JPH03110904A - 円偏波用パラボラアンテナ装置 - 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、マイクロ波通信の送受信や衛星放送の受信等
に使用される円偏波用パラボラアンテナ装置に関し、特
に円偏波発生のための一次放射器を簡単な構成としたも
のである。

（従来の技術） 従来の円偏波用パラボラアンテナ装置としては、第９図
に示すごとく、−次放射器として導波管回路１を用いて
例えば１２０Ｈ２の受信信号の円偏波が直線偏波に変換
され、さらにコンバータ２でＩ　ＧＨ，程度に周波数変
換されて適宜に同軸線路（図示せず）で通信機器に導か
れている。この導波管回路１およびコンバータ２は比較
的に形状寸法が大きく、パラボラ反射鏡３の前方に設置
するとブロッキングによりアンテナ利得の減少が生じる
。そこで、第９図のごとく、導波管回路１を用いたもの
は、−数的にパラボラ反射鏡３がオフセット型で構成さ
れている。

また、第１０図のごとく、−次放射器としての円偏波ア
ンテナの構造をバツクファ・ｒア・ヘリカルコイル４と
したものもある。そして、このバツクファイア・ヘリカ
ルコイル４は、正円形のパラボラ反射鏡５に同軸線路６
でセンターフィート型によって給電されて、パラボラ反
射鏡５の裏側に設けたコンバータ７に接続される。この
バツクファイア・ヘリカルコイル４は比較的に形状寸法
が小さく、ブロッキングも少なくてアンテナ利得は比較
的高い。そして、開口面積が同じであれば、オフセット
型に比較して、正円形のパラボラ反射鏡５の大きさを小
さくできる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、第９図に示すごとき１次放射器としての導波
管回路１は、受信用の円錐ホーンと円偏波を直線偏波に
変換するための偏波変換器を必要とし、回路構成が複雑
であり、装置全体として高価である。

また、第１Ｏ図に示すごとき一次放射器としてのバツク
ファイア・ヘリカルコイル４は、ヘリカルコイルのピッ
チ角や円周長の寸法精度によりアンテナ利得が大きく影
響を受ける。そこで、製造に際して高い精度が要求され
、やはり製造コストが高いものとなっている。

本発明は、上記した従来の円偏波用パラボラアンテナ装
置の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で寸法精
度良く製造できる一次放射器を用いた円偏波用パラボラ
アンテナ装置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） かかる目的を達成するために、本発明の円偏波用パラボ
ラアンテナ装置は、基板上に導電体ループを配置すると
ともに、この導電体ループで夾角が９０度の２点と給電
点を接続する２つの経路の一方に９０度移相器を介して
信号の位相が９０度ずれるようにして円偏波ループアン
テナを形成し、パラボラ反射鏡の焦点付近に前記円偏波
ループアンテナをループ面が前記パラボラ反射鏡に対向
するように配置し、さらにこの円偏波ループアンテナに
対して前記パラボラ反射鏡と反対側位置に反射器を配置
して構成される。

また、基板上に導電体ループを配置するとともに、この
導電体ループで夾角が９０度の２点と給電点を接続する
２つの経路の一方に９０度移相器を介して信号の位相が
９０度ずれるようにして円偏波ループアンテナを形成し
、パラボラ反射鏡の焦点付近に副反射鏡を配置し、この
副反射鏡の焦点付近で前記パラボラ反射鏡の前面近くに
前記円偏波ループアンテナをループ面が前記副反射鏡に
対向するように配置して構成しても良い。

そして、前記パラボラ反射鏡が正円形であり、前記円偏
波ループアンテナに同軸線路を介してセンターフィード
型で給電するよう構成することもできる。

さらに、誘電体基板の一方の面に導電体箔からなる前記
導電体ループを形成し、この誘電体基板に同軸線路の一
端を接続し、その中心導体の接続点と前記導電体ループ
で夾角が９０度の２点間を、伝搬される信号の位相が９
０度ずれるだけ長さの違う２木のマイクロストリップラ
インでそれぞれ接続し、蒲記誘電体基板の他方の面に前
記導電体ループより内側で前記マイクロストリップライ
ンに対向させてグランド板を形成し、このグランド板と
前記同軸線路の外側導体を接続して構成しても良い。

