(57)【要約】  反射鏡アンテナは、反射鏡、一次放射器、アーム、及び給電部（同軸ケーブル及び同軸コネクタ）を備える。反射鏡は、電波を反射する反射面を有し、その反射面が回転放物面で構成される。一次放射器は、反射鏡の焦点側に配置され、その焦点側から反射面側に向けて電波を放射する。アームは、反射鏡の反射面側から焦点側に延びて配置され、一次放射器を反射鏡に対して回転可能に支持する。給電部は、アームの向きと、一次放射器から放射される電波の偏波の向きとが互いに垂直となるように、アームを介して一次放射器に給電する。
2009017106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を反射する反射面を有し、その反射面が回転放物面で構成される反射鏡と、
前記反射鏡の焦点側に配置され、その焦点側から前記反射面側に向けて電波を放射する一次放射器と、
前記反射鏡の反射面側から前記焦点側に延びて配置され、前記一次放射器を前記反射鏡に対して回転可能に支持するアームと、
前記アームの向きと、前記一次放射器から放射される電波の偏波の向きとが互いに垂直となるように、前記アームを介して前記一次放射器に給電する給電部と、を備えることを特徴とする反射鏡アンテナ。
【請求項２】
前記給電部は、前記アームの向きが鉛直面に平行であるときに、前記一次放射器から水平偏波の電波が放射されるように前記アームを介して前記鉛直面に垂直な方向に沿って前記一次放射器に給電することを特徴とする請求項１に記載の反射鏡アンテナ。
【請求項３】
前記給電部は、前記アームの向きが水平面に平行であるときに、前記一次放射器から垂直偏波の電波が放射されるように前記アームを介して前記水平面に垂直な方向に沿って前記一次放射器に給電することを特徴とする請求項１又は２に記載の反射鏡アンテナ。
【請求項４】
前記給電部は、
前記アームを介して前記一次放射器に給電する同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルから前記一次放射器に給電する向きと前記アームの向きとが互いに直角になるように、前記同軸ケーブルと前記一次放射器とを接続する同軸コネクタと、
を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の反射鏡アンテナ。
【請求項５】
反射鏡の焦点側に配置される一次放射器を支持するアームの向きと、前記一次放射器から放射される電波の偏波の向きとが互いに垂直となるように、前記アームを介して前記一次放射器に給電することを特徴とする反射鏡アンテナの給電方法。
【請求項６】
前記アームの向きが鉛直面に平行であるときに、前記一次放射器から水平偏波の電波が放射されるように前記アームを介して前記鉛直面に垂直な方向に沿って前記一次放射器に給電することを特徴とする請求項５に記載の反射鏡アンテナの給電方法。
【請求項７】
前記アームの向きが水平面に平行であるときに、前記一次放射器から垂直偏波の電波が放射されるように前記アームを介して前記水平面に垂直な方向に沿って前記一次放射器に給電することを特徴とする請求項５又は６に記載の反射鏡アンテナの給電方法。
【請求項８】
前記アームに同軸ケーブルを取り付け、
前記同軸ケーブルから前記一次放射器に給電する向きと前記アームの向きとが互いに直角になるように、前記同軸ケーブルと前記一次放射器とを同軸コネクタで接続し、
前記同軸ケーブルから前記同軸コネクタを介して前記アームの向きと直角な方向に沿って前記一次放射器に給電することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の反射鏡アンテナの給電方法。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の反射鏡アンテナと、
前記反射鏡アンテナに接続される送信機とを有することを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射鏡アンテナ及びその給電方法並びに通信システムに関し、特に反射鏡の焦点側に配置された一次放射器に同軸給電を行うことにより電波を放射する反射鏡アンテナ及びその給電方法並びに通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯やミリ波帯の通信システムで用いる反射鏡アンテナとして、同軸給電を行うものが知られている。この同軸給電を行う反射鏡アンテナの関連技術について、図３を用いて説明する。【０００３】
図３（ａ）及び（ｂ）に示す反射鏡アンテナには、反射鏡１１が設けられる。この反射鏡１１は、半径ｒの円形状アンテナ開口面（アンテナ開口）１１ａと、電波を反射する反射面（鏡面）１１ｂとを有し、その反射面１１ｂに回転放物面（以下、放物面）のカーブが形成されている。反射鏡１１の放物面の焦点側には、反射面１１ｂ側に向けて電波Ｒｄを放射する一次放射器１が配置される。一次放射器１は、一次放射器サポートアーム（以下、アーム）２により反射鏡１１の放物面の回転軸Ａｘを中心に回転可能な状態で支持される。アーム２は、反射鏡１１の放物面の回転軸Ａｘを迂回するように反射面１１ｂの頂部側から焦点側に延びて配置される。アーム２には、給電部が取り付けられる。給電部には、一次放射器１に給電する同軸ケーブル３と、同軸ケーブル３と一次放射器１とを接続する同軸コネクタ４とが設けられる。【０００４】
上記構成の反射鏡アンテナにおいて、アーム２内に設けた同軸ケーブル３から同軸コネクタ４を介して一次放射器１に給電すると、一次放射器１から反射鏡１１の反射面１１ｂ側に向けて垂直偏波または水平偏波の電波Ｒｄが放射される。その放射電波Ｒｄは、反射面１１ｂで反射され、アンテナ開口面１１ａを通って外部に放射される。放射電波Ｒｄの垂直偏波及び水平偏波の切り替えは、同軸ケーブル３及び同軸コネクタ４と共にアーム２を反射鏡１１に対してその放物面の回転軸Ａｘの軸線回りに９０度回転させることにより行われる（図中の回転方向Ｒｔ参照）。【０００５】
図３の例は、垂直偏波（偏波の向きＤ１１）の電波Ｒｄを放射させる場合を示す。この場合は、同軸ケーブル３から同軸コネクタ４を介して一次放射器１に給電する向きＤ１２が鉛直面（図３（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る縦軸に平行な面）に平行になるように、アーム２を反射鏡１１に対して回転軸Ａｘを中心に回転させる。一方、水平偏波の電波Ｒｄを放射させる場合は、同軸ケーブル３から同軸コネクタ４を介して一次放射器１に給電する向きが水平面（図３（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る横軸ｈに平行な面）に平行になるように、アーム２を反射鏡１１に対して回転軸Ａｘを中心に回転させる。アーム２の回転動作は、例えば手動で行われる。【０００６】
上記の反射鏡アンテナは、アームに設けた同軸ケーブルにより同軸給電を行うものであるが、それ以外にアーム自体を導波管で構成し、その導波管により給電するものも知られている。このような導波管給電を行う反射鏡アンテナとして、特許文献１には、一次放射器に給電する曲がり給電導波管を水平方向に対し４５度方向に向けて設置することにより、給電導波管のブロッキングの影響による利得低下の偏波特性を少なくしたアンテナ装置が記載されている。
【特許文献１】実開平０１−１３５８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した関連技術の同軸給電を行う反射鏡アンテナは、図３（ｂ）に示すように、アーム２が鉛直面内に位置するときに、一次放射器１から偏波の向きＤ１０に沿った垂直偏波の電波Ｒｄを放射すると、その放射電波Ｒｄの一部がアーム２にブロッキングされ、反射面（鏡面）１１ｂ上にアーム２の影になる部分Ｓｄ１１が形成される。このアーム２の影になる部分Ｓｄ１１は、図３（ｃ）に示すように、アンテナ開口面１１ａ上の放射電波Ｒｄの電界強度Ｅを示す照射分布を横軸ｈ（−ｒ≦ｈ≦ｒ）上に投影したときの分布でみると、図中の分布Ｐ１１として表される。このブロッキングの分布Ｐ１１は、ブロッキングがない場合の本来の照射分布Ｐ１２から引き算され、その分、水平面内の放射パターンを乱す。この影響は、特に近軸の交差偏波特性に顕著となる。【０００８】
ここで、水平偏波の場合は、水平面内に位置するアーム２の影の部分によるブロッキングの分布を横軸ｈ上に積算しても、積算される量は少ないため、アンテナ開口面１１ａ上の照射分布に与える影響は小さい。しかし、垂直偏波の場合は、図３（ｃ）に示すように、鉛直面内に位置するアーム２の影の部分Ｓｄ１１によるブロッキングの分布Ｐ１を横軸ｈ上に積算すると、積算される量が多くなるため、アンテナ開口面１１ａ上の照射分布に与える影響は大きくなる。この影響は、特に水平面内の放射パターンが重要とされるＰ−Ｐ（point to point）通信等の通信システムで用いる場合に顕著となる。その理由は、水平面内の放射パターンは、図３（ｃ）に示すアンテナ開口面１１ａ上の照射分布を横軸に投影させた分布で決まるためである。【０００９】
