JP2000201019A - アンテナ測定・調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定精度を向上させ、かつコンパクトにする
ことができるアンテナ測定・調整装置を得る。 【解決手段】 複数の鏡面パネル１ａでなる主反射鏡１
および副反射鏡２３を有するアンテナ装置の鏡面測定及
び鏡面パネル１ａの調整を行うものであり、電波の位相
分布を測定するプローブ走査装置２０と、回転反射鏡１
６の向きを変化させ、１次放射器１２からの電波をプロ
ーブ走査装置２０に入射させると共に、主反射鏡１から
の電波をプローブ走査装置２０に入射させる駆動機構１
９と、１次放射器１２からの位相分布と主反射鏡１から
の位相分布とから主反射鏡１の鏡面誤差を算出する鏡面
誤差演算処理装置２５と、複数の鏡面パネル１ａに設け
られ鏡面パネル１ａを偏位させるアクチュエータ１ｂ
と、鏡面誤差に基づいてアクチュエータ１ｂを動作させ
るアクチュエータ制御装置１０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高周波数帯で使
用される反射鏡アンテナ装置の主反射鏡の鏡面精度測
定、あるいは測定と鏡面調整を行うアンテナ測定・調整
装置に関するものであり、特にミリ波やサブミリ波を観
測するために用いられる大口径電波望遠鏡のアンテナ測
定・調整装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として図７に示すよ
うな供試アンテナ１００があった。供試アンテナ１００
は、石黒 正人、森田 耕一郎、林 左絵子、増田 剛
徳、蛭子井 貴、別段 信一、“電波ホログラフィによ
る４５ｍ電波望遠鏡の鏡面精度測定”、三菱電機技報、
ｖｏｌ．６２、ｎｏ．５、ｐ．６２５、１９８８年に示
されたものである。

【０００３】図１において、１は鏡面測定の対象である
供試アンテナ１００の主反射鏡、１ａは主反射鏡１の鏡
面を多数に分割して構成された鏡面パネル、１ｂは鏡面
パネル１ａを偏位あるいは傾斜させるアクチュエータ、
１ｃは鏡面パネル１ａおよびアクチュエータ１ｂを支持
するバックストラクチャである。

【０００４】また、２は静止衛星、３は静止衛星２に搭
載され供試アンテナ１００方向にボアサイト方向を向け
た衛星搭載アンテナ、４は衛星搭載アンテナ３から放射
され供試アンテナ１００で受信される平面波、５は供試
アンテナ１００の主反射鏡１で反射され集束された平面
波４を受信する１次焦点ホーン、６は１次焦点ホーン５
から給電される受信機である。

【０００５】さらにまた、７は受信機６から得られる２
次元の放射パターン受信信号、８は放射パターン受信信
号７を得るためにアンテナの姿勢を２軸で変化させるア
ンテナ姿勢角度信号、９は放射パターン受信信号７とア
ンテナ姿勢角度信号８を基にしてフーリエ変換によって
開口面分布を計算する電波ホログラフィ演算処理装置、
１０はアクチュエータ１ｂを制御し鏡面パネル１ａを駆
動させるためのアクチュエータ制御装置、１１は位相の
基準となる参照受信アンテナである。

【０００６】ここで、主反射鏡１を構成している複数の
鏡面パネル１ａは、通常、数１０枚から数１００枚あ
り、例えば、国立天文台野辺山の４５ｍ電波望遠鏡の場
合には６００枚、国立天文台野辺山のミリ波干渉計用１
０ｍアンテナの場合には３６枚である。

【０００７】図７において、供試アンテナ１００の主反
射鏡１の凹凸を測定するために電波が用いられる。信号
源としては、供試アンテナ１００の主反射鏡１で平面波
４を受信する必要があるため、例えば静止衛星２のよう
に充分遠方の信号源が用いられる。静止衛星２の代わり
に、地上において距離の遠く離れたところに信号源を設
けることもあるが、そのような場合には、地面反射の影
響を小さくするような地形が選ばれる。距離は、主反射
鏡１の開口径をＤ、波長をλとしたときの２Ｄ２／λ以
上にとる必要がある。

【０００８】供試アンテナ１００の放射パターンは、供
試アンテナ１００の姿勢を２軸で変化させながら平面波
４を受信することにより得られる。これを測定すること
により、放射パターン受信信号７と、供試アンテナ１０
０の姿勢を表すアンテナ姿勢角度信号８が対となって得
られる。

