JPH0366844B2 - - Google Patents
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- JPH0366844B2 JPH0366844B2 JP55045695A JP4569580A JPH0366844B2 JP H0366844 B2 JPH0366844 B2 JP H0366844B2 JP 55045695 A JP55045695 A JP 55045695A JP 4569580 A JP4569580 A JP 4569580A JP H0366844 B2 JPH0366844 B2 JP H0366844B2
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- diplexers
- radiation
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
- H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
- H01Q15/0033—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective used for beam splitting or combining, e.g. acting as a quasi-optical multiplexer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
- H01Q3/16—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device
- H01Q3/20—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device wherein the primary active element is fixed and the reflecting device is movable
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一次放射器から放射してマイクロ波
の電波を複数の放射ビームに分配して放出するパ
ワー分配式アンテナに関し、特に、小型かつ簡単
な構成のわずかな変更により使用目的に応じて機
能の異なるアンテナを実現し得るようにしたもの
である。
の電波を複数の放射ビームに分配して放出するパ
ワー分配式アンテナに関し、特に、小型かつ簡単
な構成のわずかな変更により使用目的に応じて機
能の異なるアンテナを実現し得るようにしたもの
である。
一般に、この種パワー分配式アンテナとして
は、その使用目的に応じ、一次放射器に単一周波
数で給電するスポツトビームアンテナあるいは成
形ビームアンテナとしての機能をも併わせもつた
アンテナが望まれることがある。しかして、従来
のこの種のアンテナは、上述したように異なる機
能を果すためにはそれぞれ著しく異なつた構成に
なつており、精々、それぞれの機能の一部を併わ
せもつているに過ぎなかつた。したがつて、同様
の周波数帯域で使用するアンテナであつても、使
用目的が異なれば、全く異なる構成のアンテナを
新たに設計して新たに製造する必要があり、かか
る製造の面のみならず、使用の面からも運搬、設
置などの作業の要領が異なつて煩雑となるうえ
に、従来のこの種アンテナは大型のものが多く、
その設置場所、特に、通信衛星等に搭載する場合
の設置場所に問題があつた。
は、その使用目的に応じ、一次放射器に単一周波
数で給電するスポツトビームアンテナあるいは成
形ビームアンテナとしての機能をも併わせもつた
アンテナが望まれることがある。しかして、従来
のこの種のアンテナは、上述したように異なる機
能を果すためにはそれぞれ著しく異なつた構成に
なつており、精々、それぞれの機能の一部を併わ
せもつているに過ぎなかつた。したがつて、同様
の周波数帯域で使用するアンテナであつても、使
用目的が異なれば、全く異なる構成のアンテナを
新たに設計して新たに製造する必要があり、かか
る製造の面のみならず、使用の面からも運搬、設
置などの作業の要領が異なつて煩雑となるうえ
に、従来のこの種アンテナは大型のものが多く、
その設置場所、特に、通信衛星等に搭載する場合
の設置場所に問題があつた。
本発明の目的は、上述した従来の問題を解決
し、ほぼ同様の構成により異なる目的の使用に適
した異なる種類の機能を簡易に付与し得るととも
に、小型軽量であつて、運搬設置、特に宇宙空間
における運搬設置などの作業を簡単かつ容易に行
ない得るようにした通信衛星等に搭載するに好適
な簡単な構成のパワー分配式アンテナを提供する
ことにある。
し、ほぼ同様の構成により異なる目的の使用に適
した異なる種類の機能を簡易に付与し得るととも
に、小型軽量であつて、運搬設置、特に宇宙空間
における運搬設置などの作業を簡単かつ容易に行
ない得るようにした通信衛星等に搭載するに好適
な簡単な構成のパワー分配式アンテナを提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、小型軽量であつて、特に
宇宙空間における運搬設置などの作業を簡単かつ
容易に行ない得るようにしたスポツトビームアン
テナを提供することにある。
宇宙空間における運搬設置などの作業を簡単かつ
容易に行ない得るようにしたスポツトビームアン
