JPS63283210A - 開口面アンテナ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無線通信の分野で用いられるアンテナに関し、
特に高利得、低サイドロープ化を目的とした軸対称開口
面アンテナに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の軸対称開口面アンテナとしては、第３図
に構成例を示すような、いわゆるカセグレン形式のアン
テナが主に用いられてきた。同図で主反射鏡１１は点Ｆ
を焦点として、Ｚ軸を回転対称軸とする回転放物面、副
反射鏡１２は点ＦとＰを夫々焦点とし、Ｚ軸を回転対称
軸とする回転双曲面である。したがって、点Ｐに設置さ
れた１次放射器１３より放射される電波が副反射鏡１２
において点Ｐを中心とする球面波とみなせる場合は、鏡
面の幾何光学的性質により副反射鏡１２及び主反射鏡１
１で反射後、例えば実線２１及び２２に電波の通路を示
すように、全てＺ軸方向に進行する電波となり、アンテ
ナの放射特性上はＺ軸方向にビームの絞れた性能を有す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この構成のアンテナでは、例えば実線２
２で示すように主反射鏡１１の中心近傍で反射された電
波は、図からも明らかなように、副反射鏡１２により遮
蔽されるため、等価的に主反射鏡１１の開口面積を小さ
くして利得の低下を招いている。また同時に、副反射鏡
１２で遮蔽された電波がいわゆる散乱波として不要放射
するため、サイドローブを劣化させている。

更に、副反射鏡１２で反射した電波の一部が、同じ遮蔽
領域内で１次放射器１３に直接反射波として戻るため、
１次放射器の入出力端でのインピ・　−ダンス特性が劣
化するという問題もある。

本発明は、利得及びサイドローブを改善し、かつ−次放
射器における入出力インピーダンス特性の向上を可能と
する開口面アンテナを提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の開口面アンテナは、主反射鏡は焦点を含む軸に
平行な軸の回りに回転させた回転放物面とし、副反射鏡
は主反射鏡の焦点を焦点とする放物線を主反射鏡と同じ
軸回りに回転させた回転放物面とし、１次放射器は副反
射鏡の直径と略等しい開口直径でかつ副反射鏡に対して
平面波を照射する構成としている。

また、１次放射器の開口部に、球面波を平面波に変換す
る電波レンズを設けることが好ましい。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の側断面図であり、１は主反
射鏡、２は副反射鏡、３は１次放射器である。主反射鏡
１は、軸Ｚから所定寸法離れた平行な軸Ｚ′上の点Ｆを
焦点とし、軸Ｚ′を軸とする放物線の一部をＺ軸回りに
回転した回転面として構成される。１次放射器３は副反
射鏡２の直径と略等しい直径で前記軸Ｚに垂直な面の開
口を有し、かつ、給電導波管４から開口部までテーバ状
に連続した構成としている。副反射鏡２は軸Ｚ′を軸と
し前記焦点Ｆを焦点とした放物線を軸Ｚの回りに回転し
た回転放物面として構成している。

したがって、この構成の開口面アンテナによれば、１次
放射器３において給電導波管４より励振された電波は、
テーパ部を伝播中は図示の矢印Ａで示すように湾曲した
電界ベクトルとなり、いわゆる球面波状の特性を示すが
、開口部では矢印Ｂのように略軸Ｚに垂直となる。この
ため、１次放射器３より放射された直後の波面は、開口
部での波面が保たれて略軸Ｚ方向に進行する平面波とし
て放射される。

一方、この平面波が副反射鏡２に入射すると、幾何光学
的には副反射鏡２で反射後の電波は、回転放物面の焦点
Ｆに集束され、その後焦点Ｆを中心として放射され主反
射鏡１に投射される。

主反射鏡１は前記したように点Ｆを焦点とし、Ｚ軸と平
行な軸Ｚ′軸とする放物線の回転面であることより、焦
点Ｆからの電波は全てＺ軸方向に進行するいわゆる平面
波としてアンテナより放射される。

この結果、軸ＺとＺ′との寸法を副反射鏡２の開口半径
より大きくしておけば、幾何光学的には副反射鏡２から
１次放射器３へ反射する電波をなくすと同時に、主反射
鏡１より反射される電波の位相を目的通り一様に揃える
ことができる。同時に、主反射鏡１の開口面の振幅分布
も、通常のカセグレンアンテナでは一般にＺ軸から遠ざ
かるに従って振幅レベルが下がり副反射鏡が遮蔽する領
域はどレベルが高くなるのに対し、本実施例の構成では
１次放射器３より放射されるエネルギレベルの高い部分
が主反射鏡１のＺ軸より離れた部分に到達するため、主
反射鏡開口面での振幅分布を略一様にすることができ、
開口能率すなわち利得の向上を得ることができる。

他方、低サイドローブの観点からは主反射鏡１の端部で
のレベルは低いことが望ましいが、本実施例では、副反
射鏡２の端部を通る電波の通路２３より主反射鏡の直径
を太き（とり、幾何光学的には主反射鏡１の端部にはエ
ネルギが到達しないようにしているためサイドローブを
改善できる。

更に、副反射鏡２による遮蔽領域の影響についても、本
例では１次放射器３への反射波が少なくなるために、１
次放射器と副反射鏡の間隔を低減でき、この分だけ副反
射鏡全体の直径を小さくできる。このことは同時に、副
反射鏡の支持方法も簡便となり、例えば１次放射器の支
持金具に副反射鏡の支持柱を固定する等、従来主反射鏡
に固定していた支持柱の簡略化が図られ、全体としてア
ンテナの低価格を実現することも可能となる。

第２図は本発明の他の実施例を示し、第１図と同一部分
には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

この実施例では、副反射鏡２を照射する平面波を得るた
めに、１次放射器３の開口部に、球面波を平面波に変換
する誘電体電波レンズ５を付加している。この誘電体電
波レンズ５は、１次放射器３の電波放射中心点Ｐに焦点
を一致させている。

この構成は、例えば１次放射器３と副反射鏡２の間隔を
第１図のように狭くできない場合や、１次放射器３の開
口直径寸法によっては軸Ｚ方向の１次放射器の軸長が大
きくなりすぎる等の理由で副反射鏡２に対して平面波を
照射することが難しい場合に有効である。

なお、１次放射器から副反射鏡を照射せずに、直接空間
に放射されるいわゆる副反射鏡からのスピルオーバを個
滅するために、副反射鏡の外周部に金属円筒或いは電波
吸収体金属円筒を付加することも勿論可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、主反射鏡は焦点を含む軸
に平行な軸の回りに回転させた回転放物面とし、副反射
鏡は主反射鏡の焦点を焦点とする放物線を主反射鏡と同
じ軸回りに回転させた回転放物面とし、１次放射器は副
反射鏡の直径と略等しい開口直径でかつ副反射鏡に対し
て平面波を照射する構成としているので、主反射鏡開口
面での振幅分布を略一様にして開口能率すなわち利得の
向上が得られるとともに、１次放射器への反射波を少な
くして１次放射器のインピーダンス特性を改善し、かつ
副反射鏡全体の直径を小さくして主反射鏡に対する遮蔽
領域の少ない軸対称開口面アンテナが実現できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す側断面図、第２
図は本発明の他の実施例の側断面図、第３図は従来のア
ンテナの側断面図である。 １．１１・・・主反射鏡、２．１２・・・副反射鏡、３
゜１３・・・１次放射器、４・・・給電導波管、５・・
・電波レンズ１．２１〜２３・・・電波の通路、ｚ、ｚ
’・・・軸、Ｆ、　　Ｐ・・・焦点。 第１図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）主反射鏡と、この主反射鏡の前方に配置される副
   反射鏡と、この副反射鏡に対向して配置される１次放射
   器とを備える開口面アンテナにおいて、前記主反射鏡は
   焦点を含む軸に平行な軸の回りに回転させた回転放物面
   とし、前記副反射鏡は主反射鏡の焦点を焦点とする放物
   線を主反射鏡と同じ軸回りに回転させた回転放物面とし
   、前記１次放射器は副反射鏡の直径と略等しい開口直径
   でかつ副反射鏡に対して平面波を照射する構成としたこ
   とを特徴とする開口面アンテナ。
2. （２）１次放射器の開口部に、球面波を平面波に変換す
   る電波レンズを設けてなる特許請求の範囲第１項記載の
   開口面アンテナ。