JP2013093846A - Wide scan steerable antenna with no key-hole - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide scan antenna assembly for improved steering which is capable of steering a beam on a full hemisphere with no key-hole.SOLUTION: A wide scan antenna 10 includes a dual-reflector assembly 26 defining an antenna focal point 30 located close to a main reflector surface 28 and a signal feed chain having a signal source located adjacent to the antenna focal point 30 and defining a feed axis 40 substantially pointing toward a sub-reflector intersection point 32. A first rotary actuator 42 rotates the feed chain and the dual-reflector assembly 26 about a first rotation axis RA1 generally perpendicular to the feed axis 40 and not intersecting with a coverage area. A second rotary actuator 46 rotates one of the main reflector surface 28 and the dual-reflector assembly 26 about a second rotation axis RA2 aligned with the feed axis 40.

Description

本発明は、アンテナシステムの分野に関し、特には、電磁信号を送信及び／又は受信するための操作性を有するアンテナに関する。   The present invention relates to the field of antenna systems, and more particularly to an antenna having operability for transmitting and / or receiving electromagnetic signals.

ワイドスキャン角（広走査角）に亘って相対的に移動する標的と通信するために操作性（または追尾）アンテナを使用することは当該分野においては広く知られている。特に、航空産業においては、そのような操作性アンテナは、高ゲイン（利得）であり、低質量（軽量）であって、高信頼性を備えていることが必要である。   The use of operability (or tracking) antennas to communicate with targets that move relatively over a wide scan angle (wide scan angle) is well known in the art. In particular, in the aeronautical industry, such an operable antenna needs to have high gain (gain), low mass (light weight), and high reliability.

これらワイドスキャン構造形態で使用されるアンテナは、典型的には、二つのロータリジョイント（回転関節）を必要とする二つの回転軸、ケーブルカセット、またはそれぞれの回転軸を利用して信号を伝播する他の手段を含む。ＲＦ（無線周波）ロータリジョイントの排除またはその数の削減が、費用、信号損失および信頼性の観点から非常に望ましい。   The antennas used in these wide scan structures typically propagate signals using two rotating shafts, cable cassettes, or their respective rotating shafts that require two rotary joints (rotating joints). Including other means. Eliminating or reducing the number of RF (radio frequency) rotary joints is highly desirable from a cost, signal loss and reliability standpoint.

広角（一般的に９０°を超える角度）操作性アンテナにおいて、ロータリジョイントを省く目的でいくつかの技術が開発されたが、それらは、電磁ビームが回転軸の一方と実質的に整合したとき、標的を追尾する能力に影響を及ぼす特異性の存在によって影響を受ける。この特異性は、キーホール効果（現象）と称される。それは、標的の移動速度に追いつくよう、特異性を提供する軸の周囲を回転するのに必要な時間のためである。   In wide angle (generally greater than 90 °) maneuverable antennas, several techniques have been developed to eliminate rotary joints, but when the electromagnetic beam is substantially aligned with one of the rotation axes, Affected by the presence of specificity that affects the ability to track a target. This peculiarity is called a keyhole effect (phenomenon). It is because of the time required to rotate around an axis that provides specificity to keep up with the speed of movement of the target.

一般的には、衛星を利用するシステムのためには、この特異性は、地球（衛星直下点または天底）に向けられた方位角回転軸の利用に関わる。任務の種類によっては、この特異性はシステムの全体的な性能または複雑性にほとんど影響を及ぼさないが、多くの場合、特に、高ゲインが要求される場合に、標的が回転軸と整合すると、適した連結状態を維持するためにアクチュエータを非常に高速とすることがある。   In general, for systems that utilize satellites, this specificity involves the use of an azimuth rotation axis that is directed toward the earth (the satellite direct point or nadir). Depending on the type of mission, this specificity has little impact on the overall performance or complexity of the system, but in many cases, especially when high gain is required, if the target is aligned with the axis of rotation, The actuator may be very fast to maintain a proper connection.