テナを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、小型軽量であつ
て、特に宇宙空間における運搬設置などの作業を
簡単かつ容易に行ない得るようにした成形ビーム
アンテナを提供することにある。
て、特に宇宙空間における運搬設置などの作業を
簡単かつ容易に行ない得るようにした成形ビーム
アンテナを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上述した異なる種
類のアンテナに兼用し得るように互いに異なる機
能を併わせ備えた小型軽量のパワー分配式アンテ
ナを提供することにある。
類のアンテナに兼用し得るように互いに異なる機
能を併わせ備えた小型軽量のパワー分配式アンテ
ナを提供することにある。
以下に図面を参照して各種の実施例につき本発
明を詳細に説明する。
明を詳細に説明する。
まず、本発明パワー分配式アンテナの基本的構
成を第１図に示す。図示の基本的構成において
は、従来周知の構成による一次放射器Ｐにより単
一の所望の周波数および所望の偏波の態様を有す
るマイクロ波帯、ミリ波帯等の電磁波のビームを
放射させ、その電磁波ビームの軸にそれぞれ所望
の角度θをもつて斜交するとともに一次放射器Ｐ
および相互からそれぞれ適切な間隔をもつて離間
した複数個の平板状ダイプレクサD1，D2，……，
Doを順次に配列し、それらのダイプレクサの配
列の終端に、同様に所望の角度をもつて一次放射
器Ｐから電磁波ビームの軸に斜交するとともに直
前のダイプレクサDoから適切な間隔をもつて離
間したほぼ平坦な金属板Ｍを配置し、このように
配置した一次放射器Ｐ、ダイプレクサD1，D2，
……，Doおよび金属板Ｍを支持架台Ｓにより強
固に、あるいは、必要に応じ可動にして取付けて
ある。
成を第１図に示す。図示の基本的構成において
は、従来周知の構成による一次放射器Ｐにより単
一の所望の周波数および所望の偏波の態様を有す
るマイクロ波帯、ミリ波帯等の電磁波のビームを
放射させ、その電磁波ビームの軸にそれぞれ所望
の角度θをもつて斜交するとともに一次放射器Ｐ
および相互からそれぞれ適切な間隔をもつて離間
した複数個の平板状ダイプレクサD1，D2，……，
Doを順次に配列し、それらのダイプレクサの配
列の終端に、同様に所望の角度をもつて一次放射
器Ｐから電磁波ビームの軸に斜交するとともに直
前のダイプレクサDoから適切な間隔をもつて離
間したほぼ平坦な金属板Ｍを配置し、このように
配置した一次放射器Ｐ、ダイプレクサD1，D2，
……，Doおよび金属板Ｍを支持架台Ｓにより強
固に、あるいは、必要に応じ可動にして取付けて
ある。
上述した基本的構成による本発明パワー分配式
アンテナの基本的動作の態様の一例を模式的に第
２図ａおよびｂに示す。第２図ａに模式的に示す
本発明アンテナにおいては、後述するように、例
えば誘電体基板上に適切な形状寸法を有してアン
テナ素子の作用をなす導体片を多数マトリツクス
状に配列して被着するなどした平板状のダイプレ
クサD1，D2，……，Doを一次放射器Ｐからの電
磁波ビームの軸に対してそれぞれ角度θ1，θ2，…
…，θoをなして斜交するようにして電磁波ビーム
の方向に配列するとともに、それらダイプレクサ
の配列の終端に金属板Ｍを電磁波ビームの軸と角
度θMをなして斜交するように配置したものを支持
架台Ｓに強固に取付けてある。したがつて、一次
放射器Ｐからの電磁波ビームがそれらのダイプレ
クサD1，D2，……，Doに達する毎に、図に示す
ように、それぞれのダイプレクサが有するアンテ
ナ素子アレイに共振する周波数の成分の一部がそ
れぞれの平板状ダイプレクサにより順次に反射さ
れるとともに、残余の成分がそれぞれのダイプレ
クサを順次に透過し、最後に金属板Ｍに達した成
分がその金属板Ｍによりすべて反射される。しか
して、各ダイプレクサにおいて反射される成分の
周波数および反射の比率はそれぞれのダイプレク
サを構成するアンテナ素子アレイの形状寸法によ
つて決まり、また、各平板状ダイプレクサD1，
D2，……，Doおよび金属板Ｍによりそれぞれ反
射される成分の電磁波ビームの進行方向は、各ダ
イプレクサおよび金属板が一次放射器Ｐからの電
磁波ビームの軸となす角度θ1，θ2，……，θoおよ
びθMによつて決まる。したがつて、各ダイプレク
サを構成するアンテナ素子アレイの形状寸法およ
び取付け角度並びに金属板の取付け角度をそれぞ
れ適切に設定すれば、各ダイプレクサおよび金属
板から反射された各電磁波ビームの組合わせによ
り、異なる目的の使用にそれぞれ適した異なる種
類の機能をそれぞれ有するパワー分配式アンテナ
をほぼ同様の構成により小型かつ軽量に構成する
ことができる。
アンテナの基本的動作の態様の一例を模式的に第
２図ａおよびｂに示す。第２図ａに模式的に示す
本発明アンテナにおいては、後述するように、例
えば誘電体基板上に適切な形状寸法を有してアン
テナ素子の作用をなす導体片を多数マトリツクス
状に配列して被着するなどした平板状のダイプレ
クサD1，D2，……，Doを一次放射器Ｐからの電
磁波ビームの軸に対してそれぞれ角度θ1，θ2，…
…，θoをなして斜交するようにして電磁波ビーム
の方向に配列するとともに、それらダイプレクサ
の配列の終端に金属板Ｍを電磁波ビームの軸と角
度θMをなして斜交するように配置したものを支持
架台Ｓに強固に取付けてある。したがつて、一次
放射器Ｐからの電磁波ビームがそれらのダイプレ
クサD1，D2，……，Doに達する毎に、図に示す
ように、それぞれのダイプレクサが有するアンテ
ナ素子アレイに共振する周波数の成分の一部がそ
れぞれの平板状ダイプレクサにより順次に反射さ
れるとともに、残余の成分がそれぞれのダイプレ
クサを順次に透過し、最後に金属板Ｍに達した成
分がその金属板Ｍによりすべて反射される。しか
して、各ダイプレクサにおいて反射される成分の
周波数および反射の比率はそれぞれのダイプレク
サを構成するアンテナ素子アレイの形状寸法によ
つて決まり、また、各平板状ダイプレクサD1，
D2，……，Doおよび金属板Ｍによりそれぞれ反
射される成分の電磁波ビームの進行方向は、各ダ
イプレクサおよび金属板が一次放射器Ｐからの電
磁波ビームの軸となす角度θ1，θ2，……，θoおよ
びθMによつて決まる。したがつて、各ダイプレク
サを構成するアンテナ素子アレイの形状寸法およ
び取付け角度並びに金属板の取付け角度をそれぞ
れ適切に設定すれば、各ダイプレクサおよび金属
板から反射された各電磁波ビームの組合わせによ
り、異なる目的の使用にそれぞれ適した異なる種
類の機能をそれぞれ有するパワー分配式アンテナ
をほぼ同様の構成により小型かつ軽量に構成する
ことができる。
例えば、各ダイプレクサD1，D2，……，Doお
よび金属板Ｍの取付け角度θ1，θ2，……，θoおよ
びθMをほぼ同一にして各平板状ダイプレクサおよ
び金属板を互いにほぼ平行にして一次放射器Ｐか
らの電磁波ビームに斜交させ、一次放射器Ｐに対
して単一周波数の電磁波を給電するとともに、各
ダイプレクサおよび金属板の配列の間隔および取
付け角度を適切に設定して、各反射電磁波ビーム
がほぼ同一の方向に進行するようにしたときの第
１図に示す開口面Ｂ−B′において、同一周波数
からなる各反射電磁波ビームが同位相になるよう
に構成すれば、第２図ｂに示すように、各反射電
磁波ビームが合成されて単一の細い電磁波ビーム
となり、ｎ個のダイプレクサによる合成電磁波ビ
ームの半値角を一次放射器Ｐからの電磁波ビーム
半値角に対して１／（ｎ＋１）程度に極めて狭く
し得るとともに、開口面積に比例するアンテナ利
得を一次放射器Ｐの利得に対してほぼ（ｎ＋１）
倍まで増大させることができ、極めて尖鋭なスポ
ツトビームを放射する小型軽量のスポツトビーム
アンテナを簡単な構成により実現することができ
る。
よび金属板Ｍの取付け角度θ1，θ2，……，θoおよ
びθMをほぼ同一にして各平板状ダイプレクサおよ
び金属板を互いにほぼ平行にして一次放射器Ｐか
らの電磁波ビームに斜交させ、一次放射器Ｐに対
して単一周波数の電磁波を給電するとともに、各
ダイプレクサおよび金属板の配列の間隔および取
付け角度を適切に設定して、各反射電磁波ビーム
がほぼ同一の方向に進行するようにしたときの第
１図に示す開口面Ｂ−B′において、同一周波数
からなる各反射電磁波ビームが同位相になるよう
に構成すれば、第２図ｂに示すように、各反射電
磁波ビームが合成されて単一の細い電磁波ビーム
となり、ｎ個のダイプレクサによる合成電磁波ビ
ームの半値角を一次放射器Ｐからの電磁波ビーム
半値角に対して１／（ｎ＋１）程度に極めて狭く
し得るとともに、開口面積に比例するアンテナ利
得を一次放射器Ｐの利得に対してほぼ（ｎ＋１）
倍まで増大させることができ、極めて尖鋭なスポ
ツトビームを放射する小型軽量のスポツトビーム
アンテナを簡単な構成により実現することができ
る。
なお、上述した構成のパワー分配式アンテナは
非可逆性であつて、各ダイプレクサおよび金属板
に入射する電磁波が開口面Ｂ−B′においてすべ
て同位相とならない限り、上述した電磁波ビーム
放射時の作用効果は得られないのであるから、上
述した構成のスポツトビームアンテナを受信アン
テナとして使用したときのアンテナ利得は、一次
放射器Ｐのアンテナ利得と同程度となる。
非可逆性であつて、各ダイプレクサおよび金属板
に入射する電磁波が開口面Ｂ−B′においてすべ
て同位相とならない限り、上述した電磁波ビーム
放射時の作用効果は得られないのであるから、上
述した構成のスポツトビームアンテナを受信アン
テナとして使用したときのアンテナ利得は、一次
放射器Ｐのアンテナ利得と同程度となる。
つぎに、上述した構成の本発明のパワー分配式
アンテナに用いる一次放射器Ｐとしては、各種態
様の電磁波ビームを放射する従来周知の構成によ
る任意所望の一次放射器、例えば、電磁ホーン、
電磁ホーンとパラボラ反射器との組合わせ、スロ
ツトアンテナアレイ等を本発明アンテナの使用目
的に応じ適切に選択して使用することができる。
アンテナに用いる一次放射器Ｐとしては、各種態
様の電磁波ビームを放射する従来周知の構成によ
る任意所望の一次放射器、例えば、電磁ホーン、
電磁ホーンとパラボラ反射器との組合わせ、スロ
ツトアンテナアレイ等を本発明アンテナの使用目
的に応じ適切に選択して使用することができる。
また、同じく本発明パワー分配式アンテナの構
成に用いるダイプレクサとして、本発明アンテナ
の基本的動作につき前述した一次放射器Ｐからの
電磁波ビームに対する選択的反射の作用をなすも
のであれば、任意所望の構成のものを使用するこ
とができる。
成に用いるダイプレクサとして、本発明アンテナ
の基本的動作につき前述した一次放射器Ｐからの
電磁波ビームに対する選択的反射の作用をなすも
のであれば、任意所望の構成のものを使用するこ
とができる。
しかして、本発明アンテナの使用目的に応じて
一次放射器Ｐから放射する電磁波ビームの周波
数、偏差面等を任意に変化させ、かつ、各ダイプ
