JPS63146502A - マルチビ−ムアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、１つのアンテナで静止軌道上の複数個の衛星
との同時通信を可能にするマルチビームアンテナに関す
る。

（従来の技術） 従来のマルチビームアンテナは、例えば第５図に示すよ
うに、複数（例えば３個）の１次放射器２１、同２２、
同２３と、これらの１次放射器の放射電波をそれぞれ異
なる方向へ反射する回転放物面反射鏡５とからなり、１
次放射器２１、同２２、同２３は回転放物面の焦点Ｆの
近傍に適宜距離離隔して配設されている。なお、各１次
放射器には、１次放射器２１について例示するように、
給電部６と低雑音増幅器７が当該アンテナ軸の軸線方向
へ延在する如く配設されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、第５図に示す従来のマルチビームアンテナにお
いては、回転放物面反射鏡５から放射されるビームの偏
移を大きくするには、１次放射器２１、同２２、同２３
の配置間隔を広げる必要があるが、そうすると配置位置
が焦点Ｆから離れることになるので、回転放物面反射鏡
５の開口面における波面に乱れが生じアンテナ利得が低
下する。

また、１次放射器２１等に直結される給電部６および低
雑音増幅器７はアンテナ軸の軸線方向に伸びるので、ア
ンテナ軸の軸長が長くなるという問題点がある。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は開口面における波面の乱れを大きくする
ことなく放射ビームの偏移を大きくでき、即ちアンテナ
効率の向上が図れ、併せてアンテナ軸の軸長の短縮化を
図り得るマルチビームアンテナを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のマルチビームアン
テナは次の如き構成を有する。

即ち、本発明のマルチビームアンテナは、複数個の１次
放射器と：　この複数個の１次放射器のそれぞれの出射
電波の照射をそれぞれ対応して直接的に又は１つの平面
反射板を介して間接的に受ける複数個の照射領域を有し
、かつその複数個の照射領域のうち互いに隣接する照射
領域間では適宜な重なり部分が存し、その複数個の照射
領域のそれぞれはその照射電波を互いに異なる方向であ
ってその照射領域の曲面形状で定まる特定方向へ放射す
る１つの主反射鏡と；　で構成されるマルチビームアン
テナであって；　前記主反射鏡の複数個の照射領域は、
互いの曲面形状を異にする複数個の回転放物面を前記複
数個の照射領域のそれぞれに対応して予め設定し、各照
射領域の曲面形状を与える曲面座標を当該照射領域に対
応する前記該当回転放物面の座標値と隣接照射領域に対
応する前記該当回転放物面の座標値との加重平均によっ
て設定し、かつ前記加重平均の重み付けを前記複数個の
１次放射器のそれぞれの放射電磁界が主反射鏡面上に形
成する開口面分布におけるその放射電磁界の強度の関数
でもって設定することによって形成してあることを特徴
とするマルチビームアンテナである。

（作　用） 次に、前記構成を有する本発明のマルチビームアンテナ
の作用を説明する。

１つの主反射鏡の複数個の照射領域のそれぞれの曲面形
状は、１主反射鏡１照射領域となる場合のその照射領域
の曲面形状である回転放物面に略等しい回転放物面とな
るから、その複数個の照射領域のうち互いに隣接する照
射領域間では適宜な重なり部分が存するも、各照射領域
は互いに独立した回転放物面反射鏡とみなすことができ
る。

従って、複数個の照射領域のそれぞれはその照射電波を
互いに異なる方向であってその照射領域の曲面形状で定
まる特定方向へ、即ち当該照射領域の曲面形状を与える
所定回転放物面の中心軸に平行な方向へ電波放射をする
ことができる。

このとき、放射ビームの偏移角は照射領域の曲面形状で
定まるから、偏移角を大きくしても開口面における波面
の乱れを大幅に低減させることができ、従ってアンテナ
能率が向上する。

また、１次放射器から主反射鏡を照射する場合、直接的
に照射することにすると各１次放射器は主反射鏡に向い
て配置されることになるので、従来と同様にアンテナ軸
長が長くなる。

しかし、１つの平面反射板を介して間接的に照射するこ
とにすれば、平面反射板は主反射鏡に対面する如く配置
され、かつ各１次放射器はアンテナ軸の軸回り方向にお
いて平面反射板に照射電波を斜め入射させる如く配置さ
れることになるから、アンテナ軸長を短縮化できる。

