JPH0533843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、衛星放送の受信等のマイクロ波通信
に使用される円偏波用パラボラアンテナ装置に関
する。

（発明の概要） 本発明は、衛星放送の受信等のマイクロ波通信
に使用される円偏波用パラボラアンテナ装置にお
いて、反射鏡に周波数変換器を一体化するように
して、取り扱いを容易とし、全体構造の小型、簡
素化、周波数変換器の収納容器の強度確保、防水
性の改善等を図つたものである。

（従来の技術） 従来、この種のSHF円偏波用パラボラアンテ
ナ装置は、反射鏡の焦点に円錐ホーンを配置し、
該円錐ホーンにポーラライザを介し導波管で給電
する構成が一般的であり、さらにBSコンバータ
は独立した部品として用いていた。

第４図乃至第６図に従来のパラボラアンテナ装
置におけるBSコンバータ（衛星放共受信用周波
数変換器であって12GHzを1GHz程度の周波数に
変換するもの）の支持構造をそれぞれ示す。

第４図はBSコンバータ１０を反射鏡１の裏側
にて支持したもので、反射鏡１の焦点に配置され
た円錐ホーン１１で受信された電磁波はポーララ
イザ１２及び導波管１３を介してBSコンバータ
１０に導かれる。

第５図はBSコンバータ１０を反射鏡１の前側
（焦点の存在する側）に支持構造体１５を介し支
持したもので、反射鏡１の焦点に配置された円錐
ホーン１１で受信された電磁波はポーラライザ及
び導波管を介してBSコンバータ１０に導かれる。

第６図はオフセットパラボラアンテナ装置であ
り、やはりBSコンバータ１０を反射鏡１Ａの前
側（焦点の存在する側）に支持構造体１５Ａを介
し支持したもので、反射鏡１Ａの焦点に配置され
た円錐ホーン１１で受信された電磁波はポーララ
イザ及び導波管を介してBSコンバータ１０に導
かれる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、第４図乃至第６図のいずれの場合で
あっても、BSコンバータ１０は反射鏡とは別体
構造であつて、独立した収納容器を用いる構造で
あるため、収納容器自体が機械的に堅牢で、しか
も防水性も充分考慮したものである必要がある。
また、BSコンバータ収納容器を反射鏡の前又は
裏側に支持するための支持構造体が必要不可欠で
あり、全体構成が大型、複雑化し、取り扱いに不
便でコスト的にも不利であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の点に鑑み、反射鏡に周波数変
換器を一体化して、全体構造の小型、簡素化、周
波数変換器の収納容器の強度確保、防水性の改善
等を図ることが可能なパラボラアンテナ装置を提
供しようとするものである。

本発明は、反射鏡の焦点あるいは焦点近傍に、
単線式の円筒形状端部にフレア形状を有する如く
巻回したバツクフアイヤー・ヘリカルアンテナを
配置し、前記反射鏡の裏側に凹部を形成し、周波
数変換器の回路基板を内蔵したケースを前記凹部
に水密に嵌合固定して当該ケースと前記反射鏡裏
面とで密閉容器を構成し、前記バツクフアイヤ
ー・ヘリカルアンテナに前記反射鏡の中心軸上に
設置された同軸線路の一端を接続するとともに、
該同軸線路の他端を前記回路基板に直結もしくは
同軸コネクタを介して接続したパラボラアンテナ
装置であつて、前記バツクフアイヤー・ヘリカル
アンテナは、前記同軸線路の外側導体に接続され
る整合円板と中心導体に接続される１本の螺旋状
導体とからなり、前記螺旋状導体の円周長（螺旋
全体を円筒と見なした場合、その円筒の円周長）
をＳ、ピツチ角をα、前記フレアの角度をβ、前
記整合円板の円周長をｃ、電磁波の波長をλとし
たとき、 0.7λ≦Ｓ≦1.1λ ６度≦α≦20度 ０＜β＜45度 0.7S≦ｃ≦0.9S とする構成により、上記問題点を解決している。

（作用） 本発明では、周波数変換器を反射鏡に一体化
し、周波数変換器の収容容器の少なくとも一部を
反射鏡で兼用しているので、独立した収納容器を
用いる場合に比べ収納容器の機械的強度を確保す
るのが容易であり、しかも取り扱いに便利で、防
水性の確保も容易である。また、周波数変換器を
支持するための構造体が不要であり、小型で構造
の簡素化ができる。さらに、本発明で用いるバツ
クフアイヤー・ヘリカルアンテナは、同軸線路で
給電が可能であり、従って周波数変換器側に従来
の同軸導波管変換部が不要であり、この点でも構
成の簡素化及びコスト低減ができる。

また、バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナの
端部にフレア形状を形成することにより、放射量
の前後比を改善することができる。

（実施例） 以下、本発明に係るパラボラアンテナ装置の実
施例を図面に従つて説明する。

第１図において、放物面反射鏡１の焦点にバツ
クフアイヤー・ヘリカルアンテナ５が配置され、
このバツクフアイヤー・ヘリカルアンテナ５の反
射鏡側の給電点に同軸線路（例えばセミリジツド
ケーブル）６が一端が接続される。また、同軸線
路６の他端は第３図のように反射鏡１の裏側に一
体化されたBSコンバータ１０のケース２０に内
蔵された回路基板２１に直結（もしくはコネクタ
を介して接続）されている。例えば、同軸線路６
の中心導体６Ｂは回路基板２１に立設された入力
ピンに直接接続され、同軸線路の外側導体は回路
基板２１のアースパターン等に直接接続される。

前記BSコンバータ１０のケース２０は反射鏡
１の裏側に形成された凹部２２に水密に嵌合固定
されるものであり、ケース２０と反射鏡裏面とで
密閉容器を構成するようになつている。ケース材
質は例えば合成樹脂の成型体等でよい。

ここで、第２図イはバツクフアイヤー・ヘリカ
ルアンテナ５の基本構成を示す参考例であり、前
記同軸線路６の外側導体６Ａに接続される整合円
板７と中心導体６Ｂに接続される１本の螺旋状導
体８とからなつている。第２図ロは本実施例に係
る構成であって単線式の円筒形状端部（非給電
側）にフレア形状を有するものである。すなわ
ち、螺旋状導体８の先端部にフレア８Ｆが形成さ
れている。その他は第２図イと同様である。さら
に第２図ハは単線式の円筒形状端部（給電側）に
テーパーを有するものである。すなわち螺旋状導
体８の給電側端部にテーパー８Ｔが形成されてい
る。その他は第２図イと同様である。

原理上、ヘリカルアンテナの線上を流れる電流
は、ヘリカルアンテナの螺旋上をスムースに進行
する。通常は、螺旋の円周長｛つまり、螺旋全体
を円筒と見なした場合、その円筒の円周長（以
下、螺旋円周長と呼ぶ）｝より大きな反射板があ
るためにヘリカルアンテナの先端から電磁波が放
射されるが（エンドファイヤー・ヘリカルアンテ
ナ）、反射板の円周長が螺旋の円周長より若干大
きい寸法から、同じ大きさをへて、徐々に小さく
なるに従つて、後方（給電端側）へ電磁波が放射
されるようになる。つまり、バツクローブが生じ
る。バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナはこの
バツクローブを積極的に利用する考えかたで各寸
法を選んでいる。ここでは、前記反射板を整合円
板と称している。

第２図イ，ロ，ハにおいて、Ｓは螺旋状導体８
の円周長、αは螺旋のピッチ角、ｃは整合円板７
の円周長、βはフレアの開き角、８Ｔはテーパ
ー、８Ｆはフレアである。

第７図乃至第１０図はバツクフアイヤー・ヘリ
カルアンテナの螺旋円周長Ｓと、バツクフアイヤ
ー・ヘリカルアンテナの放射量の前後比｛log
（Ｆ／Ｂ）｝のdB表示との関係であり（但し、ピ
ツチ角α＝６、10、20度、フレア８Ｆ部分の開き
角β＝０、20度、整合円板の円周長ｃ＝0.7S、
0.9S、λは電磁波の波長とした）、Ｓは0.7λ乃至
1.1λで数dB乃至10dB以上の前後比が得られてい
ることがわかる。

第１１図乃至第１４図はバツクフアイヤー・ヘ
リカルアンテナの螺旋のピツチ角αと、バツクフ
アイヤー・ヘリカルアンテナの放射量の前後比と
の関係であり（但し、Ｓ＝0.7λ、1λ、1.1λ、β＝
０、20度、ｃ＝0.7S、0.9Sとした）、αは６乃至
20度で数dB乃至10dB以上の前後比が得られてい
ることがわかる。

