(57)【要約】  ビーム方向制御装置９は、所望のビーム方向からの平行光線１０１が反射鏡アンテナ１で反射されアレーアンテナ３に投影される範囲が、素子アンテナ２が配列された範囲となるように、駆動手段（駆動装置７、駆動制御装置８）を制御することで、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対的な位置を決定する相対位置決定部９１と、決定された反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対的な位置において、平行光線１０１が投影される素子アンテナ２ａを、励振対象の素子アンテナ２として選択する励振素子選択部９２と、選択された素子アンテナ２の励振振幅位相を設定し、励振振幅位相制御手段（振幅制御器４、移相器５、励振振幅位相制御装置６）に設定する励振振幅位相決定部９３と、選択された素子アンテナ２を送受信機に接続する送受信機接続部９４とを備えた。
2014073222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡アンテナと、
前記反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、
前記各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、
前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、
前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備え、
前記ビーム方向制御手段は、
所望のビーム方向からの光線が前記反射鏡アンテナで反射され前記アレーアンテナに投影される範囲が、前記素子アンテナが配列された範囲となるように、前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定手段と、
前記相対位置決定手段により決定された前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置において、前記光線が投影される前記素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択手段と、
前記励振素子選択手段により選択された素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、前記励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定手段と、
前記励振素子選択手段により選択された素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続手段とを備えた
ことを特徴とするアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項２】
凹面からなる反射鏡アンテナと、
前記反射鏡アンテナと対向位置に配置された凸面からなる副反射鏡アンテナと、
前記副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、
前記各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、
前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、
前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備え、
前記ビーム方向制御手段は、
所望のビーム方向からの光線が前記反射鏡アンテナで反射されて前記副反射鏡アンテナで反射され前記アレーアンテナに投影される範囲が、前記素子アンテナが配列された範囲となるように、前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定手段と、
前記相対位置決定手段により決定された前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置において、前記光線が投影される前記素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択手段と、
前記励振素子選択手段により選択された素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、前記励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定手段と、
前記励振素子選択手段により選択された素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続手段とを備えた
ことを特徴とするアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項３】
凹面からなる反射鏡アンテナと、
前記反射鏡アンテナと対向位置に配置された凹面からなる副反射鏡アンテナと、
前記副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、
前記各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、
前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、
前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備え、
前記ビーム方向制御手段は、
所望のビーム方向からの光線が前記反射鏡アンテナで反射されて前記副反射鏡アンテナで反射され前記アレーアンテナに投影される範囲が、前記素子アンテナが配列された範囲となるように、前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定手段と、
前記相対位置決定手段により決定された前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置において、前記光線が投影される前記素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択手段と、
前記励振素子選択手段により選択された素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、前記励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定手段と、
前記励振素子選択手段により選択された素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続手段とを備えた
ことを特徴とするアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項４】
