JPH11317617A - Spherical mirror antenna device - Google Patents
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- JPH11317617A JPH11317617A JP12222398A JP12222398A JPH11317617A JP H11317617 A JPH11317617 A JP H11317617A JP 12222398 A JP12222398 A JP 12222398A JP 12222398 A JP12222398 A JP 12222398A JP H11317617 A JPH11317617 A JP H11317617A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、衛星通信や電波
天文などの分野で使用される可動ビーム特性やマルチビ
ーム特性を得るための球面鏡アンテナ装置に関するもの
であり、特に高い利得が要求される大口径の球面鏡アン
テナ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spherical mirror antenna device for obtaining movable beam characteristics and multi-beam characteristics used in fields such as satellite communication and radio astronomy, and particularly to a large mirror antenna device requiring a high gain. The present invention relates to a spherical mirror antenna device having a diameter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の装置として、図９に示す
ようなものがあった。この図は、A.Ishimaru，H.Sreeni
vasiah，and V.K.Wong，”Double Spherical Cassegrai
n Reflector Antennas”，IEEE Antennas Propagat.,vo
l.AP-21，no.6，Nov． 1973年に示されたものである。
図９において、１は凹面を用いた曲率半径Ｒの球面鏡か
らなる主球面鏡、２は凸面を用いた曲率半径ｒの球面鏡
からなる副球面鏡、３は軸対称球面鏡アンテナ装置にお
ける中心軸、４は主球面鏡１および副球面鏡２で発生す
る波面収差を補正する補助反射鏡である。５は主反射鏡
１および副反射鏡２の間に設けられ、主反射鏡１および
副反射鏡２を介して電波を送受信する一次放射器であ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been an apparatus of this type as shown in FIG. This figure shows A.Ishimaru, H.Sreeni
vasiah, and VKWong, “Double Spherical Cassegrai
n Reflector Antennas ”, IEEE Antennas Propagat., vo
l.AP-21, no.6, Nov. It was shown in 1973.
In FIG. 9, 1 is a main spherical mirror made of a spherical mirror with a radius of curvature R using a concave surface, 2 is a sub-spherical mirror made of a spherical mirror with a radius of curvature r using a convex surface, 3 is a central axis in an axisymmetric spherical mirror antenna device, and 4 is a main axis. This is an auxiliary reflecting mirror that corrects the wavefront aberration generated by the spherical mirror 1 and the secondary spherical mirror 2. Reference numeral 5 denotes a primary radiator provided between the main reflecting mirror 1 and the sub-reflecting mirror 2 for transmitting and receiving radio waves via the main reflecting mirror 1 and the sub-reflecting mirror 2.
【０００３】Ｏは主球面鏡１および副球面鏡２の曲率中
心であり中心軸３上に存在する。Ｆmは図９の右方向か
ら入射した中心軸３に平行な光線が、主球面鏡１に反射
した後集束するビームウエスト位置を示す。主球面鏡１
の曲率半径Ｒが主球面鏡１の開口半径に比べて十分大き
い場合、点Ｆmは近似的に点Ｏから中心軸３上にＲ／２
だけ離れた位置となる。一方、Ｆsはさらにこの主球面
鏡１に反射した光線が、副球面鏡２に反射した後集束す
るビームウエスト位置を示す。そして、副球面鏡２の曲
率半径ｒが主球面鏡１の曲率半径Ｒに比べて十分小さい
場合、点Ｆsは近似的に点Ｏからビームの中心軸上に
（ｒ／Ｒ）／２／［１−（ｒ／Ｒ）］だけ離れた位置と
なる。[0003] O is the center of curvature of the main spherical mirror 1 and the secondary spherical mirror 2 and exists on the central axis 3. F m is light parallel to the central axis 3 which is incident from the right in FIG. 9, showing the beam waist position to focus after reflection on the main spherical mirror 1. Main spherical mirror 1
Is sufficiently large compared to the radius of the opening of the main spherical mirror 1, the point F m is approximately R / 2 from the point O on the central axis 3.
It will be a position just away. On the other hand, F s more light reflected to the main spherical mirror 1, shows the beam waist position to focus after reflection on the secondary spherical mirror 2. Then, when the curvature radius r of the sub-spherical mirror 2 is sufficiently smaller than the radius of curvature R of the main spherical mirror 1, point F s is on the central axis of the approximately beam from point O (r / R) / 2 / [1 − (R / R)].
【０００４】図１０は図９の球面鏡アンテナ装置の光線
の軌跡を示す図である。図１０に従って従来の球面鏡ア
ンテナ装置の受信の場合の動作原理を説明する。図１０
の右方向から主球面鏡１に入射した中心軸３に平行な光
線６は、主球面鏡１で反射され点Ｆmに向かって伝搬す
る。その後、光線６は、副球面鏡２で反射され、点Ｆs
に向かって伝搬する。その後光線６は、点Ｆsを通過し
補助反射鏡４に入射する。光線６は、補助反射鏡４で反
射されて、一次放射器５に入射する。光線６は、補助反
射鏡４で反射される際に、主球面鏡１および副球面鏡２
で発生した波面収差が除去（補正されて球面波に変換）
される。FIG. 10 is a diagram showing the trajectories of light rays of the spherical mirror antenna device of FIG. The operation principle of the conventional spherical mirror antenna device for reception will be described with reference to FIG. FIG.