天底指向方位角軸を備えた操作性アンテナにおいては、衛星直下追尾が、意図する標的に非常に接近して通過するとき、そのようなことが発生する。これは、アクチュエータの選択においてはドライバとなり得、ドライブ電子機器システムの複雑性を増す。そうなると、さらに複雑で、さらに費用が高いドライブ電子機器を備えた、さらに大きなロータリアクチュエータが必要になる。   In operability antennas with nadir-oriented azimuth axes, this occurs when tracking directly below the satellite passes very close to the intended target. This can be a driver in the choice of actuator, increasing the complexity of the drive electronics system. This would require a larger rotary actuator with more complex and more expensive drive electronics.

ロータリジョイントを備えない解決策が特許文献１（米国特許６７４７６０４）にて提案されており、その代表的な内容を本願の図１に図示している。この形態は、一方の回転軸が天底を指向しているため、天底（地球を周回する宇宙飛行体の地球に面したパネルに取り付けられたアンテナのために地球の中心を指向）にキーホールまたは特異性を有している。   A solution that does not include a rotary joint has been proposed in Patent Document 1 (US Pat. No. 6,747,604), and a typical content thereof is shown in FIG. 1 of the present application. This configuration is keyed to the nadir (directed to the center of the earth due to the antenna attached to the earth-facing panel of the spacecraft that orbits the earth) because one of the rotation axes points to the nadir. Has a hole or specificity.

方位角ジンバルを介して仰角を活用する別形態は図２において図示されている。この取り組みではロータリジョイントは一つだけであるが、天底においてキーホール現象の影響を受ける。   Another form of utilizing the elevation angle via an azimuth gimbal is illustrated in FIG. In this approach, there is only one rotary joint, but it is affected by the keyhole phenomenon at the nadir.

従って、改良された操作性アンテナ形態に対する需要が存在する。   Accordingly, there is a need for improved operability antenna configurations.

米国特許第６７４７６０４号US Pat. No. 6,747,604

従って、本発明の一目的は、ワイドスキャン角度、特に９０°を超える角度に亘って電磁ビームの伝送及び／又は受領の操作を最善化するために、改善された操作性アンテナ構造または形態を提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved maneuverable antenna structure or configuration to optimize the operation of transmission and / or reception of electromagnetic beams over a wide scan angle, in particular over 90 °. It is to be.

本発明の一利点は、その構造が、ほぼ全半球的（２πステラジアン）にビームを操作できることである。   One advantage of the present invention is that the structure allows the beam to be manipulated in a substantially hemispherical (2π steradian) manner.

本発明の別利点は、受信可能領域内に特異性やキーホールが存在せず、よって、ロータリアクチュエータの高速操作の必要がなく、関連する複雑性や高コストが回避できることである。   Another advantage of the present invention is that there are no singularities or keyholes in the coverage area, thus eliminating the need for high speed operation of the rotary actuator and avoiding the associated complexity and cost.

本発明のさらなる利点は、アンテナ構造には、ＲＦロータリジョイントまたは屈曲性導波管あるいはフレキシブルなＲＦケーブルのごとき一つのＲＦ信号ロータリ機構のみが必要であり、従って、アンテナシステムの信頼性が高まることである。   A further advantage of the present invention is that the antenna structure only requires one RF signal rotary mechanism, such as an RF rotary joint or a flexible waveguide or a flexible RF cable, thus increasing the reliability of the antenna system. It is.

本発明のさらに別利点は、アンテナ可動部分の質量とサイズを最小化するようにアンテナ形状を最良化できることである。   Yet another advantage of the present invention is that the antenna shape can be optimized to minimize the mass and size of the antenna moving parts.

本発明のさらなる利点は、アンテナの充填された動的包囲体が最良化できることである。   A further advantage of the present invention is that an antenna filled dynamic enclosure can be optimized.

本発明のさらに別利点は、リフレクタ（反射器）の形状、相対位置、並びに方位性が、最良質量、最良移動質量、充填容量および排除容量を提供するように最善化できることである。主リフレクタによって発生されるビームは、フィードソース（供給源）位相中心および副リフレクタの中心によって画定された軸（フィード軸）に直交する必要はない。しかし、フィード軸とのビームの角度は、その最も細い寸法の方向に沿った受信可能領域の角度幅の少なくとも半分でなければならない。   Yet another advantage of the present invention is that the shape, relative position, and orientation of the reflector (reflector) can be optimized to provide the best mass, the best moving mass, the fill volume, and the displacement volume. The beam generated by the primary reflector need not be orthogonal to the axis (feed axis) defined by the feed source (center) phase center and the center of the secondary reflector. However, the angle of the beam with the feed axis must be at least half the angular width of the coverage area along the direction of its narrowest dimension.

本発明の一形態によれば、アンテナの所定受信可能領域内で、ワイドスキャン角度に亘って電磁信号の最良ビーム操作を提供する送信及び／又は受信操作性アンテナ形態が提供される。このアンテナ形態は、
主リフレクタの反射表面に実質的に隣接して位置するアンテナ焦点を画定する副リフレクタ及び主リフレクタ構造体と、
アンテナ焦点に隣接して位置する信号源を有し、副リフレクタ交差点を実質的に指向するフィード軸を画定する伝送及び／又は受領用信号フィードチェーンであって、主リフレクタは、フィード軸とのビームの角度を画定するビーム軸を有した信号ビームを発生させる、信号フィードチェーンと、
フィードチェーンと副リフレクタ・主リフレクタ構造体とを、フィード軸にほぼ垂直であり、受信可能領域と交差しない第一回転軸の周囲で回転させる第一回転部材と、
信号フィードチェーンに対して、主リフレクタと、副リフレクタ・主リフレクタ構造体のうちの一方を、実質的にフィード軸と整合した第二回転軸の周囲で回転させる第二回転部材であって、第一回転部材によって回転される第二回転部材と、
を含んでいる。 According to one aspect of the invention, a transmit and / or receive operable antenna configuration is provided that provides the best beam manipulation of electromagnetic signals over a wide scan angle within a predetermined coverage area of the antenna. This antenna form is
A sub-reflector and a main reflector structure defining an antenna focus located substantially adjacent to the reflective surface of the main reflector;
A transmission and / or reception signal feed chain having a signal source located adjacent to the antenna focus and defining a feed axis substantially directed to a secondary reflector intersection, wherein the main reflector is a beam with the feed axis. A signal feed chain for generating a signal beam having a beam axis defining an angle of
A first rotating member that rotates the feed chain and the sub-reflector / main reflector structure around a first rotating shaft that is substantially perpendicular to the feed axis and does not intersect the receivable region;
A second rotating member for rotating one of a main reflector and a sub-reflector / main reflector structure around a second rotating shaft substantially aligned with the feed shaft with respect to the signal feed chain, A second rotating member rotated by one rotating member;
Is included.

このアンテナにおいて、有利には、ビーム角度は、受信可能領域の最も細い角度幅を画定する所定受信可能領域の最も細い寸法の角度幅の少なくとも半分である。   In this antenna, the beam angle is advantageously at least half of the narrowest dimension of the predetermined receivable area that defines the narrowest angular width of the receivable area.

このアンテナの一実施態様では、副リフレクタ交差点は、構造体の副リフレクタの幾何学中心に隣接して位置する。   In one embodiment of this antenna, the secondary reflector intersection is located adjacent to the geometric center of the secondary reflector of the structure.

このアンテナにおいて、有利には、構造体の主リフレクタ表面と副リフレクタ表面は、それぞれの円錐機能表面の対応部分である。   In this antenna, the main reflector surface and the sub-reflector surface of the structure are advantageously corresponding parts of the respective conical functional surface.

典型的には、主リフレクタ表面と副リフレクタ表面の少なくとも一方は、所定信号ゲインパターンに実質的に合致するためにアンテナ構造体の信号ゲインパターンを達成するように形状化される。   Typically, at least one of the primary reflector surface and the secondary reflector surface is shaped to achieve the antenna structure signal gain pattern to substantially match the predetermined signal gain pattern.

本発明の他の目的および利点は、添付図面を適宜参考にして、以下の詳細な説明から明らかになろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, with reference where appropriate to the accompanying drawings.

以上の通り、本発明に係るアンテナは、
「主リフレクタの反射表面に実質的に隣接して位置するアンテナ焦点を画定する副リフレクタ・主リフレクタ構造体と、
アンテナ焦点に隣接して位置する信号源を有し、副リフレクタ交差点を実質的に指向するフィード軸を画定する伝送及び／又は受領用信号フィードチェーンであって、主リフレクタは、フィード軸とのビームの角度を画定するビーム軸を有した信号ビームを発生させる、信号フィードチェーンと、
フィードチェーンと副リフレクタ・主リフレクタ構造体とを、フィード軸にほぼ垂直であり、受信可能領域と交差しない第一回転軸の周囲で回転させる第一回転部材と、
信号フィードチェーンに対して、主リフレクタと、副リフレクタ・主リフレクタ構造体のうちの一方を、実質的にフィード軸と整合した第二回転軸の周囲で回転させる第二回転部材であって、第一回転部材によって回転される第二回転部材と、を含んでいること」
にその構成上の主たる特徴があっり、これにより、ワイドスキャン角度、特に９０°を超える角度に亘って電磁ビームの伝送及び／又は受領の操作を最善化するために、改善された操作性を有するアンテナ構造または形態を提供することができるのである。 As described above, the antenna according to the present invention is
“A sub-reflector / main reflector structure defining an antenna focus located substantially adjacent to the reflective surface of the main reflector;
A transmission and / or reception signal feed chain having a signal source located adjacent to the antenna focus and defining a feed axis substantially directed to a secondary reflector intersection, wherein the main reflector is a beam with the feed axis. A signal feed chain for generating a signal beam having a beam axis defining an angle of
A first rotating member that rotates the feed chain and the sub-reflector / main reflector structure around a first rotating shaft that is substantially perpendicular to the feed axis and does not intersect the receivable region;
A second rotating member for rotating one of a main reflector and a sub-reflector / main reflector structure around a second rotating shaft substantially aligned with the feed shaft with respect to the signal feed chain, A second rotating member rotated by the one rotating member ”
The main features of this structure are to improve the operability in order to optimize the operation of transmission and / or reception of electromagnetic beams over a wide scan angle, in particular over 90 °. It is possible to provide an antenna structure or form having.

本発明の一利点は、その構造が、ほぼ全半球的（２πステラジアン）にビームを操作できることである。   One advantage of the present invention is that the structure allows the beam to be manipulated in a substantially hemispherical (2π steradian) manner.

本発明の別利点は、受信可能領域内に特異性やキーホールが存在せず、よって、ロータリアクチュエータの高速操作の必要がなく、関連する複雑性や高コストが回避できることである。   Another advantage of the present invention is that there are no singularities or keyholes in the coverage area, thus eliminating the need for high speed operation of the rotary actuator and avoiding the associated complexity and cost.

本発明のさらなる利点は、アンテナ構造には、ＲＦロータリジョイントまたは屈曲性導波管あるいはフレキシブルなＲＦケーブルのごとき一つのＲＦ信号ロータリ機構のみが必要であり、従って、アンテナシステムの信頼性が高まることである。   A further advantage of the present invention is that the antenna structure only requires one RF signal rotary mechanism, such as an RF rotary joint or a flexible waveguide or a flexible RF cable, thus increasing the reliability of the antenna system. It is.

本発明のさらに別利点は、アンテナ可動部分の質量とサイズを最小化するようにアンテナ形状を最良化できることである。   Yet another advantage of the present invention is that the antenna shape can be optimized to minimize the mass and size of the antenna moving parts.

本発明のさらなる利点は、アンテナの充填された動的包囲体が最良化できることである。   A further advantage of the present invention is that an antenna filled dynamic enclosure can be optimized.

本発明のさらに別利点は、リフレクタ（反射器）の形状、相対位置、並びに方位性が、最良質量、最良移動質量、充填容量および排除容量を提供するように最善化できることである。主リフレクタによって発生されるビームは、フィードソース（供給源）位相中心および副リフレクタの中心によって画定された軸（フィード軸）に直交する必要はない。しかし、フィード軸とのビームの角度は、その最も細い寸法の方向に沿った受信可能領域の角度幅の少なくとも半分でなければならない。   Yet another advantage of the present invention is that the shape, relative position, and orientation of the reflector (reflector) can be optimized to provide the best mass, the best moving mass, the fill volume, and the displacement volume. The beam generated by the primary reflector need not be orthogonal to the axis (feed axis) defined by the feed source (center) phase center and the center of the secondary reflector. However, the angle of the beam with the feed axis must be at least half the angular width of the coverage area along the direction of its narrowest dimension.

