JPS6035844B2 - アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はある周波数帯に対して利得の問題が生ずるよう
な、放射反射器すなわち放射レンズを具えるアンテナに
関する。

放射反射器すなわち放射レンズを具えるそのようなアン
テナにおいては、利得は動作周波数とともに増大し、動
作周波数が高くなるとそれに相関してアンテナの関口角
度が小さくなることは知られている。

したがって、たとえば中心部で励振されるパラボラ反射
器の場合には、利得は動作周波数の自乗の関数である。
このような利得の増大と関口角度の減少とから、１つま
たはそれ以上の与えられた周波数に対して設計されたア
ンテナは、ある周波数よりも高い周波数に対してはもは
や使用できない。

その理由は、１つにはその放射されるパワーがＣＣＩＲ
の規格の下で許容されているものよりも大きすぎること
、第２に、その閉口角度が非常に小さいためにアンテナ
支持体の風による僅かな震動や僅かなよじれでも、アン
テナの位置合わせが狂うことになるからである。したが
って、周波数の関数としての利得のこのような変化は、
与えられたアンテナを使用できる周波数帯の数を制限す
ることになり、その結果として、動作周波数帯によりア
ンテナ利得が変化する場合に別々のアンテナが使用され
ることになる。

このことは正しいヘルツリンクによって満足させるべき
要求に合致しない。しかし、これを解決する手段として
別々のアンテナを使用することも面倒である。したがっ
て、本発明の目的は、対象としているアンテナから送信
されている受信機が望ましくない周波数帯の電波を受け
ることを阻止するように、アンテナ反射器の作用面を全
面的に覆うために使用される周波数選択吸収器が知られ
ていることを利用して、広い周波数範囲で満足に動作す
ることができるアンテナを提供することである。

この明細書では、受動レードームにより支持される能動
素子により形成されるレンズを含めて、反射器としンズ
を示すために光学形放射素子を例として説明を行うこと
にする。また、反射器の場合にはその反射面を意味し、
レンズの場合には電磁波の伝送に関与するその２つの表
面を意味するような放射面を例として説明を行うことに
する。本発明によれば、ある周波数帯△ｆＢとこれより
高い周波数帯△ｆＨの２つの周波数帯において働くアン
テナであって、それぞれ放射面を有するｎ個（ｎ：正の
整数）の放射素子１を備えこの放射素子の少なくとも１
つの放射面の一部は帯状かつリング状の周波数選択吸収
器１２により永久に覆れ、かつ周波数選択吸収器の外周
綾部は当該周波数選択吸収器が部分的に覆う放射素子の
外周綾部に続いており、周波数選択吸収器は周波数帯△
ｆＨにおいて電磁波を大幅に減衰させ、かつ周波数帯△
ｆＢにおいて電磁波が実質的にゼロとなるまで減衰させ
ることを特徴とするアンテナが得られる。これを特許請
求の範囲との関係においてより具体的に述べると、反射
ホーン形の励形源２からの電磁波は、放射素子（補助反
射器１）の放射面の一部をなす金属反射板１ １による
反射を介して、主パラボラ反射器３により送信される。

放射素子すなわち補助反射器１を構成する金属反射板１
１中のりング（周波数選択吸収器であって、放射面の他
の部分をなす）１２には、ゼロｄｂに減衰させることが
できる選択性周波数吸収材を用いることにより、２つの
異なる周波数ｆ，，ｆ２を持った電磁波を送ることがで
きるようにしている。以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

第１，２図はそれぞれ本発明のアンテナの反射器の断面
図と正面図である。

放射素子をなす補助反射器１は金属反射板１１と、選択
性周波数吸収要素として作用する材料で作られたりング
１２とを有する。この吸収材料としては、鉛含有シリコ
ンゴム製の共鳴吸収材などがあり、これは例えば米国エ
マーソン・アンド・キューミング社のＳＦ１４として得
ることができる。この金属反射板１１とりング１２の表
面によって放射素子の放射面が形成される。反射板１１
は双曲面の‐一部である。反射面として使用されるのは
その凸面である。周波数吸収要素は幅と厚さがほぼ一定
の帯状材料で作られ、その端部が連結されてリング１２
を構成する。このリングは反射板１１の外形輪郭に追従
する輪郭を有し、反射板１１の凸面に援合される。第３
図は第１，２図に示すリング１２により行われる吸収機
能を示すためのグラフである。

直交座標において、このグラフは使用する吸収要素の減
衰特性を周波数の関数としてデシベルで示したものであ
る。この特性を表すカーブｐは、周波数らを中心とする
狭い周波数帯内で周波数吸収要素が大きく減衰し（２Ｍ
Ｂ以上）、周波数らから離れた周波数ｆ，，ｆ２では減
衰はほとんど零であることを示す。このように、この選
択性周波数吸収要素は、それが吸収する電磁波の周波数
において、放射素子をなす補助反射器１の反射面の直径
を小さくし、したがってアンテナの利得を低下させる。

使用する吸収要素の種類は、その内部における減衰量が
少くともある所定の値でなければならないような、所定
の周波数帯△ｆＨに依存ｌして選択される。

この所定の周波数帯は、その中心周波数が最高減衰度の
周波数ｆｏに一致しないようにできることは明らかであ
る。このように、周波数吸収要素が最大の減衰を行う周
波数に対して、周波数帯城△ｆＨの中心周波数がそのよ
うに推移させるのは、たとえば周波数帯城△ｆＨよりも
低いがそれに近い周波数帯城△ｆＢ内の減衰がほぼ零で
、１〜２船台であってはならないような場合に必要であ
る。この場合には、周波数帯域△ｆＢ内では減衰がほぼ
零で、周波数帯城△ｆＨ内では減衰が少くとも所定の値
に等しいように、周波数ｆｏが周波数帯城△ｆＨの中心
周波数よりも僅かに高くされる。第４図は第１，２図に
示す反射器１の動作原理の一例を示す。

第４図にはカセグレン形アンテナを示し、このアンテナ
は反射ホーン形１次励振源２と、第１，２図を参照して
説明した補助反射器１と、主パラボラ反射器３とを有す
る。

このアンテナの閉口面直径は４側である。図示を簡明に
するために、１次励振源２に給電するための要素は図示
を省略してある。第４図に示すアンテナは次のような２
種類の周波数範囲で動作する多帯城アンテナである。

△ｆＢ＝３．６〜７．１１ＧＨＺ△ｆＨ＝１０．７〜１
１．７０ＨＺ 周波数吸収要素１２を導入する前には、このアンテナは
３．６〜７．１１ＧＨ区の帯域で動作するためにだけ設
計されていた。

１次励振源１２から出る電磁波は、その周波数とは無関
係に、第４図に矢印つきの直線で示されている経路をた
どる。

この経路は、１次励振源２と放射素子をなす補助反射器
１との間の区間ＡＢ，ＦＦと、補助反射器１と主反射器
３との間の区間ＢＣ，ＦＧと、主反射器３の出口におけ
る区間ＣＤ，ＧＨとを含む。第４図に示すアンテナは、
周波数吸収要素を使用しない時は、１１０ＨＺで５ＭＢ
の利得を有し、一＄旧減衰におけるビーム角度は±０．
１２度である。

これらの特酸ま通常ヘルツ波ビームで使用するための要
求には大きすぎる。選択性周波数吸収リング１２を用い
ることにより、このような欠点を解消できる。

この周波数吸収リングとして使用されるのは厚さが１．
１側で、１４ＧＨＺで２ＭＢ、１１ＧＨＺで欲旧、７Ｇ
ＨＺでほぼＭＢであるような減衰を行う周波数吸収要素
である。このリングの平均幅は１３０側である。１０．
７〜１１．７０ＨＺの周波数帯城ではこの周波数吸収リ
ングは１次励振源２から放射された電磁波が補助反射器
１によって反射された直後にたどる経路の幅を狭くする
作用を行う。

第４図では、幅が狭くされたこの経路をハッチングを施
して示してあり、その輪郭は次のような直線区間で示さ
れている。区間ＢＣの代物こＩＪ区間ＣＤの代りにＪＫ 区間ＦＧの代りにＬＭ 区間ＧＨの代りにＭＮ したがって、このアンテナの閉口面の直径は４肌から３
のへ小さくなる。

その結果、このアンテナの利得は５ＭＢから４８．９旧
へと低下し、このアンテナにより放射されるアンテナの
ビーム角度は十０．１２度から±０．１６度へ広くなる
。少くとも１つの反射器が選択性周波数吸収要素で部分
的に覆われているような反射器を装備されたアンテナの
別の実施例も、本発明の技術的範囲を逸脱することない
こ実現できる。すなわち、第４図で、補助反射器１に選
択性周波数吸収要素を設ける代代りに、主反射器３また
は１次励振ホーン２の内面に周波数吸収要素を設けるこ
とができる。同様に、周波数吸収要素はたとえばアンテ
ナの最高動作周波数帯の利得を低下させるのではなく、
別の周波数帯の利得を低下させるものを選択することも
できる。アンテナに関する限りは、第４図に示す中心を
外したカセグレン形アンテナとは異なる種類のアンテナ
を用いることもできる。ほとんどの場合には、本発明の
アンテナは、カセグレンアンテナのように中心位置に存
在する実在のまたは仮想の励振源により励振される、中
心に位置し、あるいは中心から外れて位置するパラボラ
出力形反射器を有するアンテナである。少くとも１つの
反射要素がレンズであって、吸収要素がレンズの２つの
表面のうち一方を部分的に覆うようなアンテナを本発明
に従って作ることも可能である。

第５図はそのようなアンテナのレンズ４の断面図である
。このレンズ４は集東レンズであって、その一方の面は
平面状である。この平面状の面にはリング４１が取りつ
けられる。このリング４１は電磁波をその周波数によっ
て選択的に吸収する材料で作られ、このリング４１の輪
郭はしンズの周辺形状と同じである。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明のアンテナの反射器をそれぞれ示す
略図、第３図は第１，２図に示す反射器に使用される材
料の特性を示すグラフ、第４図は本発明のアンテナの一
実施例を示す略図、第５図は本発明のアンテナのレンズ
の一例を示す断面図である。 １…・・・補助反射器、２・…・・励振源、３・…・・
主反射器、４・・・・・・レンズ、１ １・・・・・・
金属製反射板、１２，４１・・・・・・選択性周波数吸
収リング。 Ｆ前［坦−ＩＦニ厄−２ Ｆ両こ坦−三 Ｆ両［世−４ 三国‐Ｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ある周波数帯△ｆ＿Ｂとこれより高い周波数帯△ｆ
   ＿Ｈの２つの周波数帯において働くアンテナであつて、
   ｎを正の整数としてそれぞれ放射面を有するｎ個の放射
   素子を備え、前記素子の少なくとも１つの放射面の一部
   は帯状かつリング状の周波数選択吸収器により永久に覆
   れ、かつ前記周波数選択吸収器の外周縁部は当該周波数
   選択吸収器が部分的に覆う前記放射面の外周縁部に続い
   ており、前記周波数選択吸収器は周波数帯△ｆ＿Ｈにお
   いて電磁波を大幅に減衰させ、かつ周波数帯△ｆ＿Ｂに
   おいて電磁波が実質的にゼロとなるまで減衰させること
   を特徴とするアンテナ。