JPH11274847A - ２衛星受信用一次放射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接した２つの人工衛星からの送信電波を同
一のパラボラ反射鏡を用いて受信するために、各衛星に
対応したホーンを一部変形させることにより隣接させた
２衛星受信用一次放射器において、各ホーンをコルゲー
トホーンとして構成することなく、良好な受信特性が得
られるようにする。 【解決手段】 円錐ホーン１０ａ，１０ｂを、その内周
面の一部が各ホーンの中心軸に平行な平面となるよう
に、遮蔽板１４を挟んで近接配置した一次放射器２にお
いて、各円錐ホーン１０ａ，１０ｂの外周部分に、溝部
１６を介して外壁１８を形成することにより、指向特性
改善用のチョークを形成し、更に、遮蔽板１４及び外壁
１８の高さを、各ホーンの開口端よりも高くする。ま
た、外壁１８は、遮蔽板１４との接続部分では、遮蔽板
１４と同じ高さにし、遮蔽板１４から離れるに従い除々
に高くなるように傾斜させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接した２つの人
工衛星からの送信電波を同一のパラボラ反射鏡を用いて
受信するのに好適な２衛星受信用一次放射器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、同一のパラボラ反射鏡を用い
て複数の人工衛星からの送信電波を受信するために、パ
ラボラ反射鏡の焦点付近に複数の一次放射器を配置し
た、所謂マルチビームアンテナが知られている。

【０００３】ところで、この種のアンテナを、例えば、
外径が３５〜５０ｃｍ程度の家庭用の小さなパラボラ反
射鏡を用いて構成し、軌道上で近接した２つの人工衛星
からの電波を受信する際には、一次放射器を各衛星毎に
単独で配置することはできないといった問題があった。

【０００４】つまり、例えば、通信衛星からの送信電波
（１２ＧＨｚ帯）を、外径が４５ｃｍのパラボラ反射鏡
を用いて受信する際には、その電波を受け入れるホーン
の開口径が３０ｍｍ程度の一次放射器を使用すればよい
が、受信対象となる２つの通信衛星が軌道上で隣接して
おり、その２衛星のビーム分離度が４．５度であるとす
ると、パラボラ反射鏡により収束される各衛星からの送
信電波の焦点の間隔が２０ｍｍ程度になってしまうこと
から、各焦点位置に一次放射器を単独で配置することが
できないのである。

【０００５】そこで、従来、径の小さなパラボラ反射鏡
を用いて近接した２衛星からの送信電波を受信する際に
は、各衛星からの電波を受け入れるための２つのホーン
の内周面の一部が、各ホーンの開口端方向に広がるよう
に傾斜した本来の形状から、各ホーンの中心軸に平行な
平面となるように、各ホーンを、この平面を形成する一
つの遮蔽板を挟んで一体化した一次放射器を用いるよう
にしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように２
つのホーンを近接配置した従来の一次放射器を実際にパ
ラボラ反射鏡に取り付け、近接した２衛星からの送信電
波を受信すると、ホーン同士の結合による電波の干渉に
よって、衛星受信アンテナとして必要な受信特性が得ら
れない場合があった。

【０００７】具体的には、ホーンの指向性とパラボラ反
射鏡の有効開口とのずれにより放射電波が反射鏡の外へ
あふれ出すあふれ放射等によって、パラボラアンテナか
ら各衛星に向かうメインビームに対するサイドローブの
レベルが大きくなり、ＥＩＡＪ（日本電子機械工業会）
で決められた衛星受信アンテナのサイドローブ特性を満
足できなくなり、アンテナ雑音Ｔが増加して、アンテナ
利得Ｇとアンテナ雑音Ｔとの比Ｇ／Ｔで定義される性能
指数が低下する、といった問題があった。

【０００８】一方、こうした問題は、例えば特公平３−
４５９２１号公報に開示されているように、２衛星受信
用の各ホーンをコルゲートホーンにて構成し、これら各
コルゲートホーンを、各ホーンの内周面に形成される溝
の凹凸が相互に入り組むように隣接させることにより、
改善することができる。

【０００９】しかし、コルゲートホーンは、その内周面
に、ホーンの開口端面に平行な溝をホーンの開口端から
内側に向かって多数形成しなければならなず、内周面が
平坦な一般的なホーンに比べ、ホーンの内周面に溝を形
成するための凸条の分だけ大型化したり、重くなるとい
う問題がある。

