(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割された複数の鏡面パネルでなる主反射鏡、上記主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電波を放射する１次放射器、外部からの電波を受信する受信機、および上記１次放射器から放射された電波を上記副反射鏡方向に反射させると共に、上記副反射鏡方向から入射する外部からの電波を上記受信機に反射させる回転反射鏡を有し、
アンテナ装置が電波を送信する場合には、上記１次放射器から放射された電波を上記回転反射鏡にて反射させ上記副反射鏡および上記主反射鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信する場合には、外部からの電波を上記主反射鏡で集束させ上記副反射鏡および上記回転反射鏡を介して入射する電波を上記受信機で受信するアンテナ装置の上記主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定および該鏡面誤差に基づいて上記鏡面パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、
電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、
上記回転反射鏡に接続され、上記回転反射鏡の方向を変化させて、上記１次放射器から放射された電波を上記プローブ走査装置に入射させると共に、上記主反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波を上記プローブ走査装置に入射させる駆動機構と、
上記１次放射器から放射された電波の位相分布と上記主反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから該主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演算処理装置と、
上記複数の鏡面パネルに各々設けられ該鏡面パネルを偏位させるアクチュエータと、
上記鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて上記鏡面誤差が最小になるように上記アクチュエータを動作させるアクチュエータ制御装置と
を備えたことを特徴とするアンテナ測定・調整装置。
【請求項２】
参照波を放射する参照波送信アンテナをさらに有し、
また、上記１次放射器から上記プローブ走査装置との間には、上記回転反射鏡の他に少なくとも１個の他の集束反射鏡を有し、
上記駆動機構は、上記参照波送信アンテナから放射された電波を上記プローブ走査装置に入射させると共に、上記１次放射器から放射された電波を上記プローブ走査装置に入射させ、さらに上記主反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波を上記プローブ走査装置に入射させ、
上記鏡面誤差演算処理装置は、上記参照波送信アンテナから放射された電波の位相分布と上記１次放射器から放射された電波の位相分布とから上記他の集束反射鏡の鏡面誤差である第１の鏡面誤差を算出し、また、上記１次放射器から放射された電波の位相分布と上記主反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから第２の鏡面誤差を算出し、上記第１の鏡面誤差と上記第２の鏡面誤差から上記主反射鏡の鏡面誤差を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ測定・調整装置。
【請求項３】
上記駆動機構は、上記１次放射器から放射された電波が上記回転反射鏡にて反射され上記副反射鏡および上記主反射鏡を介して外部に放射される一連の電波通過経路から、該回転反射鏡が外れるように該回転反射鏡を待避させて、上記１次放射器から放射された電波を上記プローブ走査装置に入射させる
ことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ測定・調整装置。
【請求項４】
上記駆動機構の上記回転反射鏡の待避方向は、上記主反射鏡の方位角軸方向である
ことを特徴とする請求項３記載のアンテナ測定・調整装置。
【請求項５】
分割された複数の鏡面パネルでなる主反射鏡、上記主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電波を放射する１次放射器、および電波を受信する受信機を有し、
アンテナ装置が電波を送信する場合には、上記１次放射器から放射された電波を上記副反射鏡および上記主反射鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信する場合には、外部からの電波を上記主反射鏡で集束させ、上記副反射鏡を介して入射する電波を上記受信機で受信するアンテナ装置の上記主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定および該鏡面誤差に基づいて上記鏡面パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、
