JP2008187628A - Expansion antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パラボラアンテナの電波反射面を有する主反射鏡部を展開収納することができる展開アンテナに関する。 The present invention relates to a deployable antenna capable of deploying and storing a main reflector portion having a radio wave reflecting surface of a parabolic antenna.
メッシュ展開アンテナとしては、例えば、非特許文献1に開示されたものがある。このメッシュ展開アンテナは、主に、7GHz帯を使用し、放送事業者が取材した記録映像やイベント会場などの中継映像を放送局まで無線伝送するために使用されているマイクロ波伝送装置用のパラボラ反射鏡である。 As a mesh deployment antenna, for example, there is one disclosed in Non-Patent Document 1. This mesh deployable antenna mainly uses a 7 GHz band, and is a parabola for a microwave transmission device that is used to wirelessly transmit a recorded video interviewed by a broadcaster or a relay video of an event venue to a broadcasting station. It is a reflector.
また、現在、人工衛星(以下、「衛星」という)を介して無線中継するために使用する反射鏡アンテナは、FRPなどの硬い素材によって形成されており、主反射鏡部を複数のパーツに分割して保管および輸送し、使用時にはそれを組み立てて使用する、組立型アンテナがある(例えば、特許文献1参照)。 Currently, the reflector antenna used for wireless relaying via an artificial satellite (hereinafter referred to as “satellite”) is made of a hard material such as FRP, and the main reflector is divided into multiple parts. Then, there is an assembly type antenna that is stored and transported and assembled and used at the time of use (for example, see Patent Document 1).
図9は、従来のカセグレン形式のパラボラアンテナを示す概略図である。
図9に示すように、パラボラアンテナ100には、主反射鏡部200と副反射鏡部300の2枚の反射鏡を備え、かつ、その2枚の反射鏡の中央を結ぶ直線状に給電ホーンアンテナ(以下、「ホーンアンテナ」という)400が設置される形式(以下、「センタフィード型」という)のアンテナがある。
As shown in FIG. 9, the
しかしながら、従来から使用されているセンタフィード型のパラボラアンテナ100は、図9に示すように、ホーンアンテナ400が放射方向と同じ方向に設置されるので、そのホーンアンテナ400から放射された電波が副反射鏡部300で反射されずに漏れて、前方方向に放射される電波(以下、「スピルオーバ」という)Aが存在するという問題点があった。
さらに、そのセンタフィード型のパラボラアンテナ100は、主反射鏡部200の前方側に副反射鏡部300およびホーンアンテナ400が設置されるため、これらの遮蔽(以下、「ブロッキング」という)によって主反射鏡部200の外側に反射される電波Bが存在して、サイドローブが上昇するという問題点があった。
However, as shown in FIG. 9, the center-feed
Further, the center-feed
また、反射鏡面をその中心部分から放射状に円周方向に分割する構造の反射鏡アンテナは、パラボラ面と比較して周期的な鏡面誤差を含んだ構造となっている。この周期的な鏡面誤差により、グレーティングローブが生じて、サイドローブが上昇するため、その反射鏡アンテナを通信用アンテナとして使用する場合には、不要な放射により他の通信路と干渉する原因となるという問題点があった。 Further, the reflector antenna having a structure in which the reflector mirror surface is radially divided from the central portion thereof includes a periodic mirror error as compared with the parabolic surface. Due to this periodic mirror surface error, a grating lobe is generated and the side lobe is raised. Therefore, when the reflecting mirror antenna is used as a communication antenna, it causes interference with other communication paths due to unnecessary radiation. There was a problem.
したがって、センタフィード型で2枚の反射鏡を備え、かつ、電波反射鏡面体を展開収納させる開閉機構を備えたメッシュ展開アンテナは、衛星通信に求められる低いサイドローブレベルを達成することが困難であり、現在、12/14GHz帯を用いた衛星通信に使用される地球局用のアンテナとして使用できるように構成したアンテナの実用例がない。 Therefore, it is difficult to achieve a low sidelobe level required for satellite communication with a mesh deployable antenna that is a center-feed type and includes two reflecting mirrors and an open / close mechanism that deploys and stores a radio wave reflector. There is currently no practical example of an antenna configured to be used as an antenna for an earth station used for satellite communication using the 12/14 GHz band.
このため、開閉機構による展開収納できる機能を備え、給電損失が少なく、構成が簡単で持ち運びに優れた反射鏡アンテナを得ることは困難であった。 For this reason, it has been difficult to obtain a reflector antenna that has a function that can be deployed and housed by an opening / closing mechanism, has a small feeding loss, has a simple configuration, and is excellent in carrying.
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、サイドローブを抑制し、衛星通信用の地球局用アンテナとして使用可能な展開アンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a deployment antenna that can be used as an earth station antenna for satellite communication while suppressing side lobes.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の展開アンテナは、金属細線で形成されたパラボラアンテナの電波反射面を有する主反射鏡部と、この主反射鏡部を展開収納させる開閉機構と、この開閉機構をスライド自在に支持する支柱と、前記主反射鏡部の中央部に配置されたホーンアンテナと、このホーンアンテナの電波放射側に配置され当該ホーンアンテナから放射された電波を前記主反射鏡部に向けて反射させる副反射鏡部と、前記ホーンアンテナに電力を供給すると共に当該ホーンアンテナを支持する導波管と、この導波管の周囲に設けられると共に前記副反射鏡部を支持するレドームと、を備えた展開アンテナであって、前記副反射鏡部は、双曲面あるいは楕円曲面の電波反射鏡面からなる曲面反射鏡部と、この曲面反射鏡部の外周部に前記主反射鏡部側に折り返して設けられて、前記ホーンアンテナから前記曲面反射鏡部の外周部に放射された電波を前記主反射鏡部側に向けて反射する周辺反射鏡部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the deployable antenna according to claim 1 includes a main reflector portion having a radio wave reflecting surface of a parabolic antenna formed of a thin metal wire, and an opening / closing mechanism for deploying and storing the main reflector portion. A support column that slidably supports the opening / closing mechanism, a horn antenna disposed in a central portion of the main reflector portion, and a radio wave radiated from the horn antenna disposed on the radio wave radiation side of the horn antenna. A sub-reflecting mirror part that reflects toward the reflecting mirror part; a waveguide that supplies power to the horn antenna and supports the horn antenna; and the sub-reflecting mirror part that is provided around the waveguide and that is provided around the waveguide. A sub-reflecting mirror unit comprising: a curved reflecting mirror unit comprising a hyperboloidal or elliptically curved radio wave reflecting mirror surface; and an outer surface of the curved reflecting mirror unit. A peripheral reflector part that is folded back to the main reflector part side and reflects radio waves radiated from the horn antenna to the outer peripheral part of the curved reflector part toward the main reflector part side; It is characterized by having.
