JPS5836863B2 - 可変指向アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば放送用静止衛星に搭載したマイクロ波
アンテナ等のアンテナにおいて、送信パターンと受信パ
ターンとを相違させ，特に、受信パターンについてはそ
の指向方向を所望に応じて変化させ得るようにした可変
指向アンテナに関するものである。

例えば現在行なわれている放送用静止衛星に関する実験
においては、実験用放送衛星を東径１１０度の赤道上に
静止させ、その放送衛星からの送信電波により、小笠原
、沖縄等の離島を含めた日本の全土をカバーするととも
に、日本全国の所望の地域からの電波をその放送衛星に
より中継して日本全土に放送するように計画されている
。

しかして、従来，放送用等の静止衛星に搭載したマイク
ロ波アンテナは、一般に、その送信パターンが中心ほど
高利得となり、周辺ほど利得が低ｆするようになってい
るために、その静止衛星からの電波をその指向性パター
ンの周辺部で受信しなければならない離島などの地域に
おいては、高利得の大口径マイクロ波アンテナを地上局
に設置する必要があった。

また、放送用静止衛星に搭載したマイクロ波アンテナの
受信パターンも、上述のように中心ほど高利得で周辺ほ
ど利得が低下するような単一の指向性パターンであるた
めに、その受信パターン内の複数の地域にそれぞれ配置
された複数の地上局からその放送衛星ｌこ向けて同時に
電波を送信すると、放送衛星の受信パターンには上述の
ように電波を選択的に受信する機能がないために、それ
ら複数の地上局からの受信電波が同一周波数であれば、
放送衛星の受信部に混信が生じ、各地上局からの放送番
組が混清したり、衛星搭載のトランスポンダが過負荷に
なって破壊されたりすることになる。

したがって、かかる障害を防止するためには、各地上局
からの電波の周波数をそれぞれ相違させるなどの措置を
講じる必要が生じ、そのために衛星搭載機器の構成が複
雑かつ大型となるなどの問題が生じていた。

本発明の目的は、上述した従来の問題を解決し、例えば
放送用静止衛星に搭載のマイクロ波アンテナなどにおい
て、その送信パターンと受信パターンとを電波の送信お
よび受信にそれぞれ適合するように相異ならせ、特に、
受信パターンについては、異なる地域からの電波に対し
て指向性に選択機能をもたせるようにした可変指向アン
テナを提供することにある。

したがって、本発明可変指向アンテナは、例えば放送衛
星搭載用アンテナについていえば、地上への放送用送信
パターンはつねに一定の所望の指向性パターンとなるよ
うに設定し、受信パターンについてのみ、地上からのコ
マンド信号によりトランスポンダを操作して指向性パタ
ーンを所望の電波の到来方向に切換え得るようにして、
共通の受信周波数における受信パターンを個々に設定し
、例えばともに１４ＧＨＺとする電波の受信パターンに
ついては、いずれも１４ＧＨＺの電波を送信する地上局
をそれぞれ指向するように受信パタンを個々に設定し、
それぞれの受信パターンは、いずれも、対象地上局を指
向する尖鋭なペンシルビーム特性のものとし、それぞれ
の地上局に対して極めて選択性のよい高感度の受信アン
アナを個個に設けたのと同等の受信性能が得られるよう
にし、もって、単一の受信パターンにより日本全土をカ
バーするようにした従来のアンテナに比して格段に選択
性および感度の優れた受信状態にて日本全土各地からの
送信電波、例えば、小型中継車からの中継用送信電波を
受信して放送衛星を介し全国生放送を行ない得るように
したものである。

すなわち、本発明可変指向アンテナは、それぞれ異なる
送受信パターンを形成するように構成配置して複数個の
放射器を反射鏡にそれぞれ結合させることにより互いに
分離してそれぞれ形成した複数個の放射パターンを組合
わせた総合の送信パターンを有するとともに前記複数個
の放射パターンにそれぞれ対応した複数個の受信パター
ンを有するアンテナを構成し、前記複数個の放射器Ｃこ
送信波と受信波とをそれぞれ分離する複数個の送受分波
器をそれぞれ縦続接続し、前記アンテナから送信する電
波（こついては、前記複数個の送受分波器をそれぞれ介
して前記複数個の放射器に並列給電するとともに、前記
アンアナにおける総合の送信パターンに対応させて前記
複数個の放射器により前記反射鏡をそれぞれ照射し、前
記アンテナにより受信した電波については、前記複数個
の放射器のうち所望の受信パターンに対応する放射器に
結合した受信波を前記送受分波器を介して、前記複数個
の受信パターンに共通に受信町能の強度を有する選択指
令用電波の受信に応じ、選択的に取出すようにしたもの
である。