前記相対位置決定手段は、前記駆動手段を制御することで前記反射鏡アンテナの指向方向を変更する
ことを特徴とする請求項１記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項５】
前記相対位置決定手段は、前記駆動手段を制御することで前記反射鏡アンテナの指向方向を変更する
ことを特徴とする請求項２記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項６】
前記相対位置決定手段は、前記駆動手段を制御することで前記反射鏡アンテナの指向方向を変更する
ことを特徴とする請求項３記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項７】
前記相対位置決定手段は、前記駆動手段を制御することで前記アレーアンテナの位置を変更する
ことを特徴とする請求項１記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項８】
前記相対位置決定手段は、前記駆動手段を制御することで前記アレーアンテナの位置を変更する
ことを特徴とする請求項２記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項９】
前記相対位置決定手段は、前記駆動手段を制御することで前記アレーアンテナの位置を変更する
ことを特徴とする請求項３記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項１０】
所定のビーム方向に対する前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段に対する制御値を保持する設定テーブル格納メモリを備え、
前記ビーム方向制御手段は、前記設定テーブル格納メモリに保持された設定値を用いて、前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項１１】
所定のビーム方向に対する前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段に対する制御値を保持する設定テーブル格納メモリを備え、
前記ビーム方向制御手段は、前記設定テーブル格納メモリに保持された設定値を用いて、前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項２記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項１２】
所定のビーム方向に対する前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段に対する制御値を保持する設定テーブル格納メモリを備え、
前記ビーム方向制御手段は、前記設定テーブル格納メモリに保持された設定値を用いて、前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項３記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置。
【請求項１３】
反射鏡アンテナと、前記反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、前記各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備えたアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法であって、
前記ビーム方向制御手段は、
所望のビーム方向からの光線が前記反射鏡アンテナで反射され前記アレーアンテナに投影される範囲が、前記素子アンテナが配列された範囲となるように、前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定ステップと、
前記相対位置決定ステップにおいて決定した前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置において、前記光線が投影される前記素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択ステップと、
前記励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、前記励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定ステップと、
前記励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続ステップとを有する
ことを特徴とするアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項１４】
凹面からなる反射鏡アンテナと、前記反射鏡アンテナと対向位置に配置された凸面からなる副反射鏡アンテナと、前記副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、前記各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備えたアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法であって、
前記ビーム方向制御手段は、
所望のビーム方向からの光線が前記反射鏡アンテナで反射されて前記副反射鏡アンテナで反射され前記アレーアンテナに投影される範囲が、前記素子アンテナが配列された範囲となるように、前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定ステップと、
前記相対位置決定ステップにおいて決定した前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置において、前記光線が投影される前記素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択ステップと、
前記励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、前記励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定ステップと、
前記励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続ステップとを有する
ことを特徴とするアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項１５】
