPおよびORから母線GPおよびGRの共通の端C
Pに向かい直線的に減少している: (Δz−λ/2)/(ρ−0)=(0−λ/2)/(ρ
CP−0) すなわち Δz=−(λ/2)(ρ/ρCP−1) ただし ρ=(x2 +y2 )1/2 ρCP=(xCP 2 +yCP 2 )1/2
【0043】従って、本発明は環状の回析部材の数が無
数になるため、フレネルレンズの回析原理を三次元に応
用した限定された場合として見做すことができる。
数になるため、フレネルレンズの回析原理を三次元に応
用した限定された場合として見做すことができる。
【0044】前述の式から、反射表面の上の点のzの値
は次のように書き表わせる: z=(x2 +y2 )/(4・zPF)−(λ/2)(ρ/
ρCP−1)
は次のように書き表わせる: z=(x2 +y2 )/(4・zPF)−(λ/2)(ρ/
ρCP−1)
【0045】図3を参照にすると、次式の相似が明らか
になる: ρ2 /ρCP 2 =x2 /xCP 2 =y2 /yCP 2
になる: ρ2 /ρCP 2 =x2 /xCP 2 =y2 /yCP 2
【0046】楕円形の輪郭の場合、上式においてyCP 2
として(y2 ・xCP 2 /x2 )を代入し比x2 /xCP 2
を式の辺に乗ずると、この比は反射表面MRの上の座標
xとyの関数として表わされる。 (x2 /xCP 2 )[(xCP 2 /a2 )+(y2 ・x
CP 2 )/(x2 ・b2 )]=x2 /xCP 2 すなわち x2 /xCP 2 =x2 /a2 +y2 /b2
として(y2 ・xCP 2 /x2 )を代入し比x2 /xCP 2
を式の辺に乗ずると、この比は反射表面MRの上の座標
xとyの関数として表わされる。 (x2 /xCP 2 )[(xCP 2 /a2 )+(y2 ・x
CP 2 )/(x2 ・b2 )]=x2 /xCP 2 すなわち x2 /xCP 2 =x2 /a2 +y2 /b2
【0047】本発明の反射表面の式は次式の通りにな
る: z=(x2 +y2 )/(4・zFP)−(λ/2)((x
2 /a2 +y2 /b2 )1/2 −1)
る: z=(x2 +y2 )/(4・zFP)−(λ/2)((x
2 /a2 +y2 /b2 )1/2 −1)
【0048】反射表面の中央にλの通路の遅延を入れる
かわり、1波長の通路の遅延は反射表面の中央で反射さ
れるビームの光線に対し、更には楕円の輪郭を有する放
物面paに関係のある反射表面SRの輪郭で回析される
ビームFS1 の光線に対し、zfpにある幾何学焦点f
p,中心OPおよび擬似焦点pf1 およびpf2 の所に
入れることができる。
かわり、1波長の通路の遅延は反射表面の中央で反射さ
れるビームの光線に対し、更には楕円の輪郭を有する放
物面paに関係のある反射表面SRの輪郭で回析される
ビームFS1 の光線に対し、zfpにある幾何学焦点f
p,中心OPおよび擬似焦点pf1 およびpf2 の所に
入れることができる。
【0049】図4に示す反射器の二番目の実施態様で
は、未だ軸opzの回りで対称である凹面の反射表面s
rは前述の記載と類似の方法により定められる母線を有
している。
は、未だ軸opzの回りで対称である凹面の反射表面s
rは前述の記載と類似の方法により定められる母線を有
している。
【0050】反射表面srの母線grのあらゆる点mr
(x,y,z)におけるzの値は次式により表わされ
る: z=zmp+δz
(x,y,z)におけるzの値は次式により表わされ
る: z=zmp+δz
【0051】zmp=ρ2 /(4・zfp)は、ρ2 =ρmp
2 =x2 +y2 である点mrにそれぞれ関連を有する放
物面paの母線gpの点mp(xmp,ymp,zmp)の値
である。オフセットδzは共通な平面ρopzにおける
母線grとgpの間の種々の値の差を示している。
2 =x2 +y2 である点mrにそれぞれ関連を有する放
物面paの母線gpの点mp(xmp,ymp,zmp)の値
である。オフセットδzは共通な平面ρopzにおける
母線grとgpの間の種々の値の差を示している。
【0052】オフセットδzは未だ波長λに左右され
る。しかし、通路の差λは輪郭の所にあり、反射表面s
rの輪郭crの上の点と放物面paの輪郭cpの上の点
の間のオフセットδzは半波長λ/2に等しい、すなわ
ちδz(xcr,ycr)=λ/2である。
る。しかし、通路の差λは輪郭の所にあり、反射表面s
rの輪郭crの上の点と放物面paの輪郭cpの上の点
の間のオフセットδzは半波長λ/2に等しい、すなわ
ちδz(xcr,ycr)=λ/2である。
