JPS62265Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、開口面アンテナの一次放射器に関す
るものである。

開口面アンテナの一つである扇形ビームアンテ
ナは、小中容量多方向多重通信を行なうさいの親
局アンテナとして用いられる。このアンテナはサ
ービスエリヤ内に散在する複数の子局と同時に通
信するため、これら各子局のアンテナに対向して
配置され、その電気特性としては、第１図の実線
１に示すごとく利得が20dB以上、水平面内ビー
ム巾が45゜、Ｆ／Ｂ特性が30dB以上であつて、
使用周波数が1850MHz〜2110MHzであることが要
求される。しかるに開口面アンテナを使用して、
主ビーム指向性の形状を上記のごとき完全な扇形
指向性とすることは困難であるため、実現可能な
仕様としては、第１図に点線で示す曲線２のごと
く、主ビーム先端のリツプルを3dB以内とし、
Ｆ／Ｂ特性が30dB以上であることを満す最小指
向角度を±60゜と規定している。

特願昭54−78900号（特開昭56−2704号）に係
る扇形ビームアンテナは、この仕様を満すものと
して提案されたものであつて、第２図および第３
図に満す構成の複合曲面反射鏡３を適合する照度
分布を有する一次放射器で励振して、規定する整
形された扇形ビームを放射する作用をなす。上記
複合曲面反射鏡３は、第３図に二点鎖線で示す軸
対称回転放物面反射鏡４をその光軸Ｚを含む平面
で二等分することによつて得られる放物面反射鏡
部５，７を、それらの焦点Ｆを中心として角度α
だけ偏位させ、両放物面反射鏡部５，７の切断端
縁間で形成される鏡面欠損部を閉塞した構成をも
つ。上記閉塞部は平板を上記放物状切断端縁に沿
わせた構成を有し、放物筒面反射鏡部６を形成し
ている。

上記特願昭54−78900号（特開昭56−2704号）
では、第３図に示した原形の軸対称放物面反射鏡
４をその光軸Ｚに平行なかつ該軸から互いに距離
ｌだけ離間させた二つの対向する平面で二分割し
て上記放物面反射鏡部を得ているが、第３図図で
は上記反射鏡４を二分割しており、これは上記距
離ｌをｌ＝０とした場合に相当する。しかして上
記放物筒面反射鏡部６の曲面の方程式は、下式で
ｌ＝０としたものになる。

４．ｆ／ｃｏｓα・（Ｚ＋ｌ／ｓｉｎα・ｆ・cosα
） ＝X₂＋l₂ なお、上記放物面反射鏡部５，７を角度αだけ
偏位させてある理由は、それらの鏡面による指向
性の尖鋭さを利用して扇形ビームの立上りを急峻
にすると同時に、該反射鏡部５，７の指向性電力
半値幅を加味して扇形ビームのビーム幅45゜を確
保するためである。

上記複合曲面反射鏡３を第５図に示すリヤーフ
イード方式による同軸ホーン形一次放射器（同図
において１１は給電同軸管、１２は一次ホーンを
示す）で励振した場合の広角度指向性を第４図の
実線の曲線８に示す。同曲線に示すようにかかる
アンテナの主ビーム指向性およびＦ／Ｂ特性は所
期のごとく良好であるが、指向角度50゜付近のサ
イドローブレベルが高い。また帯域内の低域の特
性を一点鎖線の曲線９で、高域の特性を点線の曲
線１０で各々示すように、60゜方向で上記規格値
を割つている。

第４図において、指向角度50゜付近のローブ
は、上記一次ホーン１２のスピルオーバー量が主
であつて、その他に、中央の放物筒面反射鏡部６
の第２サイドローブと放物面反射鏡部５又は７の
第１サイドローブが重畳されているが、これらの
量は僅少である。上記一次ホーン１２のスピルオ
ーバー量は、その開口部からホーン外壁に漏洩す
る回折電流による放射波に基因して発生し、その
抑制法としては、一次ホーン１２の外壁全体を電
波吸収体で覆う方法がある。上記電波吸収体とし
ては、耐顕性に優れ、かつ厚みが薄くても吸収効
果の大きな磁界吸収形のフエライトゴム板等が使
用されるが、かかる材料で上記一次ホーン１２の
外壁全体を覆つた場合、一次放射器の重量が増加
して該一次ホーン１２の開口中心を焦点位置に保
持することが困難となり、そのため給電同軸管１
の補強が必要となる。かつフエライトゴムそのも
のが高価であることと相俟つて、経済性が失なわ
れる。なお抵抗体系の電界吸収形電波吸収体は、
厚みを大きくしなければ期待する効果を得ること
ができないため、アンテナ開口前のブロツキング
損失を増大させるという欠点があり、また、湿気
により特性が劣化する等致命的欠点があるので、
日本ではあまり使用されていない。

