JPH09246855A - 球面鏡アンテナ - Google Patents
球面鏡アンテナInfo
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- JPH09246855A JPH09246855A JP5180996A JP5180996A JPH09246855A JP H09246855 A JPH09246855 A JP H09246855A JP 5180996 A JP5180996 A JP 5180996A JP 5180996 A JP5180996 A JP 5180996A JP H09246855 A JPH09246855 A JP H09246855A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気性能の劣化を抑えた状態で、マルチ可動
ビーム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつビーム
の光路長差を無視できるほど小さくすることができる球
面鏡アンテナを得ることを目的とする。 【解決手段】 球面の凹面からなる主反射鏡と球面の凸
面からなる副反射鏡とを備え、主反射鏡と副反射鏡との
曲率中心を一致させ、中心軸に関して軸対称な球面鏡ア
ンテナにおいて、２ｎ（ｎ：正整数）個の平面鏡と、球
面鏡で発生する波面収差を補正して球面波に変換させる
２ｎ個の収差補正鏡面とを備え、この平面鏡が受信で考
えた場合の副反射鏡からの反射波のビームウエスト位置
に配置され、平面鏡と収差補正鏡面とが中心軸に関して
対称形状でかつ対称に配置される。
ビーム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつビーム
の光路長差を無視できるほど小さくすることができる球
面鏡アンテナを得ることを目的とする。 【解決手段】 球面の凹面からなる主反射鏡と球面の凸
面からなる副反射鏡とを備え、主反射鏡と副反射鏡との
曲率中心を一致させ、中心軸に関して軸対称な球面鏡ア
ンテナにおいて、２ｎ（ｎ：正整数）個の平面鏡と、球
面鏡で発生する波面収差を補正して球面波に変換させる
２ｎ個の収差補正鏡面とを備え、この平面鏡が受信で考
えた場合の副反射鏡からの反射波のビームウエスト位置
に配置され、平面鏡と収差補正鏡面とが中心軸に関して
対称形状でかつ対称に配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電波天文
等において、大気位相ゆらぎの補償を要するような高精
度な観測に用いるマルチ可動ビームアンテナに関するも
のである。
等において、大気位相ゆらぎの補償を要するような高精
度な観測に用いるマルチ可動ビームアンテナに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置として、図１６に示
すようなものがあった。この図は、Ａ．Ｉｓｈｉｍａｒ
ｕ，Ｈ．Ｓｒｅｅｎｉｖａｓｉａｈ，ａｎｄ Ｖ．Ｋ．
Ｗｏｎｇ，“Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｃａ
ｓｓｅｇｒａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ａｎｔｅｎｎ
ａｓ，”ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａ
ｔ．，ｖｏｌ．ＡＰ−２１，ｎｏ．６，Ｎｏｖ．１９７
３．に示されたもので、図において、１は凹面を用いた
曲率半径Ｒの球面鏡からなる主反射鏡、２は凸面を用い
た曲率半径ｒの球面鏡からなる副反射鏡、３は軸対称球
面鏡アンテナにおける中心軸、Ｏは主反射鏡１及び副反
射鏡２の曲率中心、Ｆm は主反射鏡１に中心軸３の方向
から平面波が入射した場合の反射波のビームウエスト位
置、Ｆs は主反射鏡１に中心軸３の方向から平面波が入
射した場合の副反射鏡２での反射波のビームウエスト位
置を示す。主反射鏡１及び副反射鏡２は曲率中心が一致
するように配置される。上記従来の球面鏡アンテナにお
いて受信の場合、主反射鏡１に入射した平面波は、主反
射鏡１で反射され、Ｆm 近傍に向かって伝搬する。ここ
で、主反射鏡１の曲率半径Ｒが開口半径に比べて十分大
きい場合、Ｆm は近似的にＯからビームの中心軸上にＲ
／２離れた位置となる。その後副反射鏡２で反射され、
Ｆs 近傍に向かって伝搬する。ここで、副反射鏡２の曲
率半径ｒが主反射鏡１の開口半径に比べて十分大きい場
合、ＦS は近似的にＯからビームの中心軸上に（ｒ／
Ｒ）／［２｛１−（ｒ／Ｒ）｝］離れた位置となる。球
面鏡の点対称性から、球面鏡を固定した状態で、一次放
射系を曲率中心を中心として回転させることにより、波
面収差による劣化が全くない可動ビーム特性が得られ
る。一方、回転放物面鏡、回転楕円面鏡、及び回転双曲
面鏡のような焦点を有さず、ｃａｕｓｔｉｃ（ｒａｙが
交差する点の軌跡）が存在するため、一次放射器として
ホーンアンテナにより給電する場合、波面収差を補正す
る修整鏡面が用いられる。
すようなものがあった。この図は、Ａ．Ｉｓｈｉｍａｒ
ｕ，Ｈ．Ｓｒｅｅｎｉｖａｓｉａｈ，ａｎｄ Ｖ．Ｋ．
Ｗｏｎｇ，“Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｃａ
ｓｓｅｇｒａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ａｎｔｅｎｎ
ａｓ，”ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａ
ｔ．，ｖｏｌ．ＡＰ−２１，ｎｏ．６，Ｎｏｖ．１９７
３．に示されたもので、図において、１は凹面を用いた
曲率半径Ｒの球面鏡からなる主反射鏡、２は凸面を用い
た曲率半径ｒの球面鏡からなる副反射鏡、３は軸対称球
面鏡アンテナにおける中心軸、Ｏは主反射鏡１及び副反
射鏡２の曲率中心、Ｆm は主反射鏡１に中心軸３の方向
から平面波が入射した場合の反射波のビームウエスト位
置、Ｆs は主反射鏡１に中心軸３の方向から平面波が入
射した場合の副反射鏡２での反射波のビームウエスト位
置を示す。主反射鏡１及び副反射鏡２は曲率中心が一致
するように配置される。上記従来の球面鏡アンテナにお
いて受信の場合、主反射鏡１に入射した平面波は、主反
射鏡１で反射され、Ｆm 近傍に向かって伝搬する。ここ
で、主反射鏡１の曲率半径Ｒが開口半径に比べて十分大
きい場合、Ｆm は近似的にＯからビームの中心軸上にＲ
／２離れた位置となる。その後副反射鏡２で反射され、
Ｆs 近傍に向かって伝搬する。ここで、副反射鏡２の曲
率半径ｒが主反射鏡１の開口半径に比べて十分大きい場
合、ＦS は近似的にＯからビームの中心軸上に（ｒ／
Ｒ）／［２｛１−（ｒ／Ｒ）｝］離れた位置となる。球
面鏡の点対称性から、球面鏡を固定した状態で、一次放
射系を曲率中心を中心として回転させることにより、波
面収差による劣化が全くない可動ビーム特性が得られ
る。一方、回転放物面鏡、回転楕円面鏡、及び回転双曲
面鏡のような焦点を有さず、ｃａｕｓｔｉｃ（ｒａｙが
交差する点の軌跡）が存在するため、一次放射器として
ホーンアンテナにより給電する場合、波面収差を補正す
る修整鏡面が用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の球面鏡アンテナ
は以上のように構成されているので、可動ビーム特性に
加えてマルチビーム特性を付加する場合、各々のビーム
に対応した収差補正鏡面が並べられる。収差補正鏡面の
開口面はｃａｕｓｔｉｃのために十分小さくできない。
よって、これらのビームの分離角を小さくした場合には
収差補正鏡面が他のビームのブロッキングになる。その
ため、ビームの分離角を十分小さくできないという問題
点があった。
は以上のように構成されているので、可動ビーム特性に
加えてマルチビーム特性を付加する場合、各々のビーム
に対応した収差補正鏡面が並べられる。収差補正鏡面の
開口面はｃａｕｓｔｉｃのために十分小さくできない。
よって、これらのビームの分離角を小さくした場合には
収差補正鏡面が他のビームのブロッキングになる。その
ため、ビームの分離角を十分小さくできないという問題
点があった。
【０００４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、球面鏡で発生するｃａｕｓｔｉ
ｃに関わらずビームウエストに平面鏡を設けることによ
り、マルチ可動ビーム特性を十分小さな分離角まで得、
かつ、各々ビームに対応して設けられる鏡面系の対称性
により２ビームの光路長差を無視できるほど小さくして
大気位相ゆらぎを補償できる球面鏡アンテナを得ること
を目的とする。
ためになされたもので、球面鏡で発生するｃａｕｓｔｉ
ｃに関わらずビームウエストに平面鏡を設けることによ
り、マルチ可動ビーム特性を十分小さな分離角まで得、
かつ、各々ビームに対応して設けられる鏡面系の対称性
により２ビームの光路長差を無視できるほど小さくして
大気位相ゆらぎを補償できる球面鏡アンテナを得ること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の球面鏡アンテ
ナは、曲率中心を一致させ、同一中心軸に対して略軸対