【0053】オフセットδzは、反射表面srと放物面
paの同一の楕円の輪郭の上にある母線grとgpの二
番目の端crとcpから、母線の二番目の端に向かい、
すなわち点opで一致する反射表面と放物面の中心で直
線的に減少している。放射状の座標ρに対するオフセッ
トδzの直線の関係は次のようになる: (δz−0)/(ρ−0)=(λ/2−0)/(ρcp−
0) すなわちδz=(λ/2)(ρ/ρcp)
paの同一の楕円の輪郭の上にある母線grとgpの二
番目の端crとcpから、母線の二番目の端に向かい、
すなわち点opで一致する反射表面と放物面の中心で直
線的に減少している。放射状の座標ρに対するオフセッ
トδzの直線の関係は次のようになる: (δz−0)/(ρ−0)=(λ/2−0)/(ρcp−
0) すなわちδz=(λ/2)(ρ/ρcp)
【0054】二番目の実施態様の反射表面srに対応す
る式は次のように表わせる: z=(x2 +y2 )/(4・zfp)+(λ/2)/(ρ
/ρcp)
る式は次のように表わせる: z=(x2 +y2 )/(4・zfp)+(λ/2)/(ρ
/ρcp)
【0055】すなわち一番目の実施態様のように、ρ/
ρcpをxとyの関数で表わすと次のようになる: z=(x2 +y2 )/(4・zfp)+(λ/2)((x
2 /a2 +y2 /b2 )1/2 −1)
ρcpをxとyの関数で表わすと次のようになる: z=(x2 +y2 )/(4・zfp)+(λ/2)((x
2 /a2 +y2 /b2 )1/2 −1)
【0056】実際的な例を与えると、一番目の実施態様
に与えた特別な例と同じ擬似焦点の場合、すなわち周波
数が12GHz、λ=24.97mm,2α=42°、
xpf=0,ypf=±218mmおよびzpf=568mm
の場合、二番目の実施態様では放物面paの焦点距離z
pfは1061mmであり、放物面および反射表面の楕円
の輪郭の長軸は2a=523mm、短軸は2b=642
mmである。
に与えた特別な例と同じ擬似焦点の場合、すなわち周波
数が12GHz、λ=24.97mm,2α=42°、
xpf=0,ypf=±218mmおよびzpf=568mm
の場合、二番目の実施態様では放物面paの焦点距離z
pfは1061mmであり、放物面および反射表面の楕円
の輪郭の長軸は2a=523mm、短軸は2b=642
mmである。
【0057】全ての表面SRとsrに対する式は反射器
に対する次の一般的な反射表面の式にまとめることがで
きる: z=(x2 +y2 )/(4・FP)+t((x2 /a2
+y2 /b2 )1/2−1)
に対する次の一般的な反射表面の式にまとめることがで
きる: z=(x2 +y2 )/(4・FP)+t((x2 /a2
+y2 /b2 )1/2−1)
【0058】係数tはゼロでなく正または負の実数であ
る。FPは反射表面が取る放物面の焦点距離を示してい
る。この放物面の楕円の輪郭は米国特許番号第5,28
3,591号を参照にして既に述べたように定められ
る。利得および方向性に関するアンテナ効率はt=±λ
/2の場合十分満足できる値であるが、因数λは例えば
±λ、±λ/2,±λ/4または±λ/8とすることが
できる。
る。FPは反射表面が取る放物面の焦点距離を示してい
る。この放物面の楕円の輪郭は米国特許番号第5,28
3,591号を参照にして既に述べたように定められ
る。利得および方向性に関するアンテナ効率はt=±λ
/2の場合十分満足できる値であるが、因数λは例えば
±λ、±λ/2,±λ/4または±λ/8とすることが
できる。
【0059】これに替わるべきものとして、反射器の反
射表面の輪郭は、図3の破線に示すように楕円と平面x
OPyへの投影により2a.2bの大きさを有した長方
形の間の形を取る。この種の輪郭は、反射器の二次放射
ローブの大きさを最適にするのに役立ち、輪郭に対する
次式において変数γを変えることにより得られる:
射表面の輪郭は、図3の破線に示すように楕円と平面x
OPyへの投影により2a.2bの大きさを有した長方
形の間の形を取る。この種の輪郭は、反射器の二次放射
ローブの大きさを最適にするのに役立ち、輪郭に対する
次式において変数γを変えることにより得られる:
【数3】
【0060】ここにγは2以上の実数である。表面方程
式において指数1/2(平方根)の項は指数1/γの類
似項に置き換えることができる。
式において指数1/2(平方根)の項は指数1/γの類
似項に置き換えることができる。
【0061】前述の実施態様において反射器の反射表面
SR,srは連続であり、例えば穴あけ器と金型が反射
