JPH02209003A - Antenna system - Google Patents

Antenna system

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Publication number
JPH02209003A
JPH02209003A JP3025289A JP3025289A JPH02209003A JP H02209003 A JPH02209003 A JP H02209003A JP 3025289 A JP3025289 A JP 3025289A JP 3025289 A JP3025289 A JP 3025289A JP H02209003 A JPH02209003 A JP H02209003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reflector
mirror
primary radiator
reflecting mirror
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP3025289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Aoki
青木 克比古
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3025289A priority Critical patent/JPH02209003A/en
Publication of JPH02209003A publication Critical patent/JPH02209003A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、衛星通信地上局や電波天文用に用いられる
アンテナ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an antenna device used for satellite communication ground stations and radio astronomy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は、例えば論文[デザイン オブ デユアルーリ
フレクタ アンテナズ ウィズ アービトラリ フェイ
ズ アンド アンプリテユードディストリビューション
ズJ (”Design of Dual−Refle
ctor Antennas 5m1th Arbit
rary phase and^n+plitude 
Distributions’) IEEE Tran
s、 A、P、 V。
FIG. 3 shows, for example, the paper [Design of Dual-Refle
ctor Antennas 5m1th Arbit
rally phase and^n+ptitude
Distributions') IEEE Tran
s, A, P, V.

I Ap−12,pp403−408.July 19
64に示された従来の鏡面修整形のカセグレンアンテナ
の説明図であり、同図(a)はその構成を、同図(′b
)は開口での振幅1位相分布を示す。図において、11
は通常曲面、1は鏡面修整された主反射鏡であり、送、
受信波の位相を制御する役割をもつ、2は鏡面修整され
た副反射鏡であり、送、受信波の振幅を制御する役割を
もつ。3は一次放射器(ホーン)、41.42は一次放
射器から放射される光線がアンテナ開口に至るまでの光
線径路を示す。また5は開口での振幅分布、6は開口で
の位相分布を示す。
I Ap-12, pp403-408. July 19
FIG. 64 is an explanatory diagram of the conventional mirror-modified Cassegrain antenna shown in FIG.
) shows the amplitude 1-phase distribution at the aperture. In the figure, 11
is a normally curved surface, 1 is a mirror-treated main reflecting mirror, and
Reference numeral 2 designates a sub-reflector mirror-treated, which has the role of controlling the phase of the received wave, and has the role of controlling the amplitude of the transmitted and received waves. 3 indicates a primary radiator (horn), and 41.42 indicates a light ray path emitted from the primary radiator until it reaches the antenna aperture. Further, 5 indicates the amplitude distribution at the aperture, and 6 indicates the phase distribution at the aperture.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

ホーン3の焦点Fから出た光線41は副反射鏡2上のC
3点、主反射鏡上のB1点で反射され、開口面上のA1
に至る。一方、光線42は同様にC1点、B!点を経て
Atに至る。このとき、よく知られているように(前述
の文献を参照されたい)、主、副反射鏡はそれぞれ通常
の放物面鏡、双曲面鏡から次の3条件により鏡面修正さ
れている。即ち、 (1)  スネルの法則(Snell’s law)(
ii)  エネルギー保存の法則 (i i i)  光路長保存の法則 この鏡面修整条件によれば、開口面上での振幅。
The light ray 41 emitted from the focal point F of the horn 3 is reflected at the focal point F on the sub-reflector 2.
3 points, reflected at point B1 on the main reflector, A1 on the aperture surface
leading to. On the other hand, the ray 42 similarly points to C1 and B! It reaches At via the point. At this time, as is well known (please refer to the above-mentioned literature), the main and sub-reflecting mirrors are mirror-modified from normal parabolic mirrors and hyperboloid mirrors, respectively, under the following three conditions. That is, (1) Snell's law (
ii) Law of conservation of energy (i ii) Law of conservation of optical path length According to this mirror modification condition, the amplitude on the aperture surface.