称に配置された球面鏡からなる主反射鏡と副反射鏡とを
備えた球面鏡アンテナにおいて、上記主反射鏡と上記副
反射鏡との間の、上記主反射鏡に入射して反射され、上
記副反射鏡に入射したビームが上記副反射鏡で反射され
た場合のビームウエスト位置に配置された２ｎ（ｎ：正
整数）個の平面鏡、上記主反射鏡と上記副反射鏡との間
の、上記主反射鏡に入射して反射され、上記副反射鏡に
入射したビームが上記副反射鏡で反射され、さらに、上
記２ｎ個の平面鏡にそれぞれ入射して反射されたビーム
がそれぞれ入射する位置に配置された、上記球面鏡で発
生する波面収差を補正して球面波に変換させる２ｎ個の
収差補正鏡面を備え、上記平面鏡と上記収差補正鏡面を
上記中心軸に関して対称形状でかつ対称に設置したもの
である。
ナは、曲率中心を一致させ、同一中心軸に対して略軸対
称に配置された球面鏡からなる主反射鏡と副反射鏡とを
備えた球面鏡アンテナにおいて、上記主反射鏡と上記副
反射鏡との間の、上記主反射鏡に入射して反射され、上
記副反射鏡に入射したビームが上記副反射鏡で反射され
た場合のビームウエスト位置に配置された２ｎ（ｎ：正
整数）個の平面鏡、上記主反射鏡と上記副反射鏡との間
の、上記主反射鏡に入射して反射され、上記副反射鏡に
入射したビームが上記副反射鏡で反射され、さらに、上
記２ｎ個の平面鏡にそれぞれ入射して反射されたビーム
がそれぞれ入射する位置に配置された、上記球面鏡で発
生する波面収差を補正して球面波に変換させる２ｎ個の
収差補正鏡面を備え、上記平面鏡と上記収差補正鏡面を
上記中心軸に関して対称形状でかつ対称に設置したもの
である。
【０００６】また、請求項２の球面鏡アンテナは、曲率
中心を一致させ、同一中心軸に対して略軸対称に配置さ
れた球面鏡からなる主反射鏡と副反射鏡とを備えた球面
鏡アンテナにおいて、上記主反射鏡と上記副反射鏡との
間の、上記主反射鏡に入射して反射され、上記副反射鏡
に入射したビームが上記副反射鏡で反射された場合のビ
ームウエスト近傍に配置された、振幅分布を制御する２
ｎ（ｎ：正整数）個の修正鏡面、上記主反射鏡と上記副
反射鏡との間の、上記主反射鏡に入射して反射され、上
記副反射鏡に入射したビームが上記副反射鏡で反射さ
れ、さらに、上記２ｎ個の修正鏡面にそれぞれ入射して
反射されたビームがそれぞれ入射する位置に配置され
た、上記球面鏡で発生する波面収差を補正して球面波に
変換させる２ｎ個の収差補正鏡面を備え、上記修正鏡面
と上記収差補正鏡面を上記中心軸に関して対称形状でか
つ対称に設置したものである。
中心を一致させ、同一中心軸に対して略軸対称に配置さ
れた球面鏡からなる主反射鏡と副反射鏡とを備えた球面
鏡アンテナにおいて、上記主反射鏡と上記副反射鏡との
間の、上記主反射鏡に入射して反射され、上記副反射鏡
に入射したビームが上記副反射鏡で反射された場合のビ
ームウエスト近傍に配置された、振幅分布を制御する２
ｎ（ｎ：正整数）個の修正鏡面、上記主反射鏡と上記副
反射鏡との間の、上記主反射鏡に入射して反射され、上
記副反射鏡に入射したビームが上記副反射鏡で反射さ
れ、さらに、上記２ｎ個の修正鏡面にそれぞれ入射して
反射されたビームがそれぞれ入射する位置に配置され
た、上記球面鏡で発生する波面収差を補正して球面波に
変換させる２ｎ個の収差補正鏡面を備え、上記修正鏡面
と上記収差補正鏡面を上記中心軸に関して対称形状でか
つ対称に設置したものである。
【０００７】また、請求項３の球面鏡アンテナは、請求
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記平面鏡
あるいは上記修整鏡面を上記中心軸に直交する同一面上
に配置したものである。
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記平面鏡
あるいは上記修整鏡面を上記中心軸に直交する同一面上
に配置したものである。
【０００８】また、請求項４の球面鏡アンテナは、請求
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記曲率中
心を原点、上記中心軸を極軸とした球座標系で定義され
る、上記中心軸を軸とする回転角度Φ及び上記中心軸を
含む面内の上記曲率中心を中心とする回転角度Θの角度
方向に、上記平面鏡あるいは上記修整鏡面と上記収差補
正鏡面とを上記中心軸に関して対称に駆動させて配置す
るものである。
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記曲率中
心を原点、上記中心軸を極軸とした球座標系で定義され
る、上記中心軸を軸とする回転角度Φ及び上記中心軸を
含む面内の上記曲率中心を中心とする回転角度Θの角度
方向に、上記平面鏡あるいは上記修整鏡面と上記収差補
正鏡面とを上記中心軸に関して対称に駆動させて配置す
るものである。
【０００９】また、請求項５の球面鏡アンテナは、請求
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記副反射
鏡が、上記主反射鏡に上記中心軸方向から入射して反射
された平面波が入射するときの幾何光学で決まる開口径
より大きい開口径を有するように拡大され、上記平面
鏡、上記修整鏡面、上記収差補正鏡面が、上記主反射鏡
に上記中心軸方向から入射して反射された平面波が入射
するときの幾何光学で決まる開口径より大きい開口径を
有するように、それぞれの上記中心軸に対向していない
外周部分において拡大されたものである。
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記副反射
鏡が、上記主反射鏡に上記中心軸方向から入射して反射
された平面波が入射するときの幾何光学で決まる開口径
より大きい開口径を有するように拡大され、上記平面
鏡、上記修整鏡面、上記収差補正鏡面が、上記主反射鏡
に上記中心軸方向から入射して反射された平面波が入射
するときの幾何光学で決まる開口径より大きい開口径を
有するように、それぞれの上記中心軸に対向していない
外周部分において拡大されたものである。
【００１０】また、請求項６の球面鏡アンテナは、請求
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、同時に送受
信するビームの所要のビーム最小分離角を満足し、か
つ、上記平面鏡あるいは上記修整鏡面が近接設置可能な
条件の範囲で、上記主反射鏡の曲率半径を小さく選定し
たものである。
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、同時に送受
信するビームの所要のビーム最小分離角を満足し、か
つ、上記平面鏡あるいは上記修整鏡面が近接設置可能な
条件の範囲で、上記主反射鏡の曲率半径を小さく選定し
たものである。
【００１１】また、請求項７の球面鏡アンテナは、請求
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記主反射
鏡と上記副反射鏡との間に設置された上記収差補正鏡
面、上記平面鏡、上記修整鏡面の上記主反射鏡側に、上
記中心軸方向のビームを形成する単一ビーム給電系を設
けたものである。
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記主反射
鏡と上記副反射鏡との間に設置された上記収差補正鏡
面、上記平面鏡、上記修整鏡面の上記主反射鏡側に、上
記中心軸方向のビームを形成する単一ビーム給電系を設
けたものである。
【００１２】また、請求項８の球面鏡アンテナは、請求
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、少なくとも
１つを平面鏡とし、その前後に配置される鏡面を上記平
面鏡に平行光線で整合させる鏡面形状の鏡面とした複数
の鏡面と一次放射器とを有し、上記収差補正用鏡面で変
換された球面波を伝搬させるビーム給電系を備え、か
つ、上記平面鏡を平行移動ならびに回転させる平面鏡駆
動機構を備えたものである。
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、少なくとも
１つを平面鏡とし、その前後に配置される鏡面を上記平
面鏡に平行光線で整合させる鏡面形状の鏡面とした複数
の鏡面と一次放射器とを有し、上記収差補正用鏡面で変
換された球面波を伝搬させるビーム給電系を備え、か
つ、上記平面鏡を平行移動ならびに回転させる平面鏡駆
動機構を備えたものである。
【００１３】また、請求項９の球面鏡アンテナは、請求
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記主反射
鏡と上記副反射鏡との間に設置された上記収差補正鏡
面、上記平面鏡、上記修整鏡面に関して上記副反射鏡と
反対方向の上記中心軸上に、所要のビームを形成する数
の一次放射器を配列し、上記一次放射器は固定して、上
記主反射鏡と上記副反射鏡をエレベーション方向に回転
させるＥｌ軸及びアジマス方向に回転させるＡｚ軸の回
転によりビームを駆動させる集束ビーム給電系を備えた
ものである。
項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記主反射
鏡と上記副反射鏡との間に設置された上記収差補正鏡