かかる構成によれば、展開アンテナは、開閉機構を支柱に沿ってスライドさせることによって、主反射鏡部を収納し、また、開閉機構を反対方向にスライドさせることにより、主反射鏡部を展開させて、反射鏡面を展開収納できる。
そして、展開アンテナにおいて、ホーンアンテナから放射された電波は、副反射鏡部の曲面反射鏡部で主反射鏡部に向けて反射された後に、主反射鏡部で反射されて空間に放射される。
ホーンアンテナから曲面反射鏡部の外周部に放射された電波は、曲面反射鏡部の外周部に形成された周辺反射鏡部によって主反射鏡部に向けて反射された後に、主反射鏡部で反射されて空間に放射されるように反射する。このため、ホーンアンテナから放射された電波において、副反射鏡部の曲面反射鏡部で反射されずに漏れて斜め前方方向に放射されるスピルオーバの余分な電波を、周辺反射鏡部によって抑制することができる。その結果、展開アンテナは、サイドローブを抑制して電波の減衰を防止できるので、衛星通信用の地球局用アンテナとして使用可能となる。
According to such a configuration, the deployment antenna accommodates the main reflector portion by sliding the opening / closing mechanism along the support column, and deploys the main reflector portion by sliding the opening / closing mechanism in the opposite direction. The reflecting mirror surface can be unfolded and stored.
In the deployable antenna, the radio wave radiated from the horn antenna is reflected by the curved reflector part of the sub-reflector part toward the main reflector part, and then reflected by the main reflector part and radiated to the space. .
The radio wave radiated from the horn antenna to the outer periphery of the curved reflector unit is reflected toward the main reflector unit by the peripheral reflector unit formed on the outer periphery of the curved reflector unit, and then the main reflector unit. Reflected to be reflected and emitted into space. For this reason, in the radio wave radiated from the horn antenna, the excessive reflector spillover wave that leaks without being reflected by the curved reflector part of the sub-reflector part and radiates diagonally forward is suppressed by the peripheral reflector part. Can do. As a result, the deployable antenna can suppress the side lobe and prevent the radio wave from being attenuated, so that it can be used as an earth station antenna for satellite communication.
請求項2に記載の展開アンテナは、請求項1に記載の展開アンテナであって、前記周辺反射鏡部は、前記ホーンアンテナから放射された電波を前記主反射鏡部の中央部付近に向けて反射する電波反射鏡面を有し、前記主反射鏡部は、前記ホーンアンテナの基端部周辺に、前記周辺反射鏡部で反射した前記ホーンアンテナからの電波を、前記周辺反射鏡部から外れた周辺側に反射する電波反射鏡面体を設けたことを特徴とする。
The deployable antenna according to
かかる構成によれば、展開アンテナにおいて、ホーンアンテナから副反射鏡部の外周部に放射された余分な電波は、周辺反射鏡部によって主反射鏡部の中央部付近に向けて反射された後、電波反射鏡面体によって主鏡面部の周期的な鏡面誤差で発生したサイドローブ上昇と同じ方向に向けて逆位相で反射されることにより、主反射鏡部の周期的な鏡面誤差によるサイドローブの上昇を抑制できる。 According to such a configuration, in the deployable antenna, excess radio waves radiated from the horn antenna to the outer peripheral part of the sub-reflecting mirror part are reflected by the peripheral reflecting mirror part toward the vicinity of the central part of the main reflecting mirror part, The side reflector rises due to the periodic mirror surface error of the main reflector by being reflected in the same direction as the side lobe rise caused by the periodic mirror error of the main mirror surface by the radio wave reflector. Can be suppressed.
本発明の請求項1に係る展開アンテナによれば、ホーンアンテナから曲面反射鏡部の外周部に放射された電波が、曲面反射鏡部の外周部に形成された周辺反射鏡部によって主反射鏡部に向けて反射された後に、主反射鏡部で反射されて空間に放射されるため、ホーンアンテナから放射された電波が副反射鏡部の曲面反射鏡部で反射されずに漏れて、斜め前方方向に放射されるスピルオーバを抑制することができる。その結果、展開アンテナは、サイドローブを抑制して、ホーンアンテナから余計な方向に放射される電波を減少させることができるので、地球局用アンテナとして使用可能となる。 According to the deployable antenna of the first aspect of the present invention, the radio wave radiated from the horn antenna to the outer peripheral portion of the curved reflector portion is reflected by the peripheral reflector portion formed on the outer peripheral portion of the curved reflector portion. After being reflected toward the part, it is reflected by the main reflector part and radiated to the space. Therefore, the radio wave radiated from the horn antenna leaks without being reflected by the curved reflector part of the sub-reflector part, Spillover emitted in the forward direction can be suppressed. As a result, the deployable antenna can suppress the side lobes and reduce the radio waves radiated from the horn antenna in an extra direction, so that it can be used as an earth station antenna.
本発明の請求項2に係る展開アンテナによれば、ホーンアンテナから副反射鏡部の曲面反射鏡部の外周部に放射された余分な電波が、副反射鏡部の外周部の周辺反射鏡部によって主反射鏡部の中心付近に向けて反射され、この反射された電波を電波反射鏡面体によって主反射鏡部の周期的な鏡面誤差で発生したサイドローブ上昇と同じ方向に逆位相で反射するため、サイドローブの上昇を抑制できる。 According to the deployable antenna of the second aspect of the present invention, excess radio waves radiated from the horn antenna to the outer peripheral portion of the curved reflecting mirror portion of the sub-reflecting mirror portion are peripheral reflecting mirror portions on the outer peripheral portion of the sub-reflecting mirror portion. Is reflected toward the center of the main reflector, and the reflected radio wave is reflected by the radio wave reflector mirror in the same direction as the side lobe rise caused by the periodic mirror surface error of the main reflector. Therefore, the rise of the side lobe can be suppressed.
