JPH0767046B2 - 成形ビ−ム反射鏡アンテナ - Google Patents
成形ビ−ム反射鏡アンテナInfo
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- JPH0767046B2 JPH0767046B2 JP12489387A JP12489387A JPH0767046B2 JP H0767046 B2 JPH0767046 B2 JP H0767046B2 JP 12489387 A JP12489387 A JP 12489387A JP 12489387 A JP12489387 A JP 12489387A JP H0767046 B2 JPH0767046 B2 JP H0767046B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、反射鏡形状を修整して成形された反射パター
ンを形成する成形ビーム反射鏡アンテナに関するもので
ある。
ンを形成する成形ビーム反射鏡アンテナに関するもので
ある。
（従来技術とその問題点） 単峰性のビームを反射するアンテナに対し、放射ビーム
形状を特別な形状に成形した反射鏡アンテナは成形ビー
ム反射鏡アンテナと呼ばれている。空港用のレーダに見
られるように垂直面内でコセカント２乗形のビーム成形
を行ったもの、特定の地域のみを照射するように特別な
形状のビームに成形した衛星搭載用アンテナなど、従来
より数多く実用されている。
形状を特別な形状に成形した反射鏡アンテナは成形ビー
ム反射鏡アンテナと呼ばれている。空港用のレーダに見
られるように垂直面内でコセカント２乗形のビーム成形
を行ったもの、特定の地域のみを照射するように特別な
形状のビームに成形した衛星搭載用アンテナなど、従来
より数多く実用されている。
単一のビームを放射する従来の成形ビーム反射鏡アンテ
ナの具体例について説明する。
ナの具体例について説明する。
図１は、反射鏡１と給電ホーン２から構成される成形ビ
ーム反射鏡アンテナの一例である。この反射鏡１の縦断
面曲線３（Ｙ−Ｚ面内曲線）は、Ｙ−Ｚ面内の放射ビー
ムが所定の形状になるような曲線である。成形された放
射ビーム形状の一例として、図１（ｂ）にはコセカント
２乗形のビームを示している。このような縦断面曲線３
を決定する手法は、微分方程式を用いる方法などすでに
よく知られている。一方、横断面曲線群4n（ｎ＝1,…i,
…ｎ）は、水平面内（Ｘ−Ｚ面内）で単峰性のビームを
形成するように、給電ホーン２の位置に焦点を有する放
物線群からなる。このような反射鏡面を用いることによ
り、図１（ｂ），（ｃ）のように形成されたビームを放
射するアンテナを得ることができる。ビーム形状として
は、図１（ｂ），（ｃ）のようなコセカント２乗ビーム
／単峰性ビームの組み合せだけでなく、単峰性ビーム／
扇形ビーム，コセカント２乗ビーム／扇形ビーム或いは
さらに複雑なビーム形状を有する反射鏡アンテナが同様
の考え方から得られる。しかし、これらの反射鏡アンテ
ナでは、複数のアンテナビームを同時に放射するマルチ
ビームの機能やビーム偏移の機能は有していない。
ーム反射鏡アンテナの一例である。この反射鏡１の縦断
面曲線３（Ｙ−Ｚ面内曲線）は、Ｙ−Ｚ面内の放射ビー
ムが所定の形状になるような曲線である。成形された放
射ビーム形状の一例として、図１（ｂ）にはコセカント
２乗形のビームを示している。このような縦断面曲線３
を決定する手法は、微分方程式を用いる方法などすでに
よく知られている。一方、横断面曲線群4n（ｎ＝1,…i,
…ｎ）は、水平面内（Ｘ−Ｚ面内）で単峰性のビームを
形成するように、給電ホーン２の位置に焦点を有する放
物線群からなる。このような反射鏡面を用いることによ
り、図１（ｂ），（ｃ）のように形成されたビームを放
射するアンテナを得ることができる。ビーム形状として
は、図１（ｂ），（ｃ）のようなコセカント２乗ビーム
／単峰性ビームの組み合せだけでなく、単峰性ビーム／
扇形ビーム，コセカント２乗ビーム／扇形ビーム或いは
さらに複雑なビーム形状を有する反射鏡アンテナが同様
の考え方から得られる。しかし、これらの反射鏡アンテ
ナでは、複数のアンテナビームを同時に放射するマルチ
ビームの機能やビーム偏移の機能は有していない。
次に単峰性のマルチビームを放射できる従来の反射鏡ア
ンテナとして、図２（ａ）のパラボラトーラスアンテナ
を例に説明する。反射鏡11の縦断面曲線13は、給電ホー
ン２の位置に焦点を有する放物線である。この放物線13
を縦断面内のｙ軸又はｙ軸から僅かに傾いたｙ′軸を回
転中心として回転移動した時にできる曲面を反射鏡11の
曲面としている。即ち、横断面曲線14は円弧になってい
る。このアンテナでは、反射鏡がｙ軸又はｙ′軸に関し
て回転対称なので給電ホーン２を２′で示すようにその
回転軸まわりに回転移動すれば、放射ビーム方向も回転
移動する。即ち、反射鏡を固定したままビーム走査の行
えるビーム偏移形アンテナになる。また、１つの給電ホ
ーンを回転移動する代りに、給電ホーンをちょうど回転
