JPS5944108A - 多周波数帯共用複反射鏡アンテナ - Google Patents

多周波数帯共用複反射鏡アンテナ

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JPS5944108A
JPS5944108A JP15546782A JP15546782A JPS5944108A JP S5944108 A JPS5944108 A JP S5944108A JP 15546782 A JP15546782 A JP 15546782A JP 15546782 A JP15546782 A JP 15546782A JP S5944108 A JPS5944108 A JP S5944108A
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JP
Japan
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frequency
reflector
phase
frequency bands
frequency band
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Application number
JP15546782A
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English (en)
Inventor
Susumu Tamagawa
玉川 「すすむ」
Isao Mori
森 勲
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS5944108A publication Critical patent/JPS5944108A/ja
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    • 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
    • H01Q19/18Combinations 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 having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19Combinations 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 having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多周波数帯共用複反射鏡アンテナ、特にマ・f
クロ波・準ミIJ波等の高い周波数帯域において、二つ
以上の周波数帯で共用されるカセグレン型などの多周波
数帯共用複反射鏡アンテナに関する。
マイクロ波・準ミIJ波等の高い周波数帯を使用する衛
星通信方式では、地球局アンテナとして凸形の副反射鏡
を有するカセグレン・アンテナや凹形の副反射鏡を有す
るグレゴリアン・アンテナなどの複反射鏡アンテナが広
く用いられている。衛星通信方式では一般に地球局から
衛星に向けて送信するアップリンクと衛星からの電波を
受信するダウンリンクとでは異った周波数帯、例えば6
GH。
帯と4GH,帯が用いられ、地球局アンテナは通常画周
波数帯を共用し送受兼用で使用される。近年、衛星通信
需要の増大と衛星の大型化に伴って、一つの衛星で一対
の周波数帯のみならず更に多くの周波数帯を使用し通信
量の増大を計る例が生じている。例えば、インテルサッ
トの5号衛星では4/6GHz帯のほかに11/14G
Hz帯の衛星中継器を備え、これを利用する一部の地球
局では4/6及び11/14GHz帯を共用するアンテ
ナの使用が考えられている。アンテナのビーム幅はアン
テナ直径および周波数に反比例して細くなる性質があり
、大口径アンテナで周波数の離れた複数の周波数帯の共
用を考える場合、高い周波数帯ではビーム幅が狭くなり
過ぎてアンテナの指向方向制御性能が充分でなく、強風
などの場合に実効利得変動が大きくなるという問題が発
生する。これを解決する一つの方法は高い周波数帯のビ
ーム幅を通常よりも拡げることである。
地球局等に用いられる複反射鏡アンテナは通常高能率を
目標として設計されているが、高能率を目標とせず、先
端が平坦でビーム幅が拡大され側方放射の少ない指向性
を有するカセグレン・アンテナが昭和49年度電子通信
