JPH11225017A - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

Info

Publication number
JPH11225017A
JPH11225017A JP10026182A JP2618298A JPH11225017A JP H11225017 A JPH11225017 A JP H11225017A JP 10026182 A JP10026182 A JP 10026182A JP 2618298 A JP2618298 A JP 2618298A JP H11225017 A JPH11225017 A JP H11225017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
horn
antenna device
horns
transmission
reception
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10026182A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3489985B2 (ja
Inventor
Katsuhiko Aoki
克比古 青木
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP02618298A priority Critical patent/JP3489985B2/ja
Priority to US09/112,983 priority patent/US6031507A/en
Publication of JPH11225017A publication Critical patent/JPH11225017A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3489985B2 publication Critical patent/JP3489985B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations 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
    • H01Q19/12Combinations 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
    • H01Q19/17Combinations 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/45Imbricated 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/45Imbricated 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
    • H01Q5/47Imbricated 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 with a coaxial arrangement of the feeds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の帯域専用の一次放射器を備え、各一次
放射器への焦点ずれのない高性能で簡易な構造のアンテ
ナ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 受信用の2個の矩形ホーン21a,21
bと、送信用の2個の矩形ホーン22a,22bとをそ
れぞれホーンの中心点Oに対して対角に配置し、かつ、
上記中心点Oとパラボラ1の焦点Pとを一致するように
し、受信時には、ホーン21a,21bからの受信信号
を、受信(f1)用の給電回路3mで合成して受信機5
に送り、送信時には、送信機から送信信号を送信
(f2)用の給電回路3nを介して上記ホーン22a,
22bに送り、ホーン22a,22bからパラボラ1に
放射するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、衛星通信に使用
されるアンテナ装置に関するもので、特に電波望遠鏡の
地球局で用いられるアンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図15(a)は、例えば、三菱電機技報
・Vol.71,No.9,1997・「超小型衛星通信用端末装置」に
記載された従来のオフセットパラボラアンテナ装置の構
成を示す図で、1は主反射鏡であるオフセットパラボラ
(以下、パラボラという)、2は送受信共用の開口形状
が円形のホーン、3は給電回路、4は送信機、5は受信
機である。また、符号Pは上記パラボラ1のパラボラ焦
点を示す。衛星通信では、一般に、送受は周波数分離さ
れており、例えば、周波数帯域がKu帯の場合には、地
球から衛星への送信には14GHzが使用され、衛星か
ら地上への送信(地上での受信)には12GHzが使用
されている。この場合、ホーン2には、図15(b)に
示すように、送受分波器30Aを備えた給電回路3が接
続され、上記送受分波器30Aには送信機4と受信機5
とがそれぞれ接続される。また、周波数帯域がKa帯の
場合には、地球から衛星への送信には30GHz、地上
での受信には20GHzが使用されている。この場合、
図15(c)に示すように、給電回路3は、円偏波変換
器30Bと送受分波器30Aとから構成される。いずれ
の場合も、ホーン2,送受分波器30Aあるいは円偏波
変換器30Bは送受共用の設計が必要である。なお、図
15(b)に示す給電回路3の構成は、直線偏波を使用
する衛星システムで用いられ、図15(c)に示す給電
回路3の構成は、円偏波を使用する衛星システムで用い
られる。
【0003】次に、上記構成のアンテナ装置の動作につ
いて説明する。図15(b)の直線検波を使用する衛星
システムでは、衛星からの電波はパラボラ1で受信さ
れ、ホーン2から送受分波器30Aを介して受信機5に
導かれる。一方、送信機4からの信号は、送受分配器3
0Aを経由してホーン2に送られ、パラボラ1から衛星
に放射される。図15(c)の円偏波を使用する衛星シ
ステムでは、衛星からの受信波(円偏波)はホーン2か
ら円偏波変換器30Bに送られて直線偏波に変換された