ロータリジョイントおよびキーホールの特異性を備えない従来技術による操作性アンテナの上方斜視図である。It is a top perspective view of the operativity antenna by the prior art which does not have the specificity of a rotary joint and a keyhole. 一つのロータリジョイントおよびキーホールの特異性を備えた従来技術による操作性アンテナの平面図、正面図、側面図および底面図である。It is a top view, a front view, a side view, and a bottom view of an operability antenna according to the prior art having a single rotary joint and keyhole specificity. キーホールの特異性を備えない本発明の一実施例による操作性アンテナの上方斜視図である。FIG. 4 is a top perspective view of an operability antenna according to an embodiment of the present invention that does not have keyhole specificity. キーホールの特異性を備えない本発明の一実施例による操作性アンテナの側面図である。It is a side view of the operativity antenna by one example of the present invention which does not have the specificity of a keyhole. キーホールの特異性を備えておらず、アンテナ信号ビームを発生させるために平坦な副リフレクタと、放物形状の主リフレクタとを使用した図３の実施例による操作性アンテナの形状を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the shape of the operable antenna according to the embodiment of FIG. 3 without a keyhole specificity and using a flat sub-reflector and a parabolic main reflector to generate an antenna signal beam. It is. キーホールの特異性を備えており、アンテナ信号ビームを発生させるために双曲形状の副リフレクタと放物形状の主リフレクタとを使用した、本発明の別実施例による操作性アンテナの形状を示す概略図である。Fig. 5 shows the shape of a maneuverable antenna according to another embodiment of the present invention with keyhole specificity and using a hyperbolic sub-reflector and a parabolic main reflector to generate an antenna signal beam. FIG. キーホールの特異性を備えず、アンテナ信号ビームを発生させるために、フィード軸から実質的にオフセットされている平坦な副リフレクタと放物形状の主リフレクタとを使用した、本発明の別実施例による操作性アンテナの形状を示す概略図である。Another embodiment of the invention using a flat sub-reflector and a parabolic main reflector that are substantially offset from the feed axis to generate an antenna signal beam without the keyhole specificity. It is the schematic which shows the shape of the operativity antenna by. 宇宙飛行体に取り付けられた図３の実施例のための典型的な受信可能領域の概略図であり、最も細い角度幅と最も広い角度幅とを図示する。FIG. 4 is a schematic diagram of an exemplary coverage area for the embodiment of FIG. 3 attached to a space vehicle, illustrating the narrowest and widest angular widths.

添付の図面に図示した本発明の好適実施例を、本発明の非限定的な例示の目的でのみ説明する。   The preferred embodiments of the present invention illustrated in the accompanying drawings will now be described for purposes of non-limiting illustration of the invention only.

図３と図３ａには、地球の表面のごとき所定の表面に亘って、図７にて斜線で示されているアンテナの受信可能領域１４内で電磁信号を送信及び／又は受信させる操作性アンテナ１０が図示されている。電磁信号は、フィードチェーンを通過し、フィードソース１８と標的との間で伝播する。標的は、アンテナ信号ビーム１２が操作されるアンテナ受信可能領域１４内で移動する。   3 and 3a show a maneuverable antenna that transmits and / or receives electromagnetic signals within a receivable area 14 of the antenna shown in diagonal lines in FIG. 7 over a predetermined surface such as the surface of the earth. 10 is shown. The electromagnetic signal travels through the feed chain and propagates between the feed source 18 and the target. The target moves within the antenna coverage area 14 where the antenna signal beam 12 is manipulated.

ここで説明するアンテナ１０は、標的がその特定位置に存在している地球表面（図示せず）を指向する衛星の地球に面したパネル２４またはデッキに取り付けられているが、周回する衛星に面した地上アンテナのごとき他の形態の類似アンテナであっても、本発明の範囲から逸脱しないと考えることができることは理解されるであろう。   The antenna 10 described here is attached to the earth-facing panel 24 or deck of a satellite that points to the earth's surface (not shown) where the target is located at that particular location, but faces the orbiting satellite. It will be understood that other forms of similar antennas, such as a terrestrial antenna, may be considered without departing from the scope of the present invention.

アンテナ１０は双リフレクタシステムまたは構造体２６を含む。このシステム２６はフィードソース１８と標的との間で電磁信号を反射するために副リフレクタ表面２７と、主リフレクタ表面２８を画定し、従って、ビーム軸１３を画定するアンテナ信号ビーム１２を発生させる。副リフレクタ表面２７と主リフレクタ表面２８はシステム２６の焦点３０を画定する。フィードソースの開孔部中心点はシステム２６の焦点３０に近接または隣接して位置する。フィードソース１８は実質的に副リフレクタ交差点３２を指向し、フィードソース軸４０は焦点３０および副リフレクタ交差点３２と交差する。主リフレクタ表面２８に到達する電磁信号部分は、フィード軸４０から角度αにてビーム軸１３で反射する。角度αは、受信可能領域１４の最も狭い寸法１５（図７参照）の角度幅または方向の少なくとも半分程度であり、受信可能領域１４の最も狭い角度幅を画定する。   The antenna 10 includes a dual reflector system or structure 26. This system 26 defines a secondary reflector surface 27 and a main reflector surface 28 for reflecting electromagnetic signals between the feed source 18 and the target, thus generating the antenna signal beam 12 that defines the beam axis 13. The secondary reflector surface 27 and the main reflector surface 28 define the focal point 30 of the system 26. The feed source aperture center point is located near or adjacent to the focal point 30 of the system 26. The feed source 18 is substantially directed at the secondary reflector intersection 32, and the feed source axis 40 intersects the focal point 30 and the secondary reflector intersection 32. The portion of the electromagnetic signal that reaches the main reflector surface 28 is reflected by the beam axis 13 from the feed axis 40 at an angle α. The angle α is at least about half the angular width or direction of the narrowest dimension 15 (see FIG. 7) of the receivable area 14 and defines the narrowest angular width of the receivable area 14.

第一回転部材、好適にはロータリアクチュエータ４２、等々は、フィード軸４０にほぼ垂直に延び、受信可能領域と交差しない第一回転軸ＲＡ１の周囲で双リフレクタシステム２６およびフィードソース１８を回転させ、受信可能領域１４に亘って一方向に沿って名目信号ゲイン操作を提供する。好適には、アクチュエータ４２は双リフレクタシステム２６とフィードソース１８を回転させ、ビーム１２は、受信可能領域１４の最も広い寸法１６（図７参照）の角度幅または方向の周囲で走査して最も広い角度幅を画定するか、または標的の主航跡に沿って、約１８０°の範囲等に亘って、第一制限位置θ１と第二制限位置θ２との間で走査する。 A first rotating member, preferably a rotary actuator 42, etc., rotates the dual reflector system 26 and the feed source 18 about a first rotating axis RA1 that extends substantially perpendicular to the feed axis 40 and does not intersect the receivable area; Nominal signal gain manipulation is provided along one direction over the receivable area 14. Preferably, the actuator 42 rotates the dual reflector system 26 and the feed source 18 so that the beam 12 scans around the widest dimension 16 (see FIG. 7) angular width or direction of the receivable area 14 and is widest. An angular width is defined or scanned between the first limiting position θ 1 and the second limiting position θ 2 along the main track of the target, such as over a range of about 180 °.

典型的には、名目副リフレクタ表面２７と主リフレクタ表面２８はそれぞれ円錐機能表面の一部であり、好適には放物形状表面（図５の実施例１０’の副リフレクタ２７、および図３から図４および図６の実施例１０、１０”の主リフレクタ２８の場合と同様）、双曲表面、楕円表面または平坦面（図３と図４および図６の実施例１０、１０”の副リフレクタ２７、および図５の実施例１０’の主リフレクタ２８の場合と同様）である。名目副リフレクタ表面２７と主リフレクタ表面２８のうちの少なくとも一方は、それぞれ、所定信号ゲインパターンに実質的に合致するようにアンテナ構造体の信号ゲインパターンを達成するように形状化することが可能である。   Typically, nominal secondary reflector surface 27 and primary reflector surface 28 are each part of a conical functional surface, preferably a parabolic surface (from secondary reflector 27 of Example 10 ′ of FIG. 5 and FIG. 3). 4 and 6 as in the case of the main reflector 28 of the embodiments 10, 10 "), a hyperbolic surface, an elliptical surface or a flat surface (sub-reflectors of the embodiments 10, 10" of the embodiments 10, 10 "of FIGS. 3, 4 and 6). 27 and the same as the case of the main reflector 28 of the embodiment 10 ′ of FIG. At least one of the nominal sub-reflector surface 27 and the main reflector surface 28 can each be shaped to achieve the signal gain pattern of the antenna structure to substantially match the predetermined signal gain pattern. is there.

アンテナ１０は、双リフレクタシステム２６を、第一位置ψ１と第二位置ψ２との間でフィード軸４０と実質的に整合または同一線となる第二回転軸ＲＡ２の周囲で回転させる第二回転部材、好適にはロータリアクチュエータ４６、等々をさらに含む。ビーム１２は受信可能領域１４で円弧線に沿って走査される。典型的には、物理的には３６０°に亘って動作できるが、ロータリアクチュエータ４６は最大でも約１８０°の範囲で回転し、よって特異性とは一切無関係である。好適には、ロータリアクチュエータ４６は、ビーム１２が受信可能領域の最も狭い角度幅１５の周囲を実質的に走査するように、双リフレクタシステム２６を回転させる。副リフレクタ２７が実質的にフィード軸４０の周囲で軸対称であるとき、図４のアンテナ形態によってそれが実行できたであろうごとくに、ロータリアクチュエータ４６は一般的に主リフレクタ２８のみを回転させる。 The antenna 10 rotates the bi-reflector system 26 about a second rotational axis RA2 that is substantially aligned or collinear with the feed shaft 40 between the first position ψ 1 and the second position ψ 2 . It further includes a rotating member, preferably a rotary actuator 46, and so on. The beam 12 is scanned along the arc in the receivable area 14. Typically, it can physically operate over 360 °, but the rotary actuator 46 rotates in a range of up to about 180 °, and thus has nothing to do with specificity. Preferably, the rotary actuator 46 rotates the dual reflector system 26 so that the beam 12 substantially scans around the narrowest angular width 15 of the receivable area. When the secondary reflector 27 is substantially axisymmetric about the feed axis 40, the rotary actuator 46 generally rotates only the primary reflector 28, as would have been possible with the antenna configuration of FIG. .

双リフレクタシステム２６とフィードソース１８、および典型的には第二ロータリアクチュエータ４６は、フィード軸４０（ＲＡ２）にほぼ垂直に延び、受信可能領域とは交差しない回転軸ＲＡ１の周囲で回転され、アンテナ１０は特異性を備えない受信可能領域１４で所定信号ゲインを提供する。   The twin reflector system 26 and the feed source 18, and typically the second rotary actuator 46, are rotated about an axis of rotation RA1 that extends substantially perpendicular to the feed axis 40 (RA2) and does not intersect the coverage area. 10 provides a predetermined signal gain in the receivable area 14 having no specificity.

ここでは説明されていないが、好適には、エンコーダ、等々が、ＲＡ１アクチュエータ４２とＲＡ２アクチュエータ４６のそれぞれの角位置θ、ψにフィードバックを提供するのに使用される。   Although not described here, an encoder, etc. is preferably used to provide feedback to the angular positions θ, ψ of the RA1 actuator 42 and RA2 actuator 46, respectively.

操作性アンテナ１０、１０’、１０”を説明したが、開示内容は例示であり、本発明はそれら実施例および添付図面には限定されず、本発明は「請求の範囲」の精神に含まれる全ての変形および改良を含む。   Although the operable antennas 10, 10 ′, 10 ″ have been described, the disclosure is exemplary, and the present invention is not limited to these examples and the accompanying drawings, and the present invention is included in the spirit of the “claims”. Includes all variations and improvements.

