JPH08107305A - アンテナ反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 宇宙用の指向制御機能付アンテナ反射鏡にお
いて、駆動制御機構に対する負荷トルクを小さくし、指
向制御機能の高精度化と全体の軽量化を実現する指向制
御機能付アンテナ反射鏡を得る。 【構成】 アンテナ反射鏡の運用時の支持点を十分に距
離を設けた３点とし、この内１点を支点として、残る２
点においてアンテナ反射鏡を反射面面外方向にそれぞれ
独立に、直動変位制御を行なう駆動機構を分散配置した
構成とする。 【効果】 支点と制御点の支持スパンを広げたことによ
り、アンテナ反射鏡から各制御点に加わる負荷トルクを
軽減し、かつ高い精度でアンテナ反射鏡の指向方向を２
軸まわりに制御することができる。また、駆動機構を分
散配置したことにより、個々の駆動機構の軽量小型化を
可能にし、温度による寸法変化によるアンテナ指向方向
の変動も減少させる効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、人工衛星等の宇宙機
器に搭載されるアンテナ、特に開口面型アンテナの反射
鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星等の宇宙機器に搭載されるアン
テナは通信、電波観測などの用途に利用されるものであ
るが、近年、これらのアンテナに非常に高い指向精度を
要求される例が増えている。アンテナの指向精度に影響
を及ぼす主たる要因としては、製造組立時のアライメン
ト、および軌道上で受ける熱環境による変形があげられ
るが、指向精度の要求度はこれらの誤差要因の積算値を
上回るものとなってきている。これに対する方策として
は、反射鏡の角度姿勢を能動的に変化させる駆動機構を
付加して指向ずれを補償する制御方法がとられている。
図５は従来の指向制御機能付アンテナ反射鏡の一例を示
すものであり、図において１はアンテナ反射鏡、７は宇
宙船本体、８は指向制御駆動機構である。また、図６は
従来の指向制御機能付アンテナ反射鏡の別の一例を示す
ものであり、図において９は支持構造部材である。

【０００３】これらの例における指向制御駆動機構はア
ンテナ反射鏡とは分離されたひとつのコンポーネントと
しての形態をなすものであり、アンテナ反射鏡の指向方
向を変化させるための一軸もしくは二軸の駆動軸を有
し、固定部側を宇宙船本体あるいは宇宙船本体に直結し
た支持構造部材に結合し、駆動軸を介して反対側の可動
部側をアンテナ反射鏡に結合したものである。指向制御
駆動機構の駆動軸はステップモータ等のアクチュエータ
によって回転駆動され、それにより、アンテナ反射鏡の
方向が一軸あるいは二軸まわりに変化させられるもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構成を有す
る指向制御機能付アンテナ反射鏡においては、指向制御
精度、およびアンテナ反射鏡の負荷トルクの大きさは、
指向制御駆動機構がアンテナ反射鏡を支える支持スパン
の大きさに依存するものとなる。すなわち、指向制御駆
動機構が軽量小型のコンポーネントとなるほど、駆動部
の変位がアンテナ反射鏡の角度変動に増幅された量で表
れるため高精度化が難しく、また、負荷トルクも大きな
ものとなる。逆に、指向制御精度向上を図る場合や大口
径のアンテナ反射鏡に応用する場合には、指向制御駆動
機構が寸法的に大きく、したがって質量も大きなものと
なるという問題があった。また、指向制御駆動機構が金
属主体の材料構成となるために熱膨張係数が比較的大き
く、温度の変動によって指向制御駆動機構そのものが変
形したり、あるいはアンテナ反射鏡に変形を起こさせて
しまうことにより、制御量とアンテナ角度変化との間の
線形性が崩れることから指向精度が低下する問題もあっ
た。

【０００５】この発明は以上のような指向制御機能付ア
ンテナ反射鏡の課題を解決する目的でなされたものであ
り、アンテナ反射鏡の支持を広範に分散し、これらの支
持点に指向制御用の駆動機構を分散して配することによ
り、アンテナ反射鏡の負荷トルクを軽減し、かつ指向制
御精度の向上を両立させる指向制御機能付アンテナ反射
鏡を実現するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の指向制御機能
付アンテナ反射鏡においては、アンテナ反射鏡を宇宙船
本体に固定する２箇所の固定部材にそれぞれ直動型の駆
動機構を付与し、これら２箇所とは離れたアンテナ反射
鏡の背面側の１点を宇宙船本体から梁部材によって支持
したものである。

