JP2000216623A - 周波数選択ゾ―ンまたは偏波感応ゾ―ンを有する多重パタ―ン・アンテナ - Google Patents

周波数選択ゾ―ンまたは偏波感応ゾ―ンを有する多重パタ―ン・アンテナ

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JP2000216623A
JP2000216623A JP2000005493A JP2000005493A JP2000216623A JP 2000216623 A JP2000216623 A JP 2000216623A JP 2000005493 A JP2000005493 A JP 2000005493A JP 2000005493 A JP2000005493 A JP 2000005493A JP 2000216623 A JP2000216623 A JP 2000216623A
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antenna
zone
signal
zones
frequency
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Te-Kao Wu
テ−カオ・ウー
Charles W Chandler
チャールズ・ダブリュー・チャンドラー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の反射体から、周波数または偏波が異な
る複数のアンテナ・パターンを得るマルチ・パターン・
アンテナを提供する。 【解決手段】 リフレクタアンテナ１０は、反射体１８
および照射源２０を備え、照射源は、各々予め選択した
周波数または偏波の複数のＲＦ信号で反射器を照射す
る。反射器は、複数のゾーン２２〜２６を有し、各ゾー
ンが予め選択したＲＦ信号を反射する。反射したＲＦ信
号から、複数のアンテナ・パターンを発生する。各ゾー
ンは、アンテナ・パターンが所望の形状およびビーム幅
特性を有するように、予め選択した形状にサイズが決め
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射形アンテナ
（リフレクタアンテナ）の分野に関し、更に特定すれ
ば、周波数選択領域（ゾーン）または偏波感応ゾーンを
含み、単一の反射器から異なる偏波または周波数を有す
る複数のアンテナ・パターンを提供するようにしたリフ
レクタアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リフレクタアンテナは、宇宙船と地上と
の間に多数のアップリンクおよびダウンリンク通信リン
クを備えるために、宇宙船上において頻繁に用いられて
いる。ダウンリンクは、１つの周波数、典型的にはほぼ
２０ＧＨｚで動作し、アップリンクは、それよりも高い
第２の周波数、典型的にはほぼ３０または４４ＧＨｚで
動作する。通常、単一の宇宙船が多数のアップリンクお
よびダウンリンク・アンテナを有し、各アンテナが、地
球上における所定のカバレッジ・ゾーン（覆域）をカバ
ーする別個のアンテナ・パターンを与えることが望まし
い。また、通常、同一ビーム幅を有するアップリンク・
アンテナ・パターンおよびダウンリンク・アンテナ・パ
ターンを備え、ユーザが同じ宇宙船に対して受信および
送信の双方を可能にすることも望ましいことである。例
えば、単一の宇宙船が、米国本土（ＣＯＮＵＳ：ｃｏｎ
ｔｉｎｅｎｔａｌ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅ）からの
アップリンク通信に対して３０ＧＨｚで３°×６°のア
ンテナ・ビームを与える１つのアップリンク・アンテナ
と、ＣＯＮＵＳへのダウンリンク通信に対して周波数が
２０ＧＨｚで３°×６°のビームを与える１つのダウン
リンク・アンテナとを有する場合がある。単一の宇宙船
から多数のアップリンク・アンテナ・パターンおよびダ
ウンリンク・アンテナ・パターンを与えるために通常用
いられる方法は、各アップリンクおよびダウンリンク・
アンテナ毎に別個の反射器を設けることである。これ
は、宇宙船上に大きな空間を必要とすると共に、費用が
かかり、重量上の不利も招くことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】重量を軽減する試みの
１つに、単一の反射体（反射器本体）に、１つのアップ
リンク・アンテナおよび１つのダウンリンク・アンテナ
を一緒に結合することがあげられる。これを行なうため
には、２種類のＲＦ信号で反射体を照射するように照射
源を構成する。一方のＲＦ信号は２０ＧＨｚの周波数を
有し、他方のＲＦ信号は３０ＧＨｚの周波数を有する。
通常、反射器（リフレクタ）は、全ての周波数のＲＦ信
号に対して反射性を有する、反射性材料、通常、アルミ
ニウムを被覆した複合材料又はハニカム状材料で製作す
る。このシステムの欠点は、典型的な反射器から異なる