面、上記平面鏡、上記修整鏡面に関して上記副反射鏡と
反対方向の上記中心軸上に、所要のビームを形成する数
の一次放射器を配列し、上記一次放射器は固定して、上
記主反射鏡と上記副反射鏡をエレベーション方向に回転
させるＥｌ軸及びアジマス方向に回転させるＡｚ軸の回
転によりビームを駆動させる集束ビーム給電系を備えた
ものである。
【００１４】また、請求項１０の球面鏡アンテナは、請
求項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記中心
軸に関して対称形状でかつ対称に設置した２ｎ（ｎ：正
整数）個の鏡面に対応する一次放射器を上記中心軸に関
して対称形状でかつ対称に設置し、それぞれ対称に設置
された１対の鏡面及び対応する一次放射器を同一周波数
用として用いるものである。
求項１又は２記載の球面鏡アンテナにおいて、上記中心
軸に関して対称形状でかつ対称に設置した２ｎ（ｎ：正
整数）個の鏡面に対応する一次放射器を上記中心軸に関
して対称形状でかつ対称に設置し、それぞれ対称に設置
された１対の鏡面及び対応する一次放射器を同一周波数
用として用いるものである。
【００１５】
発明の実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１を表
す概略構成図であって、球面鏡アンテナの断面を示して
いる。１，２，３は図１６に示した従来装置と同様のも
のであり、同様の動作をする。同図において、４は副反
射鏡２からの電波のビームウエスト位置に配置された平
面鏡、５は主反射鏡１及び副反射鏡２で発生する波面収
差を補正して球面波に変換させる収差補正用鏡面、６は
ビーム１の光線、７はビーム２の光線、２Θmin はビー
ムの最小分離角、Ｄは主反射鏡１の開口径、Ｄp は平面
鏡４の開口径を示し、中心軸３の両側に配置された２組
の平面鏡４と収差補正用鏡面５は、中心軸３に関して対
称形状でかつ対称に配置される。なお、２個の平面鏡４
は１８０度はなして配置する場合に最大の分離角を得ら
れる。ビーム１の光線６及びビーム２の光線７は主反射
鏡１及び副反射鏡２を共用し、各々対応する平面鏡４と
収差補正用鏡面５を介して伝搬していく。図２は本発明
の実施の形態１と従来装置の比較を表す計算結果であ
る。同図において、８は開口径Ｄa の計算結果、９は最
小分離角の計算結果、１０は物理的寸法から考慮される
収差補正用鏡面を構成できない範囲、１１は収差補正用
鏡面の限界、１２は平面鏡の限界、横軸Ｒa ／Ｒは鏡面
の位置、縦軸は開口径Ｄa （ｍ）、及び最小分離角２Θ
min （ｄｅｇ）を示す。平面鏡４は異なる方向からの光
線が同じ点に入射してもかまわないから球面鏡で発生す
るｃａｕｓｔｉｃには依らず構成できる。そのため、ビ
ームウエスト位置に配置でき、同図において、１２で示
したそれぞれのボトムのＤa の値０．１２６，０．２５
と、これに対応する１１で示したＤa の値０．５及び
１．０から、図１のような平面鏡を用いるとすれば、平
面鏡４を収差補正用鏡面５に比べて１／４程度まで小口
径にできる。また、図２から最小分離角２Θmin と開口
径Ｄa は小さい範囲では良く合っており、球面鏡アンテ
ナの可動ビーム特性に加えて、２ビームの最小分離角が
平面鏡４の開口径Ｄp に依存することから、マルチビー
ム特性が十分小さな分離角まで得られる。さらに、球面
鏡に加えて平面鏡４や収差補正用鏡面５の中心軸３に対
する対称性により２ビームの光路長差を無視できるほど
小さくできる。なお、図１では２ビームの場合を示した
が、２ｎ（正整数）ビームの場合でも同様に構成できる
ことは明かである。
す概略構成図であって、球面鏡アンテナの断面を示して
いる。１，２，３は図１６に示した従来装置と同様のも
のであり、同様の動作をする。同図において、４は副反
射鏡２からの電波のビームウエスト位置に配置された平
面鏡、５は主反射鏡１及び副反射鏡２で発生する波面収
差を補正して球面波に変換させる収差補正用鏡面、６は
ビーム１の光線、７はビーム２の光線、２Θmin はビー
ムの最小分離角、Ｄは主反射鏡１の開口径、Ｄp は平面
鏡４の開口径を示し、中心軸３の両側に配置された２組
の平面鏡４と収差補正用鏡面５は、中心軸３に関して対
称形状でかつ対称に配置される。なお、２個の平面鏡４
は１８０度はなして配置する場合に最大の分離角を得ら
れる。ビーム１の光線６及びビーム２の光線７は主反射
鏡１及び副反射鏡２を共用し、各々対応する平面鏡４と
収差補正用鏡面５を介して伝搬していく。図２は本発明
の実施の形態１と従来装置の比較を表す計算結果であ
る。同図において、８は開口径Ｄa の計算結果、９は最
小分離角の計算結果、１０は物理的寸法から考慮される
収差補正用鏡面を構成できない範囲、１１は収差補正用
鏡面の限界、１２は平面鏡の限界、横軸Ｒa ／Ｒは鏡面
の位置、縦軸は開口径Ｄa （ｍ）、及び最小分離角２Θ
min （ｄｅｇ）を示す。平面鏡４は異なる方向からの光
線が同じ点に入射してもかまわないから球面鏡で発生す
るｃａｕｓｔｉｃには依らず構成できる。そのため、ビ
ームウエスト位置に配置でき、同図において、１２で示
したそれぞれのボトムのＤa の値０．１２６，０．２５
と、これに対応する１１で示したＤa の値０．５及び
１．０から、図１のような平面鏡を用いるとすれば、平
面鏡４を収差補正用鏡面５に比べて１／４程度まで小口
径にできる。また、図２から最小分離角２Θmin と開口
径Ｄa は小さい範囲では良く合っており、球面鏡アンテ
ナの可動ビーム特性に加えて、２ビームの最小分離角が
平面鏡４の開口径Ｄp に依存することから、マルチビー
ム特性が十分小さな分離角まで得られる。さらに、球面
鏡に加えて平面鏡４や収差補正用鏡面５の中心軸３に対
する対称性により２ビームの光路長差を無視できるほど
小さくできる。なお、図１では２ビームの場合を示した
が、２ｎ（正整数）ビームの場合でも同様に構成できる
ことは明かである。
【００１６】発明の実施の形態２．図３は本発明の実施
の形態２を表す概略構成図である。１，２，３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。また、５，６，７は図１に示した実施の形態１と同
様のものであり、同様の動作をする。同図において、１
５は主反射鏡１の開口面においてテーパの付いた照度分
布を一様分布となるように振幅を制御する修整鏡面を示
す。図４に照度分布及び副反射鏡のブロッキングに基づ
く能率の計算結果を示す。同図において、１６は位相振
幅ともに一様な一様分布、１７はエッジレベルがー１０
ｄＢの振幅分布である１０ｄＢテーパ、１８はエッジレ
ベルがー２０ｄＢの振幅分布である２０ｄＢテーパ、１
９は照度分布に基づく能率、２０は照度分布及び副反射
鏡のブロッキングに基づく能率を示し、開口面分布法に
より計算した結果である。図４からＤs の設計値に対し
て上記一様分布の場合の能率が一番良く、主反射鏡１の
振幅分布を一様分布とすることにより、照度分布に基づ
く能率を改善することができる。よって、電気性能の劣
化を抑えた状態で、マルチ可動ビーム特性が十分小さな
分離角まで得られ、かつビームの光路長差を無視できる
ほど小さくできる。
の形態２を表す概略構成図である。１，２，３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。また、５，６，７は図１に示した実施の形態１と同
様のものであり、同様の動作をする。同図において、１
５は主反射鏡１の開口面においてテーパの付いた照度分
布を一様分布となるように振幅を制御する修整鏡面を示
す。図４に照度分布及び副反射鏡のブロッキングに基づ
く能率の計算結果を示す。同図において、１６は位相振
幅ともに一様な一様分布、１７はエッジレベルがー１０
ｄＢの振幅分布である１０ｄＢテーパ、１８はエッジレ
ベルがー２０ｄＢの振幅分布である２０ｄＢテーパ、１
９は照度分布に基づく能率、２０は照度分布及び副反射
鏡のブロッキングに基づく能率を示し、開口面分布法に
より計算した結果である。図４からＤs の設計値に対し
て上記一様分布の場合の能率が一番良く、主反射鏡１の
振幅分布を一様分布とすることにより、照度分布に基づ
く能率を改善することができる。よって、電気性能の劣
化を抑えた状態で、マルチ可動ビーム特性が十分小さな
分離角まで得られ、かつビームの光路長差を無視できる
ほど小さくできる。
【００１７】発明の実施の形態３．図５は本発明の実施
の形態３を表す概略構成図である。なお、図において、
主反射鏡１及び副反射鏡２は図示省略した。３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。また、６，７は図１に示した実施の形態１と同様の
ものであり、同様の動作をする。同図において、１３は
ビーム３の光線、１４はビーム４の光線を示す。平面鏡
４は９０度間隔に４枚配置され４ビームが実現される。
同図の４ビームの場合でも、図１の２ビームの場合と同
様に可動ビーム特性に加えてマルチビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつ鏡面の対称性によりビーム
の光路長差を無視できるほど小さくできる。なお、図５
では４ビームの場合を示したが、２ｎ（正整数）ビーム
の場合でも同様に構成できることは明かである。