Central axis ray 6 parallel to the 3 incident from the right to the main spherical mirror 1 propagates toward the reflected point F m in the main spherical mirror 1. After that, the ray 6 is reflected by the sub-spherical mirror 2 and the point F s
Propagating towards. Thereafter beam 6 passes through the point F s incident on the auxiliary reflecting mirror 4. The light ray 6 is reflected by the auxiliary reflecting mirror 4 and enters the primary radiator 5. When the light beam 6 is reflected by the auxiliary reflecting mirror 4, the main spherical mirror 1 and the secondary spherical mirror 2
Wavefront aberrations generated in the lens are removed (corrected and converted to spherical waves)
Is done.
【０００５】このように構成された球面鏡アンテナ装置
においては、球面鏡の点対称の性質から主球面鏡１およ
び副球面鏡２を固定した状態で、補助反射鏡４および一
次放射器５を点Ｏを中心として回転させることにより、
波面収差による劣化が全くない可動ビームを得ることが
できる。In the thus configured spherical mirror antenna apparatus, the auxiliary reflecting mirror 4 and the primary radiator 5 are centered on the point O with the main spherical mirror 1 and the sub spherical mirror 2 fixed, due to the point symmetry of the spherical mirror. By rotating,
It is possible to obtain a movable beam without any deterioration due to the wavefront aberration.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
球面鏡アンテナ装置の補助反射鏡４の幾何光学的設計に
おいては、副球面鏡２によるブロッキングの影響を無視
した光線追跡を基にしている。そのため、副球面鏡２に
よって電波が遮られブロッキングにより利得が低下す
る。仮に、主球面鏡１の開口面での照度分布が一様の場
合、副球面鏡２によるブロッキングにて生じるボアサイ
ト方向における利得低下量Ｌbは、副球面鏡２によるブ
ロッキングがない場合の利得と副球面鏡２によるブロッ
キングがある場合の利得との比をとって次のようにな
る。However, the geometrical optical design of the auxiliary reflecting mirror 4 of the conventional spherical mirror antenna device is based on ray tracing ignoring the effect of blocking by the sub-spherical mirror 2. Therefore, the radio wave is blocked by the sub-spherical mirror 2 and the gain is reduced by blocking. If the main case spherical mirror illuminance distribution 1 at the opening surface of uniform, the gain reduction amount L b in the boresight direction caused by blocking by secondary spherical mirror 2, when there is no blocking by secondary spherical mirror 2 gain and sub spherical mirror The ratio with the gain when there is blocking by 2 is as follows.
【０００７】[0007]
【数１】 (Equation 1)
【０００８】ただし、ここでＳは主球面鏡１の開口面の
面積、Ｓsは副球面鏡２の開口面の面積、Ｄは主球面鏡
１の開口面の直径、Ｄsは副球面鏡２の開口面の直径を
示す。Here, S is the area of the opening surface of the main spherical mirror 1, S s is the area of the opening surface of the sub spherical mirror 2, D is the diameter of the opening surface of the main spherical mirror 1, and D s is the opening surface of the sub spherical mirror 2. Shows the diameter of
【０００９】さらに、副球面鏡２の曲率半径ｒが主球面
鏡１の曲率半径Ｒに比べて小さい場合、Further, when the radius of curvature r of the secondary spherical mirror 2 is smaller than the radius of curvature R of the main spherical mirror 1,
【００１０】[0010]
【数２】 (Equation 2)
【００１１】となる。よって、ｒ／Ｒが十分小さくない
場合には利得低下が大きくなるという問題があった。一
方、利得低下を抑えるためにｒ／Ｒを小さくとると、副
球面鏡２の位置が主球面鏡１から離れ、アンテナ装置の
構造としては大型となり、指向精度を上げるのが困難と
なるだけでなく、構造的な強度を得るために製造コスト
が高くなるという問題があった。## EQU1 ## Therefore, when r / R is not sufficiently small, there has been a problem that the gain is greatly reduced. On the other hand, if r / R is reduced to suppress a decrease in gain, the position of the sub-spherical mirror 2 is separated from the main spherical mirror 1 and the structure of the antenna device becomes large, making it difficult not only to improve the directivity but also to increase the directivity. There is a problem that the manufacturing cost is increased to obtain structural strength.
【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、照度分布による利得低下を抑
え、高い利得を実現することができる球面鏡アンテナ装
置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a spherical mirror antenna device capable of suppressing a decrease in gain due to illuminance distribution and realizing a high gain.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明に係る球面鏡ア
ンテナ装置においては、曲率中心を一致させ、かつ同一
中心軸に対して軸対称に配置された球面鏡からなる主反
射鏡と副反射鏡を有し、主反射鏡および副反射鏡を介し
て電波を送受信する一次放射器とを有する球面鏡アンテ
ナ装置において、一次放射器と副反射鏡の間の電波経路
に配置され、一次放射器から放射された球面波を円錐状
に反射させて、副反射鏡に中心方向がヌルとなるような
リング状電力パターンで、かつ主反射鏡と副反射鏡によ
って発生する波面収差を補正する位相パターンを有する
補助反射鏡を設けている。The spherical mirror antenna device according to the present invention has a main reflecting mirror and a sub-reflecting mirror comprising spherical mirrors having the same centers of curvature and arranged axially symmetrically with respect to the same central axis. In a spherical mirror antenna device having a primary radiator for transmitting and receiving radio waves via the main reflector and the sub-reflector, the spherical reflector antenna device is disposed in a radio wave path between the primary radiator and the sub-reflector, and is radiated from the primary radiator. Auxiliary reflection with a ring-shaped power pattern that reflects the spherical wave in a conical shape and the center direction is null on the sub-reflector, and a phase pattern that corrects the wavefront aberration generated by the main and sub-reflectors A mirror is provided.