第１５図乃至第１９図はバツクフアイヤー・ヘ
リカルアンテナのフレア８Ｆ部分の開き角βと、
バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナの放射量の
前後比との関係であり（但し、Ｓ＝0.7λ、1λ、
1.1λ、α＝６、10、20度、ｃ＝0.7S、00.9Sとし
た）、第２図ロの如く、フレア８Ｆ有りで、０＜
β＜45度のとき数dB乃至20dB以上の前後比が得
られ、フレア8Fを適切に形成することによつて
β＝０（フレア無しを意味する）の場合よりもさ
らに前後比を向上させ得ることが判る。

第２０図乃至第２４図はバツクフアイヤー・ヘ
リカルアンテナの整合円板の円周長ｃと、バツク
フアイヤー・ヘリカルアンテナの放射量の前後比
との関係であり（但し、Ｓ＝0.7λ、1λ、1.1λ、α
＝６、10、20度、β＝０、20度とした）、ｃは
0.7S乃至0.9Sで数dB乃至10dB以上の前後比が得
られていることがわかる。

なお、第７図乃至第１０図の螺旋円周長Ｓと前
後比との関係においてβ＝45度の場合に言及して
いないが、第１５図乃至第１９図のフレア８Ｆ部
分の開き角βと前後比との関係においてβ＝０度
とβ＝45度は同じ値になるため省略した。第１１
図乃至第１４図のピツチ角αと前後比との関係及
び第２０図乃至第２４図の整合円板の円周長ｃと
前後比との関係においても同様の理由でβ＝45度
の場合を省略した。

以上の結果から、バツクフアイヤー・ヘリカル
アンテナ５として第２図ロのフレア８Ｆ付きのも
のを用い、 0.7λ≦Ｓ≦1.1λ ６度≦α≦20度 ０＜β＜45度 0.7S≦ｃ≦0.9S のように設定することにより、良好な前後比のバ
ツクフアイヤー・ヘリカルアンテナを実現するこ
とができる。

なお、同軸線路６と螺旋状導体８との間の反射
を少なくし、アンテナとしてのV.S.W.Rが良好と
なるように、同軸線路６と螺旋状導体８との間で
の整合をとる必要がある。整合をとる方法は、整
合円板７と整合円板７に対向する螺旋状導体の直
線部９との間隔ａを適当に調整する方法と、螺旋
状導体８と同軸線路６との結合部（バツクフアイ
ヤー・ヘリカルアンテナの給電端部）から螺旋状
導体の形状をテーパー形状（円錐状）に広げて然
るべき螺旋状導体の円周長Ｓとなし整合をとる方
法の２つの方法がある。勿論、これらの組み合わ
せによる改善工夫も考えられる。

前記バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナ５及
び同軸線路６の配置で最も好ましいのは、バツク
フアイヤー・ヘリカルアンテナ５の螺旋の軸方向
と同軸線路６の引き出し方向とが反射鏡１の中心
軸上に位置する場合であり、このときのバツクフ
アイヤー・ヘリカルアンテナ５の指向性、すなわ
ちメインローブMBは例えば第１図点線で示され
る。また、前記BSコンバータ１０も前記反射鏡
の中心軸の延長上に位置していることが同軸線路
６の長さを最短距離とする上で有効である。

次に、上記実施例の動作を説明する。第１図の
矢印Ｗの方向に入射してきた電磁波は、放物面反
射鏡１で反射されてその焦点の位置に収束し、バ
ツクフアイヤー・ヘリカルアンテナ５の給電点側
より入射する。このとき、バツクフアイヤー・ヘ
リカルアンテナ５はメインローブMBを給電点側
に持つているので、反射鏡１で反射されてきた電
磁波は効率的にバツクフアイヤー・ヘリカルアン
テナ５で受信され、同軸線路６を通してBSコン
バータ１０の回路基板２１に導かれる。この場
合、バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナ５は、
通常のエンドフアイヤー・ヘリカルアンテナと同
様に受信電磁波が同偏波のときに良い特性を示
す。

