JPS6196802A - ２重格子アンテナ反射器およびその製造方法 - 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】 〈発明の分野〉 この発明は、周波数まだはスペクトル再使用アンテナ装
置用のアンテナ反射器構体およびその製造方法に関する
。特にこの発明の反射器構体は重畳して設けられた２個
の皿状体を有し、各皿状体は直線偏波金属導体の格子か
らなり、一方の皿状体上の格子は他方の皿状体上の格子
に対して直交する方向に配置されている。

〈発明の背景〉 直線偏波源および反射器による周波数再使用アンテナ装
置は、衛星用の設備として広く使用されることが判った
。このような使用例ではアンテナはコンパクトで軽量で
あることが望ましい。各直交偏波反射器は密接して平行
に配置された導体の格子を含み、各導体は２個の直交直
線偏波源の一方と平行に配列されている。このようなア
ンテナ装置の例が米国特許第３　、８９８　、６６７号
明細書中に示されている。アンテナ構体ば２個のパラボ
ラ皿状体によって形成されており、一方の皿状体は第１
の方向に配列され且つ第１の偏波源の偏波と整列する第
１の格子を含み、第１の反射器に重畳して設けられた第
２の反射器は平行な導体からなる上記第１の格子と直交
して配列され且つ他の偏波源の偏波と整列された平行な
導体からなる格子を有している。米国特許第３．８９８
　、６６’７号明細書に記載されたアンテナ装置では、
反射器は各焦点をずらして重ね合わせて゛設けられてい
る。２重格子反射器構体はまた米国特許第３　、０９６
　、５１９号明到書、およびアイ・イーイー・イー（Ｉ
ＥＥＥ　）より発行されたＣＨ１３５２−４／７８１０
００−０３４３、第３４３頁乃至第３４７頁のローゼン
（Ｈ，Ａ、Ｒｏｓｅｎ　）氏の論文’　Ｔｈｅ　ＳＰＳ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　５ａｔｅｌｌｉｔｅｓ
　−Ａｎ　ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｓｉｇｎ　’にも
示されている。また本願出願人のアールシーニー・コー
ポレーションに譲渡された米国特許出願（ＲＣＡ　７７
６４８　）には２個のパラボラ反射器皿状体が間隔を保
って重ね合わされ且つリブ構造によって互いに結合され
た反射器が示されている。一般にリブ構造は誘電体形式
の材料で作られており、構体の一部を構成している。構
体中の第１のリブは環状で、皿状体が互いに重なシ合う
反射器皿状体の周辺に沿って伸びている。構体中の第２
のリブもまた第１のリブ内に円心的に配置されている。

第２のリブはまた２個のパラボラ皿状体に結合されてい
る。複数個の別のリブは第１と第２の環状リブ間に“放
射状に伸びている。各種のリブはサンドインチ構造で、
多プライのポリバラベンズアミド・ファブリック（織物
）エポキシ強化シード、および単一プライのポリバラベ
ンズアミド・ファブリック強化ハニカム・コアからなっ
ている。これらのリブはＲＦ誘過性（無線周波数通過）
材料からなると考えられる。

しかしながら、リブはアンテナ構体を通過する信号の相
対位相遅延を変化させる。その結果、リブは重畳された
反射器皿状体へ通過する信号に悪影響を与え、アンテナ
のパターン特性を歪ませる。

〈発明の概要〉 この発明の実施例によれば、２つの重畳された反射器皿
状体間に配置された支持リブは、重畳された反射器皿状
体の偏波用導体の方向と垂直あるいは平行となるように
直線的に配置されており、偏波導体に伝播あるいは偏波
導体から反射するこれらの信号に対する歪が最も小さく
なるよって設定している。これらの直線状支持リブはま
た強電界強度の領域の実質的例外側において間隔を保っ
て配置されている。

〈実施例の詳細な説明〉 第１図および、第２図は通信用アンテナ反射器構体１０
を示す。反射器構体１０は第１のパラボラ反射器皿状体
１１．と、これからオフセントして取付けられた第２の
パラボラ反射器皿状体１３とからなっている。各反射器
皿状体はパラボラ回転体の切断円形部分の形状をしてお
り、Ｕ２＋ｖ２＝４ｆＷの式で表わされる反射面を有し
ている。こ５で、ＵおよびＶは反射面上の任意の点の座
標を示し、ｆは反射器の焦点長さを示す。この式は、軸
Ｗ（図示せず）からの［Ｊ＝ｖ＝Ｊ＝＝　Ｏを中心とし
た回転面を示している。図心は一般に頂点として知られ
ている。

