JPS625703A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、アンテナの放射指向性を成形する成形ビー
ムアンテナに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

静止軌道上の衛星を用いて通信や放送を行なう衛星通信
および衛星放送が実用化されている。

これらの場合、衛星に搭載されるアンテナは、サービス
エリアを想定して様々の方式のものが採用されているが
、サービスエリア内の電子密度を高くするため、サービ
スエリアの形状に合致した放射指向性をもつ成形ビーム
を使うものが多い。

成形ビームを得る赳めのアンテナ技術として、従来、反
射鏡アンテナと複数の一次ホーンを用いる方法や、反射
鏡の鏡面を修整する方法がある。

前者は、一枚の放物面鏡やカセグレン形式等の２枚境ア
ンテナを用いるもので、複数の一次ホーンの各々に給電
する給電電力や位相を選ぶことｌζより二次元的な成形
ビームを得ている。

また後者は、幾何光学的な方法を使って所望の成形ビー
ムが得られるように反射鏡の鏡面を修整するもので、１
枚または複数の反射鏡に応用されている。

以上のアンテナのうち、１枚の反射鏡アンテナと複数の
ホーンを用いたものは、構成が簡単なため容積が少なく
、また重量も軽くできることから、衛星に搭載される成
形ビームアンテナとして多く利用されている。

例えば、１枚の放物面鏡と３個のホーンを使って、日本
の形状に合う成形ビームを得ることができる。第４図に
示すようｆこ、１枚の放物面鏡ｌに対して３個のホーン
２を配設し、各ホーン２に給電する電力を８０１１０１
１０’ｌ　　というようζζ選び、位相を適当な条件に
して各ホーン２から照射すると、３つのビーム３が合成
されて日本の形状に適した成形ビーム４を得ることがで
きる。

この成形ビーム４の形状は、各ホーン２の開口の物理的
大きさで決るビーム間の距離やこれらのホーン２Ｉこそ
れぞれ供給される電力の大きさ並びに給電位相をパラメ
ータとして決定される。

ビームを合成する場合、ビームとビームの間の利得は２
つのビームの間の距離の影響が大きく。

できるだけ２つのビームを接近させた場合の方が利得が
高くとれる。

しかし、低サイドロープの成形ビームが要求されたり１
円偏波の場合、低交差偏波の成形ビームを得ることが要
求されると、デ為アルモードホーンやコルゲートホーン
のような大きな開口をもつ一次ホーンが用いられるよう
になり、ビーム間の距離が制限されて十分接近したビー
ムを作るこ吉ができない。このため％　２つのビーム間
の利得を十分高くするこ七ができず、満足の行くサービ
スができない欠点があった。

〔発明の目的〕

この発明は、上記の欠点を除去するため（こなされたも
ので、複数の一次ホーンを用いてビームの合成を行なう
ものｌこおいて、ビーム間の利得を向上させサービスエ
リアを効率的に照射できる成形ビームアンテナを提供す
るこきを目的とする。

〔発、明の概要〕

この発明の成形ビームテンテナは、複数個の一次放射器
と、これらの一次放射器のうち最−犬の電力が供給され
ている一次放射器の放射指向性を用い電力束を制御する
成形法によって作られた１枚の鏡面修正反射鏡と、前記
複数個の一次放射器に所定の比率で電力を供給する電力
分配器と、これらの一次放射器を所定の位相で励損させ
るための移相器とを備えたことを％微としでいる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、サービスエリアの形状に合せて複数
のビームを合成することができ、しかもビームとビーム
の内の利得を向上させることができるので、サービスエ
リアに電力を効率よく照射できしたがって衛星通信や衛
星放送におけるサービスを大幅に向上することができる
。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の概略的な構成図である。

第１図において１１は反射鏡であり、この反射鏡１１は
鏡面修整反射鏡として構成され、その鏡面は次のように
して決定される。

反射鏡１１の中央の断面をＡＰＲとし、座標軸の厚志が
この断面ＡＰＢ上にあるものとすると、この反射鏡１１
に対向させ一次放射器として一次ホーン１２ａを２軸上
に配設し、かつその開口の中心を反射鏡１・ｌが放物面
鏡と仮定した場合の焦点Ｈ，の位置に一致させる。一次
ホーン１２ａから放射された電波は、幾何光学の原理に
より図のＨ，ＰＱの経路をたどって反射される。Ｑは断
面ＡＰＲと同じ面内にあり、反射′ａ１１から十分遠方
の点である。