の形態３を表す概略構成図である。なお、図において、
主反射鏡１及び副反射鏡２は図示省略した。３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。また、６，７は図１に示した実施の形態１と同様の
ものであり、同様の動作をする。同図において、１３は
ビーム３の光線、１４はビーム４の光線を示す。平面鏡
４は９０度間隔に４枚配置され４ビームが実現される。
同図の４ビームの場合でも、図１の２ビームの場合と同
様に可動ビーム特性に加えてマルチビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつ鏡面の対称性によりビーム
の光路長差を無視できるほど小さくできる。なお、図５
では４ビームの場合を示したが、２ｎ（正整数）ビーム
の場合でも同様に構成できることは明かである。
【００１８】発明の実施の形態４．図６は本発明の実施
の形態４を表す概略構成図である。１，２，３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。同図において、２組の平面鏡４、収差補正用鏡面５
は、曲率中心Ｏを原点、中心軸３を極軸にとった球座標
系で定義される角度Θ，Φ方向に、中心軸３に関して対
称に駆動させる。これにより、ビーム１の光線６とビー
ム２の光線７を同時に制御して所望の任意の２つの方向
にビームが向けられ、駆動の対称性よりビームの光路長
差を無視できるほど小さくできる。また、マルチ可動ビ
ーム特性も十分小さな分離角まで得られることは明かで
ある。
の形態４を表す概略構成図である。１，２，３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。同図において、２組の平面鏡４、収差補正用鏡面５
は、曲率中心Ｏを原点、中心軸３を極軸にとった球座標
系で定義される角度Θ，Φ方向に、中心軸３に関して対
称に駆動させる。これにより、ビーム１の光線６とビー
ム２の光線７を同時に制御して所望の任意の２つの方向
にビームが向けられ、駆動の対称性よりビームの光路長
差を無視できるほど小さくできる。また、マルチ可動ビ
ーム特性も十分小さな分離角まで得られることは明かで
ある。
【００１９】発明の実施の形態５．図７は本発明の実施
の形態５を表す概略構成図である。１，２，３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。また、４，５，６，７は図１に示した実施の形態１
と同様のものであり、同様の動作をする。同図におい
て、２１は中心軸３の方向から平面波が入射したときの
幾何光学で決まる開口径より全周にわたって拡大された
副反射鏡拡大部、２２は同様にして決まる開口径より中
心軸３から離れた側半周にわたって拡大された平面鏡拡
大部、２３は平面鏡拡大部２２に対応して半周にわたっ
て拡大された収差補正用鏡面拡大部を示す。図８（ａ）
に拡大部を含む副反射鏡の開口径、同図（ｂ）に拡大部
を含まない副反射鏡の開口径を示す。また、図９に実施
の形態５に基づくｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇの結果につい
て示す。同図（ａ）は実施の形態５においてΘmax 方向
から平面波が入射したときの結果を示し、比較のため、
同図（ｂ）に副反射鏡拡大部２１、平面鏡拡大部２２が
ない場合の結果を示す。同図において、２１，２２は図
７と同様、２４は副反射鏡拡大部に照射されるビーム、
２５は平面鏡拡大部に照射されるビーム、２６は副反射
鏡によるスピルオーバ、２７は平面鏡によるスピルオー
バを示す。これにより、平面鏡４及び副反射鏡２の拡大
によって同図（ａ）のように主反射鏡１が全て使用さ
れ、かつ平面鏡拡大部２２が各々の平面鏡４の外側片方
だけに設けられているため、２個の平面鏡４を十分近づ
けることができ、最小分離角の劣化はないことがわか
る。一方、拡大部を設けない場合、同図（ｂ）のように
副反射鏡によるスピルオーバ２６や平面鏡によるスピル
オーバ２７より主反射鏡１が使用されない部分が生じる
ため、能率が著しく劣化する。従って、副反射鏡拡大部
２１、平面鏡拡大部２２によって、最小分離角を劣化さ
せることなく、能率に関わる可動ビーム特性を良好に保
つことができる。よって、電気性能の劣化を抑えた状態
で、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得ら
れ、かつビームの光路長差を無視できるほど小さくでき
る。
の形態５を表す概略構成図である。１，２，３は図１６
に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作をす
る。また、４，５，６，７は図１に示した実施の形態１
と同様のものであり、同様の動作をする。同図におい
て、２１は中心軸３の方向から平面波が入射したときの
幾何光学で決まる開口径より全周にわたって拡大された
副反射鏡拡大部、２２は同様にして決まる開口径より中
心軸３から離れた側半周にわたって拡大された平面鏡拡
大部、２３は平面鏡拡大部２２に対応して半周にわたっ
て拡大された収差補正用鏡面拡大部を示す。図８（ａ）
に拡大部を含む副反射鏡の開口径、同図（ｂ）に拡大部
を含まない副反射鏡の開口径を示す。また、図９に実施
の形態５に基づくｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇの結果につい
て示す。同図（ａ）は実施の形態５においてΘmax 方向
から平面波が入射したときの結果を示し、比較のため、
同図（ｂ）に副反射鏡拡大部２１、平面鏡拡大部２２が
ない場合の結果を示す。同図において、２１，２２は図
７と同様、２４は副反射鏡拡大部に照射されるビーム、
２５は平面鏡拡大部に照射されるビーム、２６は副反射
鏡によるスピルオーバ、２７は平面鏡によるスピルオー
バを示す。これにより、平面鏡４及び副反射鏡２の拡大
によって同図（ａ）のように主反射鏡１が全て使用さ
れ、かつ平面鏡拡大部２２が各々の平面鏡４の外側片方
だけに設けられているため、２個の平面鏡４を十分近づ
けることができ、最小分離角の劣化はないことがわか
る。一方、拡大部を設けない場合、同図（ｂ）のように
副反射鏡によるスピルオーバ２６や平面鏡によるスピル
オーバ２７より主反射鏡１が使用されない部分が生じる
ため、能率が著しく劣化する。従って、副反射鏡拡大部
２１、平面鏡拡大部２２によって、最小分離角を劣化さ
せることなく、能率に関わる可動ビーム特性を良好に保
つことができる。よって、電気性能の劣化を抑えた状態
で、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得ら
れ、かつビームの光路長差を無視できるほど小さくでき
る。
【００２０】発明の実施の形態６．図１０は本発明の実
施の形態６の関わる設計チャートを表す図である。同図
（ａ）はビームの最小分離角、同図（ｂ）は平面鏡４の
位置Ｒp ／Ｒを示す。この図から、ビームの最小分離角
において、中心軸３に関して対称に配置した平面鏡４が
近接しない範囲で主反射鏡１の曲率半径Ｒを小さく選定
できることがわかる。従って、主反射鏡１の深さをより
深くできるので、鏡面が浅い場合に比べて強度を有し、
簡易な構成で要求される機械的強度を満足でき、構造を
簡単にできる。また、それと同時に、マルチ可動ビーム
特性が十分小さな分離角まで得られ、かつビームの光路
長差を無視できるほど小さくできる。
施の形態６の関わる設計チャートを表す図である。同図
（ａ）はビームの最小分離角、同図（ｂ）は平面鏡４の
位置Ｒp ／Ｒを示す。この図から、ビームの最小分離角
において、中心軸３に関して対称に配置した平面鏡４が
近接しない範囲で主反射鏡１の曲率半径Ｒを小さく選定
できることがわかる。従って、主反射鏡１の深さをより
深くできるので、鏡面が浅い場合に比べて強度を有し、
簡易な構成で要求される機械的強度を満足でき、構造を
簡単にできる。また、それと同時に、マルチ可動ビーム
特性が十分小さな分離角まで得られ、かつビームの光路
長差を無視できるほど小さくできる。
【００２１】発明の実施の形態７．図１１は本発明の実
施の形態７を表す概略構成図である。なお、図におい
て、主反射鏡１及び副反射鏡２は図示省略した。３は図
１６に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作
をする。また、６，７，１３，１４は図１に示した実施
の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。同図
において、２８は平面鏡４の設置位置よりも副反射鏡２
から離れた位置で、中心軸３の方向に向けるように設け
た単一ビーム、５ｂは単一ビーム２８に対応する収差補
正用鏡面を示す。これにより、ビーム１の光線６，ビー
ム２の光線７，ビーム３の光線１３，ビーム４の光線１
４で用いる本来対称に配置されるべき鏡面系のアライメ
ント誤差等の補正や異なる周波数での送受信が可能とな
る。またそれと同時に、マルチ可動ビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつビームの光路長差を無視で
きるほど小さくできる。なお、図１１では５ビームの場
合を示したが、２ｎ＋１（ｎ：正整数）ビームの場合で
も同様に構成できることは明かである。
施の形態７を表す概略構成図である。なお、図におい
て、主反射鏡１及び副反射鏡２は図示省略した。３は図
１６に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作
をする。また、６，７，１３，１４は図１に示した実施
の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。同図
において、２８は平面鏡４の設置位置よりも副反射鏡２
から離れた位置で、中心軸３の方向に向けるように設け
た単一ビーム、５ｂは単一ビーム２８に対応する収差補
正用鏡面を示す。これにより、ビーム１の光線６，ビー
ム２の光線７，ビーム３の光線１３，ビーム４の光線１
４で用いる本来対称に配置されるべき鏡面系のアライメ
ント誤差等の補正や異なる周波数での送受信が可能とな
る。またそれと同時に、マルチ可動ビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつビームの光路長差を無視で
きるほど小さくできる。なお、図１１では５ビームの場
合を示したが、２ｎ＋１（ｎ：正整数）ビームの場合で
も同様に構成できることは明かである。
【００２２】発明の実施の形態８．図１２は本発明の実
施の形態８を表す概略構成図である。なお、図におい
て、主反射鏡１及び副反射鏡２は図示省略した。３，
４，５は図１に示した実施の形態１と同様のものであ
り、同様の動作をする。同図において、２９は受信にお
いて平面波が到来する方向がΘ1 の光線、３０は同様に
その方向がΘ2 の光線、３１は平面鏡４及び収差補正用
鏡面５の移動に対応して平行移動および回転可能な平面
鏡、３２はΘ方向に関する駆動では固定され、Φ方向に
関する駆動ではそれに対応して中心軸３のまわりに回転
可能なパラボラ、３３は平面鏡４及び収差補正用鏡面５
の駆動に依らない固定ホーン、３４は平面波、３５は平
行移動、３６は鏡面上の点を中心とした回転、３７はΘ
方向の回転、３８はΦ方向の回転を示す。平行移動およ
び回転可能な平面鏡３１の前後の鏡面である収差補正用
鏡面５及び中心軸３のまわりに回転可能なパラボラ３２
が平行移動および回転可能な平面鏡３１と平行光線で整
合されている。そのため、平行移動３５と鏡面上の点を
中心とした回転３６とΦ方向の回転３８によって、中心
軸で回転可能なパラボラ３２はΘ方向に関しては固定さ
れ、固定ホーン３３がΘ方向及びΦ方向のビームの可動
に対して固定できる。またそれと同時に、マルチ可動ビ
ーム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつビームの
光路長差を無視できるほど小さくできる。
施の形態８を表す概略構成図である。なお、図におい
て、主反射鏡１及び副反射鏡２は図示省略した。３，
４，５は図１に示した実施の形態１と同様のものであ
り、同様の動作をする。同図において、２９は受信にお
いて平面波が到来する方向がΘ1 の光線、３０は同様に
その方向がΘ2 の光線、３１は平面鏡４及び収差補正用
鏡面５の移動に対応して平行移動および回転可能な平面
鏡、３２はΘ方向に関する駆動では固定され、Φ方向に
関する駆動ではそれに対応して中心軸３のまわりに回転
可能なパラボラ、３３は平面鏡４及び収差補正用鏡面５
の駆動に依らない固定ホーン、３４は平面波、３５は平
行移動、３６は鏡面上の点を中心とした回転、３７はΘ
方向の回転、３８はΦ方向の回転を示す。平行移動およ
び回転可能な平面鏡３１の前後の鏡面である収差補正用
鏡面５及び中心軸３のまわりに回転可能なパラボラ３２
が平行移動および回転可能な平面鏡３１と平行光線で整
合されている。そのため、平行移動３５と鏡面上の点を
中心とした回転３６とΦ方向の回転３８によって、中心
軸で回転可能なパラボラ３２はΘ方向に関しては固定さ
れ、固定ホーン３３がΘ方向及びΦ方向のビームの可動
に対して固定できる。またそれと同時に、マルチ可動ビ
ーム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつビームの
光路長差を無視できるほど小さくできる。
【００２３】発明の実施の形態９．図１３は本発明の実
施の形態９を表す概略構成図である。１，２，３は図１
６に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作を
する。また、４，５，６，７は図１に示した実施の形態
１と同様のものであり、同様の動作をする。また、３
１，３２は図１２に示した実施の形態８と同様のもので
あり、同様の動作をする。同図において、３９はエレベ
ーション方向を駆動するＥL 軸、４０はＥL 軸まわりの
回転、４１はアジマス方向を駆動するＡｚ軸、４２はＡ
ｚ軸まわりの回転、４３は異なる伝搬方向の電波を同時
に伝送させるビーム共用鏡面、４４はビーム１用鏡面、
４５は低交差偏波特性を有するビーム１用ホーン、４６
はビーム２用鏡面、４７は低交差偏波特性を有するビー
ム２用ホーン、Θ及びΦは可動ビームの方向を示す。
施の形態９を表す概略構成図である。１，２，３は図１
６に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作を
する。また、４，５，６，７は図１に示した実施の形態
１と同様のものであり、同様の動作をする。また、３
１，３２は図１２に示した実施の形態８と同様のもので
あり、同様の動作をする。同図において、３９はエレベ
ーション方向を駆動するＥL 軸、４０はＥL 軸まわりの
回転、４１はアジマス方向を駆動するＡｚ軸、４２はＡ
ｚ軸まわりの回転、４３は異なる伝搬方向の電波を同時
に伝送させるビーム共用鏡面、４４はビーム１用鏡面、
４５は低交差偏波特性を有するビーム１用ホーン、４６
はビーム２用鏡面、４７は低交差偏波特性を有するビー
ム２用ホーン、Θ及びΦは可動ビームの方向を示す。
【００２４】まず、主反射鏡１を駆動する場合について
説明する。エレベーション方向を駆動するには、ＥL 軸
３９に関して主反射鏡１、副反射鏡２、平面鏡４、収差
補正用鏡面５、平行移動および回転可能な平面鏡３１、
中心軸３のまわりに回転可能なパラボラ３２、ビーム共
用鏡面４３ａ，４３ｂを回転させ、この回転によって変
化するビーム共用鏡面４３ａ，４３ｂのイメージを考
え、これに対応させてＡｚ軸４１に関してビーム１用鏡
面４４、ビーム２用鏡面４６を回転させる。このとき、
ビーム１用ホーン４５、ビーム２用ホーン４７は低交差
偏波特性のため各々ビームの回転によらず送受信が可能
であり、地上に固定される。また、アジマス方向を駆動
するには、Ａｚ軸４１に関してこのとき、ビーム１用ホ
ーン４５、ビーム２用ホーン４７以外の全ての鏡面を回
転させる。
説明する。エレベーション方向を駆動するには、ＥL 軸
３９に関して主反射鏡１、副反射鏡２、平面鏡４、収差
補正用鏡面５、平行移動および回転可能な平面鏡３１、
中心軸３のまわりに回転可能なパラボラ３２、ビーム共
用鏡面４３ａ，４３ｂを回転させ、この回転によって変
化するビーム共用鏡面４３ａ，４３ｂのイメージを考
え、これに対応させてＡｚ軸４１に関してビーム１用鏡
面４４、ビーム２用鏡面４６を回転させる。このとき、
ビーム１用ホーン４５、ビーム２用ホーン４７は低交差
偏波特性のため各々ビームの回転によらず送受信が可能
であり、地上に固定される。また、アジマス方向を駆動
するには、Ａｚ軸４１に関してこのとき、ビーム１用ホ
ーン４５、ビーム２用ホーン４７以外の全ての鏡面を回
転させる。
【００２５】次に、主反射鏡１を固定してマルチビーム
を可動する場合について説明する。Θ方向にビームを可
動するには、主反射鏡１及び副反射鏡２の曲率中心（原
点）に関して平面鏡４、収差補正用鏡面５をΘ方向に回
転させ、この回転に対応させて平行移動および回転可能
な平面鏡３１を平行移動あるいは回転させる。平行移動
および回転可能な平面鏡３１を原点に関して回転させた
場合には、中心軸で回転可能なパラボラ３２も原点に関
して回転させ、その結果、Θ方向のビームの可動に対し
てビーム共用鏡面４３を介して伝送されるビームの方向
が変化する。そのため、ビーム１用鏡面４４及びビーム
２用鏡面４６は図１２に示した実施の形態８のような平
行移動及び回転が必要となる。一方、平行移動および回
転可能な平面鏡３１を図１２に示した実施の形態８と同
様に平行移動及び回転させた場合には、中心軸３のまわ
りに回転可能なパラボラ３２が固定され、その結果、Θ
方向のビームの可動に対してビーム共用鏡面４３を介し
て伝送されるビームの方向は変化しない。そのため、ビ
ーム１用鏡面４４及びビーム２用鏡面４６は固定され
る。Φ方向にビームを可動するには、原点に関して平面
鏡４、収差補正用鏡面５、平行移動および回転可能な平
面鏡３１、パラボラ３２をΦ方向に回転させ、それに対
応させて、ビーム１用鏡面４４及びビーム２用鏡面４６
を回転させる。このとき、ビーム１用ホーン４５、ビー
ム２用ホーン４７は、各々ビームの可動によらず送受信
が可能であり、地上に固定される。よって、主反射鏡１
のエレベーション方向及びアジマス方向の駆動に依ら
ず、主反射鏡１を固定したビームの可動（Θ方向、Φ方
向）に依らず一次放射器を地上に固定することができ