表面に従い輪郭を描いた相補表面を有しているプレス機
を使用し、従来の放射状の反射器を製造する周知の方法
により製造することが好ましい。
SR,srは連続であり、例えば穴あけ器と金型が反射
表面に従い輪郭を描いた相補表面を有しているプレス機
を使用し、従来の放射状の反射器を製造する周知の方法
により製造することが好ましい。
【0062】他の実施態様では、前述の実施態様の連続
した反射表面は図6に示したように別のものに変えるこ
とができる。軸方向の断面ρOPzで判るように、反射
器の側面は対称軸OPz,opzに直角な階段を有した
はしご段ESである。はしご段の蹴り上げの高さHは数
ミリメートルである。例えば端の一方または階段の踏み
板の中央のような階段の所定の点は連続した反射面S
R,srの側面に沿っている。階段の踏み板は中央から
反射器の周辺に向かい減少している。反射表面の凹面の
形がより強調されている時、中央の蹴り上げの高さHO
は周辺に向かう蹴り上げの高さHCより小さく、例えば
HO=3mmでHC=6mmである。
した反射表面は図6に示したように別のものに変えるこ
とができる。軸方向の断面ρOPzで判るように、反射
器の側面は対称軸OPz,opzに直角な階段を有した
はしご段ESである。はしご段の蹴り上げの高さHは数
ミリメートルである。例えば端の一方または階段の踏み
板の中央のような階段の所定の点は連続した反射面S
R,srの側面に沿っている。階段の踏み板は中央から
反射器の周辺に向かい減少している。反射表面の凹面の
形がより強調されている時、中央の蹴り上げの高さHO
は周辺に向かう蹴り上げの高さHCより小さく、例えば
HO=3mmでHC=6mmである。
【0063】本発明による反射器を備えた送信用または
受信用アンテナには、対称軸OPzの中央にある曲がっ
た焦点の線に沿って置かれたPF1 とPF2 の擬似焦点
を通る多数の調整可能なマイクロ波ヘッドを含むことが
できる(図2)。他の実施態様では、アンテナは50°
のオーダーの視野角2α内で焦点の線に沿って多段偏光
広帯域マイクロ波ヘッドを動かす手段を含むことができ
る。アンテナは固定され所定の方向を向いているにも拘
らず、種々のヘッドまたは可動性のヘッドは種々の放射
方向を有する通信用ビームを集め、すなわち受信する。
受信用アンテナには、対称軸OPzの中央にある曲がっ
た焦点の線に沿って置かれたPF1 とPF2 の擬似焦点
を通る多数の調整可能なマイクロ波ヘッドを含むことが
できる(図2)。他の実施態様では、アンテナは50°
のオーダーの視野角2α内で焦点の線に沿って多段偏光
広帯域マイクロ波ヘッドを動かす手段を含むことができ
る。アンテナは固定され所定の方向を向いているにも拘
らず、種々のヘッドまたは可動性のヘッドは種々の放射
方向を有する通信用ビームを集め、すなわち受信する。
【0064】マイクロ波ヘッドを調整する手段すなわち
マイクロ波ヘッドを動かす手段は例えば米国特許第5,
283,591号および仏国特許出願第2,701,1
69号に記載されている。
マイクロ波ヘッドを動かす手段は例えば米国特許第5,
283,591号および仏国特許出願第2,701,1
69号に記載されている。
【0065】最後に、本発明は前述に記載の発明に基づ
き反射表面として反射表面の1つの一部を有するアンテ
ナ反射器にも関している。この種の表面の部分はオフセ
ットアンテナとして知られているオフセンター照射アン
テナ用である。
き反射表面として反射表面の1つの一部を有するアンテ
ナ反射器にも関している。この種の表面の部分はオフセ
ットアンテナとして知られているオフセンター照射アン
テナ用である。
【図1】本発明による反射器の斜視図。
【図2】本発明による反射器の一番目の実施態様に対す
る一番目の放物面および反射表面に沿った断面図。
る一番目の放物面および反射表面に沿った断面図。
【図3】一番目の実施態様の反射表面の対称軸に直角な
平面の平面図。
平面の平面図。
【図4】本発明による反射器の二番目の実施態様に対す
る二番目の放物面および反射表面の対称軸に沿った断面
図。
る二番目の放物面および反射表面の対称軸に沿った断面
図。
【図5】一番目の実施態様の反射表面から得られるはし
ご段の形の側面を有する反射器の反射表面の対称軸に沿
った断面図。
ご段の形の側面を有する反射器の反射表面の対称軸に沿
った断面図。
2a 長軸 2b 短軸 CP 輪郭 FP 幾何学的な焦点 FS1 ,FS2 通信用ビーム GP,GR 母線 OP 原点 OPz 対称軸 OR 軸 PA 回転の放物面 PF1 ,PF2 擬似焦点 SR 反射表面
