(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸が平行に配置された複数の導波管と、
これら導波管の先端に、基端部が配置され、これら基端部から先端部まで伸びた複数のホーンとを具備し、
これらホーンの基端部における中心軸は、前記複数の導波管の対応するものの中心軸と一致し、前記各ホーンの基端部における中心軸の間隔は、或る口径の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置の間隔に設定され、前記各ホーンの先端部における中心軸の間隔は、前記或る口径よりも大きい口径の別の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置に設定され、前記或る口径よりも大きい口径の別の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置の間隔は、前記或る口径の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置の間隔よりも大きいフィードホーン。
【請求項２】
請求項１記載のフィードホーンにおいて、前記導波管と前記ホーンとが一体に形成され、前記導波管に周波数変換部が取り付けられているフィードホーン。
【請求項３】
中心軸が平行に配置された複数の導波管と、
これら導波管に着脱自在に設けられたホーン部とを、
具備し、前記ホーン部は、使用される反射鏡の口径に応じた複数のものが準備され、前記各ホーン部は、それぞれ複数のホーンを有し、各ホーンは、対応する導波管の先端において、対応する前記導波管の中心軸に一致し、前記各ホーンのほぼ先端における中心軸の間隔は、使用される反射鏡の口径に応じて異なったものとされるフィードホーン。
【請求項４】
請求項３記載のフィードホーンにおいて、複数の導波管は、一体に形成され、且つ、前記各導波管の先端の周囲に取付部を有し、この取付部に前記各ホーン部のうち使用される反射鏡の口径に応じて選択されたものが取り付けられているフィードホーン。
【請求項５】
請求項４記載のフィードホーンにおいて、前記一体に形成された導波管に周波数変換部が取り付けられているフィードホーン。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか記載のフィードホーンと、
同一軌道上に接近して打ち上げられた複数の静止衛星からの電波をそれぞれ異なる収束位置に収束させる反射鏡とを、
具備し、前記フィードホーンのホーン部の各ホーンのほぼ先端が、前記各収束位置に位置するアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィードホーンに関し、特に複数のホーンを有するもの及び、このようなフィードホーンを用いたアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信衛星が接近して打ち上げられているので、これら接近した通信衛星からの電波を１つの反射鏡に複数のホーンを設けたアンテナで受信することが行われている。この場合、各通信衛星から送信され、反射鏡で反射された電波が収束する位置それぞれにホーンが設けられる。ところで、反射鏡の口径は、利得に関連しており、大きな利得が必要な場合、大きな口径の反射鏡が使用される。反射鏡の口径が異なると、上述した電波が収束する位置もそれぞれ異なり、これら収束する位置間の間隔も異なり、反射鏡の様々な口径に対応して、間隔が異なる複数のホーンが準備されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、反射鏡の口径に応じて異なる間隔を有するフィードホーンを製造するのは面倒である。特に、各ホーンに接続される導波管と各ホーンとを一体成型して、フィードホーンを形成することが頻繁に行われている現状では、ホーンの間隔が異なると、導波管の間隔も異ならせるので、大きな口径の反射鏡用のフィードホーンは大型になっていた。また、フィードホーンには、周波数変換部も設けられているが、これらもフィードホーンの大きさに応じて、それぞれ別個に形成されていた。
【０００４】
本発明は、口径の異なる反射鏡と共に使用されるフィードホーンを可能な限り共通化することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるフィードホーンは、中心軸が平行に配置された複数の導波管と、これら導波管の先端に、基端部が配置され、これら基端部から先端部まで伸びた複数のホーンとを具備している。これらホーンの基端部における中心軸は、前記複数の導波管の対応するものの中心軸と一致している。前記各ホーンの基端部における中心軸の間隔は、或る口径の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置の間隔である第１の間隔に設定されている。前記各ホーンの先端部における中心軸は、前記或る口径よりも大きい口径の別の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置に設定されている。前記或る口径よりも大きい口径の別の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置の間隔は、前記或る口径の反射鏡において反射される前記複数の電波の収束位置の間隔よりも大きい。
【０００６】
このように構成したフィードホーンでは、口径の異なる反射鏡と共に使用する場合でも、各導波管は同一のものを使用することができる。即ち、導波管を共用することができる。
【０００７】
更に、前記導波管と前記ホーンとを一体に形成することができる。この場合、前記導波管に周波数変換部が取り付けられている。周波数変換部は、各ホーンから導波管を経て入力された例えば通信衛星からの信号の周波数を、低い周波数に変換するものである。
【０００８】
このように複数の導波管と複数のホーンとが一体に形成されている場合、反射鏡の口径によって複数の静止衛星からの電波の収束位置の間隔が異なり、その異なる収束位置の間隔に合わせて、ホーンのほぼ先端における中心軸間の距離が異なるので、それぞれ個別に製造しなければならない。しかし、いずれのフィードホーンでも、複数の導波管は中心軸の間隔が同一で、かつ同一形状であるので、これらの導波管に取り付けられる周波数変換部は、反射鏡の口径が異なっても、同一のものを使用することができ、共用化が可能である。
【０００９】
本発明によるフィードホーンは、中心軸が平行に配置された複数の導波管を有している。これら導波管に着脱自在にホーン部が設けられている。前記ホーン部は、使用される反射鏡の口径に応じた複数のものが準備されている。前記複数のホーン部は、それぞれ複数のホーンを有し、各ホーンは、対応する導波管の先端において、対応する前記導波管の中心軸に一致し、前記各ホーンのほぼ先端における中心軸の間隔は、使用される反射鏡の口径に応じて異なったものとされている。
【００１０】
本フィードホーンによれば、各ホーンの導波管への接続における中心軸が、各導波管の中心軸と一致しているので、口径の異なる反射鏡と使用する場合であっても、各導波管を共用することができる。また、或る口径の反射鏡とこのフィードホーンが使用される場合、この反射鏡が複数の衛星からの電波を反射させて収束させる収束位置が、各ホーンのほぼ先端における中心軸に一致するように、或る口径の反射鏡用のフィードホーンでは、隣接する前記ホーンのほぼ先端における中心軸の間隔が、上記口径の異なる反射鏡における各収束位置の間隔にほぼ等しく設定されているホーン部を選択する。また、別の口径の反射鏡とこのフィードホーンとが使用される場合、この別の口径の反射鏡が複数の衛星からの電波を反射させて収束させる収束位置が、各ホーンのほぼ先端における中心軸に一致するように、フィードホーンの隣接するホーンのほぼ先端における中心軸の間隔が、上記別の口径の反射鏡の収束位置の間隔にほぼ等しく設定されているホーン部を選択する。
【００１１】
さらに、複数の導波管は、一体に形成されたものとすることができる。さらに、各導波管の先端の周囲に取付部が形成されている。使用される反射鏡の各収束位置に各ホーンのほぼ先端の中心軸が一致するホーン部が選択され、取付部に取り付けられている。
【００１２】
このように複数の導波管が一体に形成されているので、口径の異なる反射鏡用のものであっても、複数の導波管を共用することができる。しかも、取付部が設けられているので、これを利用して、異なる口径の反射鏡用のホーン部のいずれであっても、一体成型された複数の導波管に取り付けることができる。
【００１３】
さらに、一体に形成された導波管に周波数変換部を取り付けることができる。一体に形成された導波管は、口径の異なる反射鏡に共用されるので、この導波管に取り付けられている周波数変換部も、共用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態のフィードホーン２を図１乃至図１１を参照しながら説明する。このフィードホーン２は、図７に示すように、反射鏡、例えばオフセットパラボラ反射鏡４と共にオフセットパラボラアンテナを構成している。このアンテナは、比較的接近して同一軌道上に打ち上げられている複数基、例えば２基の静止衛星、例えば２基の通信衛星からの電波をそれぞれ受信する。
【００１５】
このフィードホーン２は、ケース５内に収容され、図１及び図２に示すように、矩形、例えば正方形状のベース６を有している。そのベース６の一方の面に、２つの導波管８ａ、８ｂが、ベース６と一体に形成されている。これら導波管８ａ、８ｂは、同一の直径を有する円形導波管に形成され、それらの中心軸が所定の間隔をおいて平行に位置するように、ベース６と一体に形成されている。これら導波管部８ａ、８ｂは、それらの閉塞端部がベース６の中途に位置し、開放端部（先端）がベース６の一縁部から外方に突出している。
【００１６】
このベースの他方の面には、図３に破線で示すように、周波数変換部１０が取り付けられている。この周波数変換部１０は、このフィードホーン２によって受信された２基の通信衛星から送信されている電波を導波管８ａ、８ｂを介して導入し、これらを伝送線路、例えば同軸ケーブル（図示せず）で伝送可能な周波数に周波数変換するためのものである。この同軸ケーブルと接続するための接栓１２が、図１及び図２に示すように、導波管８ａ、８ｂの閉塞端部付近のベース６に設けられている。
【００１７】
これら導波管８ａ、８ｂの先端には、これらの周囲を包囲するように、取付部、例えばフランジ１４が導波管８ａ、８ｂと一体に形成されている。
【００１８】
このフランジ１４に、複数、例えば２つのホーン部１６ａ、１６ｂのうち選択されたもの、例えばホーン部１６ａが、着脱自在にボルト１８によって取り付けられている。
【００１９】
