JPH09246856A - Horn reflector antenna system - Google Patents

Horn reflector antenna system

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JPH09246856A
JPH09246856A JP8052106A JP5210696A JPH09246856A JP H09246856 A JPH09246856 A JP H09246856A JP 8052106 A JP8052106 A JP 8052106A JP 5210696 A JP5210696 A JP 5210696A JP H09246856 A JPH09246856 A JP H09246856A
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JP
Japan
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primary radiator
gain
circular polarization
reflecting mirror
combination
Prior art date
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Application number
JP8052106A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Iwasaki
徹 岩崎
Fumiyasu Suginoshita
文康 杉之下
Hisao Nakakita
久雄 中北
Kazuyoshi Shiyougen
和義 正源
Norihiko Yazawa
紀彦 矢沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the horn reflector antenna system suitable for an automatic tracking antenna system with a simple structure, a small size, suppressing gain fluctuation in which beam control is made over a wide range. SOLUTION: The system is provided with a primary radiator 5 emitting a circularly polarized wave signal from a circularly polarized wave generator 1, a reflecting mirror 7 converting a wave emitted from the primary radiator 5 into a plane wave and reflected therein, and a vertical direction rotary shaft 9 driving the reflecting mirror 7 in the vertical direction to control a beam deflection angle. Then the combination between the arrangement position of the reflecting mirror 7 and the arrangement position of the vertical direction rotary shaft 9 and the combination between the arrangement position of the vertical direction rotary shaft 9 and the arrangement position of the primary radiator 5 are selected to be the combination of maximizing the gain and the combination minimizing gain fluctuation with respect to the beam deflection angle.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動追尾用アンテ
ナ装置として好適なホーンリフレクタアンテナ装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a horn reflector antenna device suitable as an automatic tracking antenna device.

【0002】[発明の概要]本発明は、自動追尾用アン
テナ装置として好適な、可動反射鏡を有する円すいホー
ンリフレクタアンテナ装置に関するものであり、前記可
動反射鏡の位置と回転軸位置、および1次放射器の位置
のオフセット量の組み合わせにより、反射鏡の回転によ
る利得の変動を抑制して、広範囲にビーム制御ができる
ようにしたものであり、例えば、カメラワークを制約し
ない機動性に優れた映像が期待できるワイヤレスカメラ
の送信アンテナとして使用して良好である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a conical horn reflector antenna device having a movable reflecting mirror, which is suitable as an antenna device for automatic tracking. By combining the offset amount of the position of the radiator, it is possible to control the gain fluctuation due to the rotation of the reflecting mirror and to control the beam in a wide range. For example, an image with excellent mobility that does not restrict camera work. Good to use as a transmitting antenna for wireless cameras that can be expected.

【0003】[0003]

【従来の技術】自動追尾用アンテナとして使用されるア
ンテナ装置の第1の従来例としては、電子情報通信学会
論文誌B−II VOL.J76−B−II No.8(1
993)の674ページ、5.3項に記載されているよ
うに、円すいホーンアンテナの開口面を機械的に制御し
て直接送信方向に向ける構造のものが知られている。
2. Description of the Related Art A first conventional example of an antenna device used as an automatic tracking antenna is the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, B-II VOL. J76-B-II No. 8 (1
As described on page 674, paragraph 5.3 of 993), there is known a structure in which the opening surface of a conical horn antenna is mechanically controlled to direct it directly in the transmission direction.

【0004】この従来例は、図7に示すように、直線偏
波信号を円偏波信号に変換する円偏波発生器101と、
円すいホーンを水平方向及び垂直方向にそれぞれ回転す
るために設けられた2つのロータリジョイント103,
105と、円偏波信号を伝搬する円形導波管107と、
円形導波管107を伝搬した円偏波信号を送信する円す
いホーンアンテナ部109とを備えている。また、円す
いホーンアンテナ部109に給電するための円形導波管
107の曲りによる偏波面の違いに起因する位相速度差
を補償して円偏波特性の劣化を防止するために、低損失
誘電体ビス等で構成された曲り補償器(図示せず)が設
けられている。
In this conventional example, as shown in FIG. 7, a circular polarization generator 101 for converting a linear polarization signal into a circular polarization signal,
Two rotary joints 103 provided to rotate the conical horn horizontally and vertically, respectively.
105, a circular waveguide 107 that propagates a circularly polarized signal,
It is provided with a conical horn antenna section 109 for transmitting the circularly polarized signal propagated through the circular waveguide 107. Further, in order to prevent the deterioration of the circular polarization characteristic by compensating for the phase velocity difference caused by the difference of the polarization plane due to the bending of the circular waveguide 107 for feeding the conical horn antenna section 109, a low loss dielectric is used. A bend compensator (not shown) composed of body screws or the like is provided.

