JPH09214241A - 移動体ｓｎｇ用平面アンテナ - Google Patents
移動体ｓｎｇ用平面アンテナInfo
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- JPH09214241A JPH09214241A JP1534496A JP1534496A JPH09214241A JP H09214241 A JPH09214241 A JP H09214241A JP 1534496 A JP1534496 A JP 1534496A JP 1534496 A JP1534496 A JP 1534496A JP H09214241 A JPH09214241 A JP H09214241A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 送信ビームをチルトさせた時などにおけるグ
レーティングローブの発生およびレベルを規定値以下に
抑制することが可能な、サブアレイ配列を備えた移動体
ＳＮＧ用平面アンテナを提供する。 【解決手段】 各サブアレイのサイドローブが最も低く
なる面を静止衛星の軌道方向に重なるようにするととも
に、各サブアレイを少しづつずらしながら静止衛星の軌
道方向に密に配列することにより、アンテナビームが電
子追尾により正面方向から傾いた時、静止衛星の軌道に
沿って、軌道に直交する方向に地球上の送信点から見込
む角度±３度（角度０度は静止衛星軌道）以内の帯の中
に生じるグレーティングローブの発生あるいはレベルを
抑制して、移動している船舶や自動車などから、電子的
な自動追尾を行いながらテレビジョン映像・音声信号な
どの伝送を可能とした。
レーティングローブの発生およびレベルを規定値以下に
抑制することが可能な、サブアレイ配列を備えた移動体
ＳＮＧ用平面アンテナを提供する。 【解決手段】 各サブアレイのサイドローブが最も低く
なる面を静止衛星の軌道方向に重なるようにするととも
に、各サブアレイを少しづつずらしながら静止衛星の軌
道方向に密に配列することにより、アンテナビームが電
子追尾により正面方向から傾いた時、静止衛星の軌道に
沿って、軌道に直交する方向に地球上の送信点から見込
む角度±３度（角度０度は静止衛星軌道）以内の帯の中
に生じるグレーティングローブの発生あるいはレベルを
抑制して、移動している船舶や自動車などから、電子的
な自動追尾を行いながらテレビジョン映像・音声信号な
どの伝送を可能とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動体ＳＮＧ装
置で使用する平面アンテナに関し、特に、ビームがチル
トしたときなどに生じるグレーティングローブの発生お
よびレベルを抑制する配列を備えたサブアレイを有する
平面アンテナに関するものである。
置で使用する平面アンテナに関し、特に、ビームがチル
トしたときなどに生じるグレーティングローブの発生お
よびレベルを抑制する配列を備えたサブアレイを有する
平面アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在まで開発されている移動体ＳＮＧ(S
atellite News Gathering)装置では、アンテナとしてパ
ラボラアンテナが使用されている。パラボラアンテナを
使用した場合、アンテナ自体の放射指向特性は一方向に
鋭いビームになるため、移動体が方向を変えるにしたが
って、方位角、仰角および偏波角を高精度に機械で追尾
する必要がある。このため、自動車などの移動体に特有
な周期の早い振動に対しては機械系に要求される性能条
件が厳しくなり、自ずと追尾機構の重量が増加したり大
型となる。これに対しアンテナとして複数のサブアレイ
で構成した平面アンテナを使用し、サブアレイ毎に送信
波の位相を制御すれば、送信ビームが常に静止衛星方向
を向くように静止衛星を自動追尾することができる。こ
の時の電子追尾制御は瞬時に行なわれるため周期の早い
振動に対しても十分追従できる。したがって、これに粗
追尾としての機械追尾を併用すれば、方位角および仰角
方向で安定な追尾動作が可能な移動体ＳＮＧシステムが
可能となる。サブアレイは、多数のアンテナ素子で構成
されるアレイアンテナである。したがってサブアレイで
構成した平面アンテナは、サブアレイ構成ではなく各ア
ンテナ素子毎に位相を制御するアンテナシステムと比較
した場合、位相器や増幅器の数を少なくすることがで
き、安価にアンテナシステムを構成することができる。
atellite News Gathering)装置では、アンテナとしてパ
ラボラアンテナが使用されている。パラボラアンテナを
使用した場合、アンテナ自体の放射指向特性は一方向に
鋭いビームになるため、移動体が方向を変えるにしたが
って、方位角、仰角および偏波角を高精度に機械で追尾
する必要がある。このため、自動車などの移動体に特有
な周期の早い振動に対しては機械系に要求される性能条
件が厳しくなり、自ずと追尾機構の重量が増加したり大
型となる。これに対しアンテナとして複数のサブアレイ
で構成した平面アンテナを使用し、サブアレイ毎に送信
波の位相を制御すれば、送信ビームが常に静止衛星方向
を向くように静止衛星を自動追尾することができる。こ
の時の電子追尾制御は瞬時に行なわれるため周期の早い
振動に対しても十分追従できる。したがって、これに粗
追尾としての機械追尾を併用すれば、方位角および仰角
方向で安定な追尾動作が可能な移動体ＳＮＧシステムが
可能となる。サブアレイは、多数のアンテナ素子で構成
されるアレイアンテナである。したがってサブアレイで
構成した平面アンテナは、サブアレイ構成ではなく各ア
ンテナ素子毎に位相を制御するアンテナシステムと比較
した場合、位相器や増幅器の数を少なくすることがで
き、安価にアンテナシステムを構成することができる。
【０００３】これまで、サブアレイ構成の平面アンテナ
を用いたＳＮＧ装置としては、１６個のサブアレイを４
個×４個に配列した正方形の平面アンテナを用いたポー
タブルＳＮＧ装置がある（詳細は、文献、Ｔ.Murata et
al. "Portable Digital Satellite News Gathering(SN
G) RF Terminal Using a Flat Antenna", IEICE Trans.
