JPS6013322B2 - マルチビ−ム空中線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマルチビーム空中線に関し、特に人工衛生など
の如き移動する物体に搭載される閉口形空中線であって
、１個の主反射鏡で複数個のビームを所望の方向に放射
し、さらにそのうちの一部のビームを固定とし、残りの
ビームの方向を変化させることのできる機能をも兼備し
たマルチビーム空中線に関する。

静止人工衛星による対地上通信では、衛星に備えられた
空中線が地上の複数個の所望する局部的な地方を効率よ
く照射することが望まれる。

このような空中線として１個の空中線で複数個のビーム
を放射するマルチビーム空中線が知られている。さらに
このような空中線を効率よく使用するため、放射するビ
ー「−ムのうち一部を一定の地域を照射する固定ビー．
ムとし、一部を通信内容に応じて異なる地域を照射する
可動ビームとする空中線がある。従来知られているこの
ような空中線としては、主に回転対称のパラボラ空中線
もしくはこの一部から構成されるものを主体としてあり
、可動ビームを作る場合には、この大形のパラボラ形主
反射鏡の内側に格子状の偏波選択性の可動反射鏡を設け
て、偏波面の異なる電波を可動ビームとするものがある
。

またこの可動反射鏡を周波数選択性としたものである。
しかし、いずれの場合もこれら可動反射鏡の大きさは主
反射鏡とほとんど同じ大形のものであり、可動機構を含
めた重量はかなり大きく、衛星搭載に際しては重量を増
加させることとなり不都合がある。またこのほかにもビ
ーム方向を可動とするその他の空中線として、主反射鏡
を固定し、それより小形の副反射鏡を可動とするものも
あるが、副反射鏡を動かすことにより全てのビーム方向
が関連して動くことになりビーム毎に方向を定めること
が出来ない欠点があった。さらに、ビーム照射領域の観
点から見ると、従来のマルチビーム空中線では、通常の
円形ビームが基本となっているため、地上の通信地域が
長円形を始めようとする楕円形状、もしくはこれらの重
なり合いの場合には、これらの地域を補うために少なく
とも２個以上の円形ビームを作る必要があり、給電回路
の複雑化、回路損失の増加および衛星搭載時の重量の増
加をも招くことになる。したがって、特に日本国土のよ
うに細長い地域に通信施設を設ける場合には、マルチビ
ーム空中線を構成する給電回路は非常に複雑なものとな
る。本発明の目的は、１個の主反射鏡により複数個のビ
ームを形成させ、それらのビームを通信領域に合わせて
楕円状にビーム整形し、さらに可動機構を容易に追加す
ることにより、上記従来の欠点を除去し、複数個のビー
ムのうち一部の指向方向を、他の固定ビームに影響する
ことなく、可動ビームとすることの出来る能率のよい軽
量のマルチビーム空中線を提供することにある。本発明
によれば、鏡面が鏡軸を含む第１の面内で第１の放物線
を呈し、かつ前記鏡軸を含み前記第１の面と交錯する第
２の面内で前記第１の放物線とは異なる第２の放物線を
呈する非回転対称放物体もしくはその一部分で形成され
た主反射鏡と、前記第１および第２の放物線の焦点位置
にそれぞれ酉己設された第１および第２の一次放射器ま
たは一次放射器および副反射鏡とを含むことを特徴とす
るマルチビーム空中線が得られる。

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施例に係るマルチ
ビーム空中線を示し、これらの図面において、１は主反
射鏡で、この主反射鏡１は金属性ですべての電波を反射
するものである。主反射鏡１の鏡面ｌａは、非回転対称
槽円放物体の一部で形成されており、鏡軸ｌｂ上には楢
円放物体の短軸を含む面内と長軸を含む面内とにそれぞ
れ焦点が存在する。主反射鏡１のこれらの焦点位置もし
くはその近傍には、一次放射器２および３が設置されて
おり、一次放射器２は短軸側焦点位置に配設され、一次
放射器３は長軸側焦点位置に酉己設されている。ここで
、第１図は主反射鏡１を椿円放物体の短軸を含む面で切
った状態を示し、鏡面竃ａで示される第１の放物体の焦
点は短軸の焦点、即ち一次放射器２の位置にあり「一次
放射器３の位置は第１の放物線の焦点となっていない。
したがってｔ一次放射器２から放射された電波は平面２
０ａとなり、一次放射器３からの電波は凹面２１ａとな
る。一方、第２図は主反射鏡１を楕円放物体の長軸を含
む面で切った状態を示し「鏡面ｌａ′で示される第２の
放物線の焦点、即ち一次放射器３の位置にあり、一次放
射器２の位置は第２の放物線の焦点となっていない。し
たがって、一次放射器３からの電波は平面２１ｂとなり
、一次放射器２からの電波は凸面２０ｂとなる。一次放
射器２および３から放射された電波ビームー０および１
１は、主反射鏡１の鏡面ｌａ，ｌａ′で反射され、それ
ぞれ定められた方向へ放射されるが、放射されたビーム
により形成される領域は、一次放射器２と３とでは異な
る。

すなわち、第１図に示すように一次放射器２が楕円放物
体の短軸を含む面内の第１の放物線の焦点位置にある場
合は、上述の如く電波ビームー０‘こよる波面２０ａは
放射方向に対して直交する平面になるのに対し、長軸を
含む面内の第２の放物線の焦点に設置された一次放射器
３からの給電は、いわゆる偏位給電となり、電波ビーム
１１による波面２１ａは凹曲面となる。このため、電波
ビーム１１による照射領域は焦点位置２からのビーム１
０のそれに比べて広くなる。一方、第２図の場合、長鰍
を含む面内の第２の放物線の焦点位置に設置された一次
放射器３からの電波ビーム１１による波面２１ｂは平面
となり、一次放射器２からの電波ビーム’０１こよる波
面２０ｂは凸曲面となる。

すなわち、短軸を含む面内の第２の放物線の焦点位置に
設置された一次放射器２による給電は、第１図の場合と
は逆に、偏位給電となり、電波ビーム亀０１こよる照射
領域は焦点位置３からのビーム１１のそれに比べて広く
なる。したがって、電波ビーム１０および１１で形成さ
れる照射領域はほぼ互に直交し、それぞれ楕円形状を呈
する。第３図はこれらの電波ビーム１０および１１で形
成される照射領域を示すもので、３川ま電波ビームー０
１こよる照射領域、３１は電波ビーム１１による照射領
域であり、それぞれ照射幅の広い長軸方向がいわゆる偏
位給電効果によるものである。

以上説明したように、上述の第１実施例においては、非
回転対称放物体もしくはその一部分で形成される主反射
鏡１‘こ、この主反射鏡１を直接照射するための一次放
射器２と３を組合わせたものであるから、同一平面内で
互に直交する楕円状を呈する２個の照射領域３０，３１
を得ることができ照射範囲の拡大化が可能になる。

以上の説明では送信ビームについて述べたが、受信ビー
ムについても可逆的であり、同様な作用がなされること
は明らかである。

第４図は本発明の第２実施例に係るマルチビーム空中線
を示し、第１図と同一番号は第１図の場合と同一機能を
有する部材である。

この第２実施例では第４図に示すように、第１図の一次
放射器３の代わりに一次放射器４と副反射鏡５を設けて
、一次放射器３の機能をこれらの一次放射器４と副反射
鏡５により実現したものである。すなわち、主反射鏡１
の鏡面ｌａに対向して副反射鏡５が配設されており、さ
らにこの副反射鏡５の鏡面５ａに対向して‐−次放射器
４が配設されている。副反射鏡５としてすべての電波を
反射させる代わりに、偏波選択性もしくは周波数選択性
の機能を必要に応じて持たせてもよい。こ）で偏差選択
の手段としては、一方向に並べられた金属格子群があり
、周波数選択の手段としては、例えば〔昭和４７年度電
子通信学全国大会講演論文集ＮＯ．７４１、小池他「多
周波数帯分波用金属格子板Ｄがある。この第２実施例に
おいては主反射鏡１の鏡面ｌａの前方に配置された副反
射鏡５の鏡面５ａの一次放射器４より電波ビームを照射
し、副反射鏡５の反射ビームを…Ｅ反射鏡１に照射する
ようにしたもので上述の第１実施例と同様な作用および
効果を有する。

第５図は本発明に係る第３実施例を示し、この実施にお
いては主反射鏡１の鏡面ｌａの前面に一次放射器２およ
び３を配設し、一次放射器３に電気的もしくは機械的に
ビーム方向を変えるビーム可動機構６を設け、一次放射
器３の位置を鎖線部３ａで示す如く変化させることによ
り電波ビーム１１ａを生じさせるようにしたものである
。

この第３実施例によるマルチビーム空中線によれば「第
６図に示すように第３図で示された電波ビーム１０およ
び１１による照射領域３０および３１のうち、電波ビー
ム１１ａで作られる照射領域３１ａを得ることができる
。したがって、ビーム可動機構６の操作により照射領域
３１ａの位置が変化し、電波ビームの照射範囲が拡大さ
れることになる。上述の原理をさらに発展させれば、第
７図に示すように同方向に同形状の照射領域３２，３３
，３４および３６を作り、これらを直交した方向に広い
照射領域を有する可動ビーム３７，３７ａを作ることが
可能である。

こうすることにより、帯状の通信地域に対して、照射ビ
ームの使用が非常に有効となる。第８図は本発明に係る
第４実施例を示し、この実施例によるマルチビーム空中
線においては第４図における副反射鏡５に可動機構７を
設け、この副反射鏡５を５′の位置に動かすことにより
可動の電波ビーム１１ａを作るものである。

したがって上述の第３実施例と同様な作用および効果が
得られるとともに「それぞれの一次放射器が主反射鏡の
各焦点位置がその近傍に置かれているため、各々のビー
ムは同一の性能を有し、同時に一方の楕円状ビームを固
定ビームに他方の楕円状ビームを可動ビームにすること
が出来る。さらに固定、可動両ビームとも互に機械的制
約を受けることなく実現できるものである。第９図は第
１図及び第２図で説明した本発明の第１実施例のビーム
の等電界面線図である。ここでモデルに使用したものは
、Ｆ／Ｄ＝０．４焦点距離が一方の鏡鞠で４０物畝、そ
れと直交する側の鏡面で４４仇ゆである橋円放物体につ
いて、周波数２の比で一次放射器の放射パターンが所謂
ＣＯＳ３のこ相当する場合について計算したものである
。図中、実線で示された照射領域４０１ま焦点距離４０
仇肋の位置に置かれた一次放射器からの照射として求め
たものであり、一方点線で示された照射領域４１は焦点
距離４４仇肋の位置におかれた一次放射器からの照射と
して求めたものである。なお図中、実線、点線で各々示
された輪は２船毎の等電界面（電界レベルの等しいとこ
ろを平面上に結んだもの）を示しており、更に外側の輪
ほど電界レベルが低いことを示している。なお、上述の
各実施例においては、主反射鏡が鏡軸を含む面内で互に
直交関係にある２組の放線線を呈する非回転対称橋円放
物体もしくはその一部で形成される場合について説明し
たが、この考えは鏡軸の共用、２組の放物線の直交性に
限らない非回転対称放物体への応用にも適用できること
は言うまでもない。

さらにビーム数に関しても、上述の各実施例では固定ビ
ーム、可動ビームを各々１個ないし２個として説明した
が、これについても本発明の範囲を限定するものでなく
、各々複数個ずつ選ぶことが出来るとともに、各実施例
のいずれかの組合わせも実現可能である。さらにまた周
波数選択性もし〈は偏波選択性の副反射鏡と併用しても
よく、その前後関係、ビーム可変角度等を適当に選ぶこ
とにより構成することが出来る。また、可動副反射鏡の
可変角は必ずしも軸まわりの回転角のみに限らず、駆動
機構の構造により適当に構成することができるとともに
、一次放射器についてもその一部を共通に使用し他の部
分を各別個の使用することも可能である。本発明は以上
説明したように、非回転対称放物体もしくはその一部分
で形成される１個の固定された主反射鏡の焦点位置に複
数個の一次放射器を配設し、前記主反射鏡の鏡面が、そ
の鏡面を含む面内で放物線を呈しトかつ前記鏡軸を含み
前記放物線と交鎖する面内で他の異なる放物線を呈する
ように空中線を構成したものである。

したがって、１個の固定された主反射鏡と一次放射器、
もしくは小形の副反射鏡とにより複数個のビームを地上
の通信領域に対応して形成することが出来るとともに、
必要に応じて前記複数個のビームのうち一部を固定し「
他の部分を可変することにより照射領域の広い照射ビー
ムが得られるから能率のよい通信が可能になる。さらに
また、機械的可動機構を含めて「従来の可動形の主反射
鏡を備えた空中線に比べて著しく軽量化することができ
るなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るマルチビーム空中線の実施例を示し
、第１図および第２図は本発明の第１実施例に係るマル
チビーム空中線の概略構成図、第３図は第１実施例の空
中線により作られる電波ビームの照射領域を示す線図、
第４図は本発明の第２実施例に係るマルチビーム空中線
の概略構成図、第５図は本発明の第３実施例に係るマル
チビーム空中線の概略構成図、第６図は第５図の空中線
により作られる電波ビームの照射領域を示す線図、第７
図は複数個の固定ビームと１個の可動ビームを作る照射
領域を示す線図、第８図は本発明の第４実施例に係るマ
ルチビーム空中線の概略構成図、第９図は第１実施例の
空中線による電波の等電界面線図である。 １……主反射鏡、ｌａ，ｌａ」……鏡面、竃ｂ・・・…
鏡髄、２，３，４……一次放射器、５・・・・・冨山反
射鏡、６，７……可動機構「 １０，翼Ｑａ，軍１；１
１ａ・…・・電波ビーム、２０ａ９ ２０ｂ，２１ａ，
２１ｂ……波面ｔ ４０，４１……照射領域。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鏡面が鏡軸を含む第１の面内で第１の放物線を呈し
   、かつ前記鏡軸を含み前記第１の面と交鎖する第２の面
   内で前記第１の放物線とは異なる第２の放物線を呈する
   非回転対称放物体もしくはその一部分で形成された主反
   射鏡と、前記第１および第２の放物線の焦点位置にそれ
   ぞれ配置された第１および第２の一次放射器または一次
   放射器および副反射鏡とを含むことを特徴とするマルチ
   ビーム空中線。