JPH1155031A - アレー給電反射鏡アンテナ - Google Patents
アレー給電反射鏡アンテナInfo
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- JPH1155031A JPH1155031A JP22299797A JP22299797A JPH1155031A JP H1155031 A JPH1155031 A JP H1155031A JP 22299797 A JP22299797 A JP 22299797A JP 22299797 A JP22299797 A JP 22299797A JP H1155031 A JPH1155031 A JP H1155031A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アレー給電アンテナの放射パタンのサイドロ
ーブレベルを低下させることを目的とする。 【解決手段】 反射鏡と、複数の高周波入力端子と複数
の高周波出力端子とを有し、各入力端子の信号を各出力
端子に所定の振幅位相差をもって分配する少なくともひ
とつのマトリクス回路と、該マトリクス回路の出力に接
続される少なくともひとつの素子アンテナアレーからな
る給電系を有するアレー給電反射アンテナにおいて、前
記素子アンテナアレーを構成する複数の素子アンテナが
曲面上に配置される。
ーブレベルを低下させることを目的とする。 【解決手段】 反射鏡と、複数の高周波入力端子と複数
の高周波出力端子とを有し、各入力端子の信号を各出力
端子に所定の振幅位相差をもって分配する少なくともひ
とつのマトリクス回路と、該マトリクス回路の出力に接
続される少なくともひとつの素子アンテナアレーからな
る給電系を有するアレー給電反射アンテナにおいて、前
記素子アンテナアレーを構成する複数の素子アンテナが
曲面上に配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は反射鏡アンテナに関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】反射鏡アンテナに関して、反射鏡の焦点
面から外れた位置に置かれたアレーアンテナを１次放射
器として使用する、アレー給電反射鏡アンテナの検討が
進められている。そのようなアンテナの一具体例が、文
献１、小林他、「マイクロ波ＦＦＴ回路を用いた衛星搭
載超マルチビームフォーミング技術の検討」、電子情報
通信学会技術報告、ＳＡＴ９６−７３、ｐｐ．２３〜３
０、１９９６年１０月で説明されている。
面から外れた位置に置かれたアレーアンテナを１次放射
器として使用する、アレー給電反射鏡アンテナの検討が
進められている。そのようなアンテナの一具体例が、文
献１、小林他、「マイクロ波ＦＦＴ回路を用いた衛星搭
載超マルチビームフォーミング技術の検討」、電子情報
通信学会技術報告、ＳＡＴ９６−７３、ｐｐ．２３〜３
０、１９９６年１０月で説明されている。
【０００３】図２Ａは、そこで説明されているアンテナ
システムの構成を示したものである。アンテナシステム
は、アンテナビームに対応する入力端子（ビームポー
ト）１０１1 〜１０１M とアレーアンテナ素子数に対応
する出力端子１０２1 〜１０２N を有するマトリクス回
路１０３ａ、マトリクス回路１０３ａの出力端子１０２
1 〜１０２N と各素子アンテナ１０６1 〜１０６N を１
対１に接続する移相器１０４1 〜１０４N のアレー１０
４と電力増幅器のアレー１０５、および、平面アレーア
ンテナ１０６ａより構成される給電系１０７ａと、パラ
ボラ反射鏡１０８より構成されている。平面アレーアン
テナ１０６ａはパラボラ反射鏡の焦点面１０９から外れ
た場所に設置する。ここでパラボラ反射鏡の焦点面１０
９は、パラボラ反射鏡の焦点１１０を通り、パラボラ反
射鏡のオフセット軸１１１に垂直な平面と定義する。さ
らに図２Ａでは、パラボラ反射鏡のオフセット軸１１１
とアレーアンテナの中心軸１１２を一致させて平面アレ
ーアンテナ１０６ａを設置している。移相器のアレー１
０４を構成する各々の移相器１０４1 〜１０４N は、平
面アレーアンテナ１０６ａから放射される電界分布が球
面波１１３状になるように設定する。すなわち、平面ア
レーアンテナ１０６ａの第ｉ番目の素子アンテナ１０６
i の位置を［Ｘfi、Ｙfi、Ｚfi］とするとき、第ｉ番目
の素子アンテナに対応して取付けられた移相器１０４i
は、 φi ＝（２π／λ）√（Ｘfi 2 ＋Ｙfi 2 ＋Ｚfi 2 ） （式１） で与えられる位相の遅れφi を持つよう設定される。た
だし、［Ｘf 、Ｙf 、Ｚf ］はアレーアンテナの位置を
表す座標系１１４で、パラボラ反射鏡の焦点１１０を原
点とするとともに、Ｚf 軸とパラボラ反射鏡のオフセッ
ト軸１１１を一致させる。また、λは電波の自由空間に
おける波長を表わしている。
システムの構成を示したものである。アンテナシステム
は、アンテナビームに対応する入力端子（ビームポー
ト）１０１1 〜１０１M とアレーアンテナ素子数に対応
する出力端子１０２1 〜１０２N を有するマトリクス回
路１０３ａ、マトリクス回路１０３ａの出力端子１０２
1 〜１０２N と各素子アンテナ１０６1 〜１０６N を１
対１に接続する移相器１０４1 〜１０４N のアレー１０
４と電力増幅器のアレー１０５、および、平面アレーア
ンテナ１０６ａより構成される給電系１０７ａと、パラ
ボラ反射鏡１０８より構成されている。平面アレーアン
テナ１０６ａはパラボラ反射鏡の焦点面１０９から外れ
た場所に設置する。ここでパラボラ反射鏡の焦点面１０
９は、パラボラ反射鏡の焦点１１０を通り、パラボラ反
射鏡のオフセット軸１１１に垂直な平面と定義する。さ
らに図２Ａでは、パラボラ反射鏡のオフセット軸１１１
とアレーアンテナの中心軸１１２を一致させて平面アレ
ーアンテナ１０６ａを設置している。移相器のアレー１
０４を構成する各々の移相器１０４1 〜１０４N は、平
面アレーアンテナ１０６ａから放射される電界分布が球
面波１１３状になるように設定する。すなわち、平面ア
レーアンテナ１０６ａの第ｉ番目の素子アンテナ１０６
i の位置を［Ｘfi、Ｙfi、Ｚfi］とするとき、第ｉ番目
の素子アンテナに対応して取付けられた移相器１０４i
は、 φi ＝（２π／λ）√（Ｘfi 2 ＋Ｙfi 2 ＋Ｚfi 2 ） （式１） で与えられる位相の遅れφi を持つよう設定される。た
だし、［Ｘf 、Ｙf 、Ｚf ］はアレーアンテナの位置を
表す座標系１１４で、パラボラ反射鏡の焦点１１０を原
点とするとともに、Ｚf 軸とパラボラ反射鏡のオフセッ
ト軸１１１を一致させる。また、λは電波の自由空間に
おける波長を表わしている。
【０００４】反射鏡アンテナでは、反射鏡として、通
常、パラボラ面が使われる。一般のパラボラ反射鏡アン
テナでは、その焦点にホーンアンテナ等の点波源を置い
て使用する。波源からは球面波が放射され、反射鏡によ
り反射され、反射鏡面の正面方向にビームが形成され
る。このときパラボラ面の幾何学的な性質から、球面波
は平面波に変換される。文献１に記載した上述の構成は
等価的にこのメカニズムを実現したもので、アレーアン
テナからは球面波が放射され、パラボラ反射鏡により平
面波に変換され所定の方向にビームが形成される。以上
が、アレーアンテナと反射鏡を組合せた構成のアンテナ
の動作原理となっている。
常、パラボラ面が使われる。一般のパラボラ反射鏡アン
テナでは、その焦点にホーンアンテナ等の点波源を置い
て使用する。波源からは球面波が放射され、反射鏡によ
り反射され、反射鏡面の正面方向にビームが形成され
る。このときパラボラ面の幾何学的な性質から、球面波
は平面波に変換される。文献１に記載した上述の構成は
等価的にこのメカニズムを実現したもので、アレーアン
テナからは球面波が放射され、パラボラ反射鏡により平
面波に変換され所定の方向にビームが形成される。以上
が、アレーアンテナと反射鏡を組合せた構成のアンテナ
の動作原理となっている。
【０００５】図２Ａの構成により形成される正面方向の
アンテナビームのパタンを、アジマス方向の断面とエレ
ベーション方向の断面に分けて、図４Ａと図４Ｂに破線
で示す。放射パタンは計算により求めた。アジマス方向
の断面のパタン１１５ａの形状は非対称で、第１サイド
ローブの絶対レベルは２３．１ｄＢｉと２３．６ｄＢｉ
である。エレベーション方向の断面パタン１５ｂの第１
サイドローブレベルは２２．２ｄＢｉである。また、ピ
ーク利得は４８ｄＢｉである。
アンテナビームのパタンを、アジマス方向の断面とエレ
ベーション方向の断面に分けて、図４Ａと図４Ｂに破線
で示す。放射パタンは計算により求めた。アジマス方向
の断面のパタン１１５ａの形状は非対称で、第１サイド
ローブの絶対レベルは２３．１ｄＢｉと２３．６ｄＢｉ
である。エレベーション方向の断面パタン１５ｂの第１
サイドローブレベルは２２．２ｄＢｉである。また、ピ
ーク利得は４８ｄＢｉである。
【０００６】なお、パタンの計算に使用したアンテナの
形状は図１に記した通りである。反射鏡開口径１１７は
１４ｍ、焦点距離１１８は１１．２ｍ、オフセット角１
１９は４４．８°、開口角１２０は５９．２°とした。
アレーアンテナ１０６はパラボラ反射鏡の焦点面１０９
から反射鏡１０８寄りに置き、デプレースメント１２１
は１６７４ｍｍとした。アレーアンテナ１０６には９５
ｍｍφの円形開口２５６素子を１６行１６列に配置した
ものを使い、円偏波で励振した。
形状は図１に記した通りである。反射鏡開口径１１７は
１４ｍ、焦点距離１１８は１１．２ｍ、オフセット角１
１９は４４．８°、開口角１２０は５９．２°とした。
アレーアンテナ１０６はパラボラ反射鏡の焦点面１０９
から反射鏡１０８寄りに置き、デプレースメント１２１
は１６７４ｍｍとした。アレーアンテナ１０６には９５
ｍｍφの円形開口２５６素子を１６行１６列に配置した
ものを使い、円偏波で励振した。
【０００７】一方、文献２、小林他、「衛星搭載アレー
給電マルチビーム反射鏡アンテナの視野角の検討」、１
９９７年電子情報通信学会総合大会、１９９７年３月で
は、図２Ａに示したマトリクス回路１０３ａ、移相器の
アレー１０４、電力増幅器のアレー１０５、平面アンテ
ナ１０６ａを順に接続して構成される給電系１０７ａと
同一の給電系を、反射鏡アンテナの焦点面１０９に複数
組設置したアレー給電反射鏡アンテナが説明されてい
る。図２Ｂはその構成を示したもので、２つの給電系１
０７ａ1 と１０７ａ2 を用いている。それぞれの給電系
は図２Ａの構成から、アレーアンテナの中心軸１１２を
パラボラ反射鏡のオフセット軸に平行に移動させてい
る。複数組のアレーアンテナ給電系が用いられているこ
とから、この構成をグループアレー給電方式ということ
にする。これは、図２Ａの場合と比較してより広範な範
囲にビームを形成することを目的としている。
給電マルチビーム反射鏡アンテナの視野角の検討」、１
９９７年電子情報通信学会総合大会、１９９７年３月で
は、図２Ａに示したマトリクス回路１０３ａ、移相器の
アレー１０４、電力増幅器のアレー１０５、平面アンテ
ナ１０６ａを順に接続して構成される給電系１０７ａと
同一の給電系を、反射鏡アンテナの焦点面１０９に複数
組設置したアレー給電反射鏡アンテナが説明されてい
る。図２Ｂはその構成を示したもので、２つの給電系１
０７ａ1 と１０７ａ2 を用いている。それぞれの給電系
は図２Ａの構成から、アレーアンテナの中心軸１１２を
パラボラ反射鏡のオフセット軸に平行に移動させてい
る。複数組のアレーアンテナ給電系が用いられているこ
とから、この構成をグループアレー給電方式ということ
にする。これは、図２Ａの場合と比較してより広範な範
囲にビームを形成することを目的としている。
【０００８】動作は図２Ａの場合と同様だが、紙面で下
側方向のビームを形成するためには給電系１０７ａ1
を、上側方向のビームを形成するためには給電系１０７
ａ2 を用いる。
側方向のビームを形成するためには給電系１０７ａ1
を、上側方向のビームを形成するためには給電系１０７
ａ2 を用いる。
【０００９】図５に、図２Ｂの構成により形成されるア
ンテナビームパタンのひとつについて、エレベーション
方向の断面を１１５ｅとして破線で示す。その第１サイ
ドローブの絶対レベルは２３．０ｄＢｉ、ピーク利得は
４６．１ｄＢｉである。なお、パタンは計算により求め
たもので、反射鏡や給電系に関するパラメータは上記と
同一とした。ただし、アレーアンテナ１０６ａのパラボ
ラ反射鏡の焦点面１０９に平行な面内での移動量（Ｘf
軸に沿っての移動量、Ｙf 軸方向は０）は±７６０ｍｍ
とした。
ンテナビームパタンのひとつについて、エレベーション
方向の断面を１１５ｅとして破線で示す。その第１サイ
ドローブの絶対レベルは２３．０ｄＢｉ、ピーク利得は
４６．１ｄＢｉである。なお、パタンは計算により求め
たもので、反射鏡や給電系に関するパラメータは上記と
同一とした。ただし、アレーアンテナ１０６ａのパラボ
ラ反射鏡の焦点面１０９に平行な面内での移動量（Ｘf
軸に沿っての移動量、Ｙf 軸方向は０）は±７６０ｍｍ
とした。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の平面アレー
アンテナを１次放射器に用いる方法では、形成される放
射パタンのサイドローブレベルが若干大きいという問題
がある。
アンテナを１次放射器に用いる方法では、形成される放
射パタンのサイドローブレベルが若干大きいという問題
がある。
【００１１】本発明の目的は、放射パタンのサイドロー
ブレベルをさらに低減したアレー給電アンテナを提供す
ることにある。それと同時に、給電回路の構成の簡略化
を図る。
ブレベルをさらに低減したアレー給電アンテナを提供す
ることにある。それと同時に、給電回路の構成の簡略化
を図る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従来技術の欄に記したア
レー給電反射鏡アンテナでは、平面アレーアンテナを１
次放射器に用いてパラボラ反射鏡アンテナに給電してい
る。本発明では、コンフォーマルアレーアンテナを１次
放射器に用いてパラボラ反射鏡を給電する。従来技術と
は、平面アレーアンテナをコンフォーマルアレーアンテ
ナに置き換えて給電する点が異なる。平面アレーアンテ
ナは、各素子アンテナを平面上に配列するものである。
これに対して、コンフォーマルアレーアンテナは、各素
子アンテナを曲面上に配列するものである。
レー給電反射鏡アンテナでは、平面アレーアンテナを１
次放射器に用いてパラボラ反射鏡アンテナに給電してい
る。本発明では、コンフォーマルアレーアンテナを１次
放射器に用いてパラボラ反射鏡を給電する。従来技術と
は、平面アレーアンテナをコンフォーマルアレーアンテ
ナに置き換えて給電する点が異なる。平面アレーアンテ
ナは、各素子アンテナを平面上に配列するものである。
これに対して、コンフォーマルアレーアンテナは、各素
子アンテナを曲面上に配列するものである。
【００１３】図６Ａと図６Ｂは、反射鏡を同一とし、１
次放射器のアレーアンテナに平面アレーアンテナまたは
コンフォーマル（球面）アレーアンテナを用いた場合に
形成される、計算により求めた２次元の放射パタンを示
している。どちらの場合も図の中心（アジマス角０°、
エレベーション角０°）がアンテナ利得のピークで、サ
イドローブは同心円上に現れている。図６Ａの平面アレ
ーアンテナによる給電の場合には、同心円上に配置する
サイドローブのレベルに強弱があり、エレベーション方
向とアジマス方向のものが強い。一方、図６Ｂのように
コンフォーマル（球面）アレーアンテナとした場合に
は、図６Ａの場合と比較して、サイドローブレベルは平
準化されている。つまり、サイドローブに関わる放射電
力は空間的に分散され、そのことによりサイドローブレ
ベルの低減が図られている。
次放射器のアレーアンテナに平面アレーアンテナまたは
コンフォーマル（球面）アレーアンテナを用いた場合に
形成される、計算により求めた２次元の放射パタンを示
している。どちらの場合も図の中心（アジマス角０°、
エレベーション角０°）がアンテナ利得のピークで、サ
イドローブは同心円上に現れている。図６Ａの平面アレ
ーアンテナによる給電の場合には、同心円上に配置する
サイドローブのレベルに強弱があり、エレベーション方
向とアジマス方向のものが強い。一方、図６Ｂのように
コンフォーマル（球面）アレーアンテナとした場合に
は、図６Ａの場合と比較して、サイドローブレベルは平
準化されている。つまり、サイドローブに関わる放射電
力は空間的に分散され、そのことによりサイドローブレ
ベルの低減が図られている。
【００１４】ところで、アンテナ開口面の電界分布と、
その遠方の電界分布である放射パタンは、１対１にフー
リエ変換の関係で結びつけられている。サイドローブレ
ベルの小さな放射パタンを得るための必要条件は、開口
面において波面が揃い、空間的に電界分布が一様である
ことである。平面アレー給電と本発明のコンフォーマル
アレー給電とを比較すると、後者の方式を採ることによ
り反射鏡開口面において対称性が高い電界分布が得るこ
とが可能であるため、そのフーリエ変換である放射パタ
ンのサイドローブが低減されるとの効果が得られると考
えられる。
その遠方の電界分布である放射パタンは、１対１にフー
リエ変換の関係で結びつけられている。サイドローブレ
ベルの小さな放射パタンを得るための必要条件は、開口
面において波面が揃い、空間的に電界分布が一様である
ことである。平面アレー給電と本発明のコンフォーマル
アレー給電とを比較すると、後者の方式を採ることによ
り反射鏡開口面において対称性が高い電界分布が得るこ
とが可能であるため、そのフーリエ変換である放射パタ
ンのサイドローブが低減されるとの効果が得られると考
えられる。
【００１５】さらに、平面アレー給電の場合は、マトリ
クス回路とアレーアンテナの間に移相器のアレーを設け
る必要があった。図２Ａと図２Ｂに示されている移相器
のアレー１０４である。本発明において、コンフォーマ
ルアレーアンテナとして特に球面アレーアンテナを採用
すれば、マトリクス回路１０３ａとコンフォーマルアレ
ーアンテナ１０６ｂの間は同位相長のケーブルで結べば
よいので、これらの移相器のアレーは不要となる。この
分、給電系の構成は簡略化される。
クス回路とアレーアンテナの間に移相器のアレーを設け
る必要があった。図２Ａと図２Ｂに示されている移相器
のアレー１０４である。本発明において、コンフォーマ
ルアレーアンテナとして特に球面アレーアンテナを採用
すれば、マトリクス回路１０３ａとコンフォーマルアレ
ーアンテナ１０６ｂの間は同位相長のケーブルで結べば
よいので、これらの移相器のアレーは不要となる。この
分、給電系の構成は簡略化される。
【００１６】
（実施例１）図３Ａは、ひとつのコンフォーマルアレー
を給電に用いたアレー給電反射鏡アンテナの構成を示し
ている。アンテナは、給電系１０７ｂとパラボラ反射鏡
１０８より構成される。給電系１０７ｂはアンテナビー
ムに対応した複数のビームポート１０１1 〜１０１M を
有する。ビームポート１０１1 〜１０１M のいずれかに
加えられた信号は、マトリクス回路１０３ｂにより分配
され、その全出力ポート１０２1 〜１０２N に現れる。
マトリクス回路１０３ｂの出力１０２1 〜１０２N と、
コンフォーマルアレーアンテナ１０６ｂを構成する各素
子アンテナ１０６1 〜１０６N は１対１に接続されてい
る。アレーアンテナはコンフォーマル（球面）アレーア
ンテナ１０６ｂであり、その各素子アンテナ１０６1 〜
１０６Nはパラボラ反射鏡の焦点１１０を中心とする半
径Ｒ（１１６）球面上に配置されている。コンフォーマ
ルアレーアンテナ１０６ｂからは球面波面１１３が放射
され、パラボラ反射鏡１０８により反射され、所定方向
のビームが形成される。
を給電に用いたアレー給電反射鏡アンテナの構成を示し
ている。アンテナは、給電系１０７ｂとパラボラ反射鏡
１０８より構成される。給電系１０７ｂはアンテナビー
ムに対応した複数のビームポート１０１1 〜１０１M を
有する。ビームポート１０１1 〜１０１M のいずれかに
加えられた信号は、マトリクス回路１０３ｂにより分配
され、その全出力ポート１０２1 〜１０２N に現れる。
マトリクス回路１０３ｂの出力１０２1 〜１０２N と、
コンフォーマルアレーアンテナ１０６ｂを構成する各素
子アンテナ１０６1 〜１０６N は１対１に接続されてい
る。アレーアンテナはコンフォーマル（球面）アレーア
ンテナ１０６ｂであり、その各素子アンテナ１０６1 〜
１０６Nはパラボラ反射鏡の焦点１１０を中心とする半
径Ｒ（１１６）球面上に配置されている。コンフォーマ
ルアレーアンテナ１０６ｂからは球面波面１１３が放射
され、パラボラ反射鏡１０８により反射され、所定方向
のビームが形成される。
【００１７】アレーアンテナを設置する座標系１１４を
［Ｘf 、Ｙf 、Ｚf ］とする。図２Ａの場合と同様に、
座標系１１４のＺf 軸とパラボラ反射鏡のオフセット軸
１１１を一致させるとともに、パラボラ反射鏡の焦点１
１０が原点に一致するようにとる。また、コンフォーマ
ルアレーアンテナの中心軸１１２とパラボラ反射鏡のオ
フセット軸１１１を一致させる。第ｉ番目の素子アンテ
ナ１０６i のＸf およびＹf 座標をＸfi、Ｙfiとすると
き、Ｚfiは、 Ｚfi＝√（Ｒ2 −Ｘfi 2 −Ｙfi 2 ） （式２） で与えられる。ただし、Ｒ（１１６）はコンフォーマル
アレーアンテナを構成する球面の半径を表している。
［Ｘf 、Ｙf 、Ｚf ］とする。図２Ａの場合と同様に、
座標系１１４のＺf 軸とパラボラ反射鏡のオフセット軸
１１１を一致させるとともに、パラボラ反射鏡の焦点１
１０が原点に一致するようにとる。また、コンフォーマ
ルアレーアンテナの中心軸１１２とパラボラ反射鏡のオ
フセット軸１１１を一致させる。第ｉ番目の素子アンテ
ナ１０６i のＸf およびＹf 座標をＸfi、Ｙfiとすると
き、Ｚfiは、 Ｚfi＝√（Ｒ2 −Ｘfi 2 −Ｙfi 2 ） （式２） で与えられる。ただし、Ｒ（１１６）はコンフォーマル
アレーアンテナを構成する球面の半径を表している。
【００１８】次に、図３Ａの構成で形成される放射パタ
ンについて、アジマス方向の断面とエレベーション方向
の断面に分けて、図４Ａおよび図４Ｂに実線で示す。反
射鏡に関するパラメータは従来の技術の欄に記したのと
同一にした。コンフォーマルアレー球面アレー給電にお
いて、アジマス方向の断面パタン１１５ｃの第１サイド
ローブの絶対レベルは、２１．５ｄＢｉと２０．２ｄＢ
ｉである。エレベーション方向の断面のパタン１１５ｄ
の第１サイドローブの絶対レベルは１８．６ｄＢｉとな
っている。ピーク利得は４８ｄＢｉで、平面アレー給電
の場合と同一である。従来の技術の欄に記した平面アレ
ー給電の場合と比較して、サイドローブレベルは、それ
ぞれ、１．６ｄＢ、３．４ｄＢ、３．６ｄＢの改善が図
られている。
ンについて、アジマス方向の断面とエレベーション方向
の断面に分けて、図４Ａおよび図４Ｂに実線で示す。反
射鏡に関するパラメータは従来の技術の欄に記したのと
同一にした。コンフォーマルアレー球面アレー給電にお
いて、アジマス方向の断面パタン１１５ｃの第１サイド
ローブの絶対レベルは、２１．５ｄＢｉと２０．２ｄＢ
ｉである。エレベーション方向の断面のパタン１１５ｄ
の第１サイドローブの絶対レベルは１８．６ｄＢｉとな
っている。ピーク利得は４８ｄＢｉで、平面アレー給電
の場合と同一である。従来の技術の欄に記した平面アレ
ー給電の場合と比較して、サイドローブレベルは、それ
ぞれ、１．６ｄＢ、３．４ｄＢ、３．６ｄＢの改善が図
られている。
【００１９】（実施例２）図３Ｂは、複数のアレーアン
テナを用いるグループアレー給電の場合で、平面アレー
アンテナに換えて、コンフォーマルアレーアンテナを用
いる場合について示した図である。アンテナシステムは
２つの給電系１０７ｂ1 と１０７ｂ2 を用いており、そ
れぞれの給電系は図２Ｂの場合と同様にパラボラ反射鏡
の焦点面１０９に平行な面で移動させている。紙面で下
側方向のビームを形成するためには給電系１０７ａ1
を、上側方向のビームを形成するためには給電系１０７
ａ2 を用いる。動作は実施例１の場合と同様である。
テナを用いるグループアレー給電の場合で、平面アレー
アンテナに換えて、コンフォーマルアレーアンテナを用
いる場合について示した図である。アンテナシステムは
２つの給電系１０７ｂ1 と１０７ｂ2 を用いており、そ
れぞれの給電系は図２Ｂの場合と同様にパラボラ反射鏡
の焦点面１０９に平行な面で移動させている。紙面で下
側方向のビームを形成するためには給電系１０７ａ1
を、上側方向のビームを形成するためには給電系１０７
ａ2 を用いる。動作は実施例１の場合と同様である。
【００２０】ビームポート１０１1 〜１０１M に加えら
れた信号は、ビーム形成回路１０７ｂ1 または１０７ｂ
2 により分配され、その全出力ポート１０２1 〜１０２
N に現れる。給電系１０７ｂ1 または１０７ｂ2 の出力
ポートとアレーアンテナ１０６ｂを構成する各素子アン
テナ１０６1 〜１０６N は１対１に接続されている。素
子アンテナは１０６1 〜１０６N は曲面上に配列され、
アレーアンテナ１０６ｂを構成している。
れた信号は、ビーム形成回路１０７ｂ1 または１０７ｂ
2 により分配され、その全出力ポート１０２1 〜１０２
N に現れる。給電系１０７ｂ1 または１０７ｂ2 の出力
ポートとアレーアンテナ１０６ｂを構成する各素子アン
テナ１０６1 〜１０６N は１対１に接続されている。素
子アンテナは１０６1 〜１０６N は曲面上に配列され、
アレーアンテナ１０６ｂを構成している。
【００２１】図５に、図３Ｂの構成により形成されるア
ンテナビームパタンのひとつについて、エレベーション
方向の断面を１１５ｆとして実線で示す。その第１サイ
ドローブの絶対レベルは１８．５ｄＢｉである。従来の
技術に記した平面アレー給電の場合と比較して、サイド
ローブレベルは４．５ｄＢの改善が図られている。な
お、パタンは計算により求めたもので、反射鏡や給電系
に関するパラメータは（実施例１）の場合と同一とし
た。ただし、給電系１０７ｂ1 または１０７ｂ2 のパラ
ボラ反射鏡の焦点面１０９に平行な面内での移動量（Ｘ
f 軸に沿っての移動量、Ｙf 軸方向は０）は±７６０ｍ
ｍとした。
ンテナビームパタンのひとつについて、エレベーション
方向の断面を１１５ｆとして実線で示す。その第１サイ
ドローブの絶対レベルは１８．５ｄＢｉである。従来の
技術に記した平面アレー給電の場合と比較して、サイド
ローブレベルは４．５ｄＢの改善が図られている。な
お、パタンは計算により求めたもので、反射鏡や給電系
に関するパラメータは（実施例１）の場合と同一とし
た。ただし、給電系１０７ｂ1 または１０７ｂ2 のパラ
ボラ反射鏡の焦点面１０９に平行な面内での移動量（Ｘ
f 軸に沿っての移動量、Ｙf 軸方向は０）は±７６０ｍ
ｍとした。
【００２２】
【発明の効果】アレー給電反射鏡アンテナにおいて、ア
レーアンテナ部を平面アレーからコンフォーマルアレー
に置き換えることによりサイドローブレベルを低減し
た。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、シングルアレー
給電の場合で反射鏡の正面方向のビームでは、サイドロ
ーブレベルは１．６ｄＢから３．６ｄＢ低減されてい
る。図５に示したグループアレー給電の場合は、サイド
ローブレベルは４．５ｄＢ低減されている。
レーアンテナ部を平面アレーからコンフォーマルアレー
に置き換えることによりサイドローブレベルを低減し
た。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、シングルアレー
給電の場合で反射鏡の正面方向のビームでは、サイドロ
ーブレベルは１．６ｄＢから３．６ｄＢ低減されてい
る。図５に示したグループアレー給電の場合は、サイド
ローブレベルは４．５ｄＢ低減されている。
【００２３】本発明では、放射パタンのサイドローブレ
ベルの低減だけでなく、同時に給電系の構成も簡略なも
のとする。図２Ａと図３Ａ、図２Ｂと図３Ｂを比較する
と、平面アレー給電の場合には、給電系とアレーアンテ
ナの間には移相器のアレーを必要とするのに対し、コン
フォーマルアレー（球面）アレー給電の場合には、給電
系とアレーアンテナは同位相長のケーブルで接続すれば
よいので、移相器のアレーは不要となる。移相器のアレ
ーが不要である分、給電系の構成は簡略になる。
ベルの低減だけでなく、同時に給電系の構成も簡略なも
のとする。図２Ａと図３Ａ、図２Ｂと図３Ｂを比較する
と、平面アレー給電の場合には、給電系とアレーアンテ
ナの間には移相器のアレーを必要とするのに対し、コン
フォーマルアレー（球面）アレー給電の場合には、給電
系とアレーアンテナは同位相長のケーブルで接続すれば
よいので、移相器のアレーは不要となる。移相器のアレ
ーが不要である分、給電系の構成は簡略になる。
【図１】アレー給電反射鏡アンテナの鏡面系の構成を示
したものである。
したものである。
【図２Ａ】従来技術による平面アレーアンテナを１次放
射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示したもの
で、ひとつのアレーアンテナにより、給電するものを示
す。
射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示したもの
で、ひとつのアレーアンテナにより、給電するものを示
す。
【図２Ｂ】従来技術による平面アレーアンテナを１次放
射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示したもの
で、複数のアレーアンテナにより、給電するものを示
す。
射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示したもの
で、複数のアレーアンテナにより、給電するものを示
す。
【図３Ａ】本発明によりコンフォーマルアレーアンテナ
を１次放射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示し
たもので、ひとつのアレーアンテナにより、給電するも
のを示す。
を１次放射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示し
たもので、ひとつのアレーアンテナにより、給電するも
のを示す。
【図３Ｂ】本発明によりコンフォーマルアレーアンテナ
を１次放射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示し
たもので、複数のアレーアンテナにより給電するグルー
プアレー給電方式を示す。
を１次放射器に用いたアレー給電反射鏡アンテナを示し
たもので、複数のアレーアンテナにより給電するグルー
プアレー給電方式を示す。
【図４Ａ】平面アレー給電反射鏡アンテナとコンフォー
マルアレー給電反射鏡アンテナにより形成される放射パ
タンを、それぞれ、破線と実線で比較して示したもの
で、アジマス方向の断面のパタンを示す。
マルアレー給電反射鏡アンテナにより形成される放射パ
タンを、それぞれ、破線と実線で比較して示したもの
で、アジマス方向の断面のパタンを示す。