後、送受分波器30Aを経由して受信機5に導かれる。
また、送信機4からの送信波(直線偏波)は、送受分配
器30Aから円偏波変換器30Bに送られて円偏波に変
換された後、ホーン2に送られパラボラ1から衛星に放
射される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ装置
は、上述したように、ホーン,送受分波器さらには円偏
波変換器が送受共用であるため、送信周波数及びその帯
域と、受信周波数及びその帯域とに対応する広い周波数
帯域で動作する必要があり、装置が大型になり経済的で
はないという欠点があった。例えば、上記Ka帯の場合
には、受信周波数の20GHz帯では、17.7GHz
〜21.2GHzの帯域(帯域幅;3.5GHz)が、
送信周波数の30GHz帯では、27.5GHz〜3
1.0GHzの帯域(帯域幅;3.5GHz)が衛星通
信用周波数としてに割当てられている。すなわち、それ
ぞれの帯域専用における比帯域(帯域幅と帯域平均周波
数との比の百分率)は、20GHz帯で18%、30G
Hz帯で12%であるが、周波数共用の場合には、送受
信の周波数帯域が17.7GHz〜31.0GHz(帯
域幅;13.3GHz)となるので、比帯域としては5
5%となる。このように、周波数共用の場合には使用周
波数が広帯域となるため、周波数共用のアンテナ装置の
設計においては、回路設計の複雑性や回路規模の大型化
を伴うだけでなく、高度な工作精度が要求されるととも
に、性能実現のための電気的調整に時間がかかる。更
に、高度な調整技術が必要になるなど、各帯域専用の場
合に比べて問題点が多い。
【0005】そこで、図16(a)に示すような、各帯
域専用のホーンと給電回路とから成る一次放射器を備え
たアンテナ装置が考えられる。このアンテナ装置は、低
周波数(f1)専用のホーン2Aと、高周波数(f2)専
用のホーン2Bとをパラボラ1の焦点P付近に並べて配
置したもので、ホーン2Aにはf1専用の給電回路3A
が、ホーン2Bにはf2専用の給電回路3Bが接続され
ている。しかしながら、各ホーン2A,2Bは、パラボ
ラ1の焦点Pに対して軸をずらして配置しなければなら
ないため、図16(b)に示すように、パラボラ1から
の放射パターンは、パラボラ1の正面方向から変位す
る。ここで、f1とf2の変位は互いに逆方向となる。す
なわち、パラボラ1からの放射パターンは、ホーン軸の
ずれとパラボラ1のパラメータによって決まるビーム変
位量のビーム変位を起こすため、パラボラ1を正面方向
に向けた場合には、f1の放射パターンもf2の放射パタ
ーンもともに最大値をとらない。したがって、上記
1,f2専用の2個のホーンをパラボラ焦点付近に配置
する構成では、ビーム変位のため、実運用上でf1,f2
の両周波数帯域で最適解が得られない。つまり、パラボ
ラ1を正面方向へ向けると、f1,f2ともに運用利得が
低下し、一方の周波数(例えば、f1)の利得を最大に
する方向にパラボラ1を向けると、他方(f2)の周波
数での運用利得が低下してしまうという問題点があっ
た。
【0006】複数のホーンを有するアンテナ装置として
は、例えば、特開昭56−119504号公報に記載さ
れたアンテナ装置がある。図17(a)はその構成を示
す図で、図17(b)はホーン群の正面図である。これ
は、中心ホーン2Zを使用した多周波数共有のアンテナ
装置で、送信用の中心ホーン2Zにパラボラ1の焦点P
を合わせるようにパラボラ1を構成するため、中心ホー
ン2Zが、受信用の周辺ホーン2C,2Dのアレー間隔
を決定してしまうことになり、中心と周辺の各周波数関
係に制約がある。すなわち、上記構成のアンテナ装置で
は、送受信の周波数が離れている場合(上記例では、約
5倍)には有効であるが、例えば、上述したKa帯の場
合には、中心(送信)が30GHzで、周辺(受信)が
20GHzなので、1.5倍と周波数差が少ないため、
20GHzでの合成一次放射パターンが狭くなり過ぎて
しまうという問題点があった。また、図18(a)は、
特開昭55−153402号公報に記載された複数のホ
ーンを備えたアンテナ装置の構成を示す図で、一対のホ
ーン2E,2Fを、パラボラ1の焦点Pの周りに、各ホ
ーンの中心軸が上記焦点Pで交わるように配置し、アン
テナの高性能化を図るようにしたものである。すなわ
ち、図18(b)に示すように、各ホーン2E,2Fの
中心軸をパラボラ1の対称面Sqに関して傾けて、各ホ
ーン2E,2Fが反射鏡の右もしくは左を別々に照射し
ていることが特徴である。この特徴により、パラボラ鏡
面への放射パターンを制御し、図18(c)に示すよう
に、ホーン2E,2Fで合成される電界強度の正面方向
のレベルを平坦化し、アンテナの高性能化を得ている。
しかしながら、この場合は、各ホーンの位相中心(ホー
ンの焦点で、図18(b)の符号11E,11F)が、
各ホーンの中心軸上で、かつ、ホーンの外側にないと各
ホーンを配置することができないため、パラボラ1の焦
点Pとホーンの位相中心とを一致させることができない
という問題点があった。特に、正方形開口の矩形ホーン
では、位相中心はホーンの開口またはホーン内にあるた
め、矩形ホーンを用いて上記例のようなアンテナ装置を
構成することができない。なお、図18(d)に示すよ
うに、各ホーン2E,2Fに、ホーンの喉元から開口部
を貫いて外部に伸びた誘電体棒2Gをそれぞれ取付ける
ことにより、各ホーン2E,2Fの位相中心12E,1
2Fを焦点側P側に若干近づけることはできるが、パラ
ボラ1の焦点Pと各ホーンの位相中心とを一致させるこ
とは構造上難しい。
【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、各帯域専用の一次放射器を備え、各一次
放射器への焦点ずれのない高性能で簡易な構造のアンテ
ナ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
るアンテナ装置は、複数のホーンを有する一次放射器を
備え、上記複数のホーンの中心位置に対して対角の位置
にある2個のホーンを1対とした複数のホーン対を構成
し、上記各ホーン対がそれぞれ異なる周波数帯で動作す
るようにしたものである。
【0009】請求項2に係わるアンテナ装置は、上記複
数のホーンの中心を主反射鏡の焦点近傍に配置したもの
である。
【0010】請求項3に係わるアンテナ装置は、一次放
射器を2つのホーン対から構成し、一方のホーン対を送
信用とし、他方のホーン対を受信用としたものである。
【0011】請求項4に係わるアンテナ装置は、一方の
ホーン対の各ホーンの開口寸法を、他のホーン対のホー
ンの開口寸法と異なるように設定したものである。
【0012】請求項5に係わるアンテナ装置は、一次放
射器を、各ホーン毎にそれぞれ備えられた1周波数帯専
用の回路変換器及び位相器と、各ホーン対の受信信号を
合成する合成器または上記各ホーン対への送信信号を分
配する分配器とから構成したものである。
【0013】請求項6に係わるアンテナ装置は、一次放
射器を、各ホーン毎にそれぞれ備えられた1周波数帯専
用の偏波変換器及び回路変換器と、上記各ホーン対の受
信信号を合成する合成器または上記各ホーン対への送信
信号を分配する分配器とから構成したものである。
【0014】請求項7に係わるアンテナ装置は、給電路
を導波管で構成するとともに、上記導波管を一次放射器
の支持アームの一部としたものである。
【0015】請求項8に係わるアンテナ装置は、各ホー
ンの側壁の内側に送信機能素子または受信機能素子を埋
め込んだものである。
【0016】請求項9に係わるアンテナ装置は、送信機
能素子と受信機能素子の一方または両方に位相調整機能
を付加したものである。
【0017】請求項10に係わるアンテナ装置は、送信
機能素子と受信機能素子の一方または両方に周波数変換
機能を付加したものである。
【0018】請求項11に係わるアンテナ装置は、主反
射鏡として、鏡面修正を施した主反射鏡を用いて構成し
たものである。
【0019】請求項12に係わるアンテナ装置は、一次
放射器の位相ずれを理論鏡面からの変位で修正するよう
な鏡面修正を施した主反射鏡を備えたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。なお、以下の説明中、従来
例と共通する部分については同一符号を用いて説明す
る。
【0021】実施の形態1.図1(a)は、本発明の実
施の形態1に係わるアンテナ装置の概略図で、1はオフ
セット型のパラボラ鏡面を有する主反射鏡(以下、パラ
ボラという)、2は正方形開口を有する4個の矩形ホー
ンから成る4ホーン、3は給電回路、4は送信機、5は
受信機、6は4ホーン2及び給電回路3を支持する支持
アームである。また、1aは上記パラボラ1の鏡面、P
はパラボラ1の焦点である。図1(b)は、上記4ホー
ン2の外観を示す図で、図1(c)はその正面図であ
る。4ホーン2は、開口寸法の大きな低周波数(f1
用のホーン21a,21bから成るホーン対2mと、開
口寸法の小さな高周波数(f2)用のホーン22a,2
bから成るホーン対2nとから構成されている。f2
のホーン22a,22bの開口面は、4個のホーンの中
心点Oを通る垂直線Oyと平行な方向に、それぞれの正
方形開口面の一方の対角線が上記Oyの方向と一致し、
かつ、互いが上下方向に上記中心点Oに対して対角の位
置(天地方向)になるように配置され、f1用のホーン
21a,21bは、上記中心点Oを通る水平線Oxと平
行な方向に、それぞれ正方形開口の一方の対角線が上記
Oxの方向と一致し、かつ、互いが左右方向に中心点O
に対して対角の位置(左右方向)に配置されている。ま
た、図2に示すように、4ホーン2の低周波数(f1
用の各ホーン21a,21bは、ともに、f1(受信)
用の給電回路3mを介して受信機5と接続され、高周波
数(f2)用の各ホーン22a,22bは、ともに、f2
(送信)用の給電回路3nを介して送信機4と接続され
ている。
【0022】4ホーン2は、上記図1(b)のように対
角配置されているので、例えば、ホーン22aとホーン
22bとから合成された放射パターン(ホーン対2nの
放射パターン)は、図3(a)の実線で示すように、パ
ラボラ1の正面方向に対して対称となる。なお、同図に
おいて、点線は1つホーンをパラボラ1の焦点Pに配置
した場合の放射パターンである。この放射パターンは、
例えば、図3(b)に示すように、ホーン対2nを1個
の仮想された合成ホーン22hとみなし、パラボラ1の
焦点Pに上記合成ホーン22hの焦点p2がくるように
ホーン対2nを配置したしたときの上記合成ホーン22
hの放射パターンと考えることができる。同様に、ホー
ン対2mに対しても図示しない合成ホーンを想定し、上
記合成ホーンの焦点とパラボラ焦点Pとを一致させ、ホ
ーン対2mの放射パターンをパラボラ1の正面方向に対
して対称とすることができる。すなわち、各ホーン対
を、ホーンの中心点Oを仮想の焦点とした合成ホーンと
みなし、各合成ホーンの焦点をパラボラ1の焦点になる
ように各ホーンを配置すれば、ビーム変位を起こさない
アンテナ装置を作製することができる。上記4ホーンの
場合は、図1(c)に示すように、低周波数(f1)用
のホーン21a,21b及び高周波数(f2)用のホー
ン22a,22bとを、対となるホーンが対角の位置に
なるように配置すれば、f1,f2が互いに干渉すること
もなく、f1でもf2でもビーム変位を起こさない。
【0023】このように、本実施の形態1によれば、受
信用の2個の矩形ホーン21a,21bと、送信用の2
個の矩形ホーン22a,22bとをそれぞれホーンの中
心点Oに対して対角にし、かつ、上記中心点Oとパラボ
ラ1の焦点Pとを一致するようにし、受信時には、ホー
ン21a,21bからの受信信号を、f1(受信)用の
給電回路3mで合成して受信機5に送り、送信時には、
送信機から送信信号を送信(f2)用の給電回路3nを
介して上記ホーン22a,22bに送り、ホーン22
a,22bからパラボラ1に放射するようにしたので、
1でもf2でもビーム変位を起こさず、また、f1,f2
が互いに干渉することもないので、簡単な構成でありな
がら高性能な2周波数用のアンテナ装置を得ることがで
きる。また、周波数の低い受信用のホーン対2mの開口
寸法を大きく、周波数の高い送信用のホーン対2nのホ
ーンの開口寸法を小さくし、ホーン開口寸法を使用周波
数帯域に合わせるようにしたので、送信または受信の効
率を向上させることができる。
【0024】なお、上記例では、送信用のホーン対2n
を天地方向に、受信用のホーン対2mを左右方向に配置
したが、図4に示すように、図2の4ホーン2を、ホー
ン開口面と平行な面内で45度回転させ、正方形開口の
正方形の各辺とOxまたはOyとが平行になるような配
置としてもよい。また、f1,f2の合成ホーンの位相中
心がずれている場合、例えば、図5に示すように、f1
系の合成ホーン21hの位相中心p1が合成ホーン21
h内にあり、f2系の合成ホーン22hの位相中心p2
が合成ホーン22hの開口面内にあるような場合には、
それぞれの合成ホーンの位相中心p1,p2を垂直方向
にずらすように各ホーン対2n,2mを移動させ、それ
ぞれの合成ホーンの位相中心を合わせるようにすればよ
い。すなわち、f1,f2の合成ホーンの位相中心p1,
p2をパラボラ1の焦点Pに一致させるように各ホーン
対を配置するようにすればよい。
【0025】実施の形態2.上記実施の形態1では、給
電回路3は従来の直線偏波で使用される給電回路を用い
たが、円偏波を使用する場合には、図6に示すような、
ホーンとその給電回路(以下、一次放射器という)を用
いることにより、円偏波においても精度の良い送受を行
うことができる。図6(a)は上記一次放射器のブロッ
ク図で、図6(b)は送信(f2)用の一次放射器の詳
細を示す図である。送信(f2)用の一次放射器では、
一方のホーン22aは、回路変換器である同軸/ホーン
変換器32aと位相器である90度位相器34aとを介
して分配器36と接続され、他方のホーン22bは、同
軸/ホーン変換器32bと給電路34bを介して上記分
配器36に接続されている。上記90度位相器34aを
有するホーン22aの系と上記ホーン22bの系とは、
90度の位相差がある。一方、ホーン22aとホーン2
2bから放射される偏波の方向は互いに直交している。
したがって、この直交し、かつ、90度位相差をもつ2
つの偏波を空間合成することにより、円偏波を放射する
ことができる。一方、受信(f1)用の一次放射器で
は、ホーン21aは、同軸/ホーン変換器31aと所要
の長さの同軸線路からなる90度位相器33aを介して
合成器35と接続され、ホーン21bは、同軸/ホーン
変換器31bと給電路33bを介して上記合成器35に
接続されているため、ホーン21aの系とホーン21b
の系も直交する。したがって、ホーン21aからの円偏
波とホーン21bからの円偏波とを合成することによ
り、円偏波を直線偏波に変換して図外の受信機5に送る
ことができ、精度の良い受信を行うことができる。
【0026】実施の形態3.図7(a)は円偏波の場合
の一次放射器の他の構成を示す図で、図7(b)はf2
用の一次放射器の詳細を示す図である。送信(f2)用
の一次放射器は、ホーン22a,22bにそれぞれ偏波
変換器である90度位相差板38a,38bを挿入し、
分配器36からそれぞれ同軸/ホーン変換器34c,3
4dを介してホーン22a,22bに送られた直線偏波
を、それぞれ、90度位相差板38a,38bにより円
偏波に変換して放射するもので、円偏波において精度の
良い送信を行うことができる。なお、図7(b)は、ホ
ーン22a,22bがともに右旋の円偏波を励振してい
る場合の例を図示したものである。また、受信(f1
用の一次放射器も、同様に、ホーン21a,21bのそ
れぞれに90度位相差板37a,37bを挿入し、その
出力を同軸/ホーン変換器31a,31b及び給電路3
3c,33dを介して合成器35で合成するようにした
もので、ホーン21a,21bに送られた円偏波を、そ
れぞれ、90度位相差板37a,37bにより直線偏波
に変換して合成器35で合成する。なお、上記f1用の
一次放射器は、上記f2用の一次放射器と同旋または逆
旋の円偏波を受信するので、精度の良い受信を行うこと
ができる。
【0027】実施の形態4.図8(a)は、右旋,左旋
の両円偏波を同時に給電できる一次放射器の一構成例
(f2用の一次放射器)を示す図で、送信(f2)用の一
次放射器は、ホーン22a,22b及びホーン22a,
22bに接続される給電回路3nとを導波管回路で構成
される。図外の送信機4からの出力は、給電回路3nの
入力側に設けられた、右旋用の入力端子であるR端子9
Rと左旋用の入力端子であるL端子9Lとを有するマジ
ックT9のいずれかの端子から入力し、一方は、90度
位相器8kを経て90度コーナ8aにおいてホーン22
a方向に向きを変え、更に、菱形・正方形変換器7aを
経由してホーン22aより放射され、他方は、単に90
度コーナ8bにおいてホーン22b方向に向きを変え、
菱形・正方形変換器7bを経由してホーン22bより放
射される。したがって、上記実施の形態2と同様に、ホ
ーン22aの系とホーン22bの系とは直交しているの
で、ホーン22aとホーン2bから放射される直線偏波
の方向は互いに直交する。上記両偏波間には90度位相
差があるため、この直交する2つの直線偏波を空間合成
することにより円偏波を放射することができる。また、
受信(f1)用の一次放射器も、上記送信(f2)用の一
次放射器と同様に、全て導波管回路から構成することが
できることは言うまでもない。
【0028】このように、送信用及び受信用の一次放射
器を導波管回路にて構成することにより、アンテナ装置
を更に小型化することができる。なお、上記例は、実施
の形態3(図6)の一次放射器を全て導波管回路化した
ものである。
【0029】実施の形態5.図9(a)は、本実施の形
態5に係わる一次放射器の構成を示す図で、送信
(f2)用の例を示す。これは、ホーン22a,22b
を支持する支持アーム6を、両端6p,6qが短絡した
円形導波管で構成するとともに、上記導波管のホーン2
2a,22bと反対側の端部の互いに直交する位置にL
端子6LとR端子6Rの2個の出力端子を設け、更に、
上記導波管の中央部に、図9(b)の断面図に示すよう
に、上記各端子6R,6Lに対して45度傾けた90度
位相板6cを設け、この支持アーム6を給電回路として
も使用するようにしたもので、一次放射器の占有面積が
少なくなり、アンテナ装置を更に小型化することができ
る。なお、ホーン22a,22bと円形導波管(支持ア
ーム6)とは、それぞれ、同軸/ホーン変換器32a,
32bと同軸線39a,39bと同軸/導波管変換器3
2c,32dにより接続される。また、受信(f1)用
の一次放射器も、送信(f2)用と同様に構成する。
【0030】実施の形態6.図10(a)は、本発明の
実施の形態6に係わる送信(f2)用のホーン22aの
構造を示す概略図で、図10(b)はその断面図であ
る。正方形開口を有するホーン22aの側面の隣接する
2つの外壁側に、それぞれ溝23(23p,23q)を
設けるとともに、上記溝23の外壁側に蓋23aを設
け、上記溝23のホーン開口部22pの対向面である短
絡側の面22qからλ/4(λは当該周波数の波長)の
位置に貫通孔23bを設け、上記溝23に、直交する2
偏波を送信するための2つの送信機能素子42をそれぞ
れ埋め込む。溝23pに埋められた送信機能素子から
は、図10(a)の実線で示すような方向の偏波の電波
を励振し、溝23qに埋められた送信機能素子からは、
図10(a)の点線で示すような、上記電波と直交する
偏波の電波を励振する。ホーン22aの内壁は、上記開
口部22pから上記短絡側の面22qにいくに従って狭
まっており、送信機能素子42は、送信機能素子42と
ホーン22aとを結合する同軸プローブ42aのホーン
22a側が上記貫通孔23bの位置にくるように埋め込
まれる。なお、送信(f2)用のホーン22bも上記ホ
ーン22aと全く同じ構造で、受信(f1)用21a,
21bも、埋め込まれる素子が上記送信機能素子42で
はなく、受信機能素子である点が異なるだけで、上記ホ
ーン22a,22bと同様の構造である。このように、
送信機能素子または受信機能素子をホーン内に埋め込む
ことにより、アンテナ装置を小型化することができる。
図11は、上記送信機4である送信機能素子42,42
または受信機5である受信機能素子41,41を内蔵し
た4ホーン2から成る一次放射器全体の構成を示す図
で、実線は受信の結線状態、破線は送信の結線状態を示
す。但し、ここでは、送信機4または受信機5を含んだ
ホーン(2a〜2d)と給電回路3とを、便宜上、一次
放射器と呼ぶ。この一次放射器は、図11に示すよう
に、ホーン21a,21bの一方の受信機能素子41に
対しては、受信機能素子41と入力端子51間に90度
位相器33aを備え、ホーン22a,22bの一方の送
信機能素子42に対しては、送信機能素子42と入力端
子52間に90度位相器34aを備え、f1,f2のそれ
ぞれを直交する2偏波成分で分配もしくは合成を行うも
ので、直交する成分間に90度の位相差を与える円偏波
給電の一次放射器である。
【0031】図12(a)は、送信機能素子42の構成
を示すブロック図で、42aは前段増幅器、42bはバ
ンドパスフィルタ(BPS)、42cは後段増幅器であ
る。図12(b)は、受信機能素子(5a及び5b)の
構成を示すブロック図で、送信機能素子と同様に、前段
増幅器41a、BPS41b、後段増幅器41cから構
成される。図13は、上記送信機能素子42に、可変位
相器42d及びミキサ42eを付加して、可変位相機能
と周波数変換機能を持たせるようにしたもので、受信機
能素子41にも、同様に、可変位相器及びミキサを付加
して、可変位相機能と周波数変換機能を持たせるように
することにより、送受信の位相特性を向上させることが
できるとともに、中間周波数で信号を送受信することが
できる。
【0032】実施の形態7.図14(a)は、合成ホー
ン2h(受信用の合成ホーン21hまたは送信用の合成
ホーン22h)の観測面Sk上での、該ホーンの位相パ
ターンを用い、オフセットパラボラの鏡面の理論鏡面S
oを、上記位相パターンを補正するよう適当に修正した
修正鏡面Sとすることにより、アンテナの利得,サイド
ローブ特性を改善した鏡面修正オフセットパラボラ11
の一例を示す図である。修正前は、図14(b),
(c)に示すように、合成ホーン21h及び22hの位
相基準面(観測面Skに同じで、仮想中心p1または仮
想中心p2を中心とする円弧)に対して、合成ホーン2
1hまたは22hの位相パターンSpは遅れた波面にな
っているため、修正前のf1,f2の位相特性は、図14
(d)の点線で示すように、位相ずれが大きい。これ
は、f1,f2ともに、仮想位相中心がパラボラ焦点に一
致していないためである。そこで、上記位相ずれを理論
鏡面Soから変位に基づいて修正する。上記例では、ま
ず各周波数f1,f2の位相ずれをバランスさせ、次に、
遅れている位相量をパラボラ1の修正により位相補償す
ることにより、図(d)の実線に示すように、f1,f2
ともに位相ずれが低減され、それぞれの周波数でアンテ
ナ性能の最適化を図ることができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載のア
ンテナ装置は、複数のホーンを有する一次放射器を備
え、上記複数のホーンの中心位置に対して対角の位置に
ある2個のホーンを1対とした複数のホーン対を構成
し、各ホーン対の合成放射パターンが対称となるように
するとともに、上記各ホーン対がそれぞれ異なる周波数
帯で動作するようにしたので、それぞれの周波数帯にお
いてビーム変位を起こさず、また、互いに干渉すること
もない、高性能な多周波数用のアンテナ装置を得ること
ができる。
【0034】また、請求項2記載のアンテナ装置は、複
数のホーンの中心を主反射鏡の焦点近傍に配置したの
で、反射鏡の焦点と各ホーン対の位相中心を確実に一致
させることができ、一次放射器への焦点ずれをなくすこ
とができる。
【0035】請求項3記載のアンテナ装置は、一次放射
器を2つのホーン対から構成し、一方のホーン対を送信
用とし、他方のホーン対を受信用としたので、簡単な構
成でありながら高性能な2周波数用のアンテナ装置を得
ることができる。
【0036】請求項4記載のアンテナ装置は、一方のホ
ーン対のホーンの開口寸法を、他のホーン対のホーンの
開口寸法と異なるように設定したので、送受信の信号を
その周波数帯域に適した開口寸法を有するホーンで送信
または受信することができ、アンテナ装置の性能を更に
向上させることができる。
【0037】請求項5記載のアンテナ装置は、一次放射
器を、各ホーン毎にそれぞれ備えられた1周波数帯専用
の回路変換器及び位相器と、各ホーン対の受信信号を合
成する合成器または上記各ホーン対への送信信号を分配
する分配器とから構成したので、円偏波の送受信におい
て、各ホーン対の合成放射パターンを確実に対称とする
ことができる。
【0038】請求項6記載のアンテナ装置は、一次放射
器を、各ホーン毎にそれぞれ備えられた1周波数帯専用
の偏波変換器及び回路変換器と、上記各ホーン対の受信
信号を合成する合成器または上記各ホーン対への送信信
号を分配する分配器とから構成したので、円偏波の送受
信において、各ホーン対で円偏波の送受信を行うことが
できるとともに、合成放射パターンを確実に対称とする
ことができる。
【0039】請求項7記載のアンテナ装置は、給電路を
導波管で構成するとともに、上記導波管を一次放射器の
支持アームの一部としたので、一次放射器の占有面積が
少なくなり、アンテナ装置を小型化することができる。
