JPH09260937A - 開口面アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口面アンテナを複数のアンテナで構成する
ときに、複数のアンテナ間に隙間があることにより生じ
るグレーティングローブの発生を低減する。また、スピ
ルオーバを低減し、全体としての開口の効率を上げる。 【解決手段】 開口面アンテナ１は、配列された複数個
のアンテナ５と、複数個のアンテナ５間に設けられ、隣
接するアンテナと電磁波的に結合して励振される電磁波
的結合素子７とを備え、複数個のアンテナ５および電磁
波的結合素子７全体で空間に電波を放射するとともに、
空間からの電波を受波する。この電磁波的結合素子７が
複数個のアンテナ５の間における励振部分となり、開口
面アンテナの電流分布を滑らかにする。このことは、サ
ブ反射鏡アンテナ間の距離が等価的に小さくなることを
意味する。

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、太陽発電衛星の
マイクロ波送電、電波天文等の観測、衛星通信等に用い
る超大形の開口面アンテナに関するものであり、特に、
効率よく開口上のエネルギーを使用し、また、グレーテ
ィングローブを発生させない開口面アンテナに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の地上で用いられる開口面
アンテナとして、図３２に示すようなものがあった。こ
の図は、三浦公亮、市川満、浦崎修治、佐藤滋、松本
治、”大型アンテナの設計”、三菱電機技報、ｖｏｌ．
５９，ｎｏ．９，ｐ．６２５，１９８５年に示されたも
のである。

【０００３】この図において、１０１は地上における重
力や風による指向精度ならびに鏡面精度の劣化を抑える
ために十分な強度を備えた回転放物面からなる開口径６
４ｍの主反射鏡、１０２は回転２次曲面からなる副反射
鏡、１０３は複数の反射鏡とホーンアンテナからなるビ
ーム給電系である。ビーム給電系１０３は、第一集束反
射鏡１０３ａ、第二集束反射鏡１０３ｂ、第三集束反射
鏡１０３ｃ、第四集束反射鏡１０３ｄ、第五集束反射鏡
１０３ｅ、および、ホーンアンテナ１０３ｆから構成さ
れる。また、１０４は鏡軸である。

【０００４】図１の開口面アンテナにおいて、送信の場
合、ビーム給電系１０３より伝送された電波は、副反射
鏡１０２により反射された後、主反射鏡１０１の焦点を
曲率中心とする球面波に変換され、主反射鏡１０１に向
けて伝搬し、主反射鏡１０１により反射されて平面波に
変換され、鏡軸１０４の方向に向けて放射される。図１
の開口面アンテナは、地上に設置された深宇宙探査用大
型アンテナ装置である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、太陽発電衛
星のマイクロ波送電、あるいは電波天文等の観測等に用
いるために宇宙空間で超大形の開口面アンテナを構成す
ることが検討されている。宇宙空間で数百ｍを越える開
口径を実現しようとすると、資材の運搬等の関係から、
図１の主反射鏡１０１のように１枚の板状に構成するこ
とは困難である。そこで、複数の開口面アンテナを用い
て超大形の開口面アンテナを構成することが考えられ
る。

【０００６】しかし、このような構成では、隣り合う開
口面アンテナの間には間隙ができ、アレーアンテナとし
て開口全体を効率よく用いることができず、単一の反射
鏡に比べ利得低下が生じる。さらに、等価的に各アンテ
ナ素子間の間隔が広くなり、グレーティングローブが発
生するという問題点があった。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、開口全体を効率よく用いること
ができ、また、グレーティングローブの発生を抑制でき
る超大形の開口面アンテナを得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る開口面ア
ンテナは、配列された複数個のアンテナを備え、上記複
数個のアンテナ全体で空間に電波を放射するとともに、
空間からの電波を受波する開口面アンテナにおいて、上
記複数個のアンテナ間に設けられ、隣接するアンテナと
電磁波的に結合して励振される電磁波的結合素子とを備
えたものである。