【図４Ｂ】平面アレー給電反射鏡アンテナとコンフォー
マルアレー給電反射鏡アンテナにより形成される放射パ
タンを、それぞれ、破線と実線で比較して示したもの
で、エレベーション方向の断面のパタンを示す。
マルアレー給電反射鏡アンテナにより形成される放射パ
タンを、それぞれ、破線と実線で比較して示したもの
で、エレベーション方向の断面のパタンを示す。
【図５】グループアレー給電方式の平面アレー給電反射
鏡アンテナとコンフォーマルアレー給電反射鏡アンテナ
により形成される放射パタンを、それぞれ、破線と実線
で比較して示したものである。図はエレベーション方向
の断面のパタンを示している。
鏡アンテナとコンフォーマルアレー給電反射鏡アンテナ
により形成される放射パタンを、それぞれ、破線と実線
で比較して示したものである。図はエレベーション方向
の断面のパタンを示している。
【図６Ａ】平面アレー給電反射鏡アンテナの２次元の放
射パタンを示す。
射パタンを示す。
【図６Ｂ】コンフォーマル（球面）アレー給電反射鏡ア
ンテナによる２次元の放射パタンを示している。
ンテナによる２次元の放射パタンを示している。
１０１1 〜１０１M 入力端子（ビームポート） １０２1 〜１０２N 出力端子 １０３ａ、１０３ｂ マトリクス回路 １０４ 移相器のアレー １０４1 〜１０４N 移相器 １０５ 電力増幅器のアレー １０６ アレーアンテナ １０６ａ 平面アレーアンテナ １０６ｂ コンフォーマルアレーアンテナ １０６1 〜１０６N 素子アンテナ １０７ａ、１０７ｂ 給電系 １０８ パラボラ反射鏡 １０９ パラボラ反射鏡の焦点面 １１０ パラボラ反射鏡の焦点 １１１ パラボラ反射鏡のオフセット軸 １１２ アレーアンテナの中心軸 １１３ アレーアンテナから放射される球面波面 １１４ アレーアンテナの位置を表す座標系 １１５ａ 平面アレー給電反射鏡アンテナのパタン（ア
ジマス方向の断面） １１５ｂ 平面アレー給電反射鏡アンテナのパタン（エ
レベーション方向の断面） １１５ｃ コンフォーマルアレー給電反射鏡アンテナの
パタン（アジマス方向の断面） １１５ｄ コンフォーマルアレー給電反射鏡アンテナの
パタン（エレベーション方向の断面） １１５ｅ 複数の平面アレーを給電に用いた反射鏡アン
テナのパタン（エレベーション方向の断面） １１５ｆ 複数のコンフォーマルアレーを給電に用いた
反射鏡アンテナのパタン（エレベーション方向の断面） １１６ コンフォーマルアレーアンテナの曲面の曲率半
径（Ｒ） １１７ 反射鏡開口径 １１８ 反射鏡焦点距離 １１９ オフセット角 １２０ 開口角 １２１ アレーアンテナのデプレースメント
ジマス方向の断面） １１５ｂ 平面アレー給電反射鏡アンテナのパタン（エ
レベーション方向の断面） １１５ｃ コンフォーマルアレー給電反射鏡アンテナの
パタン（アジマス方向の断面） １１５ｄ コンフォーマルアレー給電反射鏡アンテナの
パタン（エレベーション方向の断面） １１５ｅ 複数の平面アレーを給電に用いた反射鏡アン
テナのパタン（エレベーション方向の断面） １１５ｆ 複数のコンフォーマルアレーを給電に用いた
反射鏡アンテナのパタン（エレベーション方向の断面） １１６ コンフォーマルアレーアンテナの曲面の曲率半
径（Ｒ） １１７ 反射鏡開口径 １１８ 反射鏡焦点距離 １１９ オフセット角 １２０ 開口角 １２１ アレーアンテナのデプレースメント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 博世 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 反射鏡と、 複数の高周波入力端子と複数の高周波出力端子とを有
し、各入力端子の信号を各出力端子に所定の振幅位相差
をもって分配する少なくともひとつのマトリクス回路
と、該マトリクス回路の出力に接続される少なくともひ
とつの素子アンテナアレーからなる給電系を有するアレ
ー給電反射アンテナにおいて、 前記素子アンテナアレーを構成する複数の素子アンテナ
が曲面上に配置されたことを特徴とする、アレー給電反
射鏡アンテナ。 - 【請求項２】 前記素子アンテナが、反射鏡の焦点を中
心とする球面の上に配置される請求項１記載のアレー給
電反射鏡アンテナ。 - 【請求項３】 前記マトリクス回路及び素子アンテナア
レーが複数もうけられる、請求項１または２に記載のア
レー給電反射鏡アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22299797A JPH1155031A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | アレー給電反射鏡アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22299797A JPH1155031A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | アレー給電反射鏡アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1155031A true