JPH0473881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、１つのアンテナで静止軌道上の複数
個の衛星との同時通信を可能にするマルチビーム
アンテナに関する。

（従来の技術） 従来のマルチビームアンテナは、例えば第５図
に示すように、複数（例えば３個）の１次放射器
２１，同２２，同２３と、これらの１次放射器の
放射電波をそれぞれ異なる方向へ反射する回転放
物面反射鏡５とからなり、１次放射器２１，同２
２，同２３は回転放物面の焦点Ｆの近傍に適宜距
離離隔して配設されている。なお、各１次放射器
には、１次放射器２１について例示するように、
給電部６と低雑音増幅器７が当該アンテナ軸の軸
線方向へ延在する如く配設されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、第５図に示す従来のマルチビームアン
テナにおいては、回転放物面反射鏡５から放射さ
れるビームの偏移を大きくするには、１次放射器
２１，同２２，同２３の配置間隔を広げる必要が
あるが、そうすると配置位置が焦点Ｆから離れる
ことになるので、それぞれの１次放射器からの光
路長が異なり位相誤差を生じ、これにより回転放
物面反射鏡５の開口面における波面に乱れが生じ
アンテナ利得が低下する。

また、１次放射器２１等に直結される給電部６
および低雑音増幅器７はアンテナ軸の軸線方向に
伸びるので、アンテナ軸の軸長が長くなるという
問題点がある。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的は開口面における波面の乱
れを大きくすることなく放射ビームの偏移を大き
くでき、即ちアンテナ効率の向上が図れ、併せて
アンテナ軸の軸長の短縮化を図り得るマルチビー
ムアンテナを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のマルチビ
ームアンテナは次の如き構成を有する。

即ち、本発明のマルチビームアンテナは、複数
個の１次放射器と；この複数個の１次放射器のそ
れぞれの出射電波の照射をそれぞれ対応して直接
的に又は１つの平面反射板を介して間接的に受け
る複数個の照射領域を有し、かつその複数個の照
射領域のうち互いに隣接する照射領域間では適宜
な重なり部分が存し、その複数個の照射領域のそ
れぞれはその照射電波を互いに異なる方向であつ
てその照射領域の曲面形状で定まる特定方向へ放
射する１つの主反射鏡と；で構成されるマルチビ
ームアンテナであつて；前記主反射鏡の複数個の
照射領域は、互いの曲面形状を異にする複数個の
回転放物面を前記複数個の照射領域のそれぞれに
対応して予め設定し、各照射領域の曲面形状を与
える曲面座標を当該照射領域に対応する前記該当
回転放物面の座標値と隣接照射領域に対応する前
記該当回転放物面の座標値との加重平均によつて
設定し、かつ前記加重平均の重み付けを前記複数
個の１次放射器のそれぞれの放射電磁界が主反射
鏡面上に形成する開口面分布におけるその放射電
磁界の強度でもつて設定することによつて形成し
てあることを特徴とするマルチビームアンテナで
ある。

（作用） 次に、前記構成を有する本発明のマルチビーム
アンテナの作用を説明する。

１つの主反射鏡の複数個の照射領域のそれぞれ
の曲面形状は、１主反射鏡１照射領域となる場合
のその照射領域の曲面形状である回転放物面に略
等しい回転放物面となるから、その複数個の照射
領域のうち互いに隣接する照射領域間では適宜な
重なり部分が存するも、各照射領域は互いに独立
した回転放物面反射鏡とみなすことができる。

従つて、複数個の照射領域のそれぞれはその照
射電波を互いに異なる方向であつてその照射領域
の曲面形状で定まる特定方向へ、即ち当該照射領
域の曲面形状を与える所定回転放物面の中心軸に
平行な方向へ電波放射することができる。

このとき、放射ビームの偏移角は照射領域の曲
面形状で定まるから、偏移角を大きくしても開口
面における波面の乱れを大幅に低減させることが
でき、従つてアンテナ能率が向上する。

また、１次放射器から主反射鏡を照射する場
合、直接的に照射することにすると各１次放射器
は主反射鏡に向いて配置されることになるので、
従来と同様にアンテナ軸長が長くなる。

しかし、１つの平面反射板を介して間接的に照
射することにすれば、平面反射板は主反射鏡に対
面する如く配置され、かつ各１次放射器はアンテ
ナ軸の軸回り方向において平面反射板に照射電波
を斜め入射させる如く配置されることになるか
ら、アンテナ軸長を短縮化できる。

なお、複数個の１次放射器のそれぞれは、対応
する照射領域の曲面形状を与える所定回転放物面
の焦点位置（平面反射板が介在する場合には鏡像
点位置）に配置されるが、複数個の照射領域はそ
れぞれ異なる曲面形状とすることができるから、
複数個の１次放射器の配置態様は一定せず任意の
態様となる。

以上説明したように、本発明のマルチビームア
ンテナによれば、１つの主反射鏡が有する複数個
の照射領域は、互いに隣接する照射領域間では適
宜な重なり部分が存するも、各照射領域の曲面形
状は加重平均操作によつて１主反射鏡１照射領域
となる場合のその照射領域の曲面形状である回転
放物面と略等しい回転放物面とすることができる
から、各照射領域は互いに独立した回転放物面反
射鏡とみなすことができる。従つて、本発明によ
れば高能率のマルチビームアンテナが構成でき
る。

また、複数個の１次放射器の照射電波を１つの
平面反射板を介して間接的に主反射鏡へ伝達する
ことにより、アンテナ軸長の短縮化が図れるとい
う効果がある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の第１実施例に係るマルチビ
ームアンテナを示す。この第１実施例に係るマル
チビームアンテナは、第１図ａに示す如く、主反
射鏡１と２個の１次放射器２１および同２２とか
らなる２ビームアンテナである。

第１図ａにおいて、主反射鏡１は、中央部に適
宜な重なり部分イを有する２つの照射領域Ａおよ
び同Ｂを有する。この照射領域ＡおよびＢはその
曲面形状が後述する加重平均の手法によつて形成
した略回転放物面からなる。

ここに、軸Ｚは当該アンテナの中心軸である。
また軸Z_aおよび同Z_bは照射領域Ａおよび同Ｂの曲
面形状をなす回転放物面の中心軸であり、それら
の軸上の点F_a，同F_bはそれぞれ焦点を示す。

図示例では両回転放物面の焦点距離はそれぞれ
等しくしてある。そして、中心軸Z_aと同Z_bはそれ
ぞれ中心軸Ｚに対し角度δ／２傾斜し、また焦点
F_aと同F_bは距離２ｄだけ離れている。

１次放射器２１は照射領域Ａを主に照射すべく
焦点F_aに配置し、また１次放射器２２は照射領
域Ｂを主に照射すべく焦点Fbに配置してある。

ところで、本実施例では、２ビームアンテナを
１つの主反射鏡１と２つの１次放射器２１および
同２２とで構成するのであるが、照射領域Ａと同
Ｂは若干の重なり部分イを存して離隔配置される
から、第１図ｂに示す如く、照射領域Ａを規定す
る回転放物面A′と照射領域Ｂを規定する回転放
物面B′とは若干ずれて設定されることになる。
しかし、仮に主反射鏡１が回転放物面A′と一致
しているとすれば焦点Faから発する光線は主反
射鏡１で反射された後に中心軸Zaと平行な光線
となる（ビームＡ放射方向）。

また、仮に主反射鏡１が回転放物面B′と一致
しているとすれば焦点Fbから発する光線は主反
射鏡１で反射された後に中心軸Z_bと平行な光線と
なる（ビームＢ放射方向）。

