JPS6094508A - 成形ビ−ムアンテナ - Google Patents

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、無線通信における反射鏡アンテナに関する。

特に、放射ビームの形状がある平面内では扇形の拡がり
を有し、これと直交する平面内では前記平面と異なる成
形ビームを有する成形ビームアンテナに関する。

〔従来技術の説明〕

第１図は無線通信における親局および子局の配置平面図
、第２図および第３図は無線通信における親局およびＹ
−局の配置側面図、第４図は第１図に示す通信領域が１
１１１堕した場合の平面図、第５図は従来成形し一ム）
′ンテリ・の斜視図、第６図は従来成形ビーノ・アンう
−すの水平断面図、第７図ば従来成形ヒーに−ｊ’ンテ
ナの東直断面図である。

通常のマ・イクＩＩ波無線通信では、無線局と無線局が
正則して通信をｆｉうために用いられるアンテナには、
一般に１１１１利１１１で低サイドローブの特性が要求
される。しかし、例えはある地域内に散在する複数の子
局と１つの親局との間で通信を行う場合には、親局の゛
７ンテナとしては子局の散在する地域を効率よく照’Ｉ
Ｊするいわゆる成形ビームを有することが望まれる。

第１１２１、第２図および第３図によってビーム成形の
効果を説明すると、Ａ局を親局として、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｂ
局をそれぞれ子局とした場合に、親局のアンテナのビー
ムの形状は水平面内では第１図の破線で示ず放１・ｊビ
ームｌがずべての子局を覆う扇形の拡がりをす１するこ
とが望まれている。

一方、垂直面内では第２図および第３図に示すように子
局の配置される地上高低差および親局との距離の差によ
って、第２図の破線で示す通品のペンンル状の放射ビー
ム２よりも第３図の破線で示す放射ビーム３を有するこ
とが望まれる。第４図に示す親局と子局の通信範囲が隣
接して配置された場合には、放射ビーム１と１′が干渉
しないように互いに直交した偏波を用いることになり、
偏波の直交度ずなわち放射ビーム１と１′の交差偏波特
性の良否が直接回線の品質を左右することになる。ただ
し、前記した干渉が問題になるのは第３図に示したＡ局
とＣ局とを結ぶ水平面内であり、例えばＡ局とＢ局とを
結ぶ面内の放射ビームは大地などにより遮蔽されるため
に、隣接する放射ビーム１の干渉は大きな問題にはなら
ない。

従来、前記した成形ビームを合成する方法としては、例
えば特願昭％−１８３３６９（特開昭５８−８４５０５
　）で開示した成形ビームアンテナが考えられてきた。

第５図、第６図および第７図に従来のアンテナの斜視図
、ｙ−ｚ平面断面図およびＸ−Ｚ平面断面図を示したが
、このアンテナは複合鏡面反射鏡である主反射鏡３０と
１次放射器２０とにより構成され、ごの主縦１４Ｊ鏡３
旧コト−ラス鎮面部３１とパラボラ鏡面ｆｉｌｓ　３２
および３３とにより構成されている。１・−ラス鏡面部
３１は第７図に示１’　ｔｒｉ面上の切断線を母線とす
る曲線をＸ軸回りに角度θＯだけ回転して得られる円環
体鏡１１ｉｉであり、第６図に示すパラボラ鏡面部３２
と３３　＆；Ｉ放物９ｊ；）の中心軸Ｚ２とＺ３を回転
中心とするパラホラ鏡面である。

したがっ乙その１次放射器のビーム中心軸２１を負のＺ
軸方向に一致さ一１！て配）配した１次放射器２０より
放射されノこ球面波は水平面内（Ｙ−Ｚ平面）ではトー
ラス鏡面部３１で反！（・１されて破線で示ず電波通に
８４および５−（小ずよ・）な１ｉｌｌ路を通り、原点
を中心とした同心円状の放５；・１波面となり、パラホ
ラ鏡面部３２およ（Ｊ：　３３　Ｃ反射された電波はそ
れぞれ破線で示す電波通路６および７で示ずような通路
を通り直交座標軸Ｚ、おＪ、びＺ３方向に進行する平面
波に変換される。したがって水平面内の放射特性は前記
した各波面の合成としてＺ軸より±θ０の角度範囲内で
はほぼ均一の特性を有し、いわゆる扇形ビームを合成で
きる。

一方、垂直面内では第７図に示すように、１次ｈｋ射器
２０より放射された球面波は、ある部分では破線で示す
電波通路８および９に示ずような通路を通りＺ軸方向に
進む波面に、また他の部分では、破線で示す電波通路ｌ
Ｏおよび１１に示ずような通路を通りＺ軸より傾いた方
向に進む波面に変換され、全体として声ま第３図の電波
通路３で示すような非対称なビームを合成することがで
きる。

しかし、前記した従来の成形ビームアンテナでは第７図
に示すように水平方向、すなわち、同図のＺ軸方向へ進
む波面を成形する鏡面部が水平面（”ｌ−Ｚ平面）に関
して非対称となるため、この鏡面部分で発生した交差偏
波成分が水平面内の交差（１□１波特性を劣化させる欠
点があった。

また、第５図に示すように主反射鏡３０の両端部が通常
のパラボラ鏡面であること、かつこの両端部への１次放
射器２０からの照射レヘルが中央部に比較して弱いこと
から扇形ビームの両端における垂直面内ビーム形状を第
３図の破線で示す放射ビ−ム３のような形状に成形しに
くい欠点があった。

［発明の目的〕 本発明は、水平面内のビーム形状に寄与する第一の鏡面
部は水平面に関して対称な構造とし、扇形ビームの両端
部の垂直面内のビーム形状に寄与する反射鏡の両端部は
複数のパラボラ鏡面で構成し、これを１個の１次放射器
で給電することにより水平面内での交差偏波特性を向上
させ、扇形ビームの両端部での垂直面内の放射ビームを
より効果的な形状にできる成形ビームアンテナを提供す
ることを目的とする。

〔発明の特徴〕

本発明は、主反射鏡と、この主反射鏡を直接または副反
射鏡を介して照射する１個の１次放射器とを備え、上記
１次放射器の中心軸方向にＹ軸を、１次放射器または副
反射鏡の近傍に原点をそれぞれ想定し、この原点を含む
上記Ｙ軸に垂直な平面にＸ軸およびＹ軸を想定し、上記
反射鏡がＹ−Ｚ平面と平行な平面による切断面に中央部
分反射鏡とこの中央部分反射鏡に隣接する二つの両端部
分反射鏡とを含む成形ビームアンテナにおいて、上記中
央部分反射鏡はトーラス鏡面であり、両端部は複数のパ
ラボラ鏡面であって、この反射鏡全体はＹ−Ｚ平面に関
して対称である第一の鏡面部と、Ｙ−Ｚ平面に関して非
対称である第二の鏡面部を含み、第一の鏡面部から放射
されるビームの最大放射方向はＹ−Ｚ平面内にあり、第
二の鏡面部の最大放射方向はＹ−Ｚ平面以外にあり有効
な照射とＩｌｌい交差偏波特性を得ることができること
を特徴とする。

〔実施例による説明〕

次に本発明実施例成形ビームアンテナを図面に基づいて
詳しく説明する。

第８図は本発明第一実施例成形ビームアンテナの正面図
、第９図は本発明第一実施例成形ビームアンテナのｙ−
ｚ断面図、第１０図は本発明第一実施例成形ビームアン
テナのＸ　−Ｚ　ｔｌｉ面図、第１１図は本発明第一実
施例成形ビームアンテナの放射特性説明図、第１２図は
本発明第二実施例成形ビームアンテナの正面図である。

本発明第一実施例成形ビームアンテナは、１次放射器２
０と、１反！（・１鏡３０により構成されている。

この主縦１・１鏡３（）は中央部の１・−ラス鏡面部３
４．３７および３Ｂと両端部のパラボラ鏡面部３５−１
．３６−１．３９−１と、３５−２．３［ｉ−２，３９
−２よりなり、第一の鏡面部３４．３５−Ｌ　：＋５−
２０ｙ−ｚ平面とＸ−Ｚ平面に関して対称であり、第一
の鏡面部３７．３６−１．３Ｇ−２と、３８．３９−１
．３１（２はｙ　−Ｚ平面に関して非対称な構造である
。

本発明第一・実施例成形し一ムアンテナの水平面内の放
射性１１［、について第９図に基づいて説明する。

第一の鏡面部の・うら１−−ラス鏡面部３４は第１０図
に示ずＸ　−７，平面Ｃの１ｌＪｉ而Ｊでの切μＪ１線
をＸ軸回りに角度θ。だ３１回・ｆｉＪ’；　した１−
−ラス鏡面部であり、パラボラ鏡面部、３５４３と３５
−２は各々放物線の中心軸Ｚ３５−ＩとＺ３５−２を回
転中心軸とするパラボラ鏡面であり、その放ＪＬＩ　４
！ｉ性は第６図の説明で行ったと同じように水平面内で
扇形の拡がりを有する特性となる。

第９図はＹ−Ｚ平面での断面図であるが、Ｙ−Ｚ平面と
平行な平面での第二の鏡面部の断面上の切断線、ずなわ
らトーラス鏡面部３７、パラボラ鏡面部３６−１および
３６−２の断面上のすＪ断線あるいはトーラス鏡面部３
８、パラボラ鏡面部３９−１．３９−２の断面上の切断
線も構成は第９図の場合と同様である。

ただし、第１Ｏ図に示すように各鏡面部の鏡軸の向きが
水平面ではないために、水平面以外に放射特性の最大放
射方向があられれるだけの相違である。

したがって、単に水平面だけでなく、Ｙ軸を含む各平面
内に扇形の拡がりを有するビームを合成ずｂことができ
る。

第１０図において、第一のトーラス鏡面部３４の断面」
−の切断線はＹ軸を中心軸としＹ軸に関して対称な単一
の放物線であり、第二のトーラス鏡面部３７と３８の切
ＩＪｉ線は各々放物線の中心軸Ｚ３？と２３８を中心軸
とする放物線の一部である。したがって１次放射器２０
より放射された球面波のうらｌ・−ラス鏡面部３４で反
射された電波は、例えば電波の通路８−１および８−２
に示す通路を通りＺ軸方向、すなわち水平方向に進む波
面として放射される。

また、ｌ・−ラス鏡面部３７．３８で反射された電波は
例えば電波の通１／３９および１０に示ず通路を通り各
々放物線の中心軸Ｚ３’ｉとＺｌｌ１１方向に進む波面
として放射される。Ｘ−１面内の放射特性は−に記名波
面の合成として定まり、第１１図の実線で示す放射ビー
ム特性１２のよ・）にＺ軸に関し′ζ非対称なビームが
合成される。同図面で破線で示す放射ビーム特性１３と
１４は第一の鏡面部３４から放射された電波の主偏波お
よび交差偏波特性であり、破線で示す放射ビーム特性１
５は第ニーの鏡面部３７と３８から放射された電波の主
偏波成分である。同図面の破線で示ず放射ビーノ・特性
１４のよ・うに、交差偏波特性はＺ軸上では、トーラス
鏡面部３４がこのＺ軸に関して対称であるため鏡面部で
発生した交差偏波成分が相殺され゛（良好な十５性とな
る。

さらにＺ軸に関し゛ζ非対称なトーラス鏡面部３７と３
８で発生ずる交差偏波成分は各々主偏波成分の最大放射
方向がＺ軸より１ｉｌｌｌれでいるため、Ｚ軸上へ大き
な影響を及はさす、結局全体の交差偏波特性は実線で示
ず放射ビーム特性１６のようにＺ軸上て良好な特性とな
る。

以上のＸ−１面内の特性は第９図の説明からも明らかな
ように±００の角度範囲内でほぼ同一であるため、結果
としてＹ−Ｚ平面で良好な交差偏波特性が得られる。第
１０図ではＸ−Ｚ平面での特性について説明したが、両
端部の特性もほぼ同一であり、したがって両端部鏡面も
扇形ビームの両端部での垂直面内ビーム成形に寄与する
ため、この部分のビーム成形度を向」ニさせることがで
きる。

第１２図は本発明第二実施例成形ビームアンテリーを示
す説明図であるが、本実施例では主反射鏡３゜は１・−
ラス鏡面部３４−１．３４−２．３７．３８と両端部の
パラボラ鏡面部３５−１．３５−３．３６−１．３９−
１と３５−２．３５−１．３６−２．３９−２よりなり
、第一の鏡面部３４−１．３４−２．３５−１，３５−
３．３５−２．３５−４はｙ−ｚ平面とＸ−Ｚ平面に関
して対称であり、他はＹ−Ｚ平面に関して非対称な構造
である。

本第二実施例は第一実施例と第一の鏡面部と第二の鏡面
部の配置が逆になったものであり、第１１図に示した垂
直面内のビーム形状の種々の形状へのり・ｊ応を上置し
たものである。すなわち、各鏡面部の波源の（１シ置を
変化゛」ることにより、ビーム成形の’ｌ’ｆｔｌを広
（１寺だ−Ｕることを目的としたものであるが、その伯
の１ｌｉｌ＋・１′１についζは第一実施例の場合と同
しである。