【0040】請求項8記載のアンテナ装置は、各ホーン
の側壁の内側に送信機能素子または受信機能素子を埋め
込んだので、ホーン内で送受信の処理を行うことがで
き、伝送損失も少なく、かつ、装置の小型化も図ること
ができる。
【0041】請求項9記載のアンテナ装置は、送信機能
素子と受信機能素子の一方または両方に位相調整機能を
付加したので、アンテナ装置の位相特性を更に向上させ
ることができる。
【0042】請求項10記載のアンテナ装置は、送信機
能素子と受信機能素子の一方または両方に周波数変換機
能を付加したので、中間周波数で信号を送受信すること
ができる。
【0043】請求項11記載のアンテナ装置は、主反射
鏡として、鏡面修正を施した主反射鏡を用いて構成した
ので、反射鏡の焦点と各ホーン対の位相中心とを精度良
く合わせることができ、アンテナ装置の高性能化を図る
ことができる。
【0044】請求項12記載のアンテナ装置は、一次放
射器の位相ずれを理論鏡面からの変位で修正するような
鏡面修正を施した主反射鏡を備えたので、鏡面修正の精
度を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置
の外観と4ホーンの配置を示す図である。
【図2】 実施の形態1に係わるアンテナ装置のブロッ
ク図である。
【図3】 2つのホーンからの合成の放射パターンを示
す図である。
【図4】 4ホーンの他の配置を示す図である。
【図5】 実施の形態1に係わる合成ホーンの位相合わ
せの概念図である。
【図6】 実施の形態2に係わる一次放射器の構成を示
す図である。
【図7】 実施の形態3に係わる一次放射器の構成を示
す図である。
【図8】 実施の形態4に係わる一次放射器の構成を示
す図である。
【図9】 実施の形態5に係わる一次放射器の構成を示
す図である。
【図10】 実施の形態6に係わるホーンの概略を示す
図である。
【図11】 実施の形態6に係わる一次放射器の構成を
示す図である。
【図12】 実施の形態6に係わる送受信機の構成を示
す図である。
【図13】 実施の形態6に係わる送受信機の他の構成
を示す図である。
【図14】 実施の形態7に係わるオフセットパラボラ
の鏡面修正を説明するための図である。
【図15】 従来のアンテナ装置の外観と構成を示す図
である。
【図16】 従来の他のアンテナ装置の外観と構成を示
す図である。
【図17】 従来の他のアンテナ装置の外観と構成を示
す図である。
【図18】 従来の他のアンテナ装置の外観と構成を示
す図である。
【符号の説明】
1 主反射鏡(パラボラ)、1a (パラボラの)鏡
面、P パラボラの焦点、2 4ホーン、3 給電回
路、4 送信機、5 受信機、6 支持アーム、21
a,21b 低周波数用のホーン、2m 低周波用のホ
ーン対、22a,22b 高周波数用のホーン、2n
高周波用のホーン対、3m 低周波用の給電回路、3n
高周波用の給電回路、21h 低周波用の合成ホー
ン、22h 高周波用の合成ホーン、31a,31b,
32a,32b 同軸/ホーン変換器、31c,31d
同軸/導波管変換器、33a,34a 90度位相
器、33b,34b 給電路、35 合成器、36 分
配器、37a,37b,38a,38b,6c 90度
位相差板、7a,7b 菱形・正方形変換器、8a,8
b 90度コーナ、9 マジックT、23 溝、23a
蓋、23b 貫通孔、41 受信機能素子、42 送
信機能素子、42d 可変位相器、42e ミキサ、S
k 観測面、So 理論鏡面、S 修正鏡面、Sp
(合成ホーンの)位相パターン。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主反射鏡と、複数のホーンを有する一次
    放射器とを備えたアンテナ装置において、上記複数のホ
    ーンの中心位置に対して対角の位置にある2個のホーン
    を1対とした複数のホーン対を構成し、上記各ホーン対
    がそれぞれ異なる周波数帯で動作するようにしたことを
    特徴とするアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 上記複数のホーンの中心を主反射鏡の焦
    点近傍に配置したことを特徴とする請求項1記載のアン
    テナ装置。
  3. 【請求項3】 一次放射器を2つのホーン対から構成
    し、一方のホーン対を送信用とし、他方のホーン対を受
    信用としたことを特徴とする請求項1または請求項2記
    載のアンテナ装置。
  4. 【請求項4】 一方のホーン対の各ホーンの開口寸法
    を、他のホーン対のホーンの開口寸法と異なるように設
    定したことを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。
  5. 【請求項5】 一次放射器を、各ホーン毎にそれぞれ備
    えられた1周波数帯専用の回路変換器及び位相器と、上
    記各ホーン対の受信信号を合成する合成器または上記各
    ホーン対への送信信号を分配する分配器とから構成した
    ことを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。
  6. 【請求項6】 一次放射器を、各ホーン毎にそれぞれ備
    えられた1周波数帯専用の偏波変換器及び回路変換器
    と、上記各ホーン対の受信信号を合成する合成器または
    上記各ホーン対への送信信号を分配する分配器とから構
    成したことを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。
  7. 【請求項7】 給電路を導波管で構成するとともに、上
    記導波管を一次放射器の支持アームの一部としたことを
    特徴とする請求項6記載のアンテナ装置。
  8. 【請求項8】 各ホーンの側壁も内側に送信機能素子ま
    たは受信機能素子を埋め込んだことを特徴とする請求項
    3記載のアンテナ装置。
  9. 【請求項9】 送信機能素子と受信機能素子の一方また
    は両方に位相調整機能を付加したことを特徴とする請求
    項8記載のアンテナ装置。
  10. 【請求項10】 送信機能素子と受信機能素子の一方ま
    たは両方に周波数変換機能を付加したことを特徴とする
    請求項8記載のアンテナ装置。
