JPH0464201B2 - - Google Patents
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- JPH0464201B2 JPH0464201B2 JP938785A JP938785A JPH0464201B2 JP H0464201 B2 JPH0464201 B2 JP H0464201B2 JP 938785 A JP938785 A JP 938785A JP 938785 A JP938785 A JP 938785A JP H0464201 B2 JPH0464201 B2 JP H0464201B2
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- Japan
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- primary radiator
- communication
- sensor
- antenna
- polarization
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
- H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
- H01Q19/195—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface wherein a reflecting surface acts also as a polarisation filter or a polarising device
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- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は人工衛星に搭載され、地球局との通
信に用いられるアンテナ装置に関するものであ
る。
信に用いられるアンテナ装置に関するものであ
る。
通信衛星は人工衛星の主要な用途である。一般
に通信衛星は通信用のアンテナを搭載し、アンテ
ナを経由し、通信用の中継器として使用する。こ
のアンテナに使用するビームの幅は最近段々と狭
いものが使用されるようになり、狭い地域に専用
のスポツトビームを与え、近隣の地域に別のスポ
ツトビームを与え、離れたビームでは同じ周波数
を使用できるにもかかわらず各ビーム内で独立な
通信が出来るようなマルチビーム方式が使用され
て来ている。
に通信衛星は通信用のアンテナを搭載し、アンテ
ナを経由し、通信用の中継器として使用する。こ
のアンテナに使用するビームの幅は最近段々と狭
いものが使用されるようになり、狭い地域に専用
のスポツトビームを与え、近隣の地域に別のスポ
ツトビームを与え、離れたビームでは同じ周波数
を使用できるにもかかわらず各ビーム内で独立な
通信が出来るようなマルチビーム方式が使用され
て来ている。
第１図に従来のマルチビームアンテナの構成を
示す。第１図において、１は主反射鏡、２は副反
射鏡、３は一次放射器、４は電波の放射方向、５
は放射方向の中心を示す。アンテナの構成は種々
考えられるがここでは典型的なカセグレン型の構
成を示した。ところで、狭い地域にスポツトビー
ムを集中させようとすると一次放射器を構成する
多数のホーンをビーム放射方向の中心のまわりに
配置させなければならない。
示す。第１図において、１は主反射鏡、２は副反
射鏡、３は一次放射器、４は電波の放射方向、５
は放射方向の中心を示す。アンテナの構成は種々
考えられるがここでは典型的なカセグレン型の構
成を示した。ところで、狭い地域にスポツトビー
ムを集中させようとすると一次放射器を構成する
多数のホーンをビーム放射方向の中心のまわりに
配置させなければならない。
第２図は静止軌道上より約0.1度のビーム幅を
与える場合のホーンの構成例を示したもので、ホ
ーンは円錐ホーンより構成されており、周波数帯
は30GHzである。第２図で示した６はアンテナの
一次放射器群の中心、イはその中心線、７，８，
９はスポツトビームを発生する円錐ホーンの開口
面を示す。
与える場合のホーンの構成例を示したもので、ホ
ーンは円錐ホーンより構成されており、周波数帯
は30GHzである。第２図で示した６はアンテナの
一次放射器群の中心、イはその中心線、７，８，
９はスポツトビームを発生する円錐ホーンの開口
面を示す。
このようにマルチビームアンテナを構成するた
めには、放射方向の中心のまわりにマルチビーム
用の小さい放射器を集中させ配列しなければなら
ない。
めには、放射方向の中心のまわりにマルチビーム
用の小さい放射器を集中させ配列しなければなら
ない。
ところで、狭いビームを精度よく照射させよう
とすると、人工衛星に安定した姿勢が必要にな
る。しかし姿勢の安定度をあまり厳しく姿勢制御
系に要求することにも無理があるので、同じアン
テナにモノパルス型のRFセンサを取付け、この
角度検出信号により、アンテナのビーム方向を強
制的にある方向に向ける方法が対策としてとられ
る。RFセンサには種々の型があるが代表的なも
のはマルチホーン方式や高次モードの方式であ
る。RFセンサも通信用のホーンもどちらもその
開口面を一次放射器の同じ所に配列しなければな
らないので、従来の方式ではRFセンサの開口面
は通信性能の劣化を防止するため通信用の一次ホ
ーンから少し離れたところに配列させた。一つの
開口面アンテナに通信用ホーンとRFセンサ用の
を同時に配列した時の一次放射器のホーンの構成
を第３図に示す。第３図において、１１は通信用
ホーンが集まつている領域、１０はRFセンサ用
のホーンである。第４図にはこのような構成の一
次放射器を持つアンテナが地球上を照射している
様子を示す。１２は通信用ビーム群の領域、１３
はビーコン局、１４は地表面上に投影されたロー
ル軸、１５はビーコン局を軸にヨー軸まわりに回
転したことにより変動した投影されたロール軸、
１６は変動により回転した後の通信用ビーム群、
１７は通信用一次放射器、１８はRFセンサ用一
次放射器、１９はRFセンサ用一次放射器、１８
のロール軸、２０はビーコン局１３とRFセンサ
用一次放射器１８を結ぶ線である。
とすると、人工衛星に安定した姿勢が必要にな
る。しかし姿勢の安定度をあまり厳しく姿勢制御
系に要求することにも無理があるので、同じアン
テナにモノパルス型のRFセンサを取付け、この
角度検出信号により、アンテナのビーム方向を強
制的にある方向に向ける方法が対策としてとられ
る。RFセンサには種々の型があるが代表的なも
のはマルチホーン方式や高次モードの方式であ
る。RFセンサも通信用のホーンもどちらもその
開口面を一次放射器の同じ所に配列しなければな
らないので、従来の方式ではRFセンサの開口面
は通信性能の劣化を防止するため通信用の一次ホ
ーンから少し離れたところに配列させた。一つの
開口面アンテナに通信用ホーンとRFセンサ用の
を同時に配列した時の一次放射器のホーンの構成
を第３図に示す。第３図において、１１は通信用
ホーンが集まつている領域、１０はRFセンサ用
のホーンである。第４図にはこのような構成の一
次放射器を持つアンテナが地球上を照射している
様子を示す。１２は通信用ビーム群の領域、１３
はビーコン局、１４は地表面上に投影されたロー
ル軸、１５はビーコン局を軸にヨー軸まわりに回
転したことにより変動した投影されたロール軸、
１６は変動により回転した後の通信用ビーム群、
１７は通信用一次放射器、１８はRFセンサ用一
次放射器、１９はRFセンサ用一次放射器、１８
のロール軸、２０はビーコン局１３とRFセンサ
用一次放射器１８を結ぶ線である。
第３図及び第４図を用いて従来の場合の問題点
について説明する。RFセンサのNull方向はビー
コン局１３のビーコン信号の到来方向と一致する
よう追尾している。従つてヨー軸まわりの角度が
所定の値になつている時、通信用ビーム群１２内
の各ビームは地球上の所定の地域を照射すること
が出来る。しかし、これは衛星の姿勢に誤差がな
い時であり、若し姿勢誤差が発生し、ヨー軸が所
定の方向より回転したとする。この時であつても
RFセンサ用一次放射器１８はビーコン局１３を
追尾するので、RFセンサ用一次放射器１８の
Null方向はビーコン局１３の到来方向を向くが、
RFセンサ用一次放射器１８のNull方向まわりに
衛星の姿勢が回転した場合、角度誤差は発生しな
い。そのため、精製の姿勢がずれて、ヨー軸まわ
りにロール軸１９が回転した時、地表面ではビー
コン局１３を中心にして、通信ビーム群１２は回
転し、もう一つの通信ビーム群１６が地表面に対
する通信ビームの照射域となりビーム照射地域が
変動してしまう。このように従来のアンテナ装置
では、たとえRFセンサが取付けられていても、
衛星のヨー軸まわりに姿勢誤差が発生した場合通
信ビーム方向にかなり大きな誤差が発生する。
について説明する。RFセンサのNull方向はビー
コン局１３のビーコン信号の到来方向と一致する
よう追尾している。従つてヨー軸まわりの角度が
所定の値になつている時、通信用ビーム群１２内
の各ビームは地球上の所定の地域を照射すること
が出来る。しかし、これは衛星の姿勢に誤差がな
い時であり、若し姿勢誤差が発生し、ヨー軸が所