次に、本発明の実施形態に係る展開アンテナについて図面を参照して説明する。
なお、本発明は、主反射鏡部10(電波反射鏡面体32)を折り畳んで展開収納可能な展開アンテナであれば、その形式は特に限定されず、以下、その一例として傘状展開型のメッシュ展開アンテナ1を例に挙げて説明する。
図1は展開アンテナを展開した状態を示す斜視図である。図2は展開アンテナを収納した状態を示す斜視図である。
Next, a deployment antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The form of the present invention is not particularly limited as long as it is a deployable antenna that can be folded and housed by folding the main reflecting mirror part 10 (the radio wave reflecting mirror body 32). The deployment antenna 1 will be described as an example.
FIG. 1 is a perspective view showing a state where the deployment antenna is deployed. FIG. 2 is a perspective view showing a state where the deployment antenna is stored.
≪メッシュ展開アンテナ(展開アンテナ)の構成≫
図1に示すように、メッシュ展開アンテナ1は、パラボラアンテナの電波反射鏡面が金属の細線で形成された格子状メッシュ反射鏡面2を有する主反射鏡部10を折り畳んで展開収納可能な受信あるいは送信用のパラボラアンテナから構成されている。このメッシュ展開アンテナ1は、金属細線で形成されたパラボラアンテナの電波反射面を有する主反射鏡部10と、この主反射鏡部10を展開収納させる開閉機構20(図3参照)と、この開閉機構20をスライド自在に支持する支柱21(図2参照)と、主反射鏡部10の中央部に配置されたホーンアンテナ30と、このホーンアンテナ30の電波放射側に配置され当該ホーンアンテナ30から放射された電波を主反射鏡部10に向けて反射させる副反射鏡部40と、ホーンアンテナ30に電力を供給すると共にこのホーンアンテナ30を支持する導波管31と、この導波管31の周囲に設けられると共に副反射鏡部40を支持するレドーム50と、を備えている。その他に、このメッシュ展開アンテナ1には、例えば、受信した電波を電気信号に変換したり、あるいは、送信する電気信号を電波に変換したりする処理を行うための本体部(図示せず)や、この本体部を保持する三脚(図示せず)が設置される。
≪Configuration of mesh deployment antenna (deployment antenna) ≫
As shown in FIG. 1, the mesh deployable antenna 1 is a receiving or transmitting unit that can fold and store a
なお、メッシュ展開アンテナ1は、カセグレン形式アンテナ、または、グレゴリアン形式アンテナからなり、以下、副反射鏡部40がホーンアンテナ30および主反射鏡部10に対して膨らんだ凸面形状に形成されたカセグレン形式アンテナの場合を例に挙げて説明する。
Note that the mesh deployment antenna 1 is a Cassegrain type antenna or a Gregorian type antenna, and hereinafter, a Cassegrain type in which the
≪主反射鏡部の構成≫
図1に示すように、主反射鏡部10は、ホーンアンテナ30から放射されて副反射鏡部40によって反射された電波(放射波)をさらに反射して平面波に変換させる反射鏡面を形成する部材である。この主反射鏡部10は、金属細線を格子状メッシュに編んで形成した傘のように折り畳んで展開収納可能な電波の反射鏡面体からなる。この主反射鏡部10は、ステンレス鋼製やアルミニウム合金製等の金属細線を格子状に機械編みした電波反射面としての格子状メッシュ反射鏡面2と、この格子状メッシュ反射鏡面2の中央に設けたリブ保持部3と、このリブ保持部3から放射状に配置されて格子状メッシュ反射鏡面2を支持する複数のリブ4と、格子状メッシュ反射鏡面2の周縁に設けたケーブル5と、ホーンアンテナ30の基端部周辺に、周辺反射鏡部41で反射したホーンアンテナ30からの電波を、周辺反射鏡部41から外れた周辺側に反射する電波反射鏡面体32と、を備えている。開いたときの主反射鏡部10の直径は、例えば、2000mmで、焦点F2(図3参照)が800mmに形成されている。
次に、主反射鏡部10の各部の構成を説明する。
≪Main reflector structure≫
As shown in FIG. 1, the main reflecting
Next, the configuration of each part of the
<格子状メッシュ反射鏡面の構成>
図1に示すように、格子状メッシュ反射鏡面2は、ここでは、一例として太さ0.04mmのステンレス鋼製の金属細線を格子状になるように機械編みの平織りとし電波反射鏡面状に形成している。この格子状メッシュ反射鏡面2は、後記するリブ4の数に対応する辺を備える多角形に形成され、その中央部にリブ保持部3が取り付けられる円形の開口が形成されると共に、中央から周縁に沿って予め設定された曲率面により電波反射鏡面となるように形成されている。また、ステンレス鋼製の金属細線を用いることで、屋外で使用する格子状メッシュ反射鏡面2は、耐腐食性および防錆性に優れている。
<Configuration of grid mesh reflector>
As shown in FIG. 1, the grid-like mesh reflecting
この格子状メッシュ反射鏡面2は、成形型によって形成され、風や振動による影響により変形しないように形成されている。また、ばらつきの少ない同様な構成の格子状メッシュ反射鏡面2を機械的に量産することが可能で、かつ、補助リブ4A(図5(a)、(b)参照)を配置した成形型で形成することにより、格子状メッシュ反射鏡面2の交換する作業も容易となっている。
The grid-like mesh reflecting
図3は、本発明に係る展開アンテナの一例を示す図であり、メッシュ展開アンテナを展開した状態を示す側面図である。 FIG. 3 is a view showing an example of the deployment antenna according to the present invention, and is a side view showing a state in which the mesh deployment antenna is deployed.
