JPS5914924B2

JPS5914924B2 - 二周波数帯共用アンテナ

Info

Publication number: JPS5914924B2
Application number: JP51129713A
Authority: JP
Inventors: 「もと」雄水沢; 孝至片木; 嘉弘本間
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1976-10-28
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1984-04-06
Also published as: JPS5354448A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はマイクロ波帯以上の二つの周波数で使用され
、鏡面またはレンズあるいはそれらを組合せた系及び一
次放射器とから構成される二周波数帯共用アンテナに関
するものである。

まず、二周波数帯共用アンテナが用いられる例として深
宇宙通信の概要を示し、次に従来の二周波数帯共用アン
テナについて簡単に説明する。

第１図は深宇宙通信の概要を示すもので、一般に深宇宙
通信の回線として地上の送受信局Ｅ１かも、人工衛星
Ｅ２に向かう一つの周波数帯を用いた回線に１と、衛
星Ｅ２から送受信局Ｅ１に向かう他の周波数帯を用いた
回線に２とが設けられる。

この時、衛星搭載アンテナ１を地上の送受信局Ｅ１の
方向へ指向される制御が必要である。

一方、衛星Ｅ２の本体は、その姿勢を安定させるため
、その中心軸Ｃのまわりに回転しており、その中心軸と
、アンテナ１の中心軸とが一致するように取付けられた
アンテナ系は、衛星本体とともに回転する。

さらに、回線に１の周波数に対応する一次放射器と
しての一つまたは複数個のホーンをアンテナの焦点から
ずらして配置しておけば、そのアンテナとしての放射パ
ターンＰは、非回転対称なパターンとなる。

この様にしておけば、回線に１の衛星における受信レ
ベルは、アンテナ１０基準方向が送受信局Ｅ１の方
向と一致している場合、アンテナの基準方向の利得で決
まる一定値となり、また、一致していない場合、アンテ
ナの回転にともない周期的に変動する。

この様なアンテナ系の回転にともなう利得変動を利用し
てアンテナ１の方向を制御（以下、追尾と称する）し、
かつ、アンテナの基準方向の利得で決まる受信レベルで
通信を行なう方式は、コニカル・スキャン方式として周
知である。

次に、この方式を用いた従来の二周波数帯共用アンテナ
について説明する。

なお、ここでは説明の便宜上、二つの周波数帯のうち通
信に用いる周波数帯をＡバンド、通信および追尾に用い
る周波数帯をＢバンドと称し、両者の周波数の大小関係
をＡ＞Ｂとする。

また、偏波は四個波であるものとする。

第２図は従来の二周波数帯共用通信・追尾アンテナであ
り、１は主反射鏡、ａはＡバンドの一次放射器としての
ホーンで、主反射鏡１の焦点にほぼ位置している。

ｂｌｌｂ２・・・・・・・・・・・・はＢバンドの一
次放射器としてのホーンである。

この様に構成された従来のアンテナにおいては、各々の
ホーンの開口寸法によって、ホーンの配置が限定され、
Ｂバンドに使用するホーンをそれ以上アンテナの焦点に
近づける事ができない。

そのため、Ｂバンドの各々のホーンに対応するアンテナ
のパターンのビーム方向が、アンテナの基準方向から太
き（ずれ、従って通信に用いる基準方向の利得が低下し
すぎるという欠点があった。

この発明はこれらの欠点を除去するため、一つの周波数
帯の一次放射器としてホーンをアンテナの焦点に置き、
そのホーンの内部に他の周波数帯の一次放射器としての
誘電体棒を配置し、追尾にはホーンによるＢバンドの高
次モードと例えば衛星本体の回転に伴うアンテナ系の回
転を用いるようにしたものである。

以下、図に従ってこの発明のアンテナを説明する。

第３図はこの発明の実施例であり、１は主反射鏡、ｂは
Ｂバンドの円形ホーン、ａ（１はホーンｂの内部にホー
ンの中心軸イに沿って設けられたＡバンドの一次放射器
としての誘電体棒であり、両者で一次放射器２を構成し
ている。

なお、ホーンｂの開口寸法はＢバンドのＴＥ１□、ＴＭ
０１、ＴＥ２１モードが通過できる寸法となっており、
これらのモードは誘電体棒によって大きく乱される事は
ない。

