JPS6313567B2 - - Google Patents

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JPS6313567B2
JPS6313567B2 JP55009729A JP972980A JPS6313567B2 JP S6313567 B2 JPS6313567 B2 JP S6313567B2 JP 55009729 A JP55009729 A JP 55009729A JP 972980 A JP972980 A JP 972980A JP S6313567 B2 JPS6313567 B2 JP S6313567B2
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JP
Japan
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reflector
primary radiator
sub
frequency
beam width
Prior art date
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Expired
Application number
JP55009729A
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English (en)
Other versions
JPS56107605A (en
Inventor
Takashi Kataki
Shuji Urasaki
Takashi Hirukoi
Katsuhiko Aoki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US06/227,902 priority patent/US4356494A/en
Priority to GB8102870A priority patent/GB2071423B/en
Publication of JPS56107605A publication Critical patent/JPS56107605A/ja
Publication of JPS6313567B2 publication Critical patent/JPS6313567B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface

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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は主反射鏡、副反射鏡および一次放射
器から構成される複反射鏡アンテナにおいて、
1.6オクターブ3倍以上の周波数帯域にわたつて
放射パターンのビーム幅がほぼ等しいアンテナ装
置に関するものである。
従来のこの種アンテナ装置は例えば第1図に示
すように構成されていた。第1図において1は一
次放射器、2は回転双曲面鏡の一部である副反射
鏡、3は回転放物面鏡の一部である主反射鏡であ
る。このようなアンテナ装置においては、一次放
射器1から放射された球面波が、副反射鏡2で反
射されて主反射鏡3に入射し、さらに上記主反射
傾鏡3で反射されて平面波となり、この平面波が
進行する方向へ電波を集中させることができる。
このアンテナ装置の電気性能は、上記主反射鏡
3上の電磁界分布で定まり、上記電磁界分布は上
記副反射鏡2の位置における一次放射器1の放射
パターンで定まる。上記一次放射器1としては、
広帯域にわたつて回転対称で交差偏波レベルの低
い放射特性を有するコルゲートホーンが一般的に
用いられる。このような一次放射器1の放射パタ
ーンは、文献:R.C.Johnson,H.Jask,
“ANTENNAENGINEERING HANDBOOK”,
McGraw―Hill Book Company,pp.15―34〜
15―35.に示されているように、(1)式で与えられ
るホーンの開口面上の位相分布に関するtパラメ
ータと,(2)式で与えられる観測点の方向に関する
uパラメータで表わされる。
t=△/λ=Dh2/8λLh ……(1) u=KDh/2sinθ ……(2) 但し、λは自由空間波長、Kは波数であり、さ
らに第5図に示すように、△は開口面のホーン端
における距離の差、Dhは一次放射器の開口径、
Lhは一次放射器のホーンの頂点から開口面まで
の軸長である。
このようなアンテナ装置を設計する場合、文
献:信学論(B),′81/5,Vol.J64―B,No.5,
pp.443―444.に示すように、副反射鏡の位置にお
ける放射特性の周波数による変化を小さくするた
めに、(3)式に示す観測点までの距離を考慮したt
パラメータの値を最低周波数において、0.4以上
となる形状の一次放射器を使用している。
t=Dh2/8λ(1/Lh+1/Ls) ……(3) 但し、Lsは一次放射器の開口から副反射鏡の
底面までの距離である。なお、tパラメータが
0.4以上の値を用いる理由は、第6図に示すよう
に放射パターンの−10dB幅,−20dB幅の値に対
して、tパラメータとuパラメータがほぼ比例の
関係となるからである。さらに位相中心のずれが
性能劣化に与える影響は高周波数の方が大きいの
で高周波数における位相中心を副反射鏡の焦点に
合わせている。したがつて主反射鏡からの放射パ
ターンのビーム幅は周波数に反比例するので、周
波数が1.6オクターブ3倍の場合低周波数に対す
る高周波数のビーム幅はほぼ3分の1となる。こ
のような複反射鏡アンテナを衛星の追尾を行なう
地球局用アンテナとして使用する場合、低周波数
における利得を確保するために主反射鏡はある程
度の大きさが必要となるので高周波数におけるビ
ーム幅が非常に狭くなる。このためそのアンテナ
の追尾精度を高くしなければならないという欠点
があつた。たとえば主反射鏡の直径が約30mの地
球局用アンテナにおいて、4,6,11,14GHz帯
の周波数で使用する場合、ビーム幅はそれぞれ
0.15゜,0.10゜,0.048゜,0.04゜となる。このような