【００１０】このため、近接した２衛星からの送信電波
を受信するための一次放射器として、２つのコルゲート
ホーンを隣接させた一次放射器を作製した場合、大きさ
からその重量が重くなり、小型のパラボラ反射鏡に組み
付けるには、大型化になると物理的制約を受けたり、重
量も増すので、不利であるという問題がある。また、コ
ルゲートホーンは、内周面に溝（凹凸）を形成する必要
があるため、コルゲートホーンを隣接させた一次放射器
を、金型を用いて一体形成することはできず、生産性が
悪いという問題もある。

【００１１】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、近接した２つの人工衛星からの送信電波を同一の
パラボラ反射鏡を用いて受信するために、各衛星に対応
したホーンを一部変形させることにより短い間隔で隣接
させた２衛星受信用一次放射器において、各ホーンをコ
ルゲートホーンとして構成することなく、良好な受信特
性が得られるようにすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】かかる目
的を達成するためになされた請求項１に記載の２衛星受
信用一次放射器においては、前述した従来の一次放射器
と同様、２つの人工衛星からの送信電波を受け入れるた
めの一対のホーンが、各ホーンの開口端側内周面の一部
が各ホーンの中心軸に平行な平面となるように、その平
面を形成する遮蔽板を挟んで近接配置される。

【００１３】また、各ホーンの遮蔽板を除く外周部分
に、所定幅を有する溝部を挟んで各ホーンの周囲を囲む
外壁を形成し、遮蔽板をその外壁まで延設することによ
り、各ホーンの周囲に、指向特性改善用のチョークが形
成される。そして、この外壁及び遮蔽板は、溝部の底面
からの高さが、遮蔽板を除く各ホーンの開口端部よりも
高くなるように形成される。

【００１４】つまり、本発明では、各ホーンの周囲に形
成される外壁の溝部の底面からの高さを、各ホーンの開
口端部よりも高くすることにより、溝部と外壁とで形成
されるチョークを有効に機能させ、更に、各ホーンの間
の遮蔽板を、チョークを形成する外壁と同様に、各ホー
ンの他の開口端部よりも高くすることにより、各ホーン
間で生じる電波の干渉を低減するようにしている。

【００１５】この結果、本発明の２衛星受信用一次放射
器によれば、例えば、各ホーンの開口端とは反対側に連
設される導波管の終端位置にアンテナ給電部を設け、こ
れを、パラボラ反射鏡の焦点付近に配置して、２衛星受
信用のパラボラアンテナとして動作させれば、良好な受
信特性（サイドローブ特性，アンテナ効率）が得られる
衛星受信アンテナとして機能させることができる。つま
り、本発明によれば、各ホーン周囲にチョークを形成す
る外壁と各ホーンを隣接するために設けた遮蔽板とを、
ホーンの開口端部よりもホーン開口方向に突出させてい
るため、サイドローブ及びアンテナ雑音を低減して、衛
星受信アンテナのサイドローブ特性及びアンテナ効率を
向上することができるのである。

【００１６】また、本発明によれば、各ホーンの内周面
に溝を形成することなく（換言すれば各ホーンをコルゲ
ートホーンとすることなく）、衛星受信アンテナの受信
特性を改善できることから、一次放射器を構成するホー
ンや導波管を金型を用いて一体形成することができ、量
産化を図り、コストを低減することができる。また、コ
ルゲートホーンを用いて２衛星受信用の一次放射器を形
成した場合に比べ、ホーン内周面に溝（凹凸）を形成す
る必要がない分、その重量を軽くすることができ、ま
た、一次放射器の小型化を図ることもできる。よって本
発明の一次放射器によれば、径の小さなパラボラ反射鏡
を用いる家庭用の衛星受信アンテナであっても問題なく
組み込むことができる。

【００１７】ここで、各ホーンの周囲にチョークを形成
する溝部の幅は、周知のチョークフランジと同様に設計
すればよく、具体的には、受信すべき電波の自由空間波
長λに対して、１６分の１乃至１６分の３（λ／１６〜
λ×３／１６）の間に設定すればよい。また、外壁及び
遮蔽板の高さは、各ホーンの開口端部との差が、上記自
由空間波長λの４分の１（λ／４）となるようにすれば
よく、その誤差は自由空間波長λの１６分の１（±λ／
１６）の範囲内に抑えればよい。

【００１８】そして、各ホーンの開口端部からの溝部の
深さは、周知のチョークフランジと同様、自由空間波長
λの４分の１（λ／４）にすればよいことから、外壁及
び遮蔽板の溝部底面からの高さは、自由空間波長λの約
２分の１（約λ／２）にすればよいことになる。

