JPH06196926A - 等化されたオフセット給電成形反射器アンテナシステムと等化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、人工衛星の両側に配置されたアン
テナのオフセット給電成形反射器を廉価で容易に等化す
ることができる方法を得ることを目的とする。 【構成】 第１の成形ビーム放射パターンでエネルギを
反射する第１の成形反射面13を有する第１の成形反射器
12を形成し、第１の成形反射面13と母体面30の一側との
間のディメンション的偏位Ｘ，Ｙを測定し、母体面30の
反対側に与えられたディメンション的偏位Ｘ' ，Ｙ' を
有する第２の成形反射面15を有する第２の成形反射器14
を形成し、第２の成形反射器14が実質的に等しいビーム
放射パターンを提供するように第１の成形反射器に関し
て180 °回転され、第１の成形反射器12の反対側に位置
されることができるように第２の成形ビーム放射パター
ンを生成するステップを含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にアンテナ反射器シ
ステム、特に一般に人工衛星に認められるオフセット給
電対向配置成形反射器用の等化された遠フィールド成形
ビーム放射パターンおよびその等化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】アンテナシステムは高い放射効率で選択
された成形ビームパターンにエネルギのビームを集束す
るか、或はその焦点を結ばせるために成形反射器を使用
することが多い。現在、多数の人工衛星システムは人工
衛星の両側で第１および第２のオフセット給電成形反射
器を使用している。第１および第２のオフセット給電成
形反射器は通常知られており、ここにおいて東方および
西方成形反射器として説明されている。

【０００３】オフセット給電の幾何学形状は、一般に通
常中央給電構造において使用される機械的構造および展
開機構を最小にするために選択される。オフセット給電
の幾何学形状は人工衛星の中心軸を中心にして回転さ
れ、一方同時に実質的に等しい遠フィールド成形ビーム
放射パターンを提供することが一般に必要とされる。さ
らに、人工衛星システムでは典型的に、東方および西方
成形反射器が全ての通信チャンネルに実質的に等しい利
得特性を提供することが要求される。

【０００４】人工衛星上で互いに反対側に配置された等
化されたオフセット給電東方および西方成形反射器は、
通常付加的な通信チャンネルを提供するために使用され
る。例えば、東方成形反射器は６つのチャンネルを提供
し、一方西方成形反射器は通信の付加的な６つの異なる
チャンネルを提供する。結果的に、人工衛星システム
は、実質的に等しい成形ビーム放射パターンをそれぞれ
提供する増加した数のチャンネルを使用して所望の地理
的領域内において通信することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現在の衛星システム
は、典型的に東方および西方成形アンテナ反射器利得特
性が主ローブによって照射される地理的領域にわたって
0.5 ｄＢ内において等化されることを必要とする。さら
に、超等化性を要求する厳しいサイドローブ要求が与え
られることが多い。上記の厳しい等化要求は、アンテナ
特性による隣接したチャンネル特性の劣化を防止するこ
とを助ける。

【０００６】通常の東方および西方オフセット給電成形
反射器による方法は、一般に等化された遠フィールド成
形ビーム放射パターンを提供するために互いに異なって
成形された反射面を有する２つの異なる成形反射器を必
要とする。これらの異なる形状は一般にオフセット給電
のための幾何学形状が人工衛星の中心軸を中心として18
0 °回転した結果として生じ、一方遠フィールド成形ビ
ーム放射パターンは実質的に同じ状態である。現在、東
方および西方成形反射器特性を等化するために著しい量
の時間および費用が費やされている。いくつかの通常の
等化技術は、実質的に等しい遠フィールド成形ビーム放
射パターンを得るために精巧なコンピュータ動作プログ
ラムを使用している。しかしながら、オフセット反射器
の幾何学形状は一般に、東方および西方成形反射器設計
の間において許容可能な程度の等化性を実現するために
設計サイクル時間を結果的に増大させる困難な問題を増
加させる。したがって、対向して配置されたオフセット
給電東方および西方成形反射器を等化する改良された技
術を提供することが望ましい。さらに、容易に設計され
形成されることのできる等化された対向して配置された
オフセット給電東方および西方成形アンテナ反射器を提
供することが望ましい。さらに、安価に時間を要しない
方法で設計されることのできるこのような東方および西
方アンテナ反射器を提供することが望ましい。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の技術によると、
等化されたオフセット給電東方および西方成形反射器お
よびその製造技術が提供される。第１の成形反射器は、
成形されたビーム放射パターンを提供する第１の成形反
射面により形成される。ディメンション的な偏位は第１
の成形反射面と母体面の一側との間において測定され
る。第２の成形反射面は、第１の成形反射器に対して母
体面の反対側に重ねられたディメンション的な偏位を有
する第２の成形反射面により形成される。第２の成形反
射器は第１の成形反射器に関して180 °回転される。こ
のようにして、第１および第２の成形反射器は、例えば
人工衛星上において実質的に互いに等しい遠フィールド
成形ビーム放射パターンを有する通常の東方および西方
構造で対向して配置される。

