JPS58129806A - 反射器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は反射器とその製造方法に関し、特にさら型電
磁エネルギーアンテナに関する。

反射器、特に太陽エネルギー、衛星通信及びマイクロ波
送受信のような分野におゆるさら型反射器の増加によっ
て、安価な反射器の必要性が増大した。これらの応用に
適する一般に直径９０ｃｍＣ５フィート）以上の大きさ
の反射器は、ファイバーグラス製の鋳物であって、据付
け、照準及び方向付は用の頑丈な胛被合体の必要な大き
くて重い装置である。これらの装置ｉ、大量生産技術に
適さず、輸送費が極めて高いので、一般に高価である。

通常のプラスチック成形技術がより受は容れられるよう
になったが、この技術は加熱成形技術を含むため、電磁
エネルギー反射器の分野ではその表面に対する高い精度
と強度の必要性の点で受は容れ難いものである。加熱成
形されたラジオ周波数反射面を作る典型的な技術は、金
属箔ではなくプラスチック内に埋められた金属によって
いる。

埋め込まれた金属は高周波（ＲＦ）エネルギーを反射す
るのに十分適するがプラスチックを弱める。

更に、埋め込まれた金属はプラスチックシート全体に混
合されているので、反射はシート厚の関数となり、成形
部分の表面によらない。埋め込まれた金属の表面偏差（
ＲＭＳ）はプラスチックシート基板の厚みより良くはな
り得す、加えて他の表面欠陥がある。もしプラスチック
基板が十分薄く作られれば、金属化中に基板がたわまさ
れる傾向があるため問題が生ずる。更に、このような基
板は自重によるたわみや風圧によるねじれを受は易いた
め大型の野外応用には適さない。一方、分離した金属箔
は鋳造面の変形にともなってのみ変形するのでより小さ
なＲＭＳ値が得られる。。

本発明の目的は、従来の反射器の種々の欠点を克服した
電磁エネルギー反射器を提供することである。

本発明の目的は、その構造において必要な精度と強度と
を損なうことなく、大量生産技術によってより安価に生
産し得る電磁エネルギー反射器を提供することである。

本発明の他の目的は、通常の加熱成形技術を用いて、必
要な許容誤差を実現し得る反射器を提供することである
。

本発明の更に他の目的は、プラスチック成形技術によっ
て製造でき、容易かつ安価に輸送できる反射面を提供す
ることである。

本発明の更に他の目的は、耐久力のある柔軟な基板上に
精確な反射被覆他作る方法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、利得を損なうことなく軸外れ
エネルギー除去能力を高めたアンテナを提供することで
ある。

本発明の更に他の目的は、著しいサイドロープ抑圧、よ
り良い目標分離及び指向性、増強された雑音除去及び正
味の利得増大を有する分割アンテナ反射器を提供するこ
とである。

本発明のこれら及び他の目的と利点は、共通の焦点を有
するように接合される少くとも２つの湾曲した反射部分
を含む電磁エネルギー用の分割反射器によって達成され
る。少くとも１枚の接合板が各部分の間に設けられ、該
反射部分の焦点に向かって方向付けられた板と共に各部
分に接合される。

本発明の他の特徴によれば、分割反射器は少くとも２つ
の湾曲した柔軟な部分を含む。少くとも１枚の接合板が
各部分の間に設けられ、接合される。面は反射性又は導
電性材料の層を含む。即ち例えば金属又は金属化膜が各
部分の一方の側に積層されている。これらの部分は、共
通の焦点に向かって方向付けられ、共通の焦点方向に反
射器の焦点距離の約７０％以下の距離だけ反射器上に延
在する接合板の縁で、共通の焦点を有するように接合さ
れる。

本発明の他の特徴によれば、反射器の製造方法は夫々湾
曲した面を有する少くとも２つのプラスチック部分を成
形する段階を含む。反射層即ち金属箔が各部分の湾曲面
に付けられる。これらの部分は共通の焦点を有するよう
に設計されている。

接合板が薄層上に延在し共通の焦点に向（ように設けら
れる。

本発明の他の特徴によれば、エネルギー反射器は焦点及
び焦点線を規定する湾曲したエネルギー反射面を含む。

一対のほぼ垂直の平板が面の表面に延在し、この反射面
のほぼ焦点線上で相互に交差して（・る。各板は一対の
対向反射面と一対の対向縁とを有し、縁の１つは反射面
に隣接し他の１つは焦点にほぼ向かっている。

図面を参照すると、各図に共通の部分には同一の参照符
号が用いられている。第１図には凹面即ちさら型反射面
１６を形成する４個の接合された部分１２のセットを含
む分割反射器１０が示されている。図示の実施例では、
個々の部分１２は同するが、さまざまに成形された部分
１２を利用する非対称構造が用いられ得る。これらの部
分は例えば図示のような４分の１の部分である。各部分
１２は一対の放射状に配置された垂直の平板１４に隣接
する。図示の実施例の反射面は放物面状であるが、本発
明において種々の反射面１６が実現され得る。部分１２
で形成される反射面１６は第２図において一般的に１８
として示されている単一の焦点を有する。

第２図に示されたように、各部分の縁に接合された対の
垂直板１４は焦点１８に向いている。図示の実施例にお
いて、各板１４は、反射器１ｏの凹面側２０の反射面１
６上と共に部分１２の凸面側にも延在するように、概し
て長方形である。図示の実施例において、各板１４の外
側縁２４は反射器１０の周辺縁２６と丁度同じ高さであ
る。同様に、第２図から良くわかるように、反射器１゜
の凸面側２２にある内側板［２８は反射器１ｏの頂点６
０．をも含む平面を形成する。頂点３ｏと焦点１８は好
適には板１４の交差線と一致する焦点線を規定する。板
１４の厚さは、１つの部分１２から次の隣接する部分１
２の間で測って、比較的薄く、反射面１３上の板１４の
存在は反射面１３からのエネルギーの反射に大きな影響
を与えない。

これは、板１４が反射面１３から外へ焦点距離の７０％
以上延在せず、反射面１６上に延在する板１４の部分が
面１３の焦点に向かっている限り成立する。従って、平
板１４は、反射器１０の反射効果に大きな影響を与えず
に全構造上着しい強度と剛性を与える。

例えばスチレンのようなプラスチック材料から作られる
部分１２は、通常のプラスチック成形技術によって成形
されるが、より好適には、加熱成形特に真空成形によっ
て成形される。もし必要なら、板１４は第３図に示すよ
うに部分１２と一緒に形成されても良く、隣接する部分
１２の板１４は反射器１０を形成するように機械的又は
接着等の通常の手段で接合される。あるいは、板１４は
部分１２と別に形成されて、第１図に示すような単一の
一体片に成形され、次に部分１２とねじ止め、接着等に
よって接合される。部分１２は以下に説明するように、
柔軟な層上に反射面を設置するのを楽にする柔軟なシー
ト材料から効果的に形成される。

板１４は又、反射器１０を載置し保持する手段をも提供
する。特に、反射器１０の凸面側２２の外部方向へ延在
する部分３２は、反射器１０の調整と照準を可能にする
通常の載置装置（図示せず）に測定できる。図示実施例
では板１４は一対の垂直な壁を成すので、これらの板１
４は精確な仰角及び方位角の整定情報を与えるのに用い
得る。特に、簡単な測鉛おもり（図示せず）が仰角を示
すために凸面側２２の板１４の垂直配置面に位置され、
コンパス（図示せず）が方位角を示すために前記測鉛お
もりを含む板１４に垂直に配置された水平板１４上に設
置され得る。

板１４をプラスチックのような電気絶縁材料で作ること
によって、部分１２間に電気的障壁が与えられる。そこ
で各部分１２はそれ自身の位相中心を生じ、それは複合
信号振幅に影響を与えずに他の部分１２から供給された
信号と「同相」合成する。これは増大したサイドロープ
抑圧、目標分離、雑音除去及び利得として現われる。更
に、反射面１′５上に延在する板１４の部分は両側を反
射器１０により受は取られた軸外れエネルギーを反射し
て減衰する反射面をかぶせることができ、これによって
反射器の軸外れエネルギー除去能力を高める。板１４０
反射面間の誘電分離を保持することにより、板１４は軸
外れエネルギー減衰を増大するばかりでなく、同時に部
分１２の電気的絶縁を維持し、従って前述の性能増大を
達成する。