Commun., vol.E-77-B, No.12, Dec. 1994. を参照され
たい) 。この装置で使用されている平面アンテナ１１の
サブアレイ１２の配列を図３に示す。図３の衛星軌道方
向１４は衛星軌道を平面アンテナ上に投影した直線とし
て表わされており、他の図についても同様である。サブ
アレイ１２には、アンテナ素子が８個×８個に配列され
ている。各素子の間隔は、 0.8λ0 （λ0 ：送信波の自
由空間波長）であり、したがって、サブアレイ自体の大
きさは、送信波長に換算すると6.4 λ0 × 6.4λ0 の大
きさとなる。低サイドローブ特性を得るため、平面アン
テナの対角方向を静止衛星軌道方向１４と一致させて設
置する構造になっている（詳細は、文献、Ｔ.Murata et
al. "Portable Digital Satellite News Gathering(SN
G) RF Terminal Using a Flat Antenna", IEICE Trans.
Commun., vol.E-77-B, No.12, Dec. 1994. を参照され
たい) 。この装置は固定局であるが、１６個のサブアレ
イ１２の送信位相を制御することによって送信ビームの
自動追尾を行い、風などによって生じるアンテナ装置の
動揺によるビームずれを吸収することができる。図３の
を用いたＳＮＧ装置としては、１６個のサブアレイを４
個×４個に配列した正方形の平面アンテナを用いたポー
タブルＳＮＧ装置がある（詳細は、文献、Ｔ.Murata et
al. "Portable Digital Satellite News Gathering(SN
G) RF Terminal Using a Flat Antenna", IEICE Trans.
Commun., vol.E-77-B, No.12, Dec. 1994. を参照され
たい) 。この装置で使用されている平面アンテナ１１の
サブアレイ１２の配列を図３に示す。図３の衛星軌道方
向１４は衛星軌道を平面アンテナ上に投影した直線とし
て表わされており、他の図についても同様である。サブ
アレイ１２には、アンテナ素子が８個×８個に配列され
ている。各素子の間隔は、 0.8λ0 （λ0 ：送信波の自
由空間波長）であり、したがって、サブアレイ自体の大
きさは、送信波長に換算すると6.4 λ0 × 6.4λ0 の大
きさとなる。低サイドローブ特性を得るため、平面アン
テナの対角方向を静止衛星軌道方向１４と一致させて設
置する構造になっている（詳細は、文献、Ｔ.Murata et
al. "Portable Digital Satellite News Gathering(SN
G) RF Terminal Using a Flat Antenna", IEICE Trans.