【００１４】また、副反射鏡は、中心軸を中心にして電
波が透過する開口を有する。Further, the sub-reflector has an opening through which radio waves are transmitted with the center axis as the center.
【００１５】また、主反射鏡と副反射鏡との間の中心軸
上で、一次放射器から放射され副反射鏡で反射された電
波と干渉しない位置に、主反射鏡の方向に向けた第２の
一次放射器を設けている。Further, on the central axis between the main reflector and the sub-reflector, a position is set so as not to interfere with the radio wave radiated from the primary radiator and reflected by the sub-reflector. Two primary radiators are provided.
【００１６】さらに、一次放射器および一次放射器に対
応する補助反射鏡は、複数設けられている。Further, a plurality of primary radiators and auxiliary reflectors corresponding to the primary radiators are provided.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の球
面鏡アンテナ装置の概略構成図である。図において図９
に示した従来の球面鏡アンテナ装置と同一または相当部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１にお
いて、７は一次放射器５の放射した電波を入射し、リン
グ状電力パターンとして放射する補助反射鏡である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a spherical mirror antenna device of the present invention. In the figure, FIG.
The same or corresponding parts as those of the conventional spherical mirror antenna device shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 7 denotes an auxiliary reflecting mirror that receives the radio wave emitted by the primary radiator 5 and radiates it as a ring-shaped power pattern.
【００１８】図２は図１の球面鏡アンテナ装置の光線の
軌跡を示す図である。図２に従って従来の球面鏡アンテ
ナ装置の受信の場合の動作原理を説明する。図２の右方
向から主球面鏡１に入射した中心軸３に平行な光線６
は、主球面鏡１で反射され点Ｆmに向かって伝搬する。
その後、光線６は、副球面鏡２で反射され、点Ｆsに向
かって伝搬する。その後光線６は、点Ｆsを通過し補助
反射鏡７に入射する。光線６は、補助反射鏡７で反射さ
れて、一次放射器５の位相中心に集束する。光線６は、
補助反射鏡４で反射される際に、主球面鏡１および副球
面鏡２で発生した波面収差が除去（補正されて球面波に
変換）される。尚、図２において、副球面鏡２で遮られ
る光線については同図には示していない。FIG. 2 is a diagram showing the trajectories of light rays of the spherical mirror antenna device of FIG. The operation principle of the conventional spherical mirror antenna device in the case of reception will be described with reference to FIG. Light ray 6 parallel to central axis 3 incident on main spherical mirror 1 from the right in FIG.
Propagates towards the reflected point F m in the main spherical mirror 1.
Thereafter, light beam 6 is reflected by the sub-spherical mirror 2 propagates toward the point F s. Thereafter beam 6 passes through the point F s incident on the auxiliary reflecting mirror 7. The light ray 6 is reflected by the auxiliary reflecting mirror 7 and is focused on the phase center of the primary radiator 5. Ray 6 is
When the light is reflected by the auxiliary reflecting mirror 4, the wavefront aberration generated by the main spherical mirror 1 and the secondary spherical mirror 2 is removed (corrected and converted into a spherical wave). In FIG. 2, light rays blocked by the sub-spherical mirror 2 are not shown.
【００１９】一方、球面鏡アンテナ装置が電波を送信す
る場合には、一次放射器５から放射された球面波の電波
は、補助反射鏡７で反射された後、中心部分がヌルとな
るリング状電力パターンで円錐状に広がり副反射鏡２方
向に伝播する。すなわち、副反射鏡２はリング状ビーム
を放射させる。そして、電波は副反射鏡２に中心部分を
ヌルとしたリング状の電力パターンにて入射する。電波
はその後、副反射鏡２で反射され、さらに主球面鏡１に
入射して反射され、中心軸３に平行な光線となって図２
の右方向に向かって送信される。このとき、電波は同図
の光線のごとく副球面鏡２で遮られることなく空間に放
射される。そのため、一次放射器５における電力を有効
に使った放射が行われ、高い利得を実現することができ
る。On the other hand, when the spherical mirror antenna device transmits a radio wave, the spherical radio wave radiated from the primary radiator 5 is reflected by the auxiliary reflecting mirror 7 and then becomes a ring-shaped electric power whose center portion is null. It spreads conically in a pattern and propagates in the direction of the sub-reflector 2. That is, the sub-reflector 2 emits a ring-shaped beam. Then, the radio wave enters the sub-reflecting mirror 2 in a ring-shaped power pattern with the central portion being null. Thereafter, the radio wave is reflected by the sub-reflecting mirror 2, further incident on the main spherical mirror 1 and reflected, and becomes a light beam parallel to the central axis 3 as shown in FIG.
Sent toward the right. At this time, the radio wave is radiated into the space without being blocked by the sub-spherical mirror 2 like the light ray in FIG. Therefore, radiation using the power in the primary radiator 5 is effectively used, and a high gain can be realized.