【0005】上記構成において、円偏波発生器101で
は、送信対象となる直線偏波信号が右旋、左旋の円偏波
信号に変換される。そして、変換された円偏波信号は、
2つのロータリジョイント103,105と円形導波管
107とを経由して円すいホーンアンテナ部109から
送信される。この場合、円すいホーンアンテナ部109
の開口面が直接送信方向に向くように、ロータリジョイ
ント103,105を水平方向及び垂直方向に制御する
機械的なビーム制御がされている。
In the above configuration, the circularly polarized wave generator 101 converts the linearly polarized wave signal to be transmitted into right and left circularly polarized wave signals. Then, the converted circularly polarized signal is
It is transmitted from the conical horn antenna section 109 via the two rotary joints 103 and 105 and the circular waveguide 107. In this case, the conical horn antenna unit 109
Mechanical beam control is performed to control the rotary joints 103 and 105 in the horizontal direction and the vertical direction so that the opening surface of the is directly directed to the transmission direction.

【0006】また、第2の従来例としては、昭和63年
電子情報通信学会春季全国大会講演論文集のB−33、
B−35に記載されているように、副反射鏡アンテナを
用いた衛星搭載用ビーム制御アンテナや、衛星追尾のた
めの衛星通信地球局副反射鏡アンテナが知られている。
[0006] As a second conventional example, B-33 of the proceedings of the IEICE Spring National Convention, 1988,
As described in B-35, a satellite-mounted beam control antenna using a sub-reflector antenna and a satellite communication earth station sub-reflector antenna for satellite tracking are known.

【0007】この第2の従来例は、図8に示すように、
1次放射器111と、副反射鏡113と、主反射鏡11
5とから構成され、1次放射器111から放射された電
波を副反射鏡113の双曲面から主反射鏡115のパラ
ボラ面へ反射させ、主反射鏡115では、副反射鏡11
3で反射した電波を平面波に変換して送出するというも
のである。
In this second conventional example, as shown in FIG.
Primary radiator 111, sub-reflecting mirror 113, main reflecting mirror 11
5, the radio wave radiated from the primary radiator 111 is reflected from the hyperboloid of the sub-reflecting mirror 113 to the parabolic surface of the main reflecting mirror 115, and in the main reflecting mirror 115, the sub-reflecting mirror 11
The radio wave reflected by 3 is converted into a plane wave and transmitted.

【0008】この第2の従来例は、第1の従来例に比べ
て非常に大きな構造を有する。例えば、衛星などで使用
する場合や、アンテナ全体が非常に大きい場合には、機
械的な寸法、形状を大きく変えずになるべく簡単にビー
ム制御を行う必要がある。このため、この第2の従来例
ではアンテナ全体を回転させないで主反射鏡115ある
いは副反射鏡113のみを回転させることによって簡単
にビーム制御を行うことができるようにしている。実際
の静止衛星の追尾においては位置変動が小さいため、狭
い範囲でビーム制御を行っている。
The second conventional example has a much larger structure than the first conventional example. For example, when it is used in a satellite or the like, or when the entire antenna is very large, it is necessary to perform beam control as easily as possible without greatly changing the mechanical size and shape. For this reason, in the second conventional example, the beam can be easily controlled by rotating only the main reflecting mirror 115 or the sub-reflecting mirror 113 without rotating the entire antenna. In actual tracking of geostationary satellites, the position change is small, so beam control is performed in a narrow range.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例には以下のような課題があった。
However, the above-mentioned conventional example has the following problems.

【0010】すなわち、第1の従来例によれば、機械的
なビーム制御が行われているので、円すいホーンアンテ
ナ部109の開口面を直接送信方向に配置するととも
に、円形導波管107と、曲り補償器およびロータリジ
ョイント105が必要となる。したがって、構造が複雑
になるばかりでなく高い製造技術を必要とするという問
題点がある。
That is, according to the first conventional example, since mechanical beam control is performed, the opening surface of the conical horn antenna section 109 is arranged directly in the transmission direction, and the circular waveguide 107 and A bend compensator and rotary joint 105 are required. Therefore, not only the structure becomes complicated, but also a high manufacturing technique is required.

【0011】一方、第2の従来例では、比較的簡単に高
利得が得られ、かつ簡単にビーム制御が可能な構造であ
る反面、構造が非常に大きいことや、1次放射器111
を固定し主反射鏡115あるいは副反射鏡113の回転
によりビーム制御を行うため、利得が低下し、ビーム制
御は狭い範囲に限られるという問題点があった。
On the other hand, in the second conventional example, while a high gain can be obtained relatively easily and the beam can be controlled easily, the structure is very large and the primary radiator 111 is used.
Since the beam is controlled by fixing the beam and rotating the main reflecting mirror 115 or the sub-reflecting mirror 113, the gain is lowered and the beam control is limited to a narrow range.

【0012】このように、上記第1の従来例にあって
は、給電系の構造が複雑であった。また、第2の従来例
にあっては、非常に大型であり、かつ、ビーム制御範囲
が狭いといった問題点があり、ワイヤレスカメラ等の自
動追尾用アンテナ装置としては不向きであった。
As described above, in the first conventional example, the structure of the power feeding system is complicated. Further, the second conventional example has problems that it is very large and the beam control range is narrow, and it is not suitable for an automatic tracking antenna device such as a wireless camera.

