JPS6382003A - 送受共用マルチビ−ムアンテナ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は反射鏡と一次放射器としての複数の給電ホーン
とで構成されるマルチビームアンテナ装置に係り、特に
送信および受信の画周波数帯で共通に使用される送受共
用マルチビームアンテナ装置に関する。

（従来の技術） マルチビームアンテナ装置は複数のサービスエリアに対
して独立のビームを放射することができ、異なる方向の
ビームに同じ周波数を割当てて使うことで周波数資源の
有効利用を図ろうとするものである。従って、マルチビ
ームアンテナ装置ではサービスエリア内での利得を大き
くとることと、同一周波数を使うビーム間の干渉を避け
るために低サイドローブとすることが特に重要である。

このようなマルチビームアンテナ装置を反ｔＪ４ｔｉを
用いて実現する場合、給電部の一次放射器に給電ホーン
を用いる方法がある。この方法によるマルチビームアン
テナ装置の好ましい例として、静水ほかｒ　２２Ｇ　Ｈ
ｚ帯地域別衛星放送用マルチビームアンテナの検ｆＮＪ
Ｉ子通信学会アンテナ・伝搬研究会資料Ａ　−Ｐ　８５
−１１４．１９Ｊ１６年２月２４日発行で報告されたハ
イブリッド方式がある。これは従来からのシングルホー
ン方式とクラスタ一方式とを組合せ、一つのビームに対
して第５図に示すように開口面積の大きな主給電ホーン
５１と、この主給電ホーン５１のまわりに配列したサイ
ドローブを制御するための開口面積の小さな複数の副給
電ホーン５２とを用いるものである。各ホーン５１゜５
２はそれぞれ別々の振幅および位相で励振され、その放
射指向性は第６図の破線６１．６２に示すようになる。

そして各ホーンの励振分布を調整することにより、全体
としては第６図の実線６３で示すような低サイドローブ
の放射指向性が得られる。

このハイブリッド方式のマルチビームアンテナ装置は、
一つのビームに対して開口面積の小さな複数の給電ホー
ンのみを用いるクラスタ一方式でみられような、反射鏡
からスピルオーバーする電力が大きいことによるサービ
スエリア内のアンテナ利得の低下という問題を伴なわず
に、低サイドローブの放射指向性を実現することができ
る。

このハイブリッド方式のマルチビームアンテナ装置を、
送信と受信とに共用することを考える。

−例として衛星放送では、送信と受信の周波数帯はＫＵ
帯では１２Ｇ）（ｚ　　（下り）／１７ＧＨｚ　（上り
）、Ｋａ帯では２２Ｇｌ−１ｚ　　（下り）／２７ＧＨ
７（上り）が割当てられる。このように送受信の周波数
が離れている場合、給電ホーンの励振振幅および位相を
調整するための分配器および位相器を送受で共用するこ
とは難しい。これは送信時と受信時とで周波数が異なる
と、同じ励振振幅および位相では各給電ホーンの放射指
向性が送信時と受信時とで異なってしまうことと、所要
の放射指向性を得るためには、送信および受信の各周波
数帯内で所要の帯域にわたって所要の振幅および位相を
保持する必要があるためである。

そこで、給電ホーンは共用しつつ、給電回路の分配器（
合成器）および移相器は送信と受信とで別々に構成する
ことが考えられる。給電回路内に分配器（合成器）およ
び移相器を送受別々に設けると、第６図に示したような
所望の放射指向性を送信および受信のいずれにおいても
実現することができる。

しかしながら、このような構成とする場合には、送受の
分離のために給電ホーンと同じ数の送受分波器（ｔｒａ
ｎｓｍｉｔ　−ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｂｒａｎｃｈｉｎｇ
　ｆｉｌｔｅｒ　）を必要とする。すなわち、各給電ホ
ーンを送受分波器の送受共用端子に接続し、分配器で複
数に分配し移相器を通した送信信号を送受分波器の送信
側入力端子に入力して給電ホーンに伝達し、また給電ホ
ーンで受信された信号を送受分波器の受信側出力端子か
ら取出し、移相器を通して合成器により合成する。従っ
て、分波器の挿入損失により給電回路の電力損失が増大
すると同時に、給電回路の規模が大きくなり、ｍ６も増
加する。これらの問題はビーム数が多くなるほど顕著と
なり、特に衛星搭載用のアンテナでは大きな欠点となる
。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術では、開口面積の大きな主給電ホ
ーンの周囲に開口面積の小さな副給電ホーンを配列した
低サイドローブ・高利得のマルチビームアンテナ装置に
おいて、給電ホーンの送受共用を図ろうとすると、送受
分波器により電力損失が増大し、また給電回路の構成が
複雑化するという問題があった。

本発明はこのような問題点を除去し、低サイドローブか
つ高利得であって、しかも給電回路に多数の送受分波器
を必要とせず、従って構成が簡単で、電力損失の小さい
送受共用マルチビームアンテナ装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、反射鏡に対向して設けられた主給電ホーンと
、この主給電ホーンの周囲に配グ１された主給電ホーン
より開口面積の小さな複数の副給電ホーンを設け、さら
に主給電ホーンおよび副給電ホーンに接続された給電回
路を備えた送受共用マルチビームアンテナ装置において
、主給電ホーンのみを送受共用とし、副給電ホーンとし
ては送信用ａ１給電ホーンと受信用側給電ホーンとを個
別に設けたことを￥ｆ＠とする。

（作用） 分配器から複数に分配された送信信号は、送受共用の主
給電ホーンと送信用側給電ホーンに供給され、また送受
共用の主給電ホーンと受信用側給電ホーンで受信された
受信信号は移相器を介して合成器に供給される。給電回
路においては、送受分波器は主給電ホーンに対してのみ
設けられ、副給電ホーンは送受別々であるため送受分波
器を介することなく移相器に接続される。

このマルチビームアンテナ装置は、開口面積の大きな主
給電ホーンと開口面積の小さな副給電ホーンとの組合せ
であることにより、前述した原理によってサービスエリ
ア内で高い利得を維持しつつ低サイドローブ化が実現さ
れる。また、反射鏡および開口面積の大きな主給電ホー
ンが送受で共用されていることに加え、給電回路に多数
の送受分波器を必要としないことにより、アンテナ系全
体としての構成の簡単化と型組の軽減が効果的に達成さ
れ、送受分波器の挿入損失による電力損失の増大も最小
限に抑えられる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る送受共用マルチビーム
アンテナ装置の概略構成図であり、主反射鏡１に対向し
て副反射鏡２が設けられ、副反射鏡２に対向して一次放
射器３が設けられている。

−次放射Ｂ３は第２図に詳細を示したように、開口面積
の大きな送受共用主給電ホーン４と、この主給電ホーン
４の周囲に配列された送信用側給電ホーン５ａ〜５ｆお
よび受信用側給電ホーン６ａ〜６ｆからなる。主給電ホ
ーン４はその放射方向が対象とするサービスエリアの中
央を向くように配コされる。主給電ホーン４および副給
電ホーン５ａ〜５ｆ、５ａ〜６ｆには給電回路７が接続
され、この給電回路７によって各給電ホーンが所定の振
幅および位相で励振されることにより、送受において低
サイドローブの指向性が実現される。

第３図は給電回路７の具体的な構成を示したものである
。送受共用主給電ホーン４は送受分波器８の送受共用端
子９に接続され、送受分波器８の送信側入力端子１０は
移相器１２を介して送信信号分配用の分配器１６の出力
側に接続され、また受信側出力端子１１は移相器１３を
介して受信信号合成用の合成器１７の入力側に接続され
ている。

なお、分配器１６および合成器１７としては、例えば方
向性結合器やマジックＴ、セプタム型電力分配器（合成
器）を複数個用いて、所望の分配比。

合成比のものが実現できる。

一方、送信用ＤＩ給電ホーン５ａ〜５ｆは移相器１４ａ
〜１４ｆをそれぞれ介して分配器１６の出力側に接続さ
れ、また受信用ＤＩ給電ホーン６ａ〜６ｆは移相器１５
ａ〜１５ｆをそれぞれ介して合成器１７の入力側に接続
されている。

分配器１６の入力端には送信機１８からの送信信号が供
給され、また合成器１７の出力端に得られる受信信号は
受信機１９に供給される。

以上の第１図〜第３図に示した構成とすることにより、
従来のハイブリッド方式の高利得・低サイドローブとい
う利点を有しながら、送受分波器が主給電ホーンに接続
されたものだけで済み、非常に簡単な構成により送受で
共用可能なマルチビームアンテナ装置が実現される。

ところで、本発明では副給電ホーンを送信用と受信用と
に分けているため、副給電ホーンの全部を送信専用また
は受信専用とした場合に比べて、サイドローブを抑圧（
または低減）するための励振の自由度が半分となる。し
かし、主給電ホーンの周囲に配列された副給電ホーンを
全部使用しなければ実現できないようなサイドローブ抑
圧はマルチビームのサービスエリアが多く、非常に広い
領域にわたる場合であり、例えば我が国のように南北に
細長い領域をサービスエリアとするときは、サイドロー
ブを抑圧しようとする方向が１つまたは２つにすぎない
ので、その程度の自由度で実用上は十分である。

第４図は本発明の他の実施例における一次放射器の構成
を示すもので、送信用側給電ホーン５ａ〜５ｆと受信用
側給電ホーン６ａ〜６ｆとで開口面積を異ならせるとと
もに、中心位置も異ならせたものである。

送信と受信の周波数が離れている場合は、副給電ホーン
も主給電ホーンも放射指向性が送信と受信とで異なる。

ある領域のサイドローブを低減させるパラメータには、
Ｄ１袷電ホーンの励振振幅および位相の伯に、副給電ホ
ーンの開口面積とその中心位置があり、これらの最適条
件は送信と受信とで一致しないのが一般的である。従っ
て、第４図の実施例によればサイドローブをより効果的
に低減する上で有効となる。

なお、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施ハ可能であり、例えば主給電ホーンおよび副給電ホー
ンの開口形状は円形に限られず、矩形楕円等であっても
よい。また、送信用側給電ホーンと受信用側給電ホーン
とは、必ずしも同数でな（でよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、低サイドローブ・高利得であり、また
給電回路が多数の送受分波器を必要としないため、構成
が簡単で型出が小さく、電力損失も小さい送受共用マル
チビームアンテナ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る送受共用マルチビーム
アンテナ装置の構成図、第２図は同実施例における一次
放射器の構成を示す正面図、第３図は同実施例における
給電回路の構成を示す図、第４図は本発明の他の実施例
における一次放射器の構成を示す正面図、第５図は従来
のマルチビームアンテナ装置における一次放射器の構成
を示す正面図、第６図は同装置の放射指向性を示す図で
ある。 １・・・主反射鏡、２・・・副反射鏡、３・・・−次放
射器、４・・・送受共用主給電ホーン、５．５ａ〜５ｆ
・・・送信用側給電ホーン、６，６ａ〜６ｆ・・・受信
用側給電ホーン、７・・・給電回路、８・・・送受分波
器、９・・・送受共用端子、１０・・・送信側入力端子
、１１・・・受信側出力端子、１２，１３．．１４ａ　
〜１４ｆ。 １５ａ〜１５ｆ・・・移相器、１６・・・分配器、１７
・・・合成器、１８・・・送信別、１９・・・受信機。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 ６ｆ 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反射鏡と、この反射鏡に対向して設けられた主給
   電ホーンと、この主給電ホーンの周囲に配列された主給
   電ホーンより開口面積の小さな複数の副給電ホーンと、
   主給電ホーンおよび副給電ホーンに接続された給電回路
   とを備えた送受共用マルチビームアンテナ装置において
   、前記主給電ホーンは送受共用であり、前記副給電ホー
   ンは送信用副給電ホーンと受信用副給電ホーンとが個別
   に設けられていることを特徴とする送受共用マルチビー
   ムアンテナ装置。
2. （２）前記給電回路は、前記主給電ホーンに送受分波器
   の送受共用端子を接続し、この送受分波器の送信側入力
   端子および前記送信用副給電ホーンに、移相器をそれぞ
   れ介して送信信号分配用の分配器を接続し、前記送受分
   波器の受信側出力端子および前記受信用副給電ホーンに
   、移相器をそれぞれ介して受信信号合成用の合成器を接
   続したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の送受共用マルチビームアンテナ装置。