【００１９】ここで、外壁及び遮蔽板の溝部底面からの
高さは、全て同じ高さにしても上記効果は得られるが、
本発明者らの実験によれば、請求項２に記載のように、
外壁の溝部底面からの高さが、遮蔽板との接続部分では
遮蔽板と同じで、遮蔽板から離れるに従い除々に高くな
るように、外壁の開口端を傾斜させた方がよいことがわ
かった。

【００２０】つまり、外壁を請求項２に記載のように傾
斜させれば、各ホーンを変形したことにより生じる各ホ
ーンの指向性の変化を補正し、前述のあふれ放射を低減
して、アンテナの受信特性｛特にＧ／Ｔ（性能指数）｝
をより向上することができるのである。

【００２１】尚、このように外壁を傾斜させる場合に
は、傾斜の最も低い点である遮蔽板の高さと、傾斜の頂
点である遮蔽板から最も離れた位置の外壁の高さとの差
を、上記自由空間波長λの１６分の１（λ／１６）程度
にすればよい。但し、この長さ（差）は、最大でも、自
由空間波長λの８分の１（λ／８）未満に抑えることが
望ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は本発明が適用された実施例の一次放
射器の構成を表し、（ａ）は、一次放射器をホーンの開
口端側から見た正面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＸ−Ｘ
線断面図である。

【００２３】本実施例の一次放射器２は、軌道上に隣接
して配置された２つの通信衛星（例えばＪＣＳＡＴ３，
ＪＣＳＡＴ４）から送信された垂直及び水平偏波の電波
を、夫々、例えば外径が４５ｃｍ程度の同一のパラボラ
反射鏡を用いて受信するのに使用されるものであり、パ
ラボラ反射鏡にて反射・収束された各衛星からの電波を
夫々受け入れる一対の円錐ホーン１０ａ，１０ｂと、こ
れら各円錐ホーン１０ａ，１０ｂを介して入射した電波
をアンテナ給電部４２ａ，４２ｂまで導く円形筒導波管
１２ａ，１２ｂとを、アルミダイキャスト等の金属材料
にて一体形成したものである。

【００２４】図１に示すように、各円錐ホーン１０ａ，
１０ｂは、開口端側内周面の一部が各円錐ホーン１０
ａ，１０ｂの中心軸に平行な平面となるように、この平
面を形成する遮蔽板１４を挟んで近接配置されている。
また、このように近接配置された各円錐ホーン１０ａ，
１０ｂの外周部分（遮蔽板１４を除く）には、溝部１６
を介して外壁１８が形成され、各円錐ホーン１０ａ，１
０ｂの間の遮蔽板１４は、この外壁１８まで延設されて
いる。

【００２５】溝部１６及び外壁１８は、各円錐ホーン１
０ａ，１０ｂの周囲に、指向特性改善用のチョークを形
成するものであり、溝部１６の各円錐ホーン１０ａ，１
０ｂの開口端からの深さ（高さ）Ｌ１は、受信すべき電
波の自由空間波長λの４分の１（λ／４）に設定され、
幅Ｌ２は、自由空間波長λの１６分の１乃至１６分の３
（λ／１６〜λ×３／１６）に設定されている。また、
遮蔽板１４の高さは、各円錐ホーン１０ａ，１０ｂの開
口端部（遮蔽板１４を除く）から開口端方向に、自由空
間波長λの約４分の１（λ／４）の長さＬ３分だけ突出
している。

【００２６】そして、外壁１８の開口端側端部は、遮蔽
板１４との接続部分では遮蔽板１４と同じ高さに設定さ
れ、遮蔽板１４から離れるに従い除々に開口端方向に高
くなるように設定されている。つまり、外壁１８の開口
端は、遮蔽板１４との接続部分を中心にして、左右両側
に外方向に傾斜している。

【００２７】尚、本実施例では、この傾斜の最も低い点
である遮蔽板１４の高さと、傾斜の頂点である左右両端
部分の外壁１８との差Ｌ４が、自由空間波長λの１６分
の１（λ／１６）に設定されている。このため、本実施
例では、外壁１８の溝部１６の底面からの最大高さＬ５
は、自由空間波長λの約１６分の９（＝λ／４＋λ／４
＋λ／１６）となる。

