JPH0446481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は反射鏡と一次放射器としての複数の給
電ホーンとで構成されるマルチビームアンテナ装
置に係り、特に送信および受信の両周波数帯で共
通に使用される送受共用マルチビームアンテナ装
置に関する。

（従来の技術） マルチビームアンテナ装置は複数のサービスエ
リアに対して独立のビームを放射することがで
き、異なる方向のビームに同じ周波数を割当てて
使うことで周波数資源の有効利用を図ろうとする
ものである。従つて、マルチビームアンテナ装置
ではサービスエリア内での利得を大きくとること
と、同一周波数を使うビーム間の干渉を避けるた
めに低サイドローブとすることが特に重要であ
る。

このようなマルチビームアンテナ装置を反射鏡
を用いて実現する場合、給電部の一次放射器に給
電ホーンを用いる方法がある。この方法によるマ
ルチビームアンテナ装置の好ましい例として、鈴
木ほか「22GHz帯地域別衛星放送用マルチビーム
アンテナの検討」電子通信学会アンテナ・伝搬研
究会資料Ａ・P85−114、1986年２月24日発行で
報告されたハイブリツド方式がある。これは従来
からのシングルホーン方式とクラスター方式とを
組合せ、一つのビームに対して第５図に示すよう
に開口面積の大きな主給電ホーン５１と、この主
給電ホーン５１のまわりに配列したサイドローブ
を制御するための開口面積の小さな複数の副給電
ホーン５２とを用いるものである。各ホーン５
１，５２はそれぞれ別々の振幅および位相で励振
され、その放射指向性は第６図の破線６１，６２
に示すようになる。そして各ホーンの励振分布を
調整することにより、全体としては第６図の実線
６３で示すような低サイドローブの放射指向性が
得られる。

このハイブリツド方式のマルチビームアンテナ
装置は、一つのビームに対して開口面積の小さな
複数の給電ホーンのみを用いるクラスター方式で
みられるような、反射鏡からスピルオーバーする
電力が大きいことによるサービスエリア内のアン
テナ利得の低下という問題を伴なわずに、低サイ
ドローブの放射指向性を実現することができる。

このハイブリツド方式のマルチビームアンテナ
装置を、送信と受信とに共用することを考える。
一例として衛星放送では、送信と受信の周波数帯
はKu帯では12GHz（下り）／17GHz（上り）、Ka
帯では22GHz（下り）／27GHz（上り）が割当て
られる。このように送受信の周波数が離れている
場合、給電ホーンの励振振幅および位相を調整す
るための分配器および位相器を送受で共用するこ
とは難しい。これは送信時と受信時とで周波数が
異なると、同じ励振振幅および位相では各給電ホ
ーンの放射指向性がが送信時と受信時とで異なつ
てしまうことと、所要の放射指向性を得るために
は、送信および受信の各周波数帯内で所要の帯域
にわたつて所要の振幅および位相を保持する必要
があるためである。

そこで、給電ホーンは共用しつつ、給電回路の
分配器（合成器）および移相器は送信と受信とで
別々に構成することが考えられる。給電回路内に
分配器（合成器）および移相器を送受別々に設け
ると、第６図に示したような所望の放射指向性を
送信および受信のいずれにおいても実現すること
ができる。

しかしながら、このような構成とする場合に
は、送受の分離のために給電ホーンと同じ数の送
受分波器（transmit−receiver branching
filter）を必要とする。すなわち、各給電ホーン
を送受分波器の送受共用端子に接続し、分配器で
複数に分配し移相器を通した送信信号を送受分波
器の送信側入力端子に入力して給電ホーンに伝達
し、また給電ホーンで受信された信号を送受分波
器の受信側出力端子から取出し、移相器を通して
合成器により合成する。従つて、分波器の挿入損
失により給電回路の電力損失が増大すると同時
に、給電回路の規模が大きくなり、重量も増加す
る。これらの問題はビーム数が多くなるほど顕著
となり、特に衛星搭載用のアンテナでは大きな欠
点となる。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術では、開口面積の大きな
主給電ホーンの周囲に開口面積の小さな副給電ホ
ーンを配列した低サイドローブ・高利得のマルチ
ビームアンテナ装置において、給電ホーンの送受
共用を図ろうとすると、送受分波器により電力損
失が増大し、また給電回路の構成が複雑化すると
いう問題があつた。

