JPH0685534A - Reflector Multi-beam antenna device - Google Patents

Reflector Multi-beam antenna device

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JPH0685534A
JPH0685534A JP25356392A JP25356392A JPH0685534A JP H0685534 A JPH0685534 A JP H0685534A JP 25356392 A JP25356392 A JP 25356392A JP 25356392 A JP25356392 A JP 25356392A JP H0685534 A JPH0685534 A JP H0685534A
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JP
Japan
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primary
cluster
feed
frequency
primary radiator
Prior art date
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Pending
Application number
JP25356392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Kawabata
一彰 川端
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0685534A publication Critical patent/JPH0685534A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数利用効率を改善し、システムの周波数
割り当てに柔軟性を与えることのできるマルチビームア
ンテナ装置を提供することにある。 【構成】 反射鏡と、円偏波を発生する複数個の一次放
射器と、前記一次放射器への信号を分配する分配回路か
ら構成されるクラスターフィードを複数個有する反射鏡
マルチビームアンテナ装置において、前記一次放射器は
疎結合特性を有する2個の給電ポートを具備し、前記一
次放射器が2個の前記クラスターフィード間で共用する
場合は、前記2個の給電ポートを前記2個のクラスター
フィードの分配回路ポートに夫々接続し、前記一次放射
器が1個のクラスターフィードのみで用いられる場合に
は、前記一次放射器の第1の給電ポートを無反射終端
し、前記第2の給電ポートを前記分配器に接続したこと
を特徴とする。
(57) [Summary] [Object] To provide a multi-beam antenna device capable of improving frequency utilization efficiency and giving flexibility to frequency allocation of a system. A reflector multi-beam antenna device having a plurality of cluster feeds each comprising a reflector, a plurality of circularly polarized primary radiators, and a distribution circuit for distributing a signal to the primary radiators. , The primary radiator comprises two feed ports having loose coupling characteristics, and when the primary radiator is shared between the two cluster feeds, the two feed ports are connected to the two clusters. If the primary radiator is used for only one cluster feed, the first feeding port of the primary radiator is non-reflectively terminated and the second feeding port is connected to each of the distribution circuit ports of the feed. Is connected to the distributor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、衛星通信や衛星放送
を行うための衛星搭載用の反射鏡マルチビームアンテナ
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a satellite-mounted reflector multi-beam antenna device for performing satellite communication and satellite broadcasting.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、衛星通信や衛星放送の普及に伴
い、これら通信・放送を実現するための衛星搭載用アン
テナの高性能化の研究開発が精力的に行われる。衛星通
信や衛星放送においては、(1)有限の資源である周波
数をいかに効率的に使用するか、(2)小形低価格の地
上局を普及させるために、通信・放送を行うサービスエ
リアでの衛星搭載アンテナの利得をいかに高利得化する
か、ということが大きな技術課題となっている。これを
解決する手段として、1台のアンテナで複数個のビーム
を同時に形成できる反射鏡マルチビームアンテナが、衛
星搭載性、実現性の観点から最も有望である。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of satellite communication and satellite broadcasting, research and development have been vigorously conducted to improve the performance of satellite antennas for realizing these communications and broadcasting. In satellite communication and satellite broadcasting, (1) how to efficiently use frequency, which is a finite resource, (2) in order to popularize small and low-priced ground stations, A major technical issue is how to increase the gain of a satellite antenna. As a means for solving this, a reflector multi-beam antenna capable of simultaneously forming a plurality of beams with one antenna is most promising from the viewpoint of satellite mountability and feasibility.

【0003】図5は、一般的な反射鏡マルチビームアン
テナの構成図で、パラボラ鏡面100、一次給電系10
1から構成される。同図において、一次給電系101
は、パラボラ反射鏡100の焦点近傍に配置され、一次
給電系101から発射された電波は、パラボラ反射鏡1
00で反射し、サービスエリアの方向に伝搬する。
FIG. 5 is a block diagram of a general reflector multi-beam antenna, which includes a parabolic mirror surface 100 and a primary feeding system 10.
It consists of 1. In the figure, the primary feeding system 101
Is disposed near the focal point of the parabolic reflector 100, and the radio waves emitted from the primary feeding system 101 are transmitted by the parabolic reflector 1
00, and propagates in the direction of the service area.

【0004】ここで、図6で示す様なサービスエリアを
3つのビームでカバーする最も簡単なマルチビーム構成
を例に取り、従来の反射鏡マルチビームアンテナの動作
原理、その効果及び問題点に関して説明する。図6で
は、サービスエリアをビーム102、103、104の
3つのビームでカバーし、各々のビームには、周波数f
1、f2、f1が割り当てられているものと仮定してい
る。この様なマルチビーム構成の利点としては、まず第
1に、サービスエリア全体を1つのビームで覆う場合に
比較して高利得化が図れることにある。これは、マルチ
ビームの各々のビームの大きさが、サービスエリア全体
を1つのビームで覆う場合に比して小さいため、エネル
ギーを集中できる事によっている。第2の利点は、ビー
ム102と104を低サイドローブ化することにより、
ビーム102と104間の干渉を低減し、同一周波数を
有効に再利用できる事である。
Here, the operation principle of the conventional reflector multi-beam antenna, its effect and problems will be described by taking the simplest multi-beam configuration in which the service area as shown in FIG. 6 is covered by three beams as an example. To do. In FIG. 6, the service area is covered with three beams 102, 103 and 104, and each beam has a frequency f.
It is assumed that 1, f2 and f1 are assigned. The advantage of such a multi-beam configuration is that, first of all, a higher gain can be achieved as compared with the case where the entire service area is covered with one beam. This is because the size of each beam of the multi-beam is smaller than that of the case where the entire service area is covered with one beam, so that energy can be concentrated. The second advantage is that by lowering the side lobes of beams 102 and 104,
The interference between the beams 102 and 104 can be reduced, and the same frequency can be effectively reused.