  11. 【請求項11】 鏡面修正を施した主反射鏡を備えたこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2記載のアンテナ
    装置。
  12. 【請求項12】 一次放射器の位相ずれを理論鏡面から
    の変位で修正するような鏡面修正を施すことを特徴とす
    る請求項11記載のアンテナ装置。
JP02618298A 1998-02-06 1998-02-06 アンテナ装置 Expired - Fee Related JP3489985B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02618298A JP3489985B2 (ja) 1998-02-06 1998-02-06 アンテナ装置
US09/112,983 US6031507A (en) 1998-02-06 1998-07-10 Antenna apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02618298A JP3489985B2 (ja) 1998-02-06 1998-02-06 アンテナ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11225017A true JPH11225017A (ja) 1999-08-17
JP3489985B2 JP3489985B2 (ja) 2004-01-26

Family

ID=12186380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02618298A Expired - Fee Related JP3489985B2 (ja) 1998-02-06 1998-02-06 アンテナ装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6031507A (ja)
JP (1) JP3489985B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014023162A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Thales 1ビーム当たり複数の給電部を有するマルチビーム送受信アンテナ、複数アンテナのシステム、およびそのようなアンテナを含む衛星通信システム
JP2014023163A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Thales 小型の給電部を含むアンテナ及びマルチビームアンテナシステム、並びにそのようなアンテナを少なくとも1個含む衛星通信システム
US11769953B2 (en) 2019-06-20 2023-09-26 Nec Corporation Antenna device and method for designing same

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6593893B2 (en) * 2000-03-06 2003-07-15 Hughes Electronics Corporation Multiple-beam antenna employing dielectric filled feeds for multiple and closely spaced satellites
US6208312B1 (en) * 2000-03-15 2001-03-27 Harry J. Gould Multi-feed multi-band antenna
US6563473B2 (en) * 2001-02-22 2003-05-13 Ems Technologies Canada, Ltd. Low sidelobe contiguous-parabolic reflector array
WO2004103325A1 (en) * 2003-05-13 2004-12-02 Spacecode Llc Offset satellite communication cell arrays with orthogonal polarizations
US7161549B1 (en) * 2003-09-30 2007-01-09 Lockheed Martin Corporation Single-aperture antenna system for producing multiple beams
TWI249876B (en) * 2004-01-06 2006-02-21 Wistron Neweb Corp Satellite antenna receiver and satellite signal downconverter
WO2010068954A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Wavebender, Inc. Integrated waveguide cavity antenna and reflector dish
US10181645B1 (en) * 2016-09-06 2019-01-15 Aeroantenna Technology, Inc. Dual KA band compact high efficiency CP antenna cluster with dual band compact diplexer-polarizers for aeronautical satellite communications
US9451220B1 (en) * 2014-12-30 2016-09-20 The Directv Group, Inc. System and method for aligning a multi-satellite receiver antenna
US9521378B1 (en) 2014-12-30 2016-12-13 The Directv Group, Inc. Remote display of satellite receiver information
US9503177B1 (en) 2014-12-30 2016-11-22 The Directv Group, Inc. Methods and systems for aligning a satellite receiver dish using a smartphone or tablet device
KR102245947B1 (ko) * 2017-04-26 2021-04-29 한국전자통신연구원 무선 통신 시스템에서 송수신 장치
CN107968243B (zh) * 2017-11-06 2019-11-29 北京无线电测量研究所 一种馈源装配及角度调整装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3495262A (en) * 1969-02-10 1970-02-10 T O Paine Horn feed having overlapping apertures
US4096482A (en) * 1977-04-21 1978-06-20 Control Data Corporation Wide band monopulse antennas with control circuitry
JPS6036643B2 (ja) * 1979-05-17 1985-08-21 日本電信電話株式会社 複数ホ−ン給電オフセツトパラボラアンテナ
US4297312A (en) * 1980-02-04 1981-10-27 Rca Corporation Method for preparing stylus lapping discs
US4355316A (en) * 1980-09-22 1982-10-19 Ford Aerospace & Communications Corp. Offset J-hook reflector antenna
DE3402659A1 (de) * 1984-01-26 1985-08-01 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Reflektorantenne fuer den betrieb in mehreren frequenzbereichen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014023162A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Thales 1ビーム当たり複数の給電部を有するマルチビーム送受信アンテナ、複数アンテナのシステム、およびそのようなアンテナを含む衛星通信システム
JP2014023163A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Thales 小型の給電部を含むアンテナ及びマルチビームアンテナシステム、並びにそのようなアンテナを少なくとも1個含む衛星通信システム
US11769953B2 (en) 2019-06-20 2023-09-26 Nec Corporation Antenna device and method for designing same

Also Published As

Publication number Publication date
JP3489985B2 (ja) 2004-01-26
US6031507A (en) 2000-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3464277B2 (ja) 円偏波パッチアンテナ
US10892554B2 (en) Antenna element, antenna module, and communication device
US6107897A (en) Orthogonal mode junction (OMJ) for use in antenna system
JP3489985B2 (ja) アンテナ装置
US6812807B2 (en) Tracking feed for multi-band operation
EP0390350B1 (en) Low cross-polarization radiator of circularly polarized radiation
EP1952484A1 (en) Antenna arrays with dual circular polarization
US9306295B2 (en) Multibeam transmitting and receiving antenna with multiple feeds per beam, system of antennas and satellite telecommunication system containing such an antenna
US11063372B2 (en) Elementary antenna comprising a planar radiating device
US10727555B2 (en) Multi-filtenna system
WO2019058378A1 (en) PLANAR DOUBLE BAND ANTENNA
JPH03166803A (ja) 二周波分離給電円偏波用マイクロストリップアンテナ
CN110289483A (zh) 双频双圆极化导航测控天线馈源
JP3167342B2 (ja) 送受共用円偏波アンテナ
US6181293B1 (en) Reflector based dielectric lens antenna system including bifocal lens
JP3279180B2 (ja) アレイアンテナ装置
JP3472822B2 (ja) 偏波可変方式,偏波ダイバーシチ方式及び偏波変調方式
JP2003037435A (ja) アンテナ装置及びこれを用いた受信装置
JPH05267928A (ja) 反射鏡アンテナ
JPS6382003A (ja) 送受共用マルチビ−ムアンテナ装置
TWI831286B (zh) 衛星通訊天線模組
JP7301252B2 (ja) アンテナ装置
US20240014552A1 (en) Beam based beamformers for providing high gain beams in 8t8r dual polarized beamformers
US11329375B1 (en) Differential quadrature radiating elements and feeds
JP2017175282A (ja) 受信アンテナ装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees