JPS60165802A

JPS60165802A - 複数の周波数帯域に使用できる反射アンテナ

Info

Publication number: JPS60165802A
Application number: JP60010006A
Authority: JP
Inventors: エーベルハルト・フリツシユ
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1985-01-24
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DE3402659A1; US4851858A; FR2558991A1

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】〔技術分野〕この発明は、複数の周波数帯域で使用できる反射アンテ
ナであって、わん曲したりフレフタ−と一つまたは複数
の給電エレメントを備えたものに関する。

〔従来技術〕

両独特許第２．６１０５０６号明細書には、二つの、異
なる周波数帯域に使用できる、と解説された反射アンテ
ナが開示されている。これのリフレクタ−は、双方の周
波数帯域に関し、それぞれに開角度の等しい種棒型ビー
ムを放射するものである。同じ規模のりフレフタ−では
高い周波数に関するビームは狭く絞られるので、従来の
反射アンテナでは、この周波数に対応してリフレクタ−
面を、その縁に、当該高周波帯域に著るしい減衰をもた
らすが、これより低い周波数帯域には殆んど何の影響も
与えない吸収材をリング状に配置して狭めている。適正
な減衰材を用い、適正な規模をとるならば二つの梶棒型
ビームはそれぞれに独自の開角度を持つことになる。も
つとも、従来のアンテナでは、前記のリング状減衰材が
、より低い周波数に対して優先的に減衰作用を及ぼすよ
う選択されている方が、ビーム毎に異なる開角度を明確
に得られる。

複数の異なる周波数帯域において送受信を可能にする必
要が、例えば放送衛星等で生じている。このような衛星
ではその他に、送受信時のビーム形状に異なる断面形を
必要としている。

すなわち、送信時には長円形断面を、受信時には円形断
面が必要となっている。このような要求の全てを満たそ
うと、これまで複数のりフレフタ−に独自の給電システ
ムを備えて色た。これらは、そのアパーチャをビームに
必要とする断面形状に適合させている。この種の二つの
クツレフター、例えば長円断面形層と内断面形用のもの
は、従来からすでＫ、打ち上げロケットのきわめて狭い
収納個所や打ち上げの後、その軌道へ二つのりフレフタ
−を当初の折りたたんだ状態から、相互に妨害なく拡開
させねばならないという重大な問題をかかえている。ま
た、リフレクタ−の数が多くなると、重量が増大し、無
視できない。これらを勘案すると一個のりフレフタ−が
好しく、これが異なるアパーチャ毎で異なる周波数帯域
で作動するようにすることが好しい〇西独特許第２６１０５０６号明細書に開示されたアンテ
ナのりフレフタ−では、これらの要求が、一つのアンテ
ナを二つの異なる周波数帯域で使用可能な程度まで解決
されているとはいえ二つのビームの断面は同じであ）、
しか本、一方の断面が他方の断面中に包含されている。

また、今一つの欠点は、高出方時には、減衰材料が高温
、それも一方の周波数帯域の放射エネルギーが減衰する
に伴って高温となることである。特に宇宙で用いるとき
にこの問題は重大化する。っまシ、熱は対流の欠如にょ
シ全く発散せず、リフレクタ−が熱にょシ変形する恐れ
がある・その外に、減衰材料が、他の周波数帯域に関し
て、全く影響を与えないとは言いきれないことである。

もともと、きわめてわずかな誘電的効果によシ、副ロー
ブが減衰するという悪影響を受けている。そのため、今
日では、放送衛星用のアンテナとしては、もはや満足で
きるものではなくなっている。

〔発明の目的〕

この発明の目的は前述した類の反射アンテナを作ること
であって、異った複数の周波数帯域を使用できると共に
、放射ビームは異なる断面で放射され、前記の熱に関す
る問題が生じないものを得ることである。

〔発明の構成〕

この発明では前記の目的を次のようにして解決している
。すなわち、前述の個々の周波数帯域に関し、重複はし
ているが異なったアパーチャを形成するために、リフレ
クタ−の表面を複数のゾーンに分割する。そして、リフ
レクタ−の表面全体で少なくとも一つの、設定された周
波数帯域を反射し、ゾーン毎では少カくとも一つ、必要
によっては複数の周波数帯域を選択的に反射し、設定し
たその他の周波数帯域に対しては透明（非反射）となる
ようにしている。そして、リフレクタ−の周縁形態は、
アパーチャを相互に重合したものとなっている。

個々のりフレフタ−は種々の周波数帯域のためＫ、重合
してはいるが、異なるアパーチャを備える。アパーチャ
は幾何学的な、重合の中からりフレフタ−としての周縁
形態が与えられる。

リフレクタ−の表面は、複数のアパーチャを形成すると
の目的から複数のゾーンに分割されておシ、その形は、
それぞれに必要とするアパーチャの形状、規模、および
これらの相対的な位置から決められる。例えば長円形と
円形のアパーチャを得る場合にはきわめて簡単である。

つｔ、ｂ第３図に示すように、これらの中心を一致させ
、半径を長円の短径にあわせて描くと、アパーチャの幾
何学的な重合部分に、中央に位置する円形のゾーン（Ｋ
）が得られる。このゾーン（Ｋ）では双方の周波数帯域
が反射される。同様に、二つの対向して位置し、全体的
な長円形状で閉鎖された外側のゾーン（りがある。この
ゾーン（Ｌ）では、単一の周波数帯域のみが反射され、
他に対しては透明となっている。結果的に得られるリフ
レクタ−の周縁形態は長円形である。円形アパーチャの
半径が、長円形の短径よシ大粗く設定されると、長円形
の側方に突出したゾーン（Ｍ）が出来る。この個所は二
つの周波数帯域の一方のみを反射し、他に対しては透明
である（第３図参照）。この場合、周縁形態はもはや純
粋な長円形ではない。それぞれ独自のアパーチャを備え
て、二つ以上の周波数帯域に適合したものを作るならば
、必要とするアパーチャが重合して、リフレクタ−の表
面全体がゾーンの複合した一つの組合せ体となったもの
を得られる。このとき、やはり表面のゾーンは複数の周
波数帯域に対して選択性を示し、他の周波数帯域に対し
ては透明である。

全体的に設定された周波数帯域に対し反射機能があり、
普通は中央に位置するゾーンは、その必要から、全面が
金属のちるいは他のマイクロウェーブに関し良導体の材
料、例えば炭素繊維で強化した合成樹脂からなる表面を
備える。

また利用される一番短かい波長に関し目が詰っていると
言える、金属性のネットあるいは格子構造も使用できる
。

一つまたは複数の設定された周波数帯域に関して、選択
的な反射が行なわれる前記した表面のゾーンには、それ
ぞれの周波数帯域に適合した材料が多数個所にわたって
、平らに規則正しく配置されている。このリフレクタ−
エレメントは十字あるいは十字のそれぞれの先端に横バ
ーを取付けたエルサレム十字の形、まだは同心円の形を
採用している。反射すべき周波数帯域に応じて、より多
くを選択する場合は、それぞし異った適合性をもつりフ
レフタ−エレメントとして合金を採用しゾーン面に混在
させておくことができる。

このように規則正しく金属性のりフレフタ−エレメント
を配置するには、従来のプリント回路板におけるような
薄膜技術や、マスキングおよびエツチング技術を利用す
ることができる。

この場合、誘電性の基盤にまず、薄膜技術により全面に
わたシ金属膜層を作り、ついでこれを平面状に分割され
たりフレフタ−エレメントとしての必要なデザインに、
マスキングおよびエツチング技術によって形成する。

他の手段として、一つの周波数帯域を反射し、他の帯域
を通過させるゾーンを形成するのに、両側に貫通したハ
ニカム状の、相互に区画されて断面が正方形もしくは六
角形の導波孔からなる構造を採用することができる。こ
の場合、導波孔の限界周波数は設定された二つの周波数
帯域の中間としなければならない。この種のハニカム構
造は、導波孔限界周波数の上半分を通過させ、下半分を
完全に反射する。

その他、種々な電気学的な表面ゾーンを作ることができ
る。最初に形成した金属層に多数の開口を配置すること
もできる。この開口は、ある一定の狭い周波数帯域に適
合した規模とされておシ、これでこの周波数を通過させ
る。他の全ての周波数は反射されるので、このような構
成は、二つの周波数帯域を設定する場合に利用できる。

この開口は、十字形あるいはエルサレム十字形であシ、
打ち抜きもしくはエツチングにて形成される。

上述の金属性表面層もしくはりフレフタ−エレメントは
誘電性の基盤構造に配置する必要がある。との基盤構造
は実質的なりフレフタ一本体を形成し、金属層またはり
７レクターエレメントを備えたその反射面はわん曲して
おり、好しくはパラボラ（放物面）に形成されている。

誘電性の基盤構造はサンドインチ構造とすることができ
、その表・裏の被覆層は誘電性材料からなる。サンドイ
ッチ構造は中間層に硬質の発泡体もしくはハニカム構造
を備える。このハニカムは絶対に金属であってはならず
、例えば硬質紙（デュポン社の商品名”　Ｎｏｍｅｘ”
等）からなる。硬質の発泡体はポリウレタン、ポリアク
リラートあるいはポリメタアクリ　ミドを基礎として形
成される。誘電性の被覆層としては、繊維で強化した、
特にアラミドで強化された合成樹脂が用いられる◇ 〔実施例の説明〕第１図には放物面１２の断面が示され、その中心線は鎖
線で記号１３で示されている。焦点１４の位置には、励
磁ホーン１５が配されている。これは二つの異なる周波
数帯域用として構成しておくことができる。この二つの
周波数帯域には二つの異なるアパーチャ、換言すれげ長
円形あるいは円形のビーム断面が対応する。そのリフレ
クタ−は、ここでは偏位配置としているが、周縁形状１
６が次のように与えられている。すなわち、放物面１２
が軸の平行な二つのシリンダーで円形および長円形断面
に切）取られ、二つの異なる断面が重合した形状である
。

これを平行な軸の方向から見ると第１図の上方に示した
断面形状となる。円形と長円形のアパーチャを重ねると
、種々の表面ゾーンが出来る。

中央のゾーンＡにつ−てみるならば、その表面は二つの
設定した周波数帯域Δｆ１およびΔｆ２に対して反射機
能を有する。このような中央の表面ゾーンＡは全面が金
属層で覆われている。さらに表面ゾーンＢおよび０があ
って、ゾーンＢは周波数帯域Δｆ１のみを反射し、他の
周波数帯域Δｔ２に関しては透明である。二つの表面ゾ
ーンＣに関してはその逆である。したがって、励磁ホー
ン１５が周波数帯域△ｆ１のみを゛放射するなうに、円
形のアパーチャの個所でのみ反射され、また周波数帯域
Δｆ２が入射してくると籾には、長円形アパーチャが機
能する。表面ゾーンＢおよび０では後に詳述する、金属
性の平らなりフレフタ−エレメントが採用されている。

反射部分を形成する金属は主として銅である。

第２図には、平面図として、異なるアパーチャを備えた
、三つの周波数帯域用の、放物面形状にわん曲したり７
レクター５が開示されている。これは第１図のものと比
較して、すでに述べた長円形と円形にさらに、もう一つ
の円形が前記のアパーチャに重ねられている。このよう
にアパーチャを重合するとさらにゾーンＤが増加し、こ
のゾーンＤでは周波数帯域Δｆ５のみが反射され、他の
二つの周波数帯域は通過させてしまう。同様に、二つの
ゾーンＥとＦについてみると、周波数帯域△ｆ１と△ｆ
２または△ｆ２＋Δｆ５に関して選択的な反射が行なわ
れるようＫすることかで話る。ここにおいて、二つの円
形アパーチャ２．３と長円形アパーチャ１があって、そ
れぞれには専属の周波数帯域、すなわち△ｆ１、Δｆ２
およびΔｆ５が対応している。

第３図には、さらに二つの非常に簡素な、円形と長円形
の７バーチヤを重合した実施態様が開示されている。一
つの長円形アパーチャＫ　一つの円形アパーチャが描か
れているが、円の中心と長円の中心は一致し、中央に円
形のゾーンＫが相互に対向して二つのシー／Ｌが形成さ
れている。円の半径は長円形の短径に等しい。円の半径
が長円形の短径よシ大きくなると、第３図において第２
図に図示した重合状態となる。

この場合、側方にさらに二つの表面ゾーンＭができる。

中央のゾーンには、二つの周波数帯域用であシ、ゾーン
Ｌは設定した二つの周波数帯域のうち一つのみをゾーン
Ｍはその残りの一つの周波数帯域を選択的に反射するも
のである。

第４図は、リフレクタ−エレメントの三つのタイプ６．
７．Ｂを示しておシ、これらはそれぞれの周波数帯域に
関し電気的な作用のある表面ゾーンを形成する、規則的
な平面構造に用いられるものである。ここでは十字形６
、エルサレム十字いる。設定したそれぞれの周波数帯域
に適合させるためには、このリフレクタ−エレメントの
寸法を選定する必要がある。

第５図では、二つの異なる周波数帯域を選択的に反射す
るために、二種の十字形合金が混合して用いられるとい
うことを例示している。この目的のためには、異なるタ
イプの合金をリフレクタ−エレメントとして混在させ用
いることもできる。

反射機能を有する金属性の表面層およびリフレクタ−エ
レメントは主として銅から形成される。この金属は特に
、プリント回路板の技術で層形成をする場合に適してい
る。反射用の層はまた、炭素繊維で強化した合成樹脂か
らも作ることができる。

第６図は、上・下面に誘電性の被覆層１１をもった誘電
性の基盤構造１０を、その一部の断面で概略的に示した
ものである。図示したサンドインチ構造の中間層は硬質
紙から作られたハニカム構造１７となっており、こｈ、
は強１３１カ耐屈曲性を備えている。誘電性の、例えば
アラミド繊維で強化された合成樹脂からなる表裏の被覆
層と共にこれは、格別に軽くまた安定性の良い基盤構造
を構成する。ハニカム構造は第６図に部分的な断面とし
て示すように、断面が四角または六角形のセル１８から
なる。

〔発明の利点〕

特に、これまで二つのアンテナ用リフレクタ−が用いら
れてきた衛星用アンテナではこれを一つのアンテナとす
ることができる。これは貴重な空間と重量の節約を意味
する。ＴＶ衛星では、一つの焦点距離１．５０ｍを持つ
、二つの偏位型パラボラアンテナを備えている。送信用
アンテナ（Δｆ１＝　１１．７〜１２．１　ＧＨ２）は
短径が１．４０ｍ１長径が２．７０ｍの長円径アパーチ
ャを有し、受信アンテナ（△ｆ２＝　１７．７〜１８．
１　ＧＨ２，）は直径２ｍの円形アパーチャである。こ
の二つのアパーチャは第１図のように重合されて単一の
りフレフタ−とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図：放物面とした偏位型反射アンテナであって、二
つの異なる周波数帯域用の長円形と円形のアパーチャを断面と平面とで示している。第２図コニつの位置をずらせた円形アパーチャと一つの
長円形アパーチャを、三つの異なる周波数帯域に関するものを一体化したものとして示した平面図である。第３図：長円形と円形のアパーチャの重合を二を示す。第５図：二種の、寸法が異たるリフレクタ−エレメント
の混合配置を示す。第６図：？ンドインチ構造をもつりフレフタ−の断面を
示す。１・・・長円形アパーチャ２．３・・・円形アパーチャ６・・・十字形リフレクタ−エレメント７　・・・エル
サレム十字形リフレクターエレメント８　・・・同心円
リング形すフレククーエレメント１０　・・・サンドイ
ンチ構造基盤１１　・・・表裏の被覆層１２　・・・放物面１６・・・放物面の中心線１４・・・焦点１５・・・励磁ホーン１６・・・周縁形状１７・・・中間層（）・ニカム）１８・・・ハニカムセル代理人江崎光好代理人江崎光史Ｆｉｇ、１Ｆｉｇ、４ａＦｉｇ、４ｃ９・３Ｆｉｇ、４ｂ