定の方向より回転したとする。この時であつても
RFセンサ用一次放射器１８はビーコン局１３を
追尾するので、RFセンサ用一次放射器１８の
Null方向はビーコン局１３の到来方向を向くが、
RFセンサ用一次放射器１８のNull方向まわりに
衛星の姿勢が回転した場合、角度誤差は発生しな
い。そのため、精製の姿勢がずれて、ヨー軸まわ
りにロール軸１９が回転した時、地表面ではビー
コン局１３を中心にして、通信ビーム群１２は回
転し、もう一つの通信ビーム群１６が地表面に対
する通信ビームの照射域となりビーム照射地域が
変動してしまう。このように従来のアンテナ装置
では、たとえRFセンサが取付けられていても、
衛星のヨー軸まわりに姿勢誤差が発生した場合通
信ビーム方向にかなり大きな誤差が発生する。
この発明は係る欠点を改善する目的でなされた
もので、RFセンサ用一次放射器の取付位置を通
信用一次放射器の中心附近に定めかつ、通信用一
次放射器の構成に配置上の無理が加わらないよう
にして、衛星のヨー軸まわりの姿勢誤差の影響を
極力小さくするようにしたアンテナ装置を提供す
るものである。
もので、RFセンサ用一次放射器の取付位置を通
信用一次放射器の中心附近に定めかつ、通信用一
次放射器の構成に配置上の無理が加わらないよう
にして、衛星のヨー軸まわりの姿勢誤差の影響を
極力小さくするようにしたアンテナ装置を提供す
るものである。
第５図はこの発明の一実施例を示すアンテナ装
置の構成図である。第５図において、２１は偏波
グリツド、２２は偏波グリツド２１を透過した電
波、２３は偏波グリツド２１によつて反射された
電波である。通信用一次放射器１７は透過された
電波２２の焦点に、またRFセンサ用一次放射器
１８は反射された電波２３の焦点にそれぞれ配置
されている。
置の構成図である。第５図において、２１は偏波
グリツド、２２は偏波グリツド２１を透過した電
波、２３は偏波グリツド２１によつて反射された
電波である。通信用一次放射器１７は透過された
電波２２の焦点に、またRFセンサ用一次放射器
１８は反射された電波２３の焦点にそれぞれ配置
されている。
電波は周波数以外にも偏波面で識別することが
可能である。すなわち通信用に使用する電波を水
平偏波とし、RFセンサに使用する電波を垂直偏
波とすることが出来、直交する２偏波を使用する
とする。通信用アンテナは送信に使われた場合で
あつても、受信に使われた場合であつてもよい
が、ここでは説明の便宜上受信に使われているも
のとする。地球局より入射した電波は主反射鏡
１、副反射鏡２で反射され、入射電波４と５は偏
波グリツド２１に達する。今衛星の姿勢と地球局
の位置が所定のようであつたとするなら、偏波グ
リツド２１に達した電波は、直交成分に従つて一
方の電波は透過し２２の電波となり、一方の電波
は反射し２３の電波となる。一方の一次放射器１
７が通信用であれば、他方の一次放射器１８は
RFセンサ用として使用することが出来る。２つ
の一次放射器は別々の位置に置けるので、お互の
位置は独立に定めることが出来る。従つて、RF
センサのNull方向を通信用ビームの中心の近く
に置くことも可能である。
可能である。すなわち通信用に使用する電波を水
平偏波とし、RFセンサに使用する電波を垂直偏
波とすることが出来、直交する２偏波を使用する
とする。通信用アンテナは送信に使われた場合で
あつても、受信に使われた場合であつてもよい
が、ここでは説明の便宜上受信に使われているも
のとする。地球局より入射した電波は主反射鏡
１、副反射鏡２で反射され、入射電波４と５は偏
波グリツド２１に達する。今衛星の姿勢と地球局
の位置が所定のようであつたとするなら、偏波グ
リツド２１に達した電波は、直交成分に従つて一
方の電波は透過し２２の電波となり、一方の電波
は反射し２３の電波となる。一方の一次放射器１
７が通信用であれば、他方の一次放射器１８は
RFセンサ用として使用することが出来る。２つ
の一次放射器は別々の位置に置けるので、お互の
位置は独立に定めることが出来る。従つて、RF
センサのNull方向を通信用ビームの中心の近く
に置くことも可能である。
第６図は典型的な偏波グリツド２１の構成図で
ある。偏波グリツド２１は金属で形成された枠と
スクリーン２６により構成されている。このよう
な構成の偏波グリツド２１の場合、電界のベクト
ル方向がスクリーン２６に平行な場合、偏波グリ
ツド２１に入射した電磁波は反射され、電界のベ
クトル方向がスクリーンに直交している場合、偏
波グリツド２１に入射した電磁波は透過するよう
になつている。
ある。偏波グリツド２１は金属で形成された枠と
スクリーン２６により構成されている。このよう