Commun., vol.E-77-B, No.12, Dec. 1994. を参照され
たい) 。この装置は固定局であるが、１６個のサブアレ
イ１２の送信位相を制御することによって送信ビームの
自動追尾を行い、風などによって生じるアンテナ装置の
動揺によるビームずれを吸収することができる。図３の
【外１】 印は各サブアレイ１２の位相中心１３である。
【０００４】サブアレイの位相を制御してビーム方向を
制御する場合、図３の例のようにサブアレイを単純に縦
横Ｎ個づつ（Ｎ×Ｎ）に配列すると、サブアレイの大き
さにもよるが、一般的にサブアレイ毎の位相中心１３間
の距離は一波長より大きくなる。図３の場合の静止衛星
軌道方向１４に投影した時のサブアレイ間隔（○印１５
の間隔）は図４に示すように 4.5λ0 となる。このた
め、自動追尾の際、電子追尾により送信ビームが正面方
向から傾くとメインローブの他に、同相条件を満足する
角度が生じ、その角度で主ローブに準ずる大きさのロー
ブ、すなわちグレーティングローブが生ずる。図３の配
置例において、サブアレイの位相制御により送信ビーム
を静止衛星軌道方向、すなわち平面アンテナの正面方向
から対角線方向に送信ビームが３度傾いた時の指向特性
を図５に示す。メインローブの次に大きいレベルのグレ
ーティングローブは−１２度方向１８にあり、レベルは
メインローブのピークから−１７ｄＢ低い値となってい
る。
制御する場合、図３の例のようにサブアレイを単純に縦
横Ｎ個づつ（Ｎ×Ｎ）に配列すると、サブアレイの大き
さにもよるが、一般的にサブアレイ毎の位相中心１３間
の距離は一波長より大きくなる。図３の場合の静止衛星
軌道方向１４に投影した時のサブアレイ間隔（○印１５
の間隔）は図４に示すように 4.5λ0 となる。このた
め、自動追尾の際、電子追尾により送信ビームが正面方
向から傾くとメインローブの他に、同相条件を満足する
角度が生じ、その角度で主ローブに準ずる大きさのロー
ブ、すなわちグレーティングローブが生ずる。図３の配
置例において、サブアレイの位相制御により送信ビーム
を静止衛星軌道方向、すなわち平面アンテナの正面方向
から対角線方向に送信ビームが３度傾いた時の指向特性
を図５に示す。メインローブの次に大きいレベルのグレ
ーティングローブは−１２度方向１８にあり、レベルは
メインローブのピークから−１７ｄＢ低い値となってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】衛星通信では、送信ビ
ームの指向特性や電波発射中の軸外放射電力密度は、Ｉ
ＴＵの勧告や電波法・無線通信設備規則等で厳しく規定
されている。固定局では、運用中はＩＴＵ−Ｒ５２４の
軸外放射電力密度〔ｄＢＷ／４０ｋＨｚ〕が適用され、
静止衛星軌道中心から±３度の帯内において地球局の送
信装置から放射される電力密度は、規定値以下でなけれ
ばならない。このＩＴＵ−Ｒ５２４の規格１７を図５に
合わせて示す（ここで、送信ｅｉｒｐとして50.5ｄＢ
Ｗ、映像、音声および誤り訂正符号等を含んだ伝送レー
トとして 17.28Ｍbps を仮定した）。図３に示したサブ
アレイ配置の場合、グレーティングローブが生じている
が、装置から放射される軸外放射電力密度はＩＴＵ−Ｒ
５２４のカーブ１７以下でありビームが３度チルトした
場合でも運用可能である。
ームの指向特性や電波発射中の軸外放射電力密度は、Ｉ
ＴＵの勧告や電波法・無線通信設備規則等で厳しく規定
されている。固定局では、運用中はＩＴＵ−Ｒ５２４の
軸外放射電力密度〔ｄＢＷ／４０ｋＨｚ〕が適用され、
静止衛星軌道中心から±３度の帯内において地球局の送
信装置から放射される電力密度は、規定値以下でなけれ
ばならない。このＩＴＵ−Ｒ５２４の規格１７を図５に
合わせて示す（ここで、送信ｅｉｒｐとして50.5ｄＢ
Ｗ、映像、音声および誤り訂正符号等を含んだ伝送レー
トとして 17.28Ｍbps を仮定した）。図３に示したサブ
アレイ配置の場合、グレーティングローブが生じている
が、装置から放射される軸外放射電力密度はＩＴＵ−Ｒ
５２４のカーブ１７以下でありビームが３度チルトした
場合でも運用可能である。
【０００６】一方、陸上移動体上から移動しながらの衛
星データ通信は２次業務としての運用が認められてお
り、陸上移動局として運用する際には無線設備規則第４
９条の１８に示されている規則が適用される。このカー
ブ１９を図５にあわせて示す。このカーブ１９は、前出
のＩＴＵ−Ｒ５２４のカーブ１７に比べ 2.5度〜７度に
おいては約１３ｄＢ低い軸外放射電力密度で規定されて
いる。図５に示したように、図３に示したサブアレイ配
列の平面アンテナを移動体に使用した場合、−１２度方
向に生じたグレーティングローブは、無線設備規則第４
９条の１８の規則を満足することができない。そこで、
満足できるように送信ＥＩＲＰ（ＥＩＲＰ：等価等方放
射電力）を 7.5ｄＢ下げた場合は、十分な伝送品質を確
保することが困難となる。したがって、図３に示したサ
ブアレイ配列の平面アンテナを直接、移動体用ＳＮＧに
使用することは困難である。
星データ通信は２次業務としての運用が認められてお
り、陸上移動局として運用する際には無線設備規則第４