そしてまた、前記同軸線路の中心導体の接続点と前記導
電体ループで夾角が９０度の２点間を、伝搬される信号
の位相が９０度ずれるだけ長さの違う２本のマイクロス
トリップラインで接続するのに代えて、一方のマイクロ
ストリップラインの経路に、前記誘電体基板と別の誘電
体を配置して、前記導電体ループの２点と同ｌ１ｉｄ＋
線路の中心導体の接続点を接続する２つの経路で信号の
位相が９０度ずれるように構成することもできる。

（作用） まず、請求項１記載の円偏波用パラボラアンテナ装置は
、導電体ループで夾角が９０度の２点と給電点間の２つ
の経路で、信号の位相が９０度ずれるようにして円偏波
ループアンテナを形成したので、−次放射器の構成が極
めて簡単となる。そして、反射器を配置することで、こ
の円偏波ループアンテナのメインローブがパラボラ反射
鏡の方向にのみ強く生じ、このパラボラ反射鏡で反射さ
れた電磁波を効率良く受信し得るとともに、電磁波を効
率良く反射させて送信し得る。

また、請求項２記載の円偏波用パラボラアンテナ装置は
、円偏波ループアンテナをパラボラ反射鏡の前面近くに
配置するので、パラボラ反射鏡が円偏波ルーブアテナの
反射器として作用する。しかも、パラボラ反射鏡と円偏
波ループアンテナの距離は僅かであり、給電線路が極め
て短い。

そして、請求項３記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
は、円偏波ループアンテナ自体が寸法的に小さいので、
センターフィード型でもブロッキングの影響が少ない。

そこで、アンテナ利得の高いセンターフィード型の正円
形パラボラアンテナが得られる。

さらに、請求項４記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
にあっては、円偏波ループアンテナを形成する導電体ル
ープおよびマイクロストリップライン等をエツチングや
印刷等により同一工程で寸法精度良く製造し得る。

そしてまた、請求項５記載の円偏波用パラボラアンテナ
装置にあっては、マイクロストリップラインの経路に前
記誘電体基板と別の誘電体を配置するので、この誘電体
の誘電率と厚さおよび幅に応じてマイクロストリップラ
インを伝搬する電磁波の速度を調整でき、導電体ループ
の２点と給電点間の信号の位相差を微調整し得る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照して
説明する。第１図は、本発明の円偏波用パラボラアンテ
ナ装置の〜実施例の概要を示す側断面図であり、第２図
は、第１図における円偏波ループアンテナの構造を示す
一部切り欠き斜視図であり、第３図は、第２図における
円偏波ループアンテナの一例の平面図であり、第４図は
、第３図のＸ−Ｘ矢視断面図である。

第１図ないし第４図において、正円形のパラボラ反射鏡
１０の焦点Ｆの付近に、−次放射器としての円偏波ルー
プアンテナ１１がループ面をパラボラ反射＠１０に対向
させて配置される。そして、この円偏波ループアンテナ
１１には、センターフィード型で給電されて同軸線路１
２の一端が接続される。なお、同軸線路１２の他端は、
パラボラ反射鏡ＩＯの裏側に配置されるコンバータ１３
に接続される。ざらに、円偏波ループアンテナ１１に対
してパラボラ反射鏡ＩＯと反対側位置に反射器としての
反射板１４が円偏波ループアンテナ１１から信号の１／
４〜１／２波長だけ離してループ面と平行に配置される
。これらの円偏波ループアンテナ１１と反射板１４は、
第２図に示すごとく、支持部材を兼用するレドームＩ５
によって固定配置される。

