JPS6251809A - 衛星受信アンテナ装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、それぞれの放射電波を受信するのに必要な反
射鏡の直径が異なる２種の静止衛星２例えば放送衛星と
気象衛星とを単一の反射鏡を共用して受信することので
きる衛星受信アンテナ装置に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、多くの静止衛星が打ち上げられ、地上で各衛星か
らの電波を受信することによって各種の放送モードのサ
ービスが受けられるようになってきた。例えば、代表的
なものとして気象衛星受信システムと放送衛星受信シス
テムがあり、前者は気象衛星から送られる主に天気図等
の画像データを、後者は放送衛星から送られるテレビ画
像、音声等をそれぞれサービスするものである。気象衛
星受信システムでは、気象衛星から送られる１、７ＧＨ
ｚ帯の電波を約１〜１．２ｍの直径の反射鏡を備えたパ
ラボラアンテナで受信され、一方、放送衛星受信システ
ムでは、放送衛星から送られる１２ＧＨｚ帯の電波を０
．５〜０．７ｍの直径の反射鏡を備えたパラボラアンテ
ナで受信されている。この両衛星受信システムは、衛星
の送信電力。

サービス画像の内容、受信限界等の相違により、地上受
信機のアンテナ径つまり前述の反射鏡の直径にかなりの
差があるため、個別に設置されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、気象衛星は赤道上空の東経１４０゜に静止し
、放送衛星は赤道上空の東経１１０°に静止しており、
日本の領域付近から２種の衛星のなす角度は３２．５°
〜３４°程度である。この程度の角度差であるのに、そ
れぞれの衛星受信設備が個別に設けられており、この種
の設備のコストにおいて大きな比重を占めるアンテナ装
置およびこれの設置のための設備に多大の費用を必要と
する。しかも、両衛星受信システムともサービス内容の
共通点は画像情報の伝送であって画像モニタ等の共通の
機器があるが、これらもアンテナ装置が異なることによ
り個別に設けられており、更にコスト高となっている。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みこれを解消するため
になされたもので、それぞれの放射電波を受信するのに
必要な反射鏡が異なる２種の衛星からの放射電波を単一
の反射鏡を共用して受信することのできる衛星受信アン
テナ装置を提供することを目的とするものである。

〈問題点を解決する為の手段〉 本発明は、前記目的を達成するために、それぞれの放射
電波を受信するのに必要な反射鏡の直径が異なる２種の
衛星の放射電波を単一の反射鏡を共用して受信する衛星
受信アンテナ装置であって、前記２種の衛星のうち受信
するのに必要な反射鏡の直径が大きい方の第１の衛星受
信用の直径を有する反射鏡と、この反射鏡の電気的焦点
に位置され前記反射鏡とともに第１の衛星受信用アンテ
ナを構成する第１の衛星受信用一次放射器と、前記電気
的焦点より偏位した位置に配設され前記反射鏡とともに
第２の衛星受信用アンテナを構成する第２の衛星受信用
一次放射器とを具備し、この第２の衛星受信用一次放射
器のビーム幅が、このビーム幅に対応して決定される前
記反射鏡の等価的な直径が前記２種の衛星をそれぞれ受
信するのに必要な反射鏡の両直径の中間値となるよう設
定された構成としたことを要旨とするものである。

く作用〉 前記構成としたことにより、第１の衛星からの信号電波
を反射鏡で反射させて電気的焦点に位置する一次放射器
で受信し、一方、第２の衛星からの信号電波を反射鏡で
反射させて電気的焦点から偏位した一次放射器で受信す
る。ここで、第２の衛星受信用一次放射器が電気的焦点
より偏位されて偏位給電の形態となっているが、反射鏡
が２種の衛星の受信にそれぞれ必要な反射鏡の大きい方
の直径に形成されているため、この直径より小さい直径
の反射鏡で受信できる第２の衛星受信用アンテナは、前
記偏位給電による利得低下を充分に補えるだけのアンテ
ナ利得の余裕がある。しかも、第２の衛星受信用一次放
射器のビーム幅が第２の衛星受信用アンテナの絶対利得
が最大となる値に設定されているから、第１の衛星の他
に第２の衛星をも支障なく受信できる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図はパラボラアンテナに適用した一実施例の概略を
示し、第２図はその原理を示したもので、気象衛星を第
１の衛星１とし、放送衛星を第２の衛星２とする。回転
放物面（パラボラ）の一部から成る反射鏡３としては、
両衛星１，２の受信にそれぞれ最小限必要な直径の大き
い方の直径りつまり第１の衛星１の受信に必要な直径り
のものが用いられ、この直径りは前述のように１〜１．
２ｍである。この反射鏡３とともに第１の衛星受信用ア
ンテナを構成する第１の衛星受信用一次放射器１０は、
反射鏡３の電気的焦点３ａに位置して設置される。ここ
で、第１の衛里受信用一次放射器１０は、そのビーム軸
を第１の衛星１から放射される電波１ａに一致するよう
に、即ち放射電波ｌａの反射鏡３での反射波１ｂに一致
するように位置決めされ、第１の衛星受信用アンテナは
最大感度を得る。

一方、反射鏡３とともに第２の衛星受信用アンテナを構
成する第２の衛星受信用一次放射器２０は、そのビーム
軸が第２の衛星２の放射電波２ａの反射鏡３での反射波
２ｂに一致するよう電気的焦点３ａから偏位した位置に
固定される。従って、この第２の衛星受信用一次放射器
２０は、反射鏡３に対して偏位給電する形態となり、こ
の偏位給電による利得の低下が生じる。

次に、前記偏位給電による利得の低下に付いて説明する
。先ず第３図に一次放射器２０の偏位とそれに伴うビー
ム軸の偏位を示してあり、反射鏡３の回転対称軸３ｂは
、第１の衛星受信用アンテナのビーム軸と一致するので
、回転対称軸３ｂと第２の衛星受信用アンテナとしての
ビーム軸４とがなすビーム偏位角θ１は、静止軌道上の
両衛星１．２が受信アンテナを頂点としてなす角つまり
両衛星１，２の地上から見た時の開き角に等し゛い。

我が国の領土の大部分を含む北緯３０”〜４５°。

東経１３０°〜１４５°で囲まれる領域で計算すると、
前述のビーム偏位角θ１は３２゛〜３５゜となる。尚、
同図には偏位給電しない場合つまりビーム偏位角θ１が
零の場合の反射鏡３と一次放射器２０とで形成される指
向性パターン５と、この指向性パターン５の半値角θ３
と、一次放射器２０の中心軸６と回転対称軸３ｂとがな
す一次放射器偏位角θ２とを示しである。

第４図は、ビーム偏位角θ１と半値角θ３との比に対す
る偏位給電による利得低下を、反射鏡３の焦点距１１ｆ
と直径りとの比をパラメータとする実測結果を示したも
のであり、同図から明らかなように、θ１／θ３が大き
い程利得低下が大きく、且つｆ／Ｄが大きい程利得低下
が小さい。ビーム偏位角θ１はアンテナ装置を設置する
位置（緯度および経度）により決定されるので、偏位給
電による利得の低下を極力抑制するには、半値角θ３を
大きくするか、若しくはｆ／Ｄ値を大きくする必要があ
る。アンテナ利得をＧとすると、近似的に次式が成立す
る。

Ｇ−に／　（θ３）２　　（但しＫは比例定数）従って
、利得低下を抑制する目的で前述のように半値角θ３を
大きくすると、アンテナ利得が減少してしまい、一方、
ｆ／Ｄ値を大きくする目的で焦点距離ｆを長くすると、
アンテナ装置自体が全体的に大型化すると云う不都合が
生じる。

又、ｆ／Ｄ値を大きくする目的で反射鏡３の直径りを小
さくすることも考えられるが、この直径りは、前述のよ
うに第１の衛星１を受信するのに必要な１〜１．２ｆｉ
に設定する必要があり、下記の理由によりそれ以下にす
ることができない。即ち、第２の衛星２の受信に必要な
反射鏡３の直径は前述のように０．５〜０．７５ｍであ
って第１の衛星１の受信に最小限必要な直径である１〜
１，２ｍの約半分で良く、反射鏡３の直径りを第１の衛
星１の受信に必要な１〜１．２ｍに設定することによっ
て第２の衛星２を受信するアンテナとしては約６ｄＢの
利得の余裕が生じ、第２の衛星受信用アンテナを偏位給
電とすることによる２〜２．５ｄＢ程度の利得の低下を
充分補うことができるからである。

そこで、第５図に示すように、反射鏡３の直径りを第１
の衛星１を受信するのに必要な長さとしながらも第２の
衛星信用アンテナの直径を等価的に小さくすることで前
記問題の解消を図る。即ち、一次放射器２０のビーム幅
θａは通常反射鏡３の周辺部での照射電力が中心部のそ
れより１０ｄＢ程度低い値となるよう設定され、同図に
おいては反射鏡３の直径りに対応しているが、このビー
ム幅θａを図示のようにθｂに狭めると、このビーム幅
θｂに対応して反射鏡３の直径が等価的にＤ′と小さく
なる。ここで、焦点距離ｆは一定であるから、ｆ／Ｄ値
はｆ／Ｄ’となってＤ／Ｄ’倍となり、反射鏡３の物理
的な直径を変えることなく一次放射器２０のビーム幅を
変えることで、結果としてｆ／Ｄ値を大きくすることが
できる。但し、等価的直径Ｄ′を最適値に選定しないと
、ｆ／Ｄ値を大きくすることに伴ってアンテナの絶対利
得が（Ｄ’　／Ｄ）２倍に減少することになるので、こ
の点を以下に説明する。

第６図は焦点距離Ｑ、５ｍ、直径１．２ｍのパラボラア
ンテナにおいてｆ／Ｄをパラメータとしてビーム偏位角
θ１／半値角θ３に対するアンテナの絶対利得を示した
もので、 λ （但し、λは受信電波の波長） で表わされるアンテナの絶対利得Ｇを、開口効率ηを６
７％として計測した実測結果を示している。

又、前述のように我が国の領土内においてはビーム偏位
角θ１が３２°〜３５°となるので、このビーム偏位角
θ１を最大値の３５°としてこの８１−３５°となる点
を各ｆ／Ｄ’値に対して結ぶと、同図に破線で示した曲
線となる。又、各ｆ　／Ｄ’に対して等価的直径Ｄ　／
、半値角θ３．ビーム偏位角θ１／半値角θ３および絶
対利得Ｇをまとめると、次表のようになる。

この表と第６図から明らかなように、ビーム偏位角θ１
を３５°として偏位給電することによる利得低下が最小
とするｆ／Ｄ’値は０．８であり、この時の等価的直径
Ｄ′は、両衛星１．２をそれぞれ受信するのに必要な直
径である１〜１．２ｍと０．５〜０．７ｍとの中間値で
ある０、７５ｍとなる。この場合の絶対利得Ｇは、３６
．３ｄＢであり、これは、直径が０．６５ｍで開口効率
ηが６７％のアンテナに相当し、現在実用化されている
第２の衛星（放送衛星）受信用アンテナの０．５ｍのア
ンテナ径よりも高い利得であり、十分実用になる。

第７図はオフセットパラボラアンテナに適用した場合の
概略を示し、同図において第１図と同−若しくは同等の
ものには同一の符号が付してあり、この実施例では両一
次放射器１０．２０による電波のブロッキングが少ない
ために高効率のアンテナが得られ、又、前述のバラボナ
アンテナに適用した場合の実施例と同一の効果が得られ
るのは言うまでもなく、更に他の形状のアンテナに付い
ても適用できるのは勿論である。

〈発明の効果〉 以上のように本発明の衛星受信アンテナ装置によると、
受信するのに必要とする反射鏡の直径が異なる２種の衛
星を、単一の反射鏡によって偏位給電による利得の低下
を少なく受信できる構成としたので、反射鏡およびこれ
の設置費用が何れも半減し、しかも、画像モニタ等の地
上受信設備を。

共用することができ、極めて画期的なコストダウンを図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の衛星受信アンテナ装置の一実施例の概
略斜視図、第２図は本発明の詳細な説明図、第３図は一
次放射器の偏位に伴うビーム軸の偏位を示した偏位給電
の説明図、第４図は偏位給電による相対利得の低下を示
したｆ／Ｄをパラメータとするビーム偏位角θ１／半値
角θ３と相対利得との関係図、第５図は一次放射器のビ
ーム幅の変化による反射鏡の等価的直径の変化を示す説
明図、第６図は一次放射器のビーム幅を変えた場合のｆ
／Ｄ’をパラメータとするビーム偏位角θ１／半値角θ
３と絶対利得との関係図、第７図は本発明の他の実施例
の概略斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれの放射電波を受信するのに必要な反射鏡
   の直径が異なる２種の衛星の放射電波を単一の反射鏡を
   共用して受信する衛星受信アンテナ装置であって、前記
   ２種の衛星のうち受信するのに必要な反射鏡の直径が大
   きい方の第１の衛星受信用の直径を有する反射鏡と、こ
   の反射鏡の電気的焦点に位置され前記反射鏡とともに第
   １の衛星受信用アンテナを構成する第１の衛星受信用一
   次放射器と、前記電気的焦点より偏位した位置に配設さ
   れ前記反射鏡とともに第２の衛星受信用アンテナを構成
   する第２の衛星受信用一次放射器とを具備し、この第２
   の衛星受信用一次放射器のビーム幅が、このビーム幅に
   対応して決定される前記反射鏡の等価的な直径が前記２
   種の衛星をそれぞれ受信するのに必要な反射鏡の両直径
   の中間値となるよう設定された構成としたことを特徴と
   する衛星受信アンテナ装置。