移動した状態の位置に配置して、それぞれを別個に励振
すれば、複数のビームを同時に放射するマルチビームア
ンテナになる。
ンテナとして、図２（ａ）のパラボラトーラスアンテナ
を例に説明する。反射鏡11の縦断面曲線13は、給電ホー
ン２の位置に焦点を有する放物線である。この放物線13
を縦断面内のｙ軸又はｙ軸から僅かに傾いたｙ′軸を回
転中心として回転移動した時にできる曲面を反射鏡11の
曲面としている。即ち、横断面曲線14は円弧になってい
る。このアンテナでは、反射鏡がｙ軸又はｙ′軸に関し
て回転対称なので給電ホーン２を２′で示すようにその
回転軸まわりに回転移動すれば、放射ビーム方向も回転
移動する。即ち、反射鏡を固定したままビーム走査の行
えるビーム偏移形アンテナになる。また、１つの給電ホ
ーンを回転移動する代りに、給電ホーンをちょうど回転
移動した状態の位置に配置して、それぞれを別個に励振
すれば、複数のビームを同時に放射するマルチビームア
ンテナになる。
このアンテナの縦断面内や横断面内の放射ビーム幅は、
反射鏡11の外周形状（縦横比），給電ホーン２の放射パ
ターン形状，放物線13の焦点距離ｆと円弧14の回転半径
Ｒ（図２のOM）の比f/Rなどによって変化するが、いず
れの断面内においても図２（ｂ）（ｃ）のような単峰性
のビーム形状となる。従って、図１（ｂ）のように特別
なビーム形状を形成することはできなかった。
反射鏡11の外周形状（縦横比），給電ホーン２の放射パ
ターン形状，放物線13の焦点距離ｆと円弧14の回転半径
Ｒ（図２のOM）の比f/Rなどによって変化するが、いず
れの断面内においても図２（ｂ）（ｃ）のような単峰性
のビーム形状となる。従って、図１（ｂ）のように特別
なビーム形状を形成することはできなかった。
（発明の目的） 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、成形ビームアンテナとしての機能と単峰性のマル
チビームアンテナやビーム偏移形アンテナの機能とを共
に有する成形ビーム反射鏡アンテナを提供することを目
的とする。
ので、成形ビームアンテナとしての機能と単峰性のマル
チビームアンテナやビーム偏移形アンテナの機能とを共
に有する成形ビーム反射鏡アンテナを提供することを目
的とする。
（発明の構成と作用） 本発明によるアンテナは、縦断面内で一次元的に成形さ
れたビームを有し、かつ、横断面方向に複数のビームを
放射したり、横断面内でビーム偏移したりできるもので
ある。
れたビームを有し、かつ、横断面方向に複数のビームを
放射したり、横断面内でビーム偏移したりできるもので
ある。
（実施例） 図３（ａ）に本発明による成形ビーム反射鏡アンテナの
構成を示す。アンテナは反射鏡21及び１つ又は複数の給
電ホーン２（２′）からなる。反射鏡21の縦断面曲線23
は、既に知られている図１のアンテナの縦断面曲線３と
同様の曲線であり、縦断面内に所定の形状（例えば図３
（ｂ）のコセカント２乗ビーム）に成形されたビームを
放射する。この縦断面曲線23を縦断面内のｙ軸又はｙ軸
から僅かに傾いたｙ′軸を回転中心として回転移動した
時にできる曲面を反射鏡21の曲面としている。即ち、横
断面曲線24は円弧になっている。横断面内については、
図３（ｃ）実線のような単峰性のビームを放射する。こ
の横断面内ビームのビーム幅は、反射鏡21と回転軸及び
給電ホーン２の位置関係により変化するが、図３（ａ）
のr/R＝0.5付近で最も狭くなる。ここで、ｒは給電ホー
ン２の位相中心Ｆとｙ軸（もしくはｙ′軸）との距離で
ある。
構成を示す。アンテナは反射鏡21及び１つ又は複数の給
電ホーン２（２′）からなる。反射鏡21の縦断面曲線23
は、既に知られている図１のアンテナの縦断面曲線３と
同様の曲線であり、縦断面内に所定の形状（例えば図３
（ｂ）のコセカント２乗ビーム）に成形されたビームを
放射する。この縦断面曲線23を縦断面内のｙ軸又はｙ軸
から僅かに傾いたｙ′軸を回転中心として回転移動した
時にできる曲面を反射鏡21の曲面としている。即ち、横
断面曲線24は円弧になっている。横断面内については、
図３（ｃ）実線のような単峰性のビームを放射する。こ
の横断面内ビームのビーム幅は、反射鏡21と回転軸及び
給電ホーン２の位置関係により変化するが、図３（ａ）
のr/R＝0.5付近で最も狭くなる。ここで、ｒは給電ホー
ン２の位相中心Ｆとｙ軸（もしくはｙ′軸）との距離で
ある。
給電ホーン２を２′で示すように、反射鏡の回転軸（ｙ
軸又はｙ′軸）まわりに回転移動した状態を考える。点
線で示した縦断面曲線23′は曲線23と等しいので、給電
ホーン２′から放射された電波はｚ方向の縦断面内に給
電ホーンを動かす前と全く同様に成形されたビームを生
成する。即ち、図３（ｂ）に示したような縦断面内の成
形ビーム形状を保持したまま、図３（ｃ）点線のように
水平面内でビーム方向が動く。
軸又はｙ′軸）まわりに回転移動した状態を考える。点
線で示した縦断面曲線23′は曲線23と等しいので、給電
ホーン２′から放射された電波はｚ方向の縦断面内に給
電ホーンを動かす前と全く同様に成形されたビームを生