Claims (8)
- 【請求項1】 対称軸に対し対称な凹面の反射表面と、
前記の対称軸の上にある反射器の中心と一致した一番目
の端と所定の輪郭の上にある二番目の端の間に広がる母
線を有しており、前記反射表面の前記母線は前記対称軸
に平行に取った種々の相対的なオフセットを有する所定
の放物面のそれぞれの母線からオフセットされており、
前記放物面は前記反射表面と同軸であり前記所定の輪郭
を有しており、更に前記の種々のオフセットは前記対称
軸に直角に取られた前記対称軸からの前記母線の種々の
距離の関数として、前記一番目の端と二番目の端の一方
から前記一番目の端と二番目の端の他方まで直線的に変
化していることを特徴とする通信用ビームアンテナの反
射器。 - 【請求項2】 前記一番目の端の前記の相対的なオフセ
ットは半波長の倍数または約数の1つに等しく、前記波
長は通信用ビームの搬送波周波数帯域内の周波数に対応
しており、前記二番目の端での前記の相対的なオフセッ
トがほぼゼロであることを特徴とする請求項1に記載の
反射器。 - 【請求項3】 前記一番目の端での前記の相対的なオフ
セットがほぼゼロであり、前記二番目の端での前記の相
対的なオフセットが半波長の倍数および約数の1つに等
しく、前記波長が通信用ビームの搬送波周波数帯域内の
周波数に対応していることを特徴とする請求項1に記載
の反射器。 - 【請求項4】 前記の輪郭がほぼ楕円であることを特徴
とする請求項1に記載の反射器。 - 【請求項5】 前記の輪郭がほぼ長方形であることを特
徴とする請求項1に記載の反射器。 - 【請求項6】 xとyが前記の対称軸に直角な軸の平面
における前記輪郭上の点の座標でありγが正の実数の
時、前記の輪郭が 【数1】 の式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の反射
器。 - 【請求項7】 対称軸に対し対称な凹面の反射表面と、
前記の対称軸の上にある反射器の中心と一致した一番目
の端と所定の輪郭の上にある二番目の端の間に広がる母
線を有しており、前記反射表面の前記母線は前記対称軸
に平行に取った種々の相対的なオフセットを有する所定
の放物面のそれぞれの母線からオフセットされており、
前記放物面は前記反射表面と同軸であり前記所定の輪郭
を有しており、更に前記の種々のオフセットは前記対称
軸に直角に取られた前記対称軸からの前記母線の種々の
距離の関数として、前記一番目の端と二番目の端の一方
から前記一番目の端と二番目の端の他方まで直線的に変
化し、前記反射表面が前記対称軸にほぼ直角な階段を有
したはしご段の形の軸方向の側面を有していることを特
徴とする通信用ビームアンテナの反射器。 - 【請求項8】 前記はしご段の二つの蹴り上げの高さが
異なり、前記反射表面の中心から輪郭に向かい増加して
いることを特徴とする請求項7に記載の反射器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9410489 | 1994-08-31 | ||
FR9410489A FR2724059B1 (fr) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | Reflecteur d'antenne pour plusieurs faisceaux de telecommunications |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0884020A true JPH0884020A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=9466612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7240529A Withdrawn JPH0884020A (ja) | 1994-08-31 | 1995-08-28 | 通信用複数ビームアンテナの反射器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0700118A1 (ja) |
JP (1) | JPH0884020A (ja) |
FR (1) | FR2724059B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6680860B1 (en) * | 1998-12-22 | 2004-01-20 | Research And Development Institute Inc. | Optical coherent transient continuously programmed continuous processor |