第１図に示す部分の頂点は皿状体１１の底の直線端縁の
中心にある。

反射器皿状体１１および１３ばそれぞれ例えばケブラ・
ファブリック・エポキシ強化材料で形成されたハニカム
コアからなっている。上記の材料としてはデュポン　ヶ
ブラ（ＤｕＰｏｎｔ　Ｋｅｖｌａｒ　）ファブリック・
スタイル１２０が好ましい。コアの厚みは例えば約３編
乃至１３１ｗである。グブラ（Ｋｅｖｌａｒ　）は、繊
維あるいは織られたファブリックとして市販されている
ポリバラベンズアミド材料に対するイー・アイ　デュポ
ン（Ｅ、１．Ｄｕｐｏｎｔ　）の商品名である。コアは
、ハニカムの六角形セルを形成するように互いに接着さ
れて並べられた波状のファブリック（織物状）リボンか
らなシ、各々のセルはリボンの方向と直角の方向に長さ
をもっている。

ハニカム・コアは上述の形状のパラボラに形成される。

コア上の第１面のシートはエポキシ材料で強化されたグ
プラ・ファブリックの２グライすなわち２層からなる。

しかしながらハニカム・コアの面上の表面シートは２プ
ライ以下あるいは２グライ以上からなっている場合もあ
る。層はリボンの方向と角度をなしてワープをもってコ
アの表面に接着されている。こ＼で、′ワープ′という
用語は第１の繊維が平行に伸び、第２の繊維がこれらの
繊維と交叉している方向を意味する。−例として、この
角度は４５°である。他の層はＯｏのワーブすなわちリ
ボンの方向である。

格子層２０はこの外側層上に固定されている。格子層２
０は胴細片のような導電体３３を間隔をおいて平行に配
列された格子からなり、導電体３３はポリマイド材料（
この１つの材料はデュポン社のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ
　）という商品名で刈られている）のようなＲＦ透過性
媒体で固定されている。導体３３の格子はリボンの方向
と直角の方向に伸びている。

表面に印刷された導体あるいは表面に導体の形成された
個々の可撓性の彎曲した誘電体条片をパラボラ皿状体上
に個々に配置することによって、導体の印刷あるいは形
成された誘電体条片で格子を形成することもできる。誘
電体条片は薄く、パラボラ皿状体の凹面に沿うように適
度に彎曲している。単一の導体条片がパラボラ皿状体に
接着された組立技術が米国特許第４　、００１　、８３
６号明細書中に示されている。格子の目的は２つの直交
する直線偏波動作を独立して同時に行なわせることにあ
る。

反射器皿状体の下側の背面シートもエポキシ材料で強化
された２プライすなわち２層のグブラ・ファブリックか
らなる。これらの層はコアの低面に接着されている。

導体３３は反射器皿状体１１あるいは１３を実質的に横
切って伸びておシ、伝播方向に見たとき互いに平行に見
える。皿状体１１の格子２１の導体３３は、第２図の給
電点Ｆ１において水平偏波ホーン戎で水平方向偏波を受
信するように例えば水平に形成されている。皿状体１３
の導体３３の格子２２は皿状体１１の導体３３の格子と
直交して配置されておシ、従って、この格子２２は給電
点Ｆ２における垂直偏波ホーン１４からの垂直偏波に応
答する。給電点Ｆ１およびＦ２はそれぞれ２個のオフセ
ットした反射器皿状体■および１３の焦点を示している
。２個の反射器皿状体１１および１３および給電ホーン
は、上述の米国特許第３．８９８　、６６’７号に示さ
れているアンテナと同様に各々の焦点軸が平行に且つ階
かにオフセントして組立てられている。ホーン１２およ
び１４ハ、皿状体ユ１および１３の中心上に照射中心を
合わせるように傾けられている。

１２個の反射器皿状体１１および１３は、スーパー・サ
ンドインチ構造を形成する通常の補強材支持リブ網状組
織によって互いに重なり合った関係で組立てられている
。このスーパー・サンドインチとは、幾つかの丈ンドイ
ッチ層を更にサンドインチ構造に組合わせてなる構造、
すなわち各素子がサンドインチ構造をなす多数のサンド
インチ構造”ＦＸ合サンドインチを構成するように組合
わせて構成されている。この構成〈よって、直交偏波に
応答する２つの反射面は一方が他方の上になるように重
ね合わされ、制限された容積内でアンテナ反射面の最適
のパンケージング（包装）の得られることが判った。