なお、以−１，の説明では説明の都合上垂直面内のビー
ム成形に’６　’ｊ−ツる１−ラス鏡面部３７．３８の
Ｘ−２平面９月０１線侃１各々放物線としたが、これは
必要条件ではな（ｆｉｌｐ直面内直面広ビームに寄与す
るように形成された曲線、例えは特開昭５８−８４５０
５の第１４図に示す曲線でもよく、複数の放物線を組合
−ける場合でも、放物線の数が２個以上でもよい。

また、以上の説明−（はアンプ・ノーを総て送信アンテ
ナとして説明り、たかア〉′う−リ・の相反性により、
本発明は受ｒ＝ｔ　’）’ンう一す・番、二も通用する
ことができる。

〔発明の効果Ｊ 以上説明し７人−１１、・うに本発明によれば、照７１
・Ｉ　ｆｉｒ！　ＩＩ戊を有効に照！１・ｊ゛４゛るこ
とができ、かつ水平面内での交差偏波特性を同士さ・Ｑ
、＋ｌ＋７に、ある地域に散在する複数の局との間ご無
線通信を行う場合に親局のアンテナに利用すればその効
果はきわめて大きいなどの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は無線通信におりる親局および子局の配置平面図
。 第２図および第３図は無線通信における親局および子局
の配置側面図。 第４図は第１図に示す通信領域が隣接した場合の平面図
。 第５図は従来例成形ビームアンテナの斜視図。 第６図は従来例成形ビームアンテナの水平Ｗ１面図。 第７図は従来例成形ビームアンテナの垂直断面図。 第８図は本発明第一実施例成形し一ムアンテナの正面１
２１゜ 第９図は本発明第一実施例成形ビームアンテナのｙ−ｚ
断面図。 第１０図は本発明第−実旌例成形ビームアンテナのＸ　
−Ｚ　Ｉｌｉ　ｉｌ＋ｉ図。 第１１図は木発明第−実施例成形ビームアンテナの故射
特１η説明図。 第１２し１は不発間第−二実施１夕）１成形ビームアン
テナの正面図。 １、ビ、２、；３・・・ｈ文月・１ビーム、４〜１１．
８−１．８−２・・・電波１１旧１８．１２〜１６・・
・放射ビーム特性、２０・・・１次放射器、２１・・・
１次数！１・１器のビーム中心軸、３０・・・主反射鏡
、；（１，３３４、：３７．３）３．３４−１．３４−
２・・・ｉ・−ラス鏡面部、３２．３３．３５−１．３
５−２．３Ｇ−１，３６−２，３９−１，３！Ｌ２・・
・パラボラ鏡面部、Ａ、Ａ’　・・・親局、Ｂ、、Ｂ’
　Ｃ，Ｃ’　、ＤＸＤ’　Ｅ、Ｅ’・・・子局、Ｘ、Ｙ
、、Ｚ・・・自交座標軸、Ｚ２　、Ｚ：ｌ　、Ｚ３５−
１．２３５−２、Ｚ３Ｔ、２３１１・・・放物線の中心
軸、θ０・・・角度。 ２１、〜３’ｌ’　Ｉｌｌ　ｌｌ；’ｊ人　１１本電気
株式会社代理人　弁理士　井　出　直　孝 児　１　図 箪　２　図 右　３　図 ；￥ｉ　４　ロ バ　５　図 児　６　図 Ｘ 蔦　７　図 第　８　口 爪１１　［ｆｆｌ 爪１２　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主反射鏡と、 この主反射鏡を直接または副反射鏡を介して照射する１
   個の１次数！４Ｊ器と を備え、 上記１次放射器の中心軸方向にＺ軸を、１次放射器また
   は副反射鏡の近傍に原点をそれぞれ想定し、 この原点を含む−に記Ｚ軸に垂直な平面にＸ軸およびＹ
   軸を想定し、 上記反射鏡がＹ−Ｚ：ｉｌＺ面と平行な平面による切断
   面に、中央部分反射鏡とこの中央部分反射鏡に隣接する
   二つの両ｆｌ！！、１部分反射鏡とを含む成形ビームア
   ンテリーにおいζ、 上記中央部分反射鏡は、 トーラス鏡面であり、両端部は複数のパラボラ鏡面であ
   って、 この反射鏡は、Ｙ−Ｚ平面に関して対称である第一の鏡
   面部と、Ｙ−２平面に関して非対称である第二の鏡面部
   を含み、 第一の鏡面部から放射されるビームの最大放射方向はｙ
   −ｚ平面内にあり、 第二の鏡面部の最大放射方向はＹ−Ｚ平面以外にあるこ
   とを特徴とする成形ビームアンテナ。