FR2793073B1 (fr) * | 1999-04-30 | 2003-04-11 | France Telecom | Antenne a reflecteur continu pour reception multiple de faisceaux de satellite |
CN113871888A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-31 | 广东福顺天际通信有限公司 | 一种数字可编程龙伯透镜反射器 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1100725B (de) * | 1959-08-31 | 1961-03-02 | Siemens Ag | Richtantenne fuer sehr kurze elektro-magnetische Wellen |
JPS5315044A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | Multi-frequency common-use antenna |
JPS57176807A (en) * | 1981-04-24 | 1982-10-30 | Denki Kogyo Kk | Sectoral beam antenna |
DE3536348A1 (de) | 1985-10-11 | 1987-04-16 | Max Planck Gesellschaft | Fresnel'sche zonenplatte zur fokussierung von mikrowellen-strahlung fuer eine mikrowellen-antenne |
US4786910A (en) * | 1987-11-05 | 1988-11-22 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Single reflector multibeam antenna arrangement with a wide field of view |
DE3801301C2 (de) | 1988-01-19 | 1995-11-30 | Daimler Benz Aerospace Ag | Fresnel'sche Zonenplatte als Reflektor für eine Mikrowellen-Sende/Empfangsantenne |
FR2674377B1 (fr) * | 1991-03-22 | 1993-06-04 | Alcatel Espace | Antenne radioelectrique a reflecteur multifocales. |
FR2685131B1 (fr) | 1991-12-11 | 1994-05-27 | Telediffusion Fse | Antenne de reception a reflecteur fixe pour plusieurs faisceaux de satellite. |
FR2701169B1 (fr) | 1993-02-02 | 1995-04-14 | Telediffusion Fse | Réflecteur d'antenne à diffraction pour plusieurs faisceaux de télécommunications. |
-
1994
- 1994-08-31 FR FR9410489A patent/FR2724059B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-06-29 EP EP95401574A patent/EP0700118A1/fr not_active Withdrawn
- 1995-08-28 JP JP7240529A patent/JPH0884020A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2724059B1 (fr) | 1997-01-03 |
EP0700118A1 (fr) | 1996-03-06 |
FR2724059A1 (fr) | 1996-03-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |