JPH11274846A - 衛星搭載用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱変形のよる一次放射器とアンテナ反射鏡の
相対的な位置変動を低減する衛星搭載用アンテナを得
る。 【解決手段】 給電線路に電気的な損失の小さいリジッ
ト導波管を使用し、かつ、このリジット導波管を支柱に
保持する保持部材は、リジット導波管をその長手方向に
摺動可能な状態に保持している。このことによって、支
柱とリジット導波管との熱膨張の差により発生する熱荷
重でリジット導波管を保持部材内部で摺動させる。

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、人工衛星に搭載
して使用するアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の衛星搭載用アンテナを示
すもので、図において、１は例えば炭素繊維強化プラス
チックを表皮材とし、アルミハニカムコアを芯材とする
サンドイッチ板のように熱膨張係数が１×１０^-6以下の
材料で形成されるアンテナ反射鏡面、２は上記反射鏡１
と対向する一次放射器、３は例えば炭素繊維強化プラス
チックのような熱膨張係数が１×１０^-6以下の材料で形
成され上記一次放射器２をアンテナ反射鏡面１に支持す
る支柱、４はその一端が上記一次放射器２につながり、
他端が図示していない送受信機につながる同軸ケーブル
であって、上記支柱３の１本にチタン合金を切削して製
作した保持部材５にボルトを用いて固定されている。

【０００３】上記の衛星搭載用アンテナは、一次放射器
を支持する支柱３と同軸ケーブル４との熱膨張差により
発生する歪みを同軸ケーブル４のフレキシビリティを利
用することによって低減していた。そのために給電線路
としてフレキシビリティのある同軸ケーブル４を使用せ
ざるを得ず、同軸ケーブル４における電気的な損失が大
きくなっていた。

【０００４】図９もまた、従来の衛星搭載用アンテナを
示すもので、図において、１は例えば炭素繊維強化プラ
スチックを表皮材とし、アルミハニカムコアを芯材とす
るサンドイッチ板のような熱膨張係数が１×１０^-6以下
の材料で形成されるアンテナ反射鏡面、２は上記反射鏡
１と対向する一次放射器、３は例えば炭素繊維強化プラ
スチックのような熱膨張係数が１×１０^-6以下の材料で
形成され上記一次放射器２をアンテナ反射鏡面１に支持
する支柱、６はその一端が上記一次放射器２につなが
り、他端が図示していない送受信機につながるリジット
導波管、７は上記リジット導波管６の中間に挿入されて
いるフレキシブル導波管であり、上記リジット導波管６
は、上記支柱３の１本にチタン合金を切削して製作した
保持部材５にボルトを用いて固定されている。

【０００５】上記の衛星搭載用アンテナは、一次放射器
２を支持する支柱３とリジット導波管６との熱膨張差に
より発生する歪みをフレキシブル導波管７のフレキシビ
リティを利用することによって低減していた。そのため
に給電線路の一部としてフレキシビリティのあるフレキ
シブル導波管７を挿入せざるを得ず、フレキシブル導波
管７における電気的な損失が大きくなっていた。

【０００６】図１０もまた、従来の衛星搭載用アンテナ
を示すもので、図において、１は例えば炭素繊維強化プ
ラスチックを表皮材とし、アルミハニカムコアを芯材と
するサンドイッチ板のような熱膨張係数が１×１０^-6下
の材料で形成されるアンテナ反射鏡面、２は上記反射鏡
１と対向する一次放射器、３は例えば炭素繊維強化プラ
スチックのような熱膨張係数が１×１０^-6以下の材料で
形成され上記一次放射器２をアンテナ反射鏡面１に支持
する支柱、８はその一端が上記一次放射器２につなが
り、他端が図示していない送受信機につながっている、
例えばインバー製のリジット導波管であって、上記支柱
３のうちの１本に保持部材５で固定されている。

