JPS62193402A - 反射鏡アンテナ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、衛星通信等に使用され、多数の周波数帯で
の通信回線の確保及びアンテナパターンのビーム幅を変
える機能を有する反射鏡アンテナに関する。

（従来の技術） 従来より、衛星通信に使用する衛星搭載用アンテナでは
、目的に応じて多数の周波数帯で通信回線を確保するこ
とが要求される。また、通信のサービスエリアを確保す
るために、アンテナパターンのビーム幅を変える機能を
も要求される。このためには、周波数毎に別々のアンテ
ナを搭載したり、ビーム幅毎に寸法の異なるアンテナを
別々に搭載する方法が考えられる。

一方、衛星に搭載される機器には重量の制約や打上げロ
ケットの収納空間に起因する寸法の制約があり、アンテ
ナを多数搭載することは困難である。特に、反射鏡アン
テナはその寸法、重量が大きいため、制約が大きくなる
傾向にある。

従来では、上記のような相反する要求に対して、反射鏡
の共用を行なうことにより、搭載する反射鏡の数を減ら
すアンテナ共用技術が考えられている。その主なものと
しては以下のものがある。

（１）−次放射器で周波数共用を行なう方法。

（２）ＦＳＳ（周波数選択板）により周波数共用を行な
う方法。

（３）複合鏡面によりアンテナ共用を行なう方法。

（４）　　偏波グリッドによりアンテナ共用を行なう方
法。

ところが、目的によってはこれら従来技術を用いること
ができない場合がある。以下にこのような場合を例とし
て２つ説明する。

（例１） 軸対称カセグレンアンテナで、反射鏡の直径が１．５　
　［ｍｌのとき、２０　／　３０　［ＧＩＩｚｌ帯と４
０／　５０　／　５５　［ＧＩＩｚｌ帯を共用し、第１
表の要求性能が求められた場合を考える。（尚、利得に
ついては給電損失を含まないものとする） 第　　１　　表 このとき、方法（１）を適用すると、第３図に示す構成
となる。１は主反射鏡、２は副反射鏡、３は一次放射器
で、−次放射器３を２０／３０／４０／　５０　／　５
５　［Ｇ１１ｚｌの５周波で共用することになる。とこ
ろが、主反射鏡１を共用するため、４０／　５０　／　
５５　［ＧＨｚ］ではビーム幅が狭くなり過ぎることに
なり、第１表のビーム幅の要求を満足しない。さらに、
５周波共用の一次放射器３は極めて曳雑な構成となる点
も問題である。

次に、方法（２）を適用すると、第４図に示す構成とな
る。４は主反射鏡、５はＦＳＳ副反射鏡、θは２０　／
　３０　［ＧＩｚ］共用−次放射器、７は４０１５０　
／　５５　［ＧＩｌｚｌ共用−次放射器である。これは
ＦＳＳ副反射鏡７が２０　／　３０　［Ｇ１１ｚｌでは
反射鏡として働き、４０１５０１５５［ＧＩＩｚｌでは
電波的に透明になるため、２０　／　３０　［ＧＩＩｚ
ｌではカセグレンアンテナ、４０１５０１５５［ＧＩＩ
ｚｌではパラボラアンテナとして動作する。この方法は
、−次放射器６，７の構成を単純化できる利点を有する
。

しかし、主反射鏡４を共用する点は方法（１）と同じで
あるから、４０１５０１５５［ＧＩＩｚｌでビーム幅の
要求を満足しない。

また、方法（３）を適用すると第５図に示す構成となる
。すなわち、８は主反射鏡、９は副反射鏡、ＩＯは２０
　／　３０　［ＧＩＩｚ］共用−次放射器、１１は４０
／　５０　／　５５　［（ｉｌｌｚｌｌｌ−次放射器、
１２は４０１５０　／　５５　［０１（ｚｌに対する照
合鏡面である。この場合においても一次放射器ｔｏ、　
ｔｔを２つに分離できる利点を存するが、複合鏡面１２
の部分は２０／３０　［ＧＩＩｚｌ帯に対して有効反射
面ではなくなるため、第１表の利得要求を満たさない。

方法（４）は円偏波では適用不能である。

以上より、この例１では従来の共用技術の適用は困難で
あり、４０　／　５０　／　５５　［Ｇ１１ｚｌ用の別
の反射鏡アンテナを搭載せざるを得ない。

（例２） 同じ周波数帯でビーム幅を変える要求がある場合につい
て考える。これは、例えばアンテナ指向制御を行なう場
合に生じる。第６図に示すように、静止軌道上にある静
止衛星Ｓｌと低軌道の周回衛星Ｓ２間で通信する場合、
静止衛星Ｓ１に搭載されたアンテナＡを周回術ＵＳ２へ
指向させる必要がある。通常、初期段階として、プログ
ラム追尾によりアンテナＡを衛星Ｓ２の方へ大体指向さ
せて、アンテナＡ自身が有するＲＦセンサの捕捉角度範
囲内に入れる。第２段階として、ＲＦセンサによるモノ
パルス自動追尾に切換えることにより、アンテナＡを高
精度で指向制御することができる。

ところが、ＲＦセンサの捕捉角度範囲はアンテナＡの利
得が高い程狭くなるため、プログラム追尾の精度が低い
場合、プログラム追尾によってはＲＦセンサの捕捉範囲
内に追い込めない場合が生じる。

この対策として、同じ周波数で捕捉角度範囲の広い（利
得の低い）アンテナＢを追加する方法が考えられる。追
加するアンテナＢのビーム幅を広くシ、プログラム追尾
によってアンテナＢ自身の存するＲＦセンサの捕捉範囲
内に追い込めるようにする。そして、このアンテナＢの
ＲＦセンサで衛Ｎ　Ｓ　２を捕捉し、アンテナＡをその
ＲＦセンサの捕捉範囲内まで指向させた後、アンテナＢ
のＲＦセンサをアンテナＡのＲＦセンサに切換えること
によって、極めて高精度なアンテナＡに対するアンテナ
指向制御が可能となる。

ここで、上記アンテナＡ、Ｂを共用させれば相互のアラ
イメント・エラーを少なくできる点からも好ましい。し
かしながら、先に述べた方法（１）〜（４）のいずれの
方法によっても共用することは困難である。反射鏡アン
テナではなく、アレイアンテナで構成すれば原理的に可
能であるが、アレイアンテナでは重量が極めて重いため
、現在のところ衛星搭載用には適さない。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、上記のように周波数共用及びビーム可変に
おいて従来の共用技術では性能及び構成の而で困難であ
った点を改善し、簡易な構成でアンテナの周波数共用及
びビーム幅可変を容易に行なうことのできる反射鏡アン
テナを提供することを［１的とする。

［発明の構成コ （問題を解決するための手段） すなわち、この発明に係る反射鏡アンテナは、主反射鏡
と副反射鏡を有し、前記副反射鏡の表皮射面を照射する
第１の一次放射器と副反射鏡の裏皮射面を照射する第２
の一次放射器とを有し、前記副反射鏡は前記主反射鏡で
集束された電波を表皮射面で反射させたとき第１の一次
放射器に集束するような曲率で表皮射面を形成し、裏皮
射面で到来電波を反射させたとき第２の一次放射２；に
集束するような曲率で裏皮射面を形成したことを特徴と
するものである。

（作用） つまり、上記構成において、主反射鏡で受けた到来電波
を副反射鏡の表皮射面に集束さけた後、第１の一次放射
器に集束させることによりカセグレンアンテナとして動
作することができる。また、副反射鏡の裏皮射面で受け
た到来電波を第２の一次放射器に集束させることにより
パラボラアンテナとして動作させることができる。この
ように２つのアンテナ機能を有するので、周波数共用に
もビーム幅可変にも使用できる。

（実施例） 以下、第１図及び第２図を参照してこの発明の実施例を
詳細に説明する。

第１図は周波数共用を目的とした前述の例１にこの発明
を適用した場合の構成を示すもので、１３は主反射鏡、
１４は副反射鏡、１５は第１の一次放射器、【６は第２
の一次放射器であり、それぞれ同一直線ｌ上に配置され
る。主反射鏡１３はその反射面がほぼ回転放物面の一部
となるように形成され、到来電波を副反射鏡１４の表皮
射面に集束させるようになっている。この副反射鏡１４
の表皮射面はほぼ回転双曲面の一部となるように形成さ
れ、裏皮射面はほぼ回転放物面の一部となるように形成
される。表皮射面の曲率は主反射鏡１３からの電波を第
１の一次放射器１５に集束するように設定され、表皮射
面の曲率は到来電波を第２の一次放射器１６に集束する
ように設定される。そして、第１の一次放射器１５は２
０　／　３０　［Ｇ１１ｚ］帯用の送受信機１７に接続
され、第２の一次放射器１６は４０１５０１５５　［Ｇ
１１ｚｌ帯用の送受信機１８に接続される。

すなわち、２０　／　３０　［ＧＩＩｚｌ帯に対しては
、第１の一次放射器１５を用いて主反射鏡１３及び副反
射鏡１４の表皮射面を利用したカセグレンアンテナとし
て機能する。一方、４０／　５０／　５５　［Ｇ１１ｚ
ｌ帯に対しては、第２の一次放射器１Ｂを用いて副反射
鏡１４の裏皮射面を利用したパラボラアンテナとして機
能とする。つまり、この反射鏡アンテナ装置は、２０／
　３０　［ＧＩＩｚ］帯用カセグレンアンテナと４０　
／　５０　／　５５　［ＧＨｚ］帯用パ帯水パラボラア
ンテナぞれ独立して設計することができる。

但し、副反射鏡１４の開口寸法は自由にとるわけにはい
かず、カセグレンアンテナに対するブロッキングの観点
から、主反射鏡１３の開口寸法の８〜２０％程度の範囲
内に選択する必要がある。例１の場合は、主反射鏡１３
の直径を１．５　［ｍｌとし、副反射鏡１４の直径を約
０．２　［ｍｌとすれば、第１表の要求特性を全て満た
すことができる。

第２図はビーム幅を変化させることを目的とした前述の
例２にこの発明を適用した場合の構成を示すものである
。但し、第２図において、第１図と同一部分には同一符
号を付して示す。すなわち、この反射鏡アンテナ装置の
主反射鏡１３、副反射鏡１４、第１の一次放射器１５は
同一直線上ではなく、副反射鏡Ｉ４が主反射鏡１３に対
してブロッキングとならないようにずらして配置される
。つまり、主反射鏡１３、副反射鏡１４の表皮射面、第
１の一次放射器１５はオフセット型のカセグレンアンテ
ナを構成する。また、副反射鏡１４の裏皮射面、第２の
一次放射器１６はパラボラアンテナを構成する。第１の
一次放射器１５はＲＦスイッチ１９の固定端子ａに接続
され、第２の一次放射器２０はＲＦスイッチ１９の固定
端子すに接続される。このＲＦスイッチ１９の可動端子
ＣはＲＦセンサ２０に接続される。

すなわち、上記ＲＦスイッチ１９の可動端子Ｃをｂ側に
接続すると、ＲＦセンサ２０には第２の一次放η・ｊ器
ｌＧ及び副反射鏡１４の裏皮射面によるパラボラアンテ
ナが接続される。このパラボラアンテナは開口径が小さ
いのでビーム幅が広く、これによってＲＦセンサの捕捉
範囲も広くなる。したかって、プログラム追尾でも容易
に捕捉範囲に追込むことができる。つまり、前述の例２
におけるアンテナＢとして機能させることができる。

上記ＲＦスイッチ１９の可動端子Ｃをａ側に接続すると
、ＲＦセンサ２０には第１の一次放射器１５、副反射鏡
１４の表皮射面及び主反射鏡１３によるオフセット型カ
セグレンアンテナが接続される。このカセグレンアンテ
ナは開口径が大きいのでビーム幅が狭い。したがってＲ
Ｆセンサ２０の捕捉範囲も極めて狭くなるため、高精度
な角度指向精度を実現することができる。つまり、前述
の例２におけるアンテナＡとして機能させることができ
る。

すなわち、この反射鏡アンテナ装置は、ＲＦスイッチ１
９の可動端子Ｃをｂ側に接続してＲＦセンサ１９の出力
に基づいてアンテナＡ及びＢを１」標に十分指向させた
後、ＲＦスイッチ１９の可動端子Ｃをａ側に切換えれば
、目標をビーム幅の狭いアンテナＡの捕捉角度範囲に容
易に引込める。

したがって、上記構成によれば、副反射鏡の表面及び裏
面をそれぞれカセグレンアンテナ及びパラボラアンテナ
として用いるので、極めて容易にかつｒＲＬＭ及び寸法
の増加を伴わずに、アンテナの周波数共用やビーム幅可
変機能を実現することができる。この反射鏡アンテナ装
置は小形、軽量化力ロ１丁能であるから、衛星搭載用、
衛星通信地上局用あるいはレーダ等のアンテナとして非
常にを効なものである。

尚、」二記実施例において、第１図のアンテナ装置でも
第１及び第２の一次放射器１５．１６をそれぞれＲＦス
イッチを介してＲＦセンサに接続するようにすれば、ビ
ーム幅可変機能を実現することができる。また、第２図
のアンテナ装置でも、第１及び第２の一次放射器１５．
１８を周波数帯の異なる送受信機に接続すれば、周波数
帯共用のアンテナとして利用することができる。

「発明の効果コ 以」二のようにこの発明によれば、簡易な構成でアンテ
ナの周波数共用及びビーム幅可変を容易に行なうことの
できる反射鏡アンテナを提１」（することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る反射鏡アンテナ装置の一実施例
を示す構成図、第２図はこの発明に係す る他の実施例を示す構成図、第３図乃至第７図はそれぞ
れ従来の反射鏡アンテナ装置の構成を説明するための図
である。 １．４，８．１８・・・主反射鏡、２，９．１４・・・
副反射鏡、３　、　（ｉ　、　１０．１５・・・第１の
一次放射器、５・・・ＦＳＳ副反射鏡、７，１θ・・・
第２の一次放射器、１７、１８・・・送受信機、１９・
・・ＲＦスイッチ、２ｏ・・・ＲＦセンサ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図　　　　第４図 ρ 第５図　　　　　筑６ｒｆ！Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主反射鏡と副反射鏡を有し、前記副反射鏡の表反射面を
   照射する第１の一次放射器と副反射鏡の裏反射面を照射
   する第２の一次放射器とを有し、前記副反射鏡は前記主
   反射鏡で集束された電波を表反射面で反射させたとき第
   １の一次放射器に集束するような曲率で表反射面を形成
   し、裏反射面で到来電波を反射させたとき第２の一次放
   射器に集束するような曲率で裏反射面を形成したことを
   特徴とする反射鏡アンテナ装置。