レクサにおける電磁波反射の周波数範囲および反
射率等を任意所望に設定し得るようにするには、
つぎに述べる平板状ダイプレクサを使用するのが
好適である。
一次放射器Ｐから放射する電磁波ビームの周波
数、偏差面等を任意に変化させ、かつ、各ダイプ
レクサにおける電磁波反射の周波数範囲および反
射率等を任意所望に設定し得るようにするには、
つぎに述べる平板状ダイプレクサを使用するのが
好適である。
上述した平板状ダイプレクサは、その一部の構
成を第３図に示すように、例えば、使用周波数の
電磁波に対してあまり影響を与えない程度の厚さ
にした誘電体基板DL上に数十〜数百ミクロン程
度の厚さに被着した格子状の金属板膜MF1を一
面に設け、その格子状金属膜MF1の各升目内に
同等の厚さに被着した例えばほぼ正方形の金属膜
MF2を設けたものであり、本発明アンテナの使
用目的に応じた電磁波反射の周波数範囲および反
射率に適合するように、金属膜MF1の升目の寸
法および金属部分の幅並びに金属膜MF2の形状
寸法を適切に設定してあり、使用目的に応じ、最
適のものに取替えて支持架台Ｓに容易に装着し得
るようにしたものである。
成を第３図に示すように、例えば、使用周波数の
電磁波に対してあまり影響を与えない程度の厚さ
にした誘電体基板DL上に数十〜数百ミクロン程
度の厚さに被着した格子状の金属板膜MF1を一
面に設け、その格子状金属膜MF1の各升目内に
同等の厚さに被着した例えばほぼ正方形の金属膜
MF2を設けたものであり、本発明アンテナの使
用目的に応じた電磁波反射の周波数範囲および反
射率に適合するように、金属膜MF1の升目の寸
法および金属部分の幅並びに金属膜MF2の形状
寸法を適切に設定してあり、使用目的に応じ、最
適のものに取替えて支持架台Ｓに容易に装着し得
るようにしたものである。
さらに詳述すれば、上述の平板状ダイプレクサ
は、例えば特開昭48−16554号公報に示されてい
るように、その設計および解単であつて角峻な周
波数帯域特性が容易に得られるものであり、マイ
クロ波、ミリ波等のアンテナにおける分波および
偏波識別度を著しく向上させるに有用である。し
かして、上述したように格子状の金属膜MF1の
各升目内に、例えば上述した正方形のほか、正方
枠型、二重正方枠型、あるいは、それらの形状を
セルフサポート型に変形したもの等の形状を有す
る他の金属膜MF2を内挿し、格子状金属膜MF1
の格子ピツチ、金属部と空白部との寸法比、内挿
金属膜MF2の辺長、あるいは、金属膜MF1と
MF2との面積比等を適切に設定すれば、各升目
毎の、あるいは、かかる平板状ダイプレクサ全体
の共振周波数、共振比帯域幅、共振帯域特性の急
峻度等を任意所望の値に設定することができ、か
かる平板状ダイプレクサによる反射電磁波ビーム
の周波数帯域特性および反射率等を適切に選定す
ることができる。
は、例えば特開昭48−16554号公報に示されてい
るように、その設計および解単であつて角峻な周
波数帯域特性が容易に得られるものであり、マイ
クロ波、ミリ波等のアンテナにおける分波および
偏波識別度を著しく向上させるに有用である。し
かして、上述したように格子状の金属膜MF1の
各升目内に、例えば上述した正方形のほか、正方
枠型、二重正方枠型、あるいは、それらの形状を
セルフサポート型に変形したもの等の形状を有す
る他の金属膜MF2を内挿し、格子状金属膜MF1
の格子ピツチ、金属部と空白部との寸法比、内挿
金属膜MF2の辺長、あるいは、金属膜MF1と
MF2との面積比等を適切に設定すれば、各升目
毎の、あるいは、かかる平板状ダイプレクサ全体
の共振周波数、共振比帯域幅、共振帯域特性の急
峻度等を任意所望の値に設定することができ、か
かる平板状ダイプレクサによる反射電磁波ビーム
の周波数帯域特性および反射率等を適切に選定す
ることができる。
本発明アンテナを構成するに好適な上述した平
板状ダイプレクサを用いて第２図示のスポツトビ
ームアンテナを構成した場合における本発明パワ
ー分配式アンテナの詳細構成の例を第４図ａ，ｂ
に示す。図示の構成例は、ともに、第２図ａに示
したスポツトビームアンテナにおけるダイプレク
サD1，D2，D3を第３図示のものとをもつて構成
したものであり、そのうち、第４図ａに示す構成
例は、一次放射器Ｐとして電磁波ホーンG1およ
びG2とパラボラ反射器P1およびP2とをそれぞれ
組合せた２個のパラボラ型放射器を２個並置した
ものであり、また、第４図ｂに示す構成例は、一
次放射器Ｐとして、図の右端に拡大して示すよう
に、例えば、方形導波管の管壁に互いに直交する
方向のスロツトを交互に設けて適切な位相差を有
する電磁波により励振して例えば円偏波の電磁波
ビームを放射するようにしたスロツトアンテナア
レイGAをさらに多数、ビーム放射方向に直角に
配列して尖鋭な円偏波スポツトビームを形成する
ようにしたものである。なお、前述したように、
本発明アンテナをかかるスポツトビームアンテナ
として使用する場合に限らず、後述するように異
なる種類の機能を有するアンテナとして使用する
場合においても、一次放射器Ｐとしては、上述し
た例に限定されることなく、任意所望の放射器を
適切に選んで使用することができる。
板状ダイプレクサを用いて第２図示のスポツトビ
ームアンテナを構成した場合における本発明パワ
ー分配式アンテナの詳細構成の例を第４図ａ，ｂ
に示す。図示の構成例は、ともに、第２図ａに示
したスポツトビームアンテナにおけるダイプレク
サD1，D2，D3を第３図示のものとをもつて構成