【０００９】電波ホログラフィ演算処理装置９は、電磁
界解析の理論より２次元放射パターンと開口面分布の関
係がフーリエ変換によって表されることを利用したもの
で、高速フーリエ変換などの演算処理を行うことによっ
て供試アンテナ１００の開口面分布が計算される。ま
た、鏡面精度は得られた主反射鏡１の開口面分布から求
められ、これを基にアクチュエータ１ｂによって鏡面パ
ネル１ａを駆動することにより鏡面調整が行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】アンテナ利得の点から
考えると、鏡面精度は使用波長の１／２０以下が必要で
あり、ミリ波やサブミリ波と使用波長が短くなるに従い
さらに高い鏡面精度を実現しなければならない。一方、
図７のような従来の測定方法においては、放射パターン
を測定するとき、供試アンテナ１００の姿勢を変化させ
なければならない。そのため、供試アンテナ１００の姿
勢によって重力が主反射鏡１の変形に及ぼす影響が異な
る。その結果、図７の方法では正確に鏡面精度を測定す
ることができないという問題があった。

【００１１】また、主反射鏡１の開口径が大きくなる
と、このような重力変形は更に大きくなり測定精度が制
限される。また、測定の分解能を上げるためには、放射
パターンの測定角度範囲を広げなければならないが、重
力変形による影響がますます大きくなり測定精度が劣化
するので、分解能を上げることができないという問題が
あった。

【００１２】また、供試アンテナ１００の姿勢を固定し
て測定を行う場合には、主反射鏡１の開口面近傍におい
て、平面上、円筒面上、球面上のいずれかの面に沿って
プローブを機械的に走査して測定しなければならなかっ
た。そして、プローブの走査範囲は、主反射鏡１の開口
面よりも広い範囲が必要であり、走査装置は主反射鏡１
よりも大型となり、極めて広い範囲を正確に走査するこ
とは困難であった。また、測定精度はプローブの走査精
度によって制限され、したがってこのような方法によっ
ても、測定精度を上げることができないという問題があ
った。

【００１３】この発明は上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、測定中にアンテナの姿勢を固定
し、重力による鏡面変形量の変わらない測定を行うこと
によって測定精度を向上させ、かつ主反射鏡の開口径に
依らないコンパクトな走査装置によって、プローブを高
精度に走査し、正確なアンテナ測定およびそれに基づく
鏡面調整によって、高い鏡面精度が達成できるアンテナ
測定・調整装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアンテナ
測定・調整装置は、分割された複数の鏡面パネルでなる
主反射鏡、主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射
鏡、電波を放射する１次放射器、外部からの電波を受信
する受信機、および１次放射器から放射された電波を副
反射鏡方向に反射させると共に、副反射鏡方向から入射
する外部からの電波を受信機に反射させる回転反射鏡を
有し、アンテナ装置が電波を送信する場合には、１次放
射器から放射された電波を回転反射鏡にて反射させ副反
射鏡および主反射鏡を介して外部に放射し、また、アン
テナ装置が電波を受信する場合には、外部からの電波を
主反射鏡で集束させ副反射鏡および回転反射鏡を介して
入射する電波を受信機で受信するアンテナ装置の主反射
鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定および鏡面誤差に基づ
いて鏡面パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整
装置において、電波の強度を測定するプローブを走査さ
せ所定の範囲の電波の位相分布を測定するプローブ走査
装置と、回転反射鏡に接続され、回転反射鏡の方向を変
化させて、１次放射器から放射された電波をプローブ走
査装置に入射させると共に、主反射鏡および副反射鏡を
介して入射する外部からの電波をプローブ走査装置に入
射させる駆動機構と、１次放射器から放射された電波の
位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外
部からの電波の位相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算
出する鏡面誤差演算処理装置と、複数の鏡面パネルに各
々設けられ鏡面パネルを偏位させるアクチュエータと、
鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小
になるようにアクチュエータを動作させるアクチュエー
タ制御装置とを備えている。

【００１５】また、参照波を放射する参照波送信アンテ
ナをさらに有し、また、１次放射器からプローブ走査装
置との間には、回転反射鏡の他に少なくとも１個の他の
集束反射鏡を有し、駆動機構は、参照波送信アンテナか
ら放射された電波をプローブ走査装置に入射させると共
に、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置
に入射させ、さらに主反射鏡および副反射鏡を介して入
射する外部からの電波をプローブ走査装置に入射させ、
鏡面誤差演算処理装置は、参照波送信アンテナから放射
された電波の位相分布と１次放射器から放射された電波
の位相分布とから他の集束反射鏡の鏡面誤差である第１
の鏡面誤差を算出し、また、１次放射器から放射された
電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射
する外部からの電波の位相分布とから第２の鏡面誤差を
算出し、第１の鏡面誤差と第２の鏡面誤差から主反射鏡
の鏡面誤差を算出する。

【００１６】また、駆動機構は、１次放射器から放射さ
れた電波が回転反射鏡にて反射され副反射鏡および主反
射鏡を介して外部に放射される一連の電波通過経路か
ら、回転反射鏡が外れるように回転反射鏡を待避させ
て、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置
に入射させる。

【００１７】また、駆動機構の回転反射鏡の待避方向
は、主反射鏡の方位角軸方向である。

【００１８】さらに、この発明に係るアンテナ測定・調
整装置は、分割された複数の鏡面パネルでなる主反射
鏡、主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電
波を放射する１次放射器、および電波を受信する受信機
を有し、アンテナ装置が電波を送信する場合には、１次
放射器から放射された電波を副反射鏡および主反射鏡を
介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信
する場合には、外部からの電波を主反射鏡で集束させ、
副反射鏡を介して入射する電波を受信機で受信するアン
テナ装置の主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定およ
び鏡面誤差に基づいて鏡面パネルの位置の調整を行うア
ンテナ測定・調整装置において、電波の強度を測定する
プローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定
するプローブ走査装置と、複数の平行なスリットである
グリッドが形成され、１次放射器から放射された電波の
一部をプローブ走査装置に入射させると共に、主反射鏡
および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の一部
をプローブ走査装置に入射させるグリッド鏡面反射鏡
と、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射
鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位
相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演
算処理装置と、複数の鏡面パネルに各々設けられ鏡面パ
ネルを偏位させるアクチュエータと、鏡面誤差演算処理
装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小になるようにアク
チュエータを動作させるアクチュエータ制御装置とを備
えている。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
アンテナ測定・調整装置を示す概略構成図である。図１
において、２００は供試アンテナ２００、１は供試アン
テナ２００の主反射鏡である。主反射鏡１は、後述する
が従来例と同じように電波を反射させる反射面を分割し
て構成する複数の図示しない鏡面パネルと、鏡面パネル
を所定の位置に変位させるアクチュエータと、鏡面パネ
ルおよびアクチュエータを保持するバックストラクチャ
から構成されている。

【００２０】４は例えば静止衛星２等の充分遠方の信号
源によって得られる平面波である。また、６は受信機、
１０はアクチュエータ制御装置を示し、これらの機器
は、図７に示した従来装置と同様に動作する。

【００２１】また、１２は供試アンテナ２００の１次放
射器、１３は第１集束反射鏡、１４は第２集束反射鏡、
１５は第３集束反射鏡、１６は回転反射鏡としての第４
集束反射鏡である。４個の集束反射鏡の内、第４集束反
射鏡１６は反射鏡を構成し、他の集束反射鏡１３，１
４，１５は他の集束反射鏡を構成している。１７はＡｚ
軸（azimuth:方位角軸)、１８はＥｌ軸（elevation:仰
角軸）、１９は第４集束反射鏡１６に接続された駆動機
構である集束反射鏡昇降回転機構、２０はプローブ走査
装置、２１は電波をピックアップする測定用プローブ、
２２は受信信号である。

【００２２】さらに、２３は副反射鏡であり、２４は副
反射鏡２３を支持するステイである。また、２５は鏡面
誤差演算処理装置である。２６は集束反射鏡昇降回転機
構１９が第４集束反射鏡１６を昇降させる方向でありＡ
ｚ軸に対して平行である。２７は集束反射鏡昇降回転機
構１９が第４集束反射鏡１６を回転させる方向であり、
第４集束反射鏡１６はＡｚ軸を中心に回転する。２８は
供試アンテナ２００を送信に用いるときのビーム給電方
向であるビーム給電系光線方向を示す。

【００２３】図２および図３は本実施の形態のアンテナ
測定・調整装置の原理を説明する図である。図３におい
て、主反射鏡１は、従来例と同じように、電波を反射さ
せる反射面を分割して構成する複数の鏡面パネル１ａ
と、鏡面パネル１ａを所定の位置に変位させる駆動機構
であるアクチュエータ１ｂを有している。

【００２４】さらに、図２において、３２は供試アンテ
ナ２００の１次放射器１２の近傍における波面、３３は
この１次放射器１２から放射された電波が伝送されて、
測定用プローブ２１によって受信される電波の測定面に
おける波面、一方、３０は主反射鏡１開口面近傍の平面
波４の波面、３１は平面波４を受信して、主反射鏡１、
副反射鏡２３および第４集束反射鏡１６を介して伝送さ
れて測定用プローブ２１によって受信される電波の測定
面における波面を示す。

【００２５】本実施の形態において、アンテナ測定にお
いて基準となる参照波は、供試アンテナ２００のビーム
給電系を送信として動作させることによって得られ、ま
ずこの参照波の位相分布が測定される。一方、ビーム給
電系以外の鏡面を用いて受信として動作させることによ
って、平面波４の位相分布が測定され、この位相分布と
参照波の位相分布との差から主反射鏡１の鏡面誤差が得
られる。

【００２６】ここで、図１および図２を参照しながら動
作原理について詳細に説明する。まず、図１において、
参照波の測定を行うため、集束反射鏡昇降回転機構１９
によって、集束反射鏡昇降方向２７方向に第４集束反射
鏡１６を移動させ、電波を遮らない位置に待避させる。

【００２７】図２に参照波の測定系を示す。供試アンテ
ナ２００の１次放射器１２から電波を放射させると、図
２中点線３２に示すように１次放射器１２近傍の電波の
波面は球面となる。この球面波の電波は、ビーム給電系
光線方向２８に示すように、第１集束反射鏡１３、第２
集束反射鏡１４、第３集束反射鏡１５によって順次反射
して伝送され、測定用プローブ２１によって受信され
る。

【００２８】測定用プローブ２１は、プローブ走査装置
２０によって所定の範囲の面上で走査され、参照波の２
次元位相分布が受信機６によって測定される。測定面に
おける波面は、図２の波面３３に示すように局所的な変
化のないグローバルな分布となる。この理由は、波面３
３の波面収差に関しては、第１集束反射鏡１３、第２集
束反射鏡１４、第３集束反射鏡１５および１次放射器１
２のアライメント誤差と、１次放射器１２の位相パター
ンの球面からのずれによって生じたグローバルな波面収
差が支配的であり、細かいピッチの凹凸である集束反射
鏡１３、１４、１５の鏡面誤差が通常無視できるほど小
さいためである。

【００２９】次に、供試アンテナ２００の主反射鏡１に
よるものを測定するため、集束反射鏡昇降回転機構１９
によって第４集束反射鏡１６を所定の位置に戻し、さら
に反転させるようにして回転させる。このときの測定系
を図３に示す。第４集束反射鏡１６は供試アンテナ２０
０の送信の使用状態では、第３集束反射鏡１５と副反射
鏡２３との間の電波を伝送させるように配置されるが、
図３のように送信のアンテナの使用状態とは異なる向き
に設置して、副反射鏡２３と測定用プローブ２１間で電
波を伝送させるように配置される。また、供試アンテナ
２００の主反射鏡１の開口面は、平面波４の波面と平行
になるように向け、供試アンテナ２００の姿勢を固定す
る。そして、測定中供試アンテナ２００の姿勢は変化さ
せない。

【００３０】この測定系において、遠方からの平面波４
を、供試アンテナ２００の主反射鏡１、副反射鏡２３、
第４集束反射鏡１６で順次反射して伝送させ、測定用プ
ローブ２１によって受信する。測定用プローブ２１は、
プローブ走査装置２０によって所定の範囲の面上で走査
され、ピックアップした電波の２次元位相分布が受信機
６によって測定される。平面波４の波面は、図３の波面
３０に示すように、主反射鏡１の開口面に対し一様に平
面であり、一方、測定面における波面は、図３の波面３
２に示すように凹凸がみられる。これは、主反射鏡１お
よび副反射鏡２３のアライメント誤差によって生じるグ
ローバルな波面収差と、主反射鏡１の細かいピッチの凹
凸の両方が含まれているためである。こうして得られた
平面波４の位相分布と参照波の位相分布の差を求め、そ
れらから主反射鏡１の鏡面誤差を求める。

【００３１】この鏡面誤差には、すでに述べたように、
各鏡面のアライメント誤差などのグローバルな波面収差
による成分と主反射鏡１の凹凸が含まれる。そのため、
グローバルな波面収差について評価しない様にするた
め、最小２乗法によって低次の波面収差の関数の成分を
求め、これを取り除く。これによって、主反射鏡１の凹
凸のみが得られる。

【００３２】このようにして得られた鏡面誤差分布は、
測定面上のスケールが主反射鏡１の開口面上のスケール
と異なり、鏡面の倍率によって決まる縮尺でスケールダ
ウンしたものとして得られ、一方、鏡面誤差の大きさの
スケールは主反射鏡１の凹凸に対応したものが得られ
る。そして得られた主反射鏡１の凹凸から、主反射鏡１
の凹凸が小さくなるようアクチュエータ１ｂを制御して
複数の鏡面パネル１ａを駆動し、鏡面調整が高精度とな
るように調整をする。このように、測定用プローブ２１
を電波の集束している位置に配置することによって、狭
い走査範囲で測定できる。

【００３３】従って、このような構成のアンテナ測定・
調整装置においては、主反射鏡１の開口径に比べてプロ
ーブ走査装置２０を充分小さくコンパクトでき、機械的
な走査精度を向上させることができると同時に、供試ア
ンテナ２００の姿勢を測定中固定でき、重力による変形
も一定に抑えることができ、高精度に測定することがで
きる。

【００３４】特に、ミリ波・サブミリ波では、周囲に反
射物となる散乱体があっても、そのような周囲からの入
射波自体が皆無であり周囲反射の影響は無視できるの
で、電波吸収体を床や壁に敷き詰める電波無反射室のよ
うな設備が不要で、測定設備を簡易でかつ低コストに提
供できる。その結果、高精度にアンテナ測定でき、それ
から得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うこ
とができる。

【００３５】尚、本実施の形態においては、第４集束反
射鏡１６に達するまでに、３個の集束反射鏡、すなわ
ち、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集
束反射鏡１５が設けられているが、この３個の集束反射
鏡は、必ずしもなくてはならないものではない。すなわ
ち、第３集束反射鏡１５の位置に１次放射器１２を、第
４集束反射鏡１６方向に向けて設置した場合の構成にお
いても同様の効果を得ることが出来る。

【００３６】また、第４集束反射鏡１６を待避させる方
向は、電波を遮らない位置方向であれば、必ずしもＡｚ
軸方向である必要はない。しかし、Ａｚ軸方向とすれ
ば、アンテナ装置の空きスペースを有効に活用でき、ア
ンテナ装置の大きさをコンパクトにすることができる。

【００３７】さらに、本実施の形態の集束反射鏡昇降回
転機構１９は、昇降および回転の動作をするが、例えば
Ａｚ軸とＥｌ軸が交わる位置にて、３次元に動作するも
のでもよく、すなわち、集束反射鏡昇降回転機構１９の
向きを変化させて、１次放射器１２から放射された電波
をプローブ走査装置２０に入射させると共に、主反射鏡
１および副反射鏡２３を介して入射する外部からの電波
をプローブ走査装置２０に入射させる面の動きをさせる
ものであれば良い。

【００３８】実施の形態２．図４はこの発明のアンテナ
測定・調整装置の他の例を示す概略構成図である。図４
において、符号１，４，６，１０，１２，１３，１４，
１５，１７，１８，２０，２２，２３，２４，２５は、
図１に示した実施の形態１と同様のものであり、同様の
動作をする。図４において、３００は供試アンテナ、４
０はグリッド鏡面反射鏡、４１はビーム給電系で伝送さ
れた電波のうちグリッド鏡面反射鏡４０を透過する電界
Ｅｒの偏波方向、４２は主反射鏡１および副反射鏡２３
を介して伝送された電波のうちグリッド鏡面反射鏡４０
を反射する電界Ｅｕの偏波方向、４３は測定用偏波共用
プローブである。

【００３９】次に動作を説明する。供試アンテナ３００
の主反射鏡１の開口面は、平面波４の波面と平行になる
ように向け、供試アンテナ３００の姿勢は固定される。
供試アンテナ３００の１次放射器１２より電波が放射さ
れ、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集
束反射鏡１５によって順次反射して伝送させ、その電波
のうち偏波方向４１の成分がグリッド鏡面反射鏡４０を
透過し、測定用偏波共用プローブ４３によって受信さ
れ、参照波の２次元位相分布が受信機６によって測定さ
れる。

【００４０】次に、平面波４を供試アンテナ３００の主
反射鏡１、副反射鏡２３で順次反射して伝送させ、その
電波のうち偏波方向４２の成分がグリッド鏡面反射鏡４
０によって反射され、測定用偏波共用プローブ４３によ
って受信され、２次元位相分布が受信機６によって測定
される。こうして得られた位相分布と参照波の位相分布
の差を求め、グローバルな波面収差による成分を除去し
て主反射鏡１の凹凸が得られる。

【００４１】これによって、主反射鏡１の凹凸が小さく
なるようアクチュエータ１ｂを制御して鏡面パネル１ａ
を駆動し、鏡面調整を高精度にすることができる。測定
用偏波共用プローブ４３を電波の集束している位置にお
くことによって、狭い走査範囲で測定できる。

【００４２】従って、このような構成のアンテナ測定・
調整装置においては、主反射鏡１の開口径に比べてプロ
ーブ走査装置２０を充分小さくコンパクトでき、機械的
な走査精度を向上させることができると同時に、供試ア
ンテナ３００の姿勢を測定中固定できるので、重力によ
る変形も一定に抑えることができ高精度に測定すること
ができる。

【００４３】特に、ミリ波・サブミリ波では、周囲に反
射物となる散乱体があっても、そのような周囲からの入
射波自体が皆無であり周囲反射の影響は無視できるの
で、電波吸収体を床や壁に敷き詰める電波無反射室のよ
うな設備が不要で、測定設備を簡易でかつ低コストに提
供できる。その結果、高精度にアンテナ測定でき、それ
から得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うこ
とができる。

【００４４】実施の形態３．図５はこの発明のアンテナ
測定・調整装置の他の例を示す概略構成図である。図５
において、符号１、４、６、１０、１２、１３、１４、
１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２
３、２４、２５、２８は、図１に示した実施の形態１と
同様のものであり、同様の動作をする。図５において、
４００は供試アンテナ、４４は参照波送信アンテナ、４
５は参照波送信アンテナ鏡軸である。供試アンテナ４０
０の主反射鏡１の開口面は、平面波４の波面と平行にな
るように向けられ、供試アンテナ４００の姿勢は固定さ
れている。

【００４５】次に動作を説明する。まず、参照波の測定
を行うため、参照波送信アンテナ４４からの電波を測定
用プローブ２１の走査面に向けて反射するよう集束反射
鏡昇降回転機構１９によって第４集束反射鏡１６の向き
を変える。

【００４６】図６に本実施の形態のアンテナ測定・調整
装置における参照波の測定系を示す。参照波送信アンテ
ナ４４から放射された電波は、第４集束反射鏡１６で反
射され、測定用プローブ２１によって受信される。測定
用プローブ２１はプローブ走査装置２０によって所定の
範囲の面上で走査され、参照波の２次元位相分布が受信
機６によって測定される。

【００４７】次に、ビーム給電系の波面収差を測定する
ため、集束反射鏡昇降回転機構１９によって第４集束反
射鏡１６を電波を遮らない位置に待避させる。そして、
供試アンテナ４００の１次放射器１２より電波を放射さ
せ、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集
束反射鏡１５によって順次反射して伝送させ、測定用プ
ローブ２１によって受信して、２次元位相分布が受信機
６によって測定される。こうして得られた位相分布と参
照波の位相分布の差を求め、ビーム給電系の波面収差が
得られる。この波面収差が小さくなるよう供試アンテナ
４００の１次放射器１２、第１集束反射鏡１３、第２集
束反射鏡１４、および第３集束反射鏡１５のアライメン
トを調整する。

【００４８】次に、供試アンテナ４００の主反射鏡１に
よるものを測定するため、集束反射鏡昇降回転機構１９
によって第４集束反射鏡１６を所定の位置に戻し、さら
に反転させるようにして回転させる。平面波４を供試ア
ンテナの主反射鏡１、副反射鏡２３、第４集束反射鏡１
６で順次反射して伝送させ、測定用プローブ２１によっ
て受信して、２次元位相分布が受信機６によって測定さ
れる。こうして得られた位相分布と参照波の位相分布の
差を求め、主反射鏡１の凹凸が得られる。これによっ
て、主反射鏡１の凹凸が小さくなるようアクチュエータ
１ｂを制御して鏡面パネル１ａを駆動し、鏡面調整を高
精度に行うことができる。測定用プローブ２１を電波の
集束している位置におくことによって、狭い走査範囲で
測定できる。

【００４９】従って、このような構成のアンテナ測定・
調整装置においては、主反射鏡１の開口径に比べてプロ
ーブ走査装置２０を充分小さくコンパクトできるので、
機械的な走査精度を向上させることができると同時に、
供試アンテナ４００の姿勢を測定中固定できるので、重
力による変形も一定に抑えることができ高精度に測定す
ることができる。

【００５０】特に、ミリ波・サブミリ波では、周囲に反
射物となる散乱体があっても、そのような周囲からの入
射波自体が皆無であり周囲反射の影響は無視できるの
で、電波吸収体を床や壁に敷き詰める電波無反射室のよ
うな設備が不要で、測定設備を簡易でかつ低コストに提
供できる。その結果、高精度にアンテナ測定でき、それ
から得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うこ
とができる。

【００５１】

【発明の効果】この発明に係るアンテナ測定・調整装置
は、分割された複数の鏡面パネルでなる主反射鏡、主反
射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電波を放射
する１次放射器、外部からの電波を受信する受信機、お
よび１次放射器から放射された電波を副反射鏡方向に反
射させると共に、副反射鏡方向から入射する外部からの
電波を受信機に反射させる回転反射鏡を有し、アンテナ
装置が電波を送信する場合には、１次放射器から放射さ
れた電波を回転反射鏡にて反射させ副反射鏡および主反
射鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波
を受信する場合には、外部からの電波を主反射鏡で集束
させ副反射鏡および回転反射鏡を介して入射する電波を
受信機で受信するアンテナ装置の主反射鏡の鏡面誤差を
測定する鏡面測定および鏡面誤差に基づいて鏡面パネル
の位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、
電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の
電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、回転反
射鏡に接続され、回転反射鏡の方向を変化させて、１次
放射器から放射された電波をプローブ走査装置に入射さ
せると共に、主反射鏡および副反射鏡を介して入射する
外部からの電波をプローブ走査装置に入射させる駆動機
構と、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反
射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の
位相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差
演算処理装置と、複数の鏡面パネルに各々設けられ鏡面
パネルを偏位させるアクチュエータと、鏡面誤差演算処
理装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小になるようにア
クチュエータを動作させるアクチュエータ制御装置とを
備えている。そのため、主反射鏡の開口径に比べてプロ
ーブ走査装置を充分小さくコンパクトでき、機械的な走
査精度を向上させることができると同時に、供試アンテ
ナ姿勢を測定中固定することができ、重力による変形も
一定に抑えることができ、高精度に測定することができ
る。

【００５２】また、参照波を放射する参照波送信アンテ
ナをさらに有し、また、１次放射器からプローブ走査装
置との間には、回転反射鏡の他に少なくとも１個の他の
集束反射鏡を有し、駆動機構は、参照波送信アンテナか
ら放射された電波をプローブ走査装置に入射させると共
に、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置
に入射させ、さらに主反射鏡および副反射鏡を介して入
射する外部からの電波をプローブ走査装置に入射させ、
鏡面誤差演算処理装置は、参照波送信アンテナから放射
された電波の位相分布と１次放射器から放射された電波
の位相分布とから他の集束反射鏡の鏡面誤差である第１
の鏡面誤差を算出し、また、１次放射器から放射された
電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射
する外部からの電波の位相分布とから第２の鏡面誤差を
算出し、第１の鏡面誤差と第２の鏡面誤差から主反射鏡
の鏡面誤差を算出する。そのため、１次放射器から放射
された電波がプローブ走査装置に入射するまでの第１の
鏡面誤差を差し引いて、主反射鏡の鏡面誤差を算出する
ことができ、より高精度に測定することができる。

【００５３】また、駆動機構は、１次放射器から放射さ
れた電波が回転反射鏡にて反射され副反射鏡および主反
射鏡を介して外部に放射される一連の電波通過経路か
ら、回転反射鏡が外れるように回転反射鏡を待避させ
て、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置
に入射させる。そのため、駆動機構の動作を簡単とする
ことができ作成が容易とすることができる。

【００５４】また、駆動機構の回転反射鏡の待避方向
は、主反射鏡の方位角軸方向である。そのため、アンテ
ナ装置の空きスペースを有効に活用でき、アンテナ装置
の大きさをコンパクトにすることができる。

【００５５】さらに、この発明に係るアンテナ測定・調
整装置は、分割された複数の鏡面パネルでなる主反射
鏡、主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電
波を放射する１次放射器、および電波を受信する受信機
を有し、アンテナ装置が電波を送信する場合には、１次
放射器から放射された電波を副反射鏡および主反射鏡を
介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信
する場合には、外部からの電波を主反射鏡で集束させ、
副反射鏡を介して入射する電波を受信機で受信するアン
テナ装置の主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定およ
び鏡面誤差に基づいて鏡面パネルの位置の調整を行うア
ンテナ測定・調整装置において、電波の強度を測定する
プローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定
するプローブ走査装置と、複数の平行なスリットである
グリッドが形成され、１次放射器から放射された電波の
一部をプローブ走査装置に入射させると共に、主反射鏡
および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の一部
をプローブ走査装置に入射させるグリッド鏡面反射鏡
と、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射
鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位
相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演
算処理装置と、複数の鏡面パネルに各々設けられ鏡面パ
ネルを偏位させるアクチュエータと、鏡面誤差演算処理
装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小になるようにアク
チュエータを動作させるアクチュエータ制御装置とを備
えている。そのため、駆動装置を設けることがなく、簡
単な構成で、主反射鏡を高精度に測定することができ、
コストダウンをすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のアンテナ測定・調整装置を示す概
略構成図である。

【図２】 アンテナ測定・調整装置の原理を説明する図
である。

【図３】 アンテナ測定・調整装置の原理を説明する図
である。

【図４】 この発明のアンテナ測定・調整装置の他の例
を示す概略構成図である。

【図５】 この発明のアンテナ測定・調整装置の他の例
を示す概略構成図である。

【図６】 アンテナ測定・調整装置における参照波の測
定系を示す図である。

【図７】 従来のアンテナ測定・調整装置を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１ 主反射鏡、１ａ 鏡面パネル、１ｂ アクチュエー
タ、６ 受信機、１０アクチュエータ制御装置、１２
１次放射器、１３ 第１集束反射鏡（他の集束反射
鏡）、１４ 第２集束反射鏡（他の集束反射鏡）、１５
第３集束反射鏡（他の集束反射鏡）、１６ 第４集束
反射鏡（回転反射鏡）、１９ 集束反射鏡昇降回転機構
（駆動機構）、２０ プローブ走査装置、２１ 測定用
プローブ、２３ 副反射鏡、２５ 鏡面誤差演算処理装
置、４０ グリッド鏡面反射鏡、４４ 参照波送信アン
テナ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 操一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA09 BC02 BC06 CA02 DA03 DA04 5J021 AA01 AB07 BA01 DA03 DA04 DA05 DA06 DA07 DB03 EA04 FA20 GA01 GA08 HA03 HA04 HA05 HA07 JA10 5J047 AA04 AA09 AB05 AB18 BB09 BB12 BB19 BB20 BB21 BC15 BF10 BG05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分割された複数の鏡面パネルでなる主反
   射鏡、上記主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射
   鏡、電波を放射する１次放射器、外部からの電波を受信
   する受信機、および上記１次放射器から放射された電波
   を上記副反射鏡方向に反射させると共に、上記副反射鏡
   方向から入射する外部からの電波を上記受信機に反射さ
   せる回転反射鏡を有し、 アンテナ装置が電波を送信する場合には、上記１次放射
   器から放射された電波を上記回転反射鏡にて反射させ上
   記副反射鏡および上記主反射鏡を介して外部に放射し、
   また、アンテナ装置が電波を受信する場合には、外部か
   らの電波を上記主反射鏡で集束させ上記副反射鏡および
   上記回転反射鏡を介して入射する電波を上記受信機で受
   信するアンテナ装置の上記主反射鏡の鏡面誤差を測定す
   る鏡面測定および該鏡面誤差に基づいて上記鏡面パネル
   の位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、 電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の
   電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、 上記回転反射鏡に接続され、上記回転反射鏡の方向を変
   化させて、上記１次放射器から放射された電波を上記プ
   ローブ走査装置に入射させると共に、上記主反射鏡およ
   び上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波を上記
   プローブ走査装置に入射させる駆動機構と、 上記１次放射器から放射された電波の位相分布と上記主
   反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの
   電波の位相分布とから該主反射鏡の鏡面誤差を算出する
   鏡面誤差演算処理装置と、 上記複数の鏡面パネルに各々設けられ該鏡面パネルを偏
   位させるアクチュエータと、 上記鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて上記鏡面誤
   差が最小になるように上記アクチュエータを動作させる
   アクチュエータ制御装置とを備えたことを特徴とするア
   ンテナ測定・調整装置。
2. 【請求項２】 参照波を放射する参照波送信アンテナを
   さらに有し、 また、上記１次放射器から上記プローブ走査装置との間
   には、上記回転反射鏡の他に少なくとも１個の他の集束
   反射鏡を有し、 上記駆動機構は、上記参照波送信アンテナから放射され
   た電波を上記プローブ走査装置に入射させると共に、上
   記１次放射器から放射された電波を上記プローブ走査装
   置に入射させ、さらに上記主反射鏡および上記副反射鏡
   を介して入射する外部からの電波を上記プローブ走査装
   置に入射させ、 上記鏡面誤差演算処理装置は、上記参照波送信アンテナ
   から放射された電波の位相分布と上記１次放射器から放
   射された電波の位相分布とから上記他の集束反射鏡の鏡
   面誤差である第１の鏡面誤差を算出し、また、上記１次
   放射器から放射された電波の位相分布と上記主反射鏡お
   よび上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位
   相分布とから第２の鏡面誤差を算出し、上記第１の鏡面
   誤差と上記第２の鏡面誤差から上記主反射鏡の鏡面誤差
   を算出することを特徴とする請求項１記載のアンテナ測
   定・調整装置。
3. 【請求項３】 上記駆動機構は、上記１次放射器から放
   射された電波が上記回転反射鏡にて反射され上記副反射
   鏡および上記主反射鏡を介して外部に放射される一連の
   電波通過経路から、該回転反射鏡が外れるように該回転
   反射鏡を待避させて、上記１次放射器から放射された電
   波を上記プローブ走査装置に入射させることを特徴とす
   る請求項１または２記載のアンテナ測定・調整装置。
4. 【請求項４】 上記駆動機構の上記回転反射鏡の待避方
   向は、上記主反射鏡の方位角軸方向であることを特徴と
   する請求項３記載のアンテナ測定・調整装置。
5. 【請求項５】 分割された複数の鏡面パネルでなる主反
   射鏡、上記主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射
   鏡、電波を放射する１次放射器、および電波を受信する
   受信機を有し、 アンテナ装置が電波を送信する場合には、上記１次放射
   器から放射された電波を上記副反射鏡および上記主反射
   鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を
   受信する場合には、外部からの電波を上記主反射鏡で集
   束させ、上記副反射鏡を介して入射する電波を上記受信
   機で受信するアンテナ装置の上記主反射鏡の鏡面誤差を
   測定する鏡面測定および該鏡面誤差に基づいて上記鏡面
   パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置にお
   いて、 電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の
   電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、 複数の平行なスリットであるグリッドが形成され、上記
   １次放射器から放射された電波の一部を上記プローブ走
   査装置に入射させると共に、上記主反射鏡および上記副
   反射鏡を介して入射する外部からの電波の一部を上記プ
   ローブ走査装置に入射させるグリッド鏡面反射鏡と、 上記１次放射器から放射された電波の位相分布と上記主
   反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの
   電波の位相分布とから該主反射鏡の鏡面誤差を算出する
   鏡面誤差演算処理装置と、 上記複数の鏡面パネルに各々設けられ該鏡面パネルを偏
   位させるアクチュエータと、 上記鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて上記鏡面誤
   差が最小になるように上記アクチュエータを動作させる
   アクチュエータ制御装置とを備えたことを特徴とするア
   ンテナ測定・調整装置。