９条の１８に示されている規則が適用される。このカー
ブ１９を図５にあわせて示す。このカーブ１９は、前出
のＩＴＵ−Ｒ５２４のカーブ１７に比べ 2.5度〜７度に
おいては約１３ｄＢ低い軸外放射電力密度で規定されて
いる。図５に示したように、図３に示したサブアレイ配
列の平面アンテナを移動体に使用した場合、−１２度方
向に生じたグレーティングローブは、無線設備規則第４
９条の１８の規則を満足することができない。そこで、
満足できるように送信ＥＩＲＰ（ＥＩＲＰ：等価等方放
射電力）を 7.5ｄＢ下げた場合は、十分な伝送品質を確
保することが困難となる。したがって、図３に示したサ
ブアレイ配列の平面アンテナを直接、移動体用ＳＮＧに
使用することは困難である。
【０００７】そこで本発明の目的は、サブアレイを配列
することによって構成する移動体ＳＮＧ用平面アンテナ
において、ビームをチルトさせた時などにおけるグレー
ティングローブの発生およびレベルを規定値以下に抑制
することが可能なサブアレイ配列を備えた移動体ＳＮＧ
用平面アンテナを提供せんとするものである。
することによって構成する移動体ＳＮＧ用平面アンテナ
において、ビームをチルトさせた時などにおけるグレー
ティングローブの発生およびレベルを規定値以下に抑制
することが可能なサブアレイ配列を備えた移動体ＳＮＧ
用平面アンテナを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明移動体ＳＮＧ用平面アンテナは、多数のアン
テナ素子から成るサブアレイを複数個配列して構成する
平面アンテナにおいて、アンテナ開口面上で振幅分布を
アンテナ中央部で振幅を大きく、端部にいくほど振幅を
小さくした励振振幅テーパを有するサブアレイを、静止
衛星軌道方向に密に配列して構成したことを特徴とする
ものである。
め、本発明移動体ＳＮＧ用平面アンテナは、多数のアン
テナ素子から成るサブアレイを複数個配列して構成する
平面アンテナにおいて、アンテナ開口面上で振幅分布を
アンテナ中央部で振幅を大きく、端部にいくほど振幅を
小さくした励振振幅テーパを有するサブアレイを、静止
衛星軌道方向に密に配列して構成したことを特徴とする
ものである。
【０００９】さらに前記サブアレイの形状が正方形であ
る本発明移動体ＳＮＧ用平面アンテナは、等振幅励振し
た前記サブアレイの対角方向が前記静止衛星軌道方向と
一致するよう配列するとともに、グレーティングローブ
の出現角度をメインビームから大きくとり、出現しても
サブアレイの指向特性で決定される低減効果により前記
グレーティングローブのレベルを小さく抑制できるよ
う、前記サブアレイを前記静止衛星軌道方向に密に配列
して構成したことを特徴とするものである。
る本発明移動体ＳＮＧ用平面アンテナは、等振幅励振し
た前記サブアレイの対角方向が前記静止衛星軌道方向と
一致するよう配列するとともに、グレーティングローブ
の出現角度をメインビームから大きくとり、出現しても
サブアレイの指向特性で決定される低減効果により前記
グレーティングローブのレベルを小さく抑制できるよ
う、前記サブアレイを前記静止衛星軌道方向に密に配列
して構成したことを特徴とするものである。
【００１０】またさらに、本発明移動体ＳＮＧ用平面ア
ンテナの好適な実施態様は、前記正方形サブアレイの左
右の辺が左右に隣接する正方形サブアレイの辺と一致す
るよう配列され、上下に隣接する正方形サブアレイが、
上下の辺と平行となる一定の方向に一定の距離ずらして
配列されたことを特徴とするものである。
ンテナの好適な実施態様は、前記正方形サブアレイの左
右の辺が左右に隣接する正方形サブアレイの辺と一致す
るよう配列され、上下に隣接する正方形サブアレイが、
上下の辺と平行となる一定の方向に一定の距離ずらして
配列されたことを特徴とするものである。
【００１１】
【実施の形態】サブアレイ構成の平面アンテナにおい
て、ビームチルトさせた場合に発生するグレーティング
ローブが出現する角度およびそのレベルは、各サブアレ
イの位相中心間の距離およびサブアレイの指向特性によ
り決まる。この点について、サブアレイが直線上に配列
するような図６の例にしたがって説明する。図６の例の
場合、サブアレイ１〜４はｘ軸方向に間隔ｄで配列され
ている（ａ）。各サブアレイは正方形で均一励振されて
いると仮定し、位相中心３は各サブアレイ１〜４の対角
線の交点とする。各サブアレイ内においては、アンテナ
素子が一般に 0.8λ 0 （λ0 ：送信波の自由空間波長）
程度の間隔で多数配列されているから、間隔ｄはλ0 よ
り大きな値になる。ここでｘ軸方向（φ＝０度方向）の
指向特性Ｆ（θ）は次式で与えられる。
て、ビームチルトさせた場合に発生するグレーティング
ローブが出現する角度およびそのレベルは、各サブアレ
イの位相中心間の距離およびサブアレイの指向特性によ
り決まる。この点について、サブアレイが直線上に配列
するような図６の例にしたがって説明する。図６の例の
場合、サブアレイ１〜４はｘ軸方向に間隔ｄで配列され
ている（ａ）。各サブアレイは正方形で均一励振されて
いると仮定し、位相中心３は各サブアレイ１〜４の対角
線の交点とする。各サブアレイ内においては、アンテナ
素子が一般に 0.8λ 0 （λ0 ：送信波の自由空間波長）
程度の間隔で多数配列されているから、間隔ｄはλ0 よ
り大きな値になる。ここでｘ軸方向（φ＝０度方向）の
指向特性Ｆ（θ）は次式で与えられる。
【数１】 ここで、θ0 は各サブアレイの位相制御によりビームを
傾けた時のメインビームの方向である。Ｇ（θ）はサブ
アレイの指向特性である。また、ｋ＝２π／λ0であ
る。
傾けた時のメインビームの方向である。Ｇ（θ）はサブ
アレイの指向特性である。また、ｋ＝２π／λ0であ
る。
【００１２】この式より、exp の項が最大となるのは、
まず、メインビームの方向すなわθ＝θ0 の時である。
次に最大となるのは、ｋｄ(sinθ− sinθ0 ）の値が２
πあるいはその倍数になる時で、この条件が満足される
θに大きなレベルのローブが現われ、これがグレーティ
ングローブとなる。図６の例では間隔ｄは一波長（２
π）より大きく一般に数波長となるから、複数のθの値
でこの式が満足されグレーティングローブが発生する。
しかし、式（１）からわかるように、間隔ｄを小さくす
れば、グレーティングローブの出現する角度は大きくな
りメインローブから離れた角度に現われる（アンテナ理
論では、間隔ｄが一波長を越えるとメインローブのほか
にグレーティングローブが現われる）。また、平面アン
テナ全体の指向特性は最終的にサブアレイの指向特性Ｇ
（θ）が乗じられるから、グレーティングローブが出現
する角度θが大きくなってＧ（θ）の値も小さくなれば
グレーティングローブのレベルは小さくなる。従って、
この原理に基づけば、サイドローブの低い指向特性Ｇ
（θ）を有するサブアレイを密に配列することによりグ
レーティングローブの出現を抑制し、出現しても出現す
る角度はメインローブから離れた角度になるから、その
レベルを小さく抑制することができる。すなわち、静止
衛星軌道と一致する方向において、低サイドローブな指
向特性Ｇ（θ）を持つサブアレイを静止衛星軌道方向で
密となるようにサブアレイを配列すれば良い。
まず、メインビームの方向すなわθ＝θ0 の時である。
次に最大となるのは、ｋｄ(sinθ− sinθ0 ）の値が２
πあるいはその倍数になる時で、この条件が満足される
θに大きなレベルのローブが現われ、これがグレーティ
ングローブとなる。図６の例では間隔ｄは一波長（２
π）より大きく一般に数波長となるから、複数のθの値
でこの式が満足されグレーティングローブが発生する。
しかし、式（１）からわかるように、間隔ｄを小さくす
れば、グレーティングローブの出現する角度は大きくな
りメインローブから離れた角度に現われる（アンテナ理
論では、間隔ｄが一波長を越えるとメインローブのほか
にグレーティングローブが現われる）。また、平面アン
テナ全体の指向特性は最終的にサブアレイの指向特性Ｇ
（θ）が乗じられるから、グレーティングローブが出現
する角度θが大きくなってＧ（θ）の値も小さくなれば
グレーティングローブのレベルは小さくなる。従って、
この原理に基づけば、サイドローブの低い指向特性Ｇ
（θ）を有するサブアレイを密に配列することによりグ
レーティングローブの出現を抑制し、出現しても出現す
る角度はメインローブから離れた角度になるから、その
レベルを小さく抑制することができる。すなわち、静止
衛星軌道と一致する方向において、低サイドローブな指
向特性Ｇ（θ）を持つサブアレイを静止衛星軌道方向で
密となるようにサブアレイを配列すれば良い。
【００１３】
【実施例】低サイドローブとなるサブアレイとしては、
円形や正方形状のサブアレイに励振テーパ（アンテナ開
口面上で振幅分布を均一でなくアンテナ中央部で振幅を
大きく、端部にいくほど振幅を小さくするような励振分
布）をつけるか、あるいは、サブアレイを構成する各ア
ンテナ素子を均一励振するサブアレイを使用する場合
は、指向性の対称性から正方形サブアレイの対角方向を
使用するのが最適である。したがって、このようなサブ
アレイを配列するとともに、サブアレイを少しづつずら
しながら密に配列する構成とした。しかし、本発明で
は、サブアレイを密に配列するのみでもグレーティング
ローブの出現角度をメインローブから離すことができる
ため、励振テーパをつけないサブアレイでもグレーティ
ングレベルの抑圧が可能である。この場合は、サブアレ
イの形状は特に限定されず、円形、正方形、五角形など
のサブアレイが考えられる。
円形や正方形状のサブアレイに励振テーパ（アンテナ開
口面上で振幅分布を均一でなくアンテナ中央部で振幅を
大きく、端部にいくほど振幅を小さくするような励振分
布）をつけるか、あるいは、サブアレイを構成する各ア
ンテナ素子を均一励振するサブアレイを使用する場合
は、指向性の対称性から正方形サブアレイの対角方向を
使用するのが最適である。したがって、このようなサブ
アレイを配列するとともに、サブアレイを少しづつずら
しながら密に配列する構成とした。しかし、本発明で
は、サブアレイを密に配列するのみでもグレーティング
ローブの出現角度をメインローブから離すことができる
ため、励振テーパをつけないサブアレイでもグレーティ
