JPH04140907A

JPH04140907A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH04140907A
Application number: JP26313990A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Honoki; 朴木　孝輔; Akira Kondo; 彰近藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1990-10-02
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1992-05-14

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、一つのアンテナから複数のビームを独立に放
射するマルチビームアンテナに関するものであって、例
えば、衛星通信の地球局アンテナとして複数の衛星と通
信する場合に用いる開口面アンテナに関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、−枚の反射鏡から一次放射器系の数に対応した複
数のビームを放射するアンテナとしては、それぞれの目
的に合わせて種々の形式が考えられている。

例えば、衛星通信の地球局アンテナとしては個々のビー
ムのビーム幅に比べ各ビーム相互の間隔が広くとれるア
ンテナ、言い換えればある一つのビームに着目した場合
には、そのビームを広い角度まで走査しても特性の劣化
しないアンテナが必要とされており、衛星の並ぶ面に垂
直な軸に対して、軸対称な構造を有するトーラスアンテ
ナと呼ばれるアンテナが有効とされている。

第３図に従来のトーラスアンテナの構成を示す。

同図において、５１および５５はそれぞれ一次放射器系
として用いるホーン、６２はホーン５１および５５から
の電波に共通に用いる反射鏡、５３は反射鏡６２の回転
中心軸、６３および６４はそれぞれホーン５１および５
５に対応する電波の進行方向を示している。また、５７
は反射鏡の垂直断面曲線であって放物線となっており、
反射鏡６２はこの垂直断面曲線５７と回転中心軸５３の
回りに回転して得られる水平断面曲線５８により構成さ
れる。また、ホーン５１および５５は反射鏡から放射さ
れる電波の通路外に配置され、電波通路を邪魔しないよ
うになっている。

本アンテナの動作を送信を例に説明する。ホーン５１か
ら出た電波は反射鏡６２で反射され、電波の進行方向６
３に向かう。同様に、ホーン５５から出た電波は反射鏡
６２で反射され、電波の進行方向６４に向かう。ここで
、反射鏡６２は回転中心軸５３に対して回転対称である
ことに着目すると、ホーン５１がホーン５５に対して回
転中心軸５３の回りに回転対称に配置されれば、ホーン
５１から出た電波とホーン５５から出た電波とはその最
終的な進行方向が異なることを除き同様の動作をするこ
とは明らかである。

このため、反射鏡の大きさを十分にとれば、ビーム幅に
比べて広いビーム相互の間隔を以って複数のビームを配
置しても、それぞれのビームについて、特性劣化のない
アンテナを構成できる。これがトーラスアンテナの原理
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、実際上の要求はただ単に衛星の並ぶ面に垂直
な軸に対して軸対称な構造で良いというものではない。

第４図に衛星軌道と地球局の位置関係を示す。

同図において、６５は地球、６６は赤道、６７は衛星軌
道半径でその距離は４２２００ｋｌ１１．６８は地球の
半径でその距離は約６４００　ｋｍ、６９は地球局の位
置を示している。衛星７０．７１は赤道６６の上空の軌
道上にある。衛星軌道半径６７と地球の半径６８との比
は７倍足らずである。このため、地球局６９の緯度θ。

によって地球局６９から衛星７０．７１を見た場合、第
５図のように衛星軌道７２は曲線となる。

従来のトーラスアンテナのビーム面７３は同図に示すよ
うに直線となるので、２衛星とアクセスするためには、
アンテナのビーム方向を両衛星に指向させるため、衛星
７０と衛星７１とを結ぶ直線に対向するようにアンテナ
全体を傾けなければならなかった。この種のアンテナは
かなり大きな構造のものが使われることが多く、重量も
大となるため、アンテナ全体を傾けて設置することは、
その強度上の理由から設置に要する費用の増大を招き、
経済性が損なわれると言う問題点があった。

また、さらにアンテナ全体を傾けて設置しても３つ以上
の衛星を同時に捕えることはできないと言う欠点もあっ
た。

本発明はこのような従来の問題点に鑑み、アンテナ全体
を傾けることなく設置することが可能であって、かつ３
つ以上の衛星を同時に捕えることの可能なアンテナ装置
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上述の目的は前記特許請求の範囲に記
載した手段により達成される。

すなわち、請求項１の発明は、少なくとも一枚の反射鏡
と、該反射鏡に電波を照射する一次放射器系からなるア
ンテナであって、該反射鏡の鏡面形状は、２次曲線また
は高次複合曲線からなる垂直断面曲線を該反射鏡から放
射される電波の進行方向と垂直で該反射鏡前方に位置し
た軸回りに回転して得られるトーラス鏡面を垂直方向に
異なる電波の進行方向にあわせて当該垂直断面曲線を前
記垂直方向に連続的に傾けた構造を有するアンテナ装置
であり、請求項２の発明は、上記構成のアンテナにおける一次放
射器系として、反射鏡で住する位相歪みを打ち消すよう
に鏡面修整された少なくとも−枚以上の副反射鏡または
レンズを備えた放射器を用いるものである。

上記反射鏡の垂直断面曲線は、具体的には、例えば、放
物線、または、双焦点アンテナ鏡面の断面曲線、あるい
は高能率修整鏡面の断面曲線等と成し得る。

以下本発明の作用等に関し実施例に基づいて詳細に説明
する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す図であって、２はホー
ン１および５から出たそれぞれの電波に対して共用する
反射鏡であり、その鏡面形状は、トーラス鏡面を垂直方
向に興なる電波の進行方向にあわせて垂直断面曲線を垂
直方向に連続的に傾けたものとなっている。すなわち、
反射鏡の放射方向を垂直方向に偏移するような曲面でで
きている。

本アンテナの動作を送信を例にとって説明する。

ホーン１から出た電波は反射鏡２で反射されて電波の進
行方向４に向かう、同様に、ホーン５から出た電波も反
射鏡２で反射されて電波の進行方向６に向かう。進行方
向４．６について第１図の（ｂｌ、　（Ｃ１で説明する
。第１図（ｂｌは垂直断面曲線９の断面図、（Ｃ）は垂
直断面曲線１０の断面図である。

（ｂ）においては、ホーンｌから出た電波は、垂直断面
曲線９で反射し、反射鏡中央の垂直断面曲線７で反射し
た場合の電波の進行方向と角度θ１異なる電波の進行方
向４に進む。

また、（Ｃ）においては、ホーン５から出た電波は垂直
断面曲線１０で反射し、反射鏡中央の垂直断面曲線７で
反射した場合の電波の進行方向と角度θ２異なる電波の
進行方向６に進む、すなわち、断面９．１０は７に比べ
て放射方向がそれぞれθ１．θ２偏移するように反射鏡
の水平断面曲線８を中心に回転した放物線となっている
。この場合、垂直断面曲線９と１０の間は、θ、からθ
ｆへ連続的に変化させればよい、これにより第４図で示
す２衛星に対して、アンテナ全体を傾けることなく通信
することができる。

以上の説明のように、本発明は、従来のトーラスアンテ
ナと異なり電波の進行方向を垂直方向に偏移することが
理解される。説明を簡単にするために２衛星と通信する
ために２つのビームを放射する場合について述べたが、
３衛星またはそれ以上の場合も同様に実現できる。

本発明において、反射鏡の垂直断面曲線としては放物線
ばかりでなく、これらを目的に応じて修整した曲線の組
合わせを用いることができる。特に、ビームの並んだ面
と垂直な面内での衛星の変動をさらに幅広く追尾する等
の目的でビームを走査する場合には、双焦点反射鏡と呼
ばれる反射鏡の断面曲線を用いることは、走査に伴う利
得低下を少なくする上で有効である。また、垂直断面曲
線をとして高能率修整鏡面の断面曲線を用いることは、
アンテナ能率を向上する上で有効である。

双焦点反射鏡はそれぞれの焦点位置に対して位相歪みな
くビームを集束することができるもので、そのいずれか
を用いても差し支えない、また、高能率修整鏡面の断面
曲線についても設計法が確立しており、容易に設計でき
る。

第２図は本発明の他の実施例を示す図であって、数字符
１−１０は第１図と同様であり、１１．１２は集束反射
鏡を表わしている。

本実施例は第１図に示した実施例のホーンｌあるいはホ
ーン５０代りにホーン１と集束反射鏡１１よりなる一次
放射器系およびホーン５と集束反射鏡１２よりなる、−
次放射器系を用いてアンテナ装置を構成したものである
。

集束反射鏡１１あるいは１２は反射鏡２で発生する位相
歪みを打ち消すための集束反射鏡である。

このような集束反射鏡を用いることにより、位相歪みを
なくし、アンテナ開口能率を高（することができる、集
束反射鏡１１あるいは１２の代わりにレンズを用いても
差し支えない、これら集束反射鏡またはレンズの設計は
光路長一定の条件と呼ばれる条件式を用いることにより
簡単に行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、−枚の反射鏡か
ら複数のビームの出るアンテナにおいて水平方向だけで
なく垂直方向においてもビーム偏移可能となり、これを
衛星通信の地球局アンテナとして用いれば衛星の位置が
離れていても一台のアンテナで通信ができる利点がある
。また複数の衛星に対向させるためにアンテナ装置全体
を傾けて設置する必要がないから、アンテナの強度上の
問題を生ずることがなく、方式の経済化に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
他の実施例を示す図、第３図は従来のトーラスアンテナ
の斜視図、第４図は地上からみた時の衛星の並びを示す
図、第５図は従来のトーラスアンテナのビーム面を説明
する図である。１．５・・・ホーン、２・・・反射鏡、３・・・回転中
心軸、４．６・・・電波の進行方向、７・・・反射鏡中
央の垂直断面曲線、８・・・反射鏡の水平断面曲線、９゜・・・反射鏡の垂直断面曲線、１１゜２・・・集束反射鏡。

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも一枚の反射鏡と、該反射鏡に電波を照射
する一次放射器系からなるアンテナであって、該反射鏡の鏡面形状は、２次曲線または高次複合曲線か
らなる垂直断面曲線を該反射鏡から放射される電波の進
行方向と垂直で該反射鏡前方に位置した軸回りに回転し
て得られるトーラス鏡面を垂直方向に異なる電波の進行
方向にあわせて当該垂直断面曲線を前記垂直方向に連続
的に傾けたものであることを特徴とするアンテナ装置。２、反射鏡で生ずる位相歪みを打ち消すように鏡面修整
された少なくとも一枚以上の副反射鏡またはレンズを備
えた一次放射器系を用いる請求項１記載のアンテナ装置
。