JPH046908A - Offset dual reflecting mirror antenna - Google Patents
Offset dual reflecting mirror antennaInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、地上マイクロ波通信または衛星通信等に用
いられるオフセット複反射鏡アンテナに関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to an offset double reflector antenna used for terrestrial microwave communications, satellite communications, and the like.
従来の技術
第3図は、従来のオフセット複反射鏡アンテナの一例を
示す図で、1は一次放射器、23は回転楕円面より成る
副反射鏡、3は回転放物面より成る主反射鏡で、副反射
鏡23は回転楕円面より成るため二つの焦点F31およ
びF3゜を有し、−次放射器1の位相中心が焦点F3□
に一致し、主反射鏡3の焦点が焦点F3□に重なるよう
に配設されている。BACKGROUND ART FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional offset double reflector antenna, in which 1 is a primary radiator, 23 is a sub-reflector made of an ellipsoid of revolution, and 3 is a main reflector made of a paraboloid of revolution. Since the sub-reflector 23 is made of an ellipsoid of revolution, it has two focal points F31 and F3°, and the phase center of the -order radiator 1 is the focal point F3□.
The focal point of the main reflecting mirror 3 is arranged so as to overlap the focal point F3□.
すなわち、副反射鏡23と主反射鏡3とは共焦点となる
ように配設されている。That is, the sub-reflecting mirror 23 and the main reflecting mirror 3 are arranged so as to be confocal.
第4図もまた従来のオフセット複反射鏡アンテナの一例
を示す図で、回転双曲面より成る副反射鏡24の焦点F
41に一次放射器1の位相中心が一致し、虚焦点F4□
が主反射鏡3の焦点と一致するように配設されている。FIG. 4 is also a diagram showing an example of a conventional offset double reflector antenna, in which the focal point F of the sub-reflector 24 made of a hyperboloid of rotation is shown.
The phase center of the primary radiator 1 coincides with 41, and the imaginary focus F4□
is arranged so as to coincide with the focal point of the main reflecting mirror 3.
発明が解決しようとする課題
第3図に示した従来のオフセット複反射鏡アンテナにお
いては、−次放射器1からの放射波は副反射鏡23で反
射された後、いったん焦点F32に集束され、更に焦点
F3□からの球面波となって主反射鏡3に入射し、主反
射鏡3で反射されることによって平面波4に変換される
ものと考えられていた。Problems to be Solved by the Invention In the conventional offset double reflector antenna shown in FIG. Furthermore, it was thought that the wave becomes a spherical wave from the focal point F3□, enters the main reflecting mirror 3, is reflected by the main reflecting mirror 3, and is converted into a plane wave 4.
第4図に示した従来のオフセラ1へ複反射鏡アンテナに
おける副反射鏡24の焦点F4゜は虚焦点となるが、第
3図に示した従来のオフセット複反射鏡アンテナと同様
、副反射鏡24からの反射波は焦点F4゜からの球面波
となり、主反射鏡3で反射されることによって平面波4
に変換されるものと考えられていた。The focal point F4° of the sub-reflector 24 in the conventional offset double-reflector antenna shown in FIG. The reflected wave from 24 becomes a spherical wave from the focal point F4°, and is reflected by the main reflector 3 to become a plane wave 4.
It was thought that it would be converted into
しかしながら、このような考え方は、放射電波の周波数
が極めて高く、あたかも光と同等に取扱い得ることを前
提として成り立つもので、マイクロ波帯の地上固定通信
用アンテナまたは比較的小口径の衛星通信地球局アンテ
ナ等のように、開口直径が100波長に満たないような
アンテナの場合には、放射電波を光のように看做すこと
は必ずしも正しくはなく、このような場合について、本
発明者等は、種々検討を行った結果、次のような事実を
確かめることができた。However, this way of thinking is based on the premise that the frequency of radiated radio waves is extremely high and can be treated as if it were light. In the case of an antenna with an aperture diameter of less than 100 wavelengths, it is not necessarily correct to regard the radiated radio waves as light, and in such cases, the inventors have As a result of various studies, we were able to confirm the following facts.
