JPH01314004A - 多周波数帯共用アンテナ給電装置 - 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、格子形層波数選択板により複数の周波数帯を
共用する、交差偏波特性の良好な衛星搭載用あるいは地
上通信用多周波数帯共用アンテナ給電装置に関するもの
である。

（従来の技術） 第３図は将来の大容量マルチビーム通信方式を可能とす
る多周波数帯共用衛星搭載用アンテナ系の構成例を示し
ている。これにより簡単にこの衛星搭載用アンテナ系の
構成及び動作を説明する。

本アンテナ系の例ではオフセットカセグレン形式を採用
しており、かつ高域および低域の２つの周波数帯を共用
しているのものとする。図中１は主反射鏡、２は副反射
鏡、３は主反射鏡と副反射鏡に共通な焦点であり、この
焦点を中心としてアンテナの座標軸Ｘａ、Ｙａ、Ｚａを
定義する。またＺａは主反射鏡のパラボラ面の軸と一致
し、Ｘａ軸は主反射鏡の長袖方向に一致している。４は
副反射鏡のもう一方の焦点５に置かれた高域（又は低域
）周波数帯用一次放射器を示す。座標軸Ｘ　ｈ＋、　Ｙ
　ｈ１＋　Ｚ　ｈｔは５を原点とする座標系で、Ｚｈｌ
軸は副反射鏡２を見込む角の中心方向１０に−致し、か
つｘｈｓ軸はｘａＺａ面内にある。６は低域（又は高域
）周波数帯用一次放射器を示し、周波数選択板８に関し
て５と対称な位置にある焦点７に設置されている。座標
軸Ｘｈ２．Ｙｈ２．Ｚｈ２は７を原点とする座標系で、
Ｚｈ２軸は周波数選択板に関してＺｈｌ軸と対称になフ
ている。ＸｈＺ軸はＸａＺａ面内にあるが、第３図で上
方を向いているＸｈ１軸とは逆に下方向を向いている。

周波数選択板８は一次放射器４と一次放射器６および副
反射鏡２の間にあり、周波数選択板の反射面の中心９を
原点とし、面の法線方向にｚｆ軸、ＸａＺａ面内にｘｆ
軸を持つものとする。また９は中心方向１０上にある。

１１は焦点５又は７に設置された一次放射器から放射さ
れた電波のアンテナ系からの放射方向を示す。

このアンテナ系の動作を以下に簡単に説明する。いま焦
点５に設置された高域（又は低域）周波数帯用一次放射
器４から放射された電波は８の周波数選択板を透過して
副反射鏡および主反射鏡にて反射され、１１の方向へ放
射される。一方焦点７に設置された低域（又は高域）周
波数帯用一次放射器６から放射された電波は８の周波数
選択板により反射され副反射鏡および主反射鏡にて反射
され、１１の方向へ放射される。このように８の周波数
選択板を用いることにより、自由空間系で複数の周波数
帯を分離・合成できるため、特性良く周波数帯共用がで
きる。

次に第３図において、アンテナビームの放射方向１１を
ＹａＺａ面内で変更する場合を考えて見る。このような
ケースは衛星にアンテナ系を搭載し、アンテナのボアサ
イト方向（主ビーム方向）を地球の他心から日本のよう
にずれた方向に向けようとする場合に生ずる。一番簡単
な方法はアンテナ系全体を所望の方向に向けることであ
るが、この方法は当初のアンテナ系の設置位置との差が
大きく、特に衛星搭載用アンテナ系のように設置スペー
スが制限される場合には得策ではなし＼。

この解決策として次に説明するようなひねり反射鏡が提
案された。以下第４図、第５図を用いてこのひねり反射
鏡の説明をする。第４図は第３図のへ方向より見た図で
あり、第５図は第３図のＢ方向より見た概念図である。

説明に必要のない部分は省略しである。第４図、第５図
において主反射鏡１のみをＸａ軸の回りにγ度だけ回転
させると、主反射鏡の鏡軸（回転前は７８軸に一致）は
１２となり、また主反射鏡１は１°となる。この時主反
射鏡１を回転させたものをそのまま１°とすれば一転の
ずれ分がそのまま大きく残るが、主反射鏡１がその一部
をなす放物面をγ度回転させたあと、幾何光学的に電波
の入射する範囲（焦点３から副反射鏡を見込んだ角度で
、回転前後で変わらない）のみを、新たな主反射鏡１′
とするため、回転前後の１と１°の位置ずれはアンテナ
系全体を回転させた場合はど大きくならない。ここで焦
点５．一次放射器４．副反射鏡２は変更していないため
主反射鏡へ入射する電波は回転前と同様３を中心とした
球面波であり、そのため１゛に入射した電波は位相特性
を乱されることなくビーム方向のみ１１°方向に変更さ
れる。また１°の主反射鏡を副反射鏡からの反射波のあ
る範囲としているため、１から１′に変更したことによ
る主反射鏡周辺からの漏洩電力の損失もない。また主反
射鏡以外の構成コンポーネントは移動されておらず、主
反射鏡についても殆どもとの主反射鏡の位置にあり、若
干傾きを生じただけであり、このために大幅な位置変更
はない。

このひねり反射鏡を第３図に示したアンテナ系に適用し
、かつ周波数帯共用をした場合について、以下第６図を
用いて説明する。８の周波数帯選択板としては、第７図
に示すような金属格子形（ここでは説明のために、直交
グリッド形式の金属格子を示す。）とすると、高域の周
波数帯は透過し、低域の周波数帯は反射するよう設計で
きる。図中１５は互いに直交した金属グリッドを示し、
そのグリッドの向きは座標系Ｘ、、Ｙｆに沿った方向と
なっている。焦点５に配置された一次放射器４の偏波を
１３とし、その偏波の向きをＸ、Ｚ、面に平行（Ｘ　ｈ
ｌＺ　ｈｓ面、Ｘ、２Ｚｈ２面。

Ｘ、Ｚ、面に平行）とすると、ひねり反射鏡の回転角γ
が０度（ひねり無しの場合）では主反射鏡からの放射波
の偏波は同じ＜Ｘ、Ｚ、面に平行（第６図のθが０度）
となるが回転角γが０度でない場合は第６図の１４に示
したようにＸ、Ｚ、面に対して０度傾くことになる。

この主反射鏡からの放射波の偏波をＸａＺａ面に平行に
するためには第８図に示すように、焦点５に配置された
一次放射器４を４゛のように１４の方向と逆の方向にθ
度傾け、その偏波を１３′にする必要がある。すると主
反射鏡からの放射波の偏波は１４′　となりｘａＺａ面
に平行にすることができる。しかしながら、周波数選択
板８が第７図に示すように座標軸Ｘ、、Ｙ、に沿った金
属格子である場合には、以下に示すようにアンテナの交
差偏波特性が劣化するという問題が生じる。第９図には
、このアンテナ系のＹａＺａ面内のパターン特性を示し
ている。図中横軸は観測面内の角度、縦軸は相対電界強
度を示している。但し縦軸の値は単に概略相対値を示し
ている。１５は正偏波パターンを示す。１６は８の周波
数選択板がない場合の交差偏波パターンであり、十分交
差偏波レベルが低くなっている。ここで第７図に示す周
波数選択板を第８図のように挿入すると１７に示すよう
に、交差偏波レベルが大きく劣化する。これは一次放射
器から放射された偏波の向きと周波数選択板の直交グリ
ッドの向きが一致していないために、一次放射器から放
射された偏波に対して、不要偏波（交差偏波）成分が周
波数選択板の金属部分で発生してしまうためである。

（発明が解決しようとする課題） つまり従来、多周波数帯を共用するひねり反射鏡アンテ
ナ系でアンテナ系からの放射波の偏波を変更すると、交
差偏波特性が劣化するという欠点があった。

本発明はこの欠点を改善し、交差偏波特性が良好でかつ
、コンパクトなアンテナ系を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明の特徴は、少なくとも
、反射鏡と、一次放射器と、両者の間で電波を透過又は
反射する直交グリッド又は矩形パッチ金属格子形周波数
選択板を有するアンテナ系において、一次放射器の入出
力電波の偏波方向と、上記金属格子形周波数選択板の直
交グリッドの向き又は矩形パッチの辺の向きをほぼ一致
させた多周波数帯共用アンテナ給電装置にある。

（作用） 上記構成とすると、周波数選択板を使用するにもかかわ
らず、交差偏波特性が劣化せず、かつ、周波数選択板の
作用により複数の周波数帯で共用できるアンテナ給電装
置が得られる。