一方、上述した特許文献１の反射鏡アンテナは、導波管給電を行うものであり、上記のような同軸給電を行う反射鏡アンテナにおいて、アームの影の部分によるブロッキングの分布がアンテナ開口面上の照射分布に与える影響を考慮に入れたものではない。【００１０】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、同軸給電を行う反射鏡アンテナにおいて、アンテナ開口面上の照射分布におけるアームの影の部分によるブロッキングの分布を減らし、水平面内の放射パターンの乱れを少なくし、交差偏波特性の与える影響を低減することができる反射鏡アンテナ及びその給電方法並びに通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る反射鏡アンテナは、電波を反射する反射面を有し、その反射面が回転放物面で構成される反射鏡と、前記反射鏡の焦点側に配置され、その焦点側から前記反射面側に向けて電波を放射する一次放射器と、前記反射鏡の反射面側から前記焦点側に延びて配置され、前記一次放射器を前記反射鏡に対して回転可能に支持するアームと、前記アームの向きと、前記一次放射器から放射される電波の偏波の向きとが互いに垂直となるように、前記アームを介して前記一次放射器に給電する給電部と、を備えている。【００１２】
また、本発明に係る反射鏡アンテナの給電方法は、反射鏡の焦点側に配置される一次放射器を支持するアームの向きと、前記一次放射器から放射される電波の偏波の向きとが互いに垂直となるように、前記アームを介して前記一次放射器に給電するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一次放射器を支持するアームの向きと、一次放射器から放射される電波の偏波の向きとが互いに垂直となるように、アームを介して一次放射器に給電するため、アンテナ開口面上の照射分布におけるアームの影の部分によるブロッキングの分布を減らし、水平面内の放射パターンの乱れを少なくし、交差偏波特性の与える影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る反射鏡アンテナにおいて、（ａ）は水平偏波の電波を放射する場合の側面図、（ｂ）はアンテナ開口面側の正面図、（ｃ）はアンテナ開口面上の照射分布を横軸上に投影したグラフである。
【図２】図１に示す反射鏡アンテナにおいて、（ａ）は垂直偏波の電波を放射する場合の側面図、（ｂ）はアンテナ開口面側の正面図、（ｃ）はアンテナ開口面上の照射分布を横軸上に投影したグラフである。
【図３】関連技術の反射鏡アンテナにおいて、（ａ）は垂直偏波の電波を放射する場合の側面図、（ｂ）はアンテナ開口面側の正面図、（ｃ）はアンテナ開口面上の照射分布を横軸上に投影したグラフである。
【符号の説明】
【００１５】
１  一次放射器
２  アーム（一次放射器サポートアーム）
３  同軸ケーブル
４  同軸コネクタ
１１  反射鏡
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明に係る反射鏡アンテナ及びその給電方法並びに通信システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００１７】
図１及び図２に示す本実施の形態に係る通信システムＣＳは、例えばＰ−Ｐ通信に適用可能なものであり、反射鏡アンテナ１０１と、その反射鏡アンテナ１０１に接続される送信機１０２とを有している。【００１８】
送信機１０２は、その一例として、内部に搭載される高周波回路により、送信すべきデータのベースバンド信号を所定の変調方式によりＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変調し、そのＩＦ信号をＲＦ（Radio Frequency）信号に周波数変換し、そのＲＦ信号を電力増幅して反射鏡アンテナ１０１に供給する。なお、送信機１０２については、反射鏡アンテナ１０１に接続可能なものであれば、いずれの構成でも適用可能である。【００１９】
図１及び図２において、反射鏡アンテナ１０１には、反射鏡１１が設けられる。この反射鏡１１は、半径ｒの円形状アンテナ開口面（アンテナ開口）１１ａと、電波を反射する反射面（鏡面）１１ｂとを有し、その反射面１１ｂに回転放物面（以下、放物面）のカーブが形成されている。反射鏡１１の放物面の焦点側には、反射面１１ｂ側に向けて電波Ｒｄを放射する一次放射器１が配置される。一次放射器１は、アーム（一次放射器サポートアーム）２により反射鏡１１の放物面の回転軸Ａｘを中心に回転可能な状態で支持される。アーム２は、反射鏡１１の放物面の回転軸Ａｘを迂回するように反射面１１ｂの頂部側から焦点側に延びて配置される。アーム２には、給電部が取り付けられる。【００２０】
給電部は、アーム２の向きと、一次放射器１から放射される電波の偏波の向きとが互いに垂直となるように、アーム２を介して一次放射器１に給電する。給電部は、図１に示すようにアーム２の向きが鉛直面（図１（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る縦軸に平行な面）に平行であるときに、一次放射器１から水平偏波（偏波の向きＤ１）の電波が放射されるように、アーム２を介して鉛直面に垂直な方向（図１（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る横軸ｈに平行な方向）Ｄ２に沿って一次放射器１に給電する。また、給電部は、図２に示すようにアーム２の向きが反射鏡アンテナ１０１の水平面（図２（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る横軸ｈに平行な面）に平行であるときに、一次放射器１から垂直偏波（偏波の向きＤ３）の電波が放射されるように、アーム２を介して水平面に垂直な方向（図２（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る縦軸に平行な方向）Ｄ４に沿って一次放射器１に給電する。【００２１】
本実施の形態では、給電部には、送信機１０２から一次放射器１に給電する同軸ケーブル３と、同軸ケーブル３と一次放射器１とを接続する同軸コネクタ４とが設けられる。同軸コネクタ４は、同軸ケーブル３から一次放射器１に給電する向きとアーム２の向きとが互いに直角になるように、同軸ケーブル３を一次放射器１に接続している。【００２２】
図１及び図２の例では、同軸コネクタ４をアーム２の向きに対して直角となるように一次放射器１の側面に取り付け、アーム２の一次放射器１側の端部の所定位置に開口部３ａを形成し、その開口部３ａを介して同軸ケーブル２をアーム２内から外部に取り出し、その端部を同軸コネクタ４に接続している。一次放射器１に対する同軸コネクタ４の取り付け位置は、一次放射器１に給電する向きとアーム２の向きとが互いに直角になる状態であれば、いずれの位置でもよい。また、同軸ケーブル２は、アーム２の内部から開口部３ａを介して外部に取り出すように設けているが、これに限らず、アーム２の全ての位置において外部に這うように設けてもよく、この場合は開口部３ａは省略できる。【００２３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。【００２４】
まず、図１に示す水平偏波（偏波の向きＤ１）の電波を放射する場合を説明する。この場合は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、同軸ケーブル３から同軸コネクタ４を介して一次放射器１に給電する向きＤ２が水平面（図１（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る横軸ｈに平行な面）に平行になるように、アーム２を反射鏡１１に対して回転軸Ａｘを中心にして鉛直面（図１（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る縦軸に平行な面）内の位置に回転させる（図中の回転方向Ｒｔ参照）。アーム２の回転動作は、例えば手動で行われるが、自動で制御するようにしてもよい。自動制御の場合は、アーム２の軸にモータ等の回転機構の回転軸を連結し、回転機構の動作を送信機１０２からの駆動制御信号により制御してもよい。【００２５】
次いで、鉛直面内に位置するアーム２を介して、同軸ケーブル３から同軸コネクタ４を通って、アーム２の向きと垂直な方向Ｄ２に沿って一次放射器１に給電される。これにより、一次放射器１から反射鏡１１の反射面１１ｂ側に向けて偏波の向きＤ１の水平偏波となる電波Ｒｄが放射される。その水平偏波の放射電波Ｒｄは、反射面１１ｂで反射され、アンテナ開口面１１ａを通って外部に放射される。【００２６】
この場合、アーム２が鉛直面内に位置するときに、一次放射器１から図中の偏波の向きＤ１に沿った水平偏波の電波Ｒｄを放射すると、その放射電波Ｒｄの一部がアーム２にブロッキングされ、反射面（鏡面）１１ｂ上にアーム２の影になる部分Ｓｄ１が形成される。このアーム２の影になる部分Ｓｄ１は、図１（ｃ）に示すように、アンテナ開口面１１ａ上の放射電波Ｒｄの電界強度Ｅを示す照射分布を横軸ｈ（−ｒ≦ｈ≦ｒ）上に投影したときの分布でみると、図中の分布Ｐ１として表される。このブロッキングの分布Ｐ１は、ブロッキングがない場合の本来の照射分布Ｐ２から引き算され、その分、水平面内の放射パターンを乱す。【００２７】