成する。即ち、図３（ｂ）に示したような縦断面内の成
形ビーム形状を保持したまま、図３（ｃ）点線のように
水平面内でビーム方向が動く。
このように、本発明によるアンテナでは、給電ホーン２
を動かすことにより成形されたビームの方向を変化させ
ることができる。また、給電ホーンを前記回転軸のまわ
りに回転移動した位置に複数個配置し、それぞれ励振す
れば、成形されたビームを同時に複数放射できるマルチ
ビームアンテナになることは、以上の説明から明らかで
ある。
を動かすことにより成形されたビームの方向を変化させ
ることができる。また、給電ホーンを前記回転軸のまわ
りに回転移動した位置に複数個配置し、それぞれ励振す
れば、成形されたビームを同時に複数放射できるマルチ
ビームアンテナになることは、以上の説明から明らかで
ある。
本発明による成形ビームアンテナでマルチビームを放射
させる他の構成とした場合の励振方法について述べる。
図４（ａ）は各給電ホーンをそれぞれ独立に励振した場
合で、この場合水平面内には単峰性のビームが複数放射
される。図４（ｂ）のようにいくつかの給電ホーンを電
力分配器31を介して同時に励振した場合、水平面内に扇
形のビームや単峰性のビームを混在して放射させること
ができる。図４（ｃ）のように全ての給電ホーンをまと
めて励振して、幅の広い扇形ビームを形成することも可
能である。また、図５は複数の給電ホーンを電力切換ス
イッチ32を介して給電した例で、スイッチの切換により
水平面内のビーム方向を順次切換えることができる。な
お図４及び図５では水平面内のビーム形状のみを模式的
に示したが、それぞれの縦断面内のビーム形状は例えば
図３（ｂ）のように成形されていることは勿論である。
させる他の構成とした場合の励振方法について述べる。
図４（ａ）は各給電ホーンをそれぞれ独立に励振した場
合で、この場合水平面内には単峰性のビームが複数放射
される。図４（ｂ）のようにいくつかの給電ホーンを電
力分配器31を介して同時に励振した場合、水平面内に扇
形のビームや単峰性のビームを混在して放射させること
ができる。図４（ｃ）のように全ての給電ホーンをまと
めて励振して、幅の広い扇形ビームを形成することも可
能である。また、図５は複数の給電ホーンを電力切換ス
イッチ32を介して給電した例で、スイッチの切換により
水平面内のビーム方向を順次切換えることができる。な
お図４及び図５では水平面内のビーム形状のみを模式的
に示したが、それぞれの縦断面内のビーム形状は例えば
図３（ｂ）のように成形されていることは勿論である。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明による成形ビームアンテナ
は、成形されたビームを有し、さらにマルチビームの機
能やビーム偏移の機能を有している。
は、成形されたビームを有し、さらにマルチビームの機
能やビーム偏移の機能を有している。
例えば、空港用のレーダアンテナでは、垂直面内でコセ
カント２乗成形されたビームを放射するアンテナ全体を
機械的に回転して水平面内を走査しているが、本発明に
よる成形ビームアンテナによれば、コセカント２乗成形
されたビームを反射鏡を動かすことなく単に給電ホーン
を動かしたり、複数の給電ホーンを配置して電気的に切
換えることによりビームを走査することができるため、
機械装置が簡単になったり、高速の走査が可能になるな
どの効果を生じる。
カント２乗成形されたビームを放射するアンテナ全体を
機械的に回転して水平面内を走査しているが、本発明に
よる成形ビームアンテナによれば、コセカント２乗成形
されたビームを反射鏡を動かすことなく単に給電ホーン
を動かしたり、複数の給電ホーンを配置して電気的に切
換えることによりビームを走査することができるため、
機械装置が簡単になったり、高速の走査が可能になるな
どの効果を生じる。
また、陸上移動無線方式や陸上加入者無線方式に見られ
るように、面的に分布する多数の子無線局と通信を行う
親無線局（基地局）のアンテナにおいては、水平方向の
遠くの子局や親局のすぐ直下の子局とも通信を行う必要
があるため、垂直面内のビーム形状を成形する必要があ
る。また、水平面内にいくつかのビームを放射して全体
をカバーする必要がある。このような場合に本発明によ
る成形ビームアンテナを適用すれば、いくつかのビーム
を一基のアンテナでまとめて放射させることができるた
め、アンテナの数を減らすことができるという効果を生
じる。
るように、面的に分布する多数の子無線局と通信を行う
親無線局（基地局）のアンテナにおいては、水平方向の
遠くの子局や親局のすぐ直下の子局とも通信を行う必要
があるため、垂直面内のビーム形状を成形する必要があ
る。また、水平面内にいくつかのビームを放射して全体
をカバーする必要がある。このような場合に本発明によ
る成形ビームアンテナを適用すれば、いくつかのビーム
を一基のアンテナでまとめて放射させることができるた
め、アンテナの数を減らすことができるという効果を生
じる。
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の成形ビーム反射鏡アン