以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明
する。

本発明可変指向アンテナを、二回反射型オフセットグレ
ゴリアンテナをマルチホーンによりビーム方向がわずか
ずつずれるようにして励振したもので構成した場合にお
ける原理的構成の例を第１図に示す。

二回反射型オフセットグレゴリアンテナとは、周知のよ
うに、回転放物面を、その回転放物面の回転軸に平行な
筒面母線を有し、かつ、その回転軸を含まない円筒面も
しくは楕円筒面によって切り取った形状の鏡面を主反射
鏡とし、回転楕円面をなす鏡面を副反射鏡として二回反
射型に構成し、主反射鏡をなす回転放物面の回転軸と副
反射鏡をなす回転楕円面の回転軸とがそれぞれの回転面
の焦点において適切な角度で交叉するようにしてそれら
主副両反射面を組合わせ配置し、副反射面をなす回転楕
円面の他の焦点の位置に一次ホーンを配置してそれら副
主両反射面を順次に励振するようにしたものであり、主
反射鏡から放射する電波の進路を妨害する障害物が存在
せず、また、主副両反射鏡の組合わせによるアンテナ設
計の自由度が大きいので、良好な電気的特性を有するマ
イクロ波アンテナを得ることが容易である。

本発明可変指向アンテナは、上述したような主反射鏡６
と副反射鏡５とよりなる２回反射型オフセットグレゴリ
アンテナにおける副反射鏡５をなす回転楕円面の焦点の
位置｛こなるべく近接させてマルチホーン、すなわち、
複数個の一次ホーン４を配置し、それら複数個の一次ホ
ーン４によるアンテナの指向性パターンがそれぞれ所望
の地域を指向するようにそれら一次ホーン４の指向方向
を適切に設定し、それら複数個の一次ホーン４に、入力
端子１から供給した放送衛星搭載のトランスポンダ送信
機から送信波を、電力分配器２および複数個の送受分波
器３をそれぞれ介して供給し、各一次ホーン４からの送
信電波による地上の等電界強度パターンが所望の形状お
よび面積比を有し、それら個々の送信パターンを包括し
た総合の等電界強度送信パターンが所望の形状をなして
、例えば離島をも含めた日本全土を効率よくカバーする
ように、電力分配器２により、各一次ホーン４に供給す
る送信波の電力比率を適切に設定する。

第１図に示したように一次ホ一７４を３個とした場合に
おける上述した各一次ホーン４からのビームａ，ｂ，Ｃ
による個々の送信パターンおよびそれら個々の送信パタ
ーンを包括した総合の送信パターンの例を第２図に示す
が、第２図に示す送信パターンにおいては、ビームａに
よる本土方向の送信電力を離島方向のビームｂおよびＣ
による送信電力より著しく増大させると共にその指向性
を尖鋭にし、総合の送信パターンが効率よく日本全土を
カバーするように各一次ホーンの送信パターンおよび電
力分配比を適切に設定してある。

第１図に示した構成例における送受分波器３Ｇ−ｔ，同
じ可変指向アンテナを送受信に兼用し、しかも、送受信
パターンを相違させ、かつ、受信パターンを所望に応じ
選択し得るようにするために送信波と受信波とを分離す
るためのものであり、通例の放送衛星におけるように送
信波と受信波との周波数が異なる場合には、その周波数
の相違を利用してｐ波器により送信波と受信波とを分離
するように構成することもでき、あるいは、送信波と受
信波との伝搬方向の相違を利用してサーキュレータなど
方向性回路素子をもって構成することもできる。

一方、地上から放送衛星に向けて送信した電波６こつい
ては、例えば第１図に示したビームａの方向からの地上
波を主反射鏡６および副反射鏡５により順次に反射させ
てビームａに対応する一次ホーン４に供給する。

各一次ホーン４による受信波は、上述した送受分波器３
に供給されて送信波と分離されるので電力分配器２には
向はず、それぞれの送受分波器３からスイッチ回路７に
導かれる。

スイッチ回路７においては、地上局からのコマンド信号
を受信して形成した制御信号を入力端子８から供給して
、所望の地上局からのビームａによる受信波のみを、そ
の受信波に対応する一次ホーン４および送受分波器３を
介して受信波出力端子９に出力するように、受信波の切
換スイッチングを行なう。