いま一つのスピルオーバー量の抑制法として、
第６図に示すごとく一次ホーン１２の開口周辺に
シユペルトツプ１３を設けることが実施されてい
る。このシユペルトツプ１３の深さd₀は、使用周
波数帯域の中心周波数_０が該シユペルトツプ内
を伝播する同軸モードTE₁₀波に対する管内波長
λ_g0の1/4となるように設定される。しかしてそ
の動作は、第７図に示すごとく一次ホーン１２か
らの漏洩波１４（実線の矢印）と、シユペルトツ
プ１３内での反射波１５（破線の矢印）が互に逆
相となつて打消し合うと考えるか、またはシユペ
ルトツプ１３内の回折電流が第８図の実線の曲線
１６に示すように開口部で零となる如く分布し、
電界が破線の曲線１７のごとく開口部で最大とな
る分布を呈することから、オームの法則により一
次ホーン１２の開口縁端よりみた抵抗Ｒが無限大
となつて、回折電流がなくなると解釈される。

しかるに上記シユペルトツプ１３は、前記中心
周波数_０の近傍の周波数については適用できる
が、帯域内の高域あるいは低域の周波数について
は上記する作用条件が崩れ、そのため全帯域にわ
たつて一次ホーン１２の外壁に流れる回折電流を
阻止することが困難となる。即ち、使用周波数帯
域の低域あるいは高域の周波数_１あるいは_２
については、第７図のシユペルトツプ１３内の反
射波１５が半波長とならず、それより短いか又は
長くなるため、該反射波が入射波に対し逆相とな
る条件が崩れる。また第８図におけるシユペルト
ツプ１３の開口部において電流が零にまた電圧が
最大とならず、つまり上記抵抗Ｒが無限大となる
条件が乱れ、そのためシユペルトツプ１３の外壁
に回折電流が現われて漏洩波が発生することにな
る。なお、シユペルトツプ１３のギヤツプを拡げ
ることにより次に述べる管内波長λ_g2，λ_g0およ
びλ_g1の差を縮め、それによつてある程度の広帯
域性を持たすことができるが、この方法では上記
の小中容量多方向多重通信方式における使用周波
数全帯域を満すことはできない。

シユペルトツプにより広帯域にわたつて漏洩波
を完全に阻止するためには、第９図のごとく異径
のシユペルトツプ１８，１９および２０を同心状
に多段配置すればよい。しかして中心周波数_０
とその両側の低域あるいは高域の適切な周波数
_１，_２を選定し、これらに対応するシユペルト
ツプ内の管内波長λ_g2＜λ_g0＜λ_g1に応じて上記
各段のシユペルトツプ１８，１９および２０の深
さをd₂＝λ_g2／４，d₀＝λ_g0／４およびd₁＝λ_g
１／４とすれば、これら各段のシユペルトツプに
よる回折電流の阻止量は第１０図の曲線２２，２
１，２３のごとくなり、総合的には曲線２４とな
つて全使用周波数帯域にわたつて回折電流を阻止
することができる。しかしながら、かかる三段構
成のシユペルトツプを用いた場合には、一次ホー
ン１２の全開口面積が大きくなるため、前記複合
曲面反射鏡３の開口面積に対するブロツキング面
積が大きくなり、アンテナの利得を低下させるこ
とになる。上記複合曲面反射鏡３においては、そ
の両側の放物面反射鏡部５，７が主ビームの立上
りを急峻とする目的で偏位給電される。それゆえ
利得に寄与するのは上記複合曲面反射鏡３の中央
部が主であり、したがつて、利得の高低を示す開
口能率は単一曲面反射鏡を使用したアンテナに比
較して著しく低い。かゝる点からして、大きな開
口面積の一次ホーンで上記複合曲面反射鏡３の中
心部をブブロツキングすることは、扇形ビームア
ンテナにとつては致命的とも云える。

本考案は、上記の点に鑑み、一段のシユペルト
ツプと少量の電波吸収体とを用いてスピルオーバ
ー量を広帯域にわたつて効果的に除去することが
できる開口面アンテナの一次放射器を提供するこ
とを目的とする。

以下、図面に示す実施例を参照しながら本考案
を詳細に説明する。なお以下の説明において用い
る符号のうち、第５図、第６図および第９図で用
いた符号と同一のものは同一の要素を示す。

第６図で示した構成の一次放射器においては、
第８図の実線の曲線１６で示したように、中心周
波数_０についてのシユペルトツプ１３内の回折
電流が該シユペルトツプ１３の底面１３ａで最大
となる。また図示していないが、、使用帯域の
低、高域の適切な周波数_１，_２に対しての上
記底面１３ａでの回折電流は、上記最大となる手
前の値あるいは最大値を少しすぎた値をとる分布
態様となるが、その変化量は余弦曲線上にあるた
め、ほゞ最大に近い値となる。

本考案に係る一次放射器は、以上の考察にもと
ずき、第１１図に示す如く一次ホーン１２の開口
部周辺にシユペルトツプ１３を一段配設し、上記
回折電流の分布密度の高いこのシユペルトツプ１
３の底部部分に電波吸収体２５を配置してある。
上記電波吸収体２５は、上記シユペルトツプ１３
の底面１３ａに密着する態様で上記一次ホーン１
２の外周面に沿わせて配設してあり、その巾は、
この実施例において上記シユペルトツプ１３の深
さd₀の約1/2に設定してある。またこの実施例で
は、上記電波吸収体２５として磁界吸収形の吸収
体であるフエライトゴムを用いてある。

かゝる構成を有する本考案の一次放射器は、上
記フエライトゴム２５が上記回折電流による反射
波をほとんど吸収するので、シユペルトツプ１３
の作用と相俟つて上記_１，_２なる低、高域の
周波数によるものを含むシユペルトツプ１３内の
回折電流をほゞ完全に消滅させることができる。
すなわち、一次ホーン１２の外壁に回折する電流
を広帯域にわたつて阻止することができる。

このように本考案の一次放射器は、開口寸法を
大きくすることなくかつ多重の電波吸収体を用い
ることなく、スピルオーバー量を広帯域にわたつ
て除去することができる。したがつて、軽量でブ
ロツキング面積の小さいことが要求される前記複
合曲面反射鏡を用いた扇形ビームアンテナに使用
する一次放射器として最適である。なお本考案の
一次放射器は、他の開口面アンテナたとえばパラ
ボラアンテナの一次放射器としても有効に適用し
うる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多方向多重通信方式用アンテナの電気
特性規格値を示す指向性図、第２図は扇形ビーム
アンテナの複合曲面反射鏡の平面図、第３図は第
２図に示す複合曲面反射鏡の構造説明のための横
断面図、第４図は第２図に示す反射鏡を従来の一
次放射器で励振した場合の実測指向性図、第５図
は従来の励振用一次放射器の一部切欠き構造図、
第６図はシユペルトツプ付き一次放射器の一部切
欠き構造図、第７図および第８図はシユペルトツ
プの動作説明のための主要部の断面図、第９図は
三段シユペルトツプ付き一次放射器の一部切欠き
構造図、第１０図は第９図に示す一次放射器の動
作を説明するための特性図、第１１図は本考案に
係る一次放射器の一部切欠き構造図である。 １１……給電用同軸管、１２……一次ホーン、
１３……シユペルトツプ、２５……磁界吸収形電
波吸収体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 同軸ホーン形一次放射器において、一次ホーン
   の開口部外周辺にシユペルトツプを配設し、この
   シユペルトツプの底部に上記一次ホーンの外面に
   沿わせて電波吸収体を配置してなる開口面アンテ
   ナの一次放射器。