凹面からなる反射鏡アンテナと、前記反射鏡アンテナと対向位置に配置された凹面からなる副反射鏡アンテナと、前記副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、前記各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、前記励振振幅位相制御手段および前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備えたアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法であって、
前記ビーム方向制御手段は、
所望のビーム方向からの光線が前記反射鏡アンテナで反射されて前記副反射鏡アンテナで反射され前記アレーアンテナに投影される範囲が、前記素子アンテナが配列された範囲となるように、前記駆動手段を制御することで、前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定ステップと、
前記相対位置決定ステップにおいて決定した前記反射鏡アンテナと前記アレーアンテナとの相対的な位置において、前記光線が投影される前記素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択ステップと、
前記励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、前記励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定ステップと、
前記励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続ステップとを有する
ことを特徴とするアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項１６】
前記相対位置決定ステップにおいて、前記駆動手段を制御することで前記反射鏡アンテナの指向方向を変更する
ことを特徴とする請求項１３記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項１７】
前記相対位置決定ステップにおいて、前記駆動手段を制御することで前記反射鏡アンテナの指向方向を変更する
ことを特徴とする請求項１４記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項１８】
前記相対位置決定ステップにおいて、前記駆動手段を制御することで前記反射鏡アンテナの指向方向を変更する
ことを特徴とする請求項１５記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項１９】
前記相対位置決定ステップにおいて、前記駆動手段を制御することで前記アレーアンテナの位置を変更する
ことを特徴とする請求項１３記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項２０】
前記相対位置決定ステップにおいて、前記駆動手段を制御することで前記アレーアンテナの位置を変更する
ことを特徴とする請求項１４記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【請求項２１】
前記相対位置決定ステップにおいて、前記駆動手段を制御することで前記アレーアンテナの位置を変更する
ことを特徴とする請求項１５記載のアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナの一次放射器として用いるアレーアンテナとを組み合わせたアレー給電反射鏡アンテナ装置において、ビーム走査範囲を限定することなくアレーアンテナの素子数を低減するアレー給電反射鏡アンテナ装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射アンテナとアレーアンテナとを組み合わせたアレー給電反射鏡アンテナ装置において、所望の方向のビームを得るためには、アレーアンテナを構成する各素子アンテナに適切な励振振幅および位相を設定する必要がある。従来では、所望の方向にビームを形成するように、全ての素子アンテナの励振位相または励振振幅位相を数値的に決定していた。また、励振する素子アンテナの範囲を限定することで効率的に励振振幅位相を決定する方法も開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２００７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アレー給電反射鏡アンテナ装置では、ビーム指向方向と素子アンテナの位置に対応関係があり、特許文献１では、特定の方向にビームを形成する際の素子アンテナの範囲を特定し、励振振幅位相を決定している。すなわち、広い範囲にビームを走査するためには、それぞれのビームに対応するように素子アンテナを配置しておく必要がある。したがって、広い範囲にビームを走査するためにはアレーアンテナの範囲を大きくする必要があり、素子数が増加するという課題がある。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ビーム走査範囲を限定することなく素子数を低減することができるアレー給電反射鏡アンテナ装置およびその制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、励振振幅位相制御手段および駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備え、ビーム方向制御手段は、所望のビーム方向からの光線が反射鏡アンテナで反射されアレーアンテナに投影される範囲が、素子アンテナが配列された範囲となるように、駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定手段と、相対位置決定手段により決定された反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置において、光線が投影される素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択手段と、励振素子選択手段により選択された素子アンテナの励振振幅位相を設定し、励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定手段と、励振素子選択手段により選択された素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続手段とを備えたものである。【０００７】
また、この発明に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、凹面からなる反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナと対向位置に配置された凸面からなる副反射鏡アンテナと、副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、励振振幅位相制御手段および駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備え、ビーム方向制御手段は、所望のビーム方向からの光線が反射鏡アンテナで反射されて副反射鏡アンテナで反射されアレーアンテナに投影される範囲が、素子アンテナが配列された範囲となるように、駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定手段と、相対位置決定手段により決定された反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置において、光線が投影される素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択手段と、励振素子選択手段により選択された素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定手段と、励振素子選択手段により選択された素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続手段とを備えたものである。【０００８】
また、この発明に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、凹面からなる反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナと対向位置に配置された凹面からなる副反射鏡アンテナと、副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、励振振幅位相制御手段および駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備え、ビーム方向制御手段は、所望のビーム方向からの光線が反射鏡アンテナで反射されて副反射鏡アンテナで反射されアレーアンテナに投影される範囲が、素子アンテナが配列された範囲となるように、駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定手段と、相対位置決定手段により決定された反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置において、光線が投影される素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択手段と、励振素子選択手段により選択された素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定手段と、励振素子選択手段により選択された素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続手段とを備えたものである。【０００９】
また、この発明に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法は、反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、励振振幅位相制御手段および駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備えたアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法であって、ビーム方向制御手段は、所望のビーム方向からの光線が反射鏡アンテナで反射されアレーアンテナに投影される範囲が、素子アンテナが配列された範囲となるように、駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定ステップと、相対位置決定ステップにおいて決定した反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置において、光線が投影される素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択ステップと、励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナの励振振幅位相を設定し、励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定ステップと、励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続ステップとを有するものである。【００１０】
また、この発明に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法は、凹面からなる反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナと対向位置に配置された凸面からなる副反射鏡アンテナと、副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、励振振幅位相制御手段および駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備えたアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法であって、ビーム方向制御手段は、所望のビーム方向からの光線が反射鏡アンテナで反射されて副反射鏡アンテナで反射されアレーアンテナに投影される範囲が、素子アンテナが配列された範囲となるように、駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定ステップと、相対位置決定ステップにおいて決定した反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置において、光線が投影される素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択ステップと、励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定ステップと、励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続ステップとを有するものである。【００１１】
また、この発明に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法は、凹面からなる反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナと対向位置に配置された凹面からなる副反射鏡アンテナと、副反射鏡アンテナの一次放射器として２次元状に配列された素子アンテナからなるアレーアンテナと、各素子アンテナに接続され、当該各素子アンテナの励振振幅位相を調整する励振振幅位相制御手段と、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置関係を変更する駆動手段と、励振振幅位相制御手段および駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナのビーム方向を制御するビーム方向制御手段とを備えたアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法であって、ビーム方向制御手段は、所望のビーム方向からの光線が反射鏡アンテナで反射されて副反射鏡アンテナで反射されアレーアンテナに投影される範囲が、素子アンテナが配列された範囲となるように、駆動手段を制御することで、反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置を決定する相対位置決定ステップと、相対位置決定ステップにおいて決定した反射鏡アンテナとアレーアンテナとの相対的な位置において、光線が投影される素子アンテナを、励振対象の素子アンテナとして選択する励振素子選択ステップと、励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナの励振振幅位相値を決定し、励振振幅位相制御手段に設定する励振振幅位相決定ステップと、励振素子選択ステップにおいて選択した素子アンテナを送受信機に接続する送受信機接続ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、上記のように構成したので、ビーム走査範囲を限定することなく素子数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるビーム方向制御装置の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態６に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。
アレー給電反射鏡アンテナ装置は、図１に示すように、反射鏡アンテナ１、反射鏡アンテナ１の一次放射器として２次元状に配置された素子アンテナ２からなるアレーアンテナ３、振幅制御器４、移相器５、励振振幅位相制御装置６、駆動装置７、駆動制御装置８およびビーム方向制御装置（ビーム方向制御手段）９から構成されている。
なお図１では、図を見易くするため、素子アンテナ２とアレーアンテナ３とを別々の場所に示しているが、実際にはアレーアンテナ３に素子アンテナ２が設けられている。
【００１５】
反射鏡アンテナ１は、凹面からなり、アレーアンテナ３から放射された光線を反射して空間に放射するとともに、空間からの光線を反射してアレーアンテナ３に放射するものである。
【００１６】
アレーアンテナ３は、送受信機（不図示）からの信号を光線に変換して反射鏡アンテナ１に放射するとともに、反射鏡アンテナ１からの光線を受信して送受信機に出力するものである。
【００１７】
振幅制御部４は、各素子アンテナ２に接続され、励振振幅位相制御装置６による制御に応じ、各素子アンテナ２の励振振幅を調整するものである。なお、振幅制御装置４は、減衰器でもよいし増幅器でもよい。
移相器５は、各素子アンテナ２に接続され、励振振幅位相制御装置６による制御に応じ、各素子アンテナ２の励振位相を調整するものである。
励振振幅位相制御装置６は、ビーム方向制御装置９による制御に応じ、振幅制御部４および移相器５を制御するものである。
なお、振幅制御部４、移相器５および励振振幅位相制御装置６は、本発明の励振振幅位相制御手段に対応する。
【００１８】
駆動装置７は、駆動制御装置８による制御に応じ、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対的な位置関係を変更するものである。図１に示す例では、駆動装置７として、反射鏡アンテナ１の指向方向を変更可能とする駆動装置７ａと、アレーアンテナ３の位置を変更可能とする駆動装置７ｂとが設けられた場合を示している。
駆動制御装置８は、ビーム方向制御装置９による制御に応じ、駆動装置７を制御するものである。
なお、駆動装置７および駆動制御装置８は、本発明の駆動手段に対応する。
【００１９】
ビーム方向制御装置９は、駆動制御装置８および励振振幅位相制御装置６を制御することで、反射鏡アンテナ１のビーム方向を制御するものである。このビーム方向制御装置９は、図２に示すように、相対位置決定部（相対位置決定手段）９１、励振素子選択部（励振素子選択手段）９２、励振振幅位相決定部（励振振幅位相決定手段）９３および送受信機接続部（送受信機接続手段）９４から構成されている。
【００２０】
相対位置決定部９１は、駆動制御装置８を制御することで、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対的な位置関係を決定するものである。この際、所望のビーム方向からの平行光線１０１が反射鏡アンテナ１の鏡面の輪郭で反射され、アレーアンテナ３の面上に投影される範囲が、素子アンテナ２が配列された範囲となるように、反射鏡アンテナ１および／またはアレーアンテナ３を機械的に駆動させる。
【００２１】
励振素子選択部９２は、相対位置決定部９１により決定された反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対的な位置において、上記平行光線１０１が投影される素子アンテナ２を、励振する素子アンテナ２として選択するものである。
【００２２】
励振振幅位相決定部９３は、励振素子選択部９２により選択された素子アンテナ２に対する励振振幅位相を決定し、励振振幅位相制御装置６に設定するものである。この際、所望のビーム方向での利得が最大となるように、励振振幅位相を決定する。
【００２３】
送受信機接続部９４は、励振素子選択部９２により選択された素子アンテナ２を送受信機にスイッチ等で接続するものである。
【００２４】
次に、上記のように構成されたアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法について、図３を参照しながら説明する。
このアレー給電反射鏡アンテナ装置の制御方法では、図３に示すように、まず、相対位置決定部９１は、駆動制御装置８を制御することで、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対的な位置関係を決定する（ステップＳＴ１、相対位相決定ステップ）。この際、所望のビーム方向からの平行光線１０１が反射鏡アンテナ１の鏡面の輪郭で反射され、アレーアンテナ３の面上に投影された範囲が、素子アンテナ２が配列された範囲となるように反射鏡アンテナ１および／またはアレーアンテナ３を機械的に駆動させる。
ここで、反射鏡アンテナ１および／またはアレーアンテナ３の駆動方法としては、面内における並進移動、回転移動のいずれか、または両方でもよい。
【００２５】
このステップＳＴ１を設けることで、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３が機械的に固定されたアレー給電反射鏡アンテナ装置に比べて、ビーム走査範囲を広げることができる。また、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対位置を機械的に移動させることで、平行光線１０１が投影されるアレーアンテナ３の面上の範囲を移動させることができるため、アレーアンテナ３の素子アンテナ２の配置範囲が同じであっても広い範囲にビーム走査することができる。また、ビーム走査範囲が同じである場合には、素子アンテナ２を配置する範囲を小さくすることができる。
【００２６】
従来のアレー給電反射鏡アンテナ装置では、ビーム走査範囲に対応するように素子アンテナ２の範囲を決める必要があるため、ビーム走査範囲が広い場合には素子アンテナ２を配置する範囲を広くする必要があり、素子数が多くなる。それに対して、本発明によるアンテナ構成では、ビーム走査範囲を分割して励振分布によるビーム走査と機械駆動によるビーム走査に分ければ、ビーム走査範囲を維持したまま素子アンテナ２を配置する範囲を限定することができる。ビーム走査範囲が狭いアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成で広い範囲にビーム走査可能と考えることもできる。
【００２７】
次いで、励振素子選択部９２は、相対位置決定部９１により決定された反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との相対的な位置において、平行光線１０１が投影される素子アンテナ２を、励振する素子アンテナ２として選択する（ステップＳＴ２、励振素子選択ステップ）。
例えば図１の例では、平行光線１０１が反射鏡アンテナ１の鏡面の輪郭で反射され光線１０２となり、当該光線１０２がアレーアンテナ３の面上と交差する範囲１０３に含まれる素子アンテナ２ａを、励振する素子アンテナ２として選択する。
ここで、平行光線１０１は反射の法則のみにより決定される方向に反射され、波動的効果を含まないものとするため、極短時間で励振する素子アンテナ２を選択できる。
【００２８】
次いで、励振振幅位相決定部９３は、励振素子選択部９２により選択された素子アンテナ２に対する励振振幅位相を決定し、励振振幅位相制御装置６に設定する（ステップＳＴ３、励振振幅位相決定ステップ）。この際、所望のビーム方向での利得が最大となるように、励振振幅位相を決定する。
ここで、従来のように全ての素子アンテナの励振振幅位相を決定する方法と比べ、本発明では限定された範囲の素子アンテナ２のみの励振振幅位相を決定するため、短時間で所望方向のビームに対する励振振幅位相を決定することができる。
【００２９】
次いで、励振振幅位相制御装置６は、励振振幅位相決定部９３により決定された励振振幅位相に従い、振幅制御装置４の励振振幅および移相器５の励振位相を設定する（ステップＳＴ４）。これにより、所望方向のビームを形成することができる。
【００３０】
次いで、送受信機接続部９４は、励振素子選択部９２により選択された素子アンテナ２を送受信機にスイッチ等で接続するものである（ステップＳＴ５、送受信機接続ステップ）。この際、励振素子選択部９２により選択された素子アンテナ２を全て接続するようにしてもよいし、励振振幅位相決定部９３により決定された励振振幅が小さい素子アンテナ２を除き、接続素子数を減らすようにしてもよい。
【００３１】
以上のように、この実施の形態１によれば、所望のビーム方向からの平行光線１０１が反射鏡アンテナ１で反射されアレーアンテナ３に投影される範囲が、素子アンテナ２が配列された範囲となるように、反射鏡アンテナ１および／またはアレーアンテナ３を機械的に駆動するように構成したので、ビーム走査範囲を限定することなく素子数を低減することができる。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態１では、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３の両方を駆動可能とした場合について示したが、実施の形態２では、反射鏡アンテナ１のみを駆動可能として、アレーアンテナ３との相対的な位置関係を変更する場合について示す。
図４はこの発明の実施の形態２に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。図４に示す実施の形態２に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、図１に示す実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置のアレーアンテナ３側の駆動装置７ｂを削除したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
アレーアンテナ３の各素子アンテナ２には送受信機が接続されており、高周波信号が伝送される。また、送信側が大電力である場合や低損失性を求める場合などには接続線路として、導波管が用いられることがある。さらに、アレーアンテナ３が、放熱のため搭載される機体や車体に固定されていることもある。そのような場合、アレーアンテナ３を駆動することは困難である。一方、反射鏡アンテナ１は容易に駆動することが可能である。そこで上記のような場合には、反射鏡アンテナ１のみを駆動するようにする。なお、駆動方法としては面内における並進移動、回転移動のいずれか、または両方でもよい。また、反射鏡アンテナ１の方を駆動することで、アレーアンテナ３を駆動する場合に比べて約半分の移動量で同じビーム走査特性が得られる。
【００３４】
以上のように、この実施の形態２によれば、反射鏡アンテナ１のみを駆動するように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
実施の形態３．
実施の形態１では、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３の両方を駆動可能とした場合について示したが、実施の形態３では、アレーアンテナ３のみを駆動可能として、反射鏡アンテナ１との相対的な位置関係を変更する場合について示す。
図５はこの発明の実施の形態３に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。図５に示す実施の形態３に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、図１に示す実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の反射鏡アンテナ１側の駆動装置７ａを削除したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