【０００７】また、この発明の指向制御機能付アンテナ
反射鏡においては、指向制御機能付アンテナ反射鏡にお
ける２箇所の固定部材に各々アンテナ反射鏡を展開する
ための駆動軸と回転駆動機構が付与されたものである。

【０００８】この発明の指向制御機能付アンテナ反射鏡
は、アンテナ反射鏡を宇宙船本体に固定する１箇所の固
定部材を支点とし、この点と距離を有するアンテナ反射
鏡の背面側の２点を宇宙船本体から梁部材によって支持
し、かつ、その端部支持点２箇所にそれぞれ直動型の駆
動機構を付与したものである。

【０００９】また、この発明の指向制御機能付アンテナ
反射鏡においては、指向制御機能付アンテナ反射鏡にお
ける固定部材にアンテナ反射鏡を展開するための駆動軸
と回転駆動機構が付与されたものである。

【００１０】

【作用】この発明は、宇宙船本体から梁部材によって支
持される点を支点として、２箇所の直動型の駆動機構を
制御することによりアンテナ反射鏡の指向方向を限られ
た範囲内において任意に変えることが可能となる。

【００１１】また、この発明は、アンテナ反射鏡が宇宙
船側面に収納された状態で運用軌道上まで運ばれ、軌道
上で展開の後運用を行う展開型のアンテナ反射鏡である
場合においても、固定部材に備えられた回転駆動機構に
より所定の位置姿勢にアンテナ反射鏡を展開する。

【００１２】この発明は、宇宙船本体から固定部材によ
って支持される点を支点として、梁部材を介して宇宙船
本体に支持されている２点に、梁部材の別の端部２箇所
にそれぞれ配された直動型の駆動機構を制御すること
で、アンテナ反射鏡の指向方向を限られた範囲内におい
て任意に変えることが可能となる。

【００１３】また、この発明は、アンテナ反射鏡が宇宙
船側面に収納された状態で運用軌道上まで運ばれ、軌道
上で展開の後運用を行う展開型のアンテナ反射鏡である
場合においても、固定部材に備えられた回転駆動機構に
より所定の位置姿勢にアンテナ反射鏡を展開した後、上
記請求項３の指向制御機能付アンテナ反射鏡と同様の機
能を有するものとなる。

【００１４】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の指向制御機能付アンテナ反
射鏡の一実施例を示す図である。図において、１はアン
テナ反射鏡、２は結合部材、３は梁部材、４は駆動機
構、７は宇宙船本体である。アンテナ反射鏡１は宇宙船
本体７の近傍の端部二箇所において、各々結合部材２、
および駆動機構４を介して宇宙船本体７に固定される。
また、アンテナ反射鏡１の中央部の別の一箇所は梁部材
３によって宇宙船本体７の別の部分から支持される。駆
動機構４は各々独立にアンテナ反射鏡１の面外方向に固
定部材２を直動させる機能を有し、この直動変位量の組
み合わせによって、アンテナ反射鏡１の指向を梁部材３
により支持された点を支点として二軸まわりの任意の方
向に制御することができる。具体的には２箇所の駆動機
構４の直動変位量が同方向のときにアンテナ反射鏡１は
ピッチ軸まわりに指向制御され、逆方向のときにロール
軸まわりに指向制御されることになる。実施例１のアン
テナ反射鏡では、指向制御機能を支点と２箇所の駆動機
構４による作用点に分け、広いスパンでアンテナ反射鏡
の指向方向を調整できるため、高精度の指向制御を小型
の機構で実現することができる。また、支点、作用点に
アンテナ反射鏡からの荷重が分散されて１箇所あたりの
荷重負荷が軽減されるとともに、駆動機構部の熱変形に
よるローカルな寸法変化がアンテナ反射鏡に与える影響
も軽減される。

【００１５】実施例２．図２（ａ）（ｂ）および（ｃ）
はこの発明の指向制御機能付アンテナ反射鏡の実施例２
を示す図であり、図において、５は保持解放機構、６は
ガイドである。図２（ａ）（ｂ）は宇宙船本体７に収納
固定された状態を示す図であり、図２（ｃ）は宇宙船本
体から展開した運用状態を示す図である。アンテナ反射
鏡１は保持解放機構５によって宇宙船本体７に保持され
た状態で所要の軌道上に運ばれ、そこで保持解放機構５
による拘束から解放され、駆動機構４の図に示されてい
ない回転駆動機構の動作によって、所定の位置姿勢まで
展開する。この際、梁部材３の宇宙船本体７側の端部は
ガイド６に沿って移動し、展開後の位置でラッチされ
る。アンテナ反射鏡１の展開後、駆動機構４は各々独立
にアンテナ反射鏡１の面外方向に固定部材２を直動させ
る機能を有し、この直動変位量の組み合わせによって、
実施例１の場合と同様に、アンテナ反射鏡１の指向を梁
部材３により支持された点を支点とした二軸まわりの任
意の方向に制御することができる。実施例２のアンテナ
反射鏡では、実施例１に加えて結合部材２が宇宙船本体
からの展開機能も兼ねて有することになり、総合的にコ
ンポーネント数の少ない単純で軽量な指向制御機能付ア
ンテナ反射鏡が実現できる。

【００１６】実施例３．図３はこの発明の指向制御機能
付アンテナ反射鏡の実施例３を示す図である。アンテナ
反射鏡１は宇宙船本体７の近傍の端部一箇所において、
結合部材２、および駆動機構４を介して宇宙船本体７に
固定される。また、アンテナ反射鏡１の背面部２箇所は
梁部材３によって宇宙船本体７の別の部分から支持され
る。駆動機構４は各々独立にアンテナ反射鏡１の面外方
向に梁部材３を直動させる機能を有し、この直動変位量
の組み合わせによって、アンテナ反射鏡１の指向を固定
部材２により支持された点を支点として二軸まわりの任
意の方向に制御することができる。具体的には２箇所の
駆動機構４の直動変位量が同方向のときにアンテナ反射
鏡１はピッチ軸まわりに指向制御され、逆方向のときに
ロール軸まわりに指向制御されることになる。実施例３
のアンテナ反射鏡では、指向制御機能を支点と２箇所の
駆動機構４による作用点に分け、広いスパンでアンテナ
反射鏡の指向方向を調整できるため、高精度の指向制御
を小型の機構で実現することができる。また、支点、作
用点にアンテナ反射鏡からの荷重が分散されて１箇所あ
たりの荷重負荷が軽減されるとともに、駆動機構部の熱
変形によるローカルな寸法変化がアンテナ反射鏡に与え
る影響も軽減される。

【００１７】実施例４．図４（ａ）（ｂ）および（ｃ）
はこの発明の指向制御機能付アンテナ反射鏡の実施例４
を示す図であり、図において、図４（ａ）（ｂ）は宇宙
船本体７に収納固定された状態を示す図であり、図４
（ｃ）は宇宙船本体から展開した運用状態を示す図であ
る。アンテナ反射鏡１は保持解放機構５によって宇宙船
本体７に保持された状態で所要の軌道上に運ばれ、そこ
で保持解放機構５による拘束から解放され、結合部材２
の図に示されていない回転駆動機構の動作によって、所
定の位置姿勢まで展開する。この際、梁部材３の宇宙船
本体７側の端部はガイド６に沿って移動し、展開後の位
置でラッチされる。アンテナ反射鏡１の展開後、駆動機
構４は各々独立にアンテナ反射鏡１の面外方向に梁部材
３を直動させる機能を有し、この直動変位量の組み合わ
せによって、アンテナ反射鏡１の指向を固定部材２によ
り支持された点を支点として二軸まわりの任意の方向に
制御することができる。実施例４のアンテナ反射鏡で
は、実施例１に加えて結合部材２が宇宙船本体からの展
開機構も兼ねて有することになり、総合的にコンポーネ
ント数の少ない単純で軽量な指向制御機能付アンテナ反
射鏡が実現できる。

【００１８】

【発明の効果】この発明は、アンテナ反射鏡の指向方向
を変化させるための支点をアンテナ反射鏡の中央部に、
また２箇所の変位駆動作用点をアンテナ反射鏡の宇宙船
本体取付位置に各々分離して設けることにより、指向精
度を決める支持スパンを広くとり、したがって高い指向
制御精度を実現するアンテナ反射鏡を得ることができ
る。また同時に、支持スパンを広くしたことにより、指
向精度駆動機構へのアンテナ反射鏡の負荷トルクが減少
し、駆動力の小さい、軽量の駆動機構で構成することが
可能となる効果を生んでいる。さらに、従来の金属製一
体コンポーネントの指向制御駆動機構の場合と異なり、
駆動機構部の熱変形による寸法変化は各々分散小型化さ
れたことにより大きく低減され、アンテナ反射鏡全体の
指向変動への影響が小さいアンテナ反射鏡を得ることが
できる。