【0013】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、簡易で小型、かつ利得変動を抑制
し広範囲にビーム制御をすることができ自動追尾用アン
テナ装置として好適なホーンリフレクタアンテナ装置を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a horn suitable as an antenna device for automatic tracking, which is simple and small in size, can suppress a gain variation, and can perform beam control in a wide range. An object is to provide a reflector antenna device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、直線偏波信号を円偏波信号に
変換する円偏波発生器と、この円偏波発生器からの円偏
波信号を放射する1次放射器と、この1次放射器からの
放射波を平面波に変換して反射する反射鏡と、この反射
鏡を垂直方向に回転してビーム偏向角を制御する垂直方
向回転軸とを備え、前記反射鏡の配設位置と前記垂直回
転軸の配設位置との組み合わせは、利得が最大になる組
み合わせに設定されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a circular polarization generator for converting a linear polarization signal into a circular polarization signal, and this circular polarization generator. A primary radiator that radiates a circularly polarized signal from the antenna, a reflector that converts the radiation wave from this primary radiator into a plane wave and reflects it, and a beam deflection angle by rotating this reflector in the vertical direction. A vertical rotation axis to be controlled is provided, and the combination of the arrangement position of the reflecting mirror and the arrangement position of the vertical rotation axis is set to a combination that maximizes the gain.

【0015】請求項2の発明は、直線偏波信号を円偏波
信号に変換する円偏波発生器と、この円偏波発生器から
の円偏波信号を放射する1次放射器と、この1次放射器
からの放射波を平面波に変換して反射する反射鏡と、こ
の反射鏡を垂直方向に回転してビーム偏向角を制御する
垂直方向回転軸とを備え、前記垂直回転軸の配設位置と
前記1次放射器の配設位置との組み合わせは、ビーム偏
向角に対する利得変動が最小となる組み合わせに設定さ
れていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, a circularly polarized wave generator that converts a linearly polarized signal into a circularly polarized signal, and a primary radiator that radiates the circularly polarized signal from the circularly polarized wave generator, A reflection mirror for converting the radiation wave from the primary radiator into a plane wave and reflecting it, and a vertical rotation shaft for rotating the reflection mirror in the vertical direction to control the beam deflection angle are provided. The combination of the disposition position and the disposition position of the primary radiator is characterized in that it is set such that the gain variation with respect to the beam deflection angle is minimized.

【0016】請求項3の発明は、直線偏波信号を円偏波
信号に変換する円偏波発生器と、この円偏波発生器から
の円偏波信号を放射する1次放射器と、この1次放射器
からの放射波を平面波に変換して反射する反射鏡と、こ
の反射鏡を垂直方向に回転してビーム偏向角を制御する
垂直方向回転軸とを備え、前記反射鏡の配設位置と前記
垂直回転軸の配設位置と前記1次放射器の配設位置との
組み合わせは、利得を最大、かつ、ビーム偏向角に対す
る利得変動が最小となる組み合わせに設定されているこ
とを特徴としている。
According to the invention of claim 3, a circular polarization generator for converting a linear polarization signal into a circular polarization signal, and a primary radiator for radiating the circular polarization signal from the circular polarization signal, The reflecting mirror is provided with a reflecting mirror for converting a radiation wave from the primary radiator into a plane wave and reflecting the same, and a vertical rotation axis for rotating the reflecting mirror in a vertical direction to control a beam deflection angle. The combination of the installation position, the installation position of the vertical rotation axis, and the installation position of the primary radiator is set to a combination that maximizes the gain and minimizes the gain fluctuation with respect to the beam deflection angle. It has a feature.

【0017】上記請求項1、2、3の構成によれば、広
範囲で高利得が確保でき、かつ利得変動を抑えたビーム
制御が可能となる。
According to the above-mentioned constitutions 1, 2, and 3, it is possible to secure a high gain in a wide range and to perform beam control while suppressing a gain variation.

【0018】請求項4の発明は、請求項1、2、または
3記載のホーンリフレクタアンテナ装置において、前記
円偏波発生器と1次放射器との間に、第2の円偏波発生
器を介在させたことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the horn reflector antenna apparatus according to the first, second or third aspect, a second circularly polarized wave generator is provided between the circularly polarized wave generator and the primary radiator. It is characterized by interposing.

【0019】上記の構成によれば、円偏波発生器で変換
された円偏波信号を再び直線偏波信号に変換して放射す
ることができる。
According to the above arrangement, the circularly polarized wave signal converted by the circularly polarized wave generator can be converted into the linearly polarized wave signal again and radiated.

【0020】請求項5の発明は、請求項1、2、3また
は4記載のホーンリフレクタアンテナ装置において、前
記反射鏡を水平方向に回転する水平方向回転軸を設けた
ことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the horn reflector antenna apparatus according to the first, second, third or fourth aspect, a horizontal rotating shaft for rotating the reflecting mirror in the horizontal direction is provided.

【0021】上記の構成によれば、垂直方向のビーム制
御ばかりでなく、水平方向のビーム制御も可能となる。
According to the above arrangement, not only vertical beam control but also horizontal beam control is possible.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係るホーンリフレ
クタアンテナ装置の実施の形態を示す構成図である。
1 is a block diagram showing an embodiment of a horn reflector antenna device according to the present invention.