ングレベルの抑圧が可能である。この場合は、サブアレ
イの形状は特に限定されず、円形、正方形、五角形など
のサブアレイが考えられる。
【００１４】以下添付図面を参照し実施例により本発明
を詳細に説明する。本発明の第１の実施例を図１に示
す。本発明の第１の実施例は、１６個の正方形サブアレ
イ２で構成する平面アンテナ１で、各正方形サブアレイ
を静止衛星に正対させ、かつその対角方向を静止衛星軌
道方向４と一致させるようにアンテナを設置する。この
とき、設置した状態で静止衛星の偏波とサブアレイ内の
アンテナ素子の偏波を一致させる必要がある。このた
め、アンテナ基板上にアンテナ素子を製作する場合、ア
ンテナ素子の偏波が合うようにあらかじめ計算で求めら
れた角度だけアンテナ素子を回転させてエッチング（あ
るいは印刷）する必要がある。さらに、この例では、サ
ブアレイを配列する場合、正方形サブアレイの左右の辺
は左右に隣接する正方形サブアレイの辺と一致するよう
に合わせて配列し、上下に隣接する正方形サブアレイ
は、上下の辺と平行となる一定の方向に各サブアレイの
角（スミ）がサブアレイの一辺の１／３にくるように順
次配列されている。
を詳細に説明する。本発明の第１の実施例を図１に示
す。本発明の第１の実施例は、１６個の正方形サブアレ
イ２で構成する平面アンテナ１で、各正方形サブアレイ
を静止衛星に正対させ、かつその対角方向を静止衛星軌
道方向４と一致させるようにアンテナを設置する。この
とき、設置した状態で静止衛星の偏波とサブアレイ内の
アンテナ素子の偏波を一致させる必要がある。このた
め、アンテナ基板上にアンテナ素子を製作する場合、ア
ンテナ素子の偏波が合うようにあらかじめ計算で求めら
れた角度だけアンテナ素子を回転させてエッチング（あ
るいは印刷）する必要がある。さらに、この例では、サ
ブアレイを配列する場合、正方形サブアレイの左右の辺
は左右に隣接する正方形サブアレイの辺と一致するよう
に合わせて配列し、上下に隣接する正方形サブアレイ
は、上下の辺と平行となる一定の方向に各サブアレイの
角（スミ）がサブアレイの一辺の１／３にくるように順
次配列されている。
【００１５】本発明の配列法によれば、無線設備規則が
適用される静止衛星軌道方向に各サブアレイの位相中心
を投影すると、図７に示すようにサブアレイが密に等間
隔で配列されたことと等価になり、その間隔は 1.5λ0
となる。この間隔は図３に示したサブアレイ配置の間隔
4.5λ0 に比べ３分の１の間隔である。かつ、静止衛星
軌道方向には、各正方形サブアレイの対角方向が一致し
ているから各サブアレイの指向特性Ｇ（θ）におけるサ
イドローブは低い。したがって、静止衛星の軌道方向に
は低サイドローブパターンとなるサブアレイが密に配列
されることになり、（１）式よりグレーティングローブ
の発生角度θが大きくなり、その分Ｇ（θ）による低減
効果が大きくなるのでビームを静止衛星軌道方向にチル
トさせた場合でもグレーティングローブの発生は抑制さ
れる。
適用される静止衛星軌道方向に各サブアレイの位相中心
を投影すると、図７に示すようにサブアレイが密に等間
隔で配列されたことと等価になり、その間隔は 1.5λ0
となる。この間隔は図３に示したサブアレイ配置の間隔
4.5λ0 に比べ３分の１の間隔である。かつ、静止衛星
軌道方向には、各正方形サブアレイの対角方向が一致し
ているから各サブアレイの指向特性Ｇ（θ）におけるサ
イドローブは低い。したがって、静止衛星の軌道方向に
は低サイドローブパターンとなるサブアレイが密に配列
されることになり、（１）式よりグレーティングローブ
の発生角度θが大きくなり、その分Ｇ（θ）による低減
効果が大きくなるのでビームを静止衛星軌道方向にチル
トさせた場合でもグレーティングローブの発生は抑制さ
れる。
【００１６】図８は、８素子×８素子（素子間隔 0.8λ
0 ：λ0 は送信周波数の自由空間波長）で構成されたサ
ブアレイを、図１に示した実施例で配列した時のビーム
をチルトさせない時の静止衛星軌道方向の指向特性の計
算値、図９は３度ビームをチルトさせた時の静止衛星軌
道方向の指向特性の計算値である。図３に示した平面ア
ンテナの３度ビームチルトの場合の指向特性（図５）に
比べ、−１２度方向ではレベルはメインビームに比べ−
４０ｄＢ以下でありグレーティングローブの発生はな
い。−３９度および４３度の角度にグレーティングロー
ブが発生しているが、メインローブから角度が離れてい
るため、サブアレイの指向特性Ｇ（θ）における利得が
低くなることからレベルが抑圧されて規則を満足するこ
とができる。
0 ：λ0 は送信周波数の自由空間波長）で構成されたサ
ブアレイを、図１に示した実施例で配列した時のビーム
をチルトさせない時の静止衛星軌道方向の指向特性の計
算値、図９は３度ビームをチルトさせた時の静止衛星軌
道方向の指向特性の計算値である。図３に示した平面ア
ンテナの３度ビームチルトの場合の指向特性（図５）に
比べ、−１２度方向ではレベルはメインビームに比べ−
４０ｄＢ以下でありグレーティングローブの発生はな
い。−３９度および４３度の角度にグレーティングロー
ブが発生しているが、メインローブから角度が離れてい
るため、サブアレイの指向特性Ｇ（θ）における利得が