周波数で所定のビーム幅を有するアンテナ・パターンを
与えることが難しい点にある。アンテナ・ビームのビー
ム幅は、反射器のサイズおよび照射の周波数に反比例す
る。同じサイズの反射器からでは、３０ＧＨｚのアップ
リンク・アンテナ・パターンは、２０ＧＨｚのダウンリ
ンク・アンテナ・パターンよりもビーム幅が狭くなり、
そのためダウンリンク・アンテナ・パターンよりもカバ
ーするカバレッジ・ゾーンが狭くなる。この問題に対処
するために、従来のリフレクタアンテナは、特殊設計の
フィード・ホーン（ｆｅｅｄ ｈｏｒｎ）を用いてい
る。これは、３０ＧＨｚ即ち高い方の周波数では反射器
への照射量を下げることによって、より広いビーム幅を
有するアンテナ・パターンを３０ＧＨｚで発生するよう
に構成したものである。これは、非効率的であり、フィ
ード・ホーンが許容誤差範囲（公差限界）およびゾーン
幅制限に過度に敏感なために、これを行なうこと自体が
困難なことが多い。
【０００４】単一の反射器によって複数のアンテナ・パ
ターンが得られ、その各々が所定のビーム幅を有するこ
とにより、単一の宇宙船が多数のアップリンク・アンテ
ナ・パターンおよびダウンリング・アンテナ・パターン
を得る機能を有しつつ、反射器１つ分の重量および費用
だけで済ませることが可能なリフレクタアンテナが求め
られている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従来技術における前述の
要望は、周波数選択ゾーンまたは偏波感応ゾーンを有
し、単一の反射体から複数のアンテナ・パターンが得ら
れるリフレクタアンテナを提供する本発明によって達成
される。本発明によるリフレクタアンテナは、複数のゾ
ーンを有する単一の凹状反射体を有し、各ゾーンは周波
数選択ゾーンまたは偏波感応ゾーンとして構成される。
これらのゾーンは、部分的または完全に重なり合うこと
も、重なり合わないことも可能である。複数のＲＦ信号
で反射体を照射するように、照射源を構成する。各ゾー
ンは１つ以上のＲＦ信号を反射する。反射体は、反射し
たＲＦ信号から、複数のアンテナ・パターンを発生す
る。アンテナ・パターンの形状およびビーム幅は、各ゾ
ーンの形状および寸法によって決定される。したがっ
て、各ゾーンの形状および寸法は、所望の形状およびビ
ーム幅を有するアンテナ・パターンが得られるように予
め選択されている。
【０００６】本発明の好適な実施形態では、反射体は、
内側ゾーンと、この内側ゾーンを包囲する外側ゾーンか
ら成る、２つの同心状ゾーンを有する。２つのゾーンに
は、約２０ＧＨｚおよび３０ＧＨｚの周波数を有するＲ
Ｆ信号が照射される。内側ゾーンは、全ての周波数のＲ
Ｆ信号に対して反射性を有する材料から成り、外側ゾー
ンは、周波数が２０ＧＨｚのＲＦ信号を反射し、周波数
が３０ＧＨｚのＲＦ信号を通過させる材料から成る。３
０ＧＨｚ信号は、内側ゾーンでのみ反射され、第２ゾー
ンでは反射されない。２０ＧＨｚおよび３０ＧＨｚの反
射信号から、それぞれ、２０ＧＨｚおよび３０ＧＨｚに
おいてアンテナ・パターンが発生し、内側ゾーンのみの
サイズおよび形状が、３０ＧＨｚアンテナ・パターンの
形状およびビーム幅を決定し、両方のゾーンの形状およ
びビーム幅が２０ＧＨｚアンテナ・パターンの形状およ
びビーム幅を決定する。内側および第１ゾーンの寸法
は、ほぼ等しい形状およびビーム幅を有する２０ＧＨｚ
および３０ＧＨｚアンテナ・パターンを発生するように
予め選択されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】これより、添付図面に示す好適な
実施形態の詳細について説明する。図１ないし図３を参
照して、複数のアンテナ・パターン１２〜１６を与える
リフレクタアンテナ１０を示す。リフレクタアンテナ１
０は、主焦点フィード反射器（ｐｒｉｍｅ ｆｏｃｕｓ
ｆｅｅｄ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、オフセット反射
器、カセグレン反射器等として構成することができる。
リフレクタアンテナ１０は、反射体１８および照射源２
０を含む。反射体１８は、複数のゾーン（領域）２２〜
２６から成り、各ゾーン２２〜−２６は、周波数選択ゾ
ーンまたは偏波感応（反応）ゾーンとなるように構成さ
れている。照射源２０は、２８〜３２と付番した線で示
す複数のＲＦ信号で反射体１８を照射するように構成さ
れており、各ＲＦ信号２８〜３２は、予め選択した周波
数または偏波の信号である。各ゾーン２２〜２６は、予
め選択した周波数または偏波を有する、選択ＲＦ信号２
８〜３２を選択的に反射、通過、または吸収するように
構成されている。アンテナ・パターン１２〜１６は、各
反射ＲＦ信号３４〜３８から発生し、形状およびビーム
幅を含む各アンテナ・パターン１２〜１６の特性は、ゾ
ーン２２〜２８の形状および寸法によって決定される。
各ゾーン２２〜２８のサイズおよび形状は、発生するア
ンテナ・パターン１２〜１６が所望の形状およびビーム
幅を有するように、予め選択されている。単一の反射体
１８を、１つ以上の周波数選択ゾーンまたは偏波感応ゾ
ーン２２〜２６を備えるように構成することによって、
各々予め選択した形状およびビーム幅を有する複数のア
ンテナ・パターン１２〜１６を単一のリフレクタアンテ
ナ１０から発生することができる。
【０００８】図４ないし図６に示す本発明の一実施形態
では、反射体４０は、３つの同心状ゾーン４２〜４６か
ら成る。第１ゾーン４２は、周波数ｆ１〜ｆ３を有する
ＲＦ信号を反射するように構成され、第２ゾーン４４
は、周波数ｆ２，ｆ３を有するＲＦ信号を反射し、周波
数ｆ１を有するＲＦ信号を通過させるように構成されて
いる。第３ゾーン４６は、周波数ｆ３を有するＲＦ信号
を反射し、周波数ｆ１，ｆ２を有するＲＦ信号を通過さ
せるように構成されている。照射源４８は、５０〜５４
と付番した線で示す３つのＲＦ信号を発生するように構
成され、各ＲＦ信号５０〜５４は、それぞれ、異なる周
波数ｆ１〜ｆ３を有する。
【０００９】第１ＲＦ信号５０は、反射体４０に入射
し、第１ＲＦ信号５０の内第１ゾーン４２に入射する部
分は、第１ゾーン４２によって反射される。しかしなが
ら、第１ＲＦ信号５０の内第２ゾーン４４および第３ゾ
ーン４６に入射する部分は、反射されず、第２ゾーン４
４および第３ゾーン４６を通過する。したがって、第１
ゾーン４２のみが第１ＲＦ信号５０を反射し、第１反射
信号５６が得られる。第１反射信号５６は、第１ゾーン
４２のみの形状および寸法によって実質的に決定される
形状およびビーム幅を含む特性を有する、第１アンテナ
・パターン５８を形成する。このように、第１ゾーン４
２の形状および寸法は、形状およびビーム幅等の所定の
パターン特性を有する第１アンテナ・パターン５８を得
るように、予め選択される。
【００１０】第１ゾーン４２は、グラファイト（Ｇｒａ
ｐｈｉｔｅ）、ケブラー（ＫｅｖｌａｒTM）、ノメック
ス（ＮｏｍｅｘTM）、アルミニウム・ハニカム等の材料
で製作された、軽量コア６０で形成することが好まし
い。これらの材料は全て市販されている材料であり、ケ
ブラー（ＫｅｖｌａｒTM）はカリフォルニア州Ｈｕｎｔ
ｉｎｇｕｔｏｎ Ｂｅａｃｈに所在するＨｅｘｃｅｌ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ヘクセル社）によって製造さ
れ、ノメックス（ＮｏｍｅｘTM）はカリフォルニア州Ｈ
ｕｎｔｉｎｇｕｔｏｎ Ｂｅａｃｈに所在するＨｅｘｃ
ｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ヘクセル社）によって
製造されている。好ましくは蒸着（気相成長）またはス
パッタリング処理によって、アルミニウムのように非常
に反射性が高いコーティング６２が、通常、軽量コア６
０の上面６４に被覆され、複数の周波数のＲＦ信号５０
〜５４に対して高い反射性を有する表面を得る。材料を
被覆するために用いられる蒸着またはスパッタリング処
理の更に詳細な説明は、Ｒｏｙ Ａ Ｃｏｌｃｌａｓｅ
ｒ（ロイ Ａ コルクレーザー）によるＭｉｃｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｄ
ｅｖｉｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ（マイクロエレクトロニクス
処理およびデバイスの設計）（１９８０年）に見ること
ができる。
【００１１】第２ＲＦ信号５２は、反射体４０に入射
し、第２ＲＦ信号５２の内第１ゾーン４２および第２ゾ
ーン４４に入射する部分は、第１ゾーン４２および第２
ゾーン４４によって反射される（６６）。しかしなが
ら、第２ＲＦ信号５２の内第３ゾーン４６に入射する部
分は、反射されず、第３ゾーン４６を通過する。したが
って、第１ゾーン４２および第２ゾーン４４のみが第２
ＲＦ信号５２を反射し、第２反射信号６６を得る。第２
反射信号６６は、第１ゾーン４２および第２ゾーン４４
双方を組み合わせた形状および寸法によって実質的に決
定される特性を有する第２アンテナ・パターン６８を形
成する。
【００１２】第３ＲＦ信号５４は、反射体４０に入射
し、３つのゾーン５０〜５４全てによって反射される
（７０）。第３アンテナ・パターン７２が第３反射ＲＦ
信号７０から発生し、３つのゾーン４２〜４６を組み合
わせた寸法に関連する特性を有する。
【００１３】通常、各周波数選択ゾーン４４，４６は、
それぞれ誘電体（絶縁体）コア７８または８０上にあ
る、パターン化した金属上面層７４または７６から成
る。誘電体コア７８，８０は、当技術分野では公知の市
販されている、ＲＦ信号を通過させる材料である、ケブ
ラー（ＫｅｖｌａｒTM）、ノメックス（Ｎｏｍｅ
ｘTM）、多気泡質セラミック（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｏａ
ｍ）、ロハセル発泡体（Ｒｏｈａｃｅｌｌ ｆｏａ
ｍTM）等のような材料で作成する。ロハセル発泡体（Ｒ
ｏｈａｃｅｌｌ ｆｏａｍTM）は、カリフォルニア州、
Ｎｏｒｗａｌｋに所在するＲｉｃｈｍｏｎｄ Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ（リッチモンド社）によって製造されて
いる。製造の簡略化のために、通常３つのコア６０，７
８，８０は全て、同じ材料で製作する。パターン化金属
上面層７４，７６を形成するためには、蒸着またはスパ
ッタリング・プロセスを用いて金属上面層を最初に誘電
体コア７８，８０に堆積し、次いでエッチング技法によ
って金属上面層の一部を除去することによって、パター
ン化した金属上面層７８，８０を形成する。蒸着、スパ
ッタリング、およびエッチング・プロセスの更に詳細な
説明は、先に引用した参考文献に見ることができる。あ
るいは、パターン化上面層７４，７６は、別個の材料シ
ート上に形成し、それぞれコア７８，８０に付着（接
着）させることも可能である。パターン化層７４，７６
は、通常、十字形、正方形、円、「Ｙ字型」等を含み、
パターン化上面層７４，７６の正確な設計および寸法
は、実験データを設計式およびコンピュータ分析ツール
と組み合わせることによって決定される。設計式および
コンピュータ分析ツールは、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａ
ｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ（ジョン・ワイリー・アンド・
サンズ社）が発行した、Ｔ．Ｋ．Ｗｕ（Ｔ．Ｋ．ウー）
による書籍Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ
Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ（周波
数選択面およびグリッド・アレイ）に見られるようなも
のである。第２コア７８を被覆する第１パターン化上面
層７４の設計および寸法は、周波数ｆ２，ｆ３を有する
ＲＦ信号を反射し、周波数ｆ１を有するＲＦ信号を通過
させるように選択され、一方第３コア８０を被覆するパ
ターン化上面層７６は、周波数ｆ３を有するＲＦ信号を
反射し、周波数ｆ１，ｆ２を有するＲＦ信号を通過させ
るように選択されている。
【００１４】例えば、図４，図５および図７，図８，図
９を参照すると、第１パターン化金属上面層７４は、複
数の個別円形ループ８１で構成することができ、各ルー
プは、直径Ｄ１および幅Ｗ１を有する。あるいは、第１
パターン化金属上面層７４は、複数の入れ子型円形ルー
プ８２で構成し、各入れ子型円形ループ８２を内側ルー
プ８３および外側ループ８４で構成することも可能であ
る。各内側ループ８３は直径Ｄ２および幅Ｗ２を有し、
各外側ループ８４は直径Ｄ３および幅Ｗ３を有し、Ｄ２
＜Ｄ３およびＷ２＜Ｗ３である。個別円形ループ８１お
よび入れ子型円形ループ８２双方共、４４ＧＨｚの周波
数を有するＲＦ信号を通過させ、２９および３０ＧＨｚ
の周波数を有するＲＦ信号を反射する。入れ子型円形ル
ープ８２は、周波数が接近しているＲＦ信号を通過およ
び反射させる実施形態に好ましいものである。
【００１５】第２金属上面層７６も、複数の入れ子型円
形ループ８５で構成することができ、各入れ子型円形ル
ープ８５は、内側ループ８６および外側ループ８７で構
成されている。各内側ループ８６は、直径Ｄ４および幅
Ｗ４を有し、各外側ループ８７は、直径Ｄ５および幅Ｗ
５を有し、Ｄ４＜Ｄ５およびＷ４＜Ｗ５である。これら
の入れ子型円形ループ８５は、３０ＧＨｚおよび４４Ｇ
Ｈｚの周波数を有するＲＦ信号を通過させ、２０ＧＨｚ
の周波数を有するＲＦ信号を反射する。
【００１６】あるいは、周波数選択ゾーン４４，４６
は、予め選択した周波数のＲＦ信号を吸収し、他の予め
選択した周波数のＲＦ信号を反射する、ＲＦ吸収性材料
で製作することも可能である。かかる材料の１つは、カ
リフォルニア州Ｓｕｎｎｙｖａｌｅに所在するＬｏｃｋ
ｈｅｅｄ―Ｍａｒｔｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ロ
ッキード・マーチン社）が製造する、炭素添加ウレタン
材料（ｃａｒｂｏｎ ｌｏａｄｅｄ ｕｒｅｔｈａｎｅ
ｍａｔｅｒｉａｌ）である。
【００１７】図１０ないし図１３に示す本発明の実施形
態では、リフレクタアンテナ８６は、４つのゾーン９０
〜９６を有するオフセット反射体８８を備え、各ゾーン
９０〜９６が、９８〜１０４と付番した線で示す、予め
選択した周波数ｆ１〜ｆ４の信号を通過または反射する
ように構成されている。照射源１０６は、４つのフィー
ド・ホーン１０８〜１１４で構成され、各フィード・ホ
ーン１０８〜１１４がそれぞれＲＦ信号９８〜１０４の
１つを発生する。第１ゾーン９０は、全ての周波数のＲ
Ｆ信号に対して反射性を有し、４つのＲＦ信号９８〜１
０４全てが第１ゾーン９０によって反射される（１１６
〜１２２）ように構成されている。第２ゾーン９２は、
周波数ｆ２〜ｆ４を有するＲＦ信号１００〜１０４に対
して反射性を有し、周波数ｆ１を有するＲＦ信号９８を
通過させ、第２ＲＦ信号１００ないし第４ＲＦ信号１０
４が第２ゾーン９２によって反射され（１１８〜１２
２）、第１ＲＦ信号９８が第２ゾーン９２を通過するよ
うに構成されている。第３ゾーン９４は、周波数ｆ３，
ｆ４を有するＲＦ信号１０２，１０４に対して反射性を
有し、周波数ｆ１，ｆ２を有するＲＦ信号９８，１００
を通過させ、第３および第４ＲＦ信号１０２，１０４が
第３ゾーン９４によって反射され（１２０，１２２）、
第１および第２ＲＦ信号９８，１００が第３ゾーン９４
を通過するように構成されている。第４ゾーン９６は、
周波数ｆ４を有するＲＦ信号１０４を反射し、周波数ｆ
１〜ｆ３を有するＲＦ信号９８〜１０２を通過させ、第
４ＲＦ信号１０４がゾーン９０〜９６の全てから反射さ
れる（１２２）ように構成されている。
【００１８】各ゾーン９０〜９６の寸法は、そこから発
生するアンテナ・パターン１２４〜１３０の特性を決定
する。図１２および図１３は、それぞれ、アンテナ８６
が発生するアンテナ・パターンのｘ面およびｙ面（図１
０）における主要切断面を示す。第１ゾーン９０および
第３ゾーン９４は、楕円形状に構成され、第２ゾーン９
２および第４ゾーン９６は円形に構成されている。した
がって、第１反射信号１１６および第３反射信号１２０
から発生するアンテナ・パターン１３０，１２６は、楕
円パターン形状を有し、第２反射信号１１８および第４
反射信号１２２から発生するアンテナ・パターン１２
８，１２４は円パターン形状を有する。本発明のこの実
施形態では、単一のリフレクタアンテナ８６から４つの
アンテナ・パターン１２４〜１３０を発生し、各アンテ
ナ・パターンは所定の形状およびそれぞれ異なる周波数
ｆ１〜ｆ４を有する。
【００１９】図１４ないし図１６を参照すると、本発明
の第２実施形態では、第１ゾーン１３２が全てのＲＦ信
号を反射し、第２ゾーン１３４は偏波感応ゾーンであ
り、第３ゾーン１３６は周波数選択及び偏波感応ゾーン
である。
【００２０】偏波感応ゾーンは、ある偏波方向を有する
ＲＦ信号を通過させ、直交方向に偏波した信号を反射す
る。例えば、偏波感応ゾーンは、水平偏波ＲＦ信号を通
過させ垂直偏波ＲＦ信号を反射するか、あるいは垂直偏
波ＲＦ信号を通過させ水平偏波ＲＦ信号を反射する。前
述の実施形態に記載した周波数選択ゾーンと同様、偏波
感応ゾーンは、通常、誘電体コア上のパターン化金属上
面層で構成される。水平または垂直偏波ＲＦ信号では、
パターン化最上層は、通常、一方の偏波方向を有するＲ
Ｆ信号を通過し、直交方向に偏波されたＲＦ信号を反射
するように方向付けられた金属平行ラインを含む。偏波
感応ゾーンを用いることにより、同じ周波数で動作する
２つの反対方向に偏波されたＲＦ信号を単一の反射器に
おいて結合し、各反射ＲＦ信号が所望の形状およびビー
ム幅を有する別個のアンテナ・パターンを与えるように
することが可能となる。
【００２１】例えば、第１ゾーン１３２は、全てのＲＦ
信号を反射するように構成されている。第２ゾーン１３
４は、周波数には関係なく、全ての垂直偏波ＲＦ信号を
反射するように設計された、偏波感応ゾーン１３４とし
て構成されている。第３ゾーン１３６は、周波数選択及
び偏波感応ゾーン１３６として構成され、周波数ｆ２を
有する垂直偏波ＲＦ信号のみを反射するように設計され
ている。
【００２２】反射器１３８は、１４０〜１４４と付番し
た線で示す、３つのＲＦ信号によって照射される。第１
ＲＦ信号１４０は、第１周波数ｆ１の水平偏波信号であ
る。このＲＦ信号１４０は、第１ゾーン１３２によって
反射される（１４６）が、第２ゾーン１３４および第３
ゾーン１３６を通過する。周波数ｆ１および第１ゾーン
１３２の寸法によって決定される特性を有する水平偏波
アンテナ・パターン１５２が、第１反射信号１４６から
発生される。
【００２３】第２ＲＦ信号１４２も周波数がｆ１である
が、垂直偏波信号である。この第２ＲＦ信号１４２は第
１および第２ゾーン１３２，１３４双方で反射される
（１４８）が、第３ゾーン１３６を通過する。周波数ｆ
１、ならびに第１および第２ゾーン１３２，１３４双方
の特性によって決定される特性を有する垂直偏波アンテ
ナ・パターン１５４が、第２反射信号１４８から発生さ
れる。
【００２４】第３ＲＦ信号１４４も垂直偏波されている
が、異なる周波数ｆ２を有する。第３ゾーン１３６は、
周波数選択及び偏波感応ゾーン１３６であり、周波数に
関係なく全ての水平偏波ＲＦ信号を通過させるが、周波
数ｆ２の垂直偏波信号を反射する。第３ＲＦ信号１４４
は、３つのゾーン１３２〜１３６全てによって反射され
る（１５０）。周波数ｆ２を有し、反射器１３８全体の
特性によって決定される特性を有する垂直偏波アンテナ