２つの反射器皿状体間のこれらの補強材支持リブは所望
のアンテナ・パターンを乱すことが判った。前述の特許
出願のアンテナ構造では、リブ構造は内側の円形リング
と４木の放射状スポークを持っている°。この構造によ
って行なわれた実験によれば、このような幾何学的形態
のものはアンテナの利得性能を低下させることが判った
。また内側リングはとの性能低下の大きな原因になって
いることが確められた。

給電源は直交する２つの直線偏波信号ＰＬおよびＰ２を
送信または受信する。−例として、上側の皿状体１１は
水平偏波Ｐ１に対するエネルギに対して反射器として作
用し、従って直交する垂直偏波Ｐ２の信号に対しては殆
んど不伝導性であると仮定する。

垂直偏波信号Ｐ２は下側の反射器すなわち重ね合わされ
た反射器１３によって反射される。この場合の信号Ｐ２
は、２つの皿状体相互間に配置された補強材支持リブに
よって悪影響を受ける。前述の米国特許出願明細書に示
された構造のものでは、この干渉構造は内側の環状リン
グと放射状のスポークである。周縁近くにある外側環状
リングは高電界領域外にあるから、殆んどあるいは全く
影響がない。これらの補強材支持リブはＰ２信号に不均
一位相遅延を与え、Ｐ２信号に妨害を与える。支持リブ
は所望の直線偏波から放射されるべき所望の信号の一部
を直交偏波に変換し、アンテナ利得に損失を与える。こ
のよ・うに１一般に、−上記のような支持リブが存在す
ると、Ｐ２垂直偏彼信号の性能に損失を与える。すべて
のリブ部材を取除くことが望捷しいが、複合構造支持装
置中に２個の反射器皿状体を一諸に保持するだめの要求
を満たすために必要な機械的強度の点からこのことは一
般に不可能である。

この発明の技術によれば、Ｐ２垂直偏波信号の電気的性
能に対する影響が最小になるよって、支持リブの位置お
よび方向を最適にすることができる。

こ＼に示されている技術によれば、先づばしめに重なシ
合ったアンテナ反射器皿状体の開口を横切る電界分布を
決定し、次いで高電界領域外にすへての支持体あるい（
ｄリブを配置することによって改良されたアンテナ構体
を提供することができる。

電界分布は周知の式あるいは測定によって決定すること
ができる。これについてはインステイチュート　オブ　
エレクトリカル　エンジニアズ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　）
に代ってイギリス国ロンドンに在るピータ　ペリグリナ
スリミテッド（Ｐｅちｅｒ　Ｐｅｒｅｇｒｉｎｕｓ　Ｌ
ｔｄ、　）より発売さｎている「ザ　ハンドブック　オ
ブ　アンテナデザイン（Ｔｈｅ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏ
ｆ　Ａｎｔｅｎｎａ　Ｄｅｓｉｇｎ　）Ｊ　Ｖｏｌ、１
．１９８２年、第１９０乃至第１９６頁に示されている
。

例えばアメリカ合衆国本土領域を照射するだめのアンテ
ナでは、アンテナ開口は第３図に示すような代表的な電
界分布をもっている。この電界分布は成形されたビーム
パターンを得るために複数のホーンを使用することによ
って得−られる。これは例えば上述のハンドブックに示
されているような周知の式を使用して決定することがで
きる。

この例では、重畳されたすなわち下側の反射器皿状体１
３の周辺は、疑似円形の点線］５によって示されている
。この発明の技術によれば、反射器１３を横切る支持リ
ブの効果を最小（でするために、上記支持リブは第３図
に示す高強度電界領域の外側の点線３４ａおよび３５ａ
　Ｋよつ−Ｃ示されるように配置されている。電界強度
は一般に曲線てよって示され、中心における最大すなわ
ち０からのデシベル（ｄｂ）レベルによって示されてい
る。最も外側の曲線は最大から２１ｄｂ低下、すなわち
−２１ｄ　ｂを表わす。リブは一１５ｄｂ領域の充分に
外側にあることシて注目する必要がある。

またこの発明によれば、前述の米国特許出願明細書に示
されているような内側の円形リブあるいは斜め方向の放
射状リブとは違って支持リブは、重ね合わされた反射器
皿状体１３の導体と平行あるいは垂直のいずれかの方向
、この場合は垂直の方向に配置されている。これらの支
持リブを背面の反射器導体の偏波と垂直あるいは平行に
作ることによって、好ましくない直交偏波への変換は最
小になる。従って、こ＼で述べた技術によれば、支持リ
ブは強電界領域との相互作用が最小になるように強電界
領域の外に配置されており、支持リブは後方の反射器皿
状体の偏波と平行ちるいは垂直のいずれかの方向に配置
されている。