【0023】図示のように、このアンテナ装置は、供給
された直線偏波信号を円偏波信号に変換する円偏波発生
器1と、ロータリジョイント3と、円偏波器1で変換さ
れた円偏波信号を放射する1次放射器5と、この1次放
射器5から放射された円偏波信号を平面波に変換して反
射する反射鏡7とを備えている。この反射鏡7は、垂直
回転軸9の回りを回転可能に軸支されている。図中11
は水平回転軸である。
As shown in the figure, this antenna device is converted by a circular polarization generator 1 for converting a supplied linear polarization signal into a circular polarization signal, a rotary joint 3, and a circular polarizer 1. A primary radiator 5 that radiates a circularly polarized signal and a reflecting mirror 7 that converts the circularly polarized signal radiated from the primary radiator 5 into a plane wave and reflects the plane wave are provided. The reflecting mirror 7 is rotatably supported around a vertical rotation shaft 9. 11 in the figure
Is the horizontal axis of rotation.

【0024】上記の構成において、直線偏波である電波
は円偏波発生器1によって円偏波に変換される。変換さ
れた円偏波に対して、水平方向のビーム制御を行うロー
タリジョイント3を経て、1次放射器5により水平回転
軸11の方向(Z軸方向)に放射される。放射された電
波は反射鏡7で反射されて平面波に変換される。このと
き、反射鏡7の垂直方向の回転によって垂直方向のビー
ム制御が行われる。
In the above structure, a linearly polarized radio wave is converted into a circularly polarized wave by the circularly polarized wave generator 1. The converted circularly polarized wave is radiated by the primary radiator 5 in the direction of the horizontal rotation axis 11 (Z-axis direction) through the rotary joint 3 which performs beam control in the horizontal direction. The radiated radio wave is reflected by the reflecting mirror 7 and converted into a plane wave. At this time, vertical beam control is performed by rotating the reflecting mirror 7 in the vertical direction.

【0025】このホーンリフレクタアンテナ装置を自動
追尾用アンテナ装置として用いる場合、自動追尾時の垂
直方向のビーム制御は反射鏡7を垂直方向に回転させる
ことによるビームの偏向によって達成されるが、反面、
ビーム偏向時には利得の低下は避けられない。そこで、
反射鏡7の位置と垂直回転軸9の位置のオフセット量
(垂直回転軸9のZ軸上からのずれと反射鏡7のZ軸か
らのずれ(図2において、角AOBの2等分線とZ軸と
のなす角度))を、計算により適切に組み合わせること
で、利得の低下するビーム偏向角においても利得の低下
を少なくするようにできる。また、反射鏡7の垂直方向
回転軸9の位置と1次放射器5のy軸上の位置のオフセ
ット量すなわち、1次放射器5の頂点位置の原点からの
ずれを適宜に設定することによって、反射鏡7の回転に
よる利得の変動分を少なくすることができる。
When this horn reflector antenna device is used as an automatic tracking antenna device, vertical beam control during automatic tracking is achieved by deflecting the beam by rotating the reflecting mirror 7 in the vertical direction.
When the beam is deflected, a decrease in gain cannot be avoided. Therefore,
Offset amount between the position of the reflecting mirror 7 and the position of the vertical rotating shaft 9 (deviation of the vertical rotating shaft 9 from the Z axis and deviation of the reflecting mirror 7 from the Z axis (in FIG. 2, the bisector of the angle AOB and By appropriately combining the angle formed with the Z axis) by calculation, it is possible to reduce the decrease in gain even at the beam deflection angle at which the gain decreases. Further, by appropriately setting the offset amount between the position of the vertical rotation axis 9 of the reflecting mirror 7 and the position of the primary radiator 5 on the y-axis, that is, the deviation of the vertex position of the primary radiator 5 from the origin. It is possible to reduce the gain variation due to the rotation of the reflecting mirror 7.

【0026】図2は計算に用いる解析モデルを示してい
る。このモデルは、図1の構成図をyz平面上で見た図
である。y軸を回転軸とする回転放物面の点Aから点B
までが反射鏡7に相当し、点Rが垂直方向回転軸9に相
当する。また、反射鏡7の開口径をD、焦点距離をF、
反射鏡7の焦点をOとする。また、DR は点Rと点Aの
z座標の差(距離)を表している。開口径Dは利得や大
きさの条件から、焦点距離Fは通常のホーンリフレクタ
アンテナで用いられているF/D=1.0からそれぞれ
決定する。
FIG. 2 shows an analytical model used for calculation. This model is a diagram in which the configuration diagram of FIG. 1 is viewed on the yz plane. Point A to point B of the paraboloid of revolution with the y-axis as the axis of rotation
Up to correspond to the reflecting mirror 7, and the point R corresponds to the vertical rotation axis 9. Further, the aperture diameter of the reflecting mirror 7 is D, the focal length is F,
The focus of the reflecting mirror 7 is O. D R represents the difference (distance) between the z coordinates of the point R and the point A. The aperture diameter D is determined from the conditions of gain and size, and the focal length F is determined from F / D = 1.0 used in a normal horn reflector antenna.

【0027】図2に示すように、反射鏡7の位置は、反
射鏡7の下端位置を表す角度θa で、垂直方向回転軸9
の位置は、Ax=DR /D(Axが0のときは点A、1
のときは点Bが回転軸9となることを表す)で、そし
て、1次放射器5の位置はその頂点のy座標(yh)で
表現できる。
As shown in FIG. 2, the position of the reflecting mirror 7 is at an angle θa representing the lower end position of the reflecting mirror 7, and the vertical rotation axis 9
Is Ax = D R / D (when Ax is 0, points A, 1
In this case, the point B is the axis of rotation 9), and the position of the primary radiator 5 can be represented by the y coordinate (yh) of its apex.

【0028】上述のような条件において、解析モデルを
用いて電流分布法により指向性利得を計算する。ビーム
の最大利得(ビームの中心方向の利得)は Gm(θ、θa、Ax、yh) で表現できる。角度θは反射鏡7の回転によるビームの
偏向角(正方向は上向き)を表す。つまり、利得Gmは
ビーム偏向角θや、上述のパラメータθa、Ax、yh
の関数となっている。
Under the above conditions, the directional gain is calculated by the current distribution method using the analytical model. The maximum gain of the beam (gain in the center direction of the beam) can be expressed by Gm (θ, θa, Ax, yh). The angle θ represents the deflection angle of the beam (the positive direction is upward) due to the rotation of the reflecting mirror 7. That is, the gain Gm depends on the beam deflection angle θ and the above-mentioned parameters θa, Ax, yh.
Function.

【0029】次に、利得Gmの低下するビーム偏向角に
おいても利得Gmを最大にさせる場合について説明す
る。利得の低下するビーム偏向角θと、座標値yhを、
それぞれ、 θ=θs、yh=yho (一定) と仮定すると,利得Gmは、 Gm(θs、θa、Ax、yho ) と表現でき、利得Gmは2つのパラメータθa、Axの
関数となり、利得Gmが最大になるように反射鏡7の下
端位置角度θa(請求項1でいう反射鏡の配設位置)、
回転軸9の位置Ax(請求項1でいう垂直回転軸の配設
位置)の組み合わせを求めれば良い。
Next, a case will be described in which the gain Gm is maximized even at a beam deflection angle where the gain Gm decreases. The beam deflection angle θ at which the gain decreases and the coordinate value yh are
Assuming θ = θs and yh = yho (constant), the gain Gm can be expressed as Gm (θs, θa, Ax, yho), and the gain Gm is a function of two parameters θa and Ax, and the gain Gm is The lower end position angle θa of the reflecting mirror 7 (position of the reflecting mirror in claim 1) so that it becomes maximum,
The combination of the position Ax of the rotating shaft 9 (position of the vertical rotating shaft in claim 1) may be obtained.

【0030】図3は、反射鏡7の下端位置角度θaを一
定とし、回転軸9の位置Axを0から1まで変化させ、
そのグラフを反射鏡7の各下端位置角度θaに対してプ
ロットしたときの利得Gmの変化のイメージを示してい
る。図に示すように、グラフには頂点が存在し、θa=
θam,Ax=Axmのとき利得Gmが最大となること
が分かる。
In FIG. 3, the lower end position angle θa of the reflecting mirror 7 is kept constant, and the position Ax of the rotary shaft 9 is changed from 0 to 1.
The graph shows an image of changes in the gain Gm when the graph is plotted with respect to each lower end position angle θa of the reflecting mirror 7. As shown in the figure, the graph has vertices and θa =
It can be seen that the gain Gm is maximum when θam and Ax = Axm.

【0031】図4(a)は、同図(b)に示すように反
射鏡7を垂直方向に回転した場合のビーム偏向角に対す
る利得Gmのグラフイメージを示している。図示のよう
に、反射鏡7の下端位置角度θa、位置Axを変化させ
て最適に組み合わせることによって利得Gmの低下する
ビーム偏向角θ=θsにおいて利得Gmが最大になるこ
とが理解できる。
FIG. 4A shows a graph image of the gain Gm with respect to the beam deflection angle when the reflecting mirror 7 is rotated in the vertical direction as shown in FIG. As shown in the figure, it can be understood that the gain Gm becomes maximum at the beam deflection angle θ = θs where the gain Gm decreases by changing the lower end position angle θa and the position Ax of the reflecting mirror 7 and combining them optimally.

【0032】例えば、このホーンアンテナ装置を42G
Hz帯ハイビジョンワイヤレスカメラの自動追尾用アン
テナ装置として用いる場合を考える。使用周波数を4
1.756GHzとし、1次放射器5には、開口径36
mm、開き角34°の円すいホーンを用い、ホーン軸を
z軸に、頂点を点O(yh=0mm)に一致させる。こ
の場合のビーム制御の範囲角(θ)は、−25°から+
30°までで、ビーム偏向による利得の低下量が最も大
きくなるθ=+30°において利得Gm(30、θa、
Ax、0)を計算する。開口径D、焦点距離Fを55m
mとし、反射鏡7の下端位置角度θaと、回転軸9の位
置Axとの組み合わせを求めると、反射鏡7の下端位置
角度θaの最適値は74°、回転軸9の位置Axは0.
46となる。
For example, this horn antenna device is 42G
Consider the case of using as an antenna device for automatic tracking of a Hz high-definition wireless camera. Use frequency 4
1.756 GHz, the primary radiator 5 has an aperture diameter of 36
Using a cone horn having an opening angle of 34 mm and an opening angle of 34 °, the horn axis is aligned with the z axis and the apex is aligned with the point O (yh = 0 mm). The beam control range angle (θ) in this case is from −25 ° to +
The gain Gm (30, θa,
Calculate Ax, 0). Aperture diameter D, focal length F 55m
When the combination of the lower end position angle θa of the reflecting mirror 7 and the position Ax of the rotating shaft 9 is calculated, the optimum value of the lower end position angle θa of the reflecting mirror 7 is 74 °, and the position Ax of the rotating shaft 9 is 0.
46 is obtained.

【0033】図5(a)は、このときの垂直方向のビー
ム偏向角θに対する利得Gm(θ、74、0.46、
0)の特性を計算したグラフを示している。
FIG. 5A shows a gain Gm (θ, 74, 0.46, with respect to the vertical beam deflection angle θ at this time.
The graph which calculated the characteristic of 0) is shown.

【0034】ビーム偏向角が下向き25°(−25°)
から上向き30°までの広い範囲で利得が22dBi以
上と良好な結果が得られている。実際は実験精度より、
反射鏡7の下端位置角度θaは70°から76°ぐらい
まで、回転軸9の位置Axは0.4から0.5ぐらいま
でが設計上の許容範囲となっている。
Beam deflection angle is downward 25 ° (-25 °)
From 22 to 30 ° upward, the gain is 22 dBi or more, which is a good result. Actually, from the experimental accuracy,
The lower limit position angle θa of the reflecting mirror 7 is about 70 ° to 76 °, and the position Ax of the rotating shaft 9 is about 0.4 to 0.5, which are allowable ranges in design.

【0035】以上のように反射鏡7の配設位置と垂直回
転軸9の位置を組み合わせることにより、利得を最大に
できることが分かる。
As described above, it is understood that the gain can be maximized by combining the arrangement position of the reflecting mirror 7 and the position of the vertical rotation axis 9.

【0036】次に、ビーム偏向角(θ)の変化による利
得Gmの変動分を制御する場合を考える。
Next, consider the case of controlling the variation of the gain Gm due to the change of the beam deflection angle (θ).

【0037】図6は、θa=θam(一定)、Ax=A
x′(一定)とした場合の利得Gm(θ=θam、A
x′、yh)の変化のイメージを示している。さらに、
Ax=Ax″(一定)とするなどして回転軸9の各位置
Ax(0≦Ax≦1)のグラフを計算する。そのグラフ
の中から回転軸9の位置Ax(請求項1でいう垂直回転
軸の配設位置)と1次放射器5の頂点座標値yh(請求
項1でいう1次放射器の配設位置)とを組み合わせるこ
とによって、ビーム偏向角θに対する利得Gmの変動を
制御できることがわかる。
In FIG. 6, θa = θam (constant) and Ax = A
A gain Gm (θ = θam, A when x ′ is constant)
It shows an image of changes in x ', yh). further,
The graph of each position Ax (0 ≦ Ax ≦ 1) of the rotary shaft 9 is calculated by setting Ax = Ax ″ (constant). From the graph, the position Ax of the rotary shaft 9 (vertical in claim 1) The variation of the gain Gm with respect to the beam deflection angle θ is controlled by combining the arrangement position of the rotation axis) and the vertex coordinate value yh of the primary radiator 5 (the arrangement position of the primary radiator in claim 1). I know that I can do it.

【0038】図5(b)は、Ax=0.3、yh=−
4.0mmとした場合の計算例をグラフとして示したも
のである。これは、ビーム偏向角が−25゜から+30
゜までの範囲で利得の変動を+1.4dBに抑えている
例である。この結果から分かるように、反射鏡7の垂直
方向回転軸9の位置Axを決定し、一次放射器5をy軸
方向に移動させることにより、その回転軸9の変位量や
移動量に応じて利得Gmの変動分を最小にすることが可
能となる。
In FIG. 5B, Ax = 0.3 and yh =-
6 is a graph showing an example of calculation when it is set to 4.0 mm. This is because the beam deflection angle is -25 ° to +30.
This is an example in which the variation of the gain is suppressed to +1.4 dB in the range up to °. As can be seen from this result, the position Ax of the vertical rotation shaft 9 of the reflecting mirror 7 is determined, and the primary radiator 5 is moved in the y-axis direction, so that the displacement amount or the movement amount of the rotation shaft 9 is changed. It is possible to minimize the variation of the gain Gm.

【0039】さらに、反射鏡7の配設位置と垂直回転軸
9の位置と1次放射器5の配設位置の3つを組み合わせ
ることによって利得を最大、かつ、利得変動分を最小に
することが可能となる。
Further, the gain is maximized and the gain variation is minimized by combining the three positions of the reflecting mirror 7, the vertical rotating shaft 9 and the primary radiator 5. Is possible.

【0040】このように、この実施の形態によれば、給
電系には第1の従来例のような曲り部分を有する円形導
波管などの複雑な導波管回路を必要とせず、可動部分も
反射鏡7のみとなっているので、構造全体が簡易かつ小
型化され、限られたスペースに配置するのに適してい
る。
As described above, according to this embodiment, the feeding system does not require a complicated waveguide circuit such as a circular waveguide having a bent portion as in the first conventional example, and the movable portion does not need to be provided. Since only the reflecting mirror 7 is provided, the entire structure is simple and downsized, which is suitable for arranging in a limited space.