ホーン部１６ａは、複数例えば２つのホーン２０ａ、２０ｂを有している。これらホーン２０ａ、２０ｂは、フランジ１４側即ち基端側から、先端側に向かうに従って直径が拡大するほぼ円錐台状に形成されている。これらホーン２０ａ、２０ｂは、ボルト１８によってホーン部１６ａがフランジ１４に取り付けられた状態において、導波管８ａ、８ｂの先端にそれらの基端が位置するように配置されている。しかも、この基端における中心軸が導波管８ａ、８ｂの中心軸と一致するように形成され、また、その基端における直径は、導波管８ａ、８ｂの直径に一致している。ホーン２０ａ、２０ｂの先端における中心軸は、基端における中心軸の位置よりもそれぞれ外側に位置している。即ち、中心軸は、図１に示すように外方に傾斜している。従って、導波管２０ａ、２０ｂの基端側における円形開口と、先端側における円形開口とは、図４に示すように、偏心している。
【００２０】
これらホーン２０ａ、２０ｂの先端側の周囲には、これらを包囲するように複数のコルゲート２２が設けられている。これらコルゲート２２は、インピーダンス整合用のものであり、本願発明とは直接に関係しない。これらコルゲート２２も、ホーン２０ａ、２０ｂと一体形成され、ホーン部１６ａを構成している。
【００２１】
別のホーン部１６ｂをフランジ１４に取り付けた状態を図５に示す。このホーン部１６ｂも２つのホーン２４ａ、２４ｂを有している。これらホーン２４ａ、２４ｂも基端側から先端側に向かうに従って直径が大きくなる円錐台状に形成されている。そして、ホーン２４ａ、２４ｂの中心軸は、基端側において導波管８ａ、８ｂの中心軸とそれぞれ一致し、かつそれらの直径は円形導波管８ａ、８ｂの直径に一致している。
【００２２】
別のホーン部１６ｂでは、このようにホーン２４ａ、２４ｂいずれにおいても、基端側における中心軸の間隔は、導波管８ａ、８ｂの中心軸の間隔と一致している。
【００２３】
但し、ホーン部１６ｂでは、中心軸は、そのまま直線状に伸びており、先端における中心軸の間隔は、基端における中心軸の間隔と一致している。従って、先端における円形開口と基端における円形開口とは図６に示すように同心である。なお、ホーン２４ａ、２４ｂの先端における直径は、基端における直径よりも大きく、かつホーン部１６ａのホーン２０ａ、２０ｂの先端の直径よりも小さい。
【００２４】
図１に示したホーン部１６ａは、大きな口径、例えば口径が４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡４と共にフィードホーン２を使用する場合のものである。ホーン部１６ｂは、小さな口径、例えば口径が４５ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡４と共にフィードホーン２を使用する場合のものである。
【００２５】
小さな口径のオフセットパラボラ反射鏡と大きな口径のオフセットパラボラ反射鏡とを使用した場合、同じ接近した２基の通信衛星からの電波を反射鏡で反射すると、それらの電波の収束位置は異なっている。両収束位置の間隔は、口径が小さい場合の方が小さく、口径が大きい場合の方が大きい。２つのホーンの先端側より幾分内側（基端側）によった位置の中心軸上に各収束位置を一致させることが望ましい。そのため、口径の小さい反射鏡と共に使用するホーン２４ａ、２４ｂの中心軸の先端より幾分内側によった位置の間隔は、口径の大きい反射鏡と共に使用するホーン２０ａ、２０ｂの中心軸の先端よりも幾分内側によった位置の間隔よりも狭くすることが望ましい。
【００２６】
従来、ホーンの中心軸と導波管の中心軸とは、例えば図５に示すホーン２４ａ、２４ｂと導波管８ａ、８ｂとの関係のように、同一直線上に位置することが望ましいと考えられていた。そこで、口径が異なる反射鏡用には、ホーンと導波管との中心軸の間隔がそれぞれ異なるフィードホーンを個別に製造していた。
【００２７】
しかし、実験の結果、図１に示すように、両ホーン２０ａ、２０ｂの先端における中心軸がそれぞれ電波の収束位置に位置すれば、導波管８ａ、８ｂとの接続部、即ちホーン２０ａ、２０ｂの基端側における中心軸の位置が、先端における中心軸の位置とずれていても、別段受信に支障がないことが判った。
【００２８】
図８は、口径４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡と図１及び図２に示したフィードホーンとを用いたオフセットパラボラアンテナの垂直偏波の指向特性図で、図９は、同水平偏波の指向特性図である。図１０は口径４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡と図５に示したフィードホーンとを用いたオフセットパラボラアンテナの垂直偏波の指向特性図で、図１１は、同水平偏波の指向特性図である。
【００２９】
図８と図１０との比較から明らかなように、図８の場合、２つの電波のピークの間隔は、４．６１度であり、図１０の場合、４度である。この実験は、同一軌道上の２つの静止衛星の間隔が４度である場合に神戸で行われたもので、神戸における理想的なピーク間隔は４．５４度であり、図８の方が理想値に近づいている。同様に図９と図１１との比較から明らかなように、図９の場合、２つの電波のピークは４．４６度であり、図１１の場合、３．８度である。この場合も理想的なピーク間隔は４．５４度であるので、図９の方が理想値に非常に近い値が得られている。
【００３０】
なお、図５に示したフィードホーンは、口径４５ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡と共に使用した場合に、最適なようにホーン２４ａ、２４ｂの中心軸及び導波管８ａ、８ｂの間隔が設定されている。
【００３１】
従って、ホーン部１６ａ、１６ｂをフランジ１４に着脱自在に構成することによって、導波管８ａ、８ｂ、ベース６、周波数変換部１０は、いずれの口径のオフセットパラボラ反射鏡に対して使用するフィードホーン２に対しても共用することができ、その製造や製品管理が容易になった。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態のフィードホーンを図１２及び図１３に示す。第１の実施の形態では、ホーン部１６ａ、１６ｂを、導波管８ａ、８ｂに対して着脱自在としたが、第２の実施の形態では、各導波管とホーンとが一体に形成されている。即ち、図１２に示したフィードホーンは、口径が大きいオフセットパラボラ反射鏡用のフィードホーンであり、図１３に示したフィードホーンは、口径が小さいオフセットパラボラ反射鏡用のフィードホーンである。
【００３３】
図１２のフィードホーンは、図１に示すフィードホーンにおいてホーン部が円形導波管に一体に形成されている以外、図１のフィードホーンと同様に構成されている。図１３のフィードホーンは、図５に示すフィードホーンにおいてホーン部が円形導波管に一体に形成されている以外、図１のフィードホーンと同様に構成されている。同等部分には、同一符合を付して、その説明を省略する。
【００３４】
このように構成された両フィードホーンでは、円形導波管は共用することはできないが、いずれのフィードホーンにおいても、円形導波管は、同一形状のものである。従って、これら円形導波管に取り付けられる周波数変換部は、同じ大きさのものを使用することができるので、周波数変換部を共用することができる。
【００３５】
上記の２つの実施の形態では、導波管及びホーンをそれぞれ２個としたが、例えば３個以上とすることもできる。また、円形導波管に代えて矩形導波管を使用することもできる。さらに、コルゲートを設けたが、コルゲートを除去することもできる。また、反射鏡としてはオフセットパラボラ反射鏡を使用したが、これに限ったものではなく、通常のパラボラ反射鏡を使用することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、口径の異なる反射鏡と共に使用されるフィードホーンの構成部品を可能な限り共通化することができ、特にホーン部を導波管に着脱自在とした場合には、ホーン部以外の部品を共通化することができる。また、ホーン部と導波管とを一体にした場合でも、導波管に取り付けられる周波数変換部を共通化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のフィードホーンの底面図である。
【図３】図２のフィードホーンの側面図である。
【図４】図１のフィードホーンの正面図である。
【図５】図２のフィードホーンにおいてホーン部を取り替えた状態の図１に相当する図面である。
【図６】図５のフィードホーンの正面図である。
【図７】図２のフィードホーンを使用したオフセットパラボラアンテナの斜視図である。
【図８】図２のフィードホーンを口径４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡に取り付けた場合の垂直偏波指向特性図である。
【図９】図２のフィードホーンを口径４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡に取り付けた場合の水平偏波指向特性図である。
【図１０】図４のフィードホーンを口径４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡に取り付けた場合の垂直偏波指向特性図である。
【図１１】図４のフィードホーンを口径４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡に取り付けた場合の水平偏波指向特性図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のフィードホーンの第１の例の図１に相当する図面である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態のフィードホーンの第２の例の図１に相当する図面である。
【符号の説明】
２  フィードホーン
６  ベース
８ａ  ８ｂ  円形導波管
１０  周波数変換部
１４  フランジ（取付部）
１６ａ  １６ｂ  ホーン部
２０ａ、２０ｂ、２４ａ、２４ｂ  ホーン
【図１】
0003722687.tif 000002
【図２】
0003722687.tif 000003
【図３】
0003722687.tif 000004
【図４】
0003722687.tif 000005
【図５】
0003722687.tif 000006
【図６】
0003722687.tif 000007
【図７】
0003722687.tif 000008
【図８】
0003722687.tif 000009
【図９】
0003722687.tif 000010
【図１０】
0003722687.tif 000011
【図１１】
0003722687.tif 000012
【図１２】
0003722687.tif 000013
【図１３】
0003722687.tif 000014