・パターン１５６が、第３反射信号１５０から発生され
る。
【００２５】図１７ないし図１９に示す本発明の実施形
態では、リフレクタアンテナ１５８は、２つのアンテナ
・パターン１６０，１６２を発生し、各々ほぼ同じ形状
およびビーム幅を有する。第１アンテナ・パターン１６
０は周波数が約２０ＧＨｚであり、第２アンテナ・パタ
ーン１６２は周波数が約３０ＧＨｚである。リフレクタ
アンテナ１５８は、照射源１６４および反射体１６６を
含む。照射源１６４は、１６８および１７０と付番した
２本の線で示す、２つのＲＦ信号で反射体１６６を照射
するように構成されている。第１ＲＦ信号１６８および
第２ＲＦ信号１７０はそれぞれ２０ＧＨｚおよび３０Ｇ
Ｈｚの周波数を有する。反射体１６６の第１ゾーン１７
２は、周波数が２０ＧＨｚおよび３０ＧＨｚのＲＦ信号
に対して反射性を有し、第２ゾーン１７４は、周波数が
２０ＧＨｚのＲＦ信号に対して反射性を有し、周波数が
３０ＧＨｚのＲＦ信号を通過させるように構成されてい
る。反射体１６６の第１および第２ゾーン１７２，１７
４は、それぞれ、周波数が２０ＧＨｚおよび３０ＧＨｚ
でビーム幅が等しいアンテナ・パターン１６０，１６２
を発生するような寸法となっている。アンテナ・パター
ン１６０，１６２のビーム幅は、周波数、およびアンテ
ナ・パターン１６０，１６２をそれぞれ発生する反射ゾ
ーン１７２，１７４の直径ｄ１またはｄ２双方に反比例
し、同じビーム幅を有する２０ＧＨｚおよび３０ＧＨｚ
両方のアンテナ・パターンを発生するので、第１ゾーン
１７２の直径ｄ１は、第２ゾーン１７４の直径ｄ２の約
２／３となるであろう。
【００２６】図２０ないし図２２を参照すると、本発明
は、同心円状ゾーンを有するアンテナ反射器に限定され
る訳ではなく、反射体１７６内部に位置する複数のゾー
ン１７８〜１８４を有する反射体１７６にも実施可能で
ある。各ゾーン１７８〜１８４は、その形状および寸法
が予め選択されている。この実施形態では、照射源１８
６は、１８８〜１９２と付番した線で示す、３つのＲＦ
信号を発生するように構成されている。第１および第２
ゾーン１７８，１８０は、第１ＲＦ信号１８８を反射
し、これから第１アンテナ・パターン１９４を発生する
ように構成され、一方第３および第４ゾーン１８２，１
８４は、第１ＲＦ信号１８８を通過させるように構成さ
れている。第２および第３ゾーン１８０，１８２は、第
２ＲＦ信号１９０を反射し、そこから第２アンテナ・パ
ターン１９６を発生するように構成されており、一方第
１および第４ゾーン１７８，１８４は、第２ＲＦ信号１
９０を通過させるように構成されている。４つのゾーン
１７８〜１８４は全て、第３ＲＦ信号１９２を反射し、
そこから第３アンテナ・パターン１９８を発生するよう
に構成されている。
【００２７】第１および第２ＲＦ信号１８８，１９０の
内反射体１７６のゾーン１７８〜１８４を通過する部分
は、他の電子構成部品（図示せず）が反射体１７６に接
近するという問題を起こす可能性がある。ＲＦ吸収材料
２００を反射体１７６の底面側２０２に取り付け、通過
するＲＦ信号１８８〜１９０を吸収することができる。
【００２８】通常、反射体１７６から発生するアンテナ
・パターン１９６〜１９８は、低いサイドローブ・レベ
ル２０４〜２０８を有することが望ましい。これを行な
うためには、カリフォルニア州、Ｐａｌｏ Ａｌｔｏに
所在するＳｏｕｔｈｗａｌｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（サウスウオール・テクノロ
ジーズ社）が製造するＲ#ｃａｒｄTMのようなリング状
の抵抗性材料２１０を反射体１７６に結合することがで
きる。反射体１７６が発生したアンテナ・パターン１９
４〜１９８のサイドローブ・レベル２０４〜２０８は、
抵抗性材料２１０を反射体１７６の縁に結合すると減少
することが、分析によって示されている。
【００２９】本発明は、予め選択した複数の周波数選択
および／または偏波感応ゾーンを利用して、単一のリフ
レクタアンテナから多数のアンテナ・パターンを得るよ
うにしたものである。各ゾーンを予め選択した形状およ
び寸法に構成することにより、本発明は複数のアンテナ
・パターンを単一の反射体から発生し、各アンテナ・パ
ターンは、所望の形状およびビーム幅を有する。このよ
うに、単一の反射器が多数のリフレクタアンテナに取っ
て代わり、軽量化、コスト削減および表面積（ｒｅａｌ
ｅｓｔａｔｅ）縮小を図ることができる。
【００３０】本発明は、これまでに示しかつ説明したこ
とに限定される訳ではないことは、当業者には認められ
よう。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限
定されることとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による反射体の平面図であ
る。
【図２】図１に示す反射体を有するリフレクタアンテナ