低くなることからレベルが抑圧されて規則を満足するこ
とができる。
【００１７】本発明の第２の実施例を図２に示す。本発
明の第２の実施例は、１８個のサブアレイから構成され
る平面アンテナの場合で、第１の実施例と同じ原理に基
づいてサブアレイを配列している。なお、第１および第
２の実施例では、各正方形サブアレイをずらす距離の一
例として一辺の１／３にしているが、各サブアレイの位
相中心を静止衛星軌道方向に投影した時、等間隔に密に
配列できればこの距離は一辺の１／３に限定されない。
またサブアレイの形状、大きさおよび個数も限定されな
い。
明の第２の実施例は、１８個のサブアレイから構成され
る平面アンテナの場合で、第１の実施例と同じ原理に基
づいてサブアレイを配列している。なお、第１および第
２の実施例では、各正方形サブアレイをずらす距離の一
例として一辺の１／３にしているが、各サブアレイの位
相中心を静止衛星軌道方向に投影した時、等間隔に密に
配列できればこの距離は一辺の１／３に限定されない。
またサブアレイの形状、大きさおよび個数も限定されな
い。
【００１８】
【発明の効果】本発明による移動体ＳＮＧ用平面アンテ
ナを用いることにより、各サブアレイの位相制御により
送信ビームをチルトさせた時でも、静止衛星の軌道面内
において、グレーティングローブの発生およびレベルが
抑制される。この結果、移動体ＳＮＧ装置に平面アンテ
ナによる電子追尾方式を使用しても、法規を満足しなが
ら良好な伝送品質を確保できる。さらに、電子追尾と機
械追尾方式を併用することにより周波数の高い振動に対
しても安定な追尾動作が可能な移動体ＳＮＧ装置が可能
となる。
ナを用いることにより、各サブアレイの位相制御により
送信ビームをチルトさせた時でも、静止衛星の軌道面内
において、グレーティングローブの発生およびレベルが
抑制される。この結果、移動体ＳＮＧ装置に平面アンテ
ナによる電子追尾方式を使用しても、法規を満足しなが
ら良好な伝送品質を確保できる。さらに、電子追尾と機
械追尾方式を併用することにより周波数の高い振動に対
しても安定な追尾動作が可能な移動体ＳＮＧ装置が可能
となる。
【図１】本発明サブアレイ配列の第１の実施例を示す
図、
図、
【図２】本発明サブアレイ配列の第２の実施例を示す
図、
図、
【図３】従来のサブアレイ配列の一例を示す図、
【図４】従来の各サブアレイの位相中心を衛星軌道上に
投影した図、
投影した図、
【図５】従来のＳＮＧ用平面アンテナにおいて、ビーム
を３度チルトさせた時の衛星軌道方向の指向特性を示す
図、
を３度チルトさせた時の衛星軌道方向の指向特性を示す
図、
【図６】本発明の原理を説明するための図、
【図７】本発明の第１の実施例における静止衛星軌道方
向のサブアレイ間隔を説明する図、
向のサブアレイ間隔を説明する図、
【図８】本発明の第１の実施例において、送信ビームを
チルトさせない時の静止衛星軌道方向の指向特性の計算
例を示す図、
チルトさせない時の静止衛星軌道方向の指向特性の計算
例を示す図、
【図９】本発明の第１の実施例において、ビームを３度
チルトさせた時の静止衛星軌道方向の指向特性の計算例
を示す図、
チルトさせた時の静止衛星軌道方向の指向特性の計算例
を示す図、
１，１１ 平面アンテナ ２，１２ サブアレイ ３，１３ サブアレイの位相中心 ４，１４ 衛星軌道方向 ５，１５ 位相中心の軌道方向への投影 １７ ＩＴＵ−Ｒ５２４のカーブ １９ 無線設備規則第４９条の１８の規則が示すカー
ブ
ブ
Claims (3)
- 【請求項１】 多数のアンテナ素子から成るサブアレイ
を複数個配列して構成する平面アンテナにおいて、アン
テナ開口面上で振幅分布をアンテナ中央部で振幅を大き
く、端部にいくほど振幅を小さくした励振振幅テーパを
有するサブアレイを、静止衛星軌道方向に密に配列して
構成したことを特徴とする移動体ＳＮＧ用平面アンテ
ナ。 - 【請求項２】 前記サブアレイの形状が正方形である請
求項１記載の平面アンテナにおいて、等振幅励振した前
記サブアレイの対角方向が前記静止衛星軌道方向と一致
するよう配列するとともに、グレーティングローブの出
現角度をメインビームから大きくとり、出現してもサブ
アレイの指向特性で決定される低減効果により前記グレ
ーティングローブのレベルを小さく抑制できるよう、前
記サブアレイを前記静止衛星軌道方向に密に配列して構
成したことを特徴とする移動体ＳＮＧ用平面アンテナ。 - 【請求項３】 請求項２記載の平面アンテナにおいて、
前記正方形サブアレイの左右の辺が左右に隣接する正方
形サブアレイの辺と一致するよう配列され、上下に隣接
する正方形サブアレイが、上下の辺と平行となる一定の
方向に一定の距離ずらして配列されたことを特徴とする