なお、複数個の１次放射器のそれぞれは、対応する照射
領域の曲面形状を与える所定回転放物面の焦点゛位置（
平面反射板が介在する場合には鏡像点位置）に配置され
るが、複数個の照射領域はそれぞれ異なる曲面形状とす
ることができるから、複数個の１次放射器の配置態様は
一定せず任意の態様となる。

以上説明したように、本発明のマルチビームアンテナに
よれば、１つの主反射鏡が有する複数個の照射領域は、
互いに隣接する照射領域間では適宜な重なり部分が存す
るも、各照射領域の曲面形状は加重平均操作によって１
上反射鏡１照射領域となる場合のその照射領域の曲面形
状である回転放物面と略等しい回転放物面とすることが
できるから、各照射領域は互いに独立した回転放物面反
射鏡とみなすことができる。従って、本発明によれば高
能率のマルチビームアンテナが構成できる。

また、複数個の１次放射器の照射電波を１つの平面反射
板を介して間接的に主反射鏡へ伝達することにより、ア
ンテナ軸長の短縮化が図れるという効果がある。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の第１実施例に係るマルチビームアンテナを
示す、この第１実施例に係るマルチビームアンテナは、
第１図（ａ）に示す如く、主反射鏡１と２個の１次放射
器２１および同２２とからなる２ビームアンテナである
。

第１図（ａ）において、主反射鏡１は、中央部に適宜な
重なり部分（イ）を有する２つの照射領域Ａおよび同Ｂ
を有する。この照射領域Ａおよび同Ｂはその曲面形状が
後述する加重平均の手法によって形成した略回転放物面
からなる。

ここに、軸Ｚは当該アンテナの中心軸である。

また軸Ｚ、および同Ｚｂは照射領域Ａおよび同日の曲面
形状をなす回転放物面の中心軸であり、それらの軸上の
点Ｆ１、同Ｆｂはそれぞれ焦点を示す。

図示例では再回転放物面の焦点距離はそれぞれ等しくし
である。そして、中心軸Ｚ、と同Ｚ、はそれぞれ中心軸
Ｚに対し角度δ／２傾斜し、また焦点Ｆ、と同Ｆｂは距
離２ｄだけ離れているや１次放射器２１は照射領域Ａを
主に照射すべく焦点Ｆ、に配置し、また１次放射器２２
は照射領域Ｂを主に照射すべく焦点Ｆｂに配置しである
。

ところで、本実施例では、２ビームアンテナを１つの主
反射鏡１と２つの１次放射器２１および同２２とで構成
するのであるが、照射領域Ａと同Ｂは若干の重なり部分
（イ）を存して離隔配置されるから、第１図（ｂ）に示
す如く、照射領域Ａを規定する回転放物面Ａ′と照射領
域Ｂを規定する回転放物面Ｂ′とは若干ずれて設定され
ることになる。しかし、仮に主反射鏡１が回転放物面Ａ
′と一致しているとすれば焦点Ｆ、から発する光線は主
反射鏡１で反射された後に中心軸Ｚ１と平行な光線とな
る（ビームＡ放射方向）。

また、仮に主反射鏡１が回転放物面Ｂ′と一致している
とすれば焦点Ｆｂから発する光線は主反射鏡１で反射さ
れた後に中心軸Ｚ、と平行な光線となる（ビームＢ放射
方向）。

したがって、主反射鏡１の曲面形状として重なり部分（
イ）を除く照射領域Ａ内では回転放物面Ａ′に殆ど一致
し、また重なり部分（イ）を除く照射領域Ｂ内では回転
放物面Ｂ′に殆ど一致し、重なり部分（イ）では回転放
物面Ａ′から回転放物面Ｂ′へ徐々に移り変わるような
形状に定めれば、中心軸Ｚ、と同Ｚｂの異なる２方向へ
電波放射を行うマルチビームアンテナを実現できること
になる。