な構成の偏波グリツド２１の場合、電界のベクト
ル方向がスクリーン２６に平行な場合、偏波グリ
ツド２１に入射した電磁波は反射され、電界のベ
クトル方向がスクリーンに直交している場合、偏
波グリツド２１に入射した電磁波は透過するよう
になつている。
第７図にビーコン局の設置場所と通信ビームの
位置を示す。第７図において、１３は通信ビーム
群のほゞ中央に置かれたビーコン局、２４はビー
コン局１３とRFセンサ用一次放射器１８を結ぶ
線、２５は衛星の姿勢にヨー軸まわりの誤差があ
つた時発生する通信ビーム群の変動を示す。第５
図でも分る通り、衛星のヨー軸まわりの誤差が発
生した場合、RFセンサによりアンテナの主軸は
通信ビーム群の中央にあるビーコン局に向けられ
るが、この軸まわりの誤差はRFセンサに検出能
力が無いので、補正することが出来ず、通信ビー
ム群にはずれた照射区域を持つ通信ビーム群２７
のように回転する。しかし、この場合、ビーコン
局が通信ビーム群の中央附近に置かれているの
で、各ビームの移動はビーコン局が通信用一次放
射器より離れた所に置かれた場合より小さくする
ことが出来る。このように衛星の姿勢がずれるこ
とにより偏波面グリツドと入射電波の面が回転す
ることにより、お互に他の放射器の他の不用電波
が入射する可能性がある。但し、通信用及びRF
センサ用の周波数に差を与えておき、通信並びに
RFセンサの双方においてフイルタを用いること
により不用波の影響を除くことは容易なことであ
る。
位置を示す。第７図において、１３は通信ビーム
群のほゞ中央に置かれたビーコン局、２４はビー
コン局１３とRFセンサ用一次放射器１８を結ぶ
線、２５は衛星の姿勢にヨー軸まわりの誤差があ
つた時発生する通信ビーム群の変動を示す。第５
図でも分る通り、衛星のヨー軸まわりの誤差が発
生した場合、RFセンサによりアンテナの主軸は
通信ビーム群の中央にあるビーコン局に向けられ
るが、この軸まわりの誤差はRFセンサに検出能
力が無いので、補正することが出来ず、通信ビー
ム群にはずれた照射区域を持つ通信ビーム群２７
のように回転する。しかし、この場合、ビーコン
局が通信ビーム群の中央附近に置かれているの
で、各ビームの移動はビーコン局が通信用一次放
射器より離れた所に置かれた場合より小さくする
ことが出来る。このように衛星の姿勢がずれるこ
とにより偏波面グリツドと入射電波の面が回転す
ることにより、お互に他の放射器の他の不用電波
が入射する可能性がある。但し、通信用及びRF
センサ用の周波数に差を与えておき、通信並びに
RFセンサの双方においてフイルタを用いること
により不用波の影響を除くことは容易なことであ
る。
この発明は以上のように通信用に使用される電
波の偏波面と角度検出用に使用される電波の偏波
面が互に直交する直線偏波を反射および透過する
偏波面グリツドを上記主反射鏡と上記一次放射器
との間の電波放射経路に設けるとともに上記偏波
面グリツドの電波の反射および透過する側の２つ
の焦点の一方に通信用の一次放射器を、また他方
の焦点にRFセンサ用の一次放射器を配置するこ
とにより、静止軌道上に於ける衛星のヨー軸まわ
りの変動に起因する通信用ビームのビーム方向変
動を小さくすることができる。
波の偏波面と角度検出用に使用される電波の偏波
面が互に直交する直線偏波を反射および透過する
偏波面グリツドを上記主反射鏡と上記一次放射器
との間の電波放射経路に設けるとともに上記偏波
面グリツドの電波の反射および透過する側の２つ
の焦点の一方に通信用の一次放射器を、また他方
の焦点にRFセンサ用の一次放射器を配置するこ
とにより、静止軌道上に於ける衛星のヨー軸まわ
りの変動に起因する通信用ビームのビーム方向変
動を小さくすることができる。
また従来のアンテナ装置ではRFセンサ用一次
放射器の位置が、アンテナの照度から離れたとこ
ろに置かれるので、アンテナの放射特性の劣化を
伴うことが避けがたいが、この発明によりRFセ
ンサ用一次放射器の設置位置がアンテナの本来の
場所に置かれるので、アンテナの放射特性の劣化
の防止に役立つ。
放射器の位置が、アンテナの照度から離れたとこ
ろに置かれるので、アンテナの放射特性の劣化を
伴うことが避けがたいが、この発明によりRFセ
ンサ用一次放射器の設置位置がアンテナの本来の
場所に置かれるので、アンテナの放射特性の劣化
の防止に役立つ。
さらにアンテナの主反鏡は相当大型な板状のも
のになるので、静止軌道上に於いて太陽放射の影
響を受け熱歪を起すこと可能性がある。この場合
であつても、主反鏡の中心に対称に発生した場合
は非対称に発生した場合に比較して、アンテナ・
パターンのビーム方向の歪に与える影響は少ない
ものと考えられる。従つて、RFセンサがアンテ
ナ全体の主軸の近くに取付けられた方が、端の方
に取付られるより歪に対して感度が鈍くなる効果
も期待できる。
のになるので、静止軌道上に於いて太陽放射の影
響を受け熱歪を起すこと可能性がある。この場合
であつても、主反鏡の中心に対称に発生した場合
は非対称に発生した場合に比較して、アンテナ・
パターンのビーム方向の歪に与える影響は少ない
ものと考えられる。従つて、RFセンサがアンテ
ナ全体の主軸の近くに取付けられた方が、端の方
に取付られるより歪に対して感度が鈍くなる効果
も期待できる。
なお上記実施例ではアンテナ装置を主反射鏡、
副反射鏡および一次放射器で構成した例を示した
が、主反射鏡および一次放射器で構成されるもの
でも適用できることはいうまでもない。
副反射鏡および一次放射器で構成した例を示した
が、主反射鏡および一次放射器で構成されるもの
でも適用できることはいうまでもない。
第１図は従来のマルチビームアンテナの構成
図、第２図は静止軌道上で使用されるアンテナの
一次放射器の一例を示す図、第３図は通信用の一
次放射器とRFセンサ用の一次放射器の従来の配
列例を示す図、第４図は従来の構成のアンテナが
地表面を照射している例を示す図、第５図はこの
発明の一実施例を示すアンテナ装置の構成図、第
６図は第５図の偏波グリツドの構成図、第７図は
この発明に係る通信ビームとビーコン局の設置例
を示す図である。 図において、１は主反射鏡、２は副反射鏡、３
は一次放射器、４は電波の放射経路、１７は通信
用一次放射器、１８はRFセンサ用一次放射器、
２１は偏波グリツドである。なお図中、同一ある
いは相当部分には同一符号を付して示してある。
図、第２図は静止軌道上で使用されるアンテナの
一次放射器の一例を示す図、第３図は通信用の一
次放射器とRFセンサ用の一次放射器の従来の配
列例を示す図、第４図は従来の構成のアンテナが
地表面を照射している例を示す図、第５図はこの
発明の一実施例を示すアンテナ装置の構成図、第
６図は第５図の偏波グリツドの構成図、第７図は
この発明に係る通信ビームとビーコン局の設置例
を示す図である。 図において、１は主反射鏡、２は副反射鏡、３
は一次放射器、４は電波の放射経路、１７は通信
用一次放射器、１８はRFセンサ用一次放射器、
２１は偏波グリツドである。なお図中、同一ある
いは相当部分には同一符号を付して示してある。
Claims (1)
- １ 衛星通信に使用されると同時に地球局のビー
コン波の到来方向を基準としてそのビーム中心の
間の角度偏位を検出するRFセンサを有する主反
射鏡と一次放射器あるいは上記主反射鏡と副反射
鏡および一次放射器とを備えたアンテナ装置にお
いて、通信用に使用される電波の偏波面と角度検
出用に使用される電波の偏波面が互に直交する直
線偏波を反射および透過する偏波面グリツドを上
記主反射鏡と上記一次放射器との間の電波放射経
路に設けるとともに上記偏波面グリツドの電波の
反射および透過する側の２つの焦点の一方に通信
用の一次放射器を、また他方の焦点にRFセンサ
用の一次放射器を配置したことを特徴とするアン
テナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP938785A JPS61169005A (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP938785A JPS61169005A (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61169005A JPS61169005A (ja) | 1986-07-30 |
| JPH0464201B2 true JPH0464201B2 (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=11719029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP938785A Granted JPS61169005A (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61169005A (ja) |
-
1985
- 1985-01-22 JP JP938785A patent/JPS61169005A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61169005A (ja) | 1986-07-30 |
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