学会全国大会予稿・論文番号802[反射鏡アンテナに
よる指向性合成」(P、805)E提案されている。こ
の提案によれば、ビーム幅の拡大は、第1図に示すよう
に副反射鏡1にほぼ1/4波長の段差を設け、−次放射
器系の放射中心2から副反射鏡1の中央部反射面3で反
射し主反射鏡5を経てアンテナ開口面6に至る一点鎖線
で示す電波通路り。と、環状部反射面4で反射してアン
テナ開口面6に至る二点鎖線で示す電波通路り、との通
路長差が1/2波長となるように鏡面を設計し、アンテ
ナ開口面6の位相が半径r以内の中心部と半径1以上の
周辺部とで開口面位相分布7で示すように逆相となるよ
うにして達成することがで、きる。しかしながら、前述
のような多周波数帯を共用するアンテナに対して段差を
設けた副反射鏡を使用すると、高い周波数帯Fllで開
口面上の中心部と周辺部の位相が逆相とガるように副反
射鏡の段差を決定すると、低い周波数帯FLでもかなシ
の位相差が発生し、利得の低下や指向性の劣化が生じる
という欠点がある。
本発明の目的は、周波数選択性表面板(以下FSR8と
略記)を使用することによυ、上述の欠点を除去し必要
な周波数帯のみでビーム副を拡大し、他の周波数帯では
利得の低下や指向性の劣化が生じない多周波数帯共用複
反射鏡アンテナを提供することである。
本発明の多周波数帯共用複反射鏡アンテナは、主反射鏡
と副反射鏡と複数の周波数帯で共用される−次放射器系
とを有する複反射鏡アンテナにおいて、前記副反射鏡が
中央部とこれを取り巻く少なくとも一つの環状部とから
なる複数の構成部に分割され、この構成部の少々くとも
一つが前記複数の周波数帯の少なくとも一つを透過し他
を反射する少なくとも一枚のFSR3とその後方に配置
され前記FSR8を透過した電波を反射する反射面とを
備え、前記FSR8及び前記反射面の位置を前記−次放
射器系から放射され前記副反射鏡の各構成部で反射し前
記主反射鏡を経てアンテナ開口面に至る各電波通路の少
なくとも一つを通った電波の前記アンテナ開口面におけ
る位相が前記複数の周波数帯の少なくとも一つにおいて
他の前記電波通路を通った電波の位相と逆相関係となり
他の周波数帯ではすべて同相関係となるように設定する
ことによって構成される。
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明に使用される副反射Qπの第1の実施例
の鏡面構成を示す断面形状図であり、中央部3′とこれ
を取り巻く環状部4′とに分かれ、環状部4′には使用
周波数帯Fu及びFLのうち高い周波数帯Fuを透過し
低い周波数帯れを反射する高域透過型のFSR88と、
その後方に配置されFSR88を透過した高い周波数帯
への電波を反射する金属の反射面9とを備え、環状部4
′のFSR88は中央部3′の反射面3のほぼ延長上に
あってFLに対して副反射鏡面を構成し、反射面9はF
SR88の後方Δ(ΔはFuの波長のは)21/4)に
選定され、−次放射器系から放射され反射面3で反射さ
れた電波と、反射面9で反射された電波との開口面上で
の位相差がFuの中心周波数でπとなるように設定され
ている。従ってアンテナ開口面上の位相は、高い周波数
帯Fuでは中心部と周辺部とで逆相関係となってビーム
幅が拡大されるが、低い周波数帯FLでは同相となって
利得の低下や指向性の劣化を招くことがない。FSR8
としては従来から知られている金属薄板に長方形窓を多
数あけた長方形格子板を使用すれば、斜入射に対して偏
波面にかかわらずほぼ同様な高域透過型の特性が得られ
る。
第3図は副反射鏡の第2の実施例の断面形状図で、中央
部3′に高域透過型のFSR8IOとその後方に反射面
11とを備え、第1の実施例の場合とは逆に、中央部の
反射面11で反射された高い周波数帯Fuの電波が環状
部の反射面12で反射された電波よりも遅れることによ
って、開口面上で逆相関係となるよう構成されていて同
様の効果が得られる。
第4図(al及び(blは副反射鏡の第3及び第4の実
施例の断面形状図であり、上述の第1及び第2の実施例
が高域透過型のF S RSを使用しているのに対して
、低域通過型のFSR8を使用して同様の特性を実現す
るものである。それぞれ中央部3′と環状部4′に分か
れ、一方の前面に低域通過型のFSR813又は13′
があり、その後方に反射面14又は14′があって、高
い周波数帯FuでFSR813又は13′で反射した電
波と他の構成部の反射面15又は15′で反射した電波
の位相が開口面上で逆相となり、低い周波数帯ではそれ