る。またそれと同時に、マルチ可動ビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつビームの光路長差を無視で
きるほど小さくできる。
を可動する場合について説明する。Θ方向にビームを可
動するには、主反射鏡１及び副反射鏡２の曲率中心（原
点）に関して平面鏡４、収差補正用鏡面５をΘ方向に回
転させ、この回転に対応させて平行移動および回転可能
な平面鏡３１を平行移動あるいは回転させる。平行移動
および回転可能な平面鏡３１を原点に関して回転させた
場合には、中心軸で回転可能なパラボラ３２も原点に関
して回転させ、その結果、Θ方向のビームの可動に対し
てビーム共用鏡面４３を介して伝送されるビームの方向
が変化する。そのため、ビーム１用鏡面４４及びビーム
２用鏡面４６は図１２に示した実施の形態８のような平
行移動及び回転が必要となる。一方、平行移動および回
転可能な平面鏡３１を図１２に示した実施の形態８と同
様に平行移動及び回転させた場合には、中心軸３のまわ
りに回転可能なパラボラ３２が固定され、その結果、Θ
方向のビームの可動に対してビーム共用鏡面４３を介し
て伝送されるビームの方向は変化しない。そのため、ビ
ーム１用鏡面４４及びビーム２用鏡面４６は固定され
る。Φ方向にビームを可動するには、原点に関して平面
鏡４、収差補正用鏡面５、平行移動および回転可能な平
面鏡３１、パラボラ３２をΦ方向に回転させ、それに対
応させて、ビーム１用鏡面４４及びビーム２用鏡面４６
を回転させる。このとき、ビーム１用ホーン４５、ビー
ム２用ホーン４７は、各々ビームの可動によらず送受信
が可能であり、地上に固定される。よって、主反射鏡１
のエレベーション方向及びアジマス方向の駆動に依ら
ず、主反射鏡１を固定したビームの可動（Θ方向、Φ方
向）に依らず一次放射器を地上に固定することができ
る。またそれと同時に、マルチ可動ビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつビームの光路長差を無視で
きるほど小さくできる。
【００２６】発明の実施の形態１０．図１４は本発明の
実施の形態１０の説明図であり、この発明に適用できる
鏡面系の設計例である。１，２，３は図１６に示した従
来装置と同様のものであり、同様の動作をする。また、
４，５は図１に示した実施の形態１と同様のものであ
り、同様の動作をする。また、２１，２２，２３は図１
０に示した実施の形態６と同様のものであり、同様の動
作をする。同図において、Ｄは主反射鏡１の開口径、各
部寸法は上記Ｄで規格化した値を示す。これにより、マ
ルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得られ、か
つビームの光路長差を無視できるほど小さくできる鏡面
系を実現できる。
実施の形態１０の説明図であり、この発明に適用できる
鏡面系の設計例である。１，２，３は図１６に示した従
来装置と同様のものであり、同様の動作をする。また、
４，５は図１に示した実施の形態１と同様のものであ
り、同様の動作をする。また、２１，２２，２３は図１
０に示した実施の形態６と同様のものであり、同様の動
作をする。同図において、Ｄは主反射鏡１の開口径、各
部寸法は上記Ｄで規格化した値を示す。これにより、マ
ルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得られ、か
つビームの光路長差を無視できるほど小さくできる鏡面
系を実現できる。
【００２７】発明の実施の形態１１．図１５は本発明の
実施の形態４を表す概略構成図である。１，２，３は図
１６に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作
をする。また、４，５は図１に示した実施の形態１と同
様のものであり、同様の動作をする。同図において、４
８はビーム１用ホーン４５およびビーム２用ホーン４７
に接続された給電系を示す。このように対称に配置され
たビーム１用ホーン４５およびビーム２用ホーン４７を
同一周波数で動作させることにより、ビームの光路長差
がほとんどない同一周波数の２ビームが得られ、これに
より大気位相ゆらぎを補償することができ、電波天文等
の観測精度を飛躍的に向上させることができる。また、
マルチ可動ビーム特性も十分小さな分離角まで得られる
ことは明かである。
実施の形態４を表す概略構成図である。１，２，３は図
１６に示した従来装置と同様のものであり、同様の動作
をする。また、４，５は図１に示した実施の形態１と同
様のものであり、同様の動作をする。同図において、４
８はビーム１用ホーン４５およびビーム２用ホーン４７
に接続された給電系を示す。このように対称に配置され
たビーム１用ホーン４５およびビーム２用ホーン４７を
同一周波数で動作させることにより、ビームの光路長差
がほとんどない同一周波数の２ビームが得られ、これに
より大気位相ゆらぎを補償することができ、電波天文等
の観測精度を飛躍的に向上させることができる。また、
マルチ可動ビーム特性も十分小さな分離角まで得られる
ことは明かである。
【００２８】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果が得られ
る。
れているので、以下に記載されるような効果が得られ
る。
【００２９】請求項１の発明によれば、可動ビーム特性
に加えて、マルチビーム特性が十分小さな分離角まで得
られ、かつ、各々のビームに対応して設けられる鏡面形
状の対称性により各ビームの光路長差を無視できるほど
小さくすることができる。
に加えて、マルチビーム特性が十分小さな分離角まで得
られ、かつ、各々のビームに対応して設けられる鏡面形
状の対称性により各ビームの光路長差を無視できるほど
小さくすることができる。
【００３０】請求項２の発明によれば、照度分布に基づ
く能率を改善して電気性能の劣化を抑えた状態で、マル
チ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得られ、か
つ、各々のビームに対応して設けられる鏡面形状の対称
性により各ビームの光路長差を無視できるほど小さくす
ることができる。
く能率を改善して電気性能の劣化を抑えた状態で、マル
チ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得られ、か
つ、各々のビームに対応して設けられる鏡面形状の対称
性により各ビームの光路長差を無視できるほど小さくす
ることができる。
【００３１】請求項３の発明によれば、機械的な駆動機
構を簡単な構造にでき、マルチ可動ビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつ、各々のビームに対応して
設けられる鏡面形状の対称性により各ビームの光路長差
を無視できるほど小さくすることができる。
構を簡単な構造にでき、マルチ可動ビーム特性が十分小
さな分離角まで得られ、かつ、各々のビームに対応して
設けられる鏡面形状の対称性により各ビームの光路長差
を無視できるほど小さくすることができる。
【００３２】請求項４の発明によれば、マルチ可動ビー
ム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつ、各々のビ
ームに対応して設けられる鏡面形状の対称性及び駆動方
法の対称性により各ビームの光路長差を無視できるほど
小さくすることができる。
ム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつ、各々のビ
ームに対応して設けられる鏡面形状の対称性及び駆動方
法の対称性により各ビームの光路長差を無視できるほど
小さくすることができる。
【００３３】請求項５の発明によれば、能率に関わる可
動ビーム特性を良好に保ち、マルチ可動ビーム特性が十
分小さな分離角まで得られ、かつ、各々のビームに対応
して設けられる鏡面形状の対称性により各ビームの光路
長差を無視できるほど小さくすることができる。
動ビーム特性を良好に保ち、マルチ可動ビーム特性が十
分小さな分離角まで得られ、かつ、各々のビームに対応
して設けられる鏡面形状の対称性により各ビームの光路
長差を無視できるほど小さくすることができる。
【００３４】請求項６の発明によれば、主反射鏡の曲率
半径を小さく選定して鏡面をより深くすることにより、
簡易な構成で要求される機械的強度を満足でき、構造を
簡単にでき、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角
まで得られ、かつ、各々のビームに対応して設けられる
鏡面形状の対称性により各ビームの光路長差を無視でき
るほど小さくすることができる。
半径を小さく選定して鏡面をより深くすることにより、
簡易な構成で要求される機械的強度を満足でき、構造を
簡単にでき、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角
まで得られ、かつ、各々のビームに対応して設けられる
鏡面形状の対称性により各ビームの光路長差を無視でき
るほど小さくすることができる。
【００３５】請求項７の発明によれば、中心軸上に設け
た単一ビームにより鏡面系のアライメント誤差等の補正
や異なる周波数での送受信が可能となり、マルチ可動ビ