このとき、幾何光学の反射法則から第１図の表示を用い
ると次の式が成り立つ また、電力保存則が成り立つことから ・・・・・・・・・（２） である。ここでＰ（θ）はＡＰＢＱ面内の所望の電力指
向性、Ｉ（ψ）は一次ホーン１２ａのＨ，ＡＰＢ面内の
電力指向性である。

ｆｌ）　（２３式よりＰ（θ）、Ｉ（ψ）を与えれば角
度ψｌこ対する長さρが決定できる。

（１）　ｒ２＋式は解析的には解けないが、電子計算磯
によって逐次解いて行くことができる。

ここで、所望の電力指向性Ｐ（θ）を例えば第２図に示
す１５のように選べば、従来の放物面鏡によって得られ
るペンシルビーム１６に較べθが００からθ、の間の利
得を上昇し得る修整鏡面が得られる。

第１図の反射鏡１１４こおいて、前記手法で求めた断面
ＡＰＲ以外の断面は、断面ＡＰＢと直交する断面ＣＰＤ
が点Ｈ，を焦点とする放物面として断面ＡＰＲに準じて
求めることができる。

この手法は、電力指向性を制御する成形ビーム形成法あ
るいは電力束を制御する成形法と呼ばれている。

図示の実施例では、上記手法によって作られた修整鏡面
反射鏡に対して、さらに別の一部ホーン・１２ｂを断面
ＡＰＢＨ，を含む面内に配置された一部ホーン１２ａに
隣接して付加している。

この一次ホーン１２ｂには、電力分配器１３によって一
部ホーン１２ａに供給されている電力が一部分配されて
供給されている。したがって一次ホーン１２ａに供給さ
れている電力が一部ホーン１２ｂに供給されている電力
に比べ大きい状態にある。

この一次ホーン１２ｂと反射鏡１１の修整鏡面によって
できる放射指向性は第３図の１７となる。

一次ホーン１２ａによる指向性１５と一部ホーン１２ｂ
による指向性１７（こおいてθ。方向で２つの指向性か
同相きなるように移相器１４ａ、１４ｂを調整して合成
すれば第３図１８の指向性が得られる。

この指向性１８と、反射鏡１１の鏡面が放物面の場合の
指向性とを比較して見る。

放物面鏡によって作られる一部ホーン１２ａの指向性１
９と一部ホーン１２ｂζこよって作られる指向性２０が
上述した場合と同様に合成されると指向性２１となるが
％　２つのビーム１９．２０のビーム間付近の利得は鏡
面を修正した場合の方が高くできることが明らかである
。これは大きな電力を供給している一部ホーン１２ａに
よる指向性が成形され、１９．２０のビーム間付近に相
当するアンテナ利得が十分高いことによるものである。

反射鏡１１の鏡面を修整しただけでも成形ビームにより
θがＯからθ。付近のアンテナ利得をある程度高めるこ
とができるが主ビーム近くの利得を高くするには反射鏡
１１の鏡面を修整しただけでは効果が小さく、この実施
例のようにさらに１つの一部ホーン１２ｂを使って補う
ことにより高いアンテナ利得の得られることを知ること
ができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
要旨を変更しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。

例えば上記実施例は２個の一部ホーンを用いる場合につ
いて述べたが、この発明はさらに一部ホーンの数を増加
して構成することもできる。これらの一次ホーンは同−
断面上に配置する場合だけでなく異なる断面上に配置す
るようにしてもよい。

また反射鏡１１はサイドキープを低くするためオフセッ
トして用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略的構成図、第２
図は放物面鏡による指向性および鏡面修整反射鏡による
指向性を示す特性図、第３図はこの発明による指向性の
向上を説明するための特性図、第４図は従来放物面鏡と
複数個の一部ホーンを用いてサービスエリアに合った成
形ビームを作る場合の説明図である。 １・・・放物面鏡　　　２・−ホーン ３・・・ビーム　　　　４・・・成形ビーム１１・・・
反射鏡　　　　１２ａ　、　１２ｂ・・・一次ホ−７１
３・・・電力分配器　　１４ａ、１４ｂ・・・移相器第
１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の一次放射器と、これらの一次放射器のうち最大
   の電力が供給されている一次放射器の放射指向性を用い
   電力束を制御する成形法によって作られた１枚の鏡面修
   整反射鏡と、前記複数個の一次放射器に所定の比率で電
   力を供給する電力分配器と、これらの一次放射器を所定
   の位相で励振させるための移相器とを備えたことを特徴
   とする成形ビームアンテナ。