【０００８】以下の詳細な説明および図面の参照から本
発明の別の目的および利点が当業者に明らかになるであ
ろう。

【０００９】

【実施例】図１および図２を参照すると、衛星バス16の
両側に取付けられた等化されたオフセット給電東方およ
び西方成形反射器アンテナシステムが示されている。西
方成形反射器アンテナシステムは、通常人工衛星上にお
いて認められる衛星バス16の西側に配置された第１の
（西方）成形反射器12および第１の給電ホーン18を含
む。東方成形反射器アンテナシステムは、衛星バス16の
東側に配置された第２の（東方）成形反射器14および第
２の給電ホーン20を含む。東方および西方反射器の方位
がここにおいて説明されているが、任意の対向して配置
される方位が使用されてもよいため、このような方位の
使用は通常の専門用語に過ぎない。

【００１０】西方成形反射器12は給電ホーン18から出た
エネルギを反射し、成形されたビーム放射パターン22を
発生する成形反射面13を有している。東方成形反射器14
は、給電ホーン20から出たエネルギを反射し、成形され
たビーム放射パターン24を発生する反射面15を有してい
る。西方および東方成形反射器12および13は発散および
集束反射面13および15を有してそれぞれ示されている
が、任意の数の成形面が本発明にしたがって使用されて
もよい。成形されたビーム放射パターン22および24は、
実質的に同じ遠フィールド成形ビーム放射パターンおよ
び利得等高線を与える。さらに、反射面13および15は成
形ビーム放射パターン22および24からエネルギを同様に
受信し、給電ホーン18および20に受信されたエネルギを
反射する。

【００１１】西方および東方成形反射器12および14は関
連した第１および第２の焦点32および34をそれぞれ有し
ている。給電ホーン18は、成形反射面13に面するように
第１の焦点32の付近において衛星バス16の西側に取付け
られている。反対に、給電ホーン20は、成形反射面15に
面するように第２の焦点34の付近において衛星バス16の
東側に取付けられている。西方成形反射器アンテナシス
テムは、人工衛星36の中心軸を中心として東方成形反射
器アンテナシステムに対して実質的に対称に配置されて
いる。すなわち、西方および東方成形反射器12および14
並びに関連した給電ホーン18および20は軸36を中心とし
て互いに対称的に配置されている。

【００１２】西方および東方成形反射面13および15は、
実質的に同一の遠フィールド成形ビームパターン内にお
いてエネルギを送信および、または受信するように成形
されている。図６において、米国の本土部分26をカバー
するために人工衛星システムで使用される典型的な遠フ
ィールド成形ビームパターン38が示されている。それを
実行する時、西方成形反射面13は例えば米国本土26のよ
うな地理的領域をカバーする成形ビーム放射パターン22
を提供するように給電ホーン18によって照射される。東
方成形反射面15は、同じ地理的領域を同様にしてカバー
する成形ビームパターン24を提供するように給電ホーン
20によって照射される。