ところで、円偏波ループアンテナ１１の構造は、誘電体
基板１６の一方の面に、導電体ループ１７が配置さ九る
とともに、この導電体ループＩ７で夾角が９０度の２点
Ａ、Ｂと給電点であるループの中心を結ぶ第１と第２の
マイクロストリップライン１８、１９が配置される。そ
して、誘電体基板Ｉ６の他方の面に、導電体ループ１７
と対向しないようにそれより内側で同心円状の小径なグ
ランド板２０が配置される。これらの導電体ループ１７
と第１と第２のマイクロストリップライン１８．１９お
よびグランド板２０は、銅等の導電体箔をエツチングや
印刷等で同一工程によって形成される。ここで、導電体
ループ１７の円周長は、信号の約１．２波長である。ま
た、第１のマイクロストリップライン１８に対し、第２
のマイクロストリップライン１９は信号の１／４波長だ
け長くなるよう形成され、９０度移相器として作用し、
導電体ループ１７のＡ、Ｂ点と中心の給電点間で信号の
位相が９０度だけずれる。さらに、給電点としての誘電
体基板１６の中心に孔２１が穿設され、グランド板２０
側から孔２Ｉを同軸線路１２の中心導体２２が貫通して
第１と第２のマイクロストリップライン１８．１９に半
田付は等で電気的接続される。また、同軸線路１２の外
側導体２３がグランド板２０に半田付は等で電気的接続
される。

かかる構成において、円偏波ループアンテナ１１のメイ
ンローブＭＢは、反射板１４を設けたことにより、第１
図に点線で示すごとく、パラボラ反射鏡１０に向けて強
く発生する。そこで、パラボラ反射鏡１０で反射集束さ
れて焦点Ｆに向う円偏波の電磁波が、円偏波ループアン
テナ１１で効率良く受信され、さらに第１と第２のマイ
クロストリップライン１８．１９を介して円偏波が直線
偏波に変換されて給電点から同軸線路Ｉ２を介してコン
バータ１３に伝搬される。ここで、反射板１４の直径は
信号の約０．４波長の小さなもので良く、具体的には１
２ＧＨ，、の受信信号に対して直径１ｃｍである。この
ため、ブロッキングによる影響が少なく、直径３０ｃｍ
のパラボラ反射鏡１０で衛星放送を受信するのに実用上
充分なアンテナ利得が得られる。また、円偏波ループア
ンテナＩＩは、エツチングや印刷によって一工程で形成
できるので、寸法積度が良いとともに量産に好適であり
、製造コストを低下させるのに有利である。

なお、反射器１は、一種のループ八木アンテナを構成す
るもので１反射板Ｉ４に代えてループ状の導電体でも良
い。そこで、この反射器としてのループ状の導電体を別
の基板上にエツチング等で形成するならば、この反射器
および円偏波ループアンテナ１１がともにそれぞれの基
板上にエツチング等で形成されたものとなり、極めて軽
量に構成でき、構造力学的に有利であろう。また、導電
体ループ１７のＡ、Ｂの２点と給電点を接続する２つの
経路で、伝搬される信号の位相が９０度すれわば良く、
給電点はループの中心に限られない。そして、導電体ル
ープ１７は正円に限られず楕円として、楕円円偏波を送
受信しても良い。それに、円偏波ループアンテナ１１で
送受信する円偏波の旋回方向は、第３図におけるＡ点に
対してＢ点を左右入れ換えることで変換できる。

本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置で用いる円偏波
ループアンテナの他の例を第５図および第６図に示す。

第５図は、その平面図であり、第６図は、第５図のＹ−
Ｙ矢視断面図である。第５図および第６図において、第
３図および第４図と同一部材には同一符号を付けて重複
する説明を省略する。