上記実施例に示したパラボラアンテナ装置は、
反射鏡１にBSコンバータ１０を一体化しており、
コンバータ１０の収納容器の少なくとも一部に反
射鏡自体を利用しているので、収納容器としての
機械的強度を確保するのが容易である。また、防
水構造とすることも容易であり、反射鏡１からの
突出も僅かであるので形状の小型化が可能であ
り、取り扱い容易である。さらに、BSコンバー
タ１０を支持するための特別な支持構造体が不要
であり、構造の簡素化ができる。その上、反射鏡
１と組み合わせる一次放射器としてバツクフアイ
ヤー・ヘリカルアンテナ５を用いることにより、
給電用に同軸線路を採用でき、BSコンバータ１
０側に同軸導波管変換部を設ける必要がなく、
BSコンバータ側の構成も簡素化され、コスト低
減もできる。さらに、アンテナ給電点を反射鏡１
に近い端部とすることができ、給電のための同軸
線路６を最短距離でBSコンバータ側に引き出す
ことができる。このため、電力損失を少なくで
き、また同軸線路６が反射鏡１の前面を横断する
必要がなく、ブロツキングも生じない。 また、
バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナの端部にフ
レア形状を形成することにより、前後比をいつそ
う改善することができる。さらに、同軸線路６と
してセミリジツドケーブルやリジツドケーブル等
を採用することによりバツクフアイヤー・ヘリカ
ルアンテナ５の支持体として利用でき、支持構造
が簡単になり、しかも充分な機械的強度を確保す
るのも容易である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のパラボラアンテ
ナ装置によれば、反射鏡の焦点の存在する側にバ
ツクフアイヤー・ヘリカルアンテナを配置し、前
記反射鏡に周波数変換器を一体化し、前記バツク
フアイヤー・ヘリカルアンテナと前記周波数変換
器とを同軸線路で接続した構造としたので、全体
構造の小型、簡素化、周波数変換器の収納容器の
強度確保、防水性の改善、さらにはバツクフアイ
ヤー・ヘリカルアンテナの円筒形状端部にフレア
形状を形成することで放射量の前後比の改善を図
ることが可能であり、実用上の効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパラボラアンテナ装置の
実施例を示す側断面図、第２図イはバツクフアイ
ヤー・ヘリカルアンテナの基本構成である参考例
の側断面図、第２図ロは実施例で用いるバツクフ
アイヤー・ヘリカルアンテナの側断面図、第２図
ハはバツクフアイヤー・ヘリカルアンテナの変形
例を示す側断面図、第３図は実施例におけるBS
コンバータの取り付け部分を示す側断面図、第４
図乃至第６図は従来のパラボラアンテナ装置にお
けるBSコンバータ支持構造をそれぞれ示す側面
図、第７図乃至第１０図はバツクフアイヤー・ヘ
リカルアンテナの円周長Ｓとバツクフアイヤー・
ヘリカルアンテナの前後比との関係を示すグラ
フ、第１１図乃至第１４図はバツクフアイヤー・
ヘリカルアンテナのピツチ角αとバツクフアイヤ
ー・ヘリカルアンテナの前後比との関係を示すグ
ラフ、第１５図乃至第１９図はバツクフアイヤ
ー・ヘリカルアンテナのフレア部の開き角βとバ
ツクフアイヤー・ヘリカルアンテナの前後比との
関係を示すグラフ、第２０図乃至第２４図は整合
円板の円周長ｃとバツクフアイヤー・ヘリカルア
ンテナの前後比との関係を示すグラフである。 １……放物面反射鏡、５……バツクフアイヤ
ー・ヘリカルアンテナ、６……同軸線路、７……
整合円板、８……螺旋状導体、１０……BSコン
バータ、２０……ケース、２１……回路基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反射鏡の焦点あるいは焦点近傍に、単線式の
   円筒形状端部にフレア形状を有する如く巻回した
   バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナを配置し、
   前記反射鏡の裏側に凹部を形成し、周波数変換器
   の回路基板を内蔵したケースを前記凹部に水密に
   嵌合固定して当該ケースと前記反射鏡裏面とで密
   閉容器を構成し、前記バツクフアイヤー・ヘリカ
   ルアンテナに前記反射鏡の中心軸上に設置された
   同軸線路の一端を接続するとともに、該同軸線路
   の他端を前記回路基板に直結もしくは同軸コネク
   タを介して接続したパラボラアンテナ装置であつ
   て、前記バツクフアイヤー・ヘリカルアンテナ
   は、前記同軸線路の外側導体に接続される整合円
   板と中心導体に接続される１本の螺旋状導体とか
   らなり、前記螺旋状導体の円周長（螺旋全体を円
   筒と見なした場合、その円筒の円周長）をＳ、ピ
   ツチ角をα、前記フレアの角度をβ、前記整合円
   板の円周長をｃ、電磁波の波長をλとしたとき、 0.7λ≦Ｓ≦1.1λ ６度≦α≦20度 ０＜β＜45度 0.7S≦ｃ≦0.9S であることを特徴とするパラボラアンテナ装置。