【００１３】動作において、西方成形反射器アンテナシ
ステムは第１の組の通信チャンネルを送信および、また
は受信するために使用されてもよい。東方成形反射器ア
ンテナシステムは、実質的に同じ遠フィールド成形ビー
ム放射パターンにより第２の組の通信チャンネルを同様
に送信および、または受信する。隣接した通信チャンネ
ルは東方および西方成形反射器アンテナシステム間にお
いて分割される。これは人工衛星が特に隣接したチャン
ネル間において低い干渉で非常に多数の通信チャンネル
を提供することを可能にする。

【００１４】通常の方法を使用した場合、東方および西
方成形反射器は一般に一方から他方を分離して独立的に
設計されている。独立反射器設計は通常それらの間に必
要な等化を与えるために著しい量の時間および費用を必
要とする。本発明は、アンテナ反射器システム用の超等
化されたオフセット給電東方および西方成形反射器12お
よび14を短い時間で安価に生成する改良された技術を提
供する。

【００１５】本発明による等化されたオフセット給電東
方および西方成形反射器を生成する技術は、図３乃至図
５に示されている。この技術によると、所望の成形ビー
ム放射パターン22を提供する成形反射面13を有する第１
の成形反射器12が設計され形成される。図３は、母体パ
ラボラ面30に関連した反射面13を持つ西方成形反射器12
を示す。成形された反射面13は一般にパラボラ面30のよ
うな母体面の表面を通してディメンション的な偏位を形
成することによって設計される。ディメンション的な偏
位は、西方成形反射器12の上部および下部エッジＢおよ
びＡの近くでそれぞれ測定された偏位ＸおよびＹを含ん
でいる。一般的に、ディメンション的な偏位は反射面13
のほとんどにわたって存在していることが必要とされ
る。ディメンション的な偏位は、本質的に選択された成
形ビーム放射パターンを生じるように反射器の表面にわ
たって位相エラーを発生させる。

【００１６】第２の成形反射器14は、ここに与えられた
変形にしたがって成形反射面15により設計される。この
説明のために、東方成形反射面15の設計は西方成形反射
面13の変形によって説明する。西方成形反射面13と母体
パラボラ面30との間の偏位ＸおよびＹのようなディメン
ション的な偏位は、西方成形反射面13の表面全体にわた
って測定される。パラボラ母体面は図３乃至図５におい
て好ましい実施例にしたがってに示されているが、母体
面の別の形状は本発明によって使用されてもよい。例え
ば、母体面は双曲線面または平坦な反射面を含んでいて
もよい。

【００１７】反射面15を備えた東方成形反射器14の設計
に至る変形の第１のステップは、さらに図４に示されて
いる。示されているように、西方成形反射面13は母体パ
ラボラ面30の焦点軸40の反対側上に重ねられる。それを
実行する時、ディメンション的な偏位ＸおよびＹは、西
方成形反射面13の下部エッジＡが重ねられた成形反射面
13´の上部エッジＡ´に隣接するように180 °回転され
る。この方位付けは、結果的に焦点軸40を中心として互
いに対称的に配置された西方成形反射面13および重ねら
れた成形反射面13´を生じさせる。変形における第１の
ステップの結果として、反射面13によって生成された成
形ビームパターン22と反射面13´によって生成された成
形ビームパターン22´は互いに関して回転される。

【００１８】東方成形反射面15に至る変形の第２のステ
ップは図５に示されている。示されているように、ディ
メンションＸおよびＹに大きさが等しいＸ´およびＹ´
のようなディメンション的な偏位は、母体パラボラ面30
の反対側に形成される。すなわち、母体面30の正面側で
西方成形反射面13に関してＸおよびＹのような偏位が測
定されるが、東方成形反射器14は母体パラボラ面30の反
対側の背面側で反射面15を形成される。変形の第２のス
テップの結果、成形ビームパターン22´はそれによって
反射面13により生成された成形ビームパターン22に実質
的に等しい成形ビームパターンを生成するように回転さ
れる。成形ビーム放射パターン22および24は、米国の本
土部分26をカバーする図６に示されているような実質的
に等しい遠フィールド成形ビームカバレージ38を提供す
る。この技術は、東方成形反射面15でスタートし、西方
成形反射面13を生成するためにここに示された変形を与
えることによって同様に使用されることが可能である。
さらに、任意の数の所望のビームパターンが本発明にし
たがって選択されてもよい。

【００１９】上記の技術は母体パラボラ面30に関して説
明されてきたが、しかしながら本発明はパラボラ面、平
坦な反射面、回転楕円面およびその他の可能な形状を含
む種々の形状で任意の数の母体面を使用してもよい。別
の実施例によると、本発明はさらに平坦な母体面60に関
連した１対の平坦な反射面を示した図７に示されてい
る。平坦な反射面51を有する平面鏡反射器50は、それら
の間に与えられた偏位ＸおよびＹのようなディメンショ
ン的な偏位を持つ平坦な母体面60に関連して示されてい
る。本発明によると、平坦な反射面50は180 °回転さ
れ、母体面60の反対側に形成されたディメンション的な
偏差Ｘ´およびＹ´と共に形成された軸58の他の側に重
ねられる。結果として、平坦な反射面53を有する第２の
平坦な反射器52が形成される。平坦な反射面51および53
は、等化された遠フィールドビーム放射パターン54およ
び56を提供するように各給電ホーン18および20に動作的
に結合される。

【００２０】本発明は第１および第２の成形反射器12お
よび14にしたがって使用されているが、本発明はカセグ
レンアンテナシステムのような二重反射器システムと組
合せられて使用されることが可能であると考えられる。
さらに、このような使用は任意の数のサブ反射器を含む
ことが可能であると考えられる。さらに、本発明は焦点
32および34の付近に配置された任意の数の給電ホーンと
共に使用されてもよい。

【００２１】上記の観点から、本発明は利用者が等化さ
れたオフセット給電東方および西方成形反射器を提供す
る改良された技術を実現することを可能にすることが理
解されるであろう。以上、本発明はここにおいて特定の
実施例との組合わせで記載されてきたが、添付された特
許請求の範囲に限定される以外、それによって何等制限
が与えられるものではない。当業者は、明細書および図
面の検討から本発明の技術的範囲を逸脱することなく他
の修正が可能であることを認識するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがって衛星バス上に対向して配置
された等化されたオフセット給電東方および西方成形反
射器の正面図。

【図２】本発明による等化されたオフセット給電成形反
射器および関連したビーム放射パターンの側面図。

【図３】母体パラボラ面に比較された第１の成形反射器
の概略図。

【図４】本発明による第２のオフセット成形反射器の設
計を示した概略図。

【図５】本発明による第２のオフセット成形反射器の別
の設計を示した概略図。

【図６】人工衛星システムによって使用される典型的な
遠フィールド成形ビームカバレージの一例の図。

【図７】本発明の別の実施例による平坦な表面を有する
等化されたオフセット給電東方および西方成形反射器の
設計を示した概略図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・アール・ケイス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92633、フラートン、ダブリュ・チャップ マン・アベニュー 1720 (72)発明者 ロバート・テリー・クラーク アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90620、ブエナ・パーク、ラークスピュア ー・ドライブ 7668

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 等化されたビーム放射パターンを与える
   ために関連した給電ホーンに動作するように結合された
   第１および第２の成形反射器を有するアンテナ反射器シ
   ステム用の等化された第１および第２の成形反射器を形
   成する方法において、 第１の成形ビーム放射パターン内においてエネルギを反
   射する第１の成形反射面を有する第１の成形反射器を形
   成し、 前記第１の成形反射面と母体面の一方の側面との間のデ
   ィメンション的偏位を測定し、 母体面の反対側に与えられたディメンション的偏位を有
   する第２の成形反射面を有する第２の成形反射器を形成
   し、第２の成形反射器が実質的に等しいビーム放射パタ
   ーンを提供するように前記第１の成形反射器に関して18
   0 °回転され、前記第１の成形反射器の反対側に位置さ
   れることができるように第２の成形ビーム放射パターン
   を生成するステップを含む反射器形成方法。