<リブ保持部の構成>
図1に示すように、リブ保持部3は、リブ4を保持する略円盤形状の部材であり、格子状メッシュ反射鏡面2の中央に配置されている。このリブ保持部3は、例えば、ステンレス鋼等の電波を反射する部材によって形成されている。このリブ保持部3は、周側面に等間隔でリブ4の基端部が、軸支ピン6(図3参照)を介在して支持されている。そのため、リブ保持部3は、各リブ4の基端を支点として、予め設定された軌道に沿って所定角度の範囲において、各リブ4が軸支ピン6を中心として回動して主反射鏡部10を展開収納できるように支持されている。このリブ保持部3は、支柱21(図2および図3参照)の先端側に固定されており、先端にホーンアンテナ30を有する導波管31と、この導波管31を収納して先端に副反射鏡部40を有するレドーム50と、ホーンアンテナ30から放射されて副反射鏡部40で反射された電波をその副反射鏡部40から外れた周辺側に向けて反射するための電波反射鏡面体32とが、その中央に設置されている。
<Configuration of rib holding part>
As shown in FIG. 1, the
<リブの構成>
図1に示すように、リブ4は、格子状メッシュ反射鏡面2を支持する細長い骨格部材であり、例えば、略傘形状のメッシュ展開アンテナ1において、格子状メッシュ反射鏡面2を保持する傘の骨部材に相当するものである。このリブ4は、リブ保持部3から放射状に配置され、ここでは、例えば、40本が周方向において等間隔に配置されている。リブ4の本数は、アンテナ開口径(主反射鏡部10の直径)の大きさによって変化し、例えば、アンテナ開口径が1500mmの場合は36本程度になる。
このリブ4は、格子状メッシュ反射鏡面2の外周縁近くまでの長さ、あるいは、外周縁までの長さと同等か、または、外周縁までの長さより長くなる寸法に形成されている。このリブ4は、予め設定された電波反射鏡面の曲率面(格子状メッシュ反射鏡面2の曲率面と同じ)となるように湾曲した状態で形成されている。
<Rib configuration>
As shown in FIG. 1, the
The
図5は、本発明に係る展開アンテナの開閉機構の一例を示す要部拡大図であり、(a)は展開したときの状態を示す要部拡大側面図、(b)は収納するときの状態を示す要部拡大側面図である。 FIG. 5 is an enlarged view of the main part showing an example of the opening / closing mechanism of the deployment antenna according to the present invention, (a) is an enlarged side view of the main part showing a state when deployed, and (b) is a state when stored FIG.
また、リブ4は、その基端側の近くに、図5(a)、(b)に示すように、後記するリンクアーム14の一端を支持するリンクピン15が取り付ける取付部4aを備えている。さらに、リブ4は、後記する補助リブ4Aを位置決めするための段差部4bが格子状メッシュ反射鏡面2に対向して形成されている。
Moreover, the
なお、リブ4は、格子状メッシュ反射鏡面2をネジによって締結すれば足りるが、ここでは、補助リブ4Aを介在して格子状メッシュ反射鏡面2がリブ保持部3に固定されている。補助リブ4Aは、リブ4の段差部4bに嵌合できる幅で、かつ、リブ4と同じ長さ以下に形成された一対のリブ帯幅片4c,4dを有している。この補助リブ4Aは、リブ4と同じ曲率面となるように湾曲して形成されており、ここでは、グラスファイバ強化プラスチックにより形成されている。そして、格子状メッシュ反射鏡面2をリブ保持部3に取り付ける場合には、リブ帯幅片4c,4dで補助リブ4Aを挟持して、その補助リブ4Aをリブ4の段差部4bに嵌合した状態で、ネジによって固定されている。なお、リブ4の段差部4bは、ここでは、図5(a)、(b)に示すように、リブ保持部3の近傍に段差を一箇所形成して構成されており、リブ帯幅片4dの厚みより小さな段差あるいは厚みと同じ段差となるように形成されている。
The
また、前記格子状メッシュ反射鏡面2は、補助リブ4Aに挟んで接着固定されるので、面接触によって取付精度の維持ができるため、その一部が破損した場合の周囲への波及を防ぐことができる。補助リブ4Aを用いて格子状メッシュ反射鏡面2をリブ4に支持させる場合には、接着剤(例えば、エポキシ系接着剤)あるいはネジにより固定される。
Further, since the grid-like mesh reflecting
≪開閉機構の構成≫
図5(a)、(b)に示すように、開閉機構20は、略傘形状のメッシュ展開アンテナ1の主反射鏡部10を折り畳むようにして展開収納させるための機構である。この開閉機構20は、例えば、支柱21にスライド自在に設けた略円筒形状のスライダ11と、リブ4を支持するリンクアーム14と、スライダ11の胴部12に設けられた留付手段としてのネジ込み留め具16とを備えている。
≪Configuration of opening and closing mechanism≫
As shown in FIGS. 5A and 5B, the opening /
スライダ11は、支柱21の外周に沿ってスライド自在に筒状に形成された胴部12と、この胴部12の上端(リブ保持部3側)に形成されると共に、この胴部12より大径に形成されたリンクアーム取付部13と、を備えている。
The
リンクアーム14は、その一端部がリブ4の取付部4aにリンクピン15で軸支されると共に、その他端部がスライダ11のリンクアーム取付部13にリンクピン15で軸支されて取り付けられている。このリンクアーム14は、ここでは、リブ4の数に対応する位置に設置されているが、電波反射鏡面体32を展開収納できれば、リブ4の数より少なくても構わない。
One end of the
<支柱の構成>
支柱21は、開閉機構20をスライド自在に支持するための部材であり、電波反射鏡面体32の中央をリブ保持部3を介在して支持するように設置されている。この支柱21は、その先端側にリブ保持部3を支持し、かつ、基端側に支持ベース23を支持しており、支持ベース23に隣接してネジ留め具16の雌ネジ部に螺合するネジ部21aが設けられている。この支柱21は、ここでは、円筒形状に形成されているが、スライダ11をスライド自在に支持できるものであれば、多角形であっても構わない。
<Composition of support>
The
<導波管の構成>
図1および図3に示すように、導波管31は、後記するホーンアンテナ30に電力を主反射鏡部10の背面側から供給すると共に、当該ホーンアンテナ30を支持する部材である。この導波管31は、断面が円形の管からなり、先端側が支柱21の先端中央部から突出するように設置されて、その先端にホーンアンテナ30が設置されている。導波管31は、主反射鏡部10の中央部からこの主反射鏡部10の焦点側に向けて突出するように配置されると共に、先端側がレドーム50内の中心線上に配置され、基端部側が支柱21内に挿通した状態で配置されている。この導波管31の周囲には、後記する電波反射鏡面体32が設置されている。
<Configuration of waveguide>
As shown in FIGS. 1 and 3, the
≪ホーンアンテナの構成≫
図3に示すように、ホーンアンテナ30は、パラボラアンテナの1次放射器として用いられるアンテナであり、導波管31の先端から開口端(先端)に向けて拡径した略円錐台形状に形成されている。このホーンアンテナ30は、導波管31から給電されて副反射鏡部40の曲面反射鏡部42に向けて電波を放射する指向性を有する。このホーンアンテナ30は、格子状メッシュ反射鏡面2の中央に設けられたリブ保持部3から突出する導波管31の先端に設置されて、ラッパ形状に形成されたレドーム50内の空間に配置されている。
≪Horn antenna configuration≫
As shown in FIG. 3, the
≪副反射鏡部の構成≫
図3に示すように、副反射鏡部40は、前記ホーンアンテナ30から放射された電波を主反射鏡部10および電波反射鏡面体32に向けて反射する反射鏡面を形成する部分であり、ホーンアンテナ30の電波放射側に配置されている。この副反射鏡部40は、双曲面(凸面)あるいは楕円曲面(凹面)の電波反射鏡面に形成された曲面反射鏡部42と、この曲面反射鏡部42の外周部に形成された周辺反射鏡部41と、を電波反射鏡面体で一体形成して構成されている。外周部に周辺反射鏡部41を有する副反射鏡部40は、例えば、全体の直径が300mmの電波を反射する鏡面体によって形成されて、ホーンアンテナ30の焦点F1から副反射鏡部40の外側を通るスピルオーバ量が十分小さくなる53度の放射範囲を覆うように配置されている。
≪Sub-reflector configuration≫
As shown in FIG. 3, the
なお、副反射鏡部40において、曲面反射鏡部42の直径は、アンテナ全体の利得が十分に大きくなるだけの長さに調整し、周辺反射鏡部41の中心方向の長さは、曲面反射鏡部42によって反射されずに漏れる電波の広がり範囲や、ホーンアンテナ30の指向性の強度や、アンテナ利得に合わせて適宜な長さに調整すればよい。
In the
<周辺反射鏡部の構成>
周辺反射鏡部41は、ホーンアンテナ30から曲面反射鏡部42の外側に放射された余分な電波を、主反射鏡部10の中心付近に向けて反射させて、ホーンアンテナ30から放射された電波が不要な方向に放射されて漏れるのを抑制するための部分であり、副反射鏡部40の周縁部を斜め下方向(主反射鏡部10側方向)に折り曲げて形成されている。この周辺反射鏡部41は、曲面反射鏡部42の外周部を主反射鏡部10側に折り返して設けられることによって、ホーンアンテナ30から放射されて曲面反射鏡部42に当たらずに余計な方向に放射された電波が所定の方向(主反射鏡部10または電波反射鏡面体32が設置されている方向)に反射されるように反射鏡面が曲面状に設計されている。図3に示すように、周辺反射鏡部41は、例えば、ホーンアンテナ30の中心線の焦点F1に対する角度θが53度の位置に設置されている。
なお、曲面反射鏡部42の直径は、アンテナ全体の利得が十分大きくなるだけの大きさに適宜に形成される。周辺反射鏡部41の径は、スピルオーバ量が十分小さくなるだけの長さに適宜に形成される。
<Configuration of peripheral reflector>
The
Note that the diameter of the curved reflecting
<曲面反射鏡部の構成>
曲面反射鏡部42は、ホーンアンテナ30から放射された電波を、主反射鏡部10に向けて反射するための反射鏡面を形成する部分であり、電波が放射されるホーンアンテナ30に対して膨らんだ凸面形状に形成されて、外に向かって凹面形状となっている。
<Configuration of curved reflector>
The curved reflecting
なお、曲面反射鏡部42は、メッシュ展開アンテナ1がカセグレンアンテナの場合には図3に示すように、ホーンアンテナ30および主反射鏡部10の方向に膨らんだ凸面(双曲面)形状に形成されているが、メッシュ展開アンテナ1がグレゴリアンアンテナの場合にはホーンアンテナ30および主反射鏡部10の方向に凹んだ凹面(楕円曲面)形状に形成さる。
When the mesh deployment antenna 1 is a Cassegrain antenna, the
≪レドームの構成≫
図3に示すように、レドーム50は、ホーンアンテナ30および導波管31を空間を介して覆って保護する共に、副反射鏡部40および導波管31を支持するための部材であり、略ラッパ形状に形成されている。このレドーム50は、例えば、強化プラスチック等の電波の通過する強度の高い素材によって形成されて、導波管31が支持されたリブ保持部3に取り付けられている。略三角円錐状に形成されたレドーム50は、先端側開口端に副反射鏡部40が接着され、基端側開口端にレドーム内鏡面部32aが接着されて、密閉容器状になっている。
言い換えると、レドーム50は、このレドーム50の開口端を閉塞する副反射鏡部40と、導波管31の周囲に設けられたレドーム50の基端側を閉塞するレドーム内鏡面部32aと、によって、側面視して略フラスコ形状の保護容器を形成して、その内部の中心線上にホーンアンテナ30を配置している。
≪Configuration of radome≫
As shown in FIG. 3, the
In other words, the
≪電波反射鏡面体の構成≫
図3に示すように、電波反射鏡面体32は、ホーンアンテナ30から放射されて副反射鏡部40の周辺反射鏡部41および曲面反射鏡部42によって主反射鏡部10の中央部付近(基端部周辺)に反射された電波を、さらに前方側方向に反射するための反射面を有する部材である。この電波反射鏡面体32は、電波を反射するステンレス鋼またはアルミニウム合金等の金属によって形成されている。この電波反射鏡面体32は、後記するレドーム内鏡面部32aと、リブ保持鏡面部32bとを備え、リブ保持部3の前面側に一体形成または固定されている。
≪Configuration of radio wave reflector body≫
As shown in FIG. 3, the
レドーム内鏡面部32aは、導波管31の周囲のレドーム50内の底面部分に配置されてレドーム50を支持するものであり、副反射鏡部40からこの底面部に反射された電波を周辺反射鏡部41から外れた周辺側に反射するように設置されている。
リブ保持鏡面部32bは、レドーム内鏡面部32aの周囲のレドーム50の外側に設けられ、副反射鏡部40からレドーム内鏡面部32aの外周部に反射された電波を周辺反射鏡部41から外れた周辺側に反射するように設けられている。このリブ保持鏡面部32bは、例えば、レドーム50の底面部の外側に配置されたリブ保持部3に一体形成され、このリブ保持部3から放射状に配置されたリブ4を支持する部分を兼ねている。
The
The rib holding
[作用]
次に、メッシュ展開アンテナ1の作用について説明する。
図2に示すように、メッシュ展開アンテナ1を使用していない場合には、格子状メッシュ反射鏡面2を閉じて収納した状態としておく。そして、メッシュ展開アンテナ1を使用する場合には、はじめに、図5(a)、(b)に示す開閉機構20のスライダ11を支柱21に沿って支持ベース23側に作業者の手動によりスライド移動させ、支柱21のネジ部21aに、ネジ込み留め具16を係合する。
[Action]
Next, the operation of the mesh deployment antenna 1 will be described.
As shown in FIG. 2, when the mesh deployment antenna 1 is not used, the lattice
また、図1の状態から図2の状態にメッシュ展開アンテナ1を収納する場合は、図5(a)、(b)に示すように、開閉機構20のネジ留め具16を支柱21のネジ部21aから離脱させる。そして、作業者は、スライダ11を支柱21に沿ってリブ保持部3側にスライド移動させ、リンクアーム14を介してリブ4を立上げる方向にそのリブ4の基端側を回動支点として作動させ、主反射鏡部10を、図2の状態とすることで収納する。
When the mesh deployment antenna 1 is housed from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG. 2, the
メッシュ展開アンテナ1は、開閉機構20を操作して反射鏡面を展開収納(開閉)することにより、ホーンアンテナ30と主反射鏡部10と副反射鏡部40を備えた使用時と同じ構成部品を備えた状態のまま、主反射鏡部10を折り畳んで収納することができる。メッシュ展開アンテナ1は、軽量でコンパクトに収納できるため、移動や搬送の際の持ち運びや機動性に優れ、特に、緊急時の迅速なニュースの取材や山間部等で中継するのに使用する場合に便利であると共に、伝達する現場の映像を安定した状態で伝送できるという効果を奏する。
また、メッシュ展開アンテナ1を設置する際には、開閉機構20を操作して主反射鏡部10を簡単に図1の状態に展開できるので、アンテナの組み立て作業が不要となるため、作業時間を大幅に削減することができる。
The mesh deploying antenna 1 operates the opening /
Further, when installing the mesh deploying antenna 1, the
図4は、本発明に係る展開アンテナにおける電波の反射方向を示す要部拡大図である。
次に、図4を参照してホーンアンテナ30から放射された電波の反射方向について説明する。なお、曲面反射鏡部42の直径を300mm、主反射鏡部10の開口径を2000mm、焦点であるホーンアンテナ30の中心線に対する周辺反射鏡部41が設置されている中央部の角度θ(図3参照)を副反射鏡部40の外側を通るスピルオーバ量が十分小さくなる53度とした場合を例に挙げて説明する。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing the reflection direction of radio waves in the deployable antenna according to the present invention.
Next, the reflection direction of the radio wave radiated from the
図4に示すように、ホーンアンテナ30から放射された電波は、このホーンアンテナ30の前面に配置された副反射鏡部40に向けて放射される。その放射された電波は、まず、この副反射鏡部40の曲面反射鏡部42とその周囲の周辺反射鏡部41によって、主反射鏡部10(電波反射鏡面体32)に向けて反射される。
この場合、副反射鏡部40の曲面反射鏡部42で反射された電波は、矢印J,Kで示すように、主反射鏡部10に向けて反射された後、さらに、主反射鏡部10で反射されて空間に放射される。
As shown in FIG. 4, the radio wave radiated from the
In this case, the radio wave reflected by the curved reflecting
例えば、周辺反射鏡部41で反射された電波は、矢印L,Mで示すように、主反射鏡部10の中心付近に向けて反射された後、導波管31の周囲に取り付けた電波反射鏡面体32(レドーム内鏡面部32a)と主反射鏡部10とによって周辺反射鏡部41の周辺に向けて反射される。ホーンアンテナ30から余計な方向に放射されて漏れる電波(図9の矢印A,B方向の電波)が減少される。
For example, the radio wave reflected by the peripheral reflecting
さらに詳述すると、電波反射鏡面体32は、導波管31の周囲のレドーム50内の底面部に配置されて、副反射鏡部40から反射した電波を周辺反射鏡部41から外れた周辺側に反射するレドーム内鏡面部32aを備えていることにより、副反射鏡部40で主反射鏡部10の中央部に反射した電波をレドーム内鏡面部32aによって主反射鏡部10の周期的な鏡面誤差で発生したサイドローブ上昇と同じ方向に逆位相で反射することができる。その結果、主反射鏡部10のパラボラ面から周期的な鏡面誤差によって生じたサイドローブの上昇を抑制できる。
More specifically, the
なお、メッシュ展開アンテナ1では、主反射鏡部10を展開収納可能にするために40本のリブ4によって40等分していることによって、周期的な鏡面誤差が発生する。このため、その周期的な鏡面誤差によるサイドローブ方向に反射された電波が減少されて、サイドローブを抑制できる。
In the mesh deploying antenna 1, the main reflecting
また、メッシュ展開アンテナ1は、電波反射鏡面体32のリブ保持鏡面部32bをリブ保持部3に形成したことにより、副反射鏡部40から反射した電波をそのリブ保持鏡面部32bによって周辺反射鏡部41から外れた周辺側に反射することができるため、部品点数や組付工数やコストを増加させることなく、メッシュ展開アンテナ1の性能を向上させることができる。
Further, the mesh deployment antenna 1 has the rib holding
≪比較例の放射パターンの説明≫
まず、周辺反射鏡部41を備えたメッシュ展開アンテナ1の放射パターンを説明する前に、その比較例となる一般的なパラボラアンテナの放射パターンについて、図6(a)、(b)とを参照しながら説明する。
図6は、40本のリブによって形成された鏡面を円周方向に等分割した場合のメッシュ展開アンテナの放射パターンD1,D2と、主反射鏡部を通常の球面状のパラボラ面とした場合の放射パターンE1,E2と、参考線の放射パターンC1,C2の計算値を示すグラフであり、(a)は励振した直線偏波の電界面の指向性を示すE面(電界面)放射パターンを示し、(b)は磁界面の指向性を示すH面(磁界面)放射パターンを示す。
≪Description of radiation pattern of comparative example≫
First, before explaining the radiation pattern of the mesh deployment antenna 1 having the
FIG. 6 shows the radiation patterns D1 and D2 of the mesh deployment antenna when the mirror surface formed by 40 ribs is equally divided in the circumferential direction, and the case where the main reflecting mirror part is a normal spherical parabolic surface. It is a graph which shows the calculated value of radiation pattern E1, E2 and the radiation pattern C1, C2 of a reference line, (a) is E surface (electric field surface) radiation pattern which shows the directivity of the electric field surface of the excited linearly polarized wave. (B) shows the H surface (magnetic field surface) radiation pattern which shows the directivity of a magnetic field surface.