すなわち、第3図に示した従来のオフセット複反射鏡ア
ンテナにおいては、副反射鏡23て反射された電波は焦
点F3゜に集束することなく焦点F32を通過し、主反
射鏡3に達した際には、焦点F3゜を波源とする球面波
ではなく、焦点F3゜からΔfだけ主反射鏡3から遠ざ
かった点F33を波源とする球面波と等価となる。That is, in the conventional offset double reflector antenna shown in FIG. is equivalent to a spherical wave whose wave source is not a spherical wave whose wave source is at the focal point F3°, but a spherical wave whose wave source is a point F33 which is distant from the main reflecting mirror 3 by Δf from the focal point F3°.
第4図に示した従来のオフセット複反射鏡アンテナにお
いても、副反射鏡24で反射されて主反射鏡3に達した
電波は、焦点F4□を波源とする球面波ではなく、焦点
F4゜から△fだけ主反射鏡3から遠ざかった点F43
を波源とする球面波と等価となる。Even in the conventional offset double-reflector antenna shown in FIG. 4, the radio waves reflected by the sub-reflector 24 and reaching the main reflector 3 are not spherical waves with the source at the focus F4□, but from the focus F4°. Point F43 that is away from the main reflecting mirror 3 by △f
It is equivalent to a spherical wave whose source is .
なお、複数個の反射鏡をもって構成された反射系内にお
ける上記のような電波の波動的な性質は、ビームモード
展開の方法を用いて解析することができる。Note that the above-mentioned wave properties of radio waves within a reflecting system configured with a plurality of reflecting mirrors can be analyzed using a beam mode expansion method.
主反射鏡3への入射波の波源がF33(第3図)または
F43(第4図)であると看做し得るに拘らず、従来の
オフセット複反射鏡アンテナにおいては主反射鏡3の焦
点を副反射鏡23の焦点F、2(第3図)または副反射
鏡24の焦点F43(第4図)に一致させているため、
主反射鏡3からの反射波は第3図または第4図に示すよ
うな平面波4ではなく、実際には球面収差を有する波面
5が形成されることとなる。Although the source of the wave incident on the main reflector 3 can be considered to be F33 (Fig. 3) or F43 (Fig. 4), in the conventional offset double reflector antenna, the focal point of the main reflector 3 is is made to coincide with the focus F,2 of the sub-reflector 23 (FIG. 3) or the focus F43 of the sub-reflector 24 (FIG. 4),
The reflected wave from the main reflecting mirror 3 is not a plane wave 4 as shown in FIG. 3 or 4, but a wavefront 5 having spherical aberration is actually formed.
第5図は、使用周波数と焦点の移動量△fとの関係およ
び使用周波数と主反射鏡3の開口端における最大位相ひ
ずみ量Δφとの関係の各−例を示す曲線図で、横軸(対
数目盛)は使用周波数(GHz) 、縦軸(等間隔目盛
)は焦点の移動量△f (mm)または主反射鏡3の開
口端における最大位相ひずみ量Δφ(deg)である。FIG. 5 is a curve diagram showing examples of the relationship between the used frequency and the focal point movement amount Δf and the relationship between the used frequency and the maximum phase distortion amount Δφ at the aperture end of the main reflecting mirror 3, and the horizontal axis ( The logarithmic scale) is the operating frequency (GHz), and the vertical axis (equally spaced scale) is the movement amount Δf (mm) of the focal point or the maximum phase distortion amount Δφ (deg) at the aperture end of the main reflecting mirror 3.
なお、第5図は、第3図または第4図における主反射鏡
3の開口直径が3600mm、副反射鏡23または24
の最大横幅が720mm 、第3図における5−F32
間または第4図における5−F4□間の長さが400m
m 、第3図におけるF3□−M間または第4図にお6
づるF4□−M間の長さが2200mmの場合について
ビームモード展開の方法により計算して求めた結果であ
る。In addition, in FIG. 5, the opening diameter of the main reflecting mirror 3 in FIG. 3 or 4 is 3600 mm, and the sub-reflecting mirror 23 or 24 is shown.