したものであり、そのうち、第４図ａに示す構成
例は、一次放射器Ｐとして電磁波ホーンG1およ
びG2とパラボラ反射器P1およびP2とをそれぞれ
組合せた２個のパラボラ型放射器を２個並置した
ものであり、また、第４図ｂに示す構成例は、一
次放射器Ｐとして、図の右端に拡大して示すよう
に、例えば、方形導波管の管壁に互いに直交する
方向のスロツトを交互に設けて適切な位相差を有
する電磁波により励振して例えば円偏波の電磁波
ビームを放射するようにしたスロツトアンテナア
レイGAをさらに多数、ビーム放射方向に直角に
配列して尖鋭な円偏波スポツトビームを形成する
ようにしたものである。なお、前述したように、
本発明アンテナをかかるスポツトビームアンテナ
として使用する場合に限らず、後述するように異
なる種類の機能を有するアンテナとして使用する
場合においても、一次放射器Ｐとしては、上述し
た例に限定されることなく、任意所望の放射器を
適切に選んで使用することができる。
なお、本発明パワー分配式アンテナを上述した
ように構成してスポツトビームアンテナとして使
用する場合には、つぎのような顕著な効果が得ら
れる。
ように構成してスポツトビームアンテナとして使
用する場合には、つぎのような顕著な効果が得ら
れる。
(1) 従来スポツトビームアンテナとして多用され
ているパラボラアンテナやカセグレインアンテ
ナのような複雑な形状の曲面を精密に形成する
必要のある大口径のパラボラ反射器を用いずに
高利得のスポツトビームアンテナを構成するこ
とができるので、従来高利得を得るに必要であ
つた大型アンテナにとつて困難な問題であつた
機械的構造設計、製造、運搬、設置などが従来
の比して格段に容易となる。
ているパラボラアンテナやカセグレインアンテ
ナのような複雑な形状の曲面を精密に形成する
必要のある大口径のパラボラ反射器を用いずに
高利得のスポツトビームアンテナを構成するこ
とができるので、従来高利得を得るに必要であ
つた大型アンテナにとつて困難な問題であつた
機械的構造設計、製造、運搬、設置などが従来
の比して格段に容易となる。
(2) 従来のパラボラアンテナ等に比して同等の高
利得を得るに要する形状寸法が格段に小型とな
り、例えば開口角150゜のパラボラアンテナと同
一開口を有する５〜６段のダイプレクサを設け
た本発明アンテナの厚さは、パラボラアンテナ
の約半分となる。
利得を得るに要する形状寸法が格段に小型とな
り、例えば開口角150゜のパラボラアンテナと同
一開口を有する５〜６段のダイプレクサを設け
た本発明アンテナの厚さは、パラボラアンテナ
の約半分となる。
(3) 多段に配列する各ダイプレクサの形状寸法を
それぞれ適切に設計してそれぞれの反射周波数
範囲および反射率を適切に設定することによ
り、任意所望の電力分布を容易に達成すること
ができる。
それぞれ適切に設計してそれぞれの反射周波数
範囲および反射率を適切に設定することによ
り、任意所望の電力分布を容易に達成すること
ができる。
しかして、前述したように、本発明パワー分
配式アンテナは、多段に配列する各ダイプレク
サおよび金属板の取付け角度およびアンテナ素
子アレイの形状寸法によつて異なる目的の使用
に適した異なる機能をそれぞれ備えることがで
きるが、本発明アンテナを適切な態様で使用し
てそれぞれの機能を実現し得るアンテナの種類
はつぎのとおりである。
配式アンテナは、多段に配列する各ダイプレク
サおよび金属板の取付け角度およびアンテナ素
子アレイの形状寸法によつて異なる目的の使用
に適した異なる機能をそれぞれ備えることがで
きるが、本発明アンテナを適切な態様で使用し
てそれぞれの機能を実現し得るアンテナの種類
はつぎのとおりである。
一次放射器に単一周波数で給電するもの
(i)スポツトビームアンテナ
(ii)成形ビームアンテナ
上述したそれぞれ異なる機能を有する異なる種
類のアンテナのうち、第２図および第４図に示し
た単一周波数給電のスポツトビームアンテナとは
異なる目的に使用する場合における本発明パワー
分配式アンテナの構成例について以下に順次に説
明する。
類のアンテナのうち、第２図および第４図に示し
た単一周波数給電のスポツトビームアンテナとは
異なる目的に使用する場合における本発明パワー
分配式アンテナの構成例について以下に順次に説
明する。
すなわち、一次放射器Ｐに単一周波数で給電し
て成形ビームアンテナとして使用する場合におけ
る本発明アンテナの構成例を第５図ａに示し、そ
の成形ビームパターンの例を第５図ｂに示す。
て成形ビームアンテナとして使用する場合におけ
る本発明アンテナの構成例を第５図ａに示し、そ
の成形ビームパターンの例を第５図ｂに示す。
例えば通信衛星や放送用静止衛星に搭載する成
形ビームアンテナは、そのサービスエリアの形状
に合わせて効率よく電磁波を放射し得るようにし
た所要のビームパターンに放射ビームを成形し、
例えばわが国をサービスエリアとする場合には、
第５図ｂに示すようなビームパターンとなるよう
に放射ビームを成形する必要がある。かかる成形
ビームアンテナとして本発明アンテナを使用する
場合には、例えば第５図ａに示すように、各ダイ
プレクサD1，D2，D3および金属板Ｍの設置角度
をそれぞれの反射電磁波ビームの軸方向がそれぞ
れ所定のサービス拠点を指向するように設定する
とともに、各ダイプレクサにおけるアンテナ素子
アレイの形状寸法を適切に設定して、それぞれの
ダイプレクサにおける電磁波ビーム反射率に基づ
く各反射電磁波ビームのパワー分配率を各拠点を
