JPH0818331A - 多重帯域折り畳み式アンテナ - Google Patents

多重帯域折り畳み式アンテナ

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JPH0818331A
JPH0818331A JP7080421A JP8042195A JPH0818331A JP H0818331 A JPH0818331 A JP H0818331A JP 7080421 A JP7080421 A JP 7080421A JP 8042195 A JP8042195 A JP 8042195A JP H0818331 A JPH0818331 A JP H0818331A
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feeder
reflector
antenna
sub
radiation
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JP7080421A
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Evert C Nygren
シー． ナイグレン エバート
Peter W Lord
ダブリュ． ロード ピーター
Vito J Jakstys
ジェイ． ジャクスティズ ヴィト
Sina Barkeshli
バークシュリ シーナ
Levent Ersoy
アーソイ レベント
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Maxar Space LLC
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Space Systems Loral LLC
Loral Space Systems Inc
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    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 アンテナ20は、メイン反射器24、Ｓバンド給
電器28、Ｃバンド給電器30、メイン反射器の前方で両給
電器間に配置されるサブ反射器26からなる。Ｃバンド給
電器は、周波数の異なる２つのチャネルで動作する。両
反射器は、それぞれヒンジ50, 52で連結されたアームの
回動によって衛星に対して畳み込み可能である。サブ反
射器は、給電器30に向けて折り畳み可能で、メイン反射
器は、給電器28及び畳まれたサブ反射器に対して折り畳
める。 【効果】 １のアンテナで、複数のＣバンドチャネルと
１のＳバンドチャネルとに対してサービスでき、アンテ
ナ打ち上げ時のコストが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、ヒンジで連結されたアンテナ素
子の使用によって衛星にしまい込むように構成されたア
レイアンテナに関し、特にメイン反射器とサブ反射器と
を有するアレイアンテナに関する。サブ反射器は、サブ
反射器からメイン反射器への反射による電磁スペクトル
のＳバンドと、サブ反射器を通過する伝送によるＣバン
ドとで同時に動作する周波数分離面（ＦＳＳ）を有し、
このＣバンドは、異なる周波数の２つの信号チャネルに
対して共通の給電器を使用するものである。
【０００２】
【背景技術】衛星通信システムの使用は、多くの電磁気
信号伝送チャネル、すなわち、地球から衛星へのアップ
リンクと衛星から地球へのダウンリンクとの両方を供給
するために、衛星によって運ばれる電子装置の量の増大
を招いていた。例えば、一方が衛星による送信用に使用
され且つ他方が衛星による受信用に使用される２つのＣ
バンド信号チャネルと、１のＳバンド信号チャネルとを
備えることへの需要が存在する。
【０００３】前述の単一のＳバンドチャネル及び２つの
Ｃバンドチャネルを備えるために、現在の衛星通信技術
は、３つのチャネルを供給する複数のアンテナを使用し
ている。しかし、複数のアンテナは衛星においてかなり
の空間を占有し且つ衛星の重量を増大させるので、アン
テナの収納及び展開機構の複雑さが増し、また衛星を打
ち上げる際のコストの増大を招いていた。
【０００４】
【発明の概要】本発明によるアンテナの構成によって、
上記問題は解決されてさらなる効果が得られる。本発明
において、単一のＳバンドフィードが、第１給電器とし
て、Ｓバンド信号の送信や受信用に用いられ、放射器の
アレイとして構成された別の単一のＣバンドフィード
が、第２給電器として、両方の上記Ｃバンド信号チャネ
ルのために使用される。共通のメイン反射器は、両方の
フィードとともに動作する。さらに、アンテナは、フィ
ードがメイン反射器と通信するマイクロ波周波数選択面
を有するサブ反射器を含む。Ｃバンドフィードにおい
て、放射器は、別々の送信及び受信バーラインビーム形
成ネットワークによって連結された矩形の開口ホーンで
あり、曲線偏光子は、放射器の放射開口を横断して延在
し、円偏波の放射パターンを生成する。テーパが形成さ
れたリッジは、各ホーンの内側壁面に沿って長手方向に
伸長し、Ｃバンドフィードの帯域を拡張せしめる。
【０００５】周波数選択面は、電磁放射を透過する部材
からなるほぼ平面状の基板と、基板に配置された複数の
放射素子や共鳴器とから構成されている。放射素子は、
１組の放射素子のはめ込みが繰り返されたアレイ状に配
列され、各放射素子は、導電部材からなる環形などの閉
じたパスとして構成されている。本発明の好ましい実施
例において、はめ込まれた１組の放射素子は、３つの放
射素子、すなわち、比較的小なる内側素子、内側素子を
包囲し且つ内側素子よりも大となる中間素子、中間素子
を包囲して中間素子よりも大となる外側素子を含む。好
ましくは、外側素子は、環形よりも六角形に構成され、
はめ込まれた放射素子の組の近接配置を可能にするの
で、格子ローブを導入せずにアンテナの有効ビーム幅が
拡張される。
【０００６】サブ反射器は、ＦＳＳの構成によって、衛
星のハウジングに対して折り畳むことによってしまい込
まれる比較的薄いアンテナ素子として形成されている。
メイン反射器は、サブ反射器よりもかなり大きく、サブ
反射器の後方に配置される。低周波数のＳバンドフィー
ドは、放射を折曲された光路を介してメイン反射器まで
送信するためにサブ反射器の後方且つ側方に配置され、
放射はＦＳＳから反射する。Ｃバンドフィードは、放射
をＦＳＳ通過する直線光路に沿ってメイン反射器まで送
信するために、サブ反射器の前方且つ側方に配置されて
いる。両反射器は、ヒンジで連結された支持体によって
配置されている。サブ反射器の側方への２つのフィード
の配置によって、サブ反射器は、Ｃバンドフィードに接
して折り畳むことによってしまい込むことができ、メイ
ン反射器は、Ｓバンドフィード及びしまい込まれたサブ
反射器に接して折り畳むことによってしまい込むことが
できる。故に、本発明により、単一のアンテナは、上述
の３つのチャネルを収納しながらも衛星にしまい込むこ
とができる。
【０００７】
【実施例】本発明の上述の概念及び効果を、添付図面を
参照しながら以下の記載に基づいて説明する。図１乃至
図４に、本発明のアンテナ２０の構成及び形態を示す。
図面において、アンテナ２０は、搭載された通信衛星２
２において展開され（図１）、打ち上げ前は打ち上げ用
ロケットのシュラウド（shroud）２２Ａ（図２）の内部
で衛星２２にしまい込まれている。アンテナ２０は、地
球の地上局とマイクロ波放射を送受信するように動作
し、メイン反射器２４、サブ反射器２６、第１給電器と
してのＳバンドフィード２８、第２給電器としてのＣバ
ンドフィードからなる。サブ反射器２６は、Ｓバンドフ
ィード２８の比較的低い周波数のＳバンド放射を反射す
るように動作するとともに、Ｃバンドフィード３０の比
較的高い周波数のＣバンド放射を送信する透過モードで
動作する周波数選択面（ＦＳＳ）３２を有する。展開さ
れたアンテナ２０でのアンテナ素子の構成において、サ
ブ反射器２６はメイン反射器２４の前に配置され、Ｓバ
ンドフィード２８はサブ反射器２６の後方且つ側方に配
置され、Ｃバンドフィード３０はサブ反射器２６の前方
且つ側方に配置されている。アンテナ素子の上記配置に
よって、アンテナ素子を衛星２２のハウジング３４に都
合良く装着させることができる。さらに、アンテナのこ
の構成によって、Ｓバンドフィード２８からの放射は、
ＦＳＳ３２によってメイン反射器２４に向けて反射さ
れ、同時にＣバンドフィード３０からの放射は、ＦＳＳ
を通過する直線の光路に沿って直接メイン反射器２４に
伝搬する。メイン反射器２４は、Ｓバンド及びＣバンド
の帯域周波数で放射ビームを形成するために、フィード
２８，３０の放射器（後述）とともに動作する湾曲した
反射面３６を有する。
【０００８】本発明によれば、アンテナ２０は、電磁ス
ペクトルの１の部分の１のＳバンド信号チャネルで動作
し、さらにスペクトルの別の２つの部分のＣバンド信号
チャネルで動作する。Ｓバンド信号チャネルは、２．６
５５〜２．６９０ＧＨｚ（ギガヘルツ）の周波数帯域に
あり、このバンド（帯域）はＦＳＳ３２によって反射さ
れる。第１のＣバンドチャネルは、３．７〜４．２ＧＨ
ｚの周波数帯域にあり、この帯域は、ＦＳＳ３２を通過
してＣバンドフィード３０から信号を送信するための送
信信号チャネルとして機能する。２番目のＣバンドチャ
