JPS5994902A - 反射鏡形アンテナ - Google Patents

反射鏡形アンテナ

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JPS5994902A
JPS5994902A JP20580782A JP20580782A JPS5994902A JP S5994902 A JPS5994902 A JP S5994902A JP 20580782 A JP20580782 A JP 20580782A JP 20580782 A JP20580782 A JP 20580782A JP S5994902 A JPS5994902 A JP S5994902A
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JP
Japan
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corrugated
horns
horn
cross
feeding
Prior art date
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Pending
Application number
JP20580782A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiichi Yamawaki
山脇 成一
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP20580782A priority Critical patent/JPS5994902A/ja
Publication of JPS5994902A publication Critical patent/JPS5994902A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01Q19/12Combinations 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

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、人工衛星搭載に適する無線通信用アンテナに
関する。特に任意の偏波で交叉偏波識別度の良好な成形
ビームまたはマルチビームを得ることのできる反射鏡形
のアンテナに関する。
〔従来技術の説明〕
従来のこの種のアンテナは、回転放物面鏡を反射鏡とし
、反射鏡の焦点付近に円形開口ホーン、円形コルゲート
ホーンあるいは方形開口ホーンを一次放射器として複数
個配置し、それら−次放射器の開口中心を適当に前記反
射鏡の焦点よりオフセットさせ、これら複数個の一次放
射器への電力と位相の配分を適当に与える構造である。
これにより、例えば三角形、多角形、楕円等の形状の成
形ビームあるいは複数個のペンシルビーム、すなわちマ
ルチビームを得ていた。
このような回転放物面鏡を用いたアンテナでは、反射鏡
の開口径と焦点距離とが与えられれば、反射鏡の焦点位
置より各給電ホーンの位相中心までの相対偏移量により
、各給電ホーンそれぞれより給電された電力によって反
射鏡によって形成される二次放射ビームの中心の指向方
向は使用する周波数とは無関係に決定される。したがっ
て、複数ビームの各ビームの中心方向相互間のなす角度
を小さくするためには、各給電ホーンの開口中心間の間
隔も小さくしなければならない。予め定めた形状の成形
ビームとするには前記複数の給電ホーンのそれぞれで形
成されるビームを合成することによって得るので、成形
ビームはある程度以上に鋭くすることができないことに
なる。
一方、使用周波数が与えられると給電ホーンの開口径に
は下限が存在し、これを一定値以下にすることは困難で
ある。したがって、反射鏡の開口径と焦点距離が与えら
れると、それに応じて成形可能な角度範囲あるいはマル
チビームにおけるビーム間の間隔には下限が存在するこ
とになる。さらに任意の偏波例えば円偏波または直交す
る直線2偏波を放射するアンテナの場合には、給電ホー
ンの開口断面を円形または正方形としなければならず、
そのため成形ビームの成形可能な角度範囲あるいはマル
チビームのビーム間の間隔の下限の角度がさらに大きく
なる欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記の欠点を解決するものであり、従来のアン
テナでは不可能とされていた下限を下まわる角度範囲で
の成形ビーム化またはマルチビームのビーム間隔の短縮
化を可能としたアンテナを提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、2個以上の楕円断面のコルゲートホーンを回
転放物面反射鏡の焦点近傍に配置し、このコルゲートホ
ーンをこの反射鏡の一次放射器として使用することを特
徴とする。
〔実施例による説明〕
本発明実施例を添付図面によって説明する。
第1図は本発明の実施例構造を示す側面図である。第2
図はこの構造の正面図である。第1図および第2図にお
いて、1は回転放物面反射鏡、Fはその焦点、2aおよ
び2bは楕円断面開口をもつコルゲート形給電ホーンで
ある。第1図および第2図中のXI、YlおよびZlは
説明のための座標軸である。2個のコルゲート給電ホー
ン2aおよび2bの放射位相中心を反射鏡1の焦点Fの