位相を任意の値に設計できる。第3図(b)では振幅/
位相とも一様分布の状態を図示している。この修整法を
簡単に説明すれば、ホーン(一次放射器)からの吹付パ
ターンを、副反射鏡により、主反射鏡開口で一様分布に
なるよう振幅制御する。つまり、第3図に示すように、
主反射鏡の周辺方向への光線密度を上げている。さらに
、主反射鏡により一次放射器の位相中心Fから主反射鏡
開口に至る光路長が一定になるように位相制御する。
The phase can be designed to any value. In Figure 3(b), the amplitude/
Both the phase and the diagram illustrate a state of uniform distribution. To briefly describe this modification method, the amplitude of the spray pattern from the horn (primary radiator) is controlled by the sub-reflector so that it becomes uniformly distributed at the main reflector aperture. In other words, as shown in Figure 3,
The density of light beams toward the periphery of the main reflector is increased. Further, the phase is controlled by the main reflecting mirror so that the optical path length from the phase center F of the primary radiator to the main reflecting mirror aperture is constant.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の軸対称形の鏡面修整形アンテナは以上のように構
成されているので、主反射鏡には通常の放物面鏡を使用
できないという問題があった。またアンテナ直径が同一
でも所望の振幅分布ごとに主反射鏡の座標を変更するこ
とが必要であった。
Since the conventional axially symmetrical mirror-finished antenna is constructed as described above, there is a problem in that a normal parabolic mirror cannot be used as the main reflecting mirror. Furthermore, even if the antenna diameter is the same, it is necessary to change the coordinates of the main reflecting mirror for each desired amplitude distribution.

このため、例えば、主反射鏡をプレス加工で製造する場
合、鏡面修整形の場合、同一サイズのアンテナでも修整
膨比に応じて金型が必要となり、製造コストが非常に高
くなるという欠点がある。特に地上局アンテナの場合、
C帯、Ku帯、Ka帯という周波数範囲にわたってたと
え同じ開口分布を与えても同一の鏡面形状を得ることは
困難である。
For this reason, for example, if the main reflecting mirror is manufactured by press processing, and if the mirror surface is modified, a mold is required depending on the modification expansion ratio even for antennas of the same size, which has the drawback of extremely high manufacturing costs. . Especially for ground station antennas,
Even if the same aperture distribution is given over the frequency ranges of the C band, Ku band, and Ka band, it is difficult to obtain the same mirror surface shape.

この発明は、上記のような従来のものの問題点を解消す
るためになされたもので、通常の回転対称形の放物面鏡
を主反射鏡とすることができ、アンテナの標準化を図る
ことができるアンテナ装置を得ることを目的としている
This invention was made to solve the problems of the conventional ones as described above, and it is possible to use a normal rotationally symmetrical parabolic mirror as the main reflecting mirror, making it possible to standardize antennas. The aim is to obtain an antenna device that can.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係るアンテナ装置は、主反射鏡を回転放物面
とし、副反射鏡と一次反射鏡とでアンテナ開口面上で所
望の振幅9位相分布が得られるように、副反射鏡に位相
を制御させ、一次放射器に振幅制御を行なわせるように
構成したものである。
In the antenna device according to the present invention, the main reflecting mirror is a paraboloid of revolution, and the sub-reflecting mirror has a phase so that a desired amplitude 9-phase distribution is obtained on the antenna aperture surface with the sub-reflecting mirror and the primary reflecting mirror. The primary radiator is configured to control the amplitude of the primary radiator.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、装置を上述のように構成したので
、主反射鏡を鏡面修整することなく所要のアンテナ特性
を実現できる。
In this invention, since the apparatus is configured as described above, the required antenna characteristics can be achieved without mirror-finishing the main reflecting mirror.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例によるアンテナ装置を示し、
図において、第3図と同一符号は同一のものを示してい
る。111は通常の回転対称の放物曲面を持つ主反射鏡
、21は鏡面修整された副反射鏡で、位相を制御する役
割をもつ、また、31は振幅制御形一次放射器で、振幅
を制御する役割をもつものである。
FIG. 1 shows an antenna device according to an embodiment of the present invention,
In the figure, the same reference numerals as in FIG. 3 indicate the same parts. 111 is a main reflecting mirror with a normal rotationally symmetrical parabolic curved surface, 21 is a mirror-treated sub-reflecting mirror, which has the role of controlling the phase, and 31 is an amplitude-controlled primary radiator, which controls the amplitude. It has the role of

また、第2図は第1図のアンテナ装置の光線経路を示し
、図において、一次放射器31の焦点F1、F2から出
た光線はそれぞれC+ 、B+ 、A+およびCt 、
Bt 、Atを経て開口面に至る。ここで光線Cs B
t 、Ct Btは共に主反射鏡の焦点F3から出てい
る。
Moreover, FIG. 2 shows the ray path of the antenna device of FIG.
It reaches the aperture surface via Bt and At. Here the ray Cs B
t, CtBt both come out from the focal point F3 of the main reflecting mirror.

振幅制御について概念的にいえば、副反射鏡から主反射
鏡への吹付パターンは第4図の空間減衰率(Space
 Attenuation Factor;以下S、A
、Fと称す) S−A、P ” 2 / (1+cos θ)を補正す
るように、主反射鏡焦点Fsから主反射鏡を見込む角度
θに対応する分布を一次放射器から得ることが必要であ
る。第5図は一次放射器に必要な特性である。
Conceptually speaking about amplitude control, the spray pattern from the sub-reflector to the main reflector is determined by the space attenuation rate (Space attenuation rate) shown in Figure 4.
Attenuation Factor; hereinafter S, A
, F) It is necessary to obtain a distribution from the primary radiator corresponding to the angle θ from the main reflector focal point Fs to the main reflector so as to correct S−A, P ” 2 / (1+cos θ). Figure 5 shows the characteristics required for the primary radiator.