上述の電気的障壁と増大された機械的特性を提供する他
に、板１４は又焦点に配置された検出器を軸外れエネル
ギーからシールド９することにより、増大された軸外れ
雑音除去、指向性及びサイドロープ抑圧を有するアンテ
ナをも提供することがわかる。この結果は、部分１２が
相互に電気的に絶縁されているかどうかと、板１４が導
電性又は絶縁性材料のどちらで作られているかによらず
生ず分により与えられる電気的障壁を用いることは、最
良のアンテナ性能を与えるが、絶縁されているいないに
拘わらず板１４と同じ板は、指向性と軸外れ雑音除去の
増大のためのアンテナの種々の部分間の反射面を与える
ために通常のさら型アンテナと組合わせて利用できる。

従って、板１４のような板は現存するアンテナの性能向
上のために利用できる。

第６図と第７図は平板１４の付加がなぜ軸外れ雑音除去
、指向性及びサイドロープ仰圧を増大させるかを示す。

第６図は従来の通常のさら型アンテナ反射面５０を示す
。アンテナ軸に沿って受信された信号は焦点Ｆへ反射さ
れる。しかし、線Ａ又はＢのような軸外れの信号は、囲
まれた領域Ｆ′で示されたような焦点Ｆ近くの領域へ反
射され、雑音増加の原因になる。本発明による板１４を
有する反射面を示す第γ図によれば、線Ｂに沿う信号の
反射で示されるように、いくらかの軸外れ雑音は平板１
４によって反射除去される。このようにして、本発明に
よる反射器は、不要な信号による防害がより少いため、
雑音除去、目標゛分離及び指向性の増大を与える。その
軸外れ信号除去能力により、この反射器はより狭い有効
視野を有する。

即ち、もしこの反射器の軸が第１の衛星に照準されると
、第２の衛星が反射器の軸の両側２°以内の角度にない
限りこの第２の衛星のような他のＲＦ雑音源を１見る」
ことはない。本発明は、従って現在反射器の両側に４°
である静止軌道衛星間の軌道間隔を小さくするのに非常
に有用である。例えば、連邦通信委員会（Ｆｅｄｅｒａ
ｌ　ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ
　）が衛星間隔を２°に減少し、高度約３５．８８０Ｋ
ｍ　（２２，３０ＯＮｍｉｌｅｓ、）　カらノ視野ヲ約
３．ＯＤＯＫｍＣ１，８６Ｄｍｉ１ｅｓ）以下にするこ
とによって、現在の６ｍアンテナはその視野を２個以上
の衛星によってうめられるだろう。３．７　ＧＨｚの周
波数で動作し市販のスカラーフィート９ホーンと組合わ
せて用いられる理想的アンテナは、衛星高＋５約３５．
８８０　Ｋｍ　（２２，３００Ｎ　ｍ１ｌｅ−ｓ　）に
オイテ、約２３００Ｋｍ（１４４３ｍｉｌｅｓ）に等し
い視野を有する。焦点距離対直径比（Ｆ／Ｄ　）が０．
６６の本発明によるアンテナの基準角ビーム幅は４．１
９°であり、電力半値角は１．６５°で約２，６００Ｋ
ｍ（１，６２５ｍ１　ｌｅθ）の視野を与え、これは前
記の約５．　ＯＯＯＫｍ（１，８６０ｍ１ｌｅｓ）に十
分おさする。コレハ、同じ周波数で同じＦ／Ｄ比を有す
る現在のアンテナの有する視野的４，０００Ｋｍ　（２
，５００ｍ１１８８）と比較される。

従来のアンテナは一定の直径に対して深さを増大させる
（Ｆ／Ｄ比を減少させる）ことによって視野を狭くする
ように設計されたが、２ｄＢはどの利得損失をともなっ
た。従って、本発明は、利得の減少とアンテナサイズの
増大なしに視野を狭くするアンテナを提供する。

このアンテナによって示される雑音除去は、サイドロー
プ仰圧が増大することの当然の結果である。サイドロー
プエネルギーはアンテナの主ビームロープ（軸上ロープ
）内に含まれない全エネルギーである。この軸外れサイ
ドロープエネルギーの大きさ即ち振幅は、２つの原因に
よる。即ち、１つは、放物面光学系固有のサイドロープ
と、第２はアンテナ固有の軸外れローブの視野内の発信
防害源の可能性である。第７図に示されたように、壁部
分は軸外れ信号源の小部分（多゛くは必要ない）を効果
的に捕え、それをフィードホーンからシールドする。従
って、焦点に位置されたフィート９ホーンはこの消失エ
ネルギーを全く受信せず、これによって軸外れ信号源か
らの検出振幅を著しく減少させる。

この反射器の構造は又、通常の反射器以上の増大した利
得指数を与える。本発明によって構成されたＦ／Ｄ比０
．６乙のアンテナは経験的に約４０．６乃至４１．１　
ｄＢという同一サイズの従来のアンテナより１　ｄＢ良
い利得を示した。この増大された利得は、部分的には反
射器の平板が主ロープ内のエネルギーの分配を従来の反
射器で生ずるより早くロールオフさせることによる。本
発明によるアンテナの主ロープ幅は従来のアンテナより
０．４°乃至０．７°減少する。ビーム幅は相対利得に
反比例し、その結果本発明によるアンテナは増大した利
得を示す。

以前に説明した誘電体障壁も共通信号源からの交さ偏波
信号を反射するアンテナ性能を著しく向上させる。一般
に衛星から同時に送信される信号には２つのモート９が
ある。即ち１、垂直偏波（水平線に対して９０°）と２
、水平偏波（水平線に対して０°）とである。アンテナ
はこのどちらかを受信するようにセットできる。アンテ
ナが１方の偏波を受信するようにセットされると、第２
の偏波はそれが受信される時より最小ＩＱｔｉｂ除去さ
れる。

これは交さ偏波分離として知られている。

本発明によるアンテナは従来のアンテナより５ａｂ交さ
偏波分離が良く、これは各壁部材間の誘電体障壁による
と考えられる。

第４図に示すように、野外の応用においては、反射器１
０の中央に圧力解放開口６６を設けるように部分１２を
形成することが望ましい。これは各部分１２の頂点３７
にアーチ状の壁部分３４を形成することによって達成さ
れ、部分１２の成形中に合わせて成形して部分１２が組
合わされた時に開口３６を成すようにする。こうして、
反射器１０が直立構成で用いられる時、風圧は開口３６
を通して和らげられ、板１４は風を開口３６へ導き通す
ために方向付けを与える。

板１４の付加的利点は熱的安定性に関する。日照による
昼間の温度上昇は、平板の伝導性の反射面上で効果的に
放散される。

反射被覆が通常の金属被覆技術を用いて、部分１２と板
１４を形成するプラスチック基板上に形成され得る。好
適には、アルミ箔のような金属箔４０が第５図に示すよ
うに良好な張力と弾性率を持って伸縮性のある光学的に
なめらか且つ平らなプレスチック膜上に積層される。膜
４２は通常の意味で電磁放射に対して透明であり、紫外
線の照射に対して安定である。組合わされた膜４２と箔
４０は次に完成した部分１２上に積層される。膜と箔は
一緒に積層され、複合積層材は部分１２に真空技術、感
圧接着、共接着（ｃｏ　−ａｄｈｅｓｉｖｅ　）、熱的
接触反鳴その他の公知の技術を用いて固定される。これ
らの技術を用いて約７．６２μ（０，０００３インチ）
厚の金属が達成され、これは光学的応用ばかりでなく、
マイクロ波を含む他の電磁エネルギーの反射に用いるに
も適当する。好適には、膜４２は部分１２の外側にあっ
て、下にある金属層４０に対して電磁エネルギーを透過
する保護被覆を与える。各部分１２上の金属箔４０の付
着は、部分１２を柔軟な材料で形成することによって容
易にされる。凹面部分１２は次に箔を付けるのを容易に
するために裏返しにされ、その後その正常な形にもどさ
れる。

金属箔を部分１２へ付ける１つの技術は、次の諸段階か
ら成る。

アンテナ部分と精密ＲＦ膜のシート材が金属チャンバ内
に置かれ、チャンバが排気される。７６２ｗＨｆ（３０
１ｎＨｆ）で外側の口が開かれ、流入する空気はまず、
ＲＦ膜シートを曲げる（該シートは、発生された真空度
の差による気圧に耐えられない）。

ＲＦ膜の湾曲はその形がアンテナ部分の形に近似するま
で制御され、その時膜はアンテナ部分に接触させられ、
全気圧がＲＦ膜にかけられた時、ＲＦ膜のアンテナ部分
への積層が完了する。

特に部分１２に対する加熱成形技術は、より普通の反射
器製造法より多くの利点を提供する。一般の鋳型の使用
は、部分１２を含む全部品がロット毎及び時間毎に幾可
学的に０．５０８ｆｉ（０，０２０インチ）以内の誤差
で同一であることを保証する。

これはアンテナシステム性能の予測可能性及び再現性と
実際的な交換部品プログラムを許す。

加熱成形プラスチック技術は更に、ス・ぞンアルミニウ
ムＣ５ｐｕｎ　ａｌｍｉｎｕｍ）やファイバーグラスの
ような他のより高価な技術には適さない大きな生産性を
許す。この好適な部分設計は、個々の部分が小さな場所
に重ねられ、設置場所で容易に組立てられるので輸送と
組立ての観点からも著しい利点を有する。

加熱成形プロセスは更に、精密な面不整制御を許し、０
．１２７ｍｍ（０，００５インチ）ＲＭＳの面を与え、
従来のアンテナより良い利得指数を実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１つの実施例の斜視図。 第２図は第１図のｆｓ２−２に沿った断面図。 第３図は本発明の他の実施例を成す部分の１つの斜視図
。 第４図は本発明の他の実施例の平面図。 第５図は第１図の線５−５に沿った部分拡大断面図。 第６図は入射エネルギーが従来の反射器からどのように
反射されるかを表す側面図。 第７図は本発明による反射器の側面図であって、どのよ
うに指向性、目標分離、軸外れ信号除去及びサイｒロー
プ抑圧その他の特徴が増大されるかを示す。 １０　・−・−・・分割反射器、　　１２−・・・一部
分。 １６・・・・・・反射面、　１４・・・・・・平板、　
　１８・・・・・・焦点、　　３０・・・−頂点、　３
６・・・・・・開口。 ４０・−・・・金属箔、　４２・・・・・・膜、　　５
０・・・・・・反射面。 図面の、７晧（内容に変更なし） 手続補正書（方式） 昭和６２年３月２日 特許庁長官　若　本、ゎ未　　殿 １事件の表示 昭和ｔ２年特　願第２Ｔ４ｔ４７ｚ　　号ｋ　ｋ！ｒ”
ｔＺ　Ｄ　ＩＡ”　’１　ｑ　’！Ｊ　”：！；ｊ２３
、補正をする者 事件との関係　　出　願　人 住所 ３称　Ｃコーｔシ７り・イ〉コず１−カッド４、代理人

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）共通の焦点を有するように相互に接合される少く
   とも２つの湾曲した反射部分と、前記焦点の方向へ向け
   られて、前記各部分の間に設けられかつ接続される少く
   とも１枚の接続板と、 から成る電磁エネルギー用分割反射器。
2. （２）少くとも２つの湾曲した柔軟な部分と、該各部分
   の間に設けられかつ接続される少くとも１枚の電気的絶
   縁接続板と。 前記各部分の一方の側に積層された金属箔の層を含む反
   射面と、から成り、 前記部分は共通の焦点を有するように接合され、前記接
   続板は前記焦点の方向へ向かって前記反射面から該反射
   器の焦点距離の約７０チ以下の距離延在する縁を有する
   ことを特徴とする分割反射器。
3. （３）夫々湾曲した面を有する少くとも２つのプラスチ
   ック部分を形成し、 該各部分の湾曲面に反射金属箔層をつけ、接続板を前記
   各部分の間にそれらの縁に沿って保持し、 前記各部分が共通の焦点を有するように設置し、前記接
   続板が前記箔層上に延在しかつ前記共通の焦点を向くよ
   うに設置する、 上記各段階からなる反射器の製造方法。
4. （４）１つの焦点と焦点線を規定する湾曲したエネルギ
   ー反射面と、 前記面の外側に延在し、概して前記面の焦点線上で相互
   に交差する、概して垂直かつ平らな１対の板と、から成
   り、 該各板が１対の対向する反射側面と１対の対向縁とを有
   し、該縁の１つは前記反射面に隣接し、他の１つは概し
   て前記焦点方向に向いていることを特徴とするエネルギ
   ー反射器。
5. （５）特許請求の範囲第４項記載の反射器において、前
   記板が、前記反射面上に前記焦点距離の７０％以下の距
   離延在することを特徴とする特許器。
6. （６）特許請求の範囲第４項記載の反射′器において、
   前記反射面が、前記板に取付けられる複数の電気的に絶
   縁された部分品から作られることを特徴とする反射器。
7. （７）特許請求の範囲第４項記載の反射器において、前
   記反射面がさら型であることを特徴とする反射器。