きいアンテナでは自動追尾誤差を±0.01゜以下に
するのは困難であり、衛星の方向に利得が最大と
なるビームを合わせることが困難である。
この発明はこのような欠点を除去するために周
波数特性の大きい一次放射器を用いたもので、そ
の目的は広い周波数帯域にわたつてビーム幅のほ
ぼ等しい放射パターンをもつアンテナ装置を実現
することにある。
この発明の構成は第1図と同じである。ここで
は使用周波数として,2,3を想定する。次
に、放射パターンのビーム幅は主反射鏡のエツジ
レベルによつてほぼ定まり、主反射鏡と副反射鏡
のエツジレベルはほぼ等しくなるので、一次放射
器の放射パターンで副反射鏡のエツジ方向のレベ
ルと、このアンテナ装置のビーム幅は密接な関係
がある。
次に、最低周波数において主反射鏡のエツジ
レベルを−20dBとする一次放射器の形状は、第
6図よりtパラメータの各値に対して開口径Dh
が定まる。なお、θは一定とする。このようにし
て求められた一次放射器を、周波数2及び3で励
振した場合の放射パターンのビーム幅の比、及び
主反射鏡のエツジレベルを第2図a,bに示す。
周波数においてパラメータを変化しても、エ
ツジレベルは−20dBであり、ビーム幅の変化は
ない。次に周波数においてtパラメータが0.5
となる一次放射器を、周波数2で用いた場合、t
パラメータは1.0となるが、第6図に示すように
uパラメータも2倍となるので、エツジレベルは
ほとんど変化しない。周波数を3としても同様に
エツジレベルはほとんど変化しない。一方、周波
数においてtパラメータが0.1となる一次放射
器の場合、周波数2でt=0.2となるがtパラメ
ータとuパラメータは比例しないので、エツジレ
ベルは低くなる。第2図bは、このようなtパラ
メータとエツジレベルの変化を示したものであ
る。
次に、主反射鏡の開口径D,波長λ,ビーム幅
θb,エツジレベルから定まる係数Aの間には、次
の(4)式の関係が成り立つ。
θb=Aλ/D(deg.) ……(4) A:照度分布により決まる係数で例えば エツジレベル 0dB;A=58 エツジレベル−10dB;A=66 〃 −20dB;A=69 従つて、第2図に示すようにtパラメータが
0.4より大きい場合、周波数が高くなるとエツジ
レベルがほぼ一定なので、ビーム幅は狭くなる。
しかしtパラメータが0.4より小さい場合、周波
数が高くなるとそれに従つてエツジレベルが低く
なり、ビーム幅としてはその変化が小さくなる 例えば、使用周波数帯域が1.6オクターブ3倍
以上で、かつ最低周波数のビーム幅に対するその
他の周波数のビーム幅を0.5以上とする為には、
最低周波数における一次放射器のtパラメータを
0.3以下にする必要がある。さらにこのような形
状の一次放射器の位相中心の位置は周波数によつ
て大きく変化するので、低周波数における位相中
心を副反射鏡の焦点に合わせることによつて高い
周波数の位相のずれによる利得低下も大きくな
り、低周波数における利得を下げることなく、高
周波数におけるビーム幅を大きくすることができ
る。したがつて、衛星を追尾する地球局用アンテ
ナとしてこの発明の複反射鏡アンテナを使用すれ
ば高精度の自動追尾装置を必要としないので経済
的にできるという効果がある。
この発明による複反射鏡アンテナ装置の実施例
について性能を示すと主反射鏡は直径約30mの回
転放物面鏡の一部で、副反射鏡は直径約3mの回
転双曲面鏡の一部で構成されており使用周波数帯
域は4〜14GHzの約1.8オクターブ3.5倍である。
一次放射器の開口径は0.5m、ホーンの頂点から
開口面までの軸長は3.5m、一次放射器の開口面
から副反射鏡の底面までの距離は5mで、ほぼ6G
Hzにおける位相中心の位置を副反射鏡の焦点に合
わせた。この場合の一次放射器の4GHzにおける
tパラメータの値は0.2である。この複反射鏡ア
ンテナの放射パターンを第3図に、また利得とビ
ーム幅の周波数変化を第4図a,bに示す。この
図からわかるようにこの発明によれば広い周波数
帯域にわたつてビーム幅のほぼ等しい複反射鏡ア
ンテナ装置を実現することができる。
なお以上は副反射鏡が回転双曲面の一部、主反
射鏡が回転放物の一部で、回転対称な形状のカセ
グレンアンテナの場合について説明したが、この
発明はこれに限らず副反射鏡が回転楕円面の一部
であるグレゴリアンアンテナ、およびこれらの鏡
面を用いたオフセツト形の非回転対称のアンテナ
にも使用できる。また回転二次曲面鏡に限らず、
修整鏡面を用いたアンテナにも使用できる。さら
に以上の説明は一次放射器として位相中心をもつ
ホーンの場合について行なつたが、多くの鏡面お
よびホーンからなる一次放射器系を用いたアンテ
ナについても同様に使用できる。
以上のようにこの発明によればtパラメータが
0.3以下の一次放射器を用いることによつて1.6オ
クターブ3倍以上の周波数帯域にわたつてビーム
幅のほぼ等しい放射パターンをもつ複反射鏡アン
テナを実現することができる。この発明を衛星通
信地球局用アンテナとして使用すれば高精度の自
動追尾装置を必要としないので、経済的にできる
という利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来およびこの発明のアンテナ装置の
構成を示す断面図、第2図a,bは一次放射器の
形状に対する主反射鏡のエツジレベルとビーム幅
の関係を示す図、第3図はこの発明のアンテナ装
置の放射パターンの周波数特性を示す図、第4図
a,bはこの発明のアンテナ装置の周波数に対す
る利得とビーム幅を示す図、第5図はこのアンテ
ナ装置の一次放射器の設計パラメータを示す図、
第6図は一次放射器の形状と放射パターンの関係
を示す図であり、1は一次放射器、2は副反射
鏡、3は主反射鏡である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 主反射鏡、副反射鏡および一次放射器から構
    成され、かつ使用周波数帯域が1.6オクターブ以
    上の複反射鏡アンテナ装置において、一次放射器
    の形状から定まるtパラメータ 〔t=Dh2/8λ(1/Lh+1/Ls)、λ:自由空間波
    長, Dh:一次放射器の開口径、Lh:一次放射器のホ
    ーンの頂点から開口面までの軸長、Ls:一次放
    射器の開口から副反射鏡の底面までの距離〕が最
    低周波数において0.3以下であり、かつ一次放射
    器の低周波数における位相中心を副反射鏡の焦点
    に合わせることによつて使用周波数帯域における
    放射パターンのビーム幅をほぼ等しくしたことを
    特徴とする複反射鏡アンテナ装置。
JP972980A 1980-01-30 1980-01-30 Double-reflector antenna device Granted JPS56107605A (en)

Priority Applications (3)

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JP972980A JPS56107605A (en) 1980-01-30 1980-01-30 Double-reflector antenna device
US06/227,902 US4356494A (en) 1980-01-30 1981-01-23 Dual reflector antenna
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JP972980A JPS56107605A (en) 1980-01-30 1980-01-30 Double-reflector antenna device

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JPS56107605A JPS56107605A (en) 1981-08-26
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JP972980A Granted JPS56107605A (en) 1980-01-30 1980-01-30 Double-reflector antenna device

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GB2071423B (en) 1983-09-07

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