テナの構成を示す略図及びビーム形状の一例を説明する
ための特性図、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）はパラボラトー
ラスアンテナの構成を示す略図及びビーム形状の一例を
説明するための特性図、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発
明による成形ビーム反射鏡アンテナの構成例を示す略図
及びビーム形状の一例を説明するための特性図、図４
（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図５は本発明による成形ビーム
反射鏡アンテナをマルチビーム構成で用いる場合の励振
方法とビーム形状を説明するための略図である。 1,11,21……反射鏡、２……給電ホーン、3,23……成形
された縦断面曲線、13……縦断面曲線（放物線）、4n…
…横断面曲線（放物線）、14,24……横断面曲線（円
弧）、31……電力分配器、32……電力切換器。
テナの構成を示す略図及びビーム形状の一例を説明する
ための特性図、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）はパラボラトー
ラスアンテナの構成を示す略図及びビーム形状の一例を
説明するための特性図、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発
明による成形ビーム反射鏡アンテナの構成例を示す略図
及びビーム形状の一例を説明するための特性図、図４
（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図５は本発明による成形ビーム
反射鏡アンテナをマルチビーム構成で用いる場合の励振
方法とビーム形状を説明するための略図である。 1,11,21……反射鏡、２……給電ホーン、3,23……成形
された縦断面曲線、13……縦断面曲線（放物線）、4n…
…横断面曲線（放物線）、14,24……横断面曲線（円
弧）、31……電力分配器、32……電力切換器。
Claims (1)
- 【請求項１】反射鏡と給電用一次放射器を有し、該給電
用一次放射器の位相中心に焦点を有する任意の放物曲線
を予め定められた放射ビームが得られるように整形して
得られた該反射鏡の垂直断面曲線を該放射物曲線の対称
軸に対して垂直の垂直軸もしくは該垂直軸から該垂直断
面内に僅かに傾斜した軸を回転軸として回転してできた
曲面が前記反射鏡の曲面となるように形成し、該回転軸
を回転中心として前記給電用一次放射器を回転移動した
位置に一致するように一つの給電用一次放射器を移動さ
せるか、または、複数個の給電用一次放射器を該回転移
動した位置に複数個配置させて該複数個の給電用一次放
射器から少なくとも一つを選択するように切替えて所望
の放射特性が得られるように構成された成形ビーム反射
鏡アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12489387A JPH0767046B2 (ja) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | 成形ビ−ム反射鏡アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12489387A JPH0767046B2 (ja) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | 成形ビ−ム反射鏡アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290002A JPS63290002A (ja) | 1988-11-28 |
| JPH0767046B2 true JPH0767046B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=14896711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12489387A Expired - Fee Related JPH0767046B2 (ja) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | 成形ビ−ム反射鏡アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767046B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-21 JP JP12489387A patent/JPH0767046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63290002A (ja) | 1988-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |