(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された副反射鏡と、副反射鏡に対向した位置におかれた回転対称形状の主反射鏡とを備えたカセグレンアンテナ装置であって、さらに、上記副反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる副反射鏡回転機構と、上記カセグレンアンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とする可動ビームアンテナ装置。
【請求項２】
上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とする請求項１記載の可動ビームアンテナ装置。
【請求項３】
上記アンテナ駆動機構が、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とする請求項１記載の可動ビームアンテナ装置。
【請求項４】
送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれた鏡軸に対して回転対称形状の副反射鏡と、副反射鏡に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された主反射鏡とを備えたアンテナ装置であって、さらに、上記主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる主反射鏡回転機構と、上記アンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とする可動ビームアンテナ装置。
【請求項５】
上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とする請求項４記載の可動ビームアンテナ装置。
【請求項６】
上記アンテナ駆動機構が、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とする請求項４記載の可動ビームアンテナ装置。
【請求項７】
送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された主反射鏡とを備えたアンテナ装置であって、さらに、上記主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる主反射鏡回転機構と、上記アンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とする可動ビームアンテナ装置。
【請求項８】
上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とする請求項７記載の可動ビームアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、楕円ビームを回転し、かつその放射方向を変えることのできる可動ビームアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な可動ビームアンテナには、図１３に示すようなものがあった（特公昭５１ー２４２１７号公報等参照）。図において、１は主反射鏡、２は副反射鏡、３は一次放射器、４は送受信器、１１はギアーであり、モーター等で回転するものである。
【０００３】
次に動作について説明する。モーター等によって回転したギアー１１の力は、副反射鏡２に伝えられ、その結果副反射鏡２は定点を中心に回転する。その結果一次放射器３から放射された電磁波は副反射鏡２、主反射鏡１によって反射され、副反射鏡２の回転角度に応じた方向に放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の可動ビームアンテナ装置は以上のように構成されているので、円形ビームを所望の方向に放射することはできても、楕円ビームのような成形ビームの場合には、その放射方向を変えることはできても、その楕円ビームを回転することはできないため、例えば衛星に搭載されたアンテナにおいて、サービスエリアが変化する場合に効率良くサービスエリアをカバーできないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、鏡面修整によって得られた楕円ビームを任意の方向に放射できるとともに、楕円ビームを任意に回転することのできる可動ビームアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明の請求項１に係る可動ビームアンテナ装置は、送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された副反射鏡と、副反射鏡に対向した位置におかれた回転対称形状の主反射鏡とを備えたカセグレンアンテナ装置であって、さらに、上記副反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる副反射鏡回転機構と、上記カセグレンアンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明の請求項２に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項１記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の請求項３に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項１記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明の請求項４に係る可動ビームアンテナ装置は、送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれた鏡軸に対して回転対称形状の副反射鏡と、副反射鏡に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された主反射鏡とを備えたアンテナ装置であって、さらに、上記主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる主反射鏡回転機構と、上記アンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明の請求項５に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項４記