JPH1155031A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16791206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22299797A Pending JPH1155031A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | アレー給電反射鏡アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1155031A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1520842A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of manufacturing window having at least one of radio wave stealth property and electromagnetic wave shield property, and window material having at least one of radio wave stealth property and electromagnetic wave shield property |
| JP2011124855A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | National Institute Of Information & Communication Technology | 離焦点フェーズドアレー給電反射鏡アンテナの低サイドローブマルチビーム用励振分布導出方法 |
| EP2779306A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | ViaSat, Inc. | Partitioned phase array fed reflector antenna system |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP22299797A patent/JPH1155031A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1520842A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of manufacturing window having at least one of radio wave stealth property and electromagnetic wave shield property, and window material having at least one of radio wave stealth property and electromagnetic wave shield property |
| US7674417B2 (en) | 2003-09-30 | 2010-03-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of manufacturing window having at least one of radio wave stealth property and electromagnetic wave shield property, and window material having at least one of radio wave stealth property and electromagnetic wave shield property |
| JP2011124855A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | National Institute Of Information & Communication Technology | 離焦点フェーズドアレー給電反射鏡アンテナの低サイドローブマルチビーム用励振分布導出方法 |
| EP2779306A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | ViaSat, Inc. | Partitioned phase array fed reflector antenna system |
| US10193240B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-01-29 | Viasat, Inc. | Partitioned phased array fed reflector antenna system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040317 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040420 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |