JPH09181524A - センターフィードアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センターフィードにおいて、フィード又は副
反射鏡を支持する支持構造による、アンテナ電気性能の
劣化を軽減する。 【解決手段】 電波の通過範囲にある支持構造２がケブ
ラー繊維強化プラスチック等の誘電体であるため、大部
分の電波が支持構造を透過し電気性能の劣化が軽減され
る。又、透過しなかった反射波に対しても、第一の反射
面５ａによる反射波と第二の反射面５ｂによる反射波の
行路差が５／４λ×２＝１０／４λ＝２λ＋１／２λで
あり、お互いに逆位相近傍の反射波が存在するため打ち
消しあい、支持構造によるアンテナ電気性能劣化は更に
軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は人工衛星搭載用の
センターフィードアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星に搭載されるアンテナリフレク
タは、打ち上げ時にはロケットのフェアリング内に収納
され、ロケットエンジンの噴射や燃料の揺れによる音響
や振動荷重を受け、その後ロケットの切り離しや搭載機
器の展開による数回の衝撃荷重を受ける。又、軌道上運
用時においては、およそ−１７０〜＋１２０℃の温度環
境に曝される。アンテナリフレクタはこうした振動・音
響・衝撃の機械荷重に耐えた後に、フィードや副反射鏡
を所定の位置に保持し、かつ軌道上運用時には温度変化
により生じる熱変形を可能な限り小さく抑えなければな
らない。

【０００３】従来、これらの要求を満足するセンターフ
ィードアンテナリフレクタの構成としては、図７に示す
ようなものがある。図はセンターフィードカセグレンア
ンテナを示し、１は主反射鏡、２は支持構造、３はフィ
ード、４は副反射鏡をあらわす。これらの構成における
支持構造には、打ち上げ時の機械環境、軌道上の熱変
形、重量等の要求を満足するために、通常は炭素繊維強
化プラスチック（ＣＦＲＰ）が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７の
ような構成は支持構造によって電波がさえぎられ、アン
テナ電気性能の劣化を引き起こす。センターフィードパ
ラボラアンテナにおける電波の伝播経路を示したのが図
８である。又、図７のアンテナ構成においてフィード３
の受信時の電波の遮られる領域を示したのが図９であ
る。領域８ａはフィード及び副反射鏡によって遮られる
領域、領域８ｂは支持構造によって遮られる領域、領域
８ｃは主反射鏡からフィードに到達する際に支持構造に
よって遮られる領域を示す。この領域が大きいほど電気
性能の劣化が大きく、従来のアンテナ構成では避けられ
ないものであった。

【０００５】本発明は、図８のような構成による上記の
ような問題点を解決するためになされたものであり、セ
ンターフィードアンテナにおいて、その支持構造に起因
するアンテナ電気性能の劣化を軽減させることを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の実施の形態１
によるアンテナリフレクタは、副反射鏡を支持する構造
として、誘電体の繊維を使用した複合材料から構成さ
れ、その表側反射面を代表する第一の反射面と裏側反射
面を代表する第二の反射面の距離を、使用する周波数の
波長λに対し１／４λの奇数倍（１／４λ，３／４λ，
５／４λ・・・）近傍となるような断面形状を有する支
持構造で構成されたものである。一方、誘電体材料は従
来使用されていた炭素繊維強化プラスチックと比べ強度
・剛性等で劣り、耐環境性が問題であったが、支持構造
をトラス構造とし構造効率をあげることで機械環境にも
問題なく耐えることができる。

【０００７】また、この発明の実施の形態２によるアン
テナリフレクタは、副反射鏡を支持する構造として、誘
電体の繊維を使用した複合材料から構成され、角柱断面
を有する支持構造で構成されたものである。

【０００８】また、この発明の実施の形態３によるアン
テナリフレクタは、副反射鏡を支持する構造として、誘
電体の繊維を使用した複合材料から構成され、円形断面
を有する支持構造で構成されたものである。