【０００９】この発明の開口面アンテナにおいて、複数
個のアンテナのうちの隣接するものとの相互結合により
電磁波的結合素子が励振され、この電磁波的結合素子が
複数個のアンテナの間における励振部分となり、開口面
アンテナの電流分布を滑らかにする。このことは、サブ
反射鏡アンテナ間の距離が等価的に小さくなることを意
味し、複数個のアンテナ間に隙間があることに起因する
グレーティングローブの発生を低減できる。また、スピ
ルオーバを低減し、全体としての開口が効率よく使用さ
れる。

【００１０】請求項２に係る開口面アンテナは、上記ア
ンテナを、反射鏡、および、給電系を備えたサブ反射鏡
アンテナとしたものである。

【００１１】請求項３に係る開口面アンテナは、上記ア
ンテナを、複数の素子アンテナからなるサブアレーアン
テナとしたものである。

【００１２】請求項４に係る開口面アンテナは、上記電
磁波的結合素子を、反射鏡、この反射鏡と電磁波的に結
合する伝送線路、および、この伝送線路の一端に設けら
れた反射手段を備えた無給電素子としたものである。

【００１３】請求項５に係る開口面アンテナは、上記電
磁波的結合素子を、アレーアンテナ、このアレーアンテ
ナと電磁波的に結合する伝送線路、および、この伝送線
路の一端に設けられた反射手段を備えた無給電素子とし
たものである。

【００１４】請求項６に係る開口面アンテナは、上記電
磁波的結合素子を、八木宇田アンテナ、この八木宇田ア
ンテナと電磁波的に結合する伝送線路、および、この伝
送線路の一端に設けられた反射手段を備えた無給電素子
としたものである。

【００１５】請求項７に係る開口面アンテナは、上記電
磁波的結合素子を、パッチアンテナ、このパッチアンテ
ナと電磁波的に結合する伝送線路、および、この伝送線
路の一端に設けられた反射手段を備えた無給電素子とし
たものである。

【００１６】請求項８に係る開口面アンテナは、上記電
磁波的結合素子を、スロットアンテナ、このスロットア
ンテナと電磁波的に結合する伝送線路、および、この伝
送線路の一端に設けられた反射手段を備えた無給電素子
としたものである。

【００１７】請求項９に係る開口面アンテナは、上記伝
送線路に、反射位相を調整する移相器を備えたものであ
る。

【００１８】請求項１０に係る開口面アンテナは、上記
電磁波的結合素子を、断面が放物線であり、その焦点が
上記複数のアンテナの焦点と一致し、かつ、反射位相が
上記複数のアンテナの反射位相と一致する部分反射鏡と
したものである。

【００１９】この発明の開口面アンテナにおいて、複数
個のアンテナのうちの隣接するものの間の間隙に、その
焦点が開口面アンテナの焦点と一致し、かつ、反射位相
が開口面アンテナの反射位相と一致する放物線の部分反
射鏡を設けたものであり、反射後の光線は平行光線にな
る。このことは複数個のアンテナ間の距離が等価的に小
さくなることを意味し、グレーティングローブの発生を
低減することができる。また、スピルオーバを低減でき
て、全体としての開口が効率よく使用される。

【００２０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は、実施の形態１の開口面アンテナ
の概略構成図である。同図において、５は多数のサブ反
射鏡アンテナ、７はサブ反射鏡アンテナ５の間に設けら
れた多数の電磁波的結合素子である。これら多数のサブ
反射鏡アンテナ５と多数の電磁波的結合素子７とから開
口面アンテナ１が構成される。なお、図１において、電
磁波的結合素子７は、便宜上、開口面アンテナ１の右上
の部分についてのみ表現しているが、実際は開口面アン
テナ１の全体にわたって設けられている。また、開口面
アンテナ１の周囲の円、十字線、多数のサブ反射鏡アン
テナ５間を結ぶ線は理解を助けるための補助線であり、
開口面アンテナ１の構成要素ではない。

【００２１】図２は、図１の開口面アンテナ１の一部の
拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ’線の断面図であ
る。サブ反射鏡アンテナ５には導波管あるいは同軸ケー
ブル等の給電系３がそれぞれ接続されている。一方、電
磁波的結合素子７には給電系は接続されていない。

【００２２】電磁波的結合素子７は、隣り合うサブ反射
鏡アンテナ５の間の間隙部分に装荷されているので、サ
ブ反射鏡アンテナ５との相互結合により励振される。ま
た、電磁波的結合素子７はサブ反射鏡アンテナ５間の間
隙の励振部分として機能するので、サブ反射鏡アンテナ
５間の距離は等価的に小さくなる。なお、電磁波的結合
素子７の具体的構成については後述する。

【００２３】次に動作について、図４ないし図１２を用
いて説明する。説明の便宜上、まず、電磁波的結合素子
７を備えない開口面アンテナの動作について、図８ない
し図１２を用いて説明する。

【００２４】宇宙でのマイクロ波電力伝送用に、直径１
３０ｍや１ｋｍの開口面アンテナが検討されている。直
径１０ｍ程度までは宇宙用に展開性を付与した開口面ア
ンテナで実現できるが、直径１０ｍを越えるとアンテナ
の構成法から考える必要がある。

【００２５】アンテナの構成法として、図８に示すよう
に、開口を分割して中開口の配列で実現する方法があ
る。同図は全体の四分の一の部分を示しており、サブ反
射鏡アンテナ５の直径は、例えば１０ｍである。この開
口を分割して中開口の配列で実現する方法は、他の方法
（（１）１つの開口で構成する方法、（２）二分の一波
長のスロットやダイポール等の一次放射器の配列で構成
する方法）に比べて、高い機械精度が要求される寸法を
小さくできて製造上有利であること、放射素子間の機械
的誤差は位相調整により補正できること、輸送を開口単
位で行うことができること、組み立て途中で試験を行う
ことができること、（２）の方法に比べて素子数を大幅
に少なくできること、などの点で有利である。

【００２６】しかし、サブ反射鏡アンテナ５開口を分割
すると中開口間には電界が存在しない領域ができる。こ
の領域は開口全体で周期的に分布する。このため遠方放
射パターンに量子化ローブが発生するという問題が生じ
る。

【００２７】例えば、中開口（サブ反射鏡アンテナ５）
の形状を半径ａ１の円と仮定する。主ローブの幅を一定
にするために、図８のように、中開口の分布域を最外周
を一定にして半径ａ０（例えば５０ｍ）の大開口円の中
に等分させる。

【００２８】ａ１＝ａ０／９（中開口間にギャップな
し）の場合の放射パターンを図９に示す。同図からわか
るように、０．６度、１．２度付近（ＧＲＡＴＩＮＧ
ＬＯＢＥ Ｘ１、Ｘ２）、０．７度付近（ＧＲＡＴＩＮ
Ｇ ＬＯＢＥ Ｙ）に量子化ローブがある。また、図１
２は、図９の関係を模式的に表した図である。図中の点
線は半径ａ１の開口面アンテナの放射パターンを示す。
同図によれば量子化ローブは周期的に複数存在する。こ
れは、図１１のようにサブ反射鏡アンテナ５の間隔ｂが
波長より大きいため、特定の方向で電波が強めあうから
である。なお、一枚の反射鏡からなる開口面アンテナに
おいては、波源は連続して分布し、これらの間隔は非常
に短いため、図１２のような特性はもたない。

【００２９】ａ１を変えたときのアンテナ利得と第１サ
イドローブレベル（ｘ方向、ｙ方向もほぼ同じ）、各量
子化ローブレベルを図１０に示す。同図から次のことが
わかる。 （１）利得はａ１とともに増加する。 （２）ａ１≦５．１ｍの範囲ではｙ方向量子化ローブレ
ベルが第１サイドローブレベルより高い。 （３）１．２度付近の量子化ローブレベルがａ１＝３．
６ｍ付近で極小となっている。これは、単一開口面の零
点がその付近にあるためと思われる。 （４）ｘ方向の量子化ローブが２種類あり、かつｙ方向
のレベルより低いのは、中開口の配列の仕方による。

【００３０】以上のことから、開口を分割して中開口の
配列で大開口を実現する方法を用いるときは、量子化ロ
ーブレベルを考慮しなければならないことがわかる。

【００３１】次に、電磁波的結合素子７を備える開口面
アンテナの動作について、図１ないし図７を用いて説明
する。上述したように、量子化ローブは波源の間隔が広
いために生じる。これは、図５に示すように、電磁波的
結合素子７がない場合の電流の強度分布５３が不連続だ
からである。電流の強度分布５３は、サブ反射鏡アンテ
ナ５の部分の電流強度が大きく、サブ反射鏡アンテナ５
の間では電流強度はほとんど零である。一方、図７に示
すように、量子化ローブが生じない超大形開口の電流の
強度分布５６は連続的である。そこで、何等かの手段に
よりサブ反射鏡アンテナ５の間で電流分布を生じさせれ
ば電流分布は連続的あるいはこれに近い分布になり、量
子化ローブの発生を防止できると考えられる。

【００３２】このために用いられるものが電磁波的結合
素子７である。図６に示すように、サブ反射鏡アンテナ
５と電磁波的結合素子７との間の結合５５により、電磁
波的結合素子がある場合の電流の強度分布５４は、サブ
反射鏡アンテナ５間において電流分布が生じるので、図
５の電流の強度分布５３に比べて連続的になる。このこ
とは、サブ反射鏡アンテナ５間の距離が等価的に小さく
なることを意味する。したがって量子化ローブの発生を
抑制できる。

【００３３】このときの放射特性図を図４に示す。中開
口の配列による放射パターン５１は、超大形開口による
放射パターン５２に近似し、量子化ローブは存在しな
い。

【００３４】以上のように、この実施の形態１の装置に
よれば、電磁波的結合素子７は隣り合うサブ反射鏡アン
テナ５の間の間隙部分に装荷され、電磁波的結合素子７
とサブ反射鏡アンテナ５との間で相互結合が生じ、電流
の強度分布が連続的になるので、グレーティングローブ
の発生が少なくなる。また、電流の強度分布が連続的に
なるのでスピルオーバがなくなり、開口全体の効率が向
上する。また、大形の開口面アンテナを、中開口の複数
のサブ反射鏡アンテナ５で構成し、これらの隙間をうめ
るように電磁波的結合素子７を配置すればよいから、サ
ブ反射鏡アンテナ５の配置の自由度は高くなり、設計、
製造の自由度が大きくなる。

【００３５】実施の形態２．実施の形態１において、サ
ブ反射鏡アンテナ５と電磁波的結合素子７はいずれも円
形であったが、この形状に限らない。図１３は実施の形
態２の開口面アンテナを表す概略構成図である。同図に
おいて、８は複数個の素子アンテナからなるサブアレー
アンテナである。サブアレーアンテナ８は矩形（あるい
は他の四角形）である。サブアレーアンテナ８の間にや
はり矩形（あるいは他の四角形）の電磁波的結合素子７
ｂが配置されている。このとき、図１３の実線の矢印の
ように結合が生じる。

【００３６】この実施の形態２の場合にも、隣り合うサ
ブアレーアンテナ８の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｂが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００３７】実施の形態３．図１４は本発明の実施の形
態３を表す概略構成図である。同図において、電磁波的
結合素子７ｃは、反射鏡と一次放射器からなる電磁波的
結合反射鏡アンテナ７１と、電磁波的結合反射鏡アンテ
ナ７１の給電端を短絡あるいは開放にする短絡素子ある
いは開放素子７２から構成されている。サブ反射鏡アン
テナ５は図１に示されたものと同様のものである。ま
た、電磁波的結合素子７ｃは図１の電磁波的結合素子７
と同様に動作する。