このように、周辺で電界強度が強くなる分布を与える一
次放射器の例として第6図(a)、 (C)、 (e)
がある。同図(a)はレンズを用いたものであり、レン
ズ7により副反射鏡への吹付の振幅を制御する。
Figures 6(a), (C), and (e) are examples of primary radiators that provide a distribution where the electric field strength becomes stronger in the periphery.
There is. FIG. 6(a) uses a lens, and the amplitude of the spray onto the sub-reflector is controlled by the lens 7.

同図(C)はリング焦点形の複反射鏡8を一次放射器に
用いた例である。同図(e)はアレイ給電形の一次放射
器で、可変位相器9、可変減衰器10、放射器11を用
いている。
FIG. 2C shows an example in which a ring-focal type double reflecting mirror 8 is used as the primary radiator. The figure (e) shows an array-fed primary radiator using a variable phase shifter 9, a variable attenuator 10, and a radiator 11.

これらの各方式の放射パターンは第6図の右側に示され
ている。
The radiation patterns for each of these systems are shown on the right side of FIG.

同図(a)のレンズ形の場合、レンズ7は波面変換器と
して動作する以外に、図で示すような修整レンズとする
ことにより光線の径方向分布を、緑に行くほど濃くする
ように機能する。
In the case of the lens shape shown in figure (a), lens 7 not only functions as a wavefront converter, but also functions to make the radial distribution of light rays darker as it goes greener by using it as a modification lens as shown in the figure. do.

同図(C)のリング焦点双反射鏡形の場合、複反射鏡8
に鏡面修整法を通用すれば、つまり、補助反射鏡81に
振幅制御を、補助反射鏡82に位相制御機能を、それぞ
れもたせることにより、所望の振幅・位相分布を与える
ことができ、所望の振幅・位相パターンをもつ一次放射
器が実現できる。
In the case of the ring focal double reflector type shown in the same figure (C), the double reflector 8
By applying the mirror surface modification method to the auxiliary reflecting mirror 81 and providing the auxiliary reflecting mirror 82 with a phase control function, it is possible to provide the desired amplitude and phase distribution.・A primary radiator with a phase pattern can be realized.

同図軸)のアレイ給電形の場合、一次放射器の給電点1
2からの入力を一連の可変位相器9と可変減衰器10を
介し各放射素子21に所要の振幅・位相分布を与えるこ
とにより、所望の振幅・位相パターンを持つ一次放射器
が実現できる。なお、上記複反射鏡の鏡面修整法は、通
常の回転対称形の複反射鏡の鏡面修整法と同じ手法が適
用できる。
In the case of the array feeding type (axis in the same figure), feeding point 1 of the primary radiator
A primary radiator having a desired amplitude and phase pattern can be realized by applying the input from 2 to each radiating element 21 with a desired amplitude and phase distribution through a series of variable phase shifters 9 and variable attenuators 10. Note that the mirror surface modification method for the above-mentioned double reflection mirror can be the same as the mirror surface modification method for a normal rotationally symmetric double reflection mirror.

この点に関しては、例えば文献「電子情報通信学会論文
誌J B、Vol、J71−8.NILLl、1)p1
213〜12161988−11を参照されたい。
Regarding this point, for example, the document "Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers J B, Vol. J71-8. NILLl, 1) p1
213-12161988-11.

このように、本実施例によれば、振幅制御用の一次放射
器と、位相制御用の副反射鏡とを組み合わせることによ
り、主反射鏡を鏡面修整することなく所要のアンテナ特
性、例えば高利得特性や低サイドロープ特性を実現しう
る一様分布やテーパ分布を得られる。従って、主反射鏡
は標準化され経済的でかつ精度の高いものが得られるの
で、アンテナ装置の経済化が図れる。
In this way, according to this embodiment, by combining the primary radiator for amplitude control and the sub-reflector for phase control, the required antenna characteristics, such as high gain, can be achieved without mirror-finishing the main reflector. It is possible to obtain a uniform distribution or a tapered distribution that can realize low siderope characteristics. Therefore, the main reflecting mirror can be standardized, economical, and highly accurate, so that the antenna device can be made more economical.