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明の請求項６に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項４記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明の請求項７に係る可動ビームアンテナ装置は、送受信器より発生する電波を放射する一次放射器と、その一次放射器に対向した位置におかれ、楕円ビームが得られる形状に修整された主反射鏡とを備えたアンテナ装置であって、さらに、上記主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる主反射鏡回転機構と、上記アンテナ装置を駆動するアンテナ駆動機構とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明の請求項８に係る可動ビームアンテナ装置は、請求項７記載の可動ビームアンテナ装置における、上記アンテナ駆動機構が、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構であることを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
以上のように構成されたこの発明の請求項１と請求項４と請求項７に係る可動ビームアンテナ装置では、楕円ビームが得られるように整形された副反射鏡、もしくは主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載された場合、変化するサービスエリアに対して効率良く楕円ビームを放射することができる。
【００１６】
また、この発明の請求項２と請求項５と請求項８に係る可動ビームアンテナ装置では、それぞれ請求項１と請求項４と請求項７に係る可動ビームアンテナ装置の主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載された場合、変化するサービスエリアに対してより効率良く楕円ビームを放射することができる。
【００１７】
また、この発明の請求項３と請求項６に係る可動ビームアンテナ装置では、それぞれ請求項１と請求項４に係る可動ビームアンテナ装置の副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載された場合、変化するサービスエリアに対してより効率良く楕円ビームを放射することができる。
【００１８】
【実施例】
実施例１．
図１はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１を示す概略図である。図において、１、３、４は図１３に示した従来装置と同様のものであり、従来装置と同様の動作をする。５はアンテナ駆動機構、７は副反射鏡回転機構、９は修整された副反射鏡、１０は副反射鏡を固定するステイである。アンテナ駆動機構５は、アンテナ装置全体を駆動するものである。また副反射鏡回転機構７は、副反射鏡を鏡軸に垂直な面内で回転させる機構である。
【００１９】
図２にはこの可動ビームアンテナ装置の動作の詳細を示す。図２において、１、９は図１に示した装置と同様のものであり、同様の動作をする。また、図２における直交座標は、主反射鏡１の開口面の中心を原点とし、開口面内にｘ−ｙ面を設けたものである。また、Ｆｏは主反射鏡１の焦点であり、副反射鏡９のｘ−ｚ面での２次曲面の焦点と一致する。一方Ｆ１は、副反射鏡９のｙ−ｚ面での２次曲面の焦点である。
【００２０】
送受信器４を経て一次放射器３より放射された電波は、副反射鏡９、さらに回転対称な主反射鏡１を介して鏡軸方向に放射する。
【００２１】
この際に、図２に示すように、ｘ−ｚ面内において主反射鏡１の焦点Ｆｏと副反射鏡９の焦点とを一致させ、ｙ−ｚ面内においては主反射鏡１の焦点Ｆｏに対して副反射鏡９の焦点がｚ方向にずれるように副反射鏡９を修整する。このような副反射鏡９を介して放射される球面波は、ｘ−ｚ面内において、主反射鏡１の焦点Ｆｏと副反射鏡９の焦点とが一致しているため、主反射鏡１で反射した後平面波に変換される。一方、ｙ−ｚ面内においては、同様に球面波が副反射鏡９を介して放射されるが、主反射鏡１と副反射鏡９の焦点が異なるため、主反射鏡１において反射されたビームは、球面波となって放射する。よって、直交する面でそれぞれ平面波、球面波が放射されるため、楕円ビームが形成される。
【００２２】
このような副反射鏡９を副反射鏡回転機構７によってｚ軸に垂直な面で回転することにより、ｘ、ｙ軸も回転する。その結果、最終的に主反射鏡１を介して放射される楕円ビームも回転する。
【００２３】
また、上記のようにして得られた楕円ビームをアンテナ駆動機構５を用いて
アンテナ全体を駆動することにより、その駆動量に応じた方向に放射することができる。
【００２４】
実施例２．
図３には、この可動ビームアンテナ装置によって得られる楕円ビームの断面形状を示す。
【００２５】
実施例１では、回転対称なパラボラ主反射鏡１を用いた場合について示したが、この場合、得られた楕円ビームの放射パターンは図３の実線で示されるようになる。そこで、より効率的にビームを放射するために、図３の点線でに示すように、サービスエリア内で楕円ビームが平坦となるように、修整された主反射鏡を用いることもできる。主反射鏡の修整の方法は、文献”Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ａ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｃｏｎｔｏｕｒ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ａｎｄ  ａ  Ｓｉｎｇｌｅ  ｆｅｅｄ”ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＡＮＴＥＮＡ  ＡＮＤ  ＰＲＯＰＡＧＡＲＩＯＮ，ＶＯＬ３７，ＮＯ６，ＪＵＮＥ  １９８９，ｐｐ６９８〜７０６に基づいて行なう。
【００２６】
実施例３．
図４はこの可動ビームアンテナ装置の実施例３を示す概略図である。図において、１、３、４、７、９は図１に示した実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の動作をする。ただし、５は主反射鏡１のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００２７】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、アンテナ駆動機構５を用いて、主反射鏡１を図２に示す原点Ｏを中心に駆動することにより、ビームの放射方向を変えることができる。