の側面図である。
【図３】図２に示すリフレクタアンテナが発生するアン
テナ・パターンを示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態による反射体の平面図で
ある。
【図５】図４に示す反射体を有するリフレクタアンテナ
の側面図である。
【図６】図５に示すリフレクタアンテナが発生するアン
テナ・パターンを示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態による円形ループ周波数
選択エレメントの平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による入れ子型円形ルー
プ周波数選択エレメントの平面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による入れ子型円形ルー
プ周波数選択エレメントの平面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による反射体の平面図
である。
【図１１】図１０に示す反射体を有するリフレクタアン
テナの側面図である。
【図１２】図１１に示すリフレクタアンテナが発生する
アンテナ・パターンを示す図である。
【図１３】図１１に示すリフレクタアンテナが発生する
アンテナ・パターンを示す図である。
【図１４】本発明の第６実施形態による反射体の平面図
である。
【図１５】図１４に示す反射体を有するリフレクタアン
テナの側面図である。
【図１６】図１５に示すリフレクタアンテナが発生する
アンテナ・パターンを示す図である。
【図１７】本発明の第７実施形態による反射体の平面図
である。
【図１８】図１７に示す反射体を有するリフレクタアン
テナの側面図である。
【図１９】図１８に示すリフレクタアンテナが発生する
アンテナ・パターンを示す図である。
【図２０】本発明の第８実施形態による反射体を示す側
面図である。
【図２１】図２０に示す反射体を有するリフレクタアン
テナの側面図である。
【図２２】図２１に示すリフレクタアンテナが発生する
アンテナ・パターンを示す図である。
【符号の説明】
１０ リフレクタアンテナ １８、４０、１６６、１７６ 反射体 ２０、４８、１０６、１６４、１８６ 照射源 ２２〜２６、４２〜４６ ゾーン ６０、７８、８０ コア ７４、７６ 金属上面層 ８８ オフセット反射体 １０８〜１１４ フィード・ホーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・ダブリュー・チャンドラー アメリカ合衆国カリフォルニア州91776, サン・ガブリエル，サウス・カリフォルニ ア・ストリート 119，ナンバー ５

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単一のリフレクタアンテナから複数のア
    ンテナ・パターンを提供するアンテナであって、 複数のゾーンから形成され、各ゾーンが予め選択された
    ＲＦ信号を反射するように構成され、その内２つが予め
    選択されたＲＦ信号に対して非反射性である、凹状反射
    体と、 前記反射体を複数のＲＦ信号で照射するように構成され
    た照射源と、を備え、 前記ゾーンの各々が、予め選択されたＲＦ信号を反射
    し、該反射したＲＦ信号から複数のアンテナ・パターン
    を発生する、アンテナ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のアンテナにおいて、前記
    照射源が、複数のフィード・エレメントであり、各フィ
    ード・エレメントが前記ＲＦ信号の１つを発生する、ア
    ンテナ。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のアンテナにおいて、前記
    ゾーンの１つが、第１周波数のＲＦ信号を通過させ、第
    ２周波数のＲＦ信号を反射するように構成された第１周
    波数選択ゾーンであり、前記ＲＦ信号の１つが前記第２
    周波数にあり、前記ＲＦ信号の他の１つが前記第１周波
    数にある、アンテナ。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のアンテナにおいて、前記
    １つのゾーンが第１周波数選択ゾーンであり、前記他の
    ゾーンが第２周波数選択ゾーンであり、前記第１ゾーン
    が、第１周波数および第２周波数のＲＦ信号を反射し、
    第３周波数のＲＦ信号を通過させるように構成され、前
    記第２ゾーンが、第３周波数のＲＦ信号を反射し、前記
    第１および第２周波数のＲＦ信号を通過させるように構
    成され、前記ＲＦ信号の１つが前記第１周波数を有し、
    第２の前記ＲＦ信号が前記第２周波数を有し、第３の前
    記ＲＦ信号が第３周波数を有する、アンテナ。