【0005】この様な3つのマルチビームを形成するた
めの一次給電系の例を図7、図8に示す。図7は、一次
給電系101の電波を放射する面を示しており、複数個
の一次放射器105、106、107から構成される。
ここで、1つのビームは、点線で示すように3つの一次
放射器で構成されるクラスターフィード108、10
9、110を用いて形成される。即ち、クラスターフィ
ード108、109、110が図6のビーム102、1
03、104に対応する。クラスターフィード形成を用
いる理由は、それを構成する複数個の一次放射器の励振
振幅位相を最適化することにより、アンテナの低サイド
ローブ化が図れ、周波数の再利用が実現できることにあ
る。上記理由により、クラスターフィード形式は、周波
数再利用型反射鏡マルチビームアンテナの基本となって
いる。
An example of a primary feeding system for forming such three multi-beams is shown in FIGS. 7 and 8. FIG. 7 shows the surface of the primary power feeding system 101 that radiates radio waves, and is composed of a plurality of primary radiators 105, 106, and 107.
Here, one beam is a cluster feed 108, 10 composed of three primary radiators as shown by a dotted line.
9, 110 are used. That is, the cluster feeds 108, 109, 110 are the beams 102, 1 of FIG.
It corresponds to 03 and 104. The reason why cluster feed formation is used is that the side lobes of the antenna can be reduced and the frequency can be reused by optimizing the excitation amplitude and phase of the plurality of primary radiators forming the cluster feed. For the above reasons, the cluster feed type is the basis of the frequency reuse type reflector multi-beam antenna.

【0006】また、前述したように、マルチビームアン
テナにおいてはビームの高利得化が必須であり、特にビ
ームが重なり合う領域での利得(一般にクロスオーバー
レベルと言われる。)向上が最も重要となる。これを実
現するためには、図7に示すように、一部の一次放射器
をクラスターフィード間で共用する必要がある。同図に
おいて、一次放射器107が、二つのクラスターフィー
ド108、109の両方で使われている。一般に、反射
鏡アンテナでは、クラスターフィードの物理的間隔が、
ビームの間隔に対応するため、一次放射器の共用を行わ
ないと隣接するビームの間隔が広がってしまい、その結
果、クロスオーバーレベルが低下してしまうという現象
が必ず生ずる。この事から、クロスオーバーレベルを向
上させるためには、一次放射器のクラスターフィード間
での共用が必須である。
Further, as described above, it is indispensable to increase the gain of the beam in the multi-beam antenna, and it is most important to improve the gain (generally called crossover level) in the region where the beams overlap. To achieve this, some primary radiators need to be shared between the cluster feeds, as shown in FIG. In the figure, a primary radiator 107 is used in both of the two cluster feeds 108,109. Generally, in reflector antennas, the physical spacing of the cluster feeds is
In order to correspond to the beam interval, if the primary radiator is not shared, the interval between the adjacent beams will be widened, and as a result, the phenomenon that the crossover level is lowered will inevitably occur. From this fact, in order to improve the crossover level, it is essential to share the primary radiator among the cluster feeds.

【0007】図8には、一次給電系101の一次放射器
と給電回路の一般的な構成を示す。以下、電波を送信し
た場合を例にとり、その構成及び動作原理を説明する。
(電波を受信した場合も同様であるので、ここでは省略
するものとする。)同図において、一次放射器105及
び106は、周波数f1の送信信号を分配する分配器1
11に接続されている。クラスターフィード間で共用す
る一次放射器107には、合波器112が接続されてい
る。合波器112は、分配器111からの周波数f1の
信号と分配器113からの周波数f2の信号を合成する
ものである。分配器111及び113は、入力された信
号にアンテナの低サイドローブ化のための振幅位相重み
付けを行い分配するものである。このように分配器11
1及び113の振幅位相重み付けにより、アンテナビー
ムが低サイドローブ化され周波数再利用が可能となる。
FIG. 8 shows a general structure of the primary radiator and the feeding circuit of the primary feeding system 101. Hereinafter, the configuration and the operating principle will be described by taking the case of transmitting radio waves as an example.
(The same applies when radio waves are received, so it is omitted here.) In FIG. 1, primary radiators 105 and 106 are distributors 1 that distribute a transmission signal of frequency f1.
11 is connected. A multiplexer 112 is connected to the primary radiator 107 shared by the cluster feeds. The multiplexer 112 synthesizes the signal of the frequency f1 from the distributor 111 and the signal of the frequency f2 from the distributor 113. The distributors 111 and 113 perform amplitude and phase weighting on the input signal to reduce the side lobe of the antenna and distribute the signal. In this way, the distributor 11
By weighting the amplitude and phase of 1 and 113, the antenna beam is made into a low side lobe, and frequency reuse is possible.