なお、上記実施例では、第6図(C)がオフセットグレ
ゴリアン形の変形であるが、第7図のようにオフセット
カセグレン形も上記実施例と同様の効果を奏する。つま
り、ホーン32からの中心光線はオフセットカセグレン
の一部をなす補助反射鏡81で反射され、あたかも焦点
fから出たように、もう−枚の補助反射鏡82に入射し
、しかるのち副反射鏡に向かう光線となる。なお、第8
図は第7図の一次放射器を用いたカセグレンアンテナの
概略を示すものである。
In the above embodiment, FIG. 6(C) is a modification of the offset Gregorian type, but the offset Cassegrain type as shown in FIG. 7 also provides the same effect as the above embodiment. In other words, the central ray from the horn 32 is reflected by the auxiliary reflecting mirror 81 forming a part of the offset Cassegrain, and enters another auxiliary reflecting mirror 82 as if it had come out from the focal point f, and then enters the auxiliary reflecting mirror 82. It becomes a ray of light heading towards. In addition, the 8th
The figure schematically shows a Cassegrain antenna using the primary radiator shown in FIG. 7.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明に係るアンテナ装置によれば、
振幅制御を一次放射器で、位相制御を副反射鏡でそれぞ
れ行なうことにより、主反射鏡を鏡面修整することなく
所要のアンテナ特性を実現できるように構成したので、
主反射鏡を標準化でき、精度の高いものが経済的に得ら
れる効果がある。
As described above, according to the antenna device according to the present invention,
By controlling the amplitude with the primary radiator and controlling the phase with the sub-reflector, the antenna is configured to achieve the desired antenna characteristics without having to modify the mirror surface of the main reflector.
The main reflector can be standardized and a highly accurate one can be obtained economically.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例によるアンテナ装置の基本
特性図、第2図は第1図のアンテナ装置の光線径路図、
第3図は従来のアンテナ装置の基本特性図、第4図は5
pace Attenuation Factorを示
す説明図、第5図はこの発明の一次放射器の所要の振幅
・位相パターンを示す図、第6図はこの発明の各種一次
放射器の実施例を示す図、第7図はオフセットカセグレ
ン形のリング焦点複反射影一次放射器を示す図、第8図
は第7図を用いた本発明の一実施例を示す図である。 図において、1は修整鏡面、2.21は副反射鏡、3.
31は1次放射器、41.42は光線径路、5は振幅、
6は位相、7はレンズ、8は複反射鏡、111は通常曲
面を有する主反射鏡である。 第1図 第3図 第 図 / 5pacea廿enuation facter  S
、A、F第 図
FIG. 1 is a basic characteristic diagram of an antenna device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a ray path diagram of the antenna device of FIG. 1,
Figure 3 is a basic characteristic diagram of a conventional antenna device, and Figure 4 is a diagram of the basic characteristics of a conventional antenna device.
An explanatory diagram showing the pace attenuation factor, FIG. 5 is a diagram showing the required amplitude/phase pattern of the primary radiator of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing embodiments of various primary radiators of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a diagram showing an offset Cassegrain type ring-focal double-reflection primary radiator, and FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the present invention using FIG. 7. In the figure, 1 is a modified mirror surface, 2.21 is a sub-reflector, and 3.
31 is the primary radiator, 41.42 is the ray path, 5 is the amplitude,
6 is a phase, 7 is a lens, 8 is a double reflecting mirror, and 111 is a main reflecting mirror which usually has a curved surface. Fig. 1 Fig. 3 Fig.
,A,F diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)軸対称形のカセグレンもしくはグレゴリアン形の
アンテナ装置において、 通常の回転パラボラ反射鏡からなる主反射鏡と、送、受
信波の振幅制御用の一次放射器と、 送、受信波の位相制御用の副反射鏡とを備え、上記一次
放射器と副反射鏡とを修整することにより所要の開口分
布を得ることを特徴とするアンテナ装置。
(1) In an axially symmetric Cassegrain or Gregorian antenna device, there is a main reflector consisting of a normal rotating parabolic reflector, a primary radiator for amplitude control of transmitted and received waves, and phase control of transmitted and received waves. 1. An antenna device comprising: a sub-reflector for the primary radiator and a sub-reflector for obtaining a desired aperture distribution by modifying the primary radiator and the sub-reflector.
JP3025289A 1989-02-09 1989-02-09 Antenna system Pending JPH02209003A (en)

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JP3025289A JPH02209003A (en) 1989-02-09 1989-02-09 Antenna system

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JP (1) JPH02209003A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0715234A (en) * 1993-06-28 1995-01-17 Mitsubishi Electric Corp Method of remodeling double reflector antenna device
JPH0766625A (en) * 1993-06-15 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp Multi-beam antenna
WO2020110375A1 (en) * 2018-11-27 2020-06-04 三菱電機株式会社 Antenna device and antenna adjustment method

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