ぞれIi’SR813又は13′を透過し反射面14又
は14′で反射した電波と反射面15又は15′で反射
した電波の位相が開口面上で同相となるよう構成されて
いる。低域通過型のFS R8としては高域通過型のF
SR8と相補的な構造のFSR8,すなわち薄い長方形
の金属板が多数配列されその開に細い格子状の隙間を有
する構造が使用できる。この場合、金属板を支持するた
めに誘電体の板などが用いられるので、この誘電率によ
る透過波への影響を考慮して反射面14゜14′は反射
面15 、15’に対して僅かな段差が設けられている
第5図(a)及び(blは副反射鏡の第5及び第6の実
施例の断面形状図であυ、それぞれ中央部16と中間環
状部17と周辺環状部18の3構成部に分かれていて、
三つの周波数帯F l、 + F M + F uのう
ち高い周波数帯Fuと中間の周波数帯FMに対してそれ
ぞれ異った割合でビーム幅を拡げるように構成されてい
る。図には各構成部で反射された電波の開口面上での位
相分布を併せて示しである。第5図(alは中間環状部
17にFuのみを透過しFM、!:FLとを反射する高
域透過型FSR8,19(破線)と反射面20とを備え
、周辺環状部18にはFu (!: FMとを透過しF
Lを反射する高域透過型FSR821(一点鎖線)およ
びFMを透過しFuを反射する低域透過型FSR822
(二点鎖線)と反射面23とを備え、中央部16の反射
面24とによって開口面上の位相分布がPLではすべて
同相とカリFM I F uではそれぞれ半径r1.r
2を越える周辺部でπ遅れの逆相となるよう構成されて
いる。第5図(blは中央部16がli’uとFyを透
過する高域透過型FSR82丁及びFuのみを透過する
高域透過型FSR319’と反射面24′とを備え、中
間環状部17が上記FSR821′と反射面20′とを
備え、周辺環状部18がFuとFMを透過する高域透過
型FSR819″とFMを透過しFuを反射する低域透
過型FSR822’と反射面23′とを備えていて、開
口面上の位相分布がF M IFuでそれぞれ半径rl
+r2を越える周辺部でπ進んで逆相と力るよう構成さ
れている。
上述の第1〜第4の実施例では、高低二つの周波数帯域
17’uとFLとを共用する複反射鏡アンテナにおいて
、高い周波数帯17’uのビーム幅を拡大する場合を説
明したが、三つ以上の周波数帯を共用する場合に高い方
の複数の周波数帯が接近していて且つ比帯域幅が小さい
ときは、これら複数の周波数帯の中心の周波数で設計し
、複数の周波数帯で開口面上の位相が逆相関係となるよ
うにしてビーム幅を拡大することができる。例えば、前
述の4/6及び11/14 GHz帯を共用するインテ
ルザット系のアンテナで11/14GHz帯のビーム幅
を拡大することが可能である。又、FSR8としては金
属薄板から成る長方形格子板およびこれと相補的な形状
の一枚構成のものを用い、副反射鏡各構成部で反射され
た電波の通路長差がπとなるよう説明したが、FSR8
は複数枚構成として遮断特性や帯域特性を向上したもの
を使用してもよく1通路長差をπの奇数倍に選定すれば
同様の効果を得ることができる。又、第5及び第6の実
施例では、副反射鏡が三つの構成部から成り、高域透過
型FSR8と低域透過型FSR8とを用いて二つの周波
数帯F ur FMにおいて開口面上の位相分布が異っ
九半径rl 、 r2で逆相関係とたるよう構成されて
いるが、実施例の構成に限られず、帯域透過型または帯
域反射型のFSR8を使用した構成も可能でおり、四つ
以上の構成部とすることもできる。更に、上述の各実施
例においては高い周波数帯のビーム幅を拡げる場合につ
いて述べたが、同様な技術手段によって低い周波数帯の
みのビーム幅を拡げることもでき、例えば高い周波数帯
で地上固定局間の通信を行ぺ低い周波数帯で上記固定局
の近くに散在する複数の固定局または移動局との通信を
行うなどの用途に使用することができる。なお、以上の
説明は軸対称ガ構造を有するカセグレン又はグレゴリア
ン型の複反射鏡アンテナとして行なったが必ずしも軸対
称な鏡面系である必要はなく、オフセットカセグレンや
オフセットグレコ゛リアンなどの複反射鏡アンテナに対
しても本発明の技術思想を適用することができる。
以上詳細に説明したように、本発明の多周波数帯共用複
反射鏡アンテナによれば、副反射鏡にFsttsを使用
することによって必要な周波数帯のみのビーム1ぶを拡
大し、他の周波数帯では利得の低下や指向性の劣化が生
じないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の段差付副反射鏡アンテナの構成図、第2