電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、
複数の平行なスリットであるグリッドが形成され、上記１次放射器から放射された電波の一部を上記プローブ走査装置に入射させると共に、上記主反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波の一部を上記プローブ走査装置に入射させるグリッド鏡面反射鏡と、
上記１次放射器から放射された電波の位相分布と上記主反射鏡および上記副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから該主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演算処理装置と、
上記複数の鏡面パネルに各々設けられ該鏡面パネルを偏位させるアクチュエータと、
上記鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて上記鏡面誤差が最小になるように上記アクチュエータを動作させるアクチュエータ制御装置と
を備えたことを特徴とするアンテナ測定・調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波数帯で使用される反射鏡アンテナ装置の主反射鏡の鏡面精度測定、あるいは測定と鏡面調整を行うアンテナ測定・調整装置に関するものであり、特にミリ波やサブミリ波を観測するために用いられる大口径電波望遠鏡のアンテナ測定・調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として図７に示すような供試アンテナ１００があった。供試アンテナ１００は、石黒  正人、森田  耕一郎、林  左絵子、増田  剛徳、蛭子井  貴、別段  信一、“電波ホログラフィによる４５ｍ電波望遠鏡の鏡面精度測定”、三菱電機技報、ｖｏｌ．６２、ｎｏ．５、ｐ．６２５、１９８８年に示されたものである。
【０００３】
図１において、１は鏡面測定の対象である供試アンテナ１００の主反射鏡、１ａは主反射鏡１の鏡面を多数に分割して構成された鏡面パネル、１ｂは鏡面パネル１ａを偏位あるいは傾斜させるアクチュエータ、１ｃは鏡面パネル１ａおよびアクチュエータ１ｂを支持するバックストラクチャである。
【０００４】
また、２は静止衛星、３は静止衛星２に搭載され供試アンテナ１００方向にボアサイト方向を向けた衛星搭載アンテナ、４は衛星搭載アンテナ３から放射され供試アンテナ１００で受信される平面波、５は供試アンテナ１００の主反射鏡１で反射され集束された平面波４を受信する１次焦点ホーン、６は１次焦点ホーン５から給電される受信機である。
【０００５】
さらにまた、７は受信機６から得られる２次元の放射パターン受信信号、８は放射パターン受信信号７を得るためにアンテナの姿勢を２軸で変化させるアンテナ姿勢角度信号、９は放射パターン受信信号７とアンテナ姿勢角度信号８を基にしてフーリエ変換によって開口面分布を計算する電波ホログラフィ演算処理装置、１０はアクチュエータ１ｂを制御し鏡面パネル１ａを駆動させるためのアクチュエータ制御装置、１１は位相の基準となる参照受信アンテナである。
【０００６】
ここで、主反射鏡１を構成している複数の鏡面パネル１ａは、通常、数１０枚から数１００枚あり、例えば、国立天文台野辺山の４５ｍ電波望遠鏡の場合には６００枚、国立天文台野辺山のミリ波干渉計用１０ｍアンテナの場合には３６枚である。
【０００７】
図７において、供試アンテナ１００の主反射鏡１の凹凸を測定するために電波が用いられる。信号源としては、供試アンテナ１００の主反射鏡１で平面波４を受信する必要があるため、例えば静止衛星２のように充分遠方の信号源が用いられる。静止衛星２の代わりに、地上において距離の遠く離れたところに信号源を設けることもあるが、そのような場合には、地面反射の影響を小さくするような地形が選ばれる。距離は、主反射鏡１の開口径をＤ、波長をλとしたときの２Ｄ２／λ以上にとる必要がある。
【０００８】
供試アンテナ１００の放射パターンは、供試アンテナ１００の姿勢を２軸で変化させながら平面波４を受信することにより得られる。これを測定することにより、放射パターン受信信号７と、供試アンテナ１００の姿勢を表すアンテナ姿勢角度信号８が対となって得られる。
【０００９】