１０ アンテナ
１２ 信号ビーム
１３ ビーム軸
１４ 受信可能領域
１５ （最も狭い）寸法
１６ （最も広い）寸法
１８ フィードソース
２４ パネル
２６ 双リフレクタシステムまたは構造体
２７ 副リフレクタ表面
２８ 主リフレクタ表面
３０ 焦点
３２ 副リフレクタ交差点
４０ フィード軸
４２・４６ ロータリアクチュエータ
θ１ 第一制限位置
θ２ 第二制限位置
ψ１ 第一位置
ψ２ 第二位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Antenna 12 Signal beam 13 Beam axis 14 Receivable area 15 (Narrowest) dimension 16 (Widest) dimension 18 Feed source 24 Panel 26 Dual reflector system or structure 27 Secondary reflector surface 28 Main reflector surface 30 Focus 32 Secondary reflector intersection 40 Feed shaft 42/46 Rotary actuator θ 1 First limit position θ 2 Second limit position ψ 1 First position ψ 2 Second position

Claims (5)

アンテナの所定受信可能領域内におけるワイドスキャン角度での電磁信号の最良ビーム操作のための送信及び／又は受信操作性アンテナ形態であって、
主リフレクタの反射表面に実質的に隣接して位置するアンテナ焦点を画定する副リフレクタ及び主リフレクタ構造体と、
前記アンテナ焦点に隣接して位置する信号源を有し、副リフレクタ交差点を実質的に指向するフィード軸を画定する伝送及び／又は受領用信号フィードチェーンであって、前記主リフレクタは、前記フィード軸とのビームの角度を画定するビーム軸を有した信号ビームを発生させる、信号フィードチェーンと、
前記フィードチェーンと前記副リフレクタ・主リフレクタ構造体とを、前記フィード軸に略垂直であり、前記受信可能領域と交差しない第一回転軸の周囲で回転させる第一回転部材と、
前記信号フィードチェーンに対して、前記主リフレクタと、前記副リフレクタ・主リフレクタ構造体のうちの一方を、実質的に前記フィード軸と整合した第二回転軸の周囲で回転させる第二回転部材であって、前記第一回転部材によって回転される第二回転部材と、
を含んでいることを特徴とする操作性を有するアンテナ。 A transmit and / or receive operable antenna configuration for best beam manipulation of electromagnetic signals at wide scan angles within a predetermined coverage area of the antenna, comprising:
A sub-reflector and a main reflector structure defining an antenna focus located substantially adjacent to the reflective surface of the main reflector;
A transmission and / or reception signal feed chain having a signal source located adjacent to the antenna focus and defining a feed axis substantially directed to a secondary reflector intersection, wherein the main reflector is the feed axis A signal feed chain for generating a signal beam having a beam axis defining an angle of the beam with respect to
A first rotation member that rotates the feed chain and the sub-reflector / main reflector structure around a first rotation axis that is substantially perpendicular to the feed axis and does not intersect the receivable region;
A second rotating member that rotates one of the main reflector and the sub-reflector / main reflector structure around a second rotating shaft substantially aligned with the feed shaft with respect to the signal feed chain; A second rotating member rotated by the first rotating member;
The antenna which has operativity characterized by including. 前記ビーム角度は、前記受信可能領域の最も狭い角度幅を画定する該所定受信可能領域の最も狭い寸法の角度幅の少なくとも半分であることを特徴とする請求項１記載の操作性を有するアンテナ。   2. The antenna according to claim 1, wherein the beam angle is at least half of the narrowest dimension of the predetermined receivable area that defines the narrowest angular width of the receivable area. 前記副リフレクタ交差点は、前記構造体の副リフレクタの幾何学中心に隣接して位置することを特徴とする請求項１または２記載の操作性を有するアンテナ。   3. The antenna having operability according to claim 1, wherein the sub reflector intersection is located adjacent to a geometric center of the sub reflector of the structure. 前記主リフレクタ表面と、前記構造体の副リフレクタの表面とは、それぞれの円錐状機能表面の対応部分であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の操作性を有するアンテナ。   The antenna having operability according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface of the main reflector and the surface of the sub-reflector of the structure are corresponding portions of respective conical functional surfaces. 前記主リフレクタ表面と前記副リフレクタ表面の少なくとも一方は、所定信号ゲインパターンと実質的に合致するように前記アンテナ構造体の信号ゲインパターンを達成すべく形状化されていることを特徴とする請求項４記載の操作性を有するアンテナ。   The at least one of the main reflector surface and the sub-reflector surface is shaped to achieve a signal gain pattern of the antenna structure to substantially match a predetermined signal gain pattern. 5. An antenna having the operability according to 4.
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