そこで、主反射鏡１の曲面形状は次の如くして決定する
。

即ち、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を第１図（ａ）に示す如く
定め、回転放物面Ａ′および回転放物面Ｂ′をそれぞれ
（Ｘ、Ｙ）の関数としてＺ＝ｆ、（Ｘ、　Ｙ）　　　　
　　　−・−＝−−−−（１’）Ｚ＝　ｆ　ｂ　（Ｘ、
　Ｙ）　　　　　　　〜−−・−一・−−−−（２）と
表す。また、１次放射器２１および同２２から放射され
た電波によって２軸に垂直な面上に生ずる主反射鏡面の
開口面分布の主反射鏡１上の点（Ｘ、Ｙ）における放射
電界強度をそれぞれＥ。

（Ｘ、Ｙ）、Ｅｂ（Ｘ、Ｙ）としたとき、主反射鏡の曲
面座標Ｚ　（Ｘ、Ｙ）は、ｆ、（Ｘ、Ｙ）とｆｂ（Ｘ、
Ｙ）のＥ、（Ｘ、Ｙ）、Ｅｂ（Ｘ、Ｙ）による加重平均
として例えば Ｚ　（Ｘ、Ｙ）＝胚Ｕ丑旧引柑奇屋皿 −−−−−−−＝−（３） と定めることができる。

上記（３）式によれば、主反射鏡１は１次放射器２１か
らの放射電界が１次放射器２２からの放射電界よりも強
いところでは、即ち重なり部分（イ）を除く照射領域Ａ
内では、回転放物面Ａ′に近く、逆に１次放射器２２か
らの放射電界の方が強いところでは、即ち重なり部分（
イ）を除く照射領域Ｂ内では、回転放物面Ｂ′に近く、
また両者の電界が等しいところでは、即ち重なり部分（
イ）内では回転放物面Ａ′と同Ｂ′の中間の曲面となる
。つまり、全体的には重なり部分（イ）を含む照射領域
Ａは回転放物面Ａ′に略等しく、重なり部分（イ）を含
む照射領域Ｂは回転放物面Ｂ′に略等しくなるのであり
、それぞれ独立した回転放物面反射鏡とみなすことがで
きることになる。

従って、本発明によれば、従来の如き開口面における位
相誤差による能率低下を改善できるのである。

なお、前記式（３）では、加重平均の重み付けとして電
界強度の関数を用いたが、他に１次放射器の放射電力の
関数を用いることができる。

即ち、 と定めるのである。一般には、主反射鏡１の曲面形状は で定められる。ここで、ｇｌおよびｇ２は１次放射器２
１および同２２からの放射電界Ｅ、および同Ｅ、の関数
、あるい＋ｉ放射電界Ｅ、と他のパラメータ、放射電界
Ｅｂと他のパラメータの関数である。たとえば１次放射
器２１と同２２の使用周波数がそれぞれｆ、とｆ２と異
なる場合には、ｇｔ（Ｅ、）＝ｆ　ＩＥａ　　　　’　
　　　　−ｍ−・−−−（６）ｇａ（Ｅｂ）＝ｆｚＥｂ
　　　　　　　　　−−ｍ−（７）となる。

次に、第２図は本発明の第２実施例に係るマルチビーム
アンテナを示す、第１実施例では、アンテナ中心軸Ｚに
対して１次放射器とこれに対応する照射領域が同じ側に
あったのに対し、この第２実施例では１次放射器とこれ
に対応する照射領域が中心軸Ｚに対して互いに反対側に
設定されている。その他は第１実施例と同様である。

次に、第３図は本発明の第３実施例に係るマルチビーム
アンテナを示す、この第３実施例では、前記第２実施例
において、主反射鏡１と２つの焦点Ｆ６および同Ｆｂの
間に平面反射板４を配置し、１次放射器２１および同２
２は焦点Ｆ、および同Ｆｂの平面反射板４による鏡像点
の位置に平面反射板４に向けて配置しである。

このように構成することによって、１次放射器２１およ
び同２２から放射された電波は平面反射板４で反射され
た後に主反射鏡１に向かい、主反射鏡１で反射されて異
なる２方向に放射される。

平面反射板４は単に電波の進路を折り曲げる役目をして
おりマルチビームアンテナとしての動作原理は第１実施
例と同じである。平面反射板４を用いることにより、ア
ンテナの軸方向の長さを短くすることができる。