中心とするほぼ円形のサービスエリアの面積比に
適合させるように構成する。
形ビームアンテナは、そのサービスエリアの形状
に合わせて効率よく電磁波を放射し得るようにし
た所要のビームパターンに放射ビームを成形し、
例えばわが国をサービスエリアとする場合には、
第５図ｂに示すようなビームパターンとなるよう
に放射ビームを成形する必要がある。かかる成形
ビームアンテナとして本発明アンテナを使用する
場合には、例えば第５図ａに示すように、各ダイ
プレクサD1，D2，D3および金属板Ｍの設置角度
をそれぞれの反射電磁波ビームの軸方向がそれぞ
れ所定のサービス拠点を指向するように設定する
とともに、各ダイプレクサにおけるアンテナ素子
アレイの形状寸法を適切に設定して、それぞれの
ダイプレクサにおける電磁波ビーム反射率に基づ
く各反射電磁波ビームのパワー分配率を各拠点を
中心とするほぼ円形のサービスエリアの面積比に
適合させるように構成する。
本発明パワー分配式アンテナを上述したように
構成して成形ビームアンテナとして使用する場合
には、つぎのような顕著な効果が得られる。
構成して成形ビームアンテナとして使用する場合
には、つぎのような顕著な効果が得られる。
(1) 従来の成形ビームアンテナとしては、例え
ば、開口波面により放射ビームを成形する成形
ビームホーンリフレクタアンテナやパラボラ反
射器と組合わせる一次放射器の開口形状により
放射ビームを成形するようにしたパラボラアン
テナなどがあるが、前者の成形ビームホーンリ
フレクタアンテナにおいては反射鏡面の整形に
より放射ビームを成形するので反射鏡面の設計
に複雑な計算を要するばかりでなく、その複雑
な形状の反射鏡面を正確に製造するのが極めて
困難であり、また、後者のパラボラアンテナに
おいては、パラボラ反射鏡の焦点の近傍に一次
放射器の開口を配置して所望のビーム成形を行
ない得る空間が有限であるが故に、放射ビーム
の成形に使用し得る一次放射器の個数および開
口面積に制約されて所望の成形ビームパターン
を実現するのが極めて困難である。これに反し
て、本発明による上述した構成の成形ビームア
ンテナにおいては、多段に配列するダイプレク
サの個数、形状寸法、パワー分配率等につい
て、上述した従来のものに比して格段に大きい
自由度が得られるので、設計および製造も従来
に比して格段に容易となる。
ば、開口波面により放射ビームを成形する成形
ビームホーンリフレクタアンテナやパラボラ反
射器と組合わせる一次放射器の開口形状により
放射ビームを成形するようにしたパラボラアン
テナなどがあるが、前者の成形ビームホーンリ
フレクタアンテナにおいては反射鏡面の整形に
より放射ビームを成形するので反射鏡面の設計
に複雑な計算を要するばかりでなく、その複雑
な形状の反射鏡面を正確に製造するのが極めて
困難であり、また、後者のパラボラアンテナに
おいては、パラボラ反射鏡の焦点の近傍に一次
放射器の開口を配置して所望のビーム成形を行
ない得る空間が有限であるが故に、放射ビーム
の成形に使用し得る一次放射器の個数および開
口面積に制約されて所望の成形ビームパターン
を実現するのが極めて困難である。これに反し
て、本発明による上述した構成の成形ビームア
ンテナにおいては、多段に配列するダイプレク
サの個数、形状寸法、パワー分配率等につい
て、上述した従来のものに比して格段に大きい
自由度が得られるので、設計および製造も従来
に比して格段に容易となる。
(2) 構成および各構成要素の組合わせ設置が簡単
で小型軽量となるので、製造、運搬、設置の作
業が極めて容易となる。
で小型軽量となるので、製造、運搬、設置の作
業が極めて容易となる。
本発明パワー分配式アンテナは、上述したよう
にそれぞれ異なる機能を有するアンテナとして使
用することができるばかりでなく、上述した構成
例を組合せて、さらに異なつた機能、特に、衛星
搭載用に適した機能を有するアンテナを容易に実
現することができる。したがつて、本発明パワー
分配式アンテナは、宇宙通信の多様化並びに衛星
軌道と宇宙通信周波数バンドとの有効利用に極め
て有用となる。
にそれぞれ異なる機能を有するアンテナとして使
用することができるばかりでなく、上述した構成
例を組合せて、さらに異なつた機能、特に、衛星
搭載用に適した機能を有するアンテナを容易に実
現することができる。したがつて、本発明パワー
分配式アンテナは、宇宙通信の多様化並びに衛星
軌道と宇宙通信周波数バンドとの有効利用に極め
て有用となる。
例えば、本発明パワー分配式アンテナをスポツ
トビームアンテナとして使用すれば、宇宙から地
上のマイクロ波通信用として極めて好適であり、
また、構造が簡単で安価に製造し得るので、超大
型のいわゆるサイクロツプス・システムすなわち
外宇宙の知的生物との通信計画の送信用アンテナ
として好適である。
トビームアンテナとして使用すれば、宇宙から地
上のマイクロ波通信用として極めて好適であり、
また、構造が簡単で安価に製造し得るので、超大
型のいわゆるサイクロツプス・システムすなわち
外宇宙の知的生物との通信計画の送信用アンテナ
として好適である。
また、成形ビームアンテナとして使用すれば、
静止衛星軌道および宇宙通信周波数バンドを有効
に利用した宇宙通信網の確立に極めて有効であ
り、さらに、あらゆる通信衛星に搭載するのに好
適である。
静止衛星軌道および宇宙通信周波数バンドを有効
に利用した宇宙通信網の確立に極めて有効であ
り、さらに、あらゆる通信衛星に搭載するのに好
適である。
第１図は本発明パワー分配式アンテナの基本的
構成を模式的に示す側面図、第２図ａおよびｂは
同じくそのスポツトビームアンテナとしての構成
例をそれぞれ示す斜視図および側面図、第３図は
同じくそのダイプレクサの構成例の一部を示す斜
視図、第４図ａ，ｂは同じくそのスポツトビーム
アンテナとしての他の構成例をそれぞれ示す斜視
図、第５図ａおよびｂは同じくその成形ビームア
ンテナとしての構成例および成形ビームパターン
の例をそれぞれ示す斜視図および線図である。 Ｐ……一次放射器、P1，P2……パラボラ反射
器、Ｇ，G1，G2……ウエーブガイド（電磁ホー
ン）、GA……スロツトアンテナアレイ、Ｄ，D1，
D2，D3，D4…，Do……ダイプレクサ、Ｍ……金
属板、θ，θ1，θ2，…，θo，θM……設置角度、Ｂ
−B′……開口面、Ｓ……支持架台、DL……誘電
体層、MF1，MF2……金属膜。
構成を模式的に示す側面図、第２図ａおよびｂは
同じくそのスポツトビームアンテナとしての構成
例をそれぞれ示す斜視図および側面図、第３図は
同じくそのダイプレクサの構成例の一部を示す斜
視図、第４図ａ，ｂは同じくそのスポツトビーム
アンテナとしての他の構成例をそれぞれ示す斜視
図、第５図ａおよびｂは同じくその成形ビームア
ンテナとしての構成例および成形ビームパターン
の例をそれぞれ示す斜視図および線図である。 Ｐ……一次放射器、P1，P2……パラボラ反射
器、Ｇ，G1，G2……ウエーブガイド（電磁ホー
ン）、GA……スロツトアンテナアレイ、Ｄ，D1，
D2，D3，D4…，Do……ダイプレクサ、Ｍ……金
属板、θ，θ1，θ2，…，θo，θM……設置角度、Ｂ
−B′……開口面、Ｓ……支持架台、DL……誘電
体層、MF1，MF2……金属膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一次放射器と、その一次放射器からの放射ビ
ームに対しそれぞれ所定の角度をなして交差する
とともに、前記一次放射器および相互から離間し
て前記放射ビームの方向に順次に配置したそれぞ
れ所定の導体パターンを有する複数個の平板状ダ
イプレクサと、前記放射ビームに対し所定の角度
をなして交差するとともに前記ダイプレクサから
離間して配置した金属板とを備え、前記一次放射
器から放射されて前記複数個の平板状ダイプレク
サを順次に透過するとともに当該複数個の平板状
ダイプレクサにより順次に反射され、アンテナ開
口面において所定範囲の相対位相をそれぞれ有す
る複数個の放射ビームを互いに合成することによ
り、成形ビームの放射特性を有する合成放射ビー
ムが得られるように構成したことを特徴とするパ
ワー分配式アンテナ。 ２ 一次放射器と、その一次放射器からの放射ビ
ームに対しそれぞれ所定の角度をなして交差する
とともに前記一次放射器および相互から離間して
前記放射ビームの方向に順次に配置したそれぞれ
所定の導体パターンを有する複数個の平板状ダイ
プレクサと、前記放射ビームに対し所定の角度を
なして交差するとともに前記ダイプレクサから離
間して配置した金属板とを備え、前記一次放射器
から放射されて前記複数個の平板状ダイプレクサ
を順次に透過するとともに当該複数個の平板状ダ
イプレクサにより順次に反射され、アンテナ開口
面において互いに同一の位相を有する複数個の放
射ビームを互いに合成することにより、スポツト
ビーム放射特性を有する合成放射ビームが得られ
るように構成したことを特徴とするパワー分配式
アンテナ。 ３ 一次放射器と、その一次放射器からの放射ビ
ームに対しそれぞれ所定の角度をなして交差する
とともに前記一次放射器および相互から離間して
前記放射ビームの方向に順次に配置したそれぞれ
所定の導体パターンを有する複数個の平板状ダイ
プレクサと、前記放射ビームに対し所定の角度を
なして交差するとともに前記ダイプレクサから離
間して配置した金属板とを備え、前記一次放射器
から放射されて前記複数個の平板状ダイプレクサ
を順次に透過するとともに当該複数個の平板状ダ
イプレクサにより順次に反射され、アンテナ開口
面において所定範囲の相対位相もしくは互いに同
一の位相を有する複数個の放射ビームを互いに合
成することにより、成形ビームもしくはスポツト
ビームの放射特性をそれぞれ有する合成放射ビー
ムが得られるようにして成形ビームアンテナとス
ポツトビームアンテナとに兼用したことを特徴と
するパワー分配式アンテナ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4569580A JPS56143701A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Power distribution system antenna |
| US06/249,237 US4358771A (en) | 1980-04-09 | 1981-03-30 | Power distribution type antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4569580A JPS56143701A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Power distribution system antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56143701A JPS56143701A (en) | 1981-11-09 |