（実施例） 本発明は従来の技術と異なり、周波数選択板の金属格子
の向きを一次放射器から放射された偏波の向きに一致さ
せることにより、交差偏波特性の劣化を防ぐことを最も
主要な特徴とする。

第１図は本発明の一実施例を示す周波数選択板の図であ
り、直交グリッド形の金属格子１９の向きが第７図と異
なり、座標軸Ｘ、、Ｙ、に対して角度θ（一次放射器か
らの偏波の傾き角に等しい）だけ傾いている。このよう
に傾けられた周波数選択板を第８図に示すアンテナ系に
組み込むことにより、第９図の１８に示す様にほとんど
周波数選択板が無い場合と同様の良好な交差偏波特性を
得ることができる。

第２図は本発明の他の実施例を示す周波数選択板の図で
あり、金属格子の形状２１が第７図と第１図の直交グリ
ッドのない部分が金属になっている矩形パッチ形を示す
。本形式の周波数選択板２０の特性は、基本的に低域が
通過し高域が反射するため、４は低域用一次放射器、６
は高域用一次放射器となる。この周波数選択板について
も第１図のものと同様に矩形パッチ２１の辺が座標軸Ｘ
ｆ。

Ｙｆに対して角度θ（一次放射器からの偏波の傾き角に
等しい）だけ傾いている。そのため同様にこの周波数選
択板を第８図に示すアンテナ系に組み込むことにより、
第９図の１８に示す様にほとんど周波数選択板が無い場
合と同様の良好な交差偏波特性を得ることができる。

なお説明のためにアンテナ系としては送信用としたが、
受信用でも同様であり、アンテナ形式も主、副反射鏡各
１枚ずつのオフセットカセグレン形式としたが、主反射
鏡に照射するための反射鏡系は副反射鏡無しをも含めて
何枚構成でもよく、またオフセットカセグレン形式でな
い軸対称系アンテナやダレゴリアン形式でも全く同様で
ある。

また周波数選択板の金属格子の層数は１層でも多層でも
よいことは言うまでもない。

（発明の効果） 以上の結果から明らかなように本発明の技術を用いるこ
とにより、コンパクトで多周波数帯共用可能なしかも交
差偏波特性の良好なアンテナ系が実現できる。そのため
、アンテナ系搭載スペースに制限があり、交差偏波特性
の良好なことが要求される衛星搭載用アンテナ系に用い
て効果が大である。また地上の通信用アンテナ系として
も同様に効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアンテナ給電装置に用いる周波数
選択板の実施例、第２図は本発明によるアンテナ給電装
置に用いる周波数選択板の別の実施例、第３図は従来の
多周波数帯共用アンテナ系の構成例、第４図は第３図の
Ａで示した方向からみた図を、第５図は第３図のＢで示
した方向からみたひねり反射鏡の説明図、第６図はひね
り反射鏡アンテナの偏波の関係を示す説明図、第７図は
周波数選択板の従来の構成図、第８図は第６図の偏波方
向を変更した場合の説明図、第９図はアンテナ系の正偏
波、交差偏波パターンを示す図である。 図中、１は主反射鏡、１′はひねり反射鏡の主反射鏡、
２は副反射鏡、３は１の焦点、４，６は一次放射器、５
，７は焦点、８は周波数選択板、９は周波数選択板の中
心、１０は副反射鏡を見込む角の中心方向を、１１はア
ンテナから放射される電波の方向、１２はひねり反射鏡
の鏡軸、１３．１３’は一次放射器からの電波の偏波の
向き、１４．１４°は主反射鏡からの放射電波の偏波の
向き、１５は正偏波パターン、１６〜１８は交差偏波パ
ターン、１９は周波数選択板の直交グリッド、２０は矩
形パッチ形周波数選択板、ｚｌは矩形パッチを示す。 特許出願人　日本電信電話株式会社 特許出願代理人　弁理士　山木恵− 拳２　圀 尾４図 ち６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも、反射鏡と、一次放射器と、両者の間で電波
   を透過又は反射する直交グリッド又は矩形パッチ金属格
   子形周波数選択板を有するアンテナ系において、 一次放射器の入出力電波の偏波方向と、上記金属格子形
   周波数選択板の直交グリッドの向き又は矩形パッチの辺
   の向きをほぼ一致させたことを特徴とする多周波数帯共
   用アンテナ給電装置。