  5. 【請求項５】 請求項１記載のアンテナにおいて、前記
    ゾーンの１つが、第１偏波方向を有するＲＦ信号を反射
    し、第２偏波方向を有するＲＦ信号を通過させるように
    構成された偏波感応ゾーンであり、前記ＲＦ信号の１つ
    が前記第１偏波方向を有し、前記ＲＦ信号の他の１つが
    前記第２偏波方向を有する、アンテナ。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のアンテナにおいて、前記
    第１偏波方向が、前記第２偏波方向に対してほぼ直交す
    るアンテナ。
  7. 【請求項７】 請求項１記載のアンテナにおいて、前記
    複数のゾーンが、同心状に最内側ゾーン、および複数の
    連続するゾーンを形成することによって構成され、前記
    連続するゾーンの各々が前のゾーンを包囲し、前記最内
    側ゾーンが、全てのＲＦ信号を反射するように構成さ
    れ、各連続するゾーンが前記最内側ゾーンより少ないＲ
    Ｆ信号を反射するように構成されている、アンテナ。
  8. 【請求項８】 請求項７記載のアンテナにおいて、各連
    続するゾーンが、予め選択した周波数のＲＦ信号を反射
    するように構成された周波数選択ゾーンであり、前記複
    数のＲＦ信号の各々の予め選択した周波数が異なり、各
    連続するゾーンが、前のゾーンよりも、反射する前記Ｒ
    Ｆ信号の数が少ない、アンテナ。
  9. 【請求項９】 請求項１記載のアンテナにおいて、前記
    アンテナ・パターンが、ビーム幅と形状とを含むアンテ
    ナ・パターン特性を有し、各ゾーンを予め選択した寸法
    に構成することにより、予め選択した形状およびビーム
    幅を有するように前記複数のアンテナ・パターンを発生
    する、アンテナ。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載のアンテナであって、更
    に、前記反射体に結合され、前記反射体の中心から、前
    記複数のゾーンよりも更に延長する抵抗性材料を備える
    アンテナ。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載のアンテナにおいて、前
    記非反射性ゾーンの１つが周波数選択ゾーンであるアン
    テナ。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載のアンテナにおいて、前
    記非反射性ゾーンの１つが偏波感応ゾーンであるアンテ
    ナ。
  13. 【請求項１３】 請求項１記載のアンテナにおいて、前
    記ゾーンの１つが周波数選択及び偏波感応ゾーンである
    アンテナ。
  14. 【請求項１４】 請求項１記載のアンテナにおいて、前
    記非反射性ゾーンの１つが、ＲＦ吸収材料から成るアン
    テナ。
  15. 【請求項１５】 請求項１記載のアンテナにおいて、前
    記非反射性ゾーンの１つが、予め選択したＲＦ信号を反
    射し予め選択したＲＦ信号を通過させるように構成され
    たパターン化金属上面層に結合された誘電体コアから形
    成されているアンテナ。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載のアンテナにおいて、
    前記パターン化金属上面層が、複数の金属製十字形から
    成るアンテナ。
  17. 【請求項１７】 請求項１記載のアンテナであって、更
    に、前記反射体の底面側に結合され、通過したＲＦ信号
    を吸収するように構成されたＲＦ吸収材料を備えるアン
    テナ。
  18. 【請求項１８】 請求項１記載のアンテナにおいて、前
    記ゾーンの各々が同心状ゾーンであるアンテナ。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載のアンテナにおいて、
    前記同心状ゾーンの１つが中心ゾーンであり、前記ＲＦ
    信号の全てを反射するように構成されているアンテナ。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載のアンテナにおいて、
    前記同心状ゾーンの他の１つが、非反射性ゾーンである
    アンテナ。
  21. 【請求項２１】 請求項１記載のアンテナにおいて、前
    記ゾーンの各々が所定の形状を有し、１つ以上のゾーン
    によって前記アンテナ・パターンを発生するアンテナ。
JP2000005493A 1999-01-15 2000-01-14 周波数選択ゾ―ンまたは偏波感応ゾ―ンを有する多重パタ―ン・アンテナ Pending JP2000216623A (ja)

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