また、ＴＥ１□モードを通信に使用し、ＴＭｏ１と
ＴＥ２１モードの合成モードと、アンテナ系の回転を組
合わせで追尾に使用するものである。

第４図は第３図に示す一次放射器２の詳細な側面図であ
り、上記ホーンｂにはＢバンドの端子Ｔ１．Ｔ２が取り
つけられている。

この端子ＴｌｊＴ２によって、ＴＭｏｌとＴＥ２１モー
ドの合成モードの成分、および、この端子方向のＴＥ、
□モードの成分をとり出す。

また、０１は誘電体棒ａ。のホーン開口と反対側の一
端部口と接続されたＡバンドの端子である。

第５図は第３図、第４図に示す一次放射器２の詳細な正
面図と、信号処理のための回路の一例を示しである。

ホーンｂには上記の端子Ｔｌ）Ｔ２に加えてＢバンドの
端子Ｔ３．Ｔ４が取付けられである。

この端子Ｔ３．Ｔ４によって、この端子方向のＴＥｌ、
モードの成分をとりだす。

回路に示しであるＨｌ、Ｈ２，Ｈ３は各々ハイブリッド
回路であり、Ｈｌは端子Ｔ３．Ｔ４を通して、この端
子方向のＴＥ１□モードをとり出す回路であり、Ｈ２は
端子Ｔ１．Ｔ２を通して、この端子方向のＴＥｌ、モー
ド、およびＴ鳩１とＴＥ２□モードの合成モードをとり
出し、カリ、ＴＥ１□モード成分と、ＴＭｏｌとＴＥ２
□モードの合成成分とに分離する回路である。

また、Ｈ３はＨｌおよびＨ２で得られたＴＥ１□モード
から円偏波を合成するための回路である。

０□はＨ３で得られたＴＥ１１モードの円偏波をとり出
し、Ｂバンドの通信に用いる端子であり、０３はＨ２で
得られたＴＭｏｌとＴＥ２１モードの合成モードをとり
出し、Ｂバンドの追尾に用いる端子である。

また、ＳはＴＥ１□モードの位相検出のための端子であ
る。

なお、ＴＥｌ、モードのアンテナとしての放射パターン
において、その最大利得方向とアンテナの基準方向とは
一致し、また、ＴＭ０１とＴＥ２□モードの合成モード
のアンテナとしての放射パターンは、アンテナの基準方
向の利得が低く、双峰性を示す非回転対称なパターンと
なり、追尾に適した形となっている。

この発明によるアンテナはこのような構造になっている
ので、Ｂバンドの通信に用いるＴＥｌ、モードの基準方
向の利得は高く、また、ＢバンドのＴＭｔ）１とＴＥ２
□の合成モードとアンテナ系の回転とを用い、同時に追
尾できる。

なお、以上は高次モードとしてＴＭｏｌ、ＴＥ２１モー
ドを用いる場合について説明したが、この発明はこれに
限らず、高次モードとしてＴＭｏ１モードのみを用いる
場合にも適用できるものである。

さらに一枚の鏡面の場合について説明したが、複数の鏡
面、レンズあるいは、鏡面とレンズを組合わせた系にお
いても同様である。

以上のようにこの発明によれば、通信、追尾の両方に用
いる周波数帯の通信用のアンテナのビーム方向がアンテ
ナの基準方向と一致し通信に用いる利得を高（でき、ま
た、高次モードのビームを用いて追尾を行なう事ができ
る。

【図面の簡単な説明】第１図は深宇宙通信の概念図、第２図は従来の二周波数
帯共用アンテナの一例の側面図、第３図はこの発明の一
実施例の側面図、第４図は第３図の一次放射器部分の拡
大図、第５図は第４図の正面図と信号処理のための回路
図である。図中、１は主反射鏡、ａ□は誘電体棒、ｂはホーン、イ
はホーンの中心軸、口は誘電体棒の一端部、Ｈｌ、Ｈ２
，Ｈ３はハイブリッド回路、０□。０□は通信用端子、０２は追尾用端子、Ｓは位相検出端
子、Ｔｉ、Ｔ２、Ｔａ、Ｔ４は端子である。なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。

Claims

【特許請求の範囲】１鏡面またはレンズ、あるいはそれらを組合せた系の
焦点に配置され、一つの周波数帯の基本モードと高次モ
ードを伝播する径を有し、かつ上記基本モード及び高次
モード成分を取出す複数個の端子を設けたホーン、この
ホーンの内部にホーンの中心軸に沿って設けられ、上記
ホーン開口と反対側に位置する一端部が他の周波数帯の
通信用端子に接続された誘導体棒とにより二つの周波数
帯の一次放射器を構成し、一つの周波数帯の基本モード
と他の周波数帯を通信用に、また一つの周波数帯の高次
モードを追尾用として用いるようにしたことを特徴とす
る二周波数帯共用アンテナ。２高次モードとしてＴＭｏ１モードを用いること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二周波数帯共
用アンテナ。３高次モードとしてＴＭｏ１およびＴＥ２１モー
ドを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の二周波数帯共用アンテナ。