【0008】しかし、上述した従来の反射鏡マルチビー
ムアンテナでは、以下のような欠点が生ずる。まず第1
に、合波器112は、周波数f1とf2を合成して出力
する必要があるため、周波数f1、f2間で必ずガード
バンド、即ち使用することができない周波数帯域が必ず
必要となることである。即ち、サービスエリア全体に割
り当てられた有限且つ貴重な周波数帯域を全てを使用す
ることができず、周波数の有効な利用が妨げられる結果
となる。
However, the conventional reflector multi-beam antenna described above has the following drawbacks. First of all
In addition, since the multiplexer 112 needs to combine and output the frequencies f1 and f2, a guard band, that is, a frequency band that cannot be used, is necessarily required between the frequencies f1 and f2. That is, it is not possible to use all of the limited and valuable frequency band allocated to the entire service area, resulting in hindering effective use of the frequency.

【0009】第2の欠点は、合波器のバンドエッジ近傍
での通過振幅位相特性が平坦でないため、この周波数領
域においてクラスターフィードの励振振幅位相に誤差が
生じ、マルチビームアンテナの低サイドローブ化が達成
できなくなる。その結果、同一周波数を使用する他のビ
ームからの干渉量が増大し、通信や放送の品質に大きな
影響を及ぼすこととなる。これを回避するためには、合
波器の通過振幅位相特性が低サイドローブ化に影響を与
えない周波数領域のみを使用する方法が考えられる。こ
れは、使用できる周波数帯域がさらに狭まる結果とな
り、周波数有効利用の観点から大きな問題となる。
The second drawback is that the pass-amplitude phase characteristic near the band edge of the multiplexer is not flat, so that an error occurs in the excitation amplitude phase of the cluster feed in this frequency region, and the multi-beam antenna has a low side lobe. Will not be achieved. As a result, the amount of interference from other beams that use the same frequency increases, which greatly affects the quality of communication and broadcasting. In order to avoid this, a method of using only the frequency region in which the pass amplitude / phase characteristics of the multiplexer do not affect the side lobe reduction can be considered. This results in a narrower usable frequency band, which is a serious problem from the viewpoint of effective frequency utilization.

【0010】第3の欠点は、合波器112の周波数帯域
が固定されているため、衛星通信・放送システムとし
て、周波数割り当てに対する柔軟性がなく、例えば、衛
星打ち上げ後、ビームの周波数割り当てを変更したいと
言うような要求を実現することができない。近年、衛星
の寿命が10年以上と長期化する傾向にあり、マルチビ
ームアンテナシステムの設計段階で想定した通信需要を
基に周波数割り当てを行っても、10年という長期の衛
星運用期間中に地域的な通信ニーズが変化し、周波数の
再割り当てを行う可能性が十分考えられる。このような
事情により、合波器で固定的に周波数を割り当てる方式
は、システムの柔軟性を大きく疎外する結果となる。
A third drawback is that since the frequency band of the multiplexer 112 is fixed, the satellite communication / broadcasting system has no flexibility in frequency allocation. For example, the frequency allocation of beams is changed after the satellite is launched. You cannot fulfill the demand you want to make. In recent years, the lifespan of satellites has tended to increase to more than 10 years, and even if frequency allocation is performed based on the communication demand assumed at the design stage of a multi-beam antenna system, the area will be operated within a long period of 10 years of satellite operation It is highly conceivable that real communication needs will change and frequency will be reallocated. Due to such a situation, the method of fixedly allocating the frequency by the multiplexer has the effect of greatly reducing the flexibility of the system.

【0011】さらに、合波器112を3dBハイブリッ
ドに置き換えた一次給電系も考えられるが、この場合に
は、周波数割り当ての柔軟性や周波数有効利用が合波器
に比較して図られるが、3dBハイブリッドに接続され
た一次放射器への入力電力が3dB減少してしまう結果
となる。
Further, a primary power feeding system in which the multiplexer 112 is replaced with a 3 dB hybrid is also conceivable. In this case, flexibility of frequency allocation and effective use of frequency can be achieved as compared with the multiplexer, but 3 dB. This results in a 3 dB reduction in input power to the primary radiator connected to the hybrid.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に、従来の反射鏡マルチビームアンテナにおいては、周
波数再利用を行うための低サイドローブ化とクロスオー
バーレベルの向上を同時に行おうとすると、合波器を用
いたクラスターフィードを使用する必要があり、その結
果、割り当てられた周波数を有効に使用することができ
ず、また、同一周波数を用いる他のビームからの干渉を
受けやすいという問題があった。また、合波器が固定的
に周波数帯域を決定しているため、システム全体の柔軟
性が疎外されると同時に、3dBハイブリッドを合波器
の代わりに用いた場合には、3dBの損失を被るという
問題があった。
As described above, in the conventional reflector multi-beam antenna, if it is attempted to reduce the side lobes for frequency reuse and improve the crossover level at the same time, It is necessary to use a cluster feed with wave filters, which results in the ineffective use of the allocated frequencies and the susceptibility to interference from other beams using the same frequency. It was Also, since the multiplexer fixedly determines the frequency band, the flexibility of the entire system is excluded, and at the same time, when a 3 dB hybrid is used instead of the multiplexer, a loss of 3 dB is incurred. There was a problem.