第５図および第６図に示す構造で、第３図および第４図
に示す構造と相違する点は以下のとおりである。すなわ
ち、第５図および第６図に示す構造にあっては、ループ
の中心と導電体ループ１７のＡ、Ｂの点を結ぶ第１と第
２のマイクロストリップライン１８．３０は同じ長さで
ある。そして、一方の第２のマイクロストリップライン
３０の経路を覆って誘電体３】が配置される。

かかる構成にあっては、誘電体３１の誘電率と厚さおよ
び幅に応じて第２のマイクロストリップライン３０を伝
搬される電磁波の速度が遅くなる。そこで、Ａ点および
Ｂ点から中心までの信号の伝搬で、ちょうど９０度位相
がずれるように誘電体３１を設定することにより、円偏
波ループアンテナ３２が形成される。ここで、誘電体３
１の厚さまたは幅を調整するならば、製造後にあフても
Ａ、Ｂの２点と給電点間の２つの経路における位相差を
微調整することが可能である。

なお、第５図および第６図の実施例では、第２のマイク
ロストリップライン３０を覆うように誘電体３１を配置
したが、誘電体基板１６上に直接に高い誘電率の誘電体
を配置し、この誘電体の上を越えるように第２のマイク
ロストリップラインを形成しても良い。すると、第２の
マイクロストリップラインは第１のストリップライン１
８より経路が長く、しかも高い誘電率の誘電体によフて
電磁波の速度が遅くなり、Ａ、Ｂの２点と給電点を接続
する２つの経路間で大きな位相差が得やすい。

第７図は、本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置をオ
フセット型とした他の実施例の概要を示す側断面図であ
る。第７図において、第１図と同一部材には同一符号を
付けて重複する説明を省略する。

第７図において、オフセット型のパラボラ反射鏡４０の
焦点付近に、円偏波ループアンテナＩＩがループ面をパ
ラボラ反射鏡４０に向けて配置される。また、この円偏
波ループアンテナ１１の後に僅かに離して反射板１４が
配置され、またこの反射板１４の裏側に一体的にコンバ
ータ】３が配置される。

そして、円偏波ループアンテナ１１とコンバータ１３は
同軸線路１２で給電される。さらに、バラホラ反射鏡４
０の裏側から伸設されたアーム４１でコンバータ１３等
が支持固定される。

かかる構成にあっては、ブロッキングが生じないので、
反射板１４を大きな面積とすることができる。すると、
円偏波ループアンテナ１１は、パラボラ反射ｍ４０と反
対側に向うアンテナ利得は極めて小さなものとなり、円
偏波ループアンテナＩＩへはパラボラ反射ｆｉ４０によ
る反射波のみが受信され、雑音となる直接波は受信され
ない。また、円偏波ループアンテナ１１とコンバータ１
３間の距離が僅かであり、同軸線路１２の長さが極めて
短くなり、この間における減衰が極めて少なく、それだ
けアンテナ利得が向上する。

第８図は、本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置を、
７３７反射鏡アンテナとしたさらに別の実施例の概要を
示す側断面図である。第８図において、第１図と同一部
材には同一符号を付けて重複する説明を省略する。

′ｆＪＳ図において、正円形のパラボラ反射鏡ｌＯの焦
点Ｆ付近に副反射ｍ５０を配置し、この副反射鏡５０の
焦点をパラボラ反射鏡１０付近となるように構成する。

また、この副反射鏡５０の焦点付近でしかもパラボラ反
射鏡１０の前面より受信信号の１／４〜１／２波長だけ
前に、円偏波ループアンテナ１１がループ面を副反射ｍ
５０に対向させて配置される。そして、この円偏波ルー
プアンテナ１■とパラボラ反射鏡ｌＯの裏側に配置され
たコンバータ１３との間は、同軸線路１２で給電される
。ざらに、円偏波ループアンテナ１１の前方で信号の約
１波長だけ離れて導波器としてのループ状の導電体５１
が、ループ面を平行にして配置される。なお、副反射鏡
５０および導波器としてのループ状の導電体５１は、円
偏波ループアンテナＩＩとともに支持部材を兼ねる図示
しないレドームによフて適宜に支持固定される。

かかる構成にあっては、広い面積のパラボラ反射鏡ｌＯ
を反射器として用い、ざらに導波器としてのループ状の
導電体５１により、第８図に点線で示すようにメインロ
ーブＭＢの指向性を狭いものとして、副反射鏡５０で反
射された電磁波を効率良く受信し得る。また、円偏波ル
ープアンテナ１１がパラボラ反射鏡１０から僅かしか離
れておらず、同軸線路１２が極めて短い。

なお、導波器としてのループ状の導電体５１は、いわゆ
るループ八木アンテナとして指向性を狭くするものであ
り、必要によって、複数個ループ面を平行にして配置し
ても良い。また、第８図に示すものは、カセグレンアン
テナであるが、ダレゴリアンアンテナであっても良い。

そしてかかる複反射鏡アンテナにあっては、複反射鏡５
０が反射鏡として作用するためには信号の１０波長以上
の直径が必要であるとされる。そこで、複反射鏡５０に
よるブロッキングの影響が少なくなる信号の１００波長
以上の直径を有するパラボラ反射鏡ｌＯを備えたパラボ
ラアンテナ装置において、本実施例は有益である。

そしてなお、上記実施例の説明は円偏波信号の受信につ
いて主として説明したが、本発明の円偏波用パラボラア
ンテナ装置で円偏波信号を送信できることは勿論である
。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したごとく構成されているので、以
下に記載する格別な効果を奏する。

まず、請求項１記載の円偏波用パラボラアンテナ装置に
あフては、−次放射器としての円偏波ループアンテナが
簡単な構成であり、製造コストが安価にできる。しかも
、メインローブがパラボラ反射鏡に向うので、パラボラ
反射鏡の反射波を効率良く受信できる。

また、請求項２記載の円偏波用パラボラアンテナ装置に
あっては、広い面積のパラボラ反射鏡をして円偏波ルー
プアンテナの反射器として作用させることができる。し
かも、円偏波ループアンテナはパラボラ反射鏡に近接し
て配置され、給電線路が極めて短くなり、この間で減衰
が少ない分だけアンテナ利得が向上する。

そして、請求項３記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
にあフては、円偏波ループアンテナの円周長が受信信号
の約１．２波長であって小さな径であり、ブロッキング
の影響は僅かであり、開口面積が同じであればオフセッ
ト型に比較して／Ｊ）型となるセンターフィード型のパ
ラボラアンテナ装置を高いアンテナ利得で構成できる。

さらに、請求項４記載の円偏波用パラボラアンテナ装置
にあっては、円偏波ループアンテナをエツチングや印刷
等により同一工程で形成できるので、形状寸法を精度良
く製造することができて、アンテナ利得のバラツキがな
く、量産に好適である。しかも、製造コストが安価であ
る。

そしてまた、請求項５記載の円偏波用パラボラアンテナ
装置にあフては、誘電体の厚さや幅を調整して、導電体
ループの９０度ずれた２点と給電点を接続する２つの経
路間の信号の位相差を微調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の円偏波用パラボラアンテナ装置の一
実施例の概要を示す側断面図であり、第２図は、第１図
における円偏波ループアンテナの構造を示す一部切り欠
き斜視図であり、第３図は、第２図における円偏波ルー
プアンテナの一例の平面図であり、第４図は、第３図の
ｘ−ｘ矢視断面図であり、第５図は、本発明の円偏波用
パラボラアンテナ装置で用いる円偏波ループアンテナの
他の例の平面図であり、第６図は、第５図のＹ−Ｙ矢視
断面図であり、第７図は、本発明の円偏波用パラボラア
ンテナ装置をオフセット型とした他の実施例の概要を示
す側断面図であり、第８図は、本発明の円偏波用パラボ
ラアンテナ装置を、複反射鏡アンテナとしたさらに別の
実施例の概要を示す側断面図であり、第９図は、導波管
回路を用いたオフセット型の従来の円偏波用パラボラア
ンテナ装置の一例を示す側断面図であり、第１Ｏ図は、
バツクファイア・ヘリカルコイルを用いたセンターフィ
ード型の従来の円偏波用パラボラアンテナ装置の一例を
示す側断面図である。 ｌＯ：正円形のパラボラ反射鏡、 １１．３２　：円偏波ループアンテナ、１２：同軸線路
、　　　１４：反射板、１６：誘電体基板、　　１７：
導電体ループ、１８：第１のマイクロストリップライン
、１９．３０　　：第２のマイクロストリップライン、
２０ニゲランド板、　　２２：中心導体、２３：外側導
体、　　　３１：誘電体、４０：オフセット型のパラボ
ラ反射鏡、５０：副反射鏡、　　　Ｆ：焦点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に導電体ループを配置するとともに、この導
   電体ループで夾角が９０度の２点と給電点を接続する２
   つの経路の一方に９０度移相器を介して信号の位相が９
   ０度ずれるようにして円偏波ループアンテナを形成し、
   パラボラ反射鏡の焦点付近に前記円偏波ループアンテナ
   をループ面が前記パラボラ反射鏡に対向するように配置
   し、さらにこの円偏波ループアンテナに対して前記パラ
   ボラ反射鏡と反対側位置に反射器を配置して構成したこ
   とを特徴とする円偏波用パラボラアンテナ装置。 ２、基板上に導電体ループを配置するとともに、この導
   電体ループで夾角が９０度の２点と給電点を接続する２
   つの経路の一方に９０度移相器を介して信号の位相が９
   ０度ずれるようにして円偏波ループアンテナを形成し、
   パラボラ反射鏡の焦点付近に副反射鏡を配置し、この副
   反射鏡の焦点付近で前記パラボラ反射鏡の前面近くに前
   記円偏波ループアンテナをループ面が前記副反射鏡に対
   向するように配置して構成したことを特徴とする円偏波
   用パラボラアンテナ装置。 ３、請求項１記載の円偏波用パラボラアンテナ装置にお
   いて、前記パラボラ反射鏡が正円形であり、前記円偏波
   ループアンテナに同軸線路を介してセンターフィード型
   で給電するよう構成したことを特徴とする円偏波用パラ
   ボラアンテナ装置。 ４、請求項１ないし３記載のいずれかの円偏波用パラボ
   ラアンテナ装置において、誘電体基板の一方の面に導電
   体箔からなる前記導電体ループを形成し、この誘電体基
   板に同軸線路の一端を接続し、その中心導体の接続点と
   前記導電体ループで夾角が９０度の２点間を、伝搬され
   る信号の位相が９０度ずれるだけ長さの違う２本のマイ
   クロストリップラインでそれぞれ接続し、前記誘電体基
   板の他方の面に前記導電体ループより内側で前記マイク
   ロストリップラインに対向させてグランド板を形成し、
   このグランド板と前記同軸線路の外側導体を接続して構
   成したことを特徴とする円偏波用パラボラアンテナ装置
   。 ５、請求項４記載の円偏波用パラボラアンテナ装置にお
   いて、前記同軸線路の中心導体の接続点と前記導電体ル
   ープで夾角が９０度の２点間を、伝搬される信号の位相
   が９０度ずれるだけ長さの違う２本のマイクロストリッ
   プラインで接続するのに代えて、一方のマイクロストリ
   ップラインの経路に、前記誘電体基板と別の誘電体を配
   置して、前記導電体ループの２点と同軸線路の中心導体
   の接続点を接続する２つの経路で信号の位相が９０度ず
   れるように構成したことを特徴とする円偏波用パラボラ
   アンテナ装置。