したがつて、主反射鏡１の曲面形状として重な
り部分イを除く照射領域Ａ内では回転放物面
A′に殆ど一致し、また重なり部分イを除く照射
領域Ｂ内では回転放物面B′に殆ど一致し、重な
り部分イでは回転放物面A′から回転放物面B′へ
徐々に移り変わるような形状に定めれば、ビーム
Ａと同Ｂの能率を共に改善でき、中心軸Z_aと同Z_b
の異なる２方向へ電波放射を行うマルチビームア
ンテナを実現できることになる。

具体的には、ビームＡの照射強度は周辺部へ行
くに従つて徐々に弱くなるので、弱くなる度合い
に応じて徐々に回転放物面A′から回転放物面
B′へ曲面が移り変わるようにするのであり、そ
の方法として照射電界強度を重み付けとし、２つ
の回転放物面A′と同B′との加重平均をとればよ
いのである。

そこで、主反射鏡１の曲面形状は次の如くして
決定する。

即ち、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を第１図ａに示す
如く定め、回転放物面A′および回転放物面B′を
それぞれ（Ｘ，Ｙ）の関数として Ｚ＝f_a（Ｘ，Ｙ） ……(1) Ｚ＝f_b（Ｘ，Ｙ） ……(2) と表す。また、１次放射器２１および同２２から
放射された電波によつてＺ軸に垂直な面上に生ず
る主反射鏡面の開口面分布の主反射鏡１上の点
（Ｘ，Ｙ）における放射電界強度をそれぞれE_a
（Ｘ，Ｙ）、E_b（Ｘ，Ｙ）としたとき、主反射鏡の
曲面座標Ｚ（Ｘ，Ｙ）は、f_a（Ｘ，Ｙ）とf_b（Ｘ，
Ｙ）のE_a（Ｘ，Ｙ）、E_b（Ｘ，Ｙ）による加重平均
として例えば Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝E_a（Ｘ，Ｙ）f_a（Ｘ，Ｙ）＋
E_b（Ｘ，Ｙ）f_b（Ｘ，Ｙ）／E_a（Ｘ，Ｙ）＋E_b（Ｘ，Ｙ
）……(3) と定めることができる。

上記(3)式によれば、主反射鏡１は１次放射器２
１からの放射電界が１次放射器２２からの放射電
界よりも強いところでは、即ち重なり部分イを除
く照射領域Ａ内では、回転放物面A′に近く、逆
に１次放射器２２からの放射電界の方が強いとこ
ろでは、即ち重なり部分イを除く照射領域Ｂ内で
は、回転放物面B′に近く、また両者の電界が等
しいところでは、即ち重なり部分イ内では回転放
物面A′と同B′の中間の曲面となる。つまり、全
体的には重なり部分イを含む照射領域Ａは回転放
物面A′に略等しく、重なり部分イを含む照射領
域Ｂは回転放物面B′に略等しくなるのであり、
それぞれ独立した回転放物面反射鏡とみなすこと
ができることになる。

従つて、本発明によれば、従来の如き開口面に
おける位相誤差による能率低下を改善できるので
ある。

次に、第２図は本発明の第２実施例に係るマル
チビームアンテナを示す。第１実施例では、アン
テナ中心軸Ｚに対して１次放射器とこれに対応す
る照射領域が同じ側にあつたのに対し、この第２
実施例では１次放射器とこれに対応する照射領域
が中心軸Ｚに対して互いに反対側に設定されてい
る。その他は第１実施例と同様である。

次に、第３図は本発明の第３実施例に係るマル
チビームアンテナを示す。この第３実施例では、
前記第２実施例において、主反射鏡１と２つの焦
点F_bおよび同F_bの間に平面反射板４を配置し、
１次放射器２１および同２２は焦点F_aおよび同
F_bの平面反射板４による鏡像点の位置に平面反
射板４に向けて配置してある。

このように構成することによつて、１次放射器
２１および同２２から放射された電波は平面反射
板４で反射された後に主反射鏡１に向かい、主反
射鏡１で反射されて異なる２方向に放射される。