【0041】なお、ロータリジョイント3と一次放射器
5との間に、もう1個の円偏波発生器(第2の円偏波発
生器)を挿入するように構成することもできる。このよ
うに構成することにより、直線偏波の放射アンテナとし
て使用することができる。
It should be noted that another circular polarization generator (second circular polarization generator) may be inserted between the rotary joint 3 and the primary radiator 5. With this configuration, it can be used as a linearly polarized radiation antenna.

【0042】また、ロータリジョイント3を使用しない
場合でも反射鏡7のみをZ軸を回転軸として水平方向に
回転することで1水平方向のビーム制御が可能となる。
Even when the rotary joint 3 is not used, the beam control in one horizontal direction is possible by rotating only the reflecting mirror 7 about the Z axis in the horizontal direction.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように請求項1、2、3の
発明によれば、反射鏡の配設位置と垂直回転軸の配設位
置との組み合わせ、および垂直回転軸の配設位置と1次
放射器の配設位置との組み合わせは、利得が最大になる
組み合わせ、およびビーム偏向角に対する利得変動が最
小となる組み合わせに設定されているので、広範囲で高
利得が確保でき、かつ利得変動を抑えたビーム制御が可
能となる。しかも構造が簡単で小型化可能となるので、
ワイヤレスカメラ等の自動追尾用のアンテナ装置として
好適なホーンリフレクタアンテナ装置を適用できる。
As described above, according to the first, second and third aspects of the present invention, the combination of the arrangement position of the reflecting mirror and the arrangement position of the vertical rotation shaft, and the arrangement position of the vertical rotation shaft are set. The combination with the disposition position of the primary radiator is set to a combination that maximizes the gain and a combination that minimizes the gain fluctuation with respect to the beam deflection angle, so that a high gain can be secured in a wide range and the gain fluctuation can be secured. It is possible to control the beam while suppressing this. Moreover, since the structure is simple and can be downsized,
A horn reflector antenna device suitable for an automatic tracking antenna device such as a wireless camera can be applied.

【0044】請求項4の発明によれば、円偏波発生器と
1次放射器との間に、第2の円偏波発生器を介在させた
ので、円偏波発生器で変換された円偏波信号を再び直線
偏波信号に変換して放射することができる。
According to the invention of claim 4, since the second circularly polarized wave generator is interposed between the circularly polarized wave generator and the primary radiator, it is converted by the circularly polarized wave generator. The circularly polarized signal can be converted back to a linearly polarized signal and radiated.

【0045】請求項5の発明によれば、反射鏡を水平方
向に回転する水平方向回転軸を設けたので、垂直方向の
ビーム制御ばかりでなく、水平方向のビーム制御も可能
となる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the horizontal axis of rotation for rotating the reflecting mirror in the horizontal direction is provided, not only the beam control in the vertical direction but also the beam control in the horizontal direction can be performed.

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

【図1】本発明に係るホーンリフレクタアンテナ装置の
実施の形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a horn reflector antenna device according to the present invention.

【図2】図1の実施の形態におけるホーンリフレクタア
ンテナ装置の計算に使用される解析モデルを示す説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an analysis model used for calculation of the horn reflector antenna device in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施の形態におけるホーンリフレクタア
ンテナ装置の利得Gmのイメージ図である。
FIG. 3 is an image diagram of a gain Gm of the horn reflector antenna device in the embodiment of FIG.

【図4】図1の実施の形態におけるホーンリフレクタア
ンテナ装置の利得Gmのイメージ図である。
4 is an image diagram of a gain Gm of the horn reflector antenna device in the embodiment of FIG.

【図5】ビーム偏向角θに帯する利得Gmの変化を示す
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a change in gain Gm with respect to a beam deflection angle θ.

【図6】図1の実施の形態におけるホーンリフレクタア
ンテナ装置の利得Gmのイメージ図である。
6 is an image diagram of a gain Gm of the horn reflector antenna device in the embodiment of FIG.

【図7】自動追尾に使用されるアンテナ装置の第1の従
来例を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a first conventional example of an antenna device used for automatic tracking.

【図8】自動追尾に使用されるアンテナ装置の第2の従
来例を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a second conventional example of an antenna device used for automatic tracking.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 円偏波発生器 3 ロータリジョイント 5 1次放射器 7 反射鏡 9 垂直方向回転軸 11 水平方向回転軸 1 circularly polarized wave generator 3 rotary joint 5 primary radiator 7 reflecting mirror 9 vertical rotation axis 11 horizontal rotation axis

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年3月25日[Submission date] March 25, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0037[Correction target item name] 0037

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0037】図6は、θa=θam(一定)、Ax=A
x′(一定)とした場合の利得Gm(θ、θam、A
x′、yh)の変化のイメージを示している。さらに、
Ax=Ax″(一定)とするなどして回転軸9の各位置
Ax(0≦Ax≦1)のグラフを計算する。そのグラフ
の中から回転軸9の位置Ax(請求項1でいう垂直回転
軸の配設位置)と1次放射器5の頂点座標値yh(請求
項1でいう1次放射器の配設位置)とを組み合わせるこ
とによって、ビーム偏向角θに対する利得Gmの変動を
制御できることがわかる。
In FIG. 6, θa = θam (constant) and Ax = A
The gain Gm (θ, θam, A when x'is constant)
It shows an image of changes in x ', yh). further,
The graph of each position Ax (0 ≦ Ax ≦ 1) of the rotary shaft 9 is calculated by setting Ax = Ax ″ (constant). From the graph, the position Ax of the rotary shaft 9 (vertical in claim 1) The variation of the gain Gm with respect to the beam deflection angle θ is controlled by combining the arrangement position of the rotation axis) and the vertex coordinate value yh of the primary radiator 5 (the arrangement position of the primary radiator in claim 1). I know that I can do it.

フロントページの続き (72)発明者 正源 和義 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 矢沢 紀彦 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内Front page continuation (72) Inventor Kazuyoshi Masagen 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Inside the Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Technology Laboratory (72) Inventor Norihiko Yazawa 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Japan Japan Broadcasting Technology Institute of Broadcasting Technology

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直線偏波信号を円偏波信号に変換する円
偏波発生器と、この円偏波発生器からの円偏波信号を放
射する1次放射器と、この1次放射器からの放射波を平
面波に変換して反射する反射鏡と、この反射鏡を垂直方
向に回転してビーム偏向角を制御する垂直方向回転軸と
を備え、 前記反射鏡の配設位置と前記垂直回転軸の配設位置との
組み合わせは、利得が最大になる組み合わせに設定され
ていることを特徴とするホーンリフレクタアンテナ装
置。
1. A circular polarization generator for converting a linear polarization signal into a circular polarization signal, a primary radiator for radiating the circular polarization signal from the circular polarization generator, and this primary radiator. A reflection mirror that converts the radiation wave from the plane wave into a plane wave and reflects it; and a vertical rotation axis that controls the beam deflection angle by rotating the reflection mirror in the vertical direction. The horn reflector antenna device is characterized in that the combination with the arrangement position of the rotating shaft is set to a combination that maximizes the gain.
【請求項2】 直線偏波信号を円偏波信号に変換する円
偏波発生器と、この円偏波発生器からの円偏波信号を放
射する1次放射器と、この1次放射器からの放射波を平
面波に変換して反射する反射鏡と、この反射鏡を垂直方
向に回転してビーム偏向角を制御する垂直方向回転軸と
を備え、 前記垂直回転軸の配設位置と前記1次放射器の配設位置
との組み合わせは、ビーム偏向角に対する利得変動が最
小となる組み合わせに設定されていることを特徴とする
ホーンリフレクタアンテナ装置。
2. A circular polarization generator for converting a linear polarization signal into a circular polarization signal, a primary radiator for radiating the circular polarization signal from the circular polarization generator, and this primary radiator. A reflection mirror that converts the radiation wave from the device into a plane wave and reflects it; and a vertical rotation shaft that controls the beam deflection angle by rotating the reflection mirror in the vertical direction. A horn reflector antenna device, wherein a combination with a disposition position of the primary radiator is set to a combination in which a gain variation with respect to a beam deflection angle is minimized.
【請求項3】 直線偏波信号を円偏波信号に変換する円
偏波発生器と、この円偏波発生器からの円偏波信号を放
射する1次放射器と、この1次放射器からの放射波を平
面波に変換して反射する反射鏡と、この反射鏡を垂直方
向に回転してビーム偏向角を制御する垂直方向回転軸と
を備え、 前記反射鏡の配設位置と前記垂直回転軸の配設位置と前
記1次放射器の配設位置との組み合わせは、利得を最
大、かつ、ビーム偏向角に対する利得変動が最小となる
組み合わせに設定されていることを特徴とするホーンリ
フレクタアンテナ装置。
3. A circular polarization generator for converting a linear polarization signal into a circular polarization signal, a primary radiator for radiating the circular polarization signal from this circular polarization generator, and this primary radiator. A reflection mirror that converts the radiation wave from the plane wave into a plane wave and reflects it; and a vertical rotation axis that controls the beam deflection angle by rotating the reflection mirror in the vertical direction. The combination of the arrangement position of the rotating shaft and the arrangement position of the primary radiator is set such that the gain is maximum and the gain variation with respect to the beam deflection angle is minimum. Antenna device.
【請求項4】 請求項1、2または3記載のホーンリフ
レクタアンテナ装置において、 前記円偏波発生器と1次放射器との間に、第2の円偏波
発生器を介在させたことを特徴とするホーンリフレクタ
アンテナ装置。
4. The horn reflector antenna device according to claim 1, 2 or 3, wherein a second circularly polarized wave generator is interposed between the circularly polarized wave generator and the primary radiator. Characteristic horn reflector antenna device.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載のホーン
リフレクタアンテナ装置において、 前記反射鏡を水平方向に回転する水平方向回転軸を設け
たことを特徴とするホーンリフレクタアンテナ装置。
5. The horn reflector antenna device according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a horizontal rotation shaft for rotating the reflecting mirror in a horizontal direction is provided.
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