反射鏡アンテナ１は、アレーアンテナ３と比べて一般的に大きなものである。そのため、反射鏡アンテナ１を駆動することは困難な場合があるため、アレーアンテナ１のみを駆動するようにする。なお、駆動方法としては面内における並進移動、回転移動のいずれか、または両方でもよい。
【００３７】
以上のように、この実施の形態３によれば、アレーアンテナ３のみを駆動するように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。図６に示す実施の形態４に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、図１に示す実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置に設定テーブル格納メモリ１０を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
設定テーブル格納メモリ１０は、所定のビーム方向に対応して、ビーム方向制御装置９による駆動装置７およびアレーアンテナ３の励振振幅位相の設定情報である制御値を保持するものである。
なお、ビーム方向制御装置９は、ビーム方向を制御するために駆動制御装置８および励振振幅位相制御装置６を制御する際、設定テーブル格納メモリ１０に保持された所定の設定値を用いて制御を行う。
【００４０】
以上のように、この実施の形態４によれば、設定テーブル格納メモリ１０内の制御値を用いて、駆動制御装置８および励振振幅位相制御装置６の制御を行うように構成したので、実施の形態１における効果に加えて、演算処理することなく、特定の方向にビームを指向することができる。そのため、高速な処理が可能な他、演算装置を搭載する必要がなくなる。
【００４１】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。図７に示す実施の形態５に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、図１に示す実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の駆動装置７ｂを削除し、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との間に凸面からなる副反射鏡アンテナ１１及び駆動装置７ｃを追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
副反射鏡アンテナ１１は、凸面からなり、アレーアンテナ３から放射された光線を反射して反射鏡アンテナ１に放射するとともに、反射鏡アンテナ１からの光線を反射してアレーアンテナ３に放射するものである。
駆動装置７ｃは、駆動制御装置８による制御に応じ、副反射鏡アンテナ１１の指向方向を変更可能とするものである。
なおこの場合、素子アンテナ２は、副反射鏡アンテナ１１の一次放射器として２次元状に配置される。
【００４３】
このように、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との間に凸面からなる副反射鏡アンテナ１１を入れることで、アレーアンテナ３への集束範囲が狭くなるため、アレーアンテナ３に必要となる素子数を少なくすることができる。また、交差偏波消去条件で鏡面系を設計すれば、交差偏波を抑圧することも可能である。
【００４４】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の構成を示す図である。図８に示す実施の形態６に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置は、図１に示す実施の形態１に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置の駆動装置７ｂを削除し、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との間に凹面からなる副反射鏡アンテナ１２及び駆動装置７ｃを追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
副反射鏡アンテナ１２は、凹面からなり、アレーアンテナ３から放射された光線を反射して反射鏡アンテナ１に放射するとともに、反射鏡アンテナ１からの光線を反射してアレーアンテナ３に放射するものである。
駆動装置７ｃは、駆動制御装置８による制御に応じ、副反射鏡アンテナ１１の指向方向を変更可能とするものである。
なおこの場合、素子アンテナ２は、副反射鏡アンテナ１２の一次放射器として２次元状に配置される。
【００４６】
このように、反射鏡アンテナ１とアレーアンテナ３との間に凹面からなる副反射鏡アンテナ１２を入れることで、アレーアンテナ３への集束範囲が狭くなるため、アレーアンテナ３に必要となる素子数を少なくすることができる。また、交差偏波消去条件で鏡面系を設計すれば、交差偏波を抑圧することも可能である。
【００４７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
この発明に係るアレー給電反射鏡アンテナ装置およびその制御方法は、ビーム走査範囲を限定することなく素子数を低減することができ、反射鏡アンテナと、反射鏡アンテナの一次放射器として用いるアレーアンテナとを組み合わせたアレー給電反射鏡アンテナ装置において、ビーム走査範囲を限定することなくアレーアンテナの素子数を低減するアレー給電反射鏡アンテナ装置およびその制御方法等に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１  反射鏡アンテナ、２  素子アンテナ、３  アレーアンテナ、４  振幅制御器、５  移相器、６  励振振幅位相制御装置、７，７ａ，７ｂ，７ｃ  駆動装置、８  駆動制御装置、９  ビーム方向制御装置、１０  設定テーブル格納メモリ、１１，１２  副反射鏡アンテナ、９１  相対位置決定部、９２  励振素子選択部、９３  励振振幅位相決定部、９４  送受信機接続部、１０１  平行光線、１０２，１０４  光線、１０３  範囲。
【図１】
2014073222.tif 000003
【図２】
2014073222.tif 000004
【図３】
2014073222.tif 000005
【図４】
2014073222.tif 000006
【図５】
2014073222.tif 000007
【図６】
2014073222.tif 000008
【図７】
2014073222.tif 000009
【図８】
2014073222.tif 000010
【国際調査報告】
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2014073222.tif 000012
2014073222.tif 000013
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