JPH03253107A - 鏡面修整アンテナ用反射鏡の修整方法 - Google Patents
鏡面修整アンテナ用反射鏡の修整方法Info
- Publication number
- JPH03253107A JPH03253107A JP4923190A JP4923190A JPH03253107A JP H03253107 A JPH03253107 A JP H03253107A JP 4923190 A JP4923190 A JP 4923190A JP 4923190 A JP4923190 A JP 4923190A JP H03253107 A JPH03253107 A JP H03253107A
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- mirror
- reflecting mirror
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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。
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、放送衛星等に搭載され、サービスエリアの形
状に適応した放射パターンを有する成形ビームアンテナ
に係り、１本のホーンと１枚の反射鏡とて構成される鏡
面修整アンテナ用反射鏡の修整方法に関する。
状に適応した放射パターンを有する成形ビームアンテナ
に係り、１本のホーンと１枚の反射鏡とて構成される鏡
面修整アンテナ用反射鏡の修整方法に関する。
（発明の概要〉
本発明は、１本の給電ホーンと１枚の反射鏡とから構成
されるアンテナにおいて、遠方界における利得を拘束条
件として、反射鏡の開口面の位相分布を最適化し、この
位相分布を実現するように前記反射鏡を鏡面修整するこ
とによって、所要の断面形状の成形ビームを得るように
したものである。
されるアンテナにおいて、遠方界における利得を拘束条
件として、反射鏡の開口面の位相分布を最適化し、この
位相分布を実現するように前記反射鏡を鏡面修整するこ
とによって、所要の断面形状の成形ビームを得るように
したものである。
（従来の技術〉
従来、１本の給電ホーンと１枚の鏡面修整された反射鏡
で構成されるアンテナで、高精度な成形ビームを得る方
法としては、例えば、”’ Ａ Ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ
Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａ ５ｈａｐｅｄ ｃｏｎｔｏｕ
ｒ ＲａｄｉａｔｉｏｎＰａｔｔｅｒｎ Ｕｓｉｎｇ
ａ Ｓｉｎｇｌｅ ５ｈａｐｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ
ａｎｄａ Ｓｉｎｇｌｅ ｆｅｅｄ、Ａ、Ｒ，Ｃｈ
ｅｒｒｅｔｔｅ、 Ｓ、Ｊ、Ｌｅｅ、Ｒ，Ｊ。
で構成されるアンテナで、高精度な成形ビームを得る方
法としては、例えば、”’ Ａ Ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ
Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａ ５ｈａｐｅｄ ｃｏｎｔｏｕ
ｒ ＲａｄｉａｔｉｏｎＰａｔｔｅｒｎ Ｕｓｉｎｇ
ａ Ｓｉｎｇｌｅ ５ｈａｐｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ
ａｎｄａ Ｓｉｎｇｌｅ ｆｅｅｄ、Ａ、Ｒ，Ｃｈ
ｅｒｒｅｔｔｅ、 Ｓ、Ｊ、Ｌｅｅ、Ｒ，Ｊ。
Ａｃｏｓｔａ、 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、Ａｎｔｅｎｎ
ａｓ ＆ Ｐｒｏｐａ、ｇ、、Ｖｏｌ、３７、 Ｎｏ、
６． Ｊｕｎｅ、 １９８９． ｐｐ、 ６９８−７
０６”に示されているように、遠方界における目標利得
とアンテナ利得との差の２乗和が最小となる位相分布を
求め、その位相分布を実現する反射鏡面形状を決定する
ために、幾何光学法を適用して、レイと等位相面か直交
する性質を用いて連立方程式を立て、この方程式を解い
て反射鏡形状を求める方法かある。
ａｓ ＆ Ｐｒｏｐａ、ｇ、、Ｖｏｌ、３７、 Ｎｏ、
６． Ｊｕｎｅ、 １９８９． ｐｐ、 ６９８−７
０６”に示されているように、遠方界における目標利得
とアンテナ利得との差の２乗和が最小となる位相分布を
求め、その位相分布を実現する反射鏡面形状を決定する
ために、幾何光学法を適用して、レイと等位相面か直交
する性質を用いて連立方程式を立て、この方程式を解い
て反射鏡形状を求める方法かある。
また、″単一修整鏡面による２周波数帯ビーム成形、圧
水、用端、信学技報、Ａ−Ｐ ８９−７１． １９８９
．１２．１４． ｐｐ４９−５４ ”に示されているよ
うに、最適化された位相分布を実現する反射鏡面形状を
決定するために、反射鏡上の点を反射鏡開口面と垂直な
方向に移動させて、給電ホーンから反射鏡を経由して、
反射鏡開口面に至る路長で決定する位相分布が最適化さ
れた位相分布と等しくなるような点の集まりで、反射鏡
の形状を求める方法等がある。
水、用端、信学技報、Ａ−Ｐ ８９−７１． １９８９
．１２．１４． ｐｐ４９−５４ ”に示されているよ
うに、最適化された位相分布を実現する反射鏡面形状を
決定するために、反射鏡上の点を反射鏡開口面と垂直な
方向に移動させて、給電ホーンから反射鏡を経由して、
反射鏡開口面に至る路長で決定する位相分布が最適化さ
れた位相分布と等しくなるような点の集まりで、反射鏡
の形状を求める方法等がある。
（発明が解決しようとする課題〉
Ｃｈｅｒｒｅｔｔｅ等の方法による鏡面修整方法では、
連立方程式を解くという過程が入るほかに、ビーム成形
を向上させるために、鏡面修整の後、修整された反射鏡
で作られる開口面上における振幅分布を計算し、この新
しい振幅分布に対して、再度位相分布を最適化し鏡面を
修整していた。かつ、所要の放射パターンが得られるま
で、この過程が繰り返されていた。
連立方程式を解くという過程が入るほかに、ビーム成形
を向上させるために、鏡面修整の後、修整された反射鏡
で作られる開口面上における振幅分布を計算し、この新
しい振幅分布に対して、再度位相分布を最適化し鏡面を
修整していた。かつ、所要の放射パターンが得られるま
で、この過程が繰り返されていた。
また、圧水等の方法では、鏡面の連続性が失われるため
に鏡面修整後、鏡面の連続性を考慮して鏡面の傾きを設
定しなおす必要がある。
に鏡面修整後、鏡面の連続性を考慮して鏡面の傾きを設
定しなおす必要がある。
本発明は、上述の点に鑑み、従来技術の問題点を有効に
解決し、反射鏡の修整方法かより簡単で、しかも鏡面が
滑らかで、高精度な鏡面修整アンテナ用反射鏡の修整方
法を提供することを目的とする。
解決し、反射鏡の修整方法かより簡単で、しかも鏡面が
滑らかで、高精度な鏡面修整アンテナ用反射鏡の修整方
法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〉
このような目的を達成するために、本発明は、給電ホー
ンと反射鏡とからなる成形ビームアンテナにおいて、所
定の成形ビームの断面形状に応じて前記反射鏡を修整し
て反射鏡の開口面上の位相分布の最適化を実現するべく
、前記給電ホーンから前記反射鏡上の点に至る方向に前
記反射鏡上の点を移動し、前記給電ホーンから前記反射
鏡を経由して前記反射鏡の開口面に至る路長で与えられ
る位相が最適化された前記位相分布と等しくなるような
反射鏡上の点を求め、これらの点を補間して鏡面修整さ
れた反射鏡を構成したことを特徴とする。
ンと反射鏡とからなる成形ビームアンテナにおいて、所
定の成形ビームの断面形状に応じて前記反射鏡を修整し
て反射鏡の開口面上の位相分布の最適化を実現するべく
、前記給電ホーンから前記反射鏡上の点に至る方向に前
記反射鏡上の点を移動し、前記給電ホーンから前記反射
鏡を経由して前記反射鏡の開口面に至る路長で与えられ
る位相が最適化された前記位相分布と等しくなるような
反射鏡上の点を求め、これらの点を補間して鏡面修整さ
れた反射鏡を構成したことを特徴とする。
（作用）
このような技術手段により、本発明は、１本の給電ホー
ンと１枚の反射鏡とからなるアンテナの遠方界における
利得を拘束条件として、反射鏡の開口面の位相分布を最
適化し、この位相分布を実現するように、反射鏡を鏡面
修整することによって、鏡面修整方法がより簡単で、し
かも鏡面が滑らかで、高精度な成形ビームアンテナが得
られる。