電波ホログラフィ演算処理装置９は、電磁界解析の理論より２次元放射パターンと開口面分布の関係がフーリエ変換によって表されることを利用したもので、高速フーリエ変換などの演算処理を行うことによって供試アンテナ１００の開口面分布が計算される。また、鏡面精度は得られた主反射鏡１の開口面分布から求められ、これを基にアクチュエータ１ｂによって鏡面パネル１ａを駆動することにより鏡面調整が行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ利得の点から考えると、鏡面精度は使用波長の１／２０以下が必要であり、ミリ波やサブミリ波と使用波長が短くなるに従いさらに高い鏡面精度を実現しなければならない。一方、図７のような従来の測定方法においては、放射パターンを測定するとき、供試アンテナ１００の姿勢を変化させなければならない。そのため、供試アンテナ１００の姿勢によって重力が主反射鏡１の変形に及ぼす影響が異なる。その結果、図７の方法では正確に鏡面精度を測定することができないという問題があった。
【００１１】
また、主反射鏡１の開口径が大きくなると、このような重力変形は更に大きくなり測定精度が制限される。また、測定の分解能を上げるためには、放射パターンの測定角度範囲を広げなければならないが、重力変形による影響がますます大きくなり測定精度が劣化するので、分解能を上げることができないという問題があった。
【００１２】
また、供試アンテナ１００の姿勢を固定して測定を行う場合には、主反射鏡１の開口面近傍において、平面上、円筒面上、球面上のいずれかの面に沿ってプローブを機械的に走査して測定しなければならなかった。そして、プローブの走査範囲は、主反射鏡１の開口面よりも広い範囲が必要であり、走査装置は主反射鏡１よりも大型となり、極めて広い範囲を正確に走査することは困難であった。また、測定精度はプローブの走査精度によって制限され、したがってこのような方法によっても、測定精度を上げることができないという問題があった。
【００１３】
この発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、測定中にアンテナの姿勢を固定し、重力による鏡面変形量の変わらない測定を行うことによって測定精度を向上させ、かつ主反射鏡の開口径に依らないコンパクトな走査装置によって、プローブを高精度に走査し、正確なアンテナ測定およびそれに基づく鏡面調整によって、高い鏡面精度が達成できるアンテナ測定・調整装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアンテナ測定・調整装置は、分割された複数の鏡面パネルでなる主反射鏡、主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電波を放射する１次放射器、外部からの電波を受信する受信機、および１次放射器から放射された電波を副反射鏡方向に反射させると共に、副反射鏡方向から入射する外部からの電波を受信機に反射させる回転反射鏡を有し、アンテナ装置が電波を送信する場合には、１次放射器から放射された電波を回転反射鏡にて反射させ副反射鏡および主反射鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信する場合には、外部からの電波を主反射鏡で集束させ副反射鏡および回転反射鏡を介して入射する電波を受信機で受信するアンテナ装置の主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定および鏡面誤差に基づいて鏡面パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、回転反射鏡に接続され、回転反射鏡の方向を変化させて、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置に入射させると共に、主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波をプローブ走査装置に入射させる駆動機構と、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演算処理装置と、複数の鏡面パネルに各々設けられ鏡面パネルを偏位させるアクチュエータと、鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小になるようにアクチュエータを動作させるアクチュエータ制御装置とを備えている。
【００１５】
また、参照波を放射する参照波送信アンテナをさらに有し、また、１次放射器からプローブ走査装置との間には、回転反射鏡の他に少なくとも１個の他の集束反射鏡を有し、駆動機構は、参照波送信アンテナから放射された電波をプローブ走査装置に入射させると共に、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置に入射させ、さらに主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波をプローブ走査装置に入射させ、鏡面誤差演算処理装置は、参照波送信アンテナから放射された電波の位相分布と１次放射器から放射された電波の位相分布とから他の集束反射鏡の鏡面誤差である第１の鏡面誤差を算出し、また、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから第２の鏡面誤差を算出し、第１の鏡面誤差と第２の鏡面誤差から主反射鏡の鏡面誤差を算出する。
【００１６】
また、駆動機構は、１次放射器から放射された電波が回転反射鏡にて反射され副反射鏡および主反射鏡を介して外部に放射される一連の電波通過経路から、回転反射鏡が外れるように回転反射鏡を待避させて、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置に入射させる。
【００１７】
また、駆動機構の回転反射鏡の待避方向は、主反射鏡の方位角軸方向である。
【００１８】
さらに、この発明に係るアンテナ測定・調整装置は、分割された複数の鏡面パネルでなる主反射鏡、主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電波を放射する１次放射器、および電波を受信する受信機を有し、アンテナ装置が電波を送信する場合には、１次放射器から放射された電波を副反射鏡および主反射鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信する場合には、外部からの電波を主反射鏡で集束させ、副反射鏡を介して入射する電波を受信機で受信するアンテナ装置の主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定および鏡面誤差に基づいて鏡面パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、複数の平行なスリットであるグリッドが形成され、１次放射器から放射された電波の一部をプローブ走査装置に入射させると共に、主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の一部をプローブ走査装置に入射させるグリッド鏡面反射鏡と、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演算処理装置と、複数の鏡面パネルに各々設けられ鏡面パネルを偏位させるアクチュエータと、鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小になるようにアクチュエータを動作させるアクチュエータ制御装置とを備えている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明のアンテナ測定・調整装置を示す概略構成図である。図１において、２００は供試アンテナ２００、１は供試アンテナ２００の主反射鏡である。主反射鏡１は、後述するが従来例と同じように電波を反射させる反射面を分割して構成する複数の図示しない鏡面パネルと、鏡面パネルを所定の位置に変位させるアクチュエータと、鏡面パネルおよびアクチュエータを保持するバックストラクチャから構成されている。
【００２０】
４は例えば静止衛星２等の充分遠方の信号源によって得られる平面波である。また、６は受信機、１０はアクチュエータ制御装置を示し、これらの機器は、図７に示した従来装置と同様に動作する。
【００２１】
また、１２は供試アンテナ２００の１次放射器、１３は第１集束反射鏡、１４は第２集束反射鏡、１５は第３集束反射鏡、１６は回転反射鏡としての第４集束反射鏡である。４個の集束反射鏡の内、第４集束反射鏡１６は反射鏡を構成し、他の集束反射鏡１３，１４，１５は他の集束反射鏡を構成している。１７はＡｚ軸（azimuth:方位角軸)、１８はＥｌ軸（elevation:仰角軸）、１９は第４集束反射鏡１６に接続された駆動機構である集束反射鏡昇降回転機構、２０はプローブ走査装置、２１は電波をピックアップする測定用プローブ、２２は受信信号である。
【００２２】
さらに、２３は副反射鏡であり、２４は副反射鏡２３を支持するステイである。また、２５は鏡面誤差演算処理装置である。２６は集束反射鏡昇降回転機構１９が第４集束反射鏡１６を昇降させる方向でありＡｚ軸に対して平行である。２７は集束反射鏡昇降回転機構１９が第４集束反射鏡１６を回転させる方向であり、第４集束反射鏡１６はＡｚ軸を中心に回転する。２８は供試アンテナ２００を送信に用いるときのビーム給電方向であるビーム給電系光線方向を示す。
【００２３】
図２および図３は本実施の形態のアンテナ測定・調整装置の原理を説明する図である。図３において、主反射鏡１は、従来例と同じように、電波を反射させる反射面を分割して構成する複数の鏡面パネル１ａと、鏡面パネル１ａを所定の位置に変位させる駆動機構であるアクチュエータ１ｂを有している。
【００２４】
さらに、図２において、３２は供試アンテナ２００の１次放射器１２の近傍における波面、３３はこの１次放射器１２から放射された電波が伝送されて、測定用プローブ２１によって受信される電波の測定面における波面、一方、３０は主反射鏡１開口面近傍の平面波４の波面、３１は平面波４を受信して、主反射鏡１、副反射鏡２３および第４集束反射鏡１６を介して伝送されて測定用プローブ２１によって受信される電波の測定面における波面を示す。
【００２５】
本実施の形態において、アンテナ測定において基準となる参照波は、供試アンテナ２００のビーム給電系を送信として動作させることによって得られ、まずこの参照波の位相分布が測定される。一方、ビーム給電系以外の鏡面を用いて受信として動作させることによって、平面波４の位相分布が測定され、この位相分布と参照波の位相分布との差から主反射鏡１の鏡面誤差が得られる。
【００２６】
ここで、図１および図２を参照しながら動作原理について詳細に説明する。まず、図１において、参照波の測定を行うため、集束反射鏡昇降回転機構１９によって、集束反射鏡昇降方向２７方向に第４集束反射鏡１６を移動させ、電波を遮らない位置に待避させる。
【００２７】
図２に参照波の測定系を示す。供試アンテナ２００の１次放射器１２から電波を放射させると、図２中点線３２に示すように１次放射器１２近傍の電波の波面は球面となる。この球面波の電波は、ビーム給電系光線方向２８に示すように、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集束反射鏡１５によって順次反射して伝送され、測定用プローブ２１によって受信される。
【００２８】
測定用プローブ２１は、プローブ走査装置２０によって所定の範囲の面上で走査され、参照波の２次元位相分布が受信機６によって測定される。測定面における波面は、図２の波面３３に示すように局所的な変化のないグローバルな分布となる。この理由は、波面３３の波面収差に関しては、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集束反射鏡１５および１次放射器１２のアライメント誤差と、１次放射器１２の位相パターンの球面からのずれによって生じたグローバルな波面収差が支配的であり、細かいピッチの凹凸である集束反射鏡１３、１４、１５の鏡面誤差が通常無視できるほど小さいためである。
【００２９】
次に、供試アンテナ２００の主反射鏡１によるものを測定するため、集束反射鏡昇降回転機構１９によって第４集束反射鏡１６を所定の位置に戻し、さらに反転させるようにして回転させる。このときの測定系を図３に示す。第４集束反射鏡１６は供試アンテナ２００の送信の使用状態では、第３集束反射鏡１５と副反射鏡２３との間の電波を伝送させるように配置されるが、図３のように送信のアンテナの使用状態とは異なる向きに設置して、副反射鏡２３と測定用プローブ２１間で電波を伝送させるように配置される。また、供試アンテナ２００の主反射鏡１の開口面は、平面波４の波面と平行になるように向け、供試アンテナ２００の姿勢を固定する。そして、測定中供試アンテナ２００の姿勢は変化させない。
【００３０】
この測定系において、遠方からの平面波４を、供試アンテナ２００の主反射鏡１、副反射鏡２３、第４集束反射鏡１６で順次反射して伝送させ、測定用プローブ２１によって受信する。測定用プローブ２１は、プローブ走査装置２０によって所定の範囲の面上で走査され、ピックアップした電波の２次元位相分布が受信機６によって測定される。平面波４の波面は、図３の波面３０に示すように、主反射鏡１の開口面に対し一様に平面であり、一方、測定面における波面は、図３の波面３２に示すように凹凸がみられる。これは、主反射鏡１および副反射鏡２３のアライメント誤差によって生じるグローバルな波面収差と、主反射鏡１の細かいピッチの凹凸の両方が含まれているためである。こうして得られた平面波４の位相分布と参照波の位相分布の差を求め、それらから主反射鏡１の鏡面誤差を求める。
【００３１】
この鏡面誤差には、すでに述べたように、各鏡面のアライメント誤差などのグローバルな波面収差による成分と主反射鏡１の凹凸が含まれる。そのため、グローバルな波面収差について評価しない様にするため、最小２乗法によって低次の波面収差の関数の成分を求め、これを取り除く。これによって、主反射鏡１の凹凸のみが得られる。
【００３２】
このようにして得られた鏡面誤差分布は、測定面上のスケールが主反射鏡１の開口面上のスケールと異なり、鏡面の倍率によって決まる縮尺でスケールダウンしたものとして得られ、一方、鏡面誤差の大きさのスケールは主反射鏡１の凹凸に対応したものが得られる。そして得られた主反射鏡１の凹凸から、主反射鏡１の凹凸が小さくなるようアクチュエータ１ｂを制御して複数の鏡面パネル１ａを駆動し、鏡面調整が高精度となるように調整をする。このように、測定用プローブ２１を電波の集束している位置に配置することによって、狭い走査範囲で測定できる。
【００３３】
従って、このような構成のアンテナ測定・調整装置においては、主反射鏡１の開口径に比べてプローブ走査装置２０を充分小さくコンパクトでき、機械的な走査精度を向上させることができると同時に、供試アンテナ２００の姿勢を測定中固定でき、重力による変形も一定に抑えることができ、高精度に測定することができる。
【００３４】
特に、ミリ波・サブミリ波では、周囲に反射物となる散乱体があっても、そのような周囲からの入射波自体が皆無であり周囲反射の影響は無視できるので、電波吸収体を床や壁に敷き詰める電波無反射室のような設備が不要で、測定設備を簡易でかつ低コストに提供できる。その結果、高精度にアンテナ測定でき、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
【００３５】
尚、本実施の形態においては、第４集束反射鏡１６に達するまでに、３個の集束反射鏡、すなわち、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集束反射鏡１５が設けられているが、この３個の集束反射鏡は、必ずしもなくてはならないものではない。すなわち、第３集束反射鏡１５の位置に１次放射器１２を、第４集束反射鏡１６方向に向けて設置した場合の構成においても同様の効果を得ることが出来る。
【００３６】
また、第４集束反射鏡１６を待避させる方向は、電波を遮らない位置方向であれば、必ずしもＡｚ軸方向である必要はない。しかし、Ａｚ軸方向とすれば、アンテナ装置の空きスペースを有効に活用でき、アンテナ装置の大きさをコンパクトにすることができる。
【００３７】
さらに、本実施の形態の集束反射鏡昇降回転機構１９は、昇降および回転の動作をするが、例えばＡｚ軸とＥｌ軸が交わる位置にて、３次元に動作するものでもよく、すなわち、集束反射鏡昇降回転機構１９の向きを変化させて、１次放射器１２から放射された電波をプローブ走査装置２０に入射させると共に、主反射鏡１および副反射鏡２３を介して入射する外部からの電波をプローブ走査装置２０に入射させる面の動きをさせるものであれば良い。
【００３８】
実施の形態２．
図４はこの発明のアンテナ測定・調整装置の他の例を示す概略構成図である。図４において、符号１，４，６，１０，１２，１３，１４，１５，１７，１８，２０，２２，２３，２４，２５は、図１に示した実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。図４において、３００は供試アンテナ、４０はグリッド鏡面反射鏡、４１はビーム給電系で伝送された電波のうちグリッド鏡面反射鏡４０を透過する電界Ｅｒの偏波方向、４２は主反射鏡１および副反射鏡２３を介して伝送された電波のうちグリッド鏡面反射鏡４０を反射する電界Ｅｕの偏波方向、４３は測定用偏波共用プローブである。
【００３９】
次に動作を説明する。供試アンテナ３００の主反射鏡１の開口面は、平面波４の波面と平行になるように向け、供試アンテナ３００の姿勢は固定される。供試アンテナ３００の１次放射器１２より電波が放射され、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集束反射鏡１５によって順次反射して伝送させ、その電波のうち偏波方向４１の成分がグリッド鏡面反射鏡４０を透過し、測定用偏波共用プローブ４３によって受信され、参照波の２次元位相分布が受信機６によって測定される。
【００４０】
次に、平面波４を供試アンテナ３００の主反射鏡１、副反射鏡２３で順次反射して伝送させ、その電波のうち偏波方向４２の成分がグリッド鏡面反射鏡４０によって反射され、測定用偏波共用プローブ４３によって受信され、２次元位相分布が受信機６によって測定される。こうして得られた位相分布と参照波の位相分布の差を求め、グローバルな波面収差による成分を除去して主反射鏡１の凹凸が得られる。
【００４１】
これによって、主反射鏡１の凹凸が小さくなるようアクチュエータ１ｂを制御して鏡面パネル１ａを駆動し、鏡面調整を高精度にすることができる。測定用偏波共用プローブ４３を電波の集束している位置におくことによって、狭い走査範囲で測定できる。
【００４２】
従って、このような構成のアンテナ測定・調整装置においては、主反射鏡１の開口径に比べてプローブ走査装置２０を充分小さくコンパクトでき、機械的な走査精度を向上させることができると同時に、供試アンテナ３００の姿勢を測定中固定できるので、重力による変形も一定に抑えることができ高精度に測定することができる。
【００４３】
特に、ミリ波・サブミリ波では、周囲に反射物となる散乱体があっても、そのような周囲からの入射波自体が皆無であり周囲反射の影響は無視できるので、電波吸収体を床や壁に敷き詰める電波無反射室のような設備が不要で、測定設備を簡易でかつ低コストに提供できる。その結果、高精度にアンテナ測定でき、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
【００４４】
実施の形態３．
図５はこの発明のアンテナ測定・調整装置の他の例を示す概略構成図である。図５において、符号１、４、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２８は、図１に示した実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。図５において、４００は供試アンテナ、４４は参照波送信アンテナ、４５は参照波送信アンテナ鏡軸である。供試アンテナ４００の主反射鏡１の開口面は、平面波４の波面と平行になるように向けられ、供試アンテナ４００の姿勢は固定されている。
【００４５】
次に動作を説明する。まず、参照波の測定を行うため、参照波送信アンテナ４４からの電波を測定用プローブ２１の走査面に向けて反射するよう集束反射鏡昇降回転機構１９によって第４集束反射鏡１６の向きを変える。
【００４６】
図６に本実施の形態のアンテナ測定・調整装置における参照波の測定系を示す。参照波送信アンテナ４４から放射された電波は、第４集束反射鏡１６で反射され、測定用プローブ２１によって受信される。測定用プローブ２１はプローブ走査装置２０によって所定の範囲の面上で走査され、参照波の２次元位相分布が受信機６によって測定される。
【００４７】
次に、ビーム給電系の波面収差を測定するため、集束反射鏡昇降回転機構１９によって第４集束反射鏡１６を電波を遮らない位置に待避させる。そして、供試アンテナ４００の１次放射器１２より電波を放射させ、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、第３集束反射鏡１５によって順次反射して伝送させ、測定用プローブ２１によって受信して、２次元位相分布が受信機６によって測定される。こうして得られた位相分布と参照波の位相分布の差を求め、ビーム給電系の波面収差が得られる。この波面収差が小さくなるよう供試アンテナ４００の１次放射器１２、第１集束反射鏡１３、第２集束反射鏡１４、および第３集束反射鏡１５のアライメントを調整する。
【００４８】
次に、供試アンテナ４００の主反射鏡１によるものを測定するため、集束反射鏡昇降回転機構１９によって第４集束反射鏡１６を所定の位置に戻し、さらに反転させるようにして回転させる。平面波４を供試アンテナの主反射鏡１、副反射鏡２３、第４集束反射鏡１６で順次反射して伝送させ、測定用プローブ２１によって受信して、２次元位相分布が受信機６によって測定される。こうして得られた位相分布と参照波の位相分布の差を求め、主反射鏡１の凹凸が得られる。これによって、主反射鏡１の凹凸が小さくなるようアクチュエータ１ｂを制御して鏡面パネル１ａを駆動し、鏡面調整を高精度に行うことができる。測定用プローブ２１を電波の集束している位置におくことによって、狭い走査範囲で測定できる。
【００４９】
従って、このような構成のアンテナ測定・調整装置においては、主反射鏡１の開口径に比べてプローブ走査装置２０を充分小さくコンパクトできるので、機械的な走査精度を向上させることができると同時に、供試アンテナ４００の姿勢を測定中固定できるので、重力による変形も一定に抑えることができ高精度に測定することができる。
【００５０】
特に、ミリ波・サブミリ波では、周囲に反射物となる散乱体があっても、そのような周囲からの入射波自体が皆無であり周囲反射の影響は無視できるので、電波吸収体を床や壁に敷き詰める電波無反射室のような設備が不要で、測定設備を簡易でかつ低コストに提供できる。その結果、高精度にアンテナ測定でき、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明に係るアンテナ測定・調整装置は、分割された複数の鏡面パネルでなる主反射鏡、主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電波を放射する１次放射器、外部からの電波を受信する受信機、および１次放射器から放射された電波を副反射鏡方向に反射させると共に、副反射鏡方向から入射する外部からの電波を受信機に反射させる回転反射鏡を有し、アンテナ装置が電波を送信する場合には、１次放射器から放射された電波を回転反射鏡にて反射させ副反射鏡および主反射鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信する場合には、外部からの電波を主反射鏡で集束させ副反射鏡および回転反射鏡を介して入射する電波を受信機で受信するアンテナ装置の主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定および鏡面誤差に基づいて鏡面パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、回転反射鏡に接続され、回転反射鏡の方向を変化させて、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置に入射させると共に、主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波をプローブ走査装置に入射させる駆動機構と、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演算処理装置と、複数の鏡面パネルに各々設けられ鏡面パネルを偏位させるアクチュエータと、鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小になるようにアクチュエータを動作させるアクチュエータ制御装置とを備えている。そのため、主反射鏡の開口径に比べてプローブ走査装置を充分小さくコンパクトでき、機械的な走査精度を向上させることができると同時に、供試アンテナ姿勢を測定中固定することができ、重力による変形も一定に抑えることができ、高精度に測定することができる。
【００５２】
また、参照波を放射する参照波送信アンテナをさらに有し、また、１次放射器からプローブ走査装置との間には、回転反射鏡の他に少なくとも１個の他の集束反射鏡を有し、駆動機構は、参照波送信アンテナから放射された電波をプローブ走査装置に入射させると共に、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置に入射させ、さらに主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波をプローブ走査装置に入射させ、鏡面誤差演算処理装置は、参照波送信アンテナから放射された電波の位相分布と１次放射器から放射された電波の位相分布とから他の集束反射鏡の鏡面誤差である第１の鏡面誤差を算出し、また、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから第２の鏡面誤差を算出し、第１の鏡面誤差と第２の鏡面誤差から主反射鏡の鏡面誤差を算出する。そのため、１次放射器から放射された電波がプローブ走査装置に入射するまでの第１の鏡面誤差を差し引いて、主反射鏡の鏡面誤差を算出することができ、より高精度に測定することができる。
【００５３】
また、駆動機構は、１次放射器から放射された電波が回転反射鏡にて反射され副反射鏡および主反射鏡を介して外部に放射される一連の電波通過経路から、回転反射鏡が外れるように回転反射鏡を待避させて、１次放射器から放射された電波をプローブ走査装置に入射させる。そのため、駆動機構の動作を簡単とすることができ作成が容易とすることができる。
【００５４】
また、駆動機構の回転反射鏡の待避方向は、主反射鏡の方位角軸方向である。そのため、アンテナ装置の空きスペースを有効に活用でき、アンテナ装置の大きさをコンパクトにすることができる。
【００５５】
さらに、この発明に係るアンテナ測定・調整装置は、分割された複数の鏡面パネルでなる主反射鏡、主反射鏡の電波集束位置に設けられた副反射鏡、電波を放射する１次放射器、および電波を受信する受信機を有し、アンテナ装置が電波を送信する場合には、１次放射器から放射された電波を副反射鏡および主反射鏡を介して外部に放射し、また、アンテナ装置が電波を受信する場合には、外部からの電波を主反射鏡で集束させ、副反射鏡を介して入射する電波を受信機で受信するアンテナ装置の主反射鏡の鏡面誤差を測定する鏡面測定および鏡面誤差に基づいて鏡面パネルの位置の調整を行うアンテナ測定・調整装置において、電波の強度を測定するプローブを走査させ所定の範囲の電波の位相分布を測定するプローブ走査装置と、複数の平行なスリットであるグリッドが形成され、１次放射器から放射された電波の一部をプローブ走査装置に入射させると共に、主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の一部をプローブ走査装置に入射させるグリッド鏡面反射鏡と、１次放射器から放射された電波の位相分布と主反射鏡および副反射鏡を介して入射する外部からの電波の位相分布とから主反射鏡の鏡面誤差を算出する鏡面誤差演算処理装置と、複数の鏡面パネルに各々設けられ鏡面パネルを偏位させるアクチュエータと、鏡面誤差演算処理装置の出力に基づいて鏡面誤差が最小になるようにアクチュエータを動作させるアクチュエータ制御装置とを備えている。そのため、駆動装置を設けることがなく、簡単な構成で、主反射鏡を高精度に測定することができ、コストダウンをすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のアンテナ測定・調整装置を示す概略構成図である。
【図２】  アンテナ測定・調整装置の原理を説明する図である。
【図３】  アンテナ測定・調整装置の原理を説明する図である。
【図４】  この発明のアンテナ測定・調整装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】  この発明のアンテナ測定・調整装置の他の例を示す概略構成図である。
【図６】  アンテナ測定・調整装置における参照波の測定系を示す図である。
【図７】  従来のアンテナ測定・調整装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  主反射鏡、１ａ  鏡面パネル、１ｂ  アクチュエータ、６  受信機、１０アクチュエータ制御装置、１２  １次放射器、１３  第１集束反射鏡（他の集束反射鏡）、１４  第２集束反射鏡（他の集束反射鏡）、１５  第３集束反射鏡（他の集束反射鏡）、１６  第４集束反射鏡（回転反射鏡）、１９  集束反射鏡昇降回転機構（駆動機構）、２０  プローブ走査装置、２１  測定用プローブ、２３  副反射鏡、２５  鏡面誤差演算処理装置、４０  グリッド鏡面反射鏡、４４  参照波送信アンテナ。
【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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