JPH0728728Y2 - 全方向性アンテナを搭載した人工衛星 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、全方向性アンテナを搭載した人工衛星に関す
る。

従来技術 人工衛星には、多くの場合、全方向性アンテナが搭載さ
れている。全方向性アンテナとして一般に、４本又は８
本のホイツプアンテナで構成されたターンスタイルアン
テナが採用されている。

ホイップアンテナについて説明する。いま第10図に示す
ような人工衛星に搭載されたホイップアンテナを考える
と、θ軸に直交する水平面内（θ＝90°）の指向性は第
11図のようにほぼ円形になり、他方θ軸を含む垂直面内
の指向性は第12図のようにほぼ８の字形になる。次にタ
ーンスタイルアンテナは、第13図のように４本のホイッ
プアンテナを空間的に90°ずつずらせて配置し、給電す
る電流の位相はそれぞれ2/πradずらせたもので、図の
ｄは小さいことが望ましい。また４本のホイップアンテ
ナは第13図のように同一平面状に配置しても、あるいは
傾斜させて配置してもよい。

ターンスタイルアンテナを構成する各ホイップアンテナ
に関して、その寸法は使用する周波数の1/4波長であ
り、例えば周波数が400MHzであれば、18.75cmとなる。
太さについては特に制約はないが、例えば直径は2mm程
度となる。また偏波特性は円偏波となり、地上アンテナ
が右旋円偏波となっていれば、これに整合させるため右
旋円偏波となります。

第１図はこのホイツプアンテナを搭載した人工衛星の側
面図である。この人工衛星は、使用波長より大きな寸法
を有し、太陽電池パドル２が付属し、人工衛星本体１の
上面パネル３と下面パネル４にホイツプアンテナ6,7が
４本づつそれぞれ実装されている。今、人工衛星の中心
から図のように角度θをとると、ホイツプアンテナ６
（４本）およびホイツプアンテナ７（４本）が示す半球
面の放射パターンはそれぞれ第２図、第３図で、両者は
90°と270°を結ぶ直線で互いに対称となる。すなわち
このような、使用波長より大きな寸法を有し、かつ太陽
電池パドル２が付属した人工衛星に対しては、ホイツプ
アンテナ６（４本）とホイツプアンテナ７（４本）を切
変えることによつてアンテナを中心とする全方向、すな
わち全立体角（４πステラジアン）においてほぼ一様に
電力を放射する全方向性アンテナ放射パターンを確保し
ている。

しかしながら、近年、人工衛星の大型化に伴ない、対ロ
ケット結合部（第１図の５）も直径が大きくなり、全長
が長くなる（例えば、従来、直径376mm、全長35mmであ
つたのが、近年、直径650mm、全長200mmになつている）
傾向にあり、下部のホイツプアンテナを従来のように下
面パネルに実装すると、次のような問題点を生じる。第
１に、対ロケット結合部の直径が大きいためにホイツプ
アンテナの間隔も大きくなり、各ホイツプアンテナによ
つて放射される電波が逆相になる部分が生じて、θ＝90
°の方向のレベル変動が大きくなる。例えば４本のホイ
ップアンテナの場合、対ロケット結合部の直径が大きく
なると、水平面内（θ＝90°）の放射パターンは第14図
に示すように不均一になる。したがつてホイツプアンテ
ナの数を増やす等の対策が必要になる。第２に、対ロケ
ツト結合部が長くなるので、対ロケット結合部からの反
射波が大きくなり、ホイツプアンテナの直接波との干渉
によつてアンテナ放射パターンが乱され半球面放射パタ
ーンを得ることが難しくなる。すなわち、素子数を増や
して例えば８素子にすると水平面内の放射パターンは改
善されるが、対ロケット結合部が長くなると、これの影
響によりθ＝125°付近に切込みが生じてくる。

第４図は太陽電池パドル12が付属し、直径および全長が
第１図の場合より大きい対ロケツト結合部15を有し、ホ
イツプアンテナ16（４本）17（８本）を第１図のように
人工衛星本体11の上面パネル13,下面パネル14にそれぞ
れ実装した人工衛星の側面図、第５図は下面図である。
第６図は、この場合のホイツプアンテナ17（８本）のア
ンテナ放射パターン（角度θのとり方は第１図と同じ）
を示しており、θ＝125°付近に切れ込みが生じてい
る。すなわち、第２図、第３図のような半球面の放射パ
ターンは得られず、全方向性アンテナ放射パターンの実
現は不可能である。

考案の目的 したがつて、本考案の目的は、対ロケツト結合部の寸法
が大きい場合でも全方向性アンテナ放射パターンが得ら
れるように全方向性アンテナを実装した、全方向性アン
テナを搭載した人工衛星を提供することである。

考案の構成 このために、本考案は、人工衛星の対ロケツト結合部の
分離面に全方向性アンテナを実装するようにしたもので
ある。

実施例 以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。
第７図は本考案の１実施例に係る、全方向性アンテナ放
射パターンを有する人工衛星の側面図、第８図は下面図
である。上部のホイツプアンテナ26は、従来と同じよう
に、太陽電池パドル22が付属した人工衛星本体21の上面
パネル23に４本、実装されている。下方のホイツプアン
テナ27は、下面パネル24ではなく対ロケツト結合部の25
の分離面28に４本、実装されている。このように、ホイ
ツプアンテナ27を対ロケツト結合部25の分離面に実装す
ることにより、下面パネル24に実装する場合よりもアン
テナ間距離を小さくすることができる。したがつて、各
ホイツプアンテナ27によつて放射される電波が逆相とな
ることがなくなり、θ＝90°の方向のレベル変動も少な
く、かつθ＝125°付近に切れ込みのない半球面に近い
アンテナ放射パターン（第９図）が得られる。また、ホ
イツプアンテナ27を対ロケツト結合部25の分離面28に取
付けるため、対ロケツト結合部25による反射波の影響を
受けない。なお、対ロケット結合部25が結合されるロケ
ツト側の結合部すなわち衛星分離部は、たとえば「第25
回宇宙科学技術連合講演会講演集、第82頁、図１、昭和
56年10月22〜23日、京大会館」に示されるような円筒構
造となっている。したがって、結合時には対ロケット分
離面28の縁の内側に実装されたホイップアンテナ27は、
円筒構造の衛星分離部の内側に収納されることになる。

第15図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は本考案に関す
る、対ロケット結合部の構造、同結合部の分離面の構
造、分離面へのホイップアンテアの取付構造、及びロケ
ット側結合構造をそれぞれ示す。尚（Ｃ）において分離
面は実際にはベルトで周囲が固定されるものである。更
に、（Ｃ）で29が分離面の縁を示し、この縁の内側にア
ンテナが配置される。

考案の効果 以上説明したように、本考案の全方向性アンテンを搭載
した人工衛星は、ホイツプアンテナを対ロケツト結合部
の分離面に実装するため、（１）ホイツプアンテナ間の
距離を小さくでき、各ホイツプアンテナによつて放射さ
れる電波が逆相となることがなくなり、半球面に近いア
ンテナ放射パターンが得られる。（２）対ロケツト結合
部による反射波の影響を受けないという効果がある。

本考案の要旨は、分離面に半球面に近いアンテナ放射パ
ターンをもつ全方向性アンテナを実装するものであり、
実施例ではターンスタイルアンテナを構成するアンテナ
素子としてホイツプアンテナの例を示したが、これと同
等の特性をもつものであれば、同様に適用できることは
明らかであり、本考案には、ホイツプアンテナの他にヘ
リカルアンテナ伝送線路型アンテナ等の型式の異つた全
方向性アンテナを対ロケツト結合部の分離面に実装した
人工衛星も当然含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、全方向性アンテナを搭載した従来の人工衛星
の側面図、第２図は第１図の人工衛星において上面パネ
ルに実装した全方向性アンテナの放射パターン、第３図
は第１図の人工衛星において下面パネルに実装した全方
向性アンテナの放射パターン、第４図は、対ロケツト結
合部の寸法が大きく、全方向性アンテナを搭載した従来
の人工衛星の側面図、第５図は第４図の下面図、第６図
は第４図の人工衛星において下面パネルに実装した全方
向性アンテナの放射パターン、第７図は本考案の１実施
例に係り、全方向性アンテナ放射パターンを有する人工
衛星の側面図、第８図は第７図の下面図、第９図は第７
図の人工衛星において下面パネルに実装した全方向性ア
ンテナの放射パターンである。第10図は人工衛星に搭載
されたホイップアンテナを示す図、第11図は第10図に示
したアンテナの水平面内の指向性を示す図、第12図は第
10図に示したアンテナの垂直面内の指向性を示す図、第
13図は複数のホイップアンテナで構成されるターンスタ
イルアンテナの構成を示す図、第14図は従来例におい
て、対ロケット結合部の直径が大きくなった場合の水面
図の放射パターンの変化を示す図、第15図は本考案の対
ロケット結合部分の詳細図である。 21:人工衛星本体,22:太陽電池パドル,23:上面パネル,2
4:下面パネル,25:対ロケット結合部,26,27:ホイツプア
ンテナ,18:対ロケット結合部の分離面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上面と下面にそれぞれ半球面に近いアンテ
   ナ放射パターンをもつアンテナ装置を実装する人工衛星
   において、対ロケットの結合部の分離面の縁の内側にタ
   ーンスタイルアンテナを構成するように複数のアンテナ
   素子を人工衛星の中心軸まわりに均等に分散配置した下
   面実装のアンテナ装置を備えることを特徴とする全方向
   性アンテナを搭載した人工衛星。