なお、図6(a)、(b)には、サイドローブの変化を比較するために、衛星アンテナの基準となる32−25logφ(φ:離軸角度。但し、−10dBi以下となる場合は、−10とした。)となる参考線C1,C2を併記した。この図6(a)、(b)は、主反射鏡部10の開口径が2000mm、F/Dが0.4(焦点が800mm)、副反射鏡部40の直径が190mm、離心率が3.23の場合の計算値を示す。
6A and 6B, in order to compare the change of the side lobe, 32-25 logφ (φ: off-axis angle, which is a reference of the satellite antenna. However, in the case of -10 dBi or less, Reference lines C1 and C2 are shown together. 6A and 6B, the aperture diameter of the
図6(a)、(b)に示すように、参考線の放射パターンC1,C2は、角度が約48度以上のときのアンテナ利得が−10dBiとなっている。
図7は、ホーンアンテナの放射パターンを示すグラフである。
図7に示すように、ホーンアンテナ30の放射パターンは、主軸方向からの角度が0度のときは、アンテナ利得が約14dBiであり、この位置から伝送損失が約90%低下して12dBとなる角度が36.5度の位置である。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the radiation patterns C1 and C2 of the reference line have an antenna gain of −10 dBi when the angle is about 48 degrees or more.
FIG. 7 is a graph showing a radiation pattern of the horn antenna.
As shown in FIG. 7, the radiation pattern of the
参考線の放射パターンC1,C2に対して、主反射鏡部を通常の球面状のパラボラ面とし、副反射鏡部40は、アンテナ全体の利得が十分に得られるように、図7に示した放射パターンにおいて、エッジレベルが−12dBとなる36.5度までの範囲を覆う双曲面とした場合の放射パターンE1,E2と、40本のリブで等分された鏡面の場合の放射パターンD1,D2とは、角度が約10度付近で主反射鏡部の周期的な鏡面誤差によるサイドローブが上昇し、さらに、角度が約35度〜60度になるとスピルオーバによるサイドローブ上昇が見られ、サイドローブが参考線C1,C2を大きく越えている。
For the radiation patterns C1 and C2 of the reference line, the main reflecting mirror portion is a normal spherical parabolic surface, and the
図6(a)、(b)で細い実線で示す放射パターンD1,D2は、角度が約8度〜18度付近において、パラボラ面の放射パターンE1,E2と比較して、リブで等分化された主反射鏡部の周期的な鏡面誤差によるアンテナ利得が高くなって、サイドローブの上昇が見られる。 The radiation patterns D1 and D2 indicated by thin solid lines in FIGS. 6A and 6B are equally differentiated by ribs compared to the radiation patterns E1 and E2 on the parabolic surface at an angle of about 8 to 18 degrees. Further, the antenna gain is increased due to the periodic mirror surface error of the main reflector portion, and the side lobe is increased.
反射鏡アンテナのアンテナ利得を最大化するためには、ホーンアンテナ30の正面方向利得が−10〜−15dB程度となる角度範囲を副反射鏡部40によって覆うように設計することが望ましい。
In order to maximize the antenna gain of the reflector antenna, it is desirable to design the
サイドローブの上昇を抑制する場合には、まず、副反射鏡部40の反射鏡面を大きくしてスピルオーバの影響を小さくすることが考えられる。
図3に示したホーンアンテナ30の放射パターンが−10dBiを下回る角度である53度までを副反射鏡部40の反射鏡面を覆う角度と仮定すると、副反射鏡部40の反射鏡面の大きさは、直径440mmとなる。
しかしながら、この場合には、副反射鏡部が大きくなり、重量が重くなる。さらに、副反射鏡部のブロッキングによる影響により、サイドローブレベルが上昇する。
In order to suppress the rise of the side lobe, it is conceivable to first increase the reflecting mirror surface of the
Assuming that the radiation pattern of the
However, in this case, the sub-reflecting mirror portion becomes large and the weight becomes heavy. Furthermore, the side lobe level increases due to the influence of blocking of the sub-reflecting mirror section.