【0013】本発明は、上記従来例の問題を改善するた
めに創案されたもので、有限なリソースである周波数の
利用効率を改善でき、干渉波の軽減により通信・放送の
高品質化を達成し、システムに周波数割り当てに対する
柔軟性を与えることができると同時に3dBハイブリッ
ドを用いた場合よりも損失を低減できる反射鏡マルチビ
ームアンテナ装置を提供することを目的とする。
The present invention was devised in order to improve the problems of the above-mentioned conventional example, and can improve the utilization efficiency of frequency which is a finite resource, and achieve high quality of communication / broadcast by reducing interference waves. However, it is an object of the present invention to provide a reflector multi-beam antenna device that can give the system flexibility in frequency allocation and at the same time reduce loss as compared with the case of using a 3 dB hybrid.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第1の発明は、反射鏡と、複数個の一次放射器
と前記一次放射器への信号を分配する分配回路から構成
されるクラスターフィードを複数個有する反射鏡マルチ
ビームアンテナ装置において、前記一次放射器は疎結合
特性を有する2個の給電ポートを具備し、前記2個の給
電ポートからは同一旋回の円偏波を発生することがで
き、前記一次放射器を2個の前記クラスターフィード間
で共用する場合は、前記2個の給電ポートを前記2個の
クラスターフィードの分配回路ポートに夫々接続し、前
記一次放射器が1個のクラスターフィードのみで用いら
れる場合には、前記一次放射器の第1の給電ポートを無
反射終端し、前記第2の給電ポートを前記分配器に接続
したことを特徴とする反射鏡マルチビームアンテナ装置
である。
In order to solve the above-mentioned problems, the first invention comprises a reflecting mirror, a plurality of primary radiators, and a distribution circuit for distributing a signal to the primary radiators. In a reflector multi-beam antenna device having a plurality of cluster feeds, the primary radiator has two feed ports having loose coupling characteristics, and the two feed ports generate circularly polarized waves with the same rotation. When the primary radiator is shared between the two cluster feeds, the two power feed ports are connected to the distribution circuit ports of the two cluster feeds, respectively, and the primary radiator is When used with only one cluster feed, the first feeding port of the primary radiator is non-reflectively terminated, and the second feeding port is connected to the distributor. A reflector multibeam antenna device.

【0015】第2の発明は、前記クラスターフィード間
での一次放射器の共用数と前記一次放射器の給電ポート
数を同一にしたことを特徴とする反射鏡マルチビームア
ンテナ装置である。
A second aspect of the invention is a reflector multi-beam antenna device characterized in that the number of primary radiators shared between the cluster feeds is the same as the number of feed ports of the primary radiators.

【0016】[0016]

【作用】本発明によれば、クラスターフィードを構成す
る円偏波一次放射器が2個の給電ポートを具備し、且つ
2個の給電ポート間で疎結合特性を有するので、クラス
ターフィード間で共用される一次放射器を合波器を介し
て接続する必要がなくなり、その結果、上記従来例で問
題となっていた周波数の利用効率の向上が図られる。ま
た、一次放射器の振幅位相通過特性は、合波器に比して
平坦であるため、励振振幅位相誤差が少なく、ビームの
低サイドローブ特性を維持することができる。その結
果、同一周波数を用いる他のビームからの干渉波の影響
が軽減され、通信・放送の高品質化を達成することがで
きる。さらに、一次放射器の周波数に対する制限が合波
器より少ないため、システムの周波数割り当てに柔軟性
が出てくる。また、2個の給電ポート間で疎結合特性を
有する一次放射器を用いているため、3dBハイブリッ
ドを用いた場合よりも損失を低減することができる。
According to the present invention, since the circularly polarized primary radiator forming the cluster feed has two feed ports and has the loose coupling characteristic between the two feed ports, it is shared between the cluster feeds. There is no need to connect the primary radiator via the multiplexer, and as a result, the utilization efficiency of the frequency, which has been a problem in the conventional example, can be improved. Further, since the amplitude / phase pass characteristic of the primary radiator is flatter than that of the multiplexer, the excitation amplitude / phase error is small, and the low sidelobe characteristic of the beam can be maintained. As a result, the influence of interference waves from other beams that use the same frequency is reduced, and high quality communication and broadcasting can be achieved. In addition, the frequency allocation of the primary radiator is less restricted than that of the multiplexer, thus providing flexibility in the frequency allocation of the system. Further, since the primary radiator having the loose coupling characteristic is used between the two power feeding ports, the loss can be reduced as compared with the case of using the 3 dB hybrid.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明の一実施例であるマルチビ
ームアンテナ装置の一次給電系の概略構成図である。同
図において、1、2及び3は夫々2個の給電ポートを有
する一次放射器、4は一次放射器1の第2のポートに接
続された無反射終端、5及び6はクラスターフィードの
励振振幅位相を設定すると同時に、周波数f1の信号を
一次放射器に分配する分配器である。反射鏡と一次給電
系の関係は、従来例で示した図5と同様であり、ここで
は簡単のため省略する。さらに、図1においては、上述
した従来例と同様に、3つの一次放射器でクラスターフ
ィードを構成し、且つクラスターフィード間で一次放射
器3を共用する最も簡単な場合を記している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a primary feeding system of a multi-beam antenna device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1, 2 and 3 are primary radiators each having two feeding ports, 4 is a reflectionless termination connected to the second port of the primary radiator 1, and 5 and 6 are excitation amplitudes of the cluster feed. It is a distributor that sets the phase and at the same time distributes the signal of frequency f1 to the primary radiator. The relationship between the reflecting mirror and the primary feeding system is the same as in FIG. 5 shown in the conventional example, and is omitted here for simplicity. Further, FIG. 1 illustrates the simplest case in which three primary radiators form a cluster feed and the primary radiator 3 is shared between the cluster feeds, as in the above-described conventional example.