本発明はこのような問題点を除去し、低サイド
ローブかつ高利得であつて、しかも給電回路に多
数の送受分波器を必要とせず、従つて構成が簡単
で、電力損失の小さい送受共用マルチビームアン
テナ装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、反射鏡に対向して設けられた主給電
ホーンと、この主給電ホーンの周囲に配列された
主給電ホーンより開口面積の小さな複数の副給電
ホーンを設け、さらに主給電ホーンおよび副給電
ホーンに接続された給電回路を備えた送受共用マ
ルチビームアンテナ装置において、主給電ホーム
のみを送受共用とし、副給電ホーンとしては送信
用副給電ホーンと受信用副給電ホーンとを個別に
設けたことを特徴とする。

（作用） 分配器から複数に分配された送信信号は、送受
共用の主給電ホーンと送信用副給電ホーンに供給
され、また送受共用の主給電ホーンと受信用副給
電ホーンで受信された受信信号は移相器を介して
合成器に供給される。給電回路においては、送受
分波器は主給電ホーンに対してのみ設けられ、副
給電ホーンは送受別々であるため送受分波器を介
することなく移相器に接続される。

このマルチビームアンテナ装置は、開口面積の
大きな主給電ホーンと開口面積の小さな副給電ホ
ーンとの組合せであることにより、前述した原理
によつてサービスエリア内で高い利得を維持しつ
低サイドローブ化が実現される。また、反射鏡お
よび開口面積の大きな主給電ホーンが送受で共用
されていることに加え、給電回路に多数の送受分
波器を必要としないことにより、アンテナ系全体
としての構成の簡単化と重量の軽減が効果的に達
成され、送受分波器の挿入損失による電力損失の
増大も最小限に抑えられる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る送受共用マル
チビームアンテナ装置の概略構成図であり、主反
射鏡１に対向して副反射鏡２が設けられ、副反射
鏡２に対向して一次放射器３が設けられている。

一次放射器３は第２図に詳細を示したように、
開口面積の大きな送受共用主給電ホーン４と、こ
の主給電ホーン４の周囲に配列された送信用副給
電ホーン５ａ〜５ｆおよび受信用副給電ホーン６
ａ〜６ｆからなる。主給電ホーン４はその放射方
向が対象とするサービスエリアの中央を向くよう
に配置される。主給電ホーン４および副給電ホー
ン５ａ〜５ｆ，６ａ〜６ｆには給電回路７が接続
され、この給電回路７によつて各給電ホーンが所
定の振幅および位相で励振されることにより、送
受において低サイドローブの指向性が実現され
る。

第３図は給電回路７の具体的な構成を示したも
のである。送受共用主給電ホーン４は送受分波器
８の送受共用端子９に接続され、送受分波器８の
送信側入力端子１０は移相器１２を介して送信信
号分配用の分配器１６の出力側に接続され、また
受信側出力端子１１は移相器１３を介して受信信
号合成用の合成器１７の入力側に接続されてい
る。なお、分配器１６および合成器１７として
は、例えば方向性結合器やマジツクＴ、セプタム
型電力分配器（合成器）を複数個用いて、所望の
分配比、合成比のものが実現できる。

一方、送信用副給電ホーン５ａ〜５ｆは移相器
１４ａ〜１４ｆをそれぞれ介して分配器１６の出
力側に接続され、また受信用副給電ホーン６ａ〜
６ｆは移相器１５ａ〜１５ｆをそれぞれ介して合
成器１７の入力側に接続されている。

分配器１６の入力端には送信機１８からの送信
信号が供給され、また合成器１７の出力端に得ら
れる受信信号は受信機１９に供給される。

以上の第１図〜第３図に示した構成とすること
により、従来のハイブリツド方式の高利得・低サ
イドローブという利点を有しながら、送受分波器
が主給電ホーンに接続されたものだけで済み、非
常に簡単な構成により送受で共用可能なマルチビ
ームアンテナ装置が実現される。

ところで、本発明では副給電ホーンを送信用と
受信用とに分けているため、副給電ホーンの全部
を送信専用または受信専用とした場合に比べて、
サイドローブを抑圧（または低減）するための励
振の自由度が半分となる。しかし、主給電ホーン
の周囲に配列された副給電ホーンを全部使用しな
ければ実現できないようなサイドローブ抑圧はマ
ルチビームのサービスエリアが多く、非常に広い
領域にわたる場合であり、例えば我が国のように
南北に細長い領域をサービスエリアとするとき
は、サイドローブを抑圧しようとする方向が１つ
または２つにすぎないので、その程度の自由度で
実用上は十分である。

第４図は本発明の他の実施例における一次放射
器の構成を示すもので、送信用副給電ホーン５ａ
〜５ｆと受信用副給電ホーン６ａ〜６ｆとで開口
面積を異ならせるとともに、中心位置も異ならせ
たものである。

送信と受信の周波数が離れている場合は、副給
電ホーンも主給電ホーンも放射指向性が送信と受
信とで異なる。ある領域のサイドローブを低減さ
せるパラメータには、副給電ホーンの励振振幅お
よび位相の他に、副給電ホーンの開口面積とその
中心位置があり、これらの最適条件は送信と受信
とで一致しないのが一般的である。従つて、第４
図の実施例によればサイドローブをより効果的に
低減する上で有効となる。

なお、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施が可能であり、例えば主給電ホーンお
よび副給電ホーンの開口形状は円形に限られず、
矩形楕円等であつてもよい。また、送信用副給電
ホーンと受信用副給電ホーンとは、必ずしも同数
でなくてよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、低サイドローブ・高利得であ
り、また給電回路が多数の送受分波器を必要とし
ないため、構成が簡単で重量が小さく、電力損失
も小さい送受共用マルチビームアンテナ装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る送受共用マル
チビームアンテナ装置の構成図、第２図は同実施
例における一次放射器の構成を示す正面図、第３
図は同実施例における給電回路の構成を示す図、
第４図は本発明の他の実施例における一次放射器
の構成を示す正面図、第５図は従来のマルチビー
ムアンテナ装置における一次放射器の構成を示す
正面図、第６図は同装置の放射指向性を示す図で
ある。 １…主反射鏡、２…副反射鏡、３…一次放射
器、４…送受共用主給電ホーン、５，５ａ〜５ｆ
…送信用副給電ホーン、６，６ａ〜６ｆ…受信用
副給電ホーン、７…給電回路、８…送受分波器、
９…送受共用端子、１０…送信側入力端子、１１
…受信側出力端子、１２，１３，１４ａ〜１４
ｆ，１５ａ〜１５ｆ…移相器、１６…分配器、１
７…合成器、１８…送信機、１９…受信機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反射鏡と、この反射鏡に対向して設けられた
   主給電ホーンと、この主給電ホーンの周囲に配列
   された主給電ホーンより開口面積の小さな複数の
   副給電ホーンと、主給電ホーンおよび副給電ホー
   ンに接続された給電回路とを備えた送受共用マル
   チビームアンテナ装置において、前記主給電ホー
   ンは送受共用であり、前記副給電ホーンは送信用
   副給電ホーンと受信用副給電ホーンとが個別に設
   けられていることを特徴とする送受共用マルチビ
   ームアンテナ装置。 ２ 前記給電回路は、前記主給電ホーンに送受分
   波器の送受共用端子を接続し、この送受分波器の
   送信側入力端子および前記送信用副給電ホーン
   に、移相器をそれぞれ介して送信信号分配用の分
   配器を接続し、前記送受分波器の受信側出力端子
   および前記受信用副給電ホーンに、移相器をそれ
   ぞれ介して受信信号合成用の合成器を接続したも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の送受共用マルチビームアンテナ装置。