ーム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつ、各々ビ
ームに対応して設けられる鏡面形状の対称性により各ビ
ームの光路長差を無視できるほど小さくすることができ
る。
た単一ビームにより鏡面系のアライメント誤差等の補正
や異なる周波数での送受信が可能となり、マルチ可動ビ
ーム特性が十分小さな分離角まで得られ、かつ、各々ビ
ームに対応して設けられる鏡面形状の対称性により各ビ
ームの光路長差を無視できるほど小さくすることができ
る。
【００３６】請求項８の発明によれば、一次放射器をビ
ームの可動に依らず固定でき、マルチ可動ビーム特性が
十分小さな分離角まで得られ、かつ、各々のビームに対
応して設けられる鏡面形状の対称性により各ビームの光
路長差を無視できるほど小さくすることができる。
ームの可動に依らず固定でき、マルチ可動ビーム特性が
十分小さな分離角まで得られ、かつ、各々のビームに対
応して設けられる鏡面形状の対称性により各ビームの光
路長差を無視できるほど小さくすることができる。
【００３７】請求項９の発明によれば、一次放射器をビ
ームの可動や主反射鏡及び副反射鏡の駆動にかかわらず
固定でき、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角ま
で得られ、かつ、各々のビームに対応して設けられる鏡
面形状の対称性によ各ビームの光路長差を無視できるほ
ど小さくすることができる。
ームの可動や主反射鏡及び副反射鏡の駆動にかかわらず
固定でき、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角ま
で得られ、かつ、各々のビームに対応して設けられる鏡
面形状の対称性によ各ビームの光路長差を無視できるほ
ど小さくすることができる。
【００３８】請求項１０の発明によれば、中心軸に関し
て対称に配置された２ｎ（ｎ＝整数）組の鏡面系及び一
次放射器を同一周波数用としてｎ周波数としているの
で、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得ら
れ、かつ、各々のビームに対応して設けられる鏡面形状
の対称性により各ビームの光路長差を無視できるほど小
さくし、さらに大気位相ゆらぎをも補償して電波天文等
の観測精度を飛躍的に向上させることができる。
て対称に配置された２ｎ（ｎ＝整数）組の鏡面系及び一
次放射器を同一周波数用としてｎ周波数としているの
で、マルチ可動ビーム特性が十分小さな分離角まで得ら
れ、かつ、各々のビームに対応して設けられる鏡面形状
の対称性により各ビームの光路長差を無視できるほど小
さくし、さらに大気位相ゆらぎをも補償して電波天文等
の観測精度を飛躍的に向上させることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１の球面鏡アンテナを
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１と従来装置の比較を
表す計算結果を示す図である。
表す計算結果を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２の球面鏡アンテナを
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態２の球面鏡アンテナに
係わる照度分布及び副反射鏡のブロッキングに基づく能
率の計算結果を示す図である。
係わる照度分布及び副反射鏡のブロッキングに基づく能
率の計算結果を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態３の球面鏡アンテナを
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態４の球面鏡アンテナを
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態５の球面鏡アンテナを
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態５の球面鏡アンテナの
拡大部を含む副反射鏡の開口径及び拡大部を含まない副
反射鏡の開口径を説明するための図である。
拡大部を含む副反射鏡の開口径及び拡大部を含まない副
反射鏡の開口径を説明するための図である。
【図９】 この発明の実施の形態５の球面鏡アンテナの
ｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇの結果を示す図である。
ｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇの結果を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６の球面鏡アンテナ
に関わる設計チャートを表す図である。
に関わる設計チャートを表す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７の球面鏡アンテナ
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８の球面鏡アンテナ
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図１３】 この発明の実施の形態９の球面鏡アンテナ
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１０の鏡面系の設計
例である球面鏡アンテナを示す図である。
例である球面鏡アンテナを示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１１の球面鏡アンテ
ナを示す概略構成図である。
ナを示す概略構成図である。
【図１６】 従来の球面鏡アンテナの概略構成図であ
る。
る。
１ 主反射鏡、２ 副反射鏡、３ 中心軸、４ 平面
鏡、５ 収差補正用鏡面、６ ビーム１の光線、７ ビ
ーム２の光線、８ 開口径の計算結果、９ 最小分離角
の計算結果、１０ 収差補正用鏡面を構成できない範
囲、１１ 収差補正用鏡面の限界、１２ 平面鏡の限
界、１３ ビーム３の光線、１４ ビーム４の光線、１
５ 修整鏡面、１６ 一様分布、１７ １０ｄＢテー
パ、１８ ２０ｄＢテーパ、１９ 照度分布に基づく能
率、２０ 照度分布及び副反射鏡のブロッキングに基づ
く能率、２１ 副反射鏡拡大部、２２ 平面鏡拡大部、
２３ 収差補正用鏡面拡大部、２４ 副反射鏡拡大部に
照射されるビーム、２５ 平面鏡拡大部に照射されるビ
ーム、２６ 副反射鏡によるスピルオーバ、２７ 平面
鏡によるスピルオーバ、２８ 単一ビーム、２９ Θ1
の光線、３０ Θ2 の光線、３１ 平行移動および回転
可能な平面鏡、３２ 中心軸で回転可能なパラボラ、３
３ 固定ホーン、３４ 平面波、３５ 平行移動、３６
鏡面上の点を中心とした回転、３７ Θ方向の回転、
３８ Φ方向の回転、３９ ＥL 軸、４０ ＥL 軸まわ
りの回転、４１ Ａｚ軸、４２ Ａｚ軸まわりの回転、
４３ ビーム共用鏡面、４４ ビーム１用鏡面、４５
ビーム１用ホーン、４６ ビーム２用鏡面、４７ ビー
ム２用ホーン、４８ 給電系。
鏡、５ 収差補正用鏡面、６ ビーム１の光線、７ ビ
ーム２の光線、８ 開口径の計算結果、９ 最小分離角
の計算結果、１０ 収差補正用鏡面を構成できない範
囲、１１ 収差補正用鏡面の限界、１２ 平面鏡の限
界、１３ ビーム３の光線、１４ ビーム４の光線、１
５ 修整鏡面、１６ 一様分布、１７ １０ｄＢテー
パ、１８ ２０ｄＢテーパ、１９ 照度分布に基づく能
率、２０ 照度分布及び副反射鏡のブロッキングに基づ
く能率、２１ 副反射鏡拡大部、２２ 平面鏡拡大部、
２３ 収差補正用鏡面拡大部、２４ 副反射鏡拡大部に
照射されるビーム、２５ 平面鏡拡大部に照射されるビ
ーム、２６ 副反射鏡によるスピルオーバ、２７ 平面
鏡によるスピルオーバ、２８ 単一ビーム、２９ Θ1
の光線、３０ Θ2 の光線、３１ 平行移動および回転
可能な平面鏡、３２ 中心軸で回転可能なパラボラ、３
３ 固定ホーン、３４ 平面波、３５ 平行移動、３６
鏡面上の点を中心とした回転、３７ Θ方向の回転、
３８ Φ方向の回転、３９ ＥL 軸、４０ ＥL 軸まわ
りの回転、４１ Ａｚ軸、４２ Ａｚ軸まわりの回転、
４３ ビーム共用鏡面、４４ ビーム１用鏡面、４５
ビーム１用ホーン、４６ ビーム２用鏡面、４７ ビー
ム２用ホーン、４８ 給電系。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島脇 豊 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 松本 操一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 曲率中心を一致させ、同一中心軸に対し
て略軸対称に配置された球面鏡からなる主反射鏡と副反
射鏡とを備えた球面鏡アンテナにおいて、上記主反射鏡
と上記副反射鏡との間の、上記主反射鏡に入射して反射
され、上記副反射鏡に入射したビームが上記副反射鏡で
反射された場合のビームウエスト位置に配置された２ｎ
（ｎ：正整数）個の平面鏡、上記主反射鏡と上記副反射
鏡との間の、上記主反射鏡に入射して反射され、上記副