| JPH0366844B2 true JPH0366844B2 (ja) | 1991-10-18 |
Family
ID=12726514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4569580A Granted JPS56143701A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Power distribution system antenna |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4358771A (ja) |
| JP (1) | JPS56143701A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4684952A (en) * | 1982-09-24 | 1987-08-04 | Ball Corporation | Microstrip reflectarray for satellite communication and radar cross-section enhancement or reduction |
| DE3633882A1 (de) * | 1986-10-04 | 1988-04-14 | Inst Rundfunktechnik Gmbh | Digitales hoerfunkuebertragungssystem |
| US4949093A (en) * | 1988-02-12 | 1990-08-14 | General Electric Company | Compact antenna range with switchable electromagnetic mirror |
| US4905014A (en) * | 1988-04-05 | 1990-02-27 | Malibu Research Associates, Inc. | Microwave phasing structures for electromagnetically emulating reflective surfaces and focusing elements of selected geometry |
| US4975712A (en) * | 1989-01-23 | 1990-12-04 | Trw Inc. | Two-dimensional scanning antenna |
| GB2246474A (en) * | 1990-07-24 | 1992-01-29 | British Aerospace | A layered frequency selective surface assembly |
| US5675349A (en) * | 1996-02-12 | 1997-10-07 | Boeing North American, Inc. | Durable, lightweight, radar lens antenna |
| US20020126063A1 (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-12 | Strickland Peter C. | Rectangular paraboloid truncation wall |
| JP6474691B2 (ja) * | 2015-06-17 | 2019-02-27 | 日本電信電話株式会社 | 分散アレーアンテナ装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5119742B1 (ja) * | 1970-10-17 | 1976-06-19 | ||
| JPS50104936A (ja) * | 1974-01-23 | 1975-08-19 | ||
| JPS5834961B2 (ja) * | 1975-06-05 | 1983-07-30 | 三菱電機株式会社 | ムシコウセイアンテナ |
| US3990080A (en) * | 1975-07-21 | 1976-11-02 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Antenna with echo cancelling elements |
| US4129872A (en) * | 1976-11-04 | 1978-12-12 | Tull Aviation Corporation | Microwave radiating element and antenna array including linear phase shift progression angular tilt |
-
1980
- 1980-04-09 JP JP4569580A patent/JPS56143701A/ja active Granted
-
1981
- 1981-03-30 US US06/249,237 patent/US4358771A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56143701A (en) | 1981-11-09 |
| US4358771A (en) | 1982-11-09 |
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