すなわち、各一次ホーン４による受信パターンが第３図
に示すように構成されている場合に、ビームａによる受
信波のみを選択して出力端子９から取出す圭きには、ス
イッチ回路７に供給された各一次ホーン４の受信出力波
のうち、ビームａに対応する一次ホーン４の受信出力波
のみが出力端子９６こ接続さ札他のビームｂ，ｃに対応
する一次ホーン４の受信出力波は短絡される。

したがって、スイッチ回路７のかかる切換え接続の状態
においては、第１図に示した３個の一次ホ一ン４のうち
、ビームａに対応する一次ホーン４のみが存在し、他の
２個の一次ホーン４が存在しないのト等価の高利得の尖
鋭なペンシルビームアンテナと同等の極めて良好な選択
性を有する受信パターンが構或される。

なお、かかる受信波の選択切換えは、第１図に示した３
本のビームａ ， ｂ，Ｃのいずれに対しても同様に行
なうことができ、所望の地上局数にそれぞれ対応させて
設置した任意個数の一次ホーン４についても、同様の選
択切換えを行ない得ること勿論であり、任意所望の方向
の地域に配置した小型中継車からの小口径の送信アンテ
ナによる送信電波を良好な状態で受信して放送衛星を介
して日本全土６こ生中継放送を行なうようにすることが
できる。

なお、上述したような日本全土各地からの地上送信波に
よる放送番組の切換え中継放送を行なう場合には、かか
る番組切換えを統轄する主幹局は、極めて大口径のアン
テナを備えて極めて強力なコマンド信号を放送衛星に向
けて送信するので、上述したようにスイッチ回路７を制
御するための制御信号は、放送衛星のアンテナにおける
受信パターンが如何なる方向を指向している際にも、コ
マンド信号が良好な状態で受信されて放送衛星搭載機器
を確実に制御することができる。

また、上述の実施例においては、ほぼ同一方向を指向し
た複数個の一次ホーンを複合し、例えば送信電力に応じ
適切に組合わせて給電するようにしたものも１個の一次
ホーンとみなすものとする。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、例え
ば放送用静止衛星からの送信電波の指向性パターン、す
なわち、放送衛星を通じてテレビジョン放送番組を観視
し得る地域のカバレージはそのままにして、地上局から
放送衛星搭載の中継放送機器をアクセスし得る地域、す
なわち、放送衛星における受信電波の指向性パターンを
、それぞれの地域に対してのみ高利得のペンシルビーム
特性にして、しかもその指向方向を地域毎４こ可変にす
ることができる。

したがって、例えば沖鳳小笠原等の離島を含めた日本全
土の各地から小型中継車を使用して小口径の地上アンテ
ナにより放送衛星を中継局にして日本全土に生中継放送
を行なうことができる。

また、放送衛星の中継放送機器は、コマンド信号６こよ
り制御されあらかじめ定めたビーム方向以外の地域から
の地上電波ｌこ対してはアンテナの受信利得に大きい差
異があるので、同一周波数の地上電波であっても混信を
生ずるおそれは全く生ぜず、予定の放送番組以外の異種
番組を送出する等の事故が起きる心配がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明可変指向アンテナの原理的構成の例を示
すブロック線図、第２図は同じくその送信電波の指向性
パターンの例を示す線図、第３図は同じくその受信電波
の指向性パターンの例を示す線図である。 １・・・・・・送信波入力端子、２・・・・・・電力分
配器、３・・・・・・送受分波器、４・・・・・・一次
ホーン、５・・・・・・副反射鏡、６・・・・・・主反
射鏡、７・・・・・・スイッチ回路、８・・・・・・制
御信号入力端子、９・・・・・・受信波出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の放射器を反射鏡にそれぞれ結合させること
   により互いに分離してそれぞれ形成した複数個の放射パ
   ターンを組合わせた総合の送信パターンを有するととも
   に前記複数個の放射パターンにそれぞれ対応した複数個
   の受信パターンを有するアンテナを構成し、前記複数個
   の放射器に送信波と受信波とをそれぞれ分離する複数個
   の送受分波器をそれぞれ縦続接続し、前記アンテナから
   送信する電波については、前記複数個の送受分波器をそ
   れぞれ介して前記複数個の放射器に並列給電するととも
   に、前記アンテナにおける総合の送信パターンに対応さ
   せて前記複数個の放射器により前記反射鏡をそれぞれ照
   射し、前記アンテナにより受信した電波については、前
   記複数個の放射器のうち所望の受信パターンに対応する
   放射器に結合した受信波を前記送受分波器を介して、前
   記複数個の受信パターンに共通に受信可能の強度を有す
   る選択指令用電波の受信に応じ、選択的に取出すように
   したことを特徴とする可変指向アンテナ。