ネルは、５．９２５〜６．４２５ＧＨｚの周波数帯域に
あり、この帯域は、ＦＳＳ３２を通過してＣバンドフィ
ード３０によって信号を受信するための受信信号チャネ
ルとして機能する。
【０００９】図４に、展開されたアンテナ２０における
フィード２８，３０とメイン反射器２４との間の放射線
の伝搬路を示す。Ｓバンドの放射線３８は、短い点線で
示され、ＦＳＳ３２のところで折曲された光路を伝搬
し、放射線３８の光路は、Ｓバンドフィード２８からサ
ブ反射器２６のＦＳＳ３２を介してメイン反射器２４の
反射面３６まで伸長する。Ｃバンドの放射線４０は、長
い点線で示され、Ｃバンドフィード３０からＦＳＳ３２
を介してメイン反射器２４の反射面３６までの直線状の
光路に沿って伝搬する。Ｃバンドフィード３０は、メイ
ン反射器２４の反射面３６の焦点に位置する。サブ反射
器２６は、ＦＳＳ３２を保持するとともにＣ及びＳバン
ド放射を透過する基板４２を有する。ＦＳＳ３２は、基
板４２の前面４６に配置された放射器や放射素子４４の
アレイからなる。前面４６は、フィード２８，３０から
等距離に且つフィード２８，３０に対して対称に配置さ
れた面内４８に位置する。これによって、Ｓバンドの放
射線３８がメイン反射器２４からＦＳＳを介して戻った
場合に、Ｃバンドフィード３０の位置に集束するよう
な、アンテナ素子の配置が形成される。このように、Ｓ
バンドフィード２８は、メイン反射器２４の反射された
虚焦点（virtual focal point）に位置する。
【００１０】図１乃至図３に示すように、アンテナ２０
のしまい込みは、メイン反射器２４とサブ反射器２６と
にそれぞれヒンジ５０，５２を設けることによって行わ
れ、ヒンジ５０，５２は、衛星ハウジング３４に配置さ
れている（図１）。ヒンジ５０，５２によって、メイン
反射器２４とサブ反射器２６とは、図２のしまい込まれ
た状態から図１の展開状態へとハウジング３４に対して
回動できる。図３に詳細を示すが、ヒンジ５０の部分
は、メイン反射器２４から伸長してヒンジ５０のピボッ
ト５６と係合する直線アーム５４を含む。ヒンジ５２の
部分は、サブ反射器２６から伸長してヒンジ５２のピボ
ット６０と係合する折曲アーム５８を含む。止め金６２
（図２）は、アンテナ２０をしまい込んだ状態で衛星２
２に固定する。アンテナ２０のしまい込みは、最初にサ
ブ反射器３６をＣバンドフィード３０に隣接する位置に
回動せしめ、次にメイン反射器２４をＳバンドフィード
２８と畳み込まれたサブ反射器２６との両方に隣接する
位置にメイン反射器２４を回動せしめることによって行
われる。
【００１１】アンテナ２０のしまい込みは、必要に応じ
て同様に構成された第２のアンテナ６４（図１に展開さ
れた状態が示されている）を設けることのできるコンパ
クトな形態のアンテナを形成する。なお、現在使用され
ている通信衛星は、メイン反射器がしまい込まれた状態
から展開状態へと回動自在であるアンテナを使用し、反
射器を所望の方向に配向せしめてかかる配向を維持する
展開装置は、現在使用されているのである。かかる装置
は、本発明においても使用されているが、本発明ではそ
の詳細は説明しない。
【００１２】図３に、アンテナ２０を展開する時のアン
テナ素子の間の位置関係を示す。メイン反射器２４の反
射面３６は、オフセットパラボラ反射面である。リファ
レンスラインＣは、Ｃバンドフィード３０のところでア
ンテナの焦点をアンテナ２０の虚焦点に連結する。第２
のリファレンスラインＤは、Ｃバンドフィード３０のア
ンテナ焦点からメイン反射器２４の放物面の頂点まで伸
長する。サブ反射器２６のＦＳＳは、平坦であり、ライ
ンＣと垂直に交差する。ラインＤに対するラインＣの角
度が図３に示されている。外部の光線Ｆ，Ｇの向きと同
様に、ラインＤに対するＣバンドフィード３０の中心線
Ｅの角度も示されている。本発明によって、現在利用さ
れているアンテナと比較すると、アンテナの構成は比較
的大となり、Ｃバンドフィード３０と放物面の頂点との
距離は、３１．６９９２ｍ（１０４フィート）となり、
フィード２８，３０間の距離２Ｂは、１２．８０１６ｍ
（４２フィート）となっている。
【００１３】図５に、アンテナ２０の詳細と、通信シス
テム６６の一部として使用されているアンテナ２０の一
例とを示す。図５は、ＦＳＳの放射素子４４のアレイ６
８の部分を示す。放射素子４４の各々は、１の放射器が
他の放射器を包囲しながら寸法が徐々に大きくなりはめ
込まれる環状放射器７０の組からなる。放射素子４４の
各々において、例えば３つの放射器７０が示され、各放
射素子４４において最外周の放射器７０は六角形であ
る。本発明により、最外周の六角形の放射器７０の使用
によって、放射素子４４の近接配置が可能となり、各フ
ィード２８，３０に対して帯域幅が拡張され且つ拡張さ
れたビーム幅を用いたＦＳＳの動作の点から、アンテナ
の性能が改良される。ＦＳＳの構成の詳細を以下に説明
する。
【００１４】本発明によれば、２つのＣバンド信号チャ
ネルの長所を備えるために、Ｃバンドフィード３０は、
２つの直交ポート７２，７４を有する。ポート７２は、
上述の送信信号チャネルにおいてフィード３０による送
信のために信号を入力するように機能する。ポート７４
は、上述の受信信号チャネルにおいてフィード３０によ
って受信される信号を出力するように機能する。送信
は、放射線４０Ｔによって示され、受信は、放射線４０
Ｒによって示される。フィード３０の動作により、放射
線４０Ｔ，４０Ｒで表される電磁波は、極性が互いに反
対となる円偏波である。例えば、送信波は右回りの円偏
波であり、受信波は左回りの円偏波である。放射線４０
Ｔ，４０Ｒは長い点線で示され、Ｓバンドフィード２８
からの放射線３８は短い点線で示されている。アンテナ
２０によって生成されたＣ及びＳバンド放射のビームは
符号７６にて示されている。
【００１５】通信システム６６は、受信機７８、送信機
８０、トランシーバ８２、信号プロセッサ８４を含む。
アンテナ２０は、受信機７８と接続する受信ビーム形成
器８６と、送信機８０と接続する送信ビーム形成器８８
とを含む。後述するが、ビーム形成器８６，８８は、Ｃ
バンドフィード３０の内部に形成されている。トランシ
ーバ８２は、Ｓバンドフィード２８と接続する。本発明
によれば、Ｓバンド信号チャネルは、信号の受信または
伝送のいずれか一方のために使用することができる。従
って、トランシーバ８２は、必要とされるマイクロ波信
号の送信または受信のいずれか一方を可能とするように
形成されている。信号プロセッサ８４とトランシーバ８
２との間は接続されている。一般に、衛星通信システム
において、１のスペクトルバンドにおける複数の通信チ
ャネルの１つはアップリンク信号送信用に使用され、複
数の信号送信帯域の他の１つは、電磁スペクトルの別の
領域にあり、信号のダウンリンク送信用に使用される。
システム６６は、Ｓバンド信号チャネルがアップリンク
またはダウンリンク送信のいずれか一方のために用いら
れ、２つのＣバンドチャネルがアップリンクやダウンリ
ンク送信の両方に同時に使用される一般的な状況のため
に設けられている。
【００１６】動作する際、地球局から衛星へのアップリ
ンク信号は、アンテナ２０に入射し、ポート７４と第２
ビーム形成器としての受信ビーム形成器８６とを含むＣ
バンドフィード３０を介して受信機７８に伝搬する。受
信機７８は、受信信号を信号プロセッサ８４に供給す
る。信号プロセッサ８４は、例えば、信号を復調し、信
号をフィルタ化し、信号を再送信に適した搬送波に載せ
て変調し、故に、アップリンク伝送帯域からの信号は地
球局へ戻る送信用のダウンリンク伝送帯域に変換され
る。信号を再送信する際、信号は、信号プロセッサ８４
によって送信機８０に出力される。送信機８０は、信号
を第１ビーム形成器としての送信ビーム形成器８８とポ
ート７２とを含むＣバンドフィード３０を介して送信し
て、ダウンリンクビームにおいてアンテナ２０によって
放射される。または、アップリンク信号は、トランシー
バ８２によって信号プロセッサ８４に伝えられたり、ダ
ウンリンク信号は、トランシーバ８２を介して信号プロ
セッサ８４から送信されても良い。
【００１７】図６に、メイン反射器２４の構成の詳細を
示す。反射器２４は、反射面３６の背面側に位置するフ
レーム９０を含む。フレーム９０は、長手方向の筋交い
９２と横方向の筋交い９４とを有して、反射面３６の構
造を安定したものとしている。ヒンジ５０が部分的に図
６に示されている。ヒンジ５０は、アーム５４を介して
フレーム９０に接続されて、ピボット５６を中心とする
メイン反射器２４の回動を可能にしている。
【００１８】図７に、Ｓバンドフィード２８の構成の詳
細を示す。本発明の好ましい実施例として構成された一
例において、フィード２８は、ベース９８によって支持
される７本の螺旋状放射素子９６からなる。なお、図面
においては、５本の放射素子９６は、外形のみが示され
ている。図面に示すように、４本の放射素子９６は、地
球に向かう４本の独立なビームを生成するために動作す
る。その他の３本の素子９６は、動作する螺旋状素子の
相互カップリング効果の平衡をとるためのダミー素子で
あり、故に対応するビームによる地表のカバレッジを画
定する際の精度を改善するために、ビームが互いにそれ
ることを防止している。多くの場合、ベース９８は、金
属などの導電部材から組み立てられて、放射素子９６の
接地面として機能する。
【００１９】図８乃至図１４に、Ｃバンドフィード３０
の構成の詳細を示す。フィード３０は、フィード３０の
接地面として機能する支持金属ベース１０２から直立し
ている放射器１００のアレイからなる。放射器１００の
各々は、断面が正方形の導波路１００の直線領域と、導
波路領域１０４と連通するフレア状のホーン１０６とか
らなる。放射器１００の各々は、電気鋳造された銅で組
み立てられている。曲線偏光子（meanderline polarize
r）１０８は、対応するホーン１０６の放射開口を横切
って伸長する。導波路領域１０４の各々は、４つの側壁
１１０を有し、ポート７２，７４は、側壁１１０の１対
の迫持部に位置して、電磁気信号を放射器１００に対し
て出し入れする直交配置を形成している。ポート７２，
７４の各々は、外側導体１１６の内部で包囲された内側
導体１１４を有する同軸フィード１１２からなる。４つ
のリッジ（ridge）１１８が各放射器１００に形成さ
れ、１のリッジ１１８は、各側壁１１０の中心部から内
部に向けて伸長して、クアッドリッジ構成（quad-ridge
configuration）を形成している。リッジ１１８は、各
放射器１１０に沿って長軸１２０と平行に導波路領域１
０４の後部壁１２２からホーン１０６の前面の放射開口
１２４まで伸長する。リッジ１１８の各々は、放射器１
００の後端部で後部壁１２２の近傍において深さが最大
となり、導波路領域１０４に亘ってホーン１０６の内部
ではテーパ状となり、放射開口１２４では深さは０にな
る。
【００２０】ポート７２，７４の構成において、同軸フ
ィード１１２は、別々のリッジ１１８の内部に配置され
る。フィード１１２を導波路領域１０４と整合させるた
めに、同軸フィード１１２は、軸１２０を横切って対向
するリッジ１１８まで延在し、内側導体１１４の伸長す
る量は、所望のインピーダンス整合をなすように調節さ
れる。リッジ１１８は、各放射器１００の帯域を拡張せ
しめるように動作する。各ポート７２，７４は、放射器
１００内部で単一の直線偏波を送ることができる。直線
偏波は互いに直交している。曲線偏光子１０８は、放射
器１００の各々において、一方の直線偏波を右回りの円
偏波に変換し、他方の直線偏波を左回りの円偏波に変換
するように動作する。
【００２１】ベース１０２の下方には、受信ビーム形成
器８６と送信ビーム形成器８８とが配置されている。こ
れらビーム形成器は、薄い層状のバーライン回路ネット
ワークとして構成され、接地面となり且つこれらビーム
形成器の回路を互いに分離する金属層１２６によって分
離されている。受信ビーム形成器８６のバーラインネッ
トワークの一部分１２８が、図１４に示されている。こ
の部分１２８は、ハニカムの誘電部材からなる層３２の
内部に配置されたバーライン中心導体１３０と、電気的
絶縁性誘電部材からなる第１フェイススキン１３６と電
気的絶縁性誘電部材からなる第２フェイススキン１３８
との間に挟まれた上方アルミニウムハニカム層１３４
と、電気的絶縁性誘電部材からなる第１フェイススキン
１４２と電気的絶縁性誘電部材からなる第２フェイスス
キン１４４との間に挟まれた下方アルミニウムハニカム
層１４０とからなる。送信ビーム形成器８８も、受信ビ
ーム形成器８６と同様に構成されている。
【００２２】図１２及び図１３に、受信ビーム形成器８
６と送信ビーム形成器８８との各々の回路バーラインネ
ットワークの平面図を示す。各ビーム形成器８６，８８
のネットワークは、放射器１００（図８）の間に移相を
導入する特定の長さのバーラインセグメント１４４と、
放射器１００間に電力を分割するためにバーラインセグ
メント１４４に接続された円形電力分割器１４６と、ラ
インインピーダンス（多くは５０Ω）と整合するために
バーラインセグメント１４４に接続された負荷１４８
と、受信ビーム形成器８６の場合はポート７４（図８）
へ送信ビーム形成器８８の場合はポート７２への接続部
１５０とを含む。接続部１５０の各々は、フィードスル
ーエレメント１５２からなり、２つのフィードスルーエ
レメント１５２は、図９では同一である。電力分割器１
４６は、受信ビーム形成器８６においては電力結合器と
して機能しながらも送信ビーム形成器８８においては電
力を分割するように機能するように、相反する形態で動
作する。図１２において、１のコネクタ１５０Ｒは、図
５の受信機７８と接続するために、ベース１０２（図
８）の上面の同軸から導波路への遷移器（coax-to-wave
guide transition）１５４と接続されている。図１３に
おいて、１のコネクタ１５０Ｔは、図５の送信機７８と
接続するために、ベース１０２（図８及び図９）の上面
の同軸から導波路への遷移器１５６と接続されている。
【００２３】受信ビーム形成器８６が動作する際、円偏
波に要する感度によってＣバンドフィード３０において
受信される電力は、曲線偏光子１０８によって各放射器
１００に沿って伝搬する直線偏波に変換され、対応する
受信ポート７４によって抽出され、さらにビーム形成器
８６の接続部１５０に供給される。電力分割器（結合
器）１４６を介して、ビーム形成器８６は、対応する放
射器１００からの信号を加算し、適切な移相がバーライ
ンセグメント１４４によって供給されて受信ビームが得
られ、この受信ビームの電力が受信機７８に出力され
る。受信機は、受信信号の受信用に調節されながらも送
信信号のスペクトルを除去する通過域を有する。送信ビ
ーム形成器８８が動作する際、送信機８０によって供給
される信号は、対応する放射器１００の送信ポート７２
の間で電力分割器１４６によって分割され、放射器１０
０のアレイからの送信ビームを生成するために、バーラ
インセグメント１４４によって適切な移相が供給され
る。
【００２４】図１５乃至図１７に、サブ反射器２６の構
成の詳細、特にＦＳＳ３２の構成を示す。アレイ６８の
放射素子４４の各々において、放射器７０の各々は、導
電部材からなるほぼ円形の閉じたパスとして形成されて
いる。かかる導電部材として、本発明の好ましい実施例
においては、銅やアルミニウムなどの金属が用いられて
いる。基板４２は、誘電部材から構成され、基板４２
は、Ｃバンド及びＳバンドの電磁放射に対して透過性を
呈する。各放射素子４４において、最外周の放射器は符
号７０Ａで示され、最内周の放射器は符号７０Ｃで示さ
れ、中間の放射器は符号７０Ｂで示されている。
【００２５】図１５において、放射素子４４の中心１５
８間の間隙が符号Ｄ、隣接する放射素子４４間の最接近
距離が符号ｄとして示されている。最内周の放射器７０
Ｃの内径ｒ１及び外径ｒ２が、図１５及び図１７に示さ
れている。同様に、中間の放射器７０Ｂの内径ｒ３及び
外径ｒ４も、図１５及び図１７に示されている。外径ｒ
２と内径ｒ１との差：ｒ2 −ｒ1 、及び外径ｒ４と内径
ｒ３との差：ｒ4 −ｒ 3 は、最内周放射器７０Ｃと中間
放射器７０Ｂとの幅となる。最外周の放射器７０Ａの幅
は、図１７に示すように符号Ｗで示されている。放射素
子４４の隣接するもの同士において、その中心１５８
は、図１５に示すように正三角形の頂点にそれぞれ配置
され、正三角形の各辺は、長さＤになっている。任意の
放射素子４４において最外周の放射器７０Ａの六角形の
一辺の長さＬも、図１５に示されている。
【００２６】基板４２は、衛星アンテナシステムにおい
て有効となる軽量で且つ頑丈な構成を有している。基板
４２は、ポリカーボネイトなどのプラスチックフィルム
部材からなる層１６２，１６４によって前面及び後面が
包囲された中心ハニカムコア１６０を有し、本発明の好
ましい実施例においては、前面層１６２及び後面層１６
４の構成においてはケブラ（Kevlar）からなる層が使用
される。ナイロンやユピレックス（Upilex）などのプラ
スチック部材からなる比較的薄い層１６６が、前面層１
６２に接着固定されて、放射体４０の積層の土台として
機能し、本発明の好ましい実施例ではユピレックスが用
いられている。ハニカムコア１６０は、空気と同様の誘
電定数を有し、クラフト紙などの部材から形成され、本
発明の好ましい実施例においては、ノマックス（Noma
x）などの部材が用いられる。
【００２７】次に示す寸法が、前述のスペクトル周波数
帯域で動作する本発明の実施例を構成するために使用さ
れる。本発明の好ましい実施例において、放射器７０
は、膜厚０．１２７〜０．２５４ｍｍ（５〜１０ミル）
の層に積層された銅フィルムから組み立てられる。最小
膜厚は、銅フィルムの電磁的表皮深さの少なくとも２，
３倍に等しい。最外周の六角形の放射体７０Ａにおい
て、各辺の長さＬは、Ｓバンド放射の波長の６分の１に
等しく、本発明の好ましい実施例ではＬ＝０．４３０の
値となる。放射器７０Ａの幅Ｗは、０．２５４〜０．５
０８ｍｍ（０．０１〜０．０２インチ）の値を有し、本
発明の好ましい実施例では０．３８１ｍｍ（０．０１５
インチ）の値が用いられる。これによって、放射器７０
Ａの境界線は、基板の誘電体部材内部のＳバンド放射の
波長とほぼ等しくなり、故に放射器７０ＡはＳバンド放
射の周波数で共鳴できる。同様に、放射の対応する帯域
の平均値に等しい平均値の境界線を有する内側環状Ｃバ
ンド放射器７０Ｂ，７０Ｃの構造によって、これら放射
器の対応する周波数で共鳴可能となる。
【００２８】中心間の距離Ｄは、誘電体基板内でのＳバ
ンド放射の波長の３分の１に等しく、本発明の好ましい
実施例においては、およそ１９．５５８ｍｍ（０．７７
０インチ）に等しい。最近接距離ｄは、０．３８１ｍｍ
（１５ミル）に等しい。半径ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4
は、それぞれ１７．７８ｍｍ（０．７０インチ）、６．
７３１ｍｍ（０．２６５インチ）、６．９８５ｍｍ
（０．２７５インチ）、８．５０９ｍｍ（０．３３５）
に等しい。以下の寸法が基板４２の構造において使用さ
れる。ケブラ層１６２，１６４の各々は、０．２５４〜
０．５０８ｍｍ（１０〜２０ミル）の膜厚を有する。ハ
ニカムコア１６０の膜厚は、２．５４ｃｍ（１インチ）
である。ユピレックス層１６６の膜厚は、２５．４〜５
０．８μｍ（１〜２ミル）である。層１６２，１６４，
１６６の誘電定数は、およそ２．２〜２．８である。
【００２９】このように、本発明は、ＦＳＳとして構成
されたサブ反射器の使用によって単一のメイン反射器と
同時に動作する複数チャネルのＣバンドフィードと単一
のチャネルのＳバンドフィードとを使用する多重チャネ
ル衛星通信アンテナを提供する。なお、本発明の上述の
実施例は例示であり、当業者においては様々な変形例に
想到するものと考えられる。従って、本発明は、開示さ
れた実施例に限定されるものではなく、請求項による定
義のみに限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構成されて展開されたアンテナを
支持する衛星の構成図である。
【図２】打ち上げ用ロケットのシュラウドの内部にしま
い込まれた姿勢に折り畳まれている図１のアンテナの外
観図である。
【図３】展開されたアンテナの素子間の位置関係を示す
構成図である。
【図４】放射線がＦＳＳの動作を示しているアンテナの
側面図である。
【図５】通信システムの構成要素に接続されたアンテナ
の外観図である。
【図６】構造上の安定性を提供するフレームを示すアン
テナのメイン反射器の斜視図である。
【図７】螺旋状放射器がアレイの２つの放射素子として
示されているアンテナのＳバンドフィードの斜視図であ
る。
【図８】放射器のアレイを有するアンテナのＣバンドフ
ィードの斜視図である。
【図９】図８の放射器の分解斜視図である。
【図１０】図９の放射器の軸方向の断面図である。
【図１１】図９の線分１１−１１にて切断された放射器
の横断面図である。
【図１２】受信ビームを形成するアンテナのバーライン
ビーム形成器の平面図である。
【図１３】送信ビームを形成するアンテナのバーライン
ビーム形成器の平面図である。
【図１４】図１２及び図１３のビーム形成器の一方のバ
ーラインネットワークの断面図である。
【図１５】導電部材にて形成されたＦＳＳの放射素子の
配置を示すために支持基板が省略されたアンテナのサブ
反射器のＦＳＳの前面を示す平面図である。
【図１６】前面に放射素子を支持する基板を含むＦＳＳ
の断面図である。
【図１７】１組の放射素子を示すとともに図１５の線分
１６−１６に沿って切断されたＦＳＳの断面を示す図で
ある。
【符号の説明】
２０ アンテナ ２４ メイン反射器 ２６ サブ反射器 ２８ 第１フィードとしてのＳバンドフィード ３０ 第２フィードとしてのＣバンドフィード ３２ 周波数選択面（ＦＳＳ） ８６，８８ ビーム形成器 １００ 放射器のアレイ
フロントページの続き (72)発明者 ピーター ダブリュ． ロード アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94041 マウンテンビュー アリスアベニ ュ 775 (72)発明者 ヴィト ジェイ． ジャクスティズ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95946 ペンバリー チャパラルサークル 19984 (72)発明者 シーナ バークシュリ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95070 サラトガ アトリウムドライブ 12151 (72)発明者 レベント アーソイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 カッパーティノ プリムローズウ ェイ 1320

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 メイン反射器と、前記メイン反射器の前
    方に配置されるサブ反射器と、電磁スペクトルの比較的
    低い周波数帯域で動作する第１給電器と、電磁スペクト
    ルの比較的高い周波数で動作する第２給電器とからな
    り、前記サブ反射器は前記メイン反射器と前記第１給電
    器との間で折曲された伝送路に沿って前記低い周波数の
    放射を反射しながらも前記高い周波数の放射を前記メイ
    ン反射器と前記第２給電器との間の直線状の伝送路に沿
    って伝搬せしめる周波数選択面（ＦＳＳ）を有するアン