【００３８】図１４の構成の開口面アンテナの電磁波的
結合素子７ｃは無給電素子である。サブ反射鏡アンテナ
５との相互結合により、短絡素子あるいは開放素子７２
による短絡あるいは開放の給電端条件を持つ電磁波的結
合反射鏡アンテナ７１は励振される。このために、間隙
を挟む電磁波的結合反射鏡アンテナ７１間に励振部分が
存在することになるので、開口全体が効率よく使用さ
れ、また、グレーティングローブは発生しない。

【００３９】この実施の形態３の場合にも、隣り合うサ
ブ反射鏡アンテナ５の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｃが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００４０】実施の形態４．図１５は本発明の実施の形
態４を表す概略構成図である。同図において、電磁波的
結合素子７ｄは複数個の素子アンテナからなる電磁波的
結合アレーアンテナ７３を備える。他の構成要素は実施
の形態１等に示したものと同様のものである。

【００４１】この実施の形態４の場合にも、隣り合うサ
ブアレーアンテナ８の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｄが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００４２】実施の形態５．図１６は本発明の実施の形
態５を表す概略構成図である。同図において、７４は一
端が電磁波的結合反射鏡アンテナ７１の給電端に接続さ
れ、他端が短絡素子あるいは開放素子７２に接続された
伝送線路、７５は伝送線路７４の途中の装荷された移相
器である。他の構成要素は実施の形態１等に示したもの
と同様のものである。

【００４３】図１６の構成の、サブ反射鏡アンテナ５と
の相互結合により励振された電磁波的結合素子７ｅにお
いて、その受波された電界は短絡素子あるいは開放素子
７２に至るまでに移相器７５により位相変化を受けると
ともに、その短絡素子あるいは開放素子７２から反射さ
れた電界は移相器７５により再度位相変化を受ける。移
相器７５での移相変化量を適当に選ぶことにより、サブ
反射鏡アンテナ５から放射される電界の位相を調節で
き、この開口面アンテナ全体として所望の放射特性を実
現できる。

【００４４】この実施の形態５の場合にも、隣り合うサ
ブアレーアンテナ８の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｅが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００４５】実施の形態６．図１７は本発明の実施の形
態６を表す概略構成図である。同図の、電磁波的結合素
子７ｆを構成する、短絡素子あるいは開放素子７２、電
磁波的結合アレーアンテナ７３、伝送線路７４、移相器
７５は上記実施の形態１等で示されたものと同じもので
あり、同様に動作する。

【００４６】この実施の形態６の場合にも、隣り合うサ
ブアレーアンテナ８の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｆが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００４７】なお、この実施の形態６では、電磁波的結
合アレーアンテナ７３に対して一つの移相器７５が接続
されているが、電磁波的結合アレーアンテナ７３を分割
し、それら分割したアンテナにそれぞれ移相器７５を接
続しても同様な効果が得られる。

【００４８】実施の形態７．図１８は本発明の実施の形
態７を表す概略構成図である。図１９は電磁波的結合素
子７ｇの詳細図である。これらの図において、７６は八
木・宇田アンテナである。電磁波的結合素子７ｇを構成
する短絡素子あるいは開放素子７２は上記実施の形態１
等で示されたものと同じものであり、同様に動作する。

【００４９】この実施の形態７では無給電素子として、
給電端に短絡素子あるいは開放素子７２を持つ２素子の
八木・宇田アンテナの場合を示している。

【００５０】この実施の形態７の場合にも、隣り合うサ
ブアレーアンテナ８の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｇが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００５１】実施の形態８．図２０は本発明の実施の形
態８を表す概略構成図である。図２１は電磁波的結合素
子７ｈの詳細図である。これらの図において、電磁波的
結合素子７ｇを構成する、短絡素子あるいは開放素子７
２、伝送線路７４、八木・宇田アンテナ７６は上記実施
の形態１等で示されたものと同じものであり、同様に動
作する。

【００５２】この実施の形態８は、無給電素子として八
木・宇田アンテナ７６の給電端と、短絡素子あるいは開
放素子７２との間を伝送線路７４で接続した場合を示し
ている。

【００５３】この実施の形態８の場合にも、隣り合うサ
ブアレーアンテナ８の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｈが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００５４】実施の形態９．図２２は本発明の実施の形
態９を表す概略構成図である。図２３は電磁波的結合素
子７ｉの詳細図である。これらの図において、電磁波的
結合素子７ｉを構成する、短絡素子あるいは開放素子７
２、伝送線路７４、移相器７５、八木・宇田アンテナ７
６は上記実施の形態１等で示されたものと同じものであ
り、同様に動作する。

【００５５】この実施の形態９は、伝送線路の途中に移
相器７５を装荷した場合を示している。

【００５６】この実施の形態９の場合にも、隣り合うサ
ブアレーアンテナ８の間の間隙部分に電磁波的結合素子
７ｉが装荷され、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００５７】実施の形態１０．図２４は本発明の実施の
形態１０の電磁波的結合素子７ｊを表す概略構成図であ
る。同図は、無給電素子としてパッチアンテナ７７を用
いた場合を示している。短絡素子あるいは開放素子７
２、伝送線路７４、移相器７５は、上記実施の形態１等
で示されたものと同様のものであり、同様に動作する。

【００５８】この実施の形態１０の電磁波的結合素子を
用いた場合でも、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００５９】実施の形態１１．図２５は本発明の実施の
形態１１の電磁波的結合素子７ｋを表す概略構成図であ
る。同図は、無給電素子としてスロットアンテナ７８を
用いた場合を示している。短絡素子あるいは開放素子７
２、伝送線路７４、移相器７５は、上記実施の形態１等
で示されたものと同様のものであり、同様に動作する。

【００６０】この実施の形態１１の電磁波的結合素子を
用いた場合でも、実施の形態１の場合と同様に動作し、
同じ効果を奏するのは明らかである。

【００６１】実施の形態１２．図２６および図２７は本
発明の実施の形態１２を表す概略構成図であり、本発明
の効果を示す実験に用いたアンテナの構成を表すもので
ある。これらの図において、９は導波管、１０は電界の
方向である。図２６は導波管９と八木・宇田アンテナ７
６がＥ面結合している場合を示す図であり、図２７は導
波管９と八木・宇田アンテナ７６がＨ面結合している場
合を示す図である。

【００６２】図２８および図２９に本発明の実施の形態
１２の開口面振幅分布の概略図を示す。図２８は八木・
宇田アンテナ７６がある場合、図２９は八木・宇田アン
テナ７６がない場合の開口面振幅分布を示す。これらの
図において、１１は電界等レベル線である。

【００６３】この実施の形態１２では、導波管９の間隙
に八木・宇田アンテナ７６を設けている。八木・宇田ア
ンテナ７６は実施の形態７の場合と同様に給電端を開放
にしている。図２８および図２９により、八木・宇田ア
ンテナ７６がない場合には開口面分布はまゆ形になるの
に対して、無給電素子として八木・宇田アンテナ７６を
用いることにより、開口面分布は長方形に近くなる。導
波管９の間隙に八木・宇田アンテナ７６を設けた効果が
大きく出ていることがわかる。

【００６４】実施の形態１３．図３０および図３１は本
発明の実施の形態１３を表す概略構成図である。図３０
は前面から見た概略構成図を示す。図３１は、図３０の
Ｂ−Ｂ’線の断面図を示す。これらの図において、１２
は部分反射鏡、１４は中開口主反射鏡の光線、１５は部
分反射鏡の光線、５１は中開口主反射鏡、５２はサブ反
射鏡アンテナ用一次放射器である。

【００６５】では、隣り合うサブ反射鏡アンテナ５ｂの
間の間隙に、実施形態１等の無給電素子ではなく、部分
反射鏡１２を設けている。部分反射鏡１２は放物面であ
り、その焦点が各中開口主反射鏡５１の焦点と一致し、
かつ、反射位相が中開口主反射鏡５１の反射位相と一致
するように設けられている。したがって、中開口主反射
鏡の光線１４および部分反射鏡の光線１５は、中開口主
反射鏡５１および部分反射鏡１２で反射された後は平行
光線になっている。

【００６６】この実施の形態１３のように、隣り合うサ
ブ反射鏡アンテナ５の間の間隙に部分反射鏡１２を設け
ることにより、電流の強度分布が連続的になるので、グ
レーティングローブの発生が少なくなる。また、電流の
強度分布が連続的になるのでスピルオーバがなくなり、
開口全体の効率が向上する。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、配列
された複数個のアンテナを備え、上記複数個のアンテナ
全体で空間に電波を放射するとともに、空間からの電波
を受波する開口面アンテナにおいて、上記複数個のアン
テナ間に設けられ、隣接するアンテナと電磁波的に結合
して励振される電磁波的結合素子とを備え、この電磁波
的結合素子が複数個のアンテナの間における励振部分と
なり、開口面アンテナの電流分布を滑らかにする。この
ことは、サブ反射鏡アンテナ間の距離が等価的に小さく
なることを意味し、複数個のアンテナ間に隙間があるこ
とに起因するグレーティングローブの発生を低減でき
る。また、スピルオーバを低減し、全体としての開口が
効率よく使用される。

【００６８】また、この発明によれば、上記電磁波的結
合素子を、断面が放物線であり、その焦点が上記複数の
アンテナの焦点と一致し、かつ、反射位相が上記複数の
アンテナの反射位相と一致する部分反射鏡とし、反射後
の光線は平行光線になる。このことは複数個のアンテナ
間の距離が等価的に小さくなることを意味し、グレーテ
ィングローブの発生を低減することができる。また、ス
ピルオーバを低減できて、全体としての開口が効率よく
使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの全体
の概略構成図である。

【図２】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの一部
の拡大図である。

【図３】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの一部
の断面図である。

【図４】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの放射
特性図である。

【図５】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動作
説明図（電磁波的結合素子がない場合）である。

【図６】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動作
説明図（電磁波的結合素子がある場合）である。

【図７】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動作
説明図（一枚の反射鏡の場合）である。

【図８】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動作
説明図（全体の開口半径ａ０と複数のサブ反射鏡の半径
ａ１の関係を示す）である。

【図９】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動作
説明図（電磁波的結合素子がない場合の放射特性を示
す）である。

【図１０】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動
作説明図（全体の開口半径ａ０と複数のサブ反射鏡の半
径ａ１の関係を変えたときの利得変化を示す）である。

【図１１】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動
作説明図（量子化サイドローブ発生の原理を示す）であ
る。

【図１２】 発明の実施の形態１の開口面アンテナの動
作説明図（電磁波的結合素子がない場合の放射特性を示
す）である。

【図１３】 発明の実施の形態２の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図１４】 発明の実施の形態３の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図１５】 発明の実施の形態４の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図１６】 発明の実施の形態５の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図１７】 発明の実施の形態６の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図１８】 発明の実施の形態７の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図１９】 発明の実施の形態７の八木・宇田アンテナ
からなる電磁波的結合素子の概略構成図である。

【図２０】 発明の実施の形態８の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図２１】 発明の実施の形態８の八木・宇田アンテナ
からなる電磁波的結合素子の概略構成図である。

【図２２】 発明の実施の形態９の開口面アンテナの全
体の概略構成図である。

【図２３】 発明の実施の形態９の八木・宇田アンテナ
からなる電磁波的結合素子の概略構成図である。

【図２４】 発明の実施の形態１０のパッチアンテナか
らなる電磁波的結合素子の概略構成図である。

【図２５】 発明の実施の形態１１のスロットアンテナ
からなる電磁波的結合素子の概略構成図である。

【図２６】 発明の実施の形態１２の開口面アンテナの
概略構成図である。

【図２７】 発明の実施の形態１２の他の開口面アンテ
ナの概略構成図である。

【図２８】 発明の実施の形態１２の開口面アンテナの
動作説明図である。

【図２９】 発明の実施の形態１２の開口面アンテナの
動作説明図である。

【図３０】 発明の実施の形態１３の開口面アンテナの
概略構成図である。

【図３１】 発明の実施の形態１３の開口面アンテナの
概略断面図である。

【図３２】 従来例の開口面アンテナの概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 開口面アンテナ、３ 給電系、５ サブ反射鏡アン
テナ、７ 電磁波的結合素子、１２ 部分反射鏡、５１
中開口主反射鏡、５２ サブ反射鏡アンテナ用一次放
射器、７１ 電磁波的結合反射鏡アンテナ、７２ 短絡
素子あるいは開放素子、７３ 電磁波的結合アレーアン
テナ、７４ 伝送線路、７５ 移相器、７６ 八木・宇
田アンテナ、７７ パッチアンテナ、７８ スロットア
ンテナ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 博之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 佐藤 眞一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配列された複数個のアンテナを備え、上
   記複数個のアンテナ全体で空間に電波を放射するととも
   に、空間からの電波を受波する開口面アンテナにおい
   て、 上記複数個のアンテナ間に設けられ、隣接するアンテナ
   と電磁波的に結合して励振される電磁波的結合素子とを
   備えた開口面アンテナ。
2. 【請求項２】 上記アンテナを、反射鏡、および、給電
   系を備えたサブ反射鏡アンテナとしたことを特徴とする
   請求項１記載の開口面アンテナ。
3. 【請求項３】 上記アンテナを、複数の素子アンテナか
   らなるサブアレーアンテナとしたことを特徴とする請求
   項１記載の開口面アンテナ。
4. 【請求項４】 上記電磁波的結合素子を、反射鏡、この
   反射鏡と電磁波的に結合する伝送線路、および、この伝
   送線路の一端に設けられた反射手段を備えた無給電素子
   としたことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれ
   かに記載の開口面アンテナ。
5. 【請求項５】 上記電磁波的結合素子を、アレーアンテ
   ナ、このアレーアンテナと電磁波的に結合する伝送線
   路、および、この伝送線路の一端に設けられた反射手段
   を備えた無給電素子としたことを特徴とする請求項１な
   いし請求項３いずれかに記載の開口面アンテナ。
6. 【請求項６】 上記電磁波的結合素子を、八木宇田アン
   テナ、この八木宇田アンテナと電磁波的に結合する伝送
   線路、および、この伝送線路の一端に設けられた反射手
   段を備えた無給電素子としたことを特徴とする請求項１
   ないし請求項３いずれかに記載の開口面アンテナ。
7. 【請求項７】 上記電磁波的結合素子を、パッチアンテ
   ナ、このパッチアンテナと電磁波的に結合する伝送線
   路、および、この伝送線路の一端に設けられた反射手段
   を備えた無給電素子としたことを特徴とする請求項１な
   いし請求項３いずれかに記載の開口面アンテナ。
8. 【請求項８】 上記電磁波的結合素子を、スロットアン
   テナ、このスロットアンテナと電磁波的に結合する伝送
   線路、および、この伝送線路の一端に設けられた反射手
   段を備えた無給電素子としたことを特徴とする請求項１
   ないし請求項３いずれかに記載の開口面アンテナ。
9. 【請求項９】 上記伝送線路に、反射位相を調整する移
   相器を備えたことを特徴とする請求項４ないし請求項８
   いずれかに記載の開口面アンテナ。
10. 【請求項１０】 上記電磁波的結合素子を、断面が放物
    線であり、その焦点が上記複数のアンテナの焦点と一致
    し、かつ、反射位相が上記複数のアンテナの反射位相と
    一致する部分反射鏡としたことを特徴とする請求項１記
    載の開口面アンテナ。