平面反射板４は単に電波の進路を折り曲げる役
目をしておりマルチビームアンテナとしての動作
原理は第１実施例と同じである。平面反射板４を
用いることにより、アンテナの軸方向の長さを短
くすることができる。

次に、第４図は本発明の第４実施例に係るマル
チビームアンテナを示す。この第４実施例では３
ビームアンテナの場合を示す。この場合の原理も
第１実施例と同様であり、主反射鏡１は回転放物
面A′、同B′、同C′の１次放射器２１，同２２，
同２３からの放射電界による加重平均となつてい
る。

ここで回転放物面A′，同B′、同C′はそれぞれ
異なる焦点F_a、同F_b、同F_cと異なる方向を向い
た中心軸Z_a、同Z_b、同Z_cを有している。

本発明は以上の説明からわかるように４ビーム
以上の場合いついても同様に適用できる。

以上の説明では、複数個の焦点と複数個の回転
放物面の中心軸が同一平面上にある場合について
説明したが、必ずしもその必要はなく、たとえ
ば、回転放物面A′および同B′の中心軸Z_aと同Z_b
が互いにねじれの関係にあつてもよい。

即ち、中心軸Z_aと同Z_bは同一平面内以外の任意
方向へ延在する場合でもよい。また、各中心軸と
各１次放射器とのなす角が等しい必要はない。

また各回転放物面の焦点距離が等しくなくても
よい。また主反射鏡の外周形状についても任意で
よい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のマルチビームア
ンテナによれば、１つの主反射鏡が有する複数個
の照射領域は、互いに隣接する照射領域間では適
宜な重なり部分が存するも、各照射領域の曲面形
状は加重平均操作によつて１主反射鏡１照射領域
となる場合のその照射領域の曲面形状である回転
放物面と略等しい回転放物面とすることができる
から、各照射領域は互いに独立した回転放物面反
射鏡とみなすことができる。従つて、本発明によ
れば高能率のマルチビームアンテナが構成でき
る。

また、複数個の１次放射器の照射電波を１つの
平面反射鏡を介して間接的に主反射鏡へ伝達する
ことにより、アンテナ軸長の短縮化が図れるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図
は本発明の第２実施例を示す図、第３図は本発明
の第３実施例（平面反射板を用いた実施例）を示
す図、第４図は本発明の第４実施例（３ビームア
ンテナ）を示す図、第５図は従来のマルチビーム
アンテナを示す図である。 １……主反射鏡、４……平面反射板、５……回
転放物面反射鏡、６……給電部、７……低雑音増
幅器、２１，２２，２３……１次放射器、Ａ，Ｂ
……照射領域、Ｚ……アンテナ中心軸、Z_a……回
転放物面A′の中心軸、Z_b……回転放物面B′の中
心軸、Z_c……回転放物面C′の中心軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の１次放射器と；この複数個の１次放
   射器のそれぞれの出射電波の照射をそれぞれ対応
   して直接的に又は１つの平面反射板を介して間接
   的に受ける複数個の照射領域を有し、かつその複
   数個の照射領域のうち互いに隣接する照射領域間
   では適宜な重なり部分が存し、その複数個の照射
   領域のそれぞれはその照射電波を互いに異なる方
   向であつてその照射領域の曲面形状で定まる特定
   方向へ放射する１つの主反射鏡と；で構成される
   マルチビームアンテナであつて；前記主反射鏡の
   複数個の照射領域は、互いの曲面形状を異にする
   複数個の回転放物面を前記複数個の照射領域のそ
   れぞれに対応して予め設定し、各照射領域の曲面
   形状を与える曲面座標を当該照射領域に対応する
   前記該当回転放物面の座標値と隣接照射領域に対
   応する前記該当回転放物面の座標値との加重平均
   によつて設定し、かつ前記加重平均の重み付けを
   前記複数個の１次放射器のそれぞれの放射電磁界
   が主反射鏡面上に形成する開口面分布におけるそ
   の放射電磁界の強度でもつて設定することによつ
   て形成してあることを特徴とするマルチビームア
   ンテナ。