移動体ＳＮＧ用平面アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1534496A JPH09214241A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 移動体ｓｎｇ用平面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1534496A JPH09214241A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 移動体ｓｎｇ用平面アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09214241A true JPH09214241A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11886184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1534496A Pending JPH09214241A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 移動体ｓｎｇ用平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09214241A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165976A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | アレーアンテナ装置 |
| JP2008066936A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Mitsubishi Electric Corp | アレーアンテナ |
| JP2010200166A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Toshiba Corp | アレイアンテナ |
| JP2013519280A (ja) * | 2010-02-05 | 2013-05-23 | テールズ | 地上移動用途の平面走査アンテナ、かかるアンテナを有する車両、およびかかる車両を含む衛星通信システム |
| WO2018225824A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 三菱電機株式会社 | フェーズドアレイアンテナ |
| US10320091B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-06-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Array antenna for satellite communications and antenna |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP1534496A patent/JPH09214241A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165976A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | アレーアンテナ装置 |
| JP4532248B2 (ja) * | 2004-12-07 | 2010-08-25 | 三菱電機株式会社 | アレーアンテナ装置 |
| JP2008066936A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Mitsubishi Electric Corp | アレーアンテナ |
| JP2010200166A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Toshiba Corp | アレイアンテナ |
| JP2013519280A (ja) * | 2010-02-05 | 2013-05-23 | テールズ | 地上移動用途の平面走査アンテナ、かかるアンテナを有する車両、およびかかる車両を含む衛星通信システム |
| US10320091B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-06-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Array antenna for satellite communications and antenna |
| WO2018225824A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 三菱電機株式会社 | フェーズドアレイアンテナ |
| JP6456579B1 (ja) * | 2017-06-09 | 2019-01-23 | 三菱電機株式会社 | フェーズドアレイアンテナ |
| US10446928B2 (en) | 2017-06-09 | 2019-10-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Phased array antenna |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040203 |