【０００７】上記の衛星搭載用アンテナは、一次放射器
を支持する支柱３とリジット導波管８との間に熱膨張差
による歪みが生じないようにリジット導波管８を熱膨張
係数が２×１０^-6以下のインバー製の材料で形成してい
た。上記の衛星搭載用アンテナは導波管内の電波の干渉
による電気的損失が大きいフレキシブル導波管を用いて
おらず、かつ導波管の長さを他の形式の導波管よりも短
くできるためにアンテナ全体としての電気的性能を向上
させることができるが、熱膨張係数が２×１０^-6以下の
インバー製の材料で形成されるリジット導波管８は価格
が高く、かつ、比重が８以上あるため質量が重いという
問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】衛星搭載用アンテナ
は、幅広い温度環境下において、アンテナとしての電気
性能を満足する必要があり、そのために、電気的な損失
の小さい給電線路を用い、かつ、一次放射器とアンテナ
反射鏡面の相対的位置変化とアンテナ反射鏡面の熱変形
を小さくしなければならないという要求がある。また、
製造コストの低減と軽量化の要求もある。そのために、
軽量、安価で、かつ、電気的な損失の少ないリジット導
波管を給電線路として使用し、かつ、温度変化による一
次放射器位置の変化を小さくしなければならないという
課題があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、衛星搭載用アンテナを軽量、安
価、かつ、熱変形による影響を含めて電気的な損失を少
なくすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明の衛星搭載用
アンテナは、給電線路に電気的な損失の小さいリジット
導波管を使用し、かつ、このリジット導波管を支柱に保
持する保持部材は、リジット導波管をその長手方向に摺
動可能な状態に保持している。このことによって、支柱
とリジット導波管との熱膨張の差により発生する熱荷重
でリジット導波管を保持部材内部で摺動させることが出
来る。そして、この摺動によって支柱に発生する熱歪み
を低減し、熱変形による一次放射器とアンテナ反射鏡面
の相対的な位置変動を低減するものである。

【００１１】また、第２の発明の衛星搭載用アンテナ
は、給電線路に電気的な損失の小さいリジット導波管を
使用し、かつ、このリジット導波管を支柱に固定する保
持部材はリジット導波管長手方向の剛性を小さくしてい
る。そして、支柱とリジット導波管との熱膨張の差を保
持部材の変形によって吸収することによって支柱に発生
する熱歪みを低減し、熱変形による一次放射器とアンテ
ナ反射鏡面の相対的な位置変動を低減するものである。

【００１２】また、第３の発明の衛星搭載用アンテナ
は、給電線路が曲がっている場合において、給電線路に
電気的な損失の小さいリジット導波管を使用し、かつ、
少なくとも１箇所の曲がったリジット導波管に対する保
持部材は、リジット導波管の長手方向を含む２方向にリ
ジット導波管を摺動可能な状態に保持している。このこ
とによって、リジット導波管と支柱との熱膨張の差によ
り発生する熱荷重でリジット導波管を保持部材内部で摺
動することが出来る。この摺動によって支柱に発生する
熱歪みを低減し、熱変形による一次放射器とアンテナ反
射鏡面の相対的な位置変動を低減するものである。

【００１３】また、第４の発明の衛星搭載用アンテナ
は、給電線路に電気的な損失の小さいリジット導波管を
使用し、支柱にリジット導波管を固定する保持部材とリ
ジット導波管との接触部が線当たりになっており、支柱
とリジット導波管との熱膨張の差によって発生する熱変
形によるリジット導波管が摺動する際の摩擦抵抗力を低
減し、スムーズに動かすようにするものである。これに
よって、支柱に発生する熱歪みを低減し、熱変形による
一次放射器とアンテナ反射鏡面の相対的な位置変動を低
減するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す全体図であり、図２は保持部材の拡
大図である。図において１は熱膨張係数が１×１０^-6以
下の材料で形成されるアンテナ反射鏡面、２は上記反射
鏡と対向する一次放射器、３は熱膨張係数が１×１０^-6
以下の材料で形成され上記一次放射器２をアンテナ反射
鏡面１に支持する支柱、５ａは上記支柱３の１本にリジ
ット導波管を保持する保持部材、６はその一端が上記一
次放射器２につながり、他端が図示していない送受信機
につながるリジット導波管である。

【００１５】この例においてアンテナ反射鏡面１、一次
放射器２を支持する支柱３は熱膨張係数が１×１０^-6以
下の材料で形成されている。アンテナ反射鏡面１は炭素
繊維を強化繊維とする繊維強化プラスチックを表皮材と
し、アルミハニカムコアを芯材とするサンドイッチ構造
であり、支柱３もまた、炭素繊維を強化繊維とする強化
繊維プラスチック製である。また、一次放射器２、リジ
ット導波管６は軽量な金属であるアルミニウム合金製
で、熱膨張係数が２３×１０^-6で比重は２．７ｇ／ｃｍ
³ の材料でできている。保持部材５ａは支柱３に固定さ
れ、アルミ合金製の材料から成り、リジット導波管６の
断面形状と同じ形状の穴を有し、この穴にリジット導波
管６を通すことによって、リジット導波管６がその長手
方向に摺動できる構造になっており、リジット導波管６
を支柱３に保持する。