【００２０】図３(a)は本実施の形態の補助反射鏡７の
断面形状を説明する図である。図３(a)は副球面鏡２に
よるブロッキングを無視して光線追跡し、幾何光学的に
求めた反射点を連ねた面であり、図中符号８部分は、副
球面鏡２によってブロッキングされる部分であって、本
実施の形態の補助反射鏡７において、実際には鏡面とし
て用いていない部分である。FIG. 3A is a view for explaining a sectional shape of the auxiliary reflecting mirror 7 according to the present embodiment. FIG. 3A shows a surface in which ray tracing is performed by ignoring blocking by the sub-spherical mirror 2 and reflection points determined geometrically are connected. Reference numeral 8 in the figure denotes a portion blocked by the sub-spherical mirror 2. Thus, in the auxiliary reflecting mirror 7 of the present embodiment, it is a portion that is not actually used as a mirror surface.
【００２１】一方、図３(b)は図９に示した従来の補助
反射鏡４の断面形状を示している。この補助反射鏡４の
鏡面形状は、副球面鏡２によるブロッキングを無視し、
図１０に示したように主球面鏡１に入射する光線を全て
考慮して幾何光学的に決められる面である。すなわち、
副球面鏡２によるブロッキングを考慮しないで鏡面が構
成されている。On the other hand, FIG. 3B shows a sectional shape of the conventional auxiliary reflecting mirror 4 shown in FIG. The mirror surface shape of the auxiliary reflecting mirror 4 ignores blocking by the sub-spherical mirror 2,
As shown in FIG. 10, the surface is determined geometrically in consideration of all light rays incident on the main spherical mirror 1. That is,
The mirror surface is configured without considering the blocking by the secondary spherical mirror 2.
【００２２】一般に、放物面鏡、楕円面鏡あるいは双曲
面鏡においては、いずれも焦点があるので、これらを組
み合わせた多数枚の鏡面においも、幾何光学的に求めた
反射点の連なる面は、図３(a)のように面が折り返すこ
とはない。しかし、球面鏡の場合には、波面収差を有す
るので鏡面を配置する位置によって、ビームウエスト位
置から十分離れた位置では図３(b)のように曲面となる
が、ビームウエスト位置近傍では、図３(a)のように反
射点の連なる面は折り返す。In general, a parabolic mirror, an ellipsoidal mirror, or a hyperboloidal mirror has a focal point. Therefore, even in a large number of mirrors obtained by combining these, a continuous surface of reflection points obtained by geometrical optics cannot be obtained. The surface does not turn back as shown in FIG. However, since the spherical mirror has a wavefront aberration, it has a curved surface as shown in FIG. 3 (b) at a position sufficiently distant from the beam waist position depending on the position of the mirror surface. As shown in (a), the continuous surface of the reflection points is folded.
【００２３】図４は本実施の形態の利得低下量と従来例
の利得低下量との比較を示す図である。図９において、
縦軸は、利得低下量を表す、横軸は主球面鏡１の曲率半
径Ｒと副球面鏡２の曲率半径ｒの比ｒ／Ｒを表す。図９
中、実線９はリング状ビームを放射させる補助反射鏡７
を用いたときの利得低下量を示し、一方点線１０は従来
例の補助反射鏡４を用いたときの利得低下量を示す。こ
の図から解るように、本実施の形態の利得低下量は従来
例の利得低下量に比べて小さい。FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the gain reduction amount of the present embodiment and the gain reduction amount of the conventional example. In FIG.
The vertical axis represents the gain reduction amount, and the horizontal axis represents the ratio r / R of the radius of curvature R of the main spherical mirror 1 to the radius of curvature r of the secondary spherical mirror 2. FIG.
The solid line 9 is an auxiliary reflector 7 for emitting a ring-shaped beam.
The dotted line 10 indicates the amount of gain reduction when the auxiliary reflector 4 of the conventional example is used. As can be seen from this figure, the gain reduction amount of the present embodiment is smaller than the gain reduction amount of the conventional example.
【００２４】さらに、主球面鏡１の開口面での照度分布
が、副球面鏡２でブロッキングにならない領域において
一様の場合、副球面鏡２によるブロッキングで生じるボ
アサイト方向における利得低下量Ｌaは、Furthermore, the illuminance distribution at the aperture surface of the main spherical mirror 1, when uniform in the area where the sub spherical mirror 2 does not become blocked, the gain reduction amount L a in the boresight direction caused by blocking by secondary spherical mirror 2,
【００２５】[0025]
【数３】 (Equation 3)
【００２６】で表され、先に示した従来例の利得低下量
Ｌbに比べて小さく抑えることができる。[0026] represented by can be suppressed smaller than the gain reduction amount L b of the conventional example shown above.
【００２７】このような構成の球面鏡アンテナ装置にお
いては、従来例と同じように、主球面鏡１および副球面
鏡２を固定した状態で、補助反射鏡７および一次放射器
５を点Ｏを中心として回転させることにより、ビームの
方向を可変とする可動ビームを得ることができる。そし
て、この可動ビームにおいては、補助反射鏡７におい
て、波面収差を補正されているので、波面収差による劣
化が全くない。そしてさらに、上述したように、ｒ／Ｒ
が十分小さくない場合にも利得低下を抑えることができ
るので、ｒ／Ｒを大きくして副球面鏡２の位置を主球面
鏡１に近づけることができ、アンテナ装置をコンパクト
にして製造コストを下げることができる。また、一次放
射器５の電力を有効に使って利得低下を抑えることによ
り可動ビームを高い利得で得ることができる。In the spherical mirror antenna device having such a configuration, the auxiliary reflecting mirror 7 and the primary radiator 5 are rotated about the point O with the main spherical mirror 1 and the sub spherical mirror 2 fixed, as in the conventional example. By doing so, it is possible to obtain a movable beam whose beam direction is variable. In this movable beam, since the wavefront aberration is corrected in the auxiliary reflecting mirror 7, there is no deterioration due to the wavefront aberration. And further, as described above, r / R
Is not sufficiently small, the decrease in gain can be suppressed, so that the ratio of the sub-spherical mirror 2 can be made closer to the main spherical mirror 1 by increasing r / R, and the antenna device can be made compact to reduce the manufacturing cost. it can. In addition, a movable beam can be obtained with a high gain by effectively using the power of the primary radiator 5 to suppress a decrease in gain.
【００２８】実施の形態２．図５は本発明の球面鏡アン
テナ装置の他の例を示す概略構成図である。図５におい
て、補助反射鏡７ａは図１に示した実施の形態１の補助
反射鏡７と同形状のものであるが、配設される位置が異
なっている。１１はビームウエスト位置Ｆs近傍に配置
した反射鏡である。反射鏡１１は開口径をスピルオーバ
しない程度の大きさとされた平面鏡である。反射鏡１１
は、副球面鏡２で反射された電波を概略直角に反射し、
補助反射鏡７ａに入射する。反射鏡１１は平面鏡である
ので、電気性能は図１に示した実施の形態１と同様とな
る。Embodiment 2 FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention. In FIG. 5, the auxiliary reflecting mirror 7a has the same shape as that of the auxiliary reflecting mirror 7 of the first embodiment shown in FIG. 11 is a reflecting mirror disposed near the beam waist position F s. The reflecting mirror 11 is a plane mirror whose size is such that the aperture diameter does not spill over. Reflector 11
Reflects the radio wave reflected by the secondary spherical mirror 2 at a substantially right angle,
The light enters the auxiliary reflecting mirror 7a. Since the reflecting mirror 11 is a plane mirror, the electrical performance is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
【００２９】このような構成の球面鏡アンテナ装置にお
いては、一次放射器５の放射方向を副球面鏡２方向とす
ることができる。そして逆に一次放射器５の給電回路は
主球面鏡１側となるので、図示しない給電回路を構成す
るのに都合がよい。すなわち、本実施の形態において
は、実施の形態１と同様の効果を得られるとともに、給
電回路を容易に構成することができ、製造コストを下げ
ることができる。In the spherical mirror antenna device having such a configuration, the radiation direction of the primary radiator 5 can be set to the secondary spherical mirror 2 direction. On the contrary, since the power supply circuit of the primary radiator 5 is on the main spherical mirror 1 side, it is convenient to configure a power supply circuit (not shown). That is, in the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the power supply circuit can be easily configured, and the manufacturing cost can be reduced.
【００３０】実施の形態３．図６は本発明の球面鏡アン
テナ装置の他の例を示す概略構成図である。図６におい
て、１２は中心軸３を中心にして電波が透過する開口１
２ａが設けられた副球面鏡である。開口１２ａは、補助
反射鏡７方向から入射した電波をすべて反射できるよう
に考慮して、入射しない部分が穿孔されて形成されてい
る。副球面鏡１２の曲率半径ｒおよび曲率中心Ｏが主球
面鏡１の曲率中心と一致していることは、実施の形態１
の副球面鏡２と同様である。また、その他の構成は、実
施の形態１と同様である。Embodiment 3 FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 12 denotes an opening 1 through which a radio wave passes around the central axis 3.
2a is a sub-spherical mirror provided. The opening 12a is formed by perforating a portion that does not enter the aperture 12a in consideration of being able to reflect all the radio waves incident from the auxiliary reflecting mirror 7 direction. The fact that the radius of curvature r and the center of curvature O of the secondary spherical mirror 12 coincide with the center of curvature of the main spherical mirror 1 is the first embodiment.
Is the same as that of the secondary spherical mirror 2. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００３１】このような構成の球面鏡アンテナ装置にお
いては、実施の形態１と同様の効果を得られると共に、
副球面鏡１２に開口１２ａが形成されているので、軽量
化することができ、副球面鏡１２を支える構造を簡単と
することができるので、製造コストを下げることができ
る。In the spherical mirror antenna device having such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
Since the opening 12a is formed in the secondary spherical mirror 12, the weight can be reduced, and the structure for supporting the secondary spherical mirror 12 can be simplified, so that the manufacturing cost can be reduced.
【００３２】実施の形態４．図７は本発明の球面鏡アン
テナ装置の他の例を示す概略構成図である。図７におい
て、１３は主反射鏡１と副反射鏡２との間に設けられた
第２の一次放射器である。第２の一次放射器１３は、主
球面鏡１に向けて直接電波を放射するために中心軸３上
に、放射口を主球面鏡１方向に向けて配設されている。
また、第２の一次放射器１３は、一次放射器５から放射
され副反射鏡２で反射された円錐状に広がるリング状ビ
ームと干渉しない位置に配設されている。そのため、一
次放射器５から放射される電波に影響を及ぼすことがな
い。Embodiment 4 FIG. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention. In FIG. 7, reference numeral 13 denotes a second primary radiator provided between the main reflecting mirror 1 and the sub-reflecting mirror 2. The second primary radiator 13 is disposed on the central axis 3 with a radiation port directed toward the main spherical mirror 1 in order to directly radiate radio waves toward the main spherical mirror 1.
Further, the second primary radiator 13 is disposed at a position that does not interfere with the conical ring-shaped beam radiated from the primary radiator 5 and reflected by the sub-reflecting mirror 2. Therefore, there is no influence on radio waves radiated from the primary radiator 5.
【００３３】そして、主球面鏡１で発生する波面収差に
比べて、使用波長が小さくない場合、主球面鏡１に向け
た第２の一次放射器１３から放射される球面波は、主球
面鏡１のみによってほぼ並行な平面波に変換されこの利
得は高い。その他の構成は、実施の形態１と同様であ
る。When the wavelength used is not small compared with the wavefront aberration generated by the main spherical mirror 1, the spherical wave radiated from the second primary radiator 13 toward the main spherical mirror 1 is only emitted by the main spherical mirror 1. The gain is high because it is converted into a substantially parallel plane wave. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００３４】このような構成の球面鏡アンテナ装置にお
いては、副反射鏡２で反射された円錐状に広がるリング
状ビームと干渉しない位置に第２の一次放射器１３が設
けられている。そのため、実施の形態１と同様の効果を
得られると共に、主球面鏡１で発生する波面収差に比べ
て、使用波長が小さくない場合、主球面鏡１に向けた第
２の一次放射器１３から放射される球面波は、主球面鏡
１のみによってほぼ平面波に変換され高い利得が得られ
る。In the spherical mirror antenna device having such a configuration, the second primary radiator 13 is provided at a position that does not interfere with the conical ring-shaped beam reflected by the sub-reflecting mirror 2. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and when the used wavelength is not small compared with the wavefront aberration generated by the main spherical mirror 1, the light is radiated from the second primary radiator 13 toward the main spherical mirror 1. Is converted into a substantially plane wave only by the main spherical mirror 1 and a high gain is obtained.
【００３５】実施の形態５．図８は本発明の球面鏡アン
テナ装置の他の例を示す概略構成図である。図８におい
て、図中点線３ａは、中心軸３から点Ｏを中心に角度θ
だけ傾いた線である。１４は補助反射鏡７が概略点Ｏを
中心に回動した位置に補助反射鏡７と反対方向に向けて
配設された第２の補助反射鏡である。また、１５は一次
放射器５が概略点Ｏを中心に回動した位置に、第２の補
助反射鏡１４と対向するように設けられた第３の一次放
射器である。その他の構成は、実施の形態１と同様であ
る。Embodiment 5 FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention. In FIG. 8, a dotted line 3a represents an angle θ about the point O from the central axis 3.
It is a line only inclined. Reference numeral 14 denotes a second auxiliary reflecting mirror which is disposed at a position where the auxiliary reflecting mirror 7 is rotated about the point O in a direction opposite to the auxiliary reflecting mirror 7. Reference numeral 15 denotes a third primary radiator provided at a position where the primary radiator 5 has rotated about the point O so as to face the second auxiliary reflecting mirror 14. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００３６】第３の一次放射器１５から放射された電波
は、第２の補助反射鏡１４で反射された後、中心部分が
ヌルとなるように円錐状に広がり副反射鏡２方向に伝播
する。そして、電波は副反射鏡２に中心部分をヌルとし
てリング状の電力パターンにて入射し反射する。電波
は、その後主球面鏡１に入射して反射され、図中点線３
ａに平行な光線となって図８の右方向に向かって送信さ
れる。一方、一次放射器５から放射された電波は、実施
の形態１と同様に、中心軸３に平行な光線となって図８
の右方向に向かって送信される。After the radio wave radiated from the third primary radiator 15 is reflected by the second auxiliary reflector 14, it spreads conically so that the center portion becomes null and propagates in the direction of the sub-reflector 2. . Then, the radio wave enters the sub-reflecting mirror 2 in a ring-shaped power pattern with the central portion being null, and is reflected. The radio wave then enters the main spherical mirror 1 and is reflected there.
The light is transmitted toward the right in FIG. On the other hand, the radio wave radiated from the primary radiator 5 becomes a ray parallel to the central axis 3 as in the first embodiment, as shown in FIG.
Sent toward the right.
【００３７】第３の一次放射器１５と第２の補助反射鏡
１４は、１組に限らず順次角度をずらして複数設けられ
ても良い、このような構成とすることにより、マルチビ
ームの球面鏡アンテナ装置を構成するとことができる。
そしてさらに、これらの一次放射器５，１５および補助
反射鏡７，１４を点Ｏを中心として回転させることによ
り、ビームの方向を可変とする可動ビームを得ることが
できる。そして、この可動ビームは、補助反射鏡７，１
４において、波面収差を補正されているので、波面収差
による劣化が全くない。The third primary radiator 15 and the second auxiliary reflecting mirror 14 are not limited to one set, and may be provided in a plurality at different angles sequentially. With such a configuration, a multi-beam spherical mirror is provided. An antenna device can be configured.
