(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＤＥアンテナの一次放射器として機能する導波管の開口部に継合し、かつ前記導波管の側壁との間に空間を確保するチョーク部材であって、
前記空間と、前記導波管の内部とにおける位相が反対となる形状および寸法を有する
ことを特徴とするチョーク部材。
【請求項２】
ＡＤＥアンテナの一次放射器として機能する導波管であって、
前記導波管の開口部に継合して前記導波管の側壁との間に空間を確保し、前記空間と、前記導波管の内部とにおける位相が反対となる形状および寸法を有するチョーク部材を有する
ことを特徴とする導波管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星通信装置やレーダ装置などにおいて、良好な指向特性を必要とする場合に用いられる、複数の反射板を備えたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型のアンテナとして、現在最も広く使われているのが図１に示すようなカセグレンアンテナである。このアンテナは二つの反射鏡を用いて利得の向上を達成している。主反射鏡１０１の頂点に設置した給電導波管１０３から副反射鏡１０５に照射される電波は、該副反射鏡で反射され、前記主反射鏡へ照射される。
【０００３】
そうしてさらに主反射鏡で反射され、外へ電波を放射する。ここでポイントなのが、副反射鏡の反射面が曲面になっている点である。この形状をうまく設計することで、該アンテナから平行に放射される電波の照度分布を一定にし、利得を最大にすることができる。
【０００４】
図２は図１をさらに簡略化したものである。図２の副反射鏡１０５に関して、その形状に起因する問題点を解決するために、図３の３０１に示すように副反射鏡の形状に関して中心部を主反射鏡に近づけたアンテナをＡＤＥ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｄ  Ｅｌｌｉｐｓｅ）アンテナという（非特許文献１）。
【０００５】
副反射鏡１０５の形状の前記問題点を図４に示す。すなわち、給電導波管から放射された電波が副反射鏡１０５の中心部によって反射される場合、４０１に示すように、その成分は給電導波管１０３に戻ってしまい、反射特性が劣化するのである。
【０００６】
しかるに副反射鏡を図５の３０１に示すような形状にすると、該副反射鏡からの反射波に関して、給電導波管１０３に戻る成分が著しく減少するため反射特性の劣化を抑えることができる。
【０００７】
図４の４０３に示すような、給電導波管１０３からの電波のうち、副反射鏡１０５に反射されず、そのまま空間に放射される放射波をスピルオーバーと言う。該スピルオーバーによって、アンテナの利得低下を来たし、また、サイドローブ劣化の原因ともなる。
【０００８】
一般にスピルオーバーを減少させるために、給電導波管１０３と副反射鏡１０５の距離を短くするのであるが、従来のカセグレンアンテナでは、該距離を短くすることによって給電導波管１０３に戻ってくる電波（４０１）が増大する。
【０００９】
つまり、カセグレンアンテナにおいて、スピルオーバーを減少させるために、給電導波管と副反射鏡の距離短縮をした場合に、今度は副反射鏡からの反射波が給電導波管に戻って特性を劣化させてしまうという問題があり、ＡＤＥアンテナはこれを解決するために有効なのである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Aluizio Prata,Jr., Fernando J.S.Moreira,and Luis R.Amaro "Displaced-Axis-EllipseReflector Antenna for Spacecraft Communications" IEEE Microwave andOptoelectronics Conference, 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかるに、ＡＤＥアンテナの副反射鏡は、前述のように回転楕円面であり、副反射鏡の中心部に頂点をもつ。給電導波管の正面方向に頂点があるため、該頂点での回折の影響が無視できない。
【００１２】
一方、カセグレンアンテナにおいて、軸対称（図３のＺ軸に対して対称）な指向性を得るために、給電導波管の径を１λ程度に設定することはよく知られている方法である。しかし、このようにしても、ＡＤＥアンテナにおいては副反射鏡の反射において、その中心部による回折の影響によって、給電アンテナの軸対称性が崩れるという課題が残る。
【００１３】
つまり、給電導波管の径を1λ程度にし、給電導波管の指向性が軸対称であっても、副反射鏡で反射した時点で、回折の影響により軸対称性が劣化するのである。
【００１４】
ＡＤＥアンテナの副反射鏡によって軸対称性が崩れた一例を、シミュレーション結果を併せて図６および図７に示す。図６が給電導波管の指向性、図７が給電導波管と副反射鏡を併用した場合の指向性である。図７において、これが軸対称ではないと判断する基準として、電界面（Ｅ−ＰＬＡＮＥ）と磁界面（Ｈ−ＰＬＡＮＥ）の形状が似ていないということがある。
【００１５】
また、図７における４５度面交差偏波のｄＢｉ値が大きいことも指向性の軸対称性の良否を判断する基準となる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記のように、副反射鏡中心の凸部による回折を減少させるために、本発明は、次のような手段を実施する。
【００１７】
請求項１に記載のチョーク部材は、ＡＤＥアンテナの一次放射器として機能する導波管の開口部に継合し、かつ前記導波管の側壁との間に空間を確保するチョーク部材であって、前記空間と、前記導波管の内部とにおける位相が反対となる形状および寸法を有する。
【００１８】
請求項２に記載の導波管は、ＡＤＥアンテナの一次放射器として機能する導波管であって、前記導波管の開口部に継合して前記導波管の側壁との間に空間を確保し、前記空間と、前記導波管の内部とにおける位相が反対となる形状および寸法を有するチョーク部材を有する。
【００１９】
このようなチョーク材および導波管にすることによって、副反射鏡中心の凸部に照射する電波が減少し、該凸部の回折波を抑圧できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、チョークの位置や大きさによって給電導波管の指向性を制御することが可能であるため、軸対称な指向性を保ちながら、給電導波管の正面方向の放射レベルを下げることが可能である。
【００２１】
そして正面方向の放射レベルを下げることによって、副反射鏡中央にある頂点の回折波の影響を抑えることができる。また、軸対称性が良くなることによって交差偏波レベルが抑圧される。さらに、アンテナの開口効率を劣化させることなくＥ−ＰＬＡＮＥのサイドローブレベルを抑圧できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一般的なカセグレンアンテナ
【図２】カセグレンアンテナの簡略図
【図３】ＡＤＥアンテナの簡略図
【図４】カセグレンアンテナの反射波の様子
【図５】ＡＤＥアンテナの反射波の様子
【図６】給電導波管の指向性
【図７】給電導波管と副反射鏡を併せた指向性
【図８】アンテナの形態の例１
【図９】アンテナの形態の例２
【図１０】正面の指向性が凹んでいる様子
【図１１】正面の指向性が凹む開口面分布と導波管の形状
【図１２】チョーク付き給電導波管の指向性
【図１３】チョーク付き給電導波管と副反射鏡を併せた指向性
【図１４】サイドローブレベル抑圧の結果
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２３】
本発明の好適な実施例について、以下に図を用いて説明する。
【００２４】
本発明は、例えばＡＤＥアンテナのような、中央が凸型の副反射鏡を備えたアンテナに関して、給電アンテナの軸対称性を改善するために、給電導波管にチョークを備えたものである。その外観の一例は図８のようなものである。
【００２５】
図８に示すように、主反射鏡１０１の中心部に給電導波管１０３を設置し、該給電導波管から放射された電波は副反射鏡３０１によって反射され、主反射鏡で再度反射し、空間に放出される。
【００２６】
給電導波管は、その周囲にチョーク１００１を備え、副反射鏡３０１の凸部の頂点による電波の回折を抑える。副反射鏡は主反射鏡に設置された複数のストラット１００３
が支持する。なお、ストラットの設置方法は図８の形態に限定しない。
【００２７】
また、給電導波管と副反射鏡に着目した場合、ストラット１００３を使わない設置方法であるところの図９のような形態も考えられる。これは前記ストラットの代わりに誘電体１１０１によって副反射鏡を固定したもので、給電導波管１０３の周囲にチョーク１００１を備え、副反射鏡３０１と前記チョーク及び給電導波管を任意の誘電体１１０１が固定している。
【００２８】
このように、主反射鏡と副反射鏡および給電導波管の支持方法や設置方法について、本発明ではこれを限定するものではない。
【００２９】
ＡＤＥアンテナにおいて、給電導波管の指向性の軸対称性が劣化する原因は、副反射鏡の中心が凸状になっている形状により、中心部付近での電波の反射が不定になるためである。従って、解決策としては、給電導波管の指向性に関して、正面から見た中心方向が凹状になるようにし、副反射鏡の中心部の凸部に照射する電波を減少させ、不定な反射を除去することが望ましい。
【００３０】
このように、給電導波管の指向性は図１０に示すような凹状であることが望まれる。凹状の指向性を持つ場合、開口面分布は図１１Ａのような形状であることはよく知られており、これを実現する給電導波管の形状は図１１Ｂのようなものである。従って本発明では図１１Ｂにおいてチョーク１００１を設置している。
【００３１】
そして、該チョークの位置や深さ、あるいは幅を調整することによって図１１Ａの開口面分布の形状が変わるため、図１０のような指向性を持つ開口面分布になるように、図１１Ｂのチョーク１００１を調節すればよいことになる。
【００３２】
図１１Ｂの水平方向の矢印は位相の向きを表しており、チョークの調整によって給電導波管部とチョーク部でＥ−ＰＬＡＮＥの位相が反転していることがわかる。
【００３３】
図１２はチョークを備えた給電導波管の指向性を示したものであり、図１３はＡＤＥアンテナであるため、中央に凸状の膨らみをもった副反射鏡が設置された場合のチョークを備えた給電導波管と副反射鏡を併せた指向性を示したものである。
【００３４】
前記の図７はチョークを備えていない給電導波管と副反射鏡を併せた指向性を示しているが、チョークを備えたことによって、図７に比べて、図１３ではＥ−ＰＬＡＮＥとＨ−ＰＬＡＮＥのグラフ上の波形が酷似しており、また、４５度面交差偏波も小さくなっており、軸対称性が著しく改善されたことがわかる。
【００３５】
特に図７と比べた場合、主反射鏡に放射される方向であるところの９０度から１８０度の範囲で軸対称性が良くなっている。
【００３６】
軸対称性が悪いとＥ−ＰＬＡＮＥとＨ−ＰＬＡＮＥの第1サイドローブレベルに差が生じ、片方の第1サイドローブレベルの上昇につながる。軸対称性が良くなったことによってＥ−ＰＬＡＮＥの第1サイドローブレベルが抑圧されている様子を図１４に示す。
【００３７】
以上、本発明によれば、例えばＡＤＥアンテナのような、副反射鏡による反射波に回折成分が混入する開口アンテナにおいて、その軸対称性を向上させるためにチョークを給電導波管に設置することとし、その効果として副反射鏡の頂点による回折の影響を取り除き、軸対称性の悪化を防ぐことができた。また、Ｅ−ＰＬＡＮＥの第1サイドローブレベルを抑圧することができた。
【００３８】
ただし、前記のように、本発明ではチョークの位置や幅や長さ、あるいは給電導波管との結合方法等の調整方法に関して、これを限定しない。
【００３９】
また、本発明では副反射鏡の設置方法については任意とし、これを限定しない。
【符号の説明】
【００４０】
１０１…主反射鏡、  １０３…給電導波管、
１０５…一般的な副反射鏡、
３０１…ＡＤＥアンテナの副反射鏡、
４０１…給電導波管に戻る放射波、  ４０３…スピルオーバー、
１００１…チョーク、  １００３…ストラット、
１１０１…誘電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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