【００１６】上記支柱３とリジット導波管６は熱膨張係
数が大きく異なり、宇宙空間における２００℃以上の温
度変化によって上記支柱３とリジット導波管６の長手方
向に熱変形の食い違いを生じるため、リジット導波管は
その長手方向に上記保持部材５ａの内部で支柱３に対し
て相対的に摺動するように変形する。これにより、支柱
３にはリジット導波管６の熱変形による荷重が伝わるこ
とがなく、支柱３はリジット導波管６の熱変形の影響は
受けないので支柱３が支えている一次放射器２とアンテ
ナ反射鏡面１の相対的な位置変動を低減することができ
る。

【００１７】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示す全体図であり、図４は保持部材の拡大図であ
る。図において１は熱膨張係数が１×１０^-6以下の材料
で形成されるアンテナ反射鏡面、２は上記反射鏡と対向
する一次放射器、３は熱膨張係数が１×１０^-6以下の材
料で形成され上記一次放射器２をアンテナ反射鏡面１に
支持する支柱、５ａは上記支柱３の１本にリジット導波
管を固定する保持部材、６はその一端が上記一次放射器
２につながり、他端が図示していない送受信機につなが
るリジット導波管である。

【００１８】この例においてアンテナ反射鏡面１、一次
放射器２を支持する支柱３は熱膨張係数が１×１０^-6以
下の材料で形成されている。例えば、アンテナ反射鏡面
１は炭素繊維を強化繊維とする繊維強化プラスチックを
表皮材とし、アルミハニカムコアを芯材とするサンドイ
ッチ構造であり、支柱３もまた、炭素繊維を強化繊維と
する強化繊維プラスチック製である。また、一次放射器
２、リジット導波管６は軽量な金属であるアルミニウム
合金製である。リジット導波管６を支柱３に固定する保
持部材５ａはチタン合金製の平板形状をしており、リジ
ット導波管６の長手方向に直交する方向が平板形状の保
持部材５ａの面外方向となるようにリジット導波管６を
固定している。平板はその面外方向にわずかの力で曲が
りやすいためリジット導波管６の長手方向の熱歪みによ
って保持部材５ａが容易に曲げ変形する。

【００１９】上記支柱３とリジット導波管６は熱膨張係
数が大きく異なり、宇宙空間における２００℃以上の温
度変化によって上記支柱３とリジット導波管６の長手方
向に熱変形の食い違いを生じるため、リジット導波管は
その長手方向に上記保持部材５ａを面外方向に曲げる方
向に変形する。このとき、保持部材５ａが面外方向にわ
ずかの力で変形するために支柱３にはリジット導波管の
熱変形による荷重はほとんど伝わらず、支柱３はリジッ
ト導波管６の熱変形の影響をほとんど受けないので支柱
３が支えている一次放射器２とアンテナ反射鏡面１の相
対的な位置変動を抑制することができる。

【００２０】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示す全体図であり、図６は保持部材の拡大図であ
る。図において１は熱膨張係数が１×１０^-6以下の材料
で形成されるアンテナ反射鏡面、２は上記反射鏡と対向
する一次放射器、３は熱膨張係数が１×１０^-6以下の材
料で形成され上記一次放射器２をアンテナ反射鏡面１に
支持する支柱、５ａは上記支柱３の１本にリジット導波
管を保持する保持部材、５ｂも上記支柱３の１本にリジ
ット導波管を保持する保持部材、６はその一端が上記一
次放射器２につながり、他端が図示していない送受信機
につながるリジット導波管である。

【００２１】この例においてアンテナ反射鏡面１、一次
放射器２を支持する支柱３は熱膨張係数が１×１０^-6以
下の材料で形成されている。例えば、アンテナ反射鏡面
１は炭素繊維を強化繊維とする繊維強化プラスチックを
表皮材とし、アルミハニカムコアを芯材とするサンドイ
ッチ構造であり、支柱３もまた、炭素繊維を強化繊維と
する強化繊維プラスチック製である。また、一次放射器
２、リジット導波管６は軽量な金属であるアルミニウム
合金製である。リジット導波管６を支柱３に保持する一
次放射器２の保持部材５ａは、チタン合金製の２枚の板
を平行に並べその間にリジット導波管６をはさみ込んで
保持する構成で、リジット導波管６の側面のみを拘束
し、その長手方向と上下方向にはリジット導波管６を拘
束しない構造になっている。また、もう一方の保持部材
５ｂは図２と同様にリジット導波管６がその長手方向に
摺動可能な構造になっている。