【００１９】また、この発明は、上記実施例１に示す指
向制御機能付アンテナ反射鏡の効果を展開型のアンテナ
反射鏡についても実現することができる。

【００２０】この発明は同様な利点を有するアンテナ指
向制御のためアンテナ反射鏡の方向を変化させるための
支点をアンテナ反射鏡の宇宙船本体取付位置に、また変
位駆動作用点をアンテナ反射鏡先端部の２点の各々分離
した位置に設けることにより、指向精度を決める支持ス
パンが広くとられり、したがって高い指向制御精度を実
現するアンテナ反射鏡を得ることができる。また同時
に、支持スパンを広くしたことにより、指向精度駆動機
構へのアンテナ反射鏡の負荷トルクが減少し、駆動力の
小さい、軽量の駆動機構で構成することが可能となる効
果を生じている。さらに、従来の金属製一体コンポーネ
ントの指向制御駆動機構の場合と異なり、駆動機構部の
熱変形による寸法変化は各々分散小型化されたことによ
り大きく低減され、アンテナ反射鏡全体の指向変動への
影響が小さいアンテナ反射鏡を得ることができる。

【００２１】また、この発明は、上記実施例３に係わる
指向制御機能付アンテナ反射鏡の効果を展開型のアンテ
ナ反射鏡についても実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わる指向制御機能付アンテナ反
射鏡の実施例１を示す図である。

【図２】 この発明の実施例２に係わる指向制御機能付
アンテナ反射鏡を示す図である。

【図３】 この発明に係わる指向制御機能付アンテナ反
射鏡の実施例３を示す図である。

【図４】 この発明に係わる指向制御機能付アンテナ反
射鏡の実施例４を示す図である。

【図５】 従来の指向制御機能付アンテナ反射鏡の例を
示す図である。

【図６】 従来の指向制御機能付アンテナ反射鏡の別の
例を示す図である。

【符号の説明】

１ アンテナ反射鏡、２ 結合部材、３ 梁部材、４
駆動機構、５ 保持解放機構、６ ガイド、７ 宇宙船
本体、８ 指向制御駆動機構、９ 支持構造部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属面もしくはこれに同等な電波反射面
   を有する反射鏡と、上記反射鏡背面部の１点と宇宙船本
   体とをつなぐ梁部材と、上記反射鏡の背面下部にあっ
   て、電波反射面を所定の位置に保持する１対の結合部材
   と、上記１対の結合部材の宇宙船本体に対する相対位置
   を各々独立に変化させる駆動機構から成るアンテナ反射
   鏡。
2. 【請求項２】 前記結合部材は反射鏡の角度姿勢を宇宙
   船収納状態から展開運用状態に変化させる際の回転中心
   軸を構成し、展開駆動力を発生する１対の展開機構によ
   り構成されるものであって、さらに上記反射鏡の上部に
   あって、反射鏡を宇宙船本体に保持し、所定の指令によ
   り拘束を解放する保持解放機構と、前記梁部材の一方の
   端部を宇宙船本体側で受け、展開運用状態の位置にスト
   ッパを具備するガイド、を有することを特徴とする請求
   項１記載のアンテナ反射鏡。
3. 【請求項３】 金属面もしくはこれに同等な電波反射面
   を有する反射鏡と、上記反射鏡の背面下部にあって、電
   波反射面を所定の位置に保持する結合部材と、上記反射
   鏡背面部の２点と宇宙船本体の２点とをつなぐ梁部材お
   よび上記梁部材の宇宙船側端部２箇所を宇宙船本体に固
   定する１対の梁固定部材と、上記１対の梁固定部材の宇
   宙船本体に対する相対位置を各々独立に変化させる駆動
   機構から成るアンテナ反射鏡。
4. 【請求項４】 前記結合部材は反射鏡の角度姿勢を宇宙
   船収納状態から展開運用状態に変化させる際の回転中心
   軸を構成し、展開駆動力を発生する展開機構により構成
   されるものであり、また前記駆動機構は前記梁部材の端
   部２箇所を宇宙船本体側で受け、各々展開運用状態の位
   置にストッパを備えたガイドを具備するものであって、
   さらに上記反射鏡の上部にあって、反射鏡を宇宙船本体
   に保持し、所定の指令により拘束を解放する保持解放機
   構を具備したことを特徴とする請求項３記載のアンテナ
   反射鏡。