次に、第４図は本発明の第４実施例に係るマルチビーム
アンテナを示す、この第４実施例では３ビームアンテナ
の場合を示す、この場合の原理も第１実施例と同様であ
り、主反射鏡１は回転放物面Ａ′、同Ｂ′、同Ｃ′の１
次放射器２１．同２２．同２３からの放射電界による加
重平均となっている。

ここで回転放物面Ａ′、同Ｂ′、同Ｃ′はそれぞれ異な
る焦点Ｆ１同Ｆｂ、同Ｆ０と異なる方向を向いた中心軸
Ｚ□同Ｚｂ、同Ｚ０を有している。

本発明は以上の説明かられかるように４ビ一ム以上の場
合についても同様に適用できる。

以上の説明では、複数個の焦点と複数個の回転放物面の
中心軸が同一平面上にある場合について説明したが、必
ずしもその必要はなく、たとえば、回転放物面Ａ′およ
び同Ｂ′の中心軸Ｚ、と同Ｚｂが互いにねじれの関係に
あってもよい。

即ち、中心軸Ｚ、と同Ｚｂは同一平面内以外の任意方向
へ延在する場合でもよい、また、各中心軸と各１次放射
器とのなす角が等しい必要はない。

また各回転放物面の焦点距離が等しくなくてもよい、ま
た主反射鏡の外周形状についても任意でよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のマルチビームアンテナに
よれば、１つの主反射鏡が有する複数個の照射領域は、
互いに隣接する照射領域間では適宜な重なり部分が存す
るも、各照射領域の曲面形状は加重平均操作によって１
主反射鏡１照射領域となる場合のその照射領域の曲面形
状である回転放物面と略等しい回転放物面とすることが
できるから、各照射領域は互いに独立した回転放物面反
射鏡とみなすことができる。従って、本発明によれば高
能率のマルチビームアンテナが構成できる。

丈な、複数個の１次放射器の照射電波を１つの平面反射
鏡を介して間接的に主反射鏡へ伝達することにより、ア
ンテナ軸長の短縮化が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は本発明
の第２実施例を示す図、第３図は本発明の第３実施例（
平面反射板を用いた実施例）を示す図、第４図は本発明
の第４実施例（３ビームアンテナ）を示す図、第５図は
従来のマルチビームアンテナを示す図である。 １・・・・・・主反射鏡、　４・・・・・・平面反射板
、５・・・・・・回転放物面反射鏡、　６・・・・・・
給電部、７・・・・・・低雑音増幅器、　２１，２２．
２３・・・・・・１次放射器、　Ａ、Ｂ・・・・・・照
射領域、　Ｚ・・・・・・アンテナ中心軸、　Ｚ、・・
・・・・回転放物面Ａ′の中心軸、Ｚｂ・・・・・・回
転放物面Ｂ′の中心軸、　Ｚｃ・・・・・・回転放物面
Ｃ′の中心軸。 代理人　弁理士　　八　幡　　義　博 本だ蛎の第１欠ｊヒイ列ＩＩ釆うマルチじ−Ａアンテナ
第　　ｌ　図 未発１秒第２実施伊動こ赤るマルキビームアンテナ第２
図 平面図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の１次放射器と；この複数個の１次放射器のそれ
   ぞれの出射電波の照射をそれぞれ対応して直接的に又は
   １つの平面反射板を介して間接的に受ける複数個の照射
   領域を有し、かつその複数個の照射領域のうち互いに隣
   接する照射領域間では適宜な重なり部分が存し、その複
   数個の照射領域のそれぞれはその照射電波を互いに異な
   る方向であってその照射領域の曲面形状で定まる特定方
   向へ放射する１つの主反射鏡と；で構成されるマルチビ
   ームアンテナであって；前記主反射鏡の複数個の照射領
   域は、互いの曲面形状を異にする複数個の回転放物面を
   前記複数個の照射領域のそれぞれに対応して予め設定し
   、各照射領域の曲面形状を与える曲面座標を当該照射領
   域に対応する前記該当回転放物面の座標値と隣接照射領
   域に対応する前記該当回転放物面の座標値との加重平均
   によって設定し、かつ前記加重平均の重み付けを前記複
   数個の１次放射器のそれぞれの放射電磁界が主反射鏡面
   上に形成する開口面分布におけるその放射電磁界の強度
   の関数でもって設定することによって形成してあること
   を特徴とするマルチビームアンテナ。