【００２８】
実施例４．
実施例３では、回転対称な主反射鏡１  を用いた場合について示したが、実施例２に示したように、実施例３において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより実施例２と同様な動作をすることができる。
【００２９】
実施例５．
図５はこの可動ビームアンテナ装置の実施例５を示す概略図である。図において、１、３、４、７、９は図１に示した実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の動作をする。ただし、５は副反射鏡９のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００３０】
図６には、副反射鏡９を駆動した場合のビームの放射方向についての説明を示す。１、９は図５に示すものと同様であり、同様の動作をする。Ｆｏ、Ｆｏ’はそれぞれ、副反射鏡９が点線の位置にある場合と、実線の位置にある場合の副反射鏡９の焦点である。
【００３１】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、アンテナ駆動機構５を用いて、副反射鏡９を駆動することにより図６に示すように、副反射鏡９の焦点を変えることができる。この際、副反射鏡を介して放射する球面波は、例えば図６ではＦｏ’を中心とする方向に変化する。この球面波が、主反射鏡１で反射された場合、平面波に変換され、放射する方向は図６に示す通りである。
【００３２】
以上のような方法によって、ビームの方向を変えることができる。
【００３３】
実施例６．
実施例５では、回転対称な主反射鏡１を用いた場合について示したが、実施例２に示したように、実施例５において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより実施例２と同様な動作をすることができる。
【００３４】
実施例７．
図７はこの可動ビームアンテナ装置の実施例７を示す概略図である。図において、３、４、５、１０は図１に示した実施例１と同様のものであり、実施例１と同様の動作をする。２は２次曲面の副反射鏡である。６は主反射鏡回転機構であり、主反射鏡８を鏡軸に垂直な面内で回転することができる。８は修整された主反射鏡である。
【００３５】
図８にはこの可動ビームアンテナ装置の動作の詳細を示す。図８において、２、８は図７に示した装置と同様のものであり、同様の動作をする。また、図８における直交座標は、主反射鏡８の開口面の中心を原点とし、開口面内にｘ−ｙ面を設けたものである。また、Ｆｏは主反射鏡８のｘ−ｚ面内での焦点であり、副反射鏡２のｘ−ｚ面での２次曲面の焦点と一致する。一方Ｆ１は、主反射鏡８のｙ−ｚ面での２次曲面の焦点である。
【００３６】
実施例１と同様に、送受信器４を経て一次放射器３より放射された電波は、副反射鏡２、さらに主反射鏡８を介して鏡軸方向に放射する。
【００３７】
この際に、図８に示すように、ｘ−ｚ面内において主反射鏡８の焦点Ｆｏと副反射鏡２の焦点とを一致させ、ｙ−ｚ面内においては主反射鏡８の焦点Ｆｏに対して主反射鏡８の焦点がｚ方向にずれるように主反射鏡８を修整する。このような主反射鏡８を介して放射されるビームはｘ−ｚ面内では平面波となるが、ｙ−ｚ面内においては主反射鏡８と副反射鏡２の焦点が異なるため、球面波となる。よって、直交する面でそれぞれ平面波、球面波が放射されるため、楕円ビームが形成される。
【００３８】
このような主反射鏡８を主反射鏡回転機構６によってｚ軸に垂直な面で回転することにより、ｘ、ｙ軸も回転する。その結果、放射される楕円ビームも回転する。
【００３９】
また、上記のようにして得られた楕円ビームをアンテナ駆動機構５を用いてアンテナ全体を駆動することにより、その駆動量に応じた方向に放射することができる。
【００４０】
実施例８．
実施例７において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例７において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００４１】
実施例９．
図９はこの可動ビームアンテナ装置の実施例９を示す概略図である。図において、２、３、４、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例７と同様の動作をする。ただし、５は主反射鏡のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００４２】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、実施例７と同様に楕円ビームを形成し、かつ実施例３と同様に主反射鏡８を駆動することにより、ビームの放射方向を変化させることができる。
【００４３】
実施例１０．
実施例９において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例９において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００４４】
実施例１１．
図１０はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１１を示す概略図である。図において、２、３、４、５、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例７と同様の動作をする。ただし、５は副反射鏡２のみを駆動するアンテナ駆動機構である。
【００４５】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、実施例７と同様に楕円ビームを形成し、かつ実施例５と同様に副反射鏡２を駆動することにより、ビームの放射方向を変化させることができる。
【００４６】
実施例１２．
実施例１１において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例１１において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００４７】
実施例１３．
図１１はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１３を示す概略図である。図において３、４、５、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例７と同様の動作をする。
【００４８】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、図８においてＦｏの位置に一次放射器をおき、実施例７と同様に主反射鏡８を修整することにより、実施例７と同様に楕円ビームを放射することができる。
【００４９】
また、実施例７と同様な方法で楕円ビームを回転させ、その方向を変えることができる。
【００５０】
実施例１４．
実施例１３において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例１３において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００５１】
実施例１５．
図１２はこの可動ビームアンテナ装置の実施例１５を示す概略図である。図において３、４、５、６、８、１０は図７に示した実施例７と同様のものであり、実施例９と同様の動作をする。
【００５２】
上記のように構成された可動ビームアンテナ装置は、図８においてＦｏの位置に一次放射器をおき、実施例７と同様に主反射鏡８を修整することにより、実施例７と同様に楕円ビームを放射することができる。
【００５３】
また、実施例９と同様な方法で楕円ビームを回転させ、その方向を変えることができる。
【００５４】
実施例１６．
実施例１５において、修整された主反射鏡８に対してさらに、実施例２に示したように、実施例１５において主反射鏡を修整された鏡面にすることにより、実施例２と同様に平坦なビームを形成することができる。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５６】
請求項１の発明によれば、副反射鏡を楕円ビームが得られる形状に修整するとともに、副反射鏡を鏡軸のまわりに回転させ、楕円ビームを回転する機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００５７】
請求項２の発明によれば、上記請求項１の可動ビームアンテナ装置において、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００５８】
請求項３の発明によれば、上記請求項１の可動ビームアンテナ装置において、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００５９】
請求項４の発明によれば、主反射鏡を楕円ビームが得られる形状に修整するとともに、主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させ、楕円ビームを回転する機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６０】
請求項５の発明によれば、上記請求項４の可動ビームアンテナ装置において、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６１】
請求項６の発明によれば、上記請求項４の可動ビームアンテナ装置において、上記副反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６２】
請求項７の発明によれば、主反射鏡を楕円ビームが得られる形状に修整するとともに、主反射鏡を鏡軸のまわりに回転させる機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【００６３】
請求項８の発明によれば、上記請求項７の可動ビームアンテナ装置において、上記主反射鏡を鏡軸を含む面内で回転し、ビーム方向を駆動する駆動機構を備えたことにより、例えば衛星に搭載した場合、変化するサービスエリアに対して効率よくビームを放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図２】図１の可動ビームアンテナ装置の鏡面修整の説明図である。
【図３】実施例２の可動ビームアンテナ装置のビームの利得分布の説明図である。
【図４】この発明の実施例３の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図５】この発明の実施例５の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図６】図５の可動ビームアンテナ装置の駆動についての説明図である。
【図７】この発明の実施例７の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図８】図７の可動ビームアンテナ装置の鏡面修整の説明図である。
【図９】この発明の実施例８の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１０】この発明の実施例１１の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１１】この発明の実施例１３の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１２】この発明の実施例１５の可動ビームアンテナ装置を表す構成図である。
【図１３】従来の可動ビームアンテナ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  主反射鏡、２  副反射鏡、３  一次放射器、４  送受信器、５  アンテナ駆動機構、６  主反射鏡回転機構、７  副反射鏡回転機構、８  主反射鏡、
９  副反射鏡、１０  ステイ、１１  ギアー。
【図１】
0003601093.tif 000002
【図２】
0003601093.tif 000003
【図３】
0003601093.tif 000004
【図４】
0003601093.tif 000005
【図５】
0003601093.tif 000006
【図６】
0003601093.tif 000007
【図７】
0003601093.tif 000008
【図８】
0003601093.tif 000009
【図９】
0003601093.tif 000010
【図１０】
0003601093.tif 000011
【図１１】
0003601093.tif 000012
【図１２】
0003601093.tif 000013
【図１３】
0003601093.tif 000014