【００２８】また、各円錐ホーン１０ａ，１０ｂの開口
径は、円錐ホーン１０ａ，１０ｂを独立に形成した場合
に比べて、円錐ホーン１０ａ，１０ｂの配列方向に制限
される（短くなる）が、本実施例では、この配列方向に
沿った各円錐ホーン１０ａ，１０ｂの開口径Ｌ６を、自
由空間波長λの１〜１．５倍に設定しており、更に、円
形導波管１２ａ，１２ｂの中心軸方向の長さは、円形導
波管１２ａ，１２ｂと各円錐ホーン１０ａ，１０ｂとの
境界点から、円形導波管１２ａ，１２ｂの終端部分に配
置されるアンテナ給電部４２ａ，４２ｂまでの長さＬ７
が、受信すべき電波の管内波長λｇの４分の１の長さ
（λｇ／４）の奇数倍となるように設定されている。

【００２９】次に、本実施例の一次放射器２において
は、外壁１８及び溝部１６を形成するために、円錐ホー
ン１０ａ，１０ｂ及び円形導波管１２ａ，１２ｂの周囲
に形成した基台２０が、円盤状に形成されており、この
基台２０には、円形導波管１２ａ，１２ｂの周囲を囲
み、内部に、各円形導波管１２ａ，１２ｂに対応したア
ンテナ給電部４２ａ，４２ｂが形成された受信回路基板
４０を収納するための筐体部３０が連設されている。そ
して、筐体部３０は、図２に示すように、内部に受信回
路基板４０を収納を収納した後、アルミダイキャスト等
の金属材料にて形成された蓋体５０にて密閉される。

【００３０】ここで、受信回路基板４０は、各円形導波
管１２ａ，１２ｂに対応したアンテナ給電部４２ａ，４
２ｂに加えて、各アンテナ給電部４２ａ，４２ｂで得ら
れた受信信号を所定周波数帯（１ＧＨｚ帯）の伝送信号
に変換するコンバータ回路（図示せず）や、このコンバ
ータ回路にて得られた所定周波数帯の伝送信号を筐体部
３０に組み付けられた同軸ケーブル接続用の出力端子Ｔ
（図２参照）を介して端末側に出力する出力回路（図示
せず）を、一枚の基板上に形成したものである。

【００３１】そして本実施例の一次放射器２は、２衛星
から送信されてきた垂直及び水平偏波の電波を夫々受信
するためのものであるため、受信回路基板４０の各アン
テナ給電部４２ａ，４２ｂには、垂直及び水平偏波の電
波を受信信号として取り込むための一対のプローブＰa
v，Ｐah及びＰbv，Ｐbhが夫々形成されている。

【００３２】また、蓋体５０には、受信回路路基板４０
のアンテナ給電部４２ａ，４２ｂの中心位置に穿設され
た孔を介して、円形導波管１２ａ，１２ｂ内に夫々突出
する導体棒５２ａ，５２ｂが突設され、その周囲には、
円形導波管１２ａ，１２ｂと同径で、受信回路基板４０
に形成されたスルーホール（図示せず）を介して円形導
波管１２ａ，１２ｂの開口端に電気的に接続（導通）さ
れる円形の凸条５４ａ，５４ｂが形成されている。

【００３３】また、蓋体５０には、その周囲に、筐体部
３０への嵌合用の枠部５６が形成されており、この枠部
５６と上記各凸条５４ａ，５４ｂとの間には、受信回路
基板４０に形成された各衛星用の回路（コンバータ回路
等）を各々シールドするための隔壁部５８が形成されて
いる。

【００３４】このように本実施例の一次放射器２は、筐
体部３０に受信回路基板４０を収納することにより、ア
ンテナ給電部やコンバータ回路等を一体化した、２衛星
受信アンテナ（パラボラアンテナ）用の受信部となり、
使用時には、円錐ホーン１０ａ，１０ｂの開口から一次
放射器２内に雨水等が侵入するのを防止するために、円
錐ホーン１０ａ，１０ｂの開口端側より基台２０全体を
覆うように円形のカバー（図２参照）が被せられる。

【００３５】尚、筐体部３０に収納される受信回路基板
４０や導体棒５２ａ，５２ｂを突設した蓋体５０は、本
発明の主要部ではなく、また、これらの動作・機能は、
本願出願人が先に出願した、特開平９−２８４００２号
公報又は特開平９−２８４００３号公報等に説明されて
いるので、詳細な説明は省略する。

【００３６】次に、図３は、上記のように受信回路基板
４０と一体化した本実施例の一次放射器２をオフセット
側のパラボラ反射鏡に組み付け、２衛星間のビーム分離
度が４．５度と仮定して、各衛星Ａ，Ｂに対するサイド
ローブ特性を測定した測定結果を表す。

【００３７】尚、図３において、（ａ）は衛星Ａからの
水平偏波信号を受信した際のサイドローブ特性を表し、
（ｂ）は衛星Ａからの垂直偏波信号を受信した際のサイ
ドローブ特性を表し、（ｃ）は衛星Ｂからの水平偏波信
号を受信した際のサイドローブ特性を表し、（ｄ）は衛
星Ｂからの垂直偏波信号を受信した際のサイドローブ特
性を表す。またこれら各特性図において、実線は、一次
放射器２の外壁１８の開口端部分を、図１に示したよう
に傾斜させた場合の測定結果を表し、点線は、この外壁
１８の開口端部分を全て遮蔽板１４と同じ高さにした場
合の測定結果を表し、一点鎖線は、前述したＥＩＡＪで
規定されたサイドローブ特性を表す。

【００３８】そして、この測定結果から、本実施例の一
次放射器２によれば、遮蔽板１４及び外壁１８の高さ
を、円錐ホーン１０ａ，１０ｂの開口端よりも高くして
いるので、各円錐ホーン１０ａ，１０ｂを接近させるた
めに、その一部を変形させているにもかかわらず、各円
錐ホーン１０ａ，１０ｂの指向性を確保し、良好なサイ
ドロープ特性が得られることがわかる。

【００３９】また、各円錐ホーン１０ａ，１０ｂの周囲
にチョークを構成する外壁１８は、遮蔽板１４と同じ高
さにするだけでも効果はあるが、より好ましくは、図１
に示したように、外壁１８の左右両側の高さを、遮蔽板
１４に接続される中心位置よりも高くした方がよいこと
がわかる。尚、これは、外壁１８の傾斜によって、各円
錐ホーン１０ａ，１０ｂを変形したことにより生じる各
円錐ホーン１０ａ，１０ｂの指向性の変化を補正するこ
とができるためであり、本発明者らが行った他の実験で
は、外壁１８を傾斜させることにより、性能指数（前述
のＧ／Ｔ）を約５％改善できることもわかった。

【００４０】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、一対の円錐ホーンを備えた一次放射器について説明
したが、本発明は、角錐ホーンにて形成される一次放射
器であっても、上記実施例と同様に構成し、同様の効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の一次放射器の構成を表す説明図であ
る。

【図２】 実施例の一次放射器を２衛星受信アンテナ用
の受信部として、受信回路基板と共に一体化する場合の
説明図である。

【図３】 実施例の一次放射器を使って受信アンテナの
サイドロープ特性を測定した測定結果を表す説明図であ
る。

【符号の説明】

２…一次放射器、１０ａ，１０ｂ…円錐ホーン、１２ａ
…円形導波管、１４…遮蔽板、１６…溝部、１８…外
壁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの人工衛星から送信され、同一のパ
   ラボラ反射鏡にて反射・収束された電波を夫々受け入
   れ、該電波を導波管を介してアンテナ給電部に導く一対
   のホーンを備え、該各ホーンの開口端側内周面の一部が
   各ホーンの中心軸に平行な平面となるように、該平面を
   形成する遮蔽板を挟んで前記各ホーンを近接配置するこ
   とにより、近接した２つの人工衛星からの送信電波を同
   一のパラボラ反射鏡を用いて受信できるようにした２衛
   星受信用一次放射器であって、 前記遮蔽板を除く前記各ホーンの外周部分に、所定幅を
   有する溝部を挟んで前記各ホーンの周囲を囲む外壁を形
   成すると共に、前記遮蔽板を該外壁まで延設することに
   より、前記各ホーンの周囲に指向特性改善用のチョーク
   を形成し、 更に、前記外壁及び前記遮蔽板の前記溝部の底面からの
   高さを、前記遮蔽板を除く前記各ホーンの開口端部より
   も高くしたこと特徴とすることを特徴とする２衛星受信
   用一次放射器。
2. 【請求項２】 前記外壁の前記溝部底面からの高さが、
   前記遮蔽板との接続部分では前記遮蔽板と同じで、前記
   遮蔽板から離れるに従い除々に高くなるように、前記外
   壁の開口端を傾斜させたことを特徴とする請求項１に記
   載の２衛星受信用一次放射器。