これらの技術によれば、第１図の点線によって示すよう
に、支持リブ３４および３５は２個の反射器皿状体ｌユ
と１３とを分離する。リブ３４および３５け後方アンテ
ナ反射器皿状体１３の導体３３の格子２１と平行に伸び
、まだ前方の反射器皿状体１１の導体３３の格子２２と
垂直に伸びている。支持リブ３４および３５は互いに平
行に伸び、反射器皿状体１１．１３の周辺に沿って伸び
る環状のリブ４４に接続されている。

支持リブ３４および３５は一般に直線で、反射器皿状本
１３中の導体と平行になっている。各リブ３４および３
５の深さＤは反射器皿状体１１および１３の形状と所望
のオフセント間隔とに追従する。例えば、この間隔は約
２．５４ＬＷｎ乃至１２．７ｃ＋＋＋で変化する。環状
リブ４４は皿状体の周辺に沿い、切断された底縁部１１
ａおよび１３ａ近くでは直線になっている。第４図は、
前方反射器皿状体１１を取除いて後方反射器１３とリブ
構造を示す正面図である。

次に第３図に示す分布と異なる重畳したアンテナ皿状体
１３の開口を横切る高電界分布について考察する。この
異なる分布は第５図の点線５０に示すように幅が広く高
さが低い分布となっている。第５図に示す分布に対して
は、支持リブ４１および４２は高電界領域の外側で後部
格子導体３３と直角に配置されている。リブ４１および
４２は点線５０によって示す高電界領域の外側となるよ
うに互いに充分に離れている。これらのリブ４１および
４２は皿状１本の周辺近くあるいは周辺に沿って伸びる
環状リブ４４に同様に取付けられている。

第１図および第３図に示す構造および電界分布に対して
追加の構造支持リブが必要となる場合もある。このよう
な追加支持体は、リブ３４および３５によって示すリブ
と平行に伸びる追加リブを、付加される損失が制限され
るように設けることができる。中心近くに追加強度を必
要とする場合は、第６図の８０によって示すように、こ
のような追加リブはリブ３４および３５と垂直に配置さ
れる。リブ３４および３５と同様に８０のような任意の
追加リプもまた高電界領域の出来るだけ外側に配置され
る。

第７図は第１図の改良されたアンテナ装置の背面を示す
図である。下側反射器皿状体１３、上側反射器皿状体１
’ｌ、！／ブ構造本のリブ３４および３５は第２図に示
すような宇宙船７４のような支持体に取付けられている
。２木の交叉したリブ３６および３８は反射器凹状体ユ
３の背後にエポキシによって接着されている。４個の組
立ポストすなわち脚５２．５４．５６．５８がリブ３４
および３５の背後の点において反射器皿状体１３の背面
にエポキシによって接着されている。各脚にはリブ３６
、’３Ｂに取付けるだめの環状の保合手段が設けられて
いる。支持補強板（ガセット）２５が環状係合手段およ
び反射器に結合されており、リブ３４．３５上に伸びて
いる。

この発明によれば、このような２重格子アンテナを設計
するには、先づ第１に所望のアンテナ放射パターンに基
づいて変化するアンテナ開口を横切る電界分布を決定す
る。このために、３４および３５のような支持リブを、
強い電界と交叉する支持リブが最少になるように皿状体
間に配置される。

配置された支持リブは後方反射器の導体と平行あるいは
垂直のいずれかになっている。

この発明をパラボラ反射器礫の実施例について説明した
が、任意の形式の格子アンテナに適用できることは言う
迄もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例による反射器の正面図、 第２図は第１図の２−２線に沿うこの発明によるアンテ
ナ装置の断面図、 第３図は図示の形式ｐアンテナの電界分布およびこのよ
うな電界分布に対するリブの好ましい配置を示す図、 第４図は第３図に示す電界分布に対するこの発明の一実
施例による支持リブの位置を示す前面の皿状体を取除い
た第１図の反射器を示す区、第５図はこの発明の他の実
施例に対する支持リブの位置を示す図、 第６図は第３図の電界分布が要求される追加支持体用の
支持リブの位置を示す図、 第７図は第２の反射器の背面および衛星へ接続するだめ
の取付手段を示す図である。 ｌＯ・・・アンテナ反射器、１１Ｘ　１３・・・反射器
皿状体、３３・・・反射導体、３４．３５・・す、ブ、
４４・・環状リブ（組立手段）。 第４ロ ７７図 手続補正書（自発） 昭和６１年１月１４日 １、事件の表示 特願昭６０−２２９７８３号 ２、発明の名称 ２重格子アンテナ反射器およびその製造方法３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国　ニューヨーク州　１００２
０ニユーヨーク　ロックフェラーフラサ３０名　称　　
（７５７）　アールシーニー　コーポレーション４、代
理人 ５　伸正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の鮮明」の各
欄。 ６　？＃正の内容 （１）　　特許請求の範囲を別紙の通りに訂正します。 （２）明細書の第３頁第７行の「・・・・・配置されて
いる。」の後に下記の文章を挿入します。 記 こトで、上記の「周波、数またはスペクトル再使用」と
は同じ周波数帯を占める別々の信号情報を送受信するこ
とを意味する。この信号情報の分離は例えば格子とホー
ン給電装置によって与えられる直交偏波によって行なわ
れる。 司書第４頁第１３行乃至第１４行中の「米国特許：　Ｒ
ＣＡ　７７６４８　）　ｊを「１９８２年８月１６日付
は寺許出願第４０８５０３号（特願昭５１３−１４８６
９６号、ｍ５９−５２９０３号に対応）」と訂正します
。 盤付書類　　特許請求の範囲 以　　上 特許請求の範囲 （１）１対の直交偏波された直線放射源を含むスペクト
ル再使用アンテナ装置用の反射器であって、各々が伝播
方向に見て平行な反射導体の格子を有し、各格子の導体
は上記直線放射源の一方からの偏波信号と全体として平
行で且つ互いに平行となるように配置されている１対の
反射器皿状体と、第］の反射器皿状体を第２の反射器皿
状体と実質的に重なり合うように上記放射源に対して、
上記第２の反射器皿状体上に一定の間隔で且つ上記第ユ
の反射器皿状体の反射導体の格子が上記第２の反射器皿
状体の反射導体の格子と直交するような態様で組立てる
ための手段とからなり、上記組立手段は上記皿状体に沿
って伸びる直線状支持リブを有し、この各支持リブは上
記第２の反射器皿状体の導体の方向と平行あるいは垂直
のいずれかの方向に伸びるように設けられている、２重
格子アンテナ反射器。 （２）１対の偏波反射器皿状体からなる形式の２重格子
アンテナ反射器の製造方法であって、各反射器皿状体は
伝播方向に見て全体として平行に配列された導体を有し
、一方の反射器皿状体は他方の反射器上に支持リブを使
用して一定の間隔で組立てられており、重畳された反射
器導体の方向は所望の直線偏波放射源と全体として整列
されており且つ飴の反射器の導体の方向と直交しており
、所望の直線偏波放射源から重畳された反射器皿状体の
開口を横切る予想される電界分布を確立する段階と、 良ＩＩＪブを、これらが重畳された反射器皿状体の導体
の方向と平行あるいは垂直のいずれかの方向となるよう
に、またこれらの支持リブが確立された高電界領域の実
質的に外側になるように配置する段階と、 からなる２重格子アンテナ反射器の製造方法。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１対の直交偏波された直線放射源を含むスペクト
   ル再使用アンテナ装置用の反射器であつて、各々平行な
   反射導体の格子を有し、各格子の導体は上記直線放射源
   の一方からの偏波信号と平行で且つ互いに平行となるよ
   うに配置されている１対の反射器皿状体と、第１の反射
   器皿状体を第２の反射器皿状体と実質的に重なり合うよ
   うに上記放射源に対して、上記第２の反射器皿状体上に
   一定の間隔で且つ上記第１の反射器皿状体の反射導体の
   格子が上記第２の反射器皿状体の反射導体の格子と直交
   するような態様で組立てるための手段とからなり、 上記組立手段は上記皿状体に沿つて伸びる直線状支持リ
   ブを有し、この各支持リブは上記第２の反射器皿状体の
   導体の方向と平行あるいは垂直のいずれかの方向に伸び
   るように設けられている、２重格子アンテナ反射器。
2. （２）１対の偏波反射器皿状体からなる形式の２重格子
   アンテナ反射器の製造方法であつて、各反射器皿状体は
   一般に平行に配列された導体を有し、一方の反射器皿状
   体は他方の反射器上に支持リブを使用して一定の間隔で
   組立てられており、重畳された反射器導体の方向は所望
   の直線偏波放射源と整列されており且つ他の反射器の導
   体の方向と直交しており、 所望の直線偏波放射源から重畳された反射器皿状体の開
   口を横切る予想される電界分布を確立する段階と、 支持リブを、これらが重畳された反射器皿状体の導体の
   方向と平行あるいは垂直のいずれかの方向となるように
   、またこれらの支持リブが確立された高電界領域の実質
   的に外側になるように配置する段階と、 からなる２重格子アンテナ反射器の製造方法。