Claims

【特許請求の範囲】１、　設定された複数の周波数帯域で機能し、わん曲し
たりフレフタ−と一個または複数のこれに対応した給電
エレメントを備えた反射アンテナであって、設定された周波数帯域の個々に関して、異なっているが
重合したアパーチャ　（１，２，３）を形成するために
、リフレクタ−の表面が複数の表面ゾーン（Ａ、Ｂ、Ｏ
，Ｄ、Ｅ、Ｆ）　Ｋ分割されておシ、その中の少なくと
も一つ（Ａ）は設定された周波数帯域の全体に対して反
射機能を有し、少なくとも他の（Ｂ、Ｏ，Ｄ）の一つは
、それぞれ一つの、場合によっては複数の周波数帯域に
対して、さらに、他の（”ｔＦ）は複数の周波数帯域に
対して反射機能を有し、同時に、設定された周波数帯域
のその他に関しては、透明に作用（通過させる）するも
のであって、リフレクタ−（５）の周縁形状（４）が相
互に重合したアパーチャ（１，２，３）によって決定さ
れることを特徴とした反射アンテナ。２、特許請求の範囲１に記載した反射アンテナであって
、設定した周波数帯域の全体に対して反射機能を有する
表面ゾーン（Ａ、）は、全面的に金属性の表面層を備え
ることを特徴としたもの。６、　特許請求の範囲１に記載した反射アンテナであっ
て、設定した周波数帯域のそれぞれ一つにのみ反射機能を有
する表面ゾーン（Ｂ、Ｏ）が、それぞれの周波数帯域に
適合した金属性のりフレフタ−エレメント（６，７，８
）の多数を規則的に配置した平面構成を有している仁と
を特徴としたもの。４、特許請求の範囲１に記載した反射アンテナであって
、設定された周波数帯域の複数に対し反射機能を有する表
面ゾーン（Ｅ、Ｆ）が、設定された周波数帯域の一つに
対し他方がそれぞれ適合されているリフレクタ−エレメ
ント（６，７）の多数を規則的に配置した平面構成を有
して−ることを特徴としたもの。５、特許請求の範囲３または４に記載した反射アンテナ
であって、金属性のりフレフタ−エレメントが、十字形
（６）、エルサレム十字形（７）あるいは同心状のリン
グ（８）であることを特徴としたもの。６　特許請求の範囲３ないし５のいずれか一つに記載し
た反射アンテナであって、リフレクタ−（６，７，８）
の規則的な平面構成が、まず薄膜技術で誘電性基板の全
面に金属層が形成され、ついでマスキングとエツチング
の技術を用いて形成されることを特徴としたもの。Ｚ　％許請求の範囲１に記載した反射アンテナであって
、設定された周波数帯域が二つのみであって、これに関
し、そのもの一つのみに反射機能を有する表面ゾーンが
、最初、全面的に金属層で覆われ、ついで例えば打ち抜
き等で、他の周波数帯域にそれぞれ適合し、これら周波
数帯域を通過させてしまう開口からなる、規則的な平面
構成を有することを特徴としたもの。８、　特許請求の範囲７に記載した反射アンテナであっ
て、前記の開口が十字形あるいはエルサレム十字形であ
ることを特徴としたもの。９　特許請求の範囲１に記載した反射アンテナであって
、設定された周波数帯域が二つの場合であって、このう
ちの低い周波数帯域を反射し、高い周波数帯域を通過さ
せる表面ゾーン（Ｇ）に、両側が開口した金属性のハネ
カム構造が、断面において、例えば四角形や六角形のよ
うに、相互に区分された導波セル（１８）が設けられて
いることを特徴としたもの。１０　特許請求の範囲２ないし８のいずれが一つに記載
した反射アンテナであって、金属性の表面層やりフレフ
タ−エレメントが誘電性の基本構造体（１の上に設けら
れていることを特徴としたもの。１１、特許請求の範囲１０に記載した反射アンテナであ
って、基本構造体が硬質の発泡体または硬質紙のハネカ
ムからなる中間層とその表裏を覆う被覆層からなるサン
ドイッチ構造（１のであることを特徴としたもの。１２、特許請求の範囲１１に記載した反射アンテナであ
って、誘電性の被覆層を構成する材料として、繊維強化
をした、特に、アラミド繊維で強化をした合成樹脂が用
いられていることを特徴としたもの。