≪副反射鏡部の外周に周辺反射鏡部を形成した場合の放射パターンの説明≫
次に、図3および図7を参照しながら外周に周辺反射鏡部41を形成した副反射鏡部40を備えたメッシュ展開アンテナ1のホーンアンテナ30の放射パターンについて説明する。
≪Explanation of radiation pattern when peripheral reflector part is formed on the outer periphery of the sub reflector part≫
Next, the radiation pattern of the
図3に示すように、メッシュ展開アンテナ1は、副反射鏡部40を大きくすると共に、副反射鏡部40の外周部に周辺反射鏡部41を設けている。その結果、ホーンアンテナ30から放射された電波は、周辺反射鏡部41によって反射されて主反射鏡部10の中央部付近に向けて反射され、さらに、主反射鏡部10によって前方に反射されるようになる。
この場合、副反射鏡部40は、直径が300mm程度で、ホーンアンテナ30の放射方向から角度θを53度までの範囲を覆うことができる(図3あるいは図4参照)。
このように、メッシュ展開アンテナ1は、サイドローブ特性を改善することができる。
As shown in FIG. 3, the mesh deployment antenna 1 has a larger size of the
In this case, the
Thus, the mesh deployment antenna 1 can improve the side lobe characteristics.
図8は、副反射鏡部の外周部に周辺反射鏡部を形成した場合の放射パターンを示すグラフであり、(a)は励振した直線偏波の電界面の指向性を示すE面放射パターンを示し、(b)は直角で磁界面の指向性を示すH面放射パターンを示す。 FIG. 8 is a graph showing a radiation pattern when a peripheral reflector part is formed on the outer peripheral part of the sub-reflector part. FIG. 8A is an E-plane radiation pattern showing the directivity of the excited linearly polarized electric field surface. (B) shows the H-plane radiation pattern which is perpendicular and shows the directivity of the magnetic field surface.
図8(a)、(b)に示すように、副反射鏡部40の外周部を折り曲げた周辺反射鏡部41で反射した電波を主反射鏡部10の中央部と、ホーンアンテナ30とを結ぶ導波管31の周囲に設けた電波反射鏡面体32とによって、主反射鏡部10の周期的な鏡面誤差で生じたグレーティングローブが発生する角度に向けて逆位相で反射させることにより、サイドローブの上昇を抑制することができる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the radio wave reflected by the peripheral reflecting
また、このメッシュ展開アンテナ1は、主反射鏡部10がメッシュ状に形成されていることにより、風が通り抜ける構造になっているため、風圧の影響を大幅に軽減して屋外に安定した状態に設置することができると共に、持ち運びに優れているため、屋外で使用する場合に最適である。
In addition, the mesh deployment antenna 1 has a structure in which the wind passes through the main reflecting
[変形例]
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea. The present invention extends to these modifications and changes. Of course.
前記実施形態では、傘状展開型の開閉機構20を有するメッシュ展開アンテナ1を例に挙げて説明したが、主反射鏡部10(電波反射鏡面体32)の形状および形式は特に限定されない。展開アンテナは、主反射鏡部10(電波反射鏡面体32)が、展開収納可能なものであればよく、例えば、いわゆるサンフラワー型展開アンテナや、ラップリブ型展開アンテナや、組立型展開アンテナ等のその他の展開アンテナであっても構わない。
なお、メッシュ展開アンテナ1は、電波を送信する場合を例に挙げて説明したが、電波を受信する場合であっても同様に電波の減衰を防止できる作用効果が得られる。
In the above embodiment, the mesh deployable antenna 1 having the umbrella-shaped deployable opening /
Note that the mesh deployment antenna 1 has been described by taking the case of transmitting radio waves as an example, but even when receiving radio waves, the effect of preventing the attenuation of radio waves can be obtained.
1 メッシュ展開アンテナ(展開アンテナ)
2 格子状メッシュ反射鏡面
3 リブ保持部
4 リブ
4A 補助リブ
10 主電波反射鏡部
20 開閉機構
21 支柱
30 ホーンアンテナ(給電ホーンアンテナ)
31 導波管
32 電波反射鏡面体
32a レドーム内鏡面部
32b リブ保持鏡面部
40 副反射鏡部
41 周辺反射鏡部
42 曲面反射鏡部
50 レドーム
F1,F2 焦点
1 Mesh deployment antenna (deployment antenna)
2 Lattice Mesh Reflecting
31
Claims (2)
前記副反射鏡部は、双曲面あるいは楕円曲面の電波反射鏡面からなる曲面反射鏡部と、
この曲面反射鏡部の外周部に前記主反射鏡部側に折り返して設けられて、前記ホーンアンテナから前記曲面反射鏡部の外周部に放射された電波を前記主反射鏡部側に向けて反射する周辺反射鏡部と、
を有することを特徴とする展開アンテナ。 A main reflector portion having a radio wave reflecting surface of a parabolic antenna formed of a thin metal wire, an opening / closing mechanism for deploying and storing the main reflector portion, a column supporting the opening / closing mechanism slidably, and the main reflector portion A horn antenna disposed at the center of the horn antenna, a sub-reflecting mirror unit disposed on the radio wave radiation side of the horn antenna and reflecting the radio wave radiated from the horn antenna toward the main reflecting mirror unit, and the horn antenna A deployable antenna comprising a waveguide for supplying electric power and supporting the horn antenna; and a radome provided around the waveguide and supporting the sub-reflecting mirror part;
The sub-reflecting mirror part is a curved reflecting mirror part made up of a hyperboloidal or elliptically curved radio wave reflecting mirror, and
The curved reflector portion is provided on the outer peripheral portion of the curved reflector portion so as to be folded back toward the main reflector portion. The radio wave radiated from the horn antenna to the outer periphery portion of the curved reflector portion is reflected toward the main reflector portion side. The surrounding reflector part,
A deployable antenna characterized by comprising:
前記主反射鏡部は、前記ホーンアンテナの基端部周辺に、前記周辺反射鏡部で反射した前記ホーンアンテナからの電波を、前記周辺反射鏡部から外れた周辺側に反射する電波反射鏡面体を設けたことを特徴とする請求項1に記載の展開アンテナ。 The peripheral reflecting mirror part has a radio wave reflecting mirror surface that reflects the radio wave radiated from the horn antenna toward the central part of the main reflecting mirror part,
The main reflector part is a radio wave reflector that reflects the radio wave from the horn antenna reflected by the peripheral reflector part around the base end part of the horn antenna to the peripheral side outside the peripheral reflector part. The deployable antenna according to claim 1, further comprising:
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2007
- 2007-01-31 JP JP2007021276A patent/JP2008187628A/en active Pending
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