図は本発明に使用される副反射鏡の第1の実施例の鏡面
構成を示す断面形状図、第3図は副反射鏡の第2の実施
例の断面形状図、第4図(al及び(blは副反射鏡の
第3及び第4の実施例の断面形状図、第5図(a)及び
(blは副反射鏡の第5及び第6の実施例の断面形状図
でおる。 1・・・・・・副反射鏡、2・・・・・・放射中心、3
,11゜14.15’、24.24′・・・・・・中央
部反射面、4゜9.12.14’、15,20.20’
、23.23’ ”・・・・・・環状部反射面、5・・
・・・・主反射鏡、6・・・・・・アンテナ開口面、7
・・・・・・開口面位相分布、s、io。 19.19′、21,21′・・・・・・高域透過型F
SI詔、13 、13’ 、 22 、22’・・・・
・・低域透過型FSR80第1図 第 2 (2) 第 3 図 第 4 図 /J / (111t z )

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)主反射鏡と副反射鏡と複数の周波数帯で共用され
    る一次放射器系とを有する複反射鏡アンテナにおいて、
    前記副反射鏡が中央部とこれを取り巻く少なくとも一つ
    の環状部とからなる複数の構成部に分割され、この構成
    部の少なくとも一つが前記複数の周波数帯の少なくとも
    一つを透過し他を反射する少なくとも一枚の周波数選択
    性表面板とその後方に配置され前記周波数選択性表面板
    を透過した電波を反射する反射面とを備え、前記周波数
    選択性表面板および前記反射面の位置を前記−次放射器
    系から放射され前記副反射鏡の各構成部で反射し前記主
    反射鏡を経てアンテナ開口面に至る各電波通路の少なく
    とも一つを通った電波の前記アンテナ開口面における位
    相が前記複数の周波数帯の少なくとも一つにおいて他の
    前記電波通路を通った電波の位相と逆相関係となり他の
    周波数帯ではすべて同相関係となるように設定したこと
    を特徴とする多周波数帯共用複反射鏡アンテナ。
  2. (2)前記副反射鏡が中央部とこれを取り巻く一つの環
    状部とからなり、そのいずれか一方に設けられた前記周
    波数選択性表面板が高域透過特性を有し、前記複数の周
    波数帯のうち前記周波数選択性表面板の透過域にある周
    波数帯で前記アンテナ開口面における位相が逆相関係と
    なるよう構成された特許請求の範囲第(1)項記載の多
    周波数帯共用複反射鏡アンテナ。
  3. (3)前記副反射鏡が中央部とこれを取り巻く一つの環
    状部とからなり、そのいずれか一方に設けられた前記周
    波数選択性表面板が低域透過特性を有し、前記複数の周
    波数帯のうち前記周波数選択性表面板の反射域にある周
    波数帯で前記アンテナ開口面における位相が逆相関係と
    なるよう構成された特許請求の範囲第(1)項記載の多
    局波数帯共用複反射鏡アンテナ。
  4. (4)前記副反射鏡が中央部とこれを取り巻く中間環状
    部および周辺環状部とからガリ、前記複数の周波数帯の
    うち最も周波数の高い周波数帯を含む少なくとも一つの
    周波数帯において前記中央部で反射した電波の前記アン
    テナ開口面における位相が前記中間環状部および前記周
    辺環状部で反射した電波の位相と逆相関係となり、こ0
    周波数帯に次いで周波数の高い少なくども一つの周波数
    帯において前記周辺環状部で反射した電波の前記アンテ
    ナ開口面における位相が前記中間環状部および前記中央
    部で反射した電波の位相と逆相関係となるよう構成され
    た特許請求の範囲第(1)項記載の多周波数帯共用複反
    射鏡アンテナ。
JP15546782A 1982-09-07 1982-09-07 多周波数帯共用複反射鏡アンテナ Pending JPS5944108A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6218990B1 (ja) * 2016-12-13 2017-10-25 三菱電機株式会社 反射鏡アンテナ装置
WO2021106093A1 (ja) * 2019-11-27 2021-06-03 三菱電機株式会社 反射鏡アンテナ装置

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