【００２２】上記支柱３とリジット導波管６は熱膨張係
数が大きく異なりかつ上記支柱３およびリジット導波管
６の形状は、一次放射器２との接続部付近では支柱３に
垂直に交差しており、図示されていない送受信機では支
柱３に平行な形状であるため、宇宙空間における２００
℃以上の温度変化によって上記支柱３とリジット導波管
６はリジット導波管６の軸方向９に熱変形の食い違いを
生じる。このため、リジット導波管６は一次放射器２と
の接続部付近では支柱３に垂直方向に変形する。このと
き、保持部材５ａはリジット導波管が支柱３に対して垂
直方向に変形する動きを拘束しないため、支柱３にはリ
ジット導波管６の熱変形による荷重はほとんど伝わらな
い。したがって、支柱３はリジット導波管６の熱変形の
影響をほどんど受けない。また、もう一方の保持部材５
ｂの付近のリジット導波管６は支柱３に平行なので、宇
宙空間における２００℃以上の温度変化により、上記支
柱３とリジット導波管６の間に生ずる熱変形の食い違い
によってリジット導波管６は支柱３に平行な方向に変位
を生じるが、保持部材５ｂはリジット導波管６が長手方
向に摺動できる構造になっているので、支柱３が支えて
いる一次放射器２とアンテナ反射鏡面１の相対的な位置
変動を抑制することができる。

【００２３】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４を示す図である。図において３は熱膨張係数が１×
１０^-6以下の材料で形成され一次放射器２をアンテナ反
射鏡面１に支持する支柱、５ａは図１及び図３の保持部
材５ａに代えて用いることのできるもので、導波管６を
上記支柱３に保持するための保持部材、６はその一端が
図示していない一次放射器につながり、他端が図示して
いいない送受信機につながるリジット導波管、９は上記
保持部材５ａの一部でリジット導波管６との接触部の形
状を円筒の一部の形状として、リジット導波管６に接触
する部分が線状としたものである。

【００２４】この例において一次放射器を支持する支柱
３は熱膨張係数が１×１０^-6以下の材料で形成されてい
る。例えば、炭素繊維を強化繊維とする強化繊維プラス
チック製である。また、リジット導波管６は軽量な金属
であるアルミニウム合金製である。リジット導波管６を
支柱３に保持する保持部材５ａはリジット導波管６がそ
の長手方向に摺動可能な構造であり、かつ、保持部材５
ａのリジット導波管６との接触部９の形状は円筒の一部
の形状になっており、リジット導波管６との接触部が線
接触になる。このため、リジット導波管６は保持部材５
ａとの接触面積が少なく、リジット導波管の長手方向以
外にも衛星構体からの振動による荷重、熱応力等の荷重
が加わった場合に長手方向に摺動する動きを妨げる摩擦
力が小さく、その長手方向に保持部材５ａの内部を通る
リジット導波管６を容易に摺動させることができる構造
になっている。

【００２５】

【発明の効果】第１の発明によれば一次放射器を支持す
る支柱と給電線路としてのリジット導波管との熱膨張の
差によって発生する荷重は、リジット導波管が保持部材
内部をその長手方向に摺動することによって低減され、
支柱の熱歪みが小さくなる。このことによって、熱変形
による一次放射器位置の変化が小さくなる。すなわち、
電気的な損失の大きな同軸ケーブルやフレキシブル導波
管を給電線路として使用しなくてすみ、かつ、熱変形に
よる一次放射器とアンテナ反射鏡面の相対的位置変化に
よる電気的な損失を減らすことができる。

【００２６】第２の発明によれば一次放射器を支持する
支柱と給電線路としてのリジット導波管との熱膨張の差
による熱荷重は、保持部材がリジット導波管長手方向に
曲がることによって、低減され、支柱の熱歪みが小さく
なる。このことによって、熱変形による一次放射器位置
の変化が小さくなる。すなわち、電気的な損失の大きな
同軸ケーブルやフレキシブル導波管を給電線路として使
用しなくてすみ、かつ、熱変形による一次放射器とアン
テナ反射鏡面の相対的位置変化による電気的な損失を減
らすことができる。

【００２７】第３の発明によれば給電線路が曲がってい
る場合においても、一次放射器を支持する支柱と給電線
路としてのリジット導波管との熱膨張の差による熱荷重
は、リジット導波管が保持部材内部を摺動することによ
って低減され、支柱の熱変形が小さくなる。このことに
よって、熱変形による一次放射器位置の変化が小さくな
る。すなわち、電気的な損失の大きな同軸ケーブルやフ
レキシブル導波管を給電線路として使用しなくてすみ、
かつ、熱変形による一次放射器とアンテナ反射鏡面の相
対的位置変化による電気的な損失を減らすことができ
る。

【００２８】第４の発明によればリジット導波管と保持
部材とが線接触しており、リジット導波管にリジット導
波管長手方向以外の熱荷重が加わった場合にもリジット
導波管が保持部材に引っかかることなく確実に摺動す
る。すなわち、一次放射器を支持する支柱とリジット導
波管との熱膨張の差による熱荷重は、リジット導波管が
保持部材内部を確実に摺動することによって低減され、
支柱の熱変形が小さくなる。このことによって、熱変形
による一次放射器位置の変化が小さくなる。すなわち、
給電線路に電気的な損失の大きな同軸ケーブルやフレキ
シブル導波管を給電線路として使用しなくてすみ、か
つ、熱変形による一次放射器とアンテナ反射鏡面の相対
的位置変化による電気的な損失を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による衛星搭載用アンテナの実施の
形態１を示す図である。

【図２】 この発明による衛星搭載用アンテナの実施の
形態１における保持部材を示す図である。

【図３】 この発明による衛星搭載用アンテナの実施の
形態２を示す図である。

【図４】 この発明による衛星搭載用アンテナの実施の
形態２における保持部材を示す図である。

【図５】 この発明による衛星搭載用アンテナの実施の
形態３を示す図である。

【図６】 この発明による衛星搭載用アンテナの実施の
形態３における保持部材を示す図である。

【図７】 この発明による衛星搭載用アンテナの実施の
形態４における保持部材を示す図である。

【図８】 給電線路に同軸ケーブルを使用した従来例を
示す図である。

【図９】 給電線路の一部にフレキシブル導波管を使用
した従来例を示す図である。

【図１０】 給電線路に低熱膨張係数の導波管を使用し
た従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ アンテナ反射鏡面、２ 一次放射器、３ 支柱、４
同軸ケーブル、５保持部材、６ リジット導波管、７
フレキシブル導波管、８ 線膨張係数の小さい材料で
形成される導波管、９ 接触部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人工衛星に搭載して使用するアンテナに
   おいて、アンテナ反射鏡面、この反射鏡面と対向するよ
   うに設置される一次放射器、上記一次放射器をアンテナ
   反射鏡面に支持する支柱、その一端が上記一次放射器に
   つながり他端が送受信機につながるリジット導波管、上
   記支柱に設けられ、上記リジット導波管をその長手方向
   に摺動可能に保持する保持部材とを具備したことを特徴
   とする衛星搭載用アンテナ。
2. 【請求項２】 人工衛星に搭載して使用するアンテナに
   おいて、アンテナ反射鏡面、この反射鏡面と対向するよ
   うに設置される一次放射器、上記一次放射器をアンテナ
   反射鏡面に支持する支柱、その一端が上記一次放射器に
   つながり他端が送受信機につながるリジット導波管、上
   記支柱に上記リジット導波管を結合し、その結合部は熱
   変形により上記リジット導波管の長さが変化する一定の
   方向に撓む形状を有する保持部材とを具備したことを特
   徴とする衛星搭載用アンテナ。
3. 【請求項３】 人工衛星に搭載して使用するアンテナに
   おいて、アンテナ反射鏡面、この反射鏡面と対向するよ
   うに設置される一次放射器、上記一次放射器をアンテナ
   反射鏡面に支持する支柱、その一端が上記一次放射器に
   つながり他端が送受信機につながる曲がったリジット導
   波管、上記支柱に設けられ、上記リジット導波管をその
   長手方向を含む２方向に摺動可能に保持する保持部材と
   を具備したことを特徴とする衛星搭載用アンテナ。
4. 【請求項４】 請求項１又は３記載の衛星搭載用アンテ
   ナにおいてリジット導波管を保持する保持部材とリジッ
   ト導波管との接触部が線あたりになっていることを特徴
   とする衛星搭載用アンテナ。