Further, by rotating these primary radiators 5 and 15 and the auxiliary reflecting mirrors 7 and 14 about the point O, a movable beam whose beam direction is variable can be obtained. The movable beam is transmitted to the auxiliary reflecting mirrors 7, 1
In FIG. 4, since the wavefront aberration is corrected, there is no deterioration due to the wavefront aberration.
【００３８】このような構成の球面鏡アンテナ装置にお
いては、複数の一次放射器５，１５を用いたマルチビー
ムの球面鏡アンテナ装置において、実施の形態１と同様
な効果を得ることができる。すなわち、ｒ／Ｒが十分小
さくない場合にも利得低下を抑えることができるので、
ｒ／Ｒを大きくして副球面鏡２の位置を主球面鏡１に近
づけることができ、アンテナ装置をコンパクトにして製
造コストを下げることができる。また、一次放射器５、
１５の電力を有効に使って利得低下を抑えることにより
可動ビームを高い利得で得ることができる。In the spherical mirror antenna device having such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in a multi-beam spherical mirror antenna device using a plurality of primary radiators 5 and 15. That is, even when r / R is not sufficiently small, a decrease in gain can be suppressed.
By increasing r / R, the position of the sub-spherical mirror 2 can be made closer to the main spherical mirror 1, and the antenna device can be made compact and the manufacturing cost can be reduced. Also, the primary radiator 5,
The movable beam can be obtained with a high gain by effectively using the power of No. 15 to suppress the gain reduction.
【００３９】[0039]
【発明の効果】この発明に係る球面鏡アンテナ装置にお
いては、曲率中心を一致させ、かつ同一中心軸に対して
軸対称に配置された球面鏡からなる主反射鏡と副反射鏡
を有し、主反射鏡および副反射鏡を介して電波を送受信
する一次放射器とを有する球面鏡アンテナ装置におい
て、一次放射器と副反射鏡の間の電波経路に配置され、
一次放射器から放射された球面波を円錐状に反射させ
て、副反射鏡に中心方向がヌルとなるようなリング状電
力パターンで、かつ主反射鏡と副反射鏡によって発生す
る波面収差を補正する位相パターンを有する補助反射鏡
を設けている。そのため、主反射鏡と副反射鏡の距離を
短くすることができ、アンテナ装置をコンパクトにして
製造コストを下げることができる。また、一次放射器の
電力を有効に使って利得低下を抑えることにより可動ビ
ームを高い利得で得ることができる。さらに、波面収差
による劣化ない状態で電波を送受信することができる。The spherical mirror antenna device according to the present invention has a main reflecting mirror and a sub-reflecting mirror which are spherical mirrors having the same centers of curvature and arranged axially symmetrically with respect to the same central axis. In a spherical mirror antenna device having a primary radiator that transmits and receives radio waves via a mirror and a sub-reflector, disposed in a radio wave path between the primary radiator and the sub-reflector,
The spherical wave radiated from the primary radiator is reflected in a conical shape, and the ring-shaped power pattern is such that the center direction is null on the sub-reflector, and the wavefront aberration generated by the main and sub-reflectors is corrected. An auxiliary reflecting mirror having a phase pattern is provided. Therefore, the distance between the main reflecting mirror and the sub-reflecting mirror can be shortened, and the antenna device can be made compact and the manufacturing cost can be reduced. In addition, a movable beam can be obtained with a high gain by effectively using the power of the primary radiator to suppress a decrease in gain. Further, radio waves can be transmitted and received without deterioration due to wavefront aberration.
【００４０】また、副反射鏡は、中心軸を中心にして電
波が透過する開口を有する。そのため、副反射鏡を軽量
化することができ、副球面鏡を支える構造を簡単とする
ことができ、製造コストを下げることができる。Further, the sub-reflector has an opening through which radio waves can be transmitted with the center axis as the center. Therefore, the weight of the sub-reflector can be reduced, the structure for supporting the sub-spherical mirror can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
【００４１】また、主反射鏡と副反射鏡との間の中心軸
上で、一次放射器から放射され副反射鏡で反射された電
波と干渉しない位置に、主反射鏡の方向に向けた第２の
一次放射器を設けている。そのため、第２の一次放射器
から放射される球面波は、主球面鏡のみによってほぼ平
面波に変換され高い利得が得られる。In addition, on the central axis between the main reflector and the sub-reflector, a position is set so as not to interfere with the radio wave radiated from the primary radiator and reflected by the sub-reflector. Two primary radiators are provided. Therefore, the spherical wave radiated from the second primary radiator is converted into a substantially plane wave only by the main spherical mirror, and a high gain is obtained.
【００４２】さらに、一次放射器および一次放射器に対
応する補助反射鏡は、複数設けられている。そのため、
マルチビームが得られ、また主反射鏡と副反射鏡の距離
を短くすることができ、アンテナ装置をコンパクトにし
て製造コストを下げることができる。また、一次放射器
の電力を有効に使って利得低下を抑えることにより可動
ビームを高い利得で得ることができる。Further, a plurality of primary radiators and auxiliary reflectors corresponding to the primary radiators are provided. for that reason,
A multi-beam can be obtained, the distance between the main reflecting mirror and the sub-reflecting mirror can be shortened, the antenna device can be made compact, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, a movable beam can be obtained with a high gain by effectively using the power of the primary radiator to suppress a decrease in gain.
【図１】 本発明の球面鏡アンテナ装置の概略構成図で
ある。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a spherical mirror antenna device of the present invention.
【図２】 図１の球面鏡アンテナ装置の光線の軌跡を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a trajectory of a light beam of the spherical mirror antenna device of FIG. 1;
【図３】 補助反射鏡の断面形状を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional shape of an auxiliary reflecting mirror.
【図４】 本発明の実施の形態の利得低下量と従来例の
利得低下量との比較を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a comparison between a gain reduction amount according to the embodiment of the present invention and a gain reduction amount according to a conventional example.
【図５】 本発明の球面鏡アンテナ装置の他の例を示す
概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention.
【図６】 本発明の球面鏡アンテナ装置の他の例を示す
概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention.
【図７】 本発明の球面鏡アンテナ装置の他の例を示す
概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention.
【図８】 本発明の球面鏡アンテナ装置の他の例を示す
概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing another example of the spherical mirror antenna device of the present invention.
【図９】 従来の球面鏡アンテナ装置の概略構成図であ
る。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional spherical mirror antenna device.
【図１０】 図９の球面鏡アンテナ装置の光線の軌跡を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a trajectory of a light beam of the spherical mirror antenna device of FIG. 9;
１ 主球面鏡、２，１２ 副球面鏡、３ 中心軸、５
一次放射器、７，１４補助反射鏡、 １１ 反射鏡、１
２ａ 開口、１３ 第２の一次放射器、１４第２の補助
反射鏡（補助反射鏡）、１５ 第３の一次放射器（一次
放射器）、Ｒ 主球面鏡の曲率半径、ｒ 副球面鏡の曲
率半径、Ｏ 主球面鏡および副球面鏡の曲率中心。1 Primary spherical mirror, 2,12 Secondary spherical mirror, 3 Central axis, 5
Primary radiator, 7,14 auxiliary reflector, 11 reflector, 1
2a aperture, 13 second primary radiator, 14 second auxiliary reflector (auxiliary reflector), 15 third primary radiator (primary radiator), radius of curvature of R main spherical mirror, radius of curvature of r secondary spherical mirror , O The centers of curvature of the primary and secondary spherical mirrors.
Claims (4)
対して軸対称に配置された球面鏡からなる主反射鏡と副
反射鏡を有し、該主反射鏡および該副反射鏡を介して電
波を送受信する一次放射器とを有する球面鏡アンテナ装
置において、 上記一次放射器と上記副反射鏡の間の電波経路に配置さ
れ、該一次放射器から放射された球面波を円錐状に反射
させて、上記副反射鏡に中心方向がヌルとなるようなリ
ング状電力パターンで、かつ上記主反射鏡と上記副反射
鏡によって発生する波面収差を補正する位相パターンを
有する補助反射鏡を設けたことを特徴とする球面鏡アン
テナ装置。1. A main reflecting mirror and a sub-reflecting mirror comprising spherical mirrors whose centers of curvature coincide with each other and are arranged axially symmetrically with respect to the same central axis, and are provided via the main reflecting mirror and the sub-reflecting mirror. In a spherical mirror antenna device having a primary radiator for transmitting and receiving radio waves, disposed in a radio wave path between the primary radiator and the sub-reflector, the spherical wave radiated from the primary radiator is reflected in a conical shape And that the auxiliary reflecting mirror is provided with an auxiliary reflecting mirror having a ring-shaped power pattern whose center direction is null, and having a phase pattern for correcting a wavefront aberration generated by the main reflecting mirror and the sub-reflecting mirror. Characteristic spherical mirror antenna device.
て電波が透過する開口を有することを特徴とする請求項
１記載の球面鏡アンテナ装置。2. The spherical mirror antenna device according to claim 1, wherein the sub-reflecting mirror has an opening through which radio waves pass around the central axis.
記中心軸上で、上記一次放射器から放射され上記副反射
鏡で反射された電波と干渉しない位置に、上記主反射鏡
の方向に向けた第２の一次放射器を設けたことを特徴と
する請求項１または２記載の球面鏡アンテナ装置。3. The main reflecting mirror is positioned on the central axis between the main reflecting mirror and the sub-reflecting mirror so as not to interfere with radio waves emitted from the primary radiator and reflected by the sub-reflecting mirror. 3. The spherical mirror antenna device according to claim 1, further comprising a second primary radiator directed in the direction of.
応する上記補助反射鏡は、複数設けられていることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の球面鏡アン
テナ装置。4. The spherical mirror antenna device according to claim 1, wherein a plurality of said primary radiators and said auxiliary reflecting mirrors corresponding to said primary radiators are provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12222398A JPH11317617A (en) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | Spherical mirror antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12222398A JPH11317617A (en) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | Spherical mirror antenna device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317617A true JPH11317617A (en) | 1999-11-16 |
Family
ID=14830617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12222398A Pending JPH11317617A (en) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | Spherical mirror antenna device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11317617A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002189046A (en) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Measurement method for antenna |
| JP2003524975A (en) * | 2000-02-25 | 2003-08-19 | レイセオン・カンパニー | Common aperture reflector antenna with improved feed design |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP12222398A patent/JPH11317617A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524975A (en) * | 2000-02-25 | 2003-08-19 | レイセオン・カンパニー | Common aperture reflector antenna with improved feed design |
| JP2002189046A (en) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Measurement method for antenna |
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