ンと１枚の反射鏡とからなるアンテナの遠方界における
利得を拘束条件として、反射鏡の開口面の位相分布を最
適化し、この位相分布を実現するように、反射鏡を鏡面
修整することによって、鏡面修整方法がより簡単で、し
かも鏡面が滑らかで、高精度な成形ビームアンテナが得
られる。
（実施例）
次に、本発明の実施例を図面に基づき、詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例である鏡面修整アンテナの概
略構成図を示す。鏡面修整アンテナ１０は、１本の給電
ホーン１と、１枚の反射鏡２とから構成されている。θ
ａは給電ホーン１から反射鏡２の下端を見込む角度で、
θＣは給電ホーン１の中心軸とＺ軸とのなす角度（吹付
は角度）で、Ｄは反射鏡２の開口径である。この反射鏡
２は、その原形がオフセット形のパラボラで、この鏡面
を所要ビームの断面形状に応じて修整するものとする。
略構成図を示す。鏡面修整アンテナ１０は、１本の給電
ホーン１と、１枚の反射鏡２とから構成されている。θ
ａは給電ホーン１から反射鏡２の下端を見込む角度で、
θＣは給電ホーン１の中心軸とＺ軸とのなす角度（吹付
は角度）で、Ｄは反射鏡２の開口径である。この反射鏡
２は、その原形がオフセット形のパラボラで、この鏡面
を所要ビームの断面形状に応じて修整するものとする。
それ故に、所要の放射パターン（成形ビーム）を設定す
るために、遠方界における利得の拘束点と利得の値を決
定する必要がある。
るために、遠方界における利得の拘束点と利得の値を決
定する必要がある。
第２図は東経１１０度の静止軌道上の衛星から見た日本
地図と利得拘束点である。３は東経 １１０度の静止軌
道から見た日本地図で、この日本地図３上に遠方界にお
ける利得の拘束点４が重ね書きされ、本実施例では５８
点の拘束点４が設けられている。
地図と利得拘束点である。３は東経 １１０度の静止軌
道から見た日本地図で、この日本地図３上に遠方界にお
ける利得の拘束点４が重ね書きされ、本実施例では５８
点の拘束点４が設けられている。
給電ホーン１の放射特性で決定する反射鏡２の開口面上
の振幅分布に対して、拘束点４における目標利得とアン
テナ利得との差の２乗和が、最小になるように位相分布
を最適化する。この際、位相の急激な変化を避けるため
に、開口面の格子点の隣同志の位相差がある値以上にな
らないように制限が付されている。
の振幅分布に対して、拘束点４における目標利得とアン
テナ利得との差の２乗和が、最小になるように位相分布
を最適化する。この際、位相の急激な変化を避けるため
に、開口面の格子点の隣同志の位相差がある値以上にな
らないように制限が付されている。
第３図は最適化された位相分布を実現するための反射鏡
の修整方法の説明図を示す。図において、Ｐは修整前の
反射鏡（パラボラ）２上の１点で、Ｐ−は修整鏡面を構
成する点で、Ａ点はＰ点からｘ−ｙ平面上に下した垂線
とｘ−ｙ平面との交点である。また、Ｂ点はＰ−点から
ｘ−ｙ平面上に下した垂線とｘ−ｙ平面との交点で、φ
５（Ａ）はＡ点における位相で、φｍ（Ａ）はＡ点にお
ける目標位相で、φ５（Ｂ）はＢ点における位相で、φ
ｍ（Ｂ）はＢ点における目標位相である。
の修整方法の説明図を示す。図において、Ｐは修整前の
反射鏡（パラボラ）２上の１点で、Ｐ−は修整鏡面を構
成する点で、Ａ点はＰ点からｘ−ｙ平面上に下した垂線
とｘ−ｙ平面との交点である。また、Ｂ点はＰ−点から
ｘ−ｙ平面上に下した垂線とｘ−ｙ平面との交点で、φ
５（Ａ）はＡ点における位相で、φｍ（Ａ）はＡ点にお
ける目標位相で、φ５（Ｂ）はＢ点における位相で、φ
ｍ（Ｂ）はＢ点における目標位相である。
Ａ点における位相φ５（Ａ）は、次式（１）で表わされ
る。
る。
φ５（Ａ）＝ｋ ｌ 、 Ｉ ＝ ＋１＋ ＋２・−
・−（１）ただし、ｋ＝２π／λ、λ＝波長 レイを追跡して求めた位相φ５（Ａ）と、同一点におけ
る上述の最適化された位相である目標位相φｍ（Ａ）と
の差をφｍとして、この２つの位相を一致させるのに必
要な路長の増加量を△１とするとき、次式（２）が成立
する。
・−（１）ただし、ｋ＝２π／λ、λ＝波長 レイを追跡して求めた位相φ５（Ａ）と、同一点におけ
る上述の最適化された位相である目標位相φｍ（Ａ）と
の差をφｍとして、この２つの位相を一致させるのに必
要な路長の増加量を△１とするとき、次式（２）が成立
する。
△１＝φｄ ／に、 φｄ＝φ５（Ａ）−φｍ（Ａ）
・・・・・・（２〉 ただし、φｍは一π〈φｍく＋πとなるように補正され
る。
・・・・・・（２〉 ただし、φｍは一π〈φｍく＋πとなるように補正され
る。
第３図に示ずように、△１はレイの進行方向の増加量△
１１を用いて、次式（３）で表わされる。
１１を用いて、次式（３）で表わされる。
△１＝△１ ＋△１２＝△ｌ １（１＋ｃｏｓθ）・・
・・・・（３） 従って、必要な増加量Δ１１は第（４）式で与えられる
。
・・・・（３） 従って、必要な増加量Δ１１は第（４）式で与えられる
。
△Ｉ？＝φｄ ／ｋ （１＋ｃｏｓθ〉 ・・・・・・
（４）このようにして、鏡面修整反射鏡２を構成するＰ
−点が求められる。ところが、Ｐ−点は開口面上のＢ点
に対応しており、目標位相はφｍ（８）に変化している
から、Ｐ−点から出発してφｍ（８）を目標にして、φ
ｍが充分小さくなるまで上述の操作を繰り返し行う。
（４）このようにして、鏡面修整反射鏡２を構成するＰ
−点が求められる。ところが、Ｐ−点は開口面上のＢ点
に対応しており、目標位相はφｍ（８）に変化している
から、Ｐ−点から出発してφｍ（８）を目標にして、φ
ｍが充分小さくなるまで上述の操作を繰り返し行う。
このようにして得られた点の集合を補間して、反射鏡２
の形状を決定する。この際、反ｔＪＪ鏡２の周縁は第１
図に示すように、例えば開口面直径がある値りの円形状
になるようにする。
の形状を決定する。この際、反ｔＪＪ鏡２の周縁は第１
図に示すように、例えば開口面直径がある値りの円形状
になるようにする。
第４図は修整鏡面のパラボラ面からの修整量を示す。図
において鏡面の修整量は、修整鏡面のＺ座標と、パラボ
ラ反射鏡のＺ座標との差で、十の値はＺ座標の値がパラ
ボラよりＺ座標の正の方向に移動し、−の値はＺ座標の
負の方向に移動していることを示す。なお、５は反射鏡
２の周縁である。
において鏡面の修整量は、修整鏡面のＺ座標と、パラボ
ラ反射鏡のＺ座標との差で、十の値はＺ座標の値がパラ
ボラよりＺ座標の正の方向に移動し、−の値はＺ座標の
負の方向に移動していることを示す。なお、５は反射鏡
２の周縁である。
第５図は修整された成形ビームアンテナの放射パターン
を示す。図において反射鏡２の開口面の直径が２．３ｍ
、周波数が１２ＧＨ２の場合の放射パターンが、東経
１１０度の静止軌道からみた日本地図３の上に重ね書き
されている。
を示す。図において反射鏡２の開口面の直径が２．３ｍ
、周波数が１２ＧＨ２の場合の放射パターンが、東経
１１０度の静止軌道からみた日本地図３の上に重ね書き
されている。
このように、１本の給電ホーンと１枚の反射鏡からなる
アンテナの遠方界における利得を拘束条件として、反射
鏡の開口面の位相分布を最適化して、この位相分布を実
現するべく、反射鏡を鏡面修整することによって、所要
の放射パターンを設定することができる。
アンテナの遠方界における利得を拘束条件として、反射
鏡の開口面の位相分布を最適化して、この位相分布を実
現するべく、反射鏡を鏡面修整することによって、所要
の放射パターンを設定することができる。
（発明の効果）
以上に説明したように、本発明の鏡面修整アンテナ用反
射鏡の修整方法は、１本の給電ホーンと１枚の反射鏡と
からなるアンテナにおける所定の成形ビームの断面形状
に応じて、反射鏡の開口面上の位相分布を最適化しこの
位相分布を実現するべく、給電ホーンから反射鏡上を経
由して反射鏡の開口面に至る路長で与えられる位相が最
適化された位相分布と等しくなるような反射鏡上の点を
求め、これらの点を補間して反射鏡を構成することによ
り、従来技術の問題点が有効に解決され、従来の成形ビ
ームアンテナに比較して、鏡面修整が比較的に簡単で、
その鏡面が滑らかで、高精度である等の効果を奏する。
射鏡の修整方法は、１本の給電ホーンと１枚の反射鏡と
からなるアンテナにおける所定の成形ビームの断面形状
に応じて、反射鏡の開口面上の位相分布を最適化しこの
位相分布を実現するべく、給電ホーンから反射鏡上を経
由して反射鏡の開口面に至る路長で与えられる位相が最
適化された位相分布と等しくなるような反射鏡上の点を
求め、これらの点を補間して反射鏡を構成することによ
り、従来技術の問題点が有効に解決され、従来の成形ビ
ームアンテナに比較して、鏡面修整が比較的に簡単で、
その鏡面が滑らかで、高精度である等の効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例である鏡面修整アンテナの概
略構成図、第２図は東経１１０度の静止軌道上の衛星か
ら見た日本地図と利得拘束点、第３図は最適化された位
相分布を実現するための反射鏡の修整方法の説明図、第
４図は修整鏡面のパラボラ面からの修整量、第５図は修
整された戒形ビ−ムアンテナの放射パターンである。 １・・・給電ホーン ２・・・反ｔＦＪ鏡 ３・・・日本地図 ４・・・利得拘束点 ５・・・反射鏡周縁 １０・・・鏡面修整アンテナ
略構成図、第２図は東経１１０度の静止軌道上の衛星か
ら見た日本地図と利得拘束点、第３図は最適化された位
相分布を実現するための反射鏡の修整方法の説明図、第
４図は修整鏡面のパラボラ面からの修整量、第５図は修
整された戒形ビ−ムアンテナの放射パターンである。 １・・・給電ホーン ２・・・反ｔＦＪ鏡 ３・・・日本地図 ４・・・利得拘束点 ５・・・反射鏡周縁 １０・・・鏡面修整アンテナ
Claims (1)
- （１）給電ホーンと反射鏡とからなる成形ビームアンテ
ナにおいて、所定の成形ビームの断面形状に応じて前記
反射鏡を修整し反射鏡の開口面上の位相分布の最適化を
実現するべく、前記給電ホーンから前記反射鏡上の点に
至る方向に前記反射鏡上の点を移動し、前記給電ホーン
から前記反射鏡を経由して前記反射鏡の開口面に至る路
長で与えられる位相が最適化された前記位相分布と等し
くなるような反射鏡上の点を求め、これらの点を補間し
て鏡面修整された反射鏡を構成したことを特徴とする鏡
面修整アンテナ用反射鏡の修整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4923190A JPH03253107A (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 鏡面修整アンテナ用反射鏡の修整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4923190A JPH03253107A (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 鏡面修整アンテナ用反射鏡の修整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03253107A true JPH03253107A (ja) | 1991-11-12 |
Family
ID=12825129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4923190A Pending JPH03253107A (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 鏡面修整アンテナ用反射鏡の修整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03253107A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05152835A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-18 | Toshiba Corp | 鏡面修整アンテナ |
| JP2010177887A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
-
1990
- 1990-03-02 JP JP4923190A patent/JPH03253107A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05152835A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-18 | Toshiba Corp | 鏡面修整アンテナ |
| JP2010177887A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
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