近傍に配置する。これらのコルゲート給電ホーン2aお
よび2bを第1図のA−A’力方向り視た配置を第3図
に示す。第3図においてコルゲートホーン給電ホーン2
aおよび2bのそれぞれの放射位相中心を図中の点Pe
aおよびPea’で示す。
図中δは焦点FよりXi軸方向への偏移量を示し、dは
焦点FよりY1軸方向への偏移量を示す。
第1図に示す構成のアンテナにおいて、コルゲート給電
ホーン2aによるビーム中心の指向方向と第4図の座標
系の21軸とのなす角θは、θ=sin−’(K・−) ρ0 で表される。ただしρ0は反射鏡1の焦点Fとこの反射
鏡の外周を焦点Fより見込む角の中心線と反射鏡1の交
叉する点Qとを結ぶ直線FQの長さであり、εは t=4耳7 で決る偏移量である。またKは第4図中に示した一次放
射器の放射中心方向F Q (!: Z 1軸とのなす
角αおよび一次放射器の放射パターンによって決定され
る定数である。なおこの式の導出は昭和53年度電子通
信学会総会全国大会No524に記載されている。
したがって給電ホーンの放射パターンに大きな差がない
場合には、Zl軸とビームの中心方向とのなす角θはそ
の値があまり大でない限りほぼεに比例する。
このような構成のアンテナで給電ホーン2aと2bによ
る合成ビームの利得の等直線は、例えば第5図に示す曲
線Eとなる。第5図中のPRは第3図中の給電ホーン2
aによりほぼ定まる利得の極大点を示す。PE’は第3
図の給電ホーン2bによってほぼ定まる利得の極大点を
示す。この座標中心Oと点PEまたはPF5を結ぶ角度
が第4図に示すθに相当する。
給電ホーンとして楕円断面のコルゲートホーンを用いる
と、楕円の短軸と平行な電界成分を主とする伝送モード
と楕円の長軸に平行な電界成分を主とする伝送モードの
何れのモードも等しい伝播定数を持ち、さらに交叉偏波
成分の発生量が極めて少ない性質がある。この性質につ
いてはr ” Cfrculary polarise
d horn antenna 1w1th anas
ymmetrical  pattern” at F
ifth Co1t、onMicrowave Com
munication、Budapest+  24〜
30  June974J に詳しい記述がある。
第6図は楕円の短軸に平行な電界成分を主とする伝送モ
ードを示したもので、図面符号lOは楕円ホーンの断面
を示し、11はホーン内部の電気力線を示す。
第7図は楕円ホーン10の長軸と平行な電気力線を11
で示したホーン内の電界分布の説明図で、第6図および
第7図に示す各モードの伝播定数は相等しい。
第6図および第7図に示す伝送モードについて楕円の長
軸および離心率と伝播特性を解析すると、次に説明する
ような性質が判明した。第8図は楕円コルゲート導波管
の一部を伝送方向に平行な対称軸を含む面で一部破断面
で示した側面図であり、第9図はその導波管の正面図で
ある。第8図および第9図において図面符号20は楕円
断面で内部に導体コルゲート部21をもつ導波管である
。このコルゲートの歯の深さβをほぼ使用波長の1/4
付近に選ぶ。2aoは楕円導波管内の伝播空間の楕円の
長軸、2boは短軸の大きさをそれぞれ示す。
このような構成の楕円断面コルゲート導波管内において
、第6図および第7図に示した伝播モードの管内波長λ
gと自由空間の波長λ0および楕円の長軸の1/2の長
さaoおよび離心率eとの間には、第10図のグラフに
示す関係がある。第10図中の曲線30および40はそ
れぞれ楕円コルゲート導波管の離心率eが0.2および
0.88の場合のグラフで、使用波長λ0を一定とすれ
ば曲線30および40の右方で第6図および第7図のモ
ードの波が伝播可能である。すなわち短軸を短くすれば
それに応じて長軸の長さ2aoが大となり、そうすれば
第6図および第7図の両モード波が同一の管内波長λg
で伝播可能となる。
一方円形導波管あるいは正方形導波管を用いて楕円コル
ゲート導波管と同程度の交叉偏波成分発生量の少ない高
性能の給電ホーンとして用いるためには、何れも内壁に
歯の深さがほぼλo / 4程度のコルゲート構造にす
ることが必要である。その場合導波管内の伝播空間の大
きさは円形コルゲート導波管ではドミナントモードにつ
いて管内直径りは使用自由空間波長λ0対して D≧0.586λ0 であることが必要である。正方形コルゲート導波管で′
は一辺の長さCは C≧0.5  λ。
であることが必要である。
以上の説明から、円形および正方形導波管を給電ホーン
とするためには、使用波長λ0に対応して導波管内断面
の大きさに下限が存在し、それ以下の大きさのものでは
使用できないが、楕円コルゲート導波管を用いれば、長
軸の長さを適当に与えられば楕円の離心率eを大として
短軸方向の長さを非常に少なくすることができることが
わかる。
したがって複数の楕円コルゲートホーンの長軸をほぼ並
行して配置すれば、これらのコルゲートホーンの短軸方
向にはホーンの放射位相中心間隔を接近して配置が可能
であり、その限界はホーンの放射位相中心同士で0.5
λ0である。しかも楕円コルゲートホーンは交叉偏波成
分の発生量が極めて少ない特性を有している。
以上説明した実施例においては2個の給電ホーンを用い
た場合について説明したが、同様に3個またはそれ以上
の多数の楕円コルゲート導波管を給電ホーンとして用い
ることが可能である。
第11図は前述第8図で説明した本発明に用いる楕円コ
ルゲートホーンの他の実施例構造図である。
比誘電率εrの誘電体50を図中のコルゲート部21の
歯の間に挿入した構造を特徴とする。このように誘電体
を挿入することによって、コルゲートの歯の深さl′を
第8図の歯の深さlに対してρ に短縮することができる。また第8図に示した楕円コル
ゲート導波管は管軸に沿って断面一定であるが開き角を
つけてない。
第12図は本発明の他の実施例構造図である。図におい
て回転放物面反射鏡1′の対称軸60上の前0 方焦点Fの近傍に楕円コルゲート導波管2aおよび2b
を配置したもので、第11図の実施例の構成の場合とほ
ぼ同様の電気的特性を得ることが可能である。
反射鏡の開口の形状は円に限定去れることはな(楕円で
も、方形でも本発明を適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、楕円コルゲート導波管を給電ホー
ンとして複数個のホーンを配置する場合には同程度の交
叉偏波発生量の少ない円形コルゲート導波管あるいは正
方形コルゲート導波管を給電ホーンとして用いる場合に
比べて隣接ホーンの放射位相中心間の間隔をはるかに接
近して配置することができる。これにより従来の円ある
いは正方形給電ホーンでは実現不可能であった狭い角度
範囲での成形ビーム化あるいはマルチビームにおいて狭
いビーム間隔をもつ高性能なアンテナが実現できる利点
がある。例えば静止人工衛星上から日本本土および離島
を1個のアンテナで効率よく交叉偏波成分の少ない成形
ビームで照射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の側面図。 第2図は本発明の実施例の正面図。 第3図は第1図の給電部の部分配置図。 第4図は第1図のアンテナの座標系の説明図。 第5図は第1図の実施例の放射パターンの説明図。 第6図および第7図は第1図の実施例で用いた給電ホー
ン内の電界説明図。 第8図および第9図は第1図の実施例で用いる給電ホー
ンの部分詳細図。 第10図は第1図の実施例で用いる給電ホーン内の伝播
波長の特性を説明する特性図。 第11図は本発明の給電ホーンの他の実施例を示す図。 第12図は本発明のアンテナの他の実施例を示す図。 1.1′・・・反射鏡、2a、2b・・・給電ホーン、
4E・・・利得の等両線、10・・・給電ホーンとして
用いる導波管、11・・・電気力線、21・・・ホーン
のコルゲート部、30.40・・・特性曲線、50・・
・誘電体、60・・・反射鏡の対称軸、A−A’・・・
矢視線、2ao、2b。 ・・・それぞれ楕円の長軸と短軸、F・・・反射鏡1ま
たは1′の焦点、P 88%、 P ea’・・・放射
位相中心点、PR,PE’・・・利得の極大点、!・・
・コルゲートの歯の深さ、x、y・・・角度を単位とす
る座標軸、XlおよびYl・・・説明のための座標軸。 3 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11  回転放物面反射鏡と、 この回転放物面反射鏡の焦点近傍に配置された複数個の
    楕円断面コルゲートホーンと を備え、 このコルゲートホーンを上記回転放物面反射鏡の一次放
    射器とする構造を特徴とする 反射鏡形アンテナ。
JP20580782A 1982-11-22 1982-11-22 反射鏡形アンテナ Pending JPS5994902A (ja)

Priority Applications (1)

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JP20580782A JPS5994902A (ja) 1982-11-22 1982-11-22 反射鏡形アンテナ

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JP20580782A JPS5994902A (ja) 1982-11-22 1982-11-22 反射鏡形アンテナ

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JPS5994902A true JPS5994902A (ja) 1984-05-31

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ID=16513011

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JP20580782A Pending JPS5994902A (ja) 1982-11-22 1982-11-22 反射鏡形アンテナ

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60203003A (ja) * 1984-03-27 1985-10-14 Nec Corp 誘電体装荷楕円コルゲ−トホ−ン
WO2004109856A1 (ja) * 2003-06-05 2004-12-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 電波レンズアンテナ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60203003A (ja) * 1984-03-27 1985-10-14 Nec Corp 誘電体装荷楕円コルゲ−トホ−ン
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