【０００９】この発明の実施の形態４によるアンテナリ
フレクタは、フィードを支持する構造として、誘電体の
繊維を使用した複合材料から構成され、その表側反射面
を代表する第一の反射面と裏側反射面を代表する第二の
反射面の距離を、使用する周波数の波長λに対し１／４
λの奇数倍（１／４λ，３／４λ，５／４λ・・・）近
傍となるような断面形状を有する支持構造で構成された
ものである。

【００１０】また、この発明の実施の形態５によるアン
テナリフレクタは、フィードを支持する構造として、誘
電体の繊維を使用した複合材料から構成され、角柱断面
を有する支持構造で構成されたものである。

【００１１】また、この発明の実施の形態６によるアン
テナリフレクタは、フィードを支持する構造として、誘
電体の繊維を使用した複合材料から構成され、円形断面
を有する支持構造で構成されたものである。

【００１２】また、この発明の実施の形態７によるアン
テナリフレクタは、副反射鏡又はフィードを支持する構
造として、誘電体の繊維による複合材料で構成され、そ
の積層に一方向材が用いられた支持構造で構成されたも
のである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１及び図２（ａ）（ｂ）はこの発明の
実施の形態１を示す図である。図１はアンテナ全体を示
し、１は主反射鏡、２は支持構造、３はフィード、４は
副反射鏡を示す。副反射鏡４は支持構造２により主反射
鏡１に対して固定されている。一方図２（ａ）（ｂ）は
支持構造２の拡大断面図であり、断面形状及び電波の透
過と反射状態を示す。図２において５ａは支持構造２の
表側で反射する全ての電波の反射面を代表する第一の反
射面、５ｂは裏側で反射する全ての電波の反射面を代表
する第二の反射面を示す。表側代表反射面５ａと裏側代
表反射面５ｂの距離は波長λに対し５／４λとする。

【００１４】上記に示されるような構成のセンターフィ
ードアンテナでは、電波の通過範囲にある支持構造がケ
ブラー繊維強化プラスチック等の誘電体であるため、大
部分の電波が支持構造を透過し電気性能の劣化が軽減さ
れる。又、透過しなかった反射波に対しても、第一の反
射面による反射波と第二の反射面による反射波の行路差
が５／４λ×２＝１０／４λ＝２λ＋１／２λであり、
お互いに逆位相近傍の反射波が存在するため打ち消しあ
い、支持構造によるアンテナ電気性能劣化は更に軽減さ
れる。

【００１５】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２における角柱の支持構造２の拡大断面図であり、
（ａ）は支持構造２の断面形状図、（ｂ）は電波の透過
と反射状態を示す。図３において電波の通過範囲にある
支持構造２が誘電体で構成され、かつ断面が角柱となっ
ている。

【００１６】上記に示されるような構成のセンターフィ
ードアンテナでは、大部分の電波は支持構造を透過する
ために電気性能の劣化が軽減される。又、断面を角柱と
することにより、その電波通過面の長さを変えること
で、電波を遮る面積を増加させることなく、その方向の
曲げ剛性を向上させることができ、電気性能の劣化を増
加させることなく耐打ち上げ環境性にも優れたものとな
る。更に、実施の形態１と同様に表側の面による反射波
と裏側の面による反射波が、逆位相近傍となるように断
面を選ぶことにより支持構造によるアンテナ性能劣化は
更に軽減される。

【００１７】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３における円柱の支持構造２の拡大断面図であり、
（ａ）は支持構造２の断面形状図、（ｂ）は電波の透過
と反射状態を示す。図４において電波の通過範囲にある
支持構造２が誘電体で構成され、かつ断面が円形となっ
ている。

【００１８】上記に示されるような構成のセンターフィ
ードアンテナでは、大部分の電波は支持構造を透過する
ために電気性能の劣化が軽減される。又、透過せずに反
射する残りの電波に対しても、その反射面が平面でない
ため、一定の方向に集中することがなくその影響は小さ
いものとなる。更に、実施の形態１と同様に第一の代表
反射面５ａによる反射波と裏側の第二の代表反射面５ｂ
による反射波が、逆位相近傍となるように断面を選ぶこ
とにより支持構造によるアンテナ性能劣化は更に軽減さ
れる。

【００１９】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４を示す図である。図５（ａ）はアンテナ全体を示
し、１は主反射鏡、２は支持構造、３はフィードを示
す。フィード３は支持構造２により主反射鏡１に対して
固定されている。一方図５（ｂ）、図５（ｃ）は支持構
造２の拡大断面図であり、断面形状及び電波の透過と反
射状態を示す。図５において５ａは支持構造２の表側で
反射する全ての電波の反射面を代表する第一の反射面、
５ｂは裏側で反射する全ての電波の反射面を代表する第
二の反射面を示す。表側代表反射面５ａと裏側代表反射
面５ｂの距離は波長λに対し１／４λとする。

【００２０】上記に示されるような構成のセンターフィ
ードパラボラアンテナでは、電波の通過範囲にある支持
構造がケブラー繊維強化プラスチック等の誘電体である
ため、大部分の電波が支持構造を透過し電気性能の劣化
が軽減される。又、透過しなかった反射波に対しても、
第一の反射面による反射波と第二の反射面による反射波
の行路差が１／４λ×２＝１／２λであり、お互いに逆
位相近傍の反射波が存在するため打ち消しあい、支持構
造によるアンテナ電気性能劣化は更に軽減される。

【００２１】実施の形態５．図３はこの発明の実施の形
態５における角柱の支持構造２の拡大断面図であり、
（ａ）は支持構造２の断面形状図、（ｂ）は電波の透過
と反射状態を示す。図３において電波の通過範囲にある
支持構造２が誘電体で構成され、かつ断面が角柱となっ
ている。

【００２２】上記に示されるような構成のセンターフィ
ードパラボラアンテナでは、大部分の電波は支持構造を
透過するために電気性能の劣化が軽減される。又、断面
を角柱とすることにより、その電波通過面の長さを変え
ることで、電波を遮る面積を増加させることなく、その
方向の曲げ剛性を向上させることができ、電気性能の劣
化を増加させることなく耐打ち上げ環境性にも優れたも
のとなる。更に、実施の形態１と同様に表側の面による
反射波と裏側の面による反射波が、逆位相近傍となるよ
うに断面を選ぶことにより支持構造によるアンテナ性能
劣化は更に軽減される。

【００２３】実施の形態６．図４はこの発明の実施の形
態６における円柱の支持構造２の拡大断面図であり、
（ａ）は支持構造２の断面形状図、（ｂ）は電波の透過
と反射状態を示す。図４において電波の通過範囲にある
支持構造２が誘電体で構成され、かつ断面が円形となっ
ている。

【００２４】上記に示されるような構成のセンターフィ
ードパラボラアンテナでは、大部分の電波は支持構造を
透過するために電気性能の劣化が軽減される。又、透過
せずに反射する残りの電波に対しても、その反射面が平
面でないため、一定の方向に集中することがなくその影
響は小さいものとなる。更に、実施の形態１と同様に第
一の代表反射面５ａによる反射波と裏側の第二の代表反
射面５ｂによる反射波が、逆位相近傍となるように断面
を選ぶことにより支持構造によるアンテナ性能劣化は更
に軽減される。

【００２５】実施の形態７．図６はこの発明の実施の形
態７を示す図である。図において６は誘電体の繊維を用
いた複合材のクロス材、７は誘電体の繊維を用いた複合
材の一方向材を示す。支持構造２は誘電体の繊維のクロ
ス材６の間に一方向材７を配向することにより構成され
ている。

【００２６】上記に示されるような構成のセンターフィ
ードアンテナでは、大部分の電波は支持構造を透過する
ために電気性能の劣化が軽減される。更に、上記に示さ
れるような構成の支持構造において、一方向材はクロス
材と比べてその繊維方向ではおよそ２〜４倍の剛性を有
するため、一方向材が配向された方向の剛性が向上し、
耐打ち上げ環境性に優れる。又、その高剛性によって、
支持構造が所定の剛性を得るのに要する積層数が少なく
なり重量軽減にも繋がる。更に支持構造の断面形状も小
さくなるためアンテナ電気性能の劣化は更に軽減され
る。

【００２７】

【発明の効果】この発明の実施の形態１によれば、セン
ターフィードカセグレンアンテナにおいて、支持構造に
おける電波の伝播を遮る領域を小さくしアンテナ性能の
劣化を軽減することができる。又、支持構造の断面を波
長にあわせて選択することにより、透過せずに反射する
電波同士の位相差を逆位相に近づけお互いを打ち消しあ
わせ、支持構造によるアンテナ電気性能の劣化を更に軽
減することができる。

【００２８】この発明の実施の形態２によれば、センタ
ーフィードカセグレンアンテナにおいて、支持構造にお
ける電波の伝播を遮る領域を小さくしアンテナ性能の劣
化を軽減することができる。又、支持構造の一辺を長く
することによりアンテナ電気性能の劣化を増すことな
く、耐打ち上げ環境に優れたものとすることができる。

【００２９】この発明の実施の形態３によれば、センタ
ーフィードカセグレンアンテナにおいて、支持構造にお
ける電波の伝播を遮る領域を小さくしアンテナ性能の劣
化を軽減することができる。又、支持構造の断面を円形
とすることにより、透過せずに反射する電波を一定の方
向に集めず、支持構造によるアンテナ電気性能の劣化を
更に軽減することができる。

【００３０】この発明の実施の形態４によれば、センタ
ーフィードパラボラアンテナにおいて、支持構造におけ
る電波の伝播を遮る領域を小さくしアンテナ性能の劣化
を軽減することができる。又、支持構造の断面を波長に
あわせて選択することにより、透過せずに反射する電波
同士の位相差を逆位相に近づけお互いを打ち消しあわ
せ、支持構造によるアンテナ電気性能の劣化を更に軽減
することができる。

【００３１】この発明の実施の形態５によれば、センタ
ーフィードパラボラアンテナにおいて、支持構造におけ
る電波の伝播を遮る領域を小さくしアンテナ性能の劣化
を軽減することができる。又、支持構造の一辺を長くす
ることによりアンテナ電気性能の劣化を増すことなく、
耐打ち上げ環境に優れたものとすることができる。

【００３２】この発明の実施の形態６によれば、センタ
ーフィードパラボラアンテナにおいて、支持構造におけ
る電波の伝播を遮る領域を小さくしアンテナ性能の劣化
を軽減することができる。又、支持構造の断面を円形と
することにより、透過せずに反射する電波を一定の方向
に集めず、支持構造によるアンテナ電気性能の劣化を更
に軽減することができる。

【００３３】この発明の実施の形態７によれば、支持構
造によるアンテナ電気性能の劣化を軽減することができ
る。更に、積層に一方向材を用いることにより、より高
剛性・軽量なアンテナリフレクタとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明によるセンターフィードアンテナリ
フレクタの実施の形態１を示す図である。

【図２】 この発明によるセンターフィードアンテナリ
フレクタの実施の形態１の支持構造２の拡大図である。

【図３】 この発明によるセンターフィードアンテナリ
フレクタの実施の形態２、及び５の支持構造２の拡大図
である。

【図４】 この発明によるセンターフィードアンテナリ
フレクタの実施の形態３、及び６の支持構造２の拡大図
である。

【図５】 この発明によるセンターフィードアンテナリ
フレクタの実施の形態４を示す図である。

【図６】 この発明によるセンターフィードアンテナリ
フレクタの実施の形態７を示す支持構造２の拡大図であ
る。

【図７】 従来のセンターフィードアンテナの例を示す
図である。

【図８】 センターフィードアンテナの電波の伝播経路
を示す図である。

【図９】 従来のセンターフィードアンテナにおけるア
ンテナの利用不可能な領域を示す図である。

【符号の説明】

１ 主反射鏡、２ 支持構造、３ 副反射鏡、４ フィ
ード、５ 代表反射面、６ 誘電体繊維の複合材、７
誘電体繊維の一方向複合材、８ 主反射鏡上使用不可領
域。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主反射鏡、上記主反射鏡と正対する位置
   に置かれた副反射鏡、上記副反射鏡と正対する位置に置
   かれ電波を発信又は受信するフィード、誘電体の繊維を
   使用した複合材料によって構成され上記副反射鏡を所定
   の位置に支持する支持構造とを備えたセンターフィード
   カセグレンアンテナにおいて、使用する波長λに対し上
   記支持構造の表側反射面を代表する第一の反射面と裏側
   反射面を代表する第二の反射面の距離を１／４λ近傍又
   は、３／４λ，５／４λ・・・と１／４λの奇数倍付近
   となるようにしたことを特徴とするセンターフィードア
   ンテナ。
2. 【請求項２】 主反射鏡、上記主反射鏡と正対する位置
   に置かれた副反射鏡、上記副反射鏡と正対する位置に置
   かれ電波を発信又は受信するフィード、誘電体の繊維を
   使用した複合材料によって構成され上記副反射鏡を所定
   の位置に支持する支持構造とを備えたセンターフィード
   カセグレンアンテナにおいて、上記支持構造が角柱の断
   面を有することを特徴とするセンターフィードアンテ
   ナ。
3. 【請求項３】 主反射鏡、上記主反射鏡と正対する位置
   に置かれた副反射鏡、上記副反射鏡と正対する位置に置
   かれ電波を発信又は受信するフィード、誘電体の繊維を
   使用した複合材料によって構成され上記副反射鏡を所定
   の位置に支持する支持構造とを備えたセンターフィード
   カセグレンアンテナにおいて、上記支持構造が円形の断
   面を有することを特徴とするセンターフィードアンテ
   ナ。
4. 【請求項４】 主反射鏡、上記主反射鏡と正対する位置
   に置かれ電波を発信又は受信するフィード、誘電体の繊
   維を使用した複合材料によって構成され上記フィードを
   所定の位置に支持する支持構造とを備えたセンターフィ
   ードパラボラアンテナにおいて、アンテナの使用する波
   長λに対し、上記支持構造の表側反射面を代表する第一
   の反射面と裏側反射面を代表する第二の反射面の距離を
   １／４λ近傍又は、３／４λ，５／４λ・・・と１／４
   λの奇数倍付近となるようにしたことを特徴とするセン
   ターフィードアンテナ。
5. 【請求項５】 主反射鏡、上記主反射鏡と正対する位置
   に置かれ電波を発信又は受信するフィード、誘電体の繊
   維を使用した複合材料によって構成され上記フィードを
   所定の位置に支持する支持構造とを備えたセンターフィ
   ードパラボラアンテナにおいて、上記支持構造が角柱の
   断面を有することを特徴とするセンターフィードアンテ
   ナ。
6. 【請求項６】 主反射鏡、上記主反射鏡と正対する位置
   に置かれ電波を発信又は受信するフィード、誘電体の繊
   維を使用した複合材料によって構成され上記フィードを
   所定の位置に支持する支持構造とを備えたセンターフィ
   ードパラボラアンテナにおいて、上記支持構造が円形の
   断面を有することを特徴とするセンターフィードアンテ
   ナ。
7. 【請求項７】 誘電体の繊維を使用した複合材料で構成
   される支持構造において、その構成する層に一方向材を
   用いたことを特徴とする請求項１〜６項いずれか記載の
   センターフィードアンテナ。