次に、図２に示す垂直偏波（偏波の向きＤ３）の電波を放射する場合を説明する。この場合は、同軸ケーブル３から同軸コネクタ４を介して一次放射器１に給電する向きが鉛直面（図２（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る縦軸に平行な面）に平行になるように、垂直面内に位置するアーム２を水平面（図２（ｂ）中の回転軸Ａｘを通る横軸ｈに平行な面）内の位置に９０度回転させる（図中の回転方向Ｒｔ参照）。【００２８】
次いで、水平面内に位置するアーム２を介して、同軸ケーブル３から同軸コネクタ４を通って、アーム２の向きと垂直な方向Ｄ４に沿って一次放射器１に給電される。これにより、一次放射器１から反射鏡１１の反射面１１ｂ側に向けて偏波の向きＤ３の垂直偏波となる電波Ｒｄが放射される。その垂直偏波の放射電波Ｒｄは、反射面１１ｂで反射され、アンテナ開口面１１ａを通って外部に放射される。【００２９】
この場合、アーム２が水平面内に位置するときに、一次放射器１から図中の偏波の向きＤ３に沿った水平偏波の電波Ｒｄを放射すると、その放射電波Ｒｄの一部がアーム２にブロッキングされ、反射面（鏡面）１１ｂ上にアーム２の影になる部分Ｓｄ２が形成される。このアーム２の影になる部分Ｓｄ２は、図２（ｃ）に示すように、アンテナ開口面１１ａ上の放射電波Ｒｄの電界強度Ｅを示す照射分布を横軸ｈ（−ｒ≦ｈ≦ｒ）上に投影したときの分布でみると、図中の分布Ｐ３として表される。このブロッキングの分布Ｐ３は、ブロッキングがない場合の本来の照射分布Ｐ４から引き算され、その分、水平面内の放射パターンを乱す。【００３０】
ここで、図２（ｃ）に示すように、垂直偏波の場合は、図１（ｃ）に示す水平偏波の場合と比べ、横軸ｈ上に投影されたアーム２の影になる部分が薄いので、電波の放射パターンに大きな影響は与えない。これに対し、図１（ｃ）に示すように、水平偏波の場合は、前述した図３の関連技術による垂直偏波の場合と同様に、アンテナ開口面１１ａの中心部から図中の下側半分の領域にアーム２による帯状の影が形成されるため、図２（ｃ）に示す垂直偏波の場合と比べると、横軸ｈ上に積算される量は、多くなる。【００３１】
そこで、偏波特性を検討すると、前述した図３に示す関連技術のように偏波の向きＤ１１がアーム２の向きと平行な場合には、電波は反射されやすく、一方、図１に示すように、偏波の向きＤ１がアーム２の向きと垂直な場合には、アーム２の存在による大きな影響を受けにくいといった特性がある。【００３２】
このため、本実施の形態では、アーム２の向きが垂直のときに横軸ｈ上に投影した場合の照射分布への影響が大きくなることを考慮に入れて、そのアーム２による影響を最小限に抑えるために、図３に示す関連技術のように垂直偏波の電波Ｒｄを放射するのではなく、図１に示すように水平偏波の電波Ｒｄを放射することが可能な給電部の構造を採用している。すなわち、本実施の形態では、給電部の構造として、同軸ケーブル３を迂回させてその給電方向をアーム２の向きに対して９０度ずらし、アーム２の向きと同軸コネクタ４から給電する向きとを直角にしている。【００３３】
これにより、本実施の形態では、図３に示す関連技術の場合と比べ、反射鏡１１の反射面（鏡面）１１ｂにおけるアーム２による影の帯の幅が狭く見えることになる。その分、アーム２の影によるブロッキングの分布が減るので、本実施の形態では、本来のブロッキングが無い場合の分布に近い照射分布の反射鏡アンテナを実現することができる。この効果は、特に水平面内の放射パターンが重要とされるＰ−Ｐ通信の場合に顕著となる。その理由は、水平面内の放射パターンは、アンテナ開口面上の照射分布を横軸上に投影させた分布で決まるためである。【００３４】
以上、上記実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。【００３５】
本願は、２００７年７月３０日に出願された日本出願特願２００７−１９７４２０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、同軸給電を行う反射鏡アンテナ、その給電方法、及びその反射鏡アンテナを用いた通信システムに適用可能である。
【図１】
2009017106.tif 000003
【図２】
2009017106.tif 000004
【図３】
2009017106.tif 000005
【国際調査報告】
2009017106.tif 000006
2009017106.tif 000007