    テナであって、 前記第２給電器は、第１信号チャネルと前記第１信号チ
    ャネルの周波数とは異なる周波数で動作する第２信号チ
    ャネルとを含む帯域幅の放射器のアレイからなり、 前記アンテナは、 前記低い周波数帯域内で第１ビームを形成するために前
    記第２給電器の前記放射器に接続される第１ビーム形成
    器と、 前記低い周波数帯域内で第２ビームを形成するために前
    記第２給電器の前記放射器に接続される第２ビーム形成
    器とをさらに含むことを特徴とするアンテナ。
  2. 【請求項２】 前記第１給電器は前記サブ反射器の後方
    且つ側方に配置され、前記第２給電器は前記サブ反射器
    の前方且つ側方に配置されて通信衛星への取付けに適し
    た構成をなし、前記サブ反射器はヒンジを備えた支持フ
    レームを有して前記衛星のハウジングに対して前記サブ
    反射器を回動せしめて前記第２給電器に沿って畳み込み
    可能とし、前記メイン反射器はヒンジを備えた支持フレ
    ームを有して前記衛星のハウジングに対して前記メイン
    反射器を回動せしめて前記第１給電器及び前記サブ反射
    器に沿って畳み込み可能とすることを特徴とする請求項
    １記載のアンテナ。
  3. 【請求項３】 前記第２給電器において、前記放射器は
    互いに平行に配置された導波路の領域からなるとともに
    前記導波路領域の前端部において共通面内に位置する放
    射開口を有し、 前記第２給電器は前記放射開口の前記共通面内に配置さ
    れた曲線円形偏光子をさらに有し、 前記第１及び第２ビーム形成器の各々は前記導波路領域
    の後方で前記曲線偏光子と平行に配置されて前記第２給
    電器の構成をコンパクトにする平坦なバーラインネット
    ワークからなることを特徴とする請求項１記載のアンテ
    ナ。
  4. 【請求項４】 前記第２給電器において、前記放射器の
    各々の前記導波路領域は断面が正方形であるとともに放
    射器の前端部に向けて拡大するホーンを有し、前記第１
    及び第２ビーム形成器の対応するものへの接続は第１及
    び第２導波路給電器を介して行われ、前記第１及び第２
    導波路給電器は前記導波路領域の各々における直交直線
    偏波の生成のために前記導波路領域の各々の対をなす隣
    接壁に配置され、 前記放射器の各々は導波路領域の壁の対応するものの内
    面の中心に位置するリッジの４つを有し、各リッジは前
    記導波路領域の長手方向に配向されるとともに導波路領
    域の後端部からホーンの前端部に向けて伸長し、導波路
    領域への浸透の深さは放射器の帯域を拡張するために導
    波路の後端部での最大の深さからホーンの前端部での最
    小の深さまで単調に変化することを特徴とする請求項３
    記載のアンテナ。
  5. 【請求項５】 前記第１給電器は螺旋状放射器のアレイ
    からなり、前記第２給電器の前記第１ビーム形成器は放
    射の送信ビームを生成するように機能し、前記第２給電
    器の前記第２ビーム形成器は放射の受信ビームを生成す
    るように機能することを特徴とする請求項１記載のアン
    テナ。
  6. 【請求項６】 前記第１給電器において、前記螺旋状放
    射器の第１の複数個は互いに独立な複数の放射ビームを
    生成する作用モードで動作し、前記螺旋状放射器の第２
    の複数個は前記螺旋状放射器の第１の複数個の相互結合
    効果の平衡をとるためのダミーモードで動作されること
    を特徴とする請求項５記載のアンテナ。
  7. 【請求項７】 前記サブ反射器の前記ＦＳＳは、 前記ＦＳＳの表面に沿って配置され且つ各々が閉じた形
    状を有する放射素子の組の周期的アレイからなり、前記
    組の各々において１の放射素子は第２の放射素子を包囲
    し、 前記放射素子の最外周のものは前記低い周波数帯域の低
    周波数での放射の波長にほぼ等しい境界線を有し、前記
    放射素子の組は前記低周波数での放射の波長の２分の１
    に等しい間隔を開けて離間配置されていることを特徴と
    する請求項１記載のアンテナ。
  8. 【請求項８】 前記放射素子の組の各々は前記放射素子
    の３つを有し、前記放射素子の最外周のものはアンテナ
    のビーム幅を増大するために前記放射素子の組の間の間
    隙を減らすために六角形であり、前記放射素子の最内周
    のものは円形であり、前記放射素子の中間のものは円形
    であることを特徴とする請求項７記載のアンテナ。
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