The maximum width of 720mm, 5-F32 in Figure 3
The length between 5-F4□ in Figure 4 is 400m.
m, between F3□-M in Figure 3 or 6 in Figure 4.
This is the result obtained by calculation using the beam mode expansion method for the case where the length between F4□ and M is 2200 mm.
第5図から明らかなように、使用周波数が高くなるにし
たがって幾何光学的な状態に近付くため、焦点の移動量
Δfおよび最大位相ひずみ量Δφが急速に小となるが、
主反射鏡3の開口直径が3600mmで、使用周波数が
10GHz以下の場合にはこれらの値は決して無視し得
るものではない。As is clear from FIG. 5, as the operating frequency increases, the geometric optical state approaches, so the focal point movement amount Δf and the maximum phase distortion amount Δφ rapidly decrease.
When the aperture diameter of the main reflecting mirror 3 is 3600 mm and the operating frequency is 10 GHz or less, these values cannot be ignored.
上記球面収差は、アンテナの利得および近軸指向性に悪
影響を及ぼすもので、第6図は、第5図について説明し
たと同様の条件の下における利得低下量を計算に基づい
て示したものである。The above-mentioned spherical aberration has a negative effect on the gain and paraxial directivity of the antenna, and Figure 6 shows the amount of gain reduction based on calculations under the same conditions as explained in Figure 5. be.
第6図における横軸(対数目盛)は使用周波数(GHz
) 、縦軸(等間隔目盛)は利得低下量(dB)で、図
に示すように使用周波数が高くなるにしたがって利得低
下量は零に漸近するが、マイクロ波帯の地上固定通信用
アンテナまたは比較的小口径の衛星通信地球局アンテナ
等において使用される10GHz以下の周波数帯におい
ては無視し得る低下量ではない。The horizontal axis (logarithmic scale) in Figure 6 indicates the operating frequency (GHz
), the vertical axis (equally spaced scale) is the amount of gain reduction (dB), and as shown in the figure, the amount of gain reduction approaches zero as the frequency used increases, but it is The amount of decrease is not negligible in a frequency band of 10 GHz or less used in relatively small-diameter satellite communications earth station antennas.
課題を解決するための手段
この発明は、上記のように本発明者等が理論解析を行う
ことによって確かめることのできた事実に基づいてなさ
れたもので、主反射鏡と副反射鏡とを共焦点状態を保っ
て配設することなく、主反射鏡と副反射鏡の各焦点が互
いにずれた位置に在るように配設することによって従来
の欠点を除こうとするものである。Means for Solving the Problems This invention was made based on the fact that the present inventors were able to confirm through theoretical analysis as described above. The present invention attempts to eliminate the drawbacks of the conventional reflector by arranging the main reflecting mirror and the sub-reflecting mirror so that their focal points are shifted from each other, without maintaining the same state.
作用
上記のように、主反射鏡および副反射鏡の各焦点が互い
にずれた位置に在るように配設するときは、主反射鏡に
入射する電波は、主反射鏡自身の焦点からの球面波とな
るため、主反射鏡からの反射波はほぼ平面波となる。Effect As mentioned above, when the focal points of the main reflecting mirror and the sub-reflecting mirror are arranged at positions shifted from each other, the radio waves incident on the main reflecting mirror are reflected from the spherical surface from the focal point of the main reflecting mirror itself. The reflected wave from the main reflecting mirror is almost a plane wave.
実施例
第1図は、この発明の一実施例を示す図で、1は一次放
射器、21は副反射鏡で、回転楕円面より成る。3は主
反射鏡で、回転放物面より成る。Embodiment FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 1 is a primary radiator, and 21 is a sub-reflector, which is formed of an ellipsoid of revolution. 3 is the main reflecting mirror, which is made of a paraboloid of revolution.
FllおよびF12は副反射鏡2.の焦点、F3は主反
射鏡3の焦点である。Fll and F12 are sub-reflectors 2. F3 is the focal point of the main reflecting mirror 3.
一次放射器1はその位相中心が副反射鏡21の一方の焦
点Filに一致するように配設すること従来と同様であ
るが、この発明においては主反射鏡3の焦点F3を、副
反射鏡2、の他方の焦点F1□に一致させることなく焦
点F12から適宜距離だけ主反射鏡3から遠ざかった点
に一致させである。The primary radiator 1 is arranged so that its phase center coincides with one focus Fil of the sub-reflector 21, as in the conventional case, but in this invention, the focus F3 of the main reflector 3 is 2, but not at the other focal point F1□, but at a point that is an appropriate distance away from the main reflecting mirror 3 from the focal point F12.
すなわち、−次放射器1からの放射波は副反射鏡21で
反射された後、焦点F1゜に集束することなく主反射鏡
3に達するが、副反射鏡21で反射された電波を主反射
鏡3側から見た場合、副反射鏡2□の焦点F1□から遠
ざかった点を見掛は上の波源とする球面波となるから、
この発明においてはこの球面波の見掛は上の波源に主反
射鏡3の焦点F3が一致するように構成しである。In other words, the radiation wave from the -order radiator 1 is reflected by the sub-reflector 21 and then reaches the main reflector 3 without converging at the focal point F1°, but the radio waves reflected by the sub-reflector 21 are reflected by the main reflector 21. When viewed from the mirror 3 side, the point away from the focal point F1□ of the sub-reflector 2□ appears to be a spherical wave with the wave source above.
In this invention, the spherical wave is constructed so that the focal point F3 of the main reflecting mirror 3 coincides with the upper wave source.
このように構成するときは、副反射鏡21の反射波は主
反射鏡3の焦点F3を見掛は上の波源とする球面波とな
って主反射鏡3に達するから、主反射鏡3からの反射波
は位相ひずみのない平面波となる。When configured in this way, the reflected wave from the sub-reflector 21 reaches the main reflector 3 as a spherical wave whose wave source appears to be above the focal point F3 of the main reflector 3. The reflected wave becomes a plane wave with no phase distortion.
第2図は、この発明の他の実施例を示す図で、1は一次
放射器、2□は副反射鏡で、回転双曲面より成る。3は
主反射鏡で、回転放物面より成る。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which 1 is a primary radiator, and 2 □ is a sub-reflector, which is made of a hyperboloid of revolution. 3 is the main reflecting mirror, which is made of a paraboloid of revolution.
F2□およびF2□は副反射鏡2□の焦点、F3は主反
射鏡3の焦点である。F2□ and F2□ are the focal points of the sub-reflector 2□, and F3 is the focus of the main reflector 3.
この実施例においても一次放射器1の位相中心が副反射
鏡22の一方の焦点F21に一致するように配設するこ
と従来と同様であるが、主反射鏡3の焦点F3を副反射
鏡2□の他方の焦点F2□に一致させることなく、前実
施例と同様に、副反射鏡2□で反射された電波の見掛は
上の波源に主反射鏡3の焦点F3が一致するように構成
しである。In this embodiment as well, the phase center of the primary radiator 1 is arranged to coincide with the focal point F21 of one of the sub-reflecting mirrors 22, as in the conventional case, but the focal point F3 of the main reflecting mirror 3 is As in the previous embodiment, the appearance of the radio waves reflected by the sub-reflector 2□ is made so that the focal point F3 of the main reflector 3 coincides with the wave source above, without making it coincide with the other focus F2□ of □. It is composed.
このように構成したこの実施例においても、副反射鏡2
□の反射波は主反射鏡3の焦点F3を見掛は上の波源と
する球面波となるから、主反射鏡3からの反射波は位相
ひずみのない平面波となる。Also in this embodiment configured in this way, the sub-reflector 2
Since the reflected wave of □ becomes a spherical wave with the focal point F3 of the main reflecting mirror 3 as the apparent upper wave source, the reflected wave from the main reflecting mirror 3 becomes a plane wave without phase distortion.
発明の効果
この発明においては、副反射鏡が回転楕円面または回転
双曲面のいずれより成る場合にも、副反射鏡の反射波を
主反射鏡側から見た場合における反射波の見掛は上の波
源に主反射鏡の焦点を一致させることによって、開口直
径が使用波長に対して比較的小なるアンテナの場合にお
いても開口面における位相ひずみを伴うことな(、位相
ひずみに基づく利得の低下および近軸指向性の劣化を抑
えることができる。Effects of the Invention In this invention, regardless of whether the sub-reflector is made of an ellipsoid of revolution or a hyperboloid of revolution, the appearance of the reflected wave of the sub-reflector when viewed from the main reflector side is By aligning the focus of the main reflector with the wave source of Deterioration of paraxial directivity can be suppressed.
第1図および第2図は、それぞれこの発明の実施例を示
す図、第3図および第4図は、それぞれ従来のアンテナ
を示す図、第5図および第6図は、それぞれ従来のアン
テナの欠点を説明するための曲線図で、に一次放射器、
2..2□、23および24:副反射鏡、3:主反射鏡
、4および6:放射波の波面、Fil 、 Fl□、
F21 、 F2□、 Fs□。
F3□、F41およびF4□:副反射鏡の焦点、F3:
主反射鏡3の焦点、F1aおよびF43:見掛は上の波
源である。
電波の波動的性質のビームモード展開の方法による解析
に関する参考文献
(1)中部、島貫、両部、古野4氏: 「広角指向性と
交さ偏波特性の優れた4、5.6GHz帯共用オフセツ
トアンテナ」電子通信学会論文誌(B) J67−B
、 2. pp、194−201 (昭59−02)(
2) H,Kogelnik and T、 Lj両氏
=「1、aserBeams and Re5onat
orsJ Proe、 IEEE、 54.10. p
p。1 and 2 each show an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 show a conventional antenna, and FIGS. 5 and 6 show a conventional antenna, respectively. Primary radiator, with a curve diagram to explain the shortcomings
2. .. 2□, 23 and 24: Sub-reflector, 3: Main reflector, 4 and 6: Wavefront of radiation wave, Fil, Fl□,
F21, F2□, Fs□. F3□, F41 and F4□: Focus of sub-reflector, F3:
Focal points of main reflecting mirror 3, F1a and F43: The appearance is the upper wave source. References for analysis of wave dynamic properties of radio waves using the method of beam mode expansion (1) Mr. Chubu, Shimanuki, Ryōbu, and Furuno 4: ``4 and 5.6 GHz bands with excellent wide-angle directivity and cross-polarization characteristics. "Shared Offset Antenna" Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers (B) J67-B
, 2. pp, 194-201 (Sho 59-02) (
2) H, Kogelnik and T, Lj = “1, aserBeams and Re5onat
orsJ Proe, IEEE, 54.10. p
p.
Claims (1)
転双曲面より成る副反射鏡および一次放射器とをもって
構成され、前記副反射鏡および一次放射器が前記主反射
鏡からの放射波の電波通路を遮蔽しないように配設され
たオフセット複反射鏡アンテナにおいて、前記主反射鏡
と前記副反射鏡とを共焦点状態からずらせて配設したこ
とを特徴とするオフセット複反射鏡アンテナ。1. Consists of a main reflecting mirror made of a paraboloid of rotation, a sub-reflecting mirror made of an ellipsoid of revolution or a hyperboloid of revolution, and a primary radiator, and the sub-reflecting mirror and the primary radiator reflect radiation waves from the main reflecting mirror. 1. An offset double-reflector antenna arranged so as not to block a radio wave path, wherein the main reflector and the sub-reflector are arranged so as to be shifted from a confocal state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10788790A JPH046908A (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Offset dual reflecting mirror antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10788790A JPH046908A (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Offset dual reflecting mirror antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH046908A true JPH046908A (en) | 1992-01-10 |
Family
ID=14470593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10788790A Pending JPH046908A (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Offset dual reflecting mirror antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH046908A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5369853A (en) * | 1992-07-31 | 1994-12-06 | Yoshida Kogyo K.K. | Hook-and-loop fastener |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182804A (en) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna system |
-
1990
- 1990-04-24 JP JP10788790A patent/JPH046908A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182804A (en) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5369853A (en) * | 1992-07-31 | 1994-12-06 | Yoshida Kogyo K.K. | Hook-and-loop fastener |
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