【0019】以下、図1を用いて本発明の一実施例の動
作原理を詳細に説明する。但し、2つの給電ポートを具
備し、且つポート間が疎結合となる一次放射器の動作原
理に関しては、後述する。
The operating principle of one embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. However, the operation principle of the primary radiator having two power feeding ports and having loose coupling between the ports will be described later.

【0020】図1において、分配器5は、入力された周
波数f1の信号に低サイドローブ化のための励振振幅位
相重み付けを行い、3つの出力ポートに供給する。この
出力ポートは、一次放射器1、2、3の第1の給電ポー
トに接続されており、分配器5で分配された周波数f1
の信号は、一次放射器1、2、3に供給される。その結
果、一次放射器1、2、3及び分配器5でクラスターフ
ィードが構成される。このクラスターフィードにより、
低サイドローブの周波数f1のビームが形成される。ま
た、一次放射器1、2の分配器5と接続されていない給
電ポートは、反射波を軽減するために無反射終端が接続
されている。さらに、一次放射器3は、隣接するクラス
ターフィードの間で共用しているため、従来例と同様に
クロスオーバーレベルを高く設定することができる。一
方、分配器6とそれに接続された一次放射器からなるク
ラスターフィードと、分配器5及び一次放射器1、2、
3で構成されたクラスターフィードは同一周波数のビー
ムを形成するが、分配器5、6の励振振幅位相重みによ
り、低サイドローブ化が図られているため、両ビーム間
の干渉が軽減される。また、一次放射器の振幅位相通過
特性は、従来例で述べた合波器に比して平坦であるた
め、励振誤差が少なく周波数によらず低サイドローブ特
性を維持することができる。さらに、クラスターフィー
ド内で同一の一次放射器を用いているため、すべての一
次放射器の振幅位相通過特性が製造誤差を除いて一致し
ており、励振振幅位相付けの設計及び分配器の製造が容
易になると同時に、一次放射器間の周波数による振幅位
相通過特性偏差も小さいため、広い帯域に渡って低サイ
ドローブ化が可能となる。この結果、他ビームからの同
一周波数干渉波の影響が軽減され、通信及び放送の高品
質化が達成される。
In FIG. 1, the distributor 5 weights the input signal of the frequency f1 with the excitation amplitude and phase for lowering the side lobe, and supplies it to the three output ports. This output port is connected to the first power supply ports of the primary radiators 1, 2, 3 and has a frequency f1 distributed by the distributor 5.
Signal is supplied to the primary radiators 1, 2, and 3. As a result, the primary radiators 1, 2, 3 and the distributor 5 form a cluster feed. With this cluster feed
A beam of low sidelobe frequency f1 is formed. Further, the feed ports of the primary radiators 1 and 2 which are not connected to the distributor 5 are connected to non-reflection terminations in order to reduce reflected waves. Furthermore, since the primary radiator 3 is shared between the adjacent cluster feeds, the crossover level can be set high similarly to the conventional example. On the other hand, the cluster feed consisting of the distributor 6 and the primary radiators connected thereto, the distributor 5 and the primary radiators 1, 2,
The cluster feed constituted by 3 forms beams of the same frequency, but since the side amplitude is reduced by the excitation amplitude / phase weights of the distributors 5 and 6, the interference between both beams is reduced. Further, since the amplitude / phase pass characteristic of the primary radiator is flatter than that of the multiplexer described in the conventional example, the excitation error is small and the low side lobe characteristic can be maintained regardless of the frequency. Furthermore, since the same primary radiator is used in the cluster feed, the amplitude and phase pass characteristics of all the primary radiators are the same except the manufacturing error, and the excitation amplitude phasing design and the distributor manufacturing are At the same time, since the deviation between the amplitude and phase pass characteristics due to the frequency between the primary radiators is small, the side lobe can be reduced over a wide band. As a result, the influence of the same frequency interference wave from other beams is reduced, and high quality of communication and broadcasting is achieved.

【0021】さらに、一次放射器はサービスエリア全体
に割り当てられた全周波数帯域をカバーするように動作
させることができるため、ビームの周波数割り当てに対
する制限がない。この結果、衛星運用期間中にビームの
周波数割り当ての変更が容易になりシステムの柔軟性を
増すことができる。
Furthermore, since the primary radiator can be operated to cover the entire frequency band allocated to the entire service area, there is no restriction on the frequency allocation of the beam. As a result, the frequency allocation of the beam can be easily changed during the satellite operation period, and the flexibility of the system can be increased.

【0022】図2は、上記実施例においてクラスター間
で共用しない一次放射器に対しては、2給電ポートを有
しない一般的な一次放射器7を用いていることを特徴と
している。この様な構成にすると、クラスターフィード
内で異なる一次放射器を用いているため、図1の実施例
で説明した励振振幅位相付けの設計の容易さや一次放射
器間の周波数による振幅位相通過特性偏差の縮小はでき
ないが、他の効果は図1に示した実施例と同様であり、
さらに、無反射終端を削減でき構成が単純化されるとい
う利点を有する。
FIG. 2 is characterized in that a general primary radiator 7 having no two feeding ports is used for the primary radiator which is not shared between the clusters in the above embodiment. With such a configuration, since different primary radiators are used in the cluster feed, it is easy to design the excitation amplitude phasing described in the embodiment of FIG. 1 and the amplitude phase pass characteristic deviation due to the frequency between the primary radiators. However, other effects are similar to those of the embodiment shown in FIG.
Furthermore, there is an advantage that the non-reflective termination can be reduced and the configuration can be simplified.

【0023】次に、図1及び図2の実施例における一次
放射器に関して説明する。一次放射器は、2つの給電ポ
ートを有し、且つこの2つの給電ポート間の結合が疎結
合特性を有するものである。この様な一次放射器として
は、例えば、特開平3−309135号公報に記載され
たものがある。上記公開特許では、直交した2つの直線
偏波プローブで給電されたアンテナ素子を4素子用いこ
れらを2つのシーケンシャル給電回路で合成し、2つの
同一円偏波を発生できる給電ポートを有している。さら
に、この公開公報では、アンテナ素子の2つのプローブ
は、異なる周波数で整合が取れていることを前提として
おり、この場合、給電ポート間の結合は、−30dBと
疎結合となっており、どちらかの給電ポートから入力さ
れた電波は、他のポートにはそれ程結合せず、入力され
た電波のほとんどは放射されることが分かる。
Next, the primary radiator in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The primary radiator has two feed ports, and the coupling between the two feed ports has a loose coupling characteristic. An example of such a primary radiator is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-309135. In the above-mentioned published patent, four antenna elements fed by two orthogonal linearly polarized wave probes are used, and these are combined by two sequential feeding circuits to have a feeding port capable of generating two identical circularly polarized waves. . Further, in this publication, it is premised that the two probes of the antenna element are matched at different frequencies, and in this case, the coupling between the feeding ports is -30 dB and loose coupling. It can be seen that the radio waves input from the power feeding port do not couple to other ports so much, and most of the input radio waves are radiated.

【0024】図1及び図2の示した本発明の実施例にお
ける一次放射器として、上記公開公報の述べられている
アンテナを用いることができる。その結果、合波器を用
いた従来例に比較して、励振振幅誤差の軽減は可能であ
るが、給電ポートが異なる周波数に固定されているた
め、周波数再割り当ての柔軟性や周波数利用効率の向上
には難点がある。
The antenna described in the above publication can be used as the primary radiator in the embodiment of the present invention shown in FIGS. As a result, compared to the conventional example using a multiplexer, the excitation amplitude error can be reduced, but since the power supply port is fixed at a different frequency, flexibility of frequency reallocation and frequency utilization efficiency are improved. There are difficulties in improving.

【0025】そこで、前記公開公報で述べられているア
ンテナ素子の直交した2つの直線偏波プローブが同一の
周波数帯で整合が取れており、さらに、4つのアンテナ
素子を給電するシーケンシャル給電回路が90°及び1
80°ハイブリッドで構成されている場合を考える。
Therefore, the two orthogonal linear polarization probes of the antenna elements described in the above-mentioned publication are matched in the same frequency band, and the sequential feeding circuit for feeding the four antenna elements is 90. ° and 1
Consider the case of being composed of an 80 ° hybrid.

【0026】図3に、本発明における一次放射器の概略
構成図を示す。同図において、10はアンテナ素子、1
1は第1の直線偏波プローブ、12は第2の直線偏波プ
ローブである。アンテナ素子10は、直交する2つの直
線偏波プローブ11、12を有し、両者のプローブ1
1、12からは、直交した直線偏波がアンテナ素子10
を介して放射される。また、前記2つの直線偏波プロー
ブ11、12からアンテナ素子側をみたインピーダンス
は、同一周波数帯で整合が取れている。また、前記アン
テナ素子10は物理的に90°毎づつ回転して配列され
ている。
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the primary radiator in the present invention. In the figure, 10 is an antenna element, 1
Reference numeral 1 is a first linear polarization probe, and 12 is a second linear polarization probe. The antenna element 10 has two linearly polarized probes 11 and 12 which are orthogonal to each other.
From 1 and 12, orthogonal linearly polarized waves are transmitted to the antenna element 10
Is emitted through. The impedances of the two linear polarization probes 11 and 12 as viewed from the antenna element side are matched in the same frequency band. Further, the antenna elements 10 are physically rotated by 90 ° and arranged.

【0027】次に、図4は、図3の4つのアンテナ素子
10を用いて円偏波を発生させるためのシーケンシャル
給電回路を示す。同図において、13及び14は90°
ハイブリッド回路、15は180°ハイブリッド回路、
16は最終的な一次放射器の給電ポートである。図4
は、図3のA1〜A4のプローブと接続されるシーケン
シャル給電回路を示したが、B1〜B4のプローブに接
続されるシーケンシャル給電回路も同様の構成となるの
でここでは省略してある。
Next, FIG. 4 shows a sequential feeding circuit for generating circularly polarized waves using the four antenna elements 10 of FIG. In the figure, 13 and 14 are 90 °
Hybrid circuit, 15 is a 180 ° hybrid circuit,
Reference numeral 16 is a power feeding port of the final primary radiator. Figure 4
3 shows the sequential power supply circuit connected to the probes A1 to A4 in FIG. 3, but the sequential power supply circuit connected to the probes B1 to B4 has the same configuration and is omitted here.

【0028】以下、上記図3及び図4を用いてその動作
原理を説明する。まず、図4に示す給電ポートに信号が
印加されているものとする。信号は、180°ハイブリ
ッド回路15により、90°ハイブリッド回路13へ
は、0°位相で、一方、90°ハイブリッド回路14へ
は、−180°位相で分配される。90°ハイブリッド
回路13は、180°ハイブリッド回路15からの信号
をA1ポートへは−90°位相で、A2ポートへは、0
°位相で分配する。同様に、90°ハイブリッド回路1
4は、180°ハイブリッド回路15からの信号をA3
ポートへは−90°位相で、A4ポートへは、0°位相
で分配する。その結果、図3に示すA1〜A4へ給電さ
れる信号の位相は、A1…−90°、A2…0°、A3
…−270°、A4…−180°となる。また、図3に
示すようにA1〜A4のプローブは空間的に90°づつ
回転している。この様に、シーケンシャル給電系で設定
された位相と、アンテナ素子10の物理的回転により、
円偏波が発生する。上記の例では、左旋偏波となる。プ
ローブB1〜B4に対しても同様のシーケンシャル給電
構成で同一の円偏波を発生させることができる。
The operation principle will be described below with reference to FIGS. First, it is assumed that a signal is applied to the power supply port shown in FIG. The signal is distributed by the 180 ° hybrid circuit 15 to the 90 ° hybrid circuit 13 in 0 ° phase, while to the 90 ° hybrid circuit 14 in −180 ° phase. The 90 ° hybrid circuit 13 outputs the signal from the 180 ° hybrid circuit 15 to the A1 port with a −90 ° phase, and to the A2 port with 0 phase.
° Distribute in phase. Similarly, 90 ° hybrid circuit 1
4 receives the signal from the 180 ° hybrid circuit 15 as A3
It is distributed at -90 ° phase to the port and 0 ° phase to A4 port. As a result, the phases of the signals fed to A1 to A4 shown in FIG. 3 are A1 ... -90 °, A2 ... 0 °, A3.
...- 270 [deg.], A4 ... -180 [deg.]. Further, as shown in FIG. 3, the probes A1 to A4 are spatially rotated by 90 °. In this way, by the phase set in the sequential feeding system and the physical rotation of the antenna element 10,
Circular polarization is generated. In the above example, it is a left-handed polarized wave. The same circularly polarized wave can be generated for the probes B1 to B4 with the same sequential power feeding configuration.

【0029】ここで、A1〜A4のプローブと接続され
たシーケンシャル給電回路の給電ポートをAポート、B
1〜B4のプローブと接続されたシーケンシャル給電回
路の給電ポートをBポートと呼ぶことにする。このA及
びBポート間の結合は、疎結合であることが以下のよう
に説明される。まず第1に、アンテナ素子10内でのA
iとBi(i=1、4)の結合は、直線偏波プローブ1
1、12が直交しているためほとんど結合がない。次に
AiとBj(i、jは異なる)の結合であるが、これは
放射素子間の相互結合であり、アンテナ素子間隔によっ
て異なるが、一般的に使用される素子間隔が0.6波長
以上であれば、−15dB程度であり、それ程の結合は
ない。このような事から、A及びBポート間の結合は、
疎結合であることがわかる。この結果、給電ポートに入
力された電力は、A、Bの給電ポートが同一周波数で整
合していても効率的に放射されていることが分かる。ま
た、従来例で説明したような合波器の代わりに3dBハ
イブリッドを使用した場合に比較して、損失を少なくす
る事ができる。さらに、周波数帯域内での合波器に見ら
れるような振幅位相通過特性もないため、励振誤差の発
生が少ない。
Here, the power supply ports of the sequential power supply circuit connected to the probes A1 to A4 are A port and B, respectively.
The power feeding ports of the sequential power feeding circuit connected to the probes 1 to B4 will be referred to as B ports. It will be explained below that the coupling between the A and B ports is loose coupling. First of all, A in the antenna element 10
i and Bi (i = 1, 4) are coupled by the linear polarization probe 1
Since 1 and 12 are orthogonal, there is almost no bond. Next is the coupling of Ai and Bj (i and j are different), which is a mutual coupling between the radiating elements and varies depending on the antenna element spacing, but generally used element spacing is 0.6 wavelength or more. Then, it is about −15 dB, and there is no such coupling. Therefore, the connection between the A and B ports is
It turns out that it is loosely coupled. As a result, it can be seen that the power input to the power supply ports is efficiently radiated even if the power supply ports A and B match at the same frequency. Further, the loss can be reduced as compared with the case where a 3 dB hybrid is used instead of the multiplexer as described in the conventional example. Further, since there is no amplitude / phase pass characteristic as seen in the multiplexer in the frequency band, the occurrence of excitation error is small.

【0030】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。例えば、図4に示したアンテナ素子としては、
パッチアンテナ、導波管、ホーン等を使用することがで
きる。また、図2及び図3の実施例では、1つのクラス
ターフィードを3個の一次放射器で構成する場合を記し
たが、3個に限定したわけではなく、複数個の一次放射
器から構成されるクラスターフィードに対しても本発明
を適用することができる。さらに、図2及び図3の実施
例では、クラスターフィード間で1個の一次放射器を共
用する例を示したが、複数個でも良い。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して用いることがで
きる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as the antenna element shown in FIG.
A patch antenna, a waveguide, a horn, etc. can be used. Further, in the embodiments of FIGS. 2 and 3, the case where one cluster feed is composed of three primary radiators is described, but the number is not limited to three, and it is composed of a plurality of primary radiators. The present invention can be applied to a cluster feed. Further, in the embodiments of FIGS. 2 and 3, the example in which one primary radiator is shared between the cluster feeds is shown, but a plurality of cluster radiators may be used. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の反射鏡マルチビームアンテナ装
置によれば、周波数に対する制約が緩和された一次放射
器系を構築できることにより、周波数利用効率の向上、
周波数再割り当ての柔軟性、通信放送の高品質化及び損
失の低減を図った反射鏡マルチビームアンテナを提供す
ることができ絶大なる効果を発揮する。
According to the reflector multi-beam antenna apparatus of the present invention, it is possible to construct a primary radiator system in which restrictions on frequencies are relaxed, thereby improving frequency utilization efficiency,
It is possible to provide a reflector multi-beam antenna that achieves flexibility of frequency reassignment, high quality of communication broadcasting, and reduction of loss, and exerts a great effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るマルチビームアンテナ装置の一
次給電系の一実施例を示す概念構成図
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram showing an example of a primary feeding system of a multi-beam antenna device according to the present invention.

【図2】 マルチビームアンテナ装置の一次給電系にお
いて、無反射終端を削減した場合を示す概念構成図
FIG. 2 is a conceptual configuration diagram showing a case where a non-reflecting termination is reduced in a primary feeding system of a multi-beam antenna device

【図3】 本発明に係る一次放射器のアンテナ面の構成
を示した図
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an antenna surface of a primary radiator according to the present invention.

【図4】 本発明に係る一次放射器のシーケンシャル給
電系の構成を示した図
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a sequential feeding system of the primary radiator according to the present invention.

【図5】 反射鏡マルチビームアンテナの構成を示した
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a reflector multi-beam antenna.

【図6】 反射鏡マルチビームアンテナの原理を説明す
るためのマルチビームの空間的な配置と周波数の割り当
てを示した図
FIG. 6 is a diagram showing spatial arrangement of multi-beams and frequency allocation for explaining the principle of a reflector multi-beam antenna.

【図7】 反射鏡マルチビームアンテナの一次放射器の
構成を示した図
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a primary radiator of a reflector multi-beam antenna.

【図8】 反射鏡マルチビームアンテナの一次給電系の
従来例を示した図
FIG. 8 is a diagram showing a conventional example of a primary feed system of a reflector multi-beam antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3…2給電ポートを有する一次放射器 4…無反射終端 5,6…分配器 7…1給電ポートを有する一次放射器 10…アンテナ素子 11…第1の直線偏波プローブ 12…第2の直線偏波プローブ 13,14…90°ハイブリッド回路 15…180°ハイブリッド回路 16…給電ポート 1, 2, 3 ... Primary radiator having 2 feeding ports 4 ... Non-reflective termination 5, 6 ... Distributor 7 ... Primary radiator having 1 feeding port 10 ... Antenna element 11 ... First linearly polarized probe 12 ... Second linear polarization probe 13, 14 ... 90 ° hybrid circuit 15 ... 180 ° hybrid circuit 16 ... Feeding port

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反射鏡と、複数個の一次放射器及びこの
一次放射器への信号を分配する分配回路から構成される
複数個のクラスターフィードとを有する反射鏡マルチビ
ームアンテナ装置において、前記一次放射器は疎結合特
性を有し同一旋回の円偏波を発生する2個の給電ポート
を具備し、前記一次放射器を2個の前記クラスターフィ
ード間で共用する場合は、該一次放射器の2個の給電ポ
ートを該2個のクラスターフィードの分配回路に夫々接
続し、前記一次放射器を1個のクラスターフィードのみ
で用いる場合は、該一次放射器の一方の給電ポートを無
反射終端し、他方の給電ポートを該1個のクラスターフ
ィードの分配回路に接続したことを特徴とする反射鏡マ
ルチビームアンテナ装置。
1. A reflector multi-beam antenna device comprising: a reflector; and a plurality of cluster feeds each comprising a plurality of primary radiators and a distribution circuit for distributing signals to the primary radiators. The radiator is provided with two feed ports which have a loosely coupled characteristic and generate circularly polarized waves of the same rotation. When the primary radiator is shared between the two cluster feeds, When two feed ports are respectively connected to the distribution circuits of the two cluster feeds and the primary radiator is used for only one cluster feed, one of the feed ports of the primary radiator is non-reflectively terminated. , A mirror multi-beam antenna device, wherein the other feeding port is connected to the one cluster feed distribution circuit.
【請求項2】 前記クラスターフィード間での一次放射
器の共用数と前記一次放射器の給電ポート数を同一にし
たことを特徴とする請求項1記載の反射鏡マルチビーム
アンテナ装置。
2. The reflector multi-beam antenna device according to claim 1, wherein the number of primary radiators shared between the cluster feeds is the same as the number of feed ports of the primary radiators.
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