反射鏡に入射したビームが上記副反射鏡で反射され、さ
らに、上記２ｎ個の平面鏡にそれぞれ入射して反射され
たビームがそれぞれ入射する位置に配置された、上記球
面鏡で発生する波面収差を補正して球面波に変換させる
２ｎ個の収差補正鏡面を備え、上記平面鏡と上記収差補
正鏡面を上記中心軸に関して対称形状でかつ対称に設置
したことを特徴とする球面鏡アンテナ。 - 【請求項２】 曲率中心を一致させ、同一中心軸に対し
て略軸対称に配置された球面鏡からなる主反射鏡と副反
射鏡とを備えた球面鏡アンテナにおいて、上記主反射鏡
と上記副反射鏡との間の、上記主反射鏡に入射して反射
され、上記副反射鏡に入射したビームが上記副反射鏡で
反射された場合のビームウエスト近傍に配置された、振
幅分布を制御する２ｎ（ｎ：正整数）個の修正鏡面、上
記主反射鏡と上記副反射鏡との間の、上記主反射鏡に入
射して反射され、上記副反射鏡に入射したビームが上記
副反射鏡で反射され、さらに、上記２ｎ個の修正鏡面に
それぞれ入射して反射されたビームがそれぞれ入射する
位置に配置された、上記球面鏡で発生する波面収差を補
正して球面波に変換させる２ｎ個の収差補正鏡面を備
え、上記修正鏡面と上記収差補正鏡面を上記中心軸に関
して対称形状でかつ対称に設置したことを特徴とする球
面鏡アンテナ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナに
おいて、上記平面鏡あるいは上記修整鏡面を上記中心軸
に直交する同一面上に配置したことを特徴とする球面鏡
アンテナ。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナに
おいて、上記曲率中心を原点、上記中心軸を極軸とした
球座標系で定義される、上記中心軸を軸とする回転角度
Φ及び上記中心軸を含む面内の上記曲率中心を中心とす
る回転角度Θの角度方向に、上記平面鏡あるいは上記修
整鏡面と上記収差補正鏡面とを上記中心軸に関して対称
に駆動させて配置することを特徴とする球面鏡アンテ
ナ。 - 【請求項５】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナに
おいて、上記副反射鏡が、上記主反射鏡に上記中心軸方
向から入射して反射された平面波が入射するときの幾何
光学で決まる開口径より大きい開口径を有するように拡
大され、上記平面鏡、上記修整鏡面、上記収差補正鏡面
が、上記主反射鏡に上記中心軸方向から入射して反射さ
れた平面波が入射するときの幾何光学で決まる開口径よ
り大きい開口径を有するように、それぞれの上記中心軸
に対向していない外周部分において拡大されたことを特
徴とする球面鏡アンテナ。 - 【請求項６】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナに
おいて、同時に送受信するビームの所要のビーム最小分
離角を満足し、かつ、上記平面鏡あるいは上記修整鏡面
が近接設置可能な条件の範囲で、上記主反射鏡の曲率半
径を小さく選定したことを特徴とする球面鏡アンテナ。 - 【請求項７】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナに
おいて、上記主反射鏡と上記副反射鏡との間に設置され
た上記収差補正鏡面、上記平面鏡、上記修整鏡面の上記
主反射鏡側に、上記中心軸方向のビームを形成する単一
ビーム給電系を設けたことを特徴とする球面鏡アンテ
ナ。 - 【請求項８】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナに
おいて、少なくとも１つを平面鏡とし、その前後に配置
される鏡面を上記平面鏡に平行光線で整合させる鏡面形
状の鏡面とした複数の鏡面と一次放射器とを有し、上記
収差補正用鏡面で変換された球面波を伝搬させるビーム
給電系を備え、かつ、上記平面鏡を平行移動ならびに回
転させる平面鏡駆動機構を備えたことを特徴とする球面
鏡アンテナ。 - 【請求項９】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナに
おいて、上記主反射鏡と上記副反射鏡との間に設置され
た上記収差補正鏡面、上記平面鏡、上記修整鏡面に関し
て上記副反射鏡と反対方向の上記中心軸上に、所要のビ
ームを形成する数の一次放射器を配列し、上記一次放射
器は固定して、上記主反射鏡と上記副反射鏡をエレベー
ション方向に回転させるＥｌ軸及びアジマス方向に回転
させるＡｚ軸の回転によりビームを駆動させる集束ビー
ム給電系を備えたことを特徴とする球面鏡アンテナ。 - 【請求項１０】 請求項１又は２記載の球面鏡アンテナ
において、上記中心軸に関して対称形状でかつ対称に設
置した２ｎ（ｎ：正整数）個の鏡面に対応する一次放射
器を上記中心軸に関して対称形状でかつ対称に設置し、
それぞれ対称に設置された１対の鏡面及び対応する一次
放射器を同一周波数用として用いることを特徴とする球
面鏡アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5180996A JPH09246855A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 球面鏡アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5180996A JPH09246855A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 球面鏡アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246855A true JPH09246855A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12897253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5180996A Pending JPH09246855A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 球面鏡アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246855A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000013261A1 (fr) * | 1998-08-31 | 2000-03-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de mesure et de reglage de la surface du miroir d'une antenne |
| CN111291458A (zh) * | 2018-11-20 | 2020-06-16 | 核工业西南物理研究院 | 一种ecrh系统天线聚焦镜面轮廓三维坐标确定方法 |
| RU2757073C2 (ru) * | 2017-02-02 | 2021-10-11 | Зе Боинг Компани | Подавление боковых лепестков в сферической диэлектрической линзе посредством уменьшения сферической аберрации |
-
1996
- 1996-03-08 JP JP5180996A patent/JPH09246855A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000013261A1 (fr) * | 1998-08-31 | 2000-03-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de mesure et de reglage de la surface du miroir d'une antenne |
| US6288683B1 (en) | 1998-08-31 | 2001-09-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Antenna mirror surface measuring/adjusting device |
| RU2757073C2 (ru) * | 2017-02-02 | 2021-10-11 | Зе Боинг Компани | Подавление боковых лепестков в сферической диэлектрической линзе посредством уменьшения сферической аберрации |
| CN111291458A (zh) * | 2018-11-20 | 2020-06-16 | 核工业西南物理研究院 | 一种ecrh系统天线聚焦镜面轮廓三维坐标确定方法 |
| CN111291458B (zh) * | 2018-11-20 | 2023-05-26 | 核工业西南物理研究院 | 一种ecrh系统天线聚焦镜面轮廓三维坐标确定方法 |
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