(57)【要約】  矩形の開口形状２を有する主反射鏡１と、その主反射鏡１の開口形状２と相似している矩形形状のビームを主反射鏡１に照射する一次放射器３とを備えるように構成する。一次放射器３としては、多モードホーンアンテナや、アクティブフェーズドアレーアンテナなどを用いることができる。これにより、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の開口形状を有する主反射鏡と、
上記主反射鏡の開口形状と相似している矩形形状のビームを上記主反射鏡に照射するビーム照射手段と
を備えた反射鏡アンテナ装置。
【請求項２】
ビーム照射手段は、複数の導波管モードが組み合わされている多モードホーンアンテナからなる一次放射器で構成されていることを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項３】
ビーム照射手段は、アクティブフェーズドアレーアンテナからなる一次放射器で構成されていることを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項４】
ビーム照射手段は、複数の導波管モードが組み合わされている多モードホーンアンテナからなる一次放射器と、矩形の開口形状を有する副反射鏡とから構成されており、
上記一次放射器から照射された矩形形状のビームが上記副反射鏡に反射され、上記副反射鏡に反射された矩形形状のビームが主反射鏡に照射される
ことを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項５】
ビーム照射手段は、円形形状のビームを照射する一次放射器と、上記一次放射器により照射されたビームを反射して、上記ビームを主反射鏡に照射する副反射鏡とから構成されており、
上記一次放射器により照射されたビームが上記副反射鏡に反射される際、上記ビームの形状が円形形状から矩形形状に変換されて、矩形形状のビームが上記主反射鏡に照射されるように、上記副反射鏡の鏡面形状が修整されている
ことを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項６】
副反射鏡は、カセグレン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項４記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項７】
副反射鏡は、カセグレン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項５記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項８】
副反射鏡は、グレゴリアン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項４記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項９】
副反射鏡は、グレゴリアン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項５記載の反射鏡アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、衛星通信に用いられる反射鏡アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
衛星搭載用成形ビームアンテナとしては、要求されるサービスエリアに応じたビームを送受信することができるようにするため、鏡面に凹凸がつけられている開口形状が円形形状である反射鏡アンテナが一般的である。
近年の衛星搭載用成形ビームアンテナでは、利得の向上やアイソレーションの抑圧などの要求が、これまで以上に高まっている。
この要求を満足させる方策として、例えば、鏡面に凹凸をつける自由度を高くして、主反射鏡が有する円形の開口形状を大きくすることが考えられる。【０００３】
しかし、ロケットのフェアリングによる衛星搭載制約条件から、衛星が搭載することが可能なアンテナの大きさは限られているため、鏡面修整の自由度が限られている。
そこで、衛星搭載制約条件下で、開口面積を最大限活用できるようにするために、円形の開口の四隅を搭載可能な限り大きくしている矩形の開口形状を有する主反射鏡を用いることが有効である。
このような矩形の開口形状を有する主反射鏡は、例えば、以下の非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】J. Hartmann, J. Habersack, H.-J. Steiner, M. Lieke., "ADVANCED COMMUNICATION SATELLITE TECHNOLOGIES," Workshop on Space Borne Antennae Technologies and Measurement Techniques, 18. April 2002, ISRO, Ahmedabad, India.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の反射鏡アンテナ装置は、以上のように構成されているので、矩形の開口形状を有する主反射鏡を用いても、一次放射器から主反射鏡に照射されるビームの形状は円形形状である（図９を参照）。このため、矩形形状の主反射鏡において、円形形状から拡大された周囲部分（図９の例では、開口形状の四隅付近）の照射レベルが低下して、鏡面修整の自由度を十分に高めることができなくなる。一方、周囲部分の照射レベルを高くすると、円形形状から拡大されていない部分（図９の例では、開口形状の中央付近）からのスピルオーバ損失が増加して効率が劣化してしまう課題があった。【０００６】
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、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる反射鏡アンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る反射鏡アンテナ装置は、矩形の開口形状を有する主反射鏡と、その主反射鏡の開口形状と相似している矩形形状のビームを主反射鏡に照射するビーム照射手段とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、矩形の開口形状を有する主反射鏡と、その主反射鏡の開口形状と相似している矩形形状のビームを主反射鏡に照射するビーム照射手段とを備えるように構成したので、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態１の反射鏡アンテナ装置と従来の反射鏡アンテナ装置に対する成形ビームの評価点の比較例を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態６による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態７による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図９】非特許文献１に開示されている主反射鏡を用いている反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
図１では、反射鏡アンテナ装置の断面と、主反射鏡１を正面から見たときの開口形状と、主反射鏡１の開口に照射されるビームの振幅分布とを記載している。
図１において、主反射鏡１はビームを形成するために鏡面に凹凸がつけられており、矩形の開口形状２を有している。
一次放射器３は主反射鏡１の開口形状２と相似している矩形形状のビームを主反射鏡１に照射する電波照射源である。なお、一次放射器３はビーム照射手段を構成している。
振幅分布４は一次放射器３によって主反射鏡１に照射されるビームの振幅分布である。
【００１１】
次に動作について説明する。
一次放射器３から出射された矩形形状のビームは主反射鏡１に反射され、主反射鏡１に反射された矩形形状のビームは所定方向（要求されるサービスエリアの方向）に放射される。
このとき、主反射鏡１に照射されるビームの振幅分布は、図１の振幅分布４のようになる。
【００１２】
ここで、図９に示している従来の反射鏡アンテナ装置では、主反射鏡上の振幅分布が、開口形状の四隅付近において、図１の振幅分布４よりも低下する。このため、開口形状の全域において、エネルギーに差が生じることになる。
図２は実施の形態１の反射鏡アンテナ装置と従来の反射鏡アンテナ装置に対する成形ビームの評価点の比較例を示す説明図である。
図２の横軸におけるＰ１〜Ｐ１２，Ｒ１は利得を評価する評価点であり、Ｉ１はアイソレーションを評価する評価点である。
また、図２の縦軸は、評価点における要求利得及び要求アイソレーション値と、設計値との差であり、これの値が０に近づく方が性能がよいということになる。
【００１３】
この実施の形態１の反射鏡アンテナ装置は、従来の反射鏡アンテナ装置と比べて、評価点Ｐ１〜Ｐ１２，Ｒ１では、利得が０．２ｄＢ以上改善しており、評価点Ｉ１では、アイソレーションが約１ｄＢ改善していることが確認される。
このことは、主反射鏡の開口形状と相似な形状のビームを照射する方が、成形ビームを形成するための主反射鏡の凹凸の決定の自由度、即ち、鏡面修整の成形度が向上することを示している。
【００１４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、矩形の開口形状２を有する主反射鏡１と、その主反射鏡１の開口形状２と相似している矩形形状のビームを主反射鏡１に照射する一次放射器３とを備えるように構成したので、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果を奏する。
【００１５】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による反射鏡アンテナ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
多モードホーンアンテナ５は複数の導波管モードが組み合わされて（例えば、導波管の基本モードと複数の高次モードが組み合わされている）、矩形形状のビームが照射されるように構成されている一次放射器である。多モードホーンアンテナ５はビーム照射手段を構成している。
ここでは、導波管の基本モードと複数の高次モードが組み合わされている例を示しているが、これは一例に過ぎず、導波管の形状及びモードの組み合わせについては限定するものではない。
【００１６】
この実施の形態２は、一次放射器として、多モードホーンアンテナ５を用いる実施態様であるが、一次放射器として、多モードホーンアンテナ５を用いる場合も、上記実施の形態１と同様に、主反射鏡１の開口形状２と相似している矩形形状のビームを主反射鏡１に照射することができるため、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果が得られる。
【００１７】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による反射鏡アンテナ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
アクティブフェーズドアレーアンテナ６はアンテナ素子毎に増幅器と位相器を備えている一次放射器であり、各々の増幅器の増幅量と位相器の位相量を適宜調整して、一次放射器の各励振係数を最適化することで、矩形形状のビームが照射されるように構成されている。なお、アクティブフェーズドアレーアンテナ６はビーム照射手段を構成している。
【００１８】
この実施の形態３は、一次放射器として、アクティブフェーズドアレーアンテナ６を用いる実施態様であるが、一次放射器として、アクティブフェーズドアレーアンテナ６を用いる場合も、上記実施の形態１と同様に、主反射鏡１の開口形状２と相似している矩形形状のビームを主反射鏡１に照射することができるため、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果が得られる。
【００１９】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４による反射鏡アンテナ装置を示す構成図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
副反射鏡７は矩形の開口形状を有し、鏡面が回転双曲面であるカセグレン形式の反射鏡である。
なお、多モードホーンアンテナ５及び副反射鏡７からビーム照射手段が構成されている。
【００２０】
上記実施の形態２では、多モードホーンアンテナ５から出射された矩形形状のビームが、直接、主反射鏡１に照射されるものを示したが、図５に示すように、多モードホーンアンテナ５から出射された矩形形状のビームが、矩形の開口形状を有する副反射鏡７に反射され、副反射鏡７により反射された矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるようにしてもよく、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５による反射鏡アンテナ装置を示す構成図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
副反射鏡８は矩形の開口形状を有し、鏡面が回転楕円面であるグレゴリアン形式の反射鏡である。
なお、多モードホーンアンテナ５及び副反射鏡８からビーム照射手段が構成されている。
【００２２】
上記実施の形態２では、多モードホーンアンテナ５から出射された矩形形状のビームが、直接、主反射鏡１に照射されるものを示したが、図６に示すように、多モードホーンアンテナ５から出射された矩形形状のビームが、矩形の開口形状を有する副反射鏡８に反射され、副反射鏡８により反射された矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるようにしてもよく、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６による反射鏡アンテナ装置を示す構成図であり、図において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
一次放射器９は円形形状のビームを照射する電波照射源である。
副反射鏡１０はビームを形成するために鏡面に凹凸がつけられて、矩形の開口形状を有している。
また、副反射鏡１０は、一次放射器９により照射されたビームを反射する際、そのビームの形状を円形形状から矩形形状に変換して、矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるように、鏡面形状が修整されている。
副反射鏡１０は、凹凸をつける前の鏡面が回転双曲面であるカセグレン形式の反射鏡であり、矩形形状のビームが得られるように、例えば、非線形最適化手法を用いて、凹凸がつけられている。
なお、一次放射器９及び副反射鏡１０からビーム照射手段が構成されている。
【００２４】
上記実施の形態４では、多モードホーンアンテナ５から出射された矩形形状のビームが、矩形の開口形状を有する副反射鏡７に反射され、副反射鏡７により反射された矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるものを示したが、一次放射器９から出射された円形形状のビームが矩形の開口形状を有する副反射鏡１０に反射され、その反射の際に、そのビームの形状が円形形状から矩形形状に変換されることで、矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるようにしてもよい。
この場合も、主反射鏡１の開口形状２と相似している矩形形状のビームを主反射鏡１に照射することができるため、上記実施の形態４と同様に、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果が得られる。
【００２５】
実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７による反射鏡アンテナ装置を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
副反射鏡１１はビームを形成するために鏡面に凹凸がつけられて、矩形の開口形状を有している。
また、副反射鏡１１は、一次放射器９により照射されたビームを反射する際、そのビームの形状を円形形状から矩形形状に変換して、矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるように、鏡面形状が修整されている。
副反射鏡１１は、凹凸をつける前の鏡面が回転楕円面であるグレゴリアン形式の反射鏡であり、矩形形状のビームが得られるように、例えば、非線形最適化手法を用いて、凹凸がつけられている。
なお、一次放射器９及び副反射鏡１１からビーム照射手段が構成されている。
【００２６】
上記実施の形態４では、多モードホーンアンテナ５から出射された矩形形状のビームが、矩形の開口形状を有する副反射鏡７に反射され、副反射鏡７により反射された矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるものを示したが、一次放射器９から出射された円形形状のビームが矩形の開口形状を有する副反射鏡１１に反射され、その反射の際に、そのビームの形状が円形形状から矩形形状に変換されることで、矩形形状のビームが主反射鏡１に照射されるようにしてもよい。
この場合も、主反射鏡１の開口形状２と相似している矩形形状のビームを主反射鏡１に照射することができるため、上記実施の形態４と同様に、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果が得られる。
【００２７】
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】
【００２８】
この発明に係る反射鏡アンテナ装置は、矩形の開口形状を有する主反射鏡と、その主反射鏡の開口形状と相似している矩形形状のビームを主反射鏡に照射するビーム照射手段とを備え、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができるので、衛星通信などに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００２９】
１  主反射鏡、２  矩形の開口形状、３  一次放射器（ビーム照射手段）、４  振幅分布、５  多モードホーンアンテナ（ビーム照射手段）、６  アクティブフェーズドアレーアンテナ（ビーム照射手段）、７  カセグレン形式の副反射鏡（ビーム照射手段）、８  グレゴリアン形式の副反射鏡（ビーム照射手段）、９  一次放射器（ビーム照射手段）、１０  カセグレン形式の副反射鏡（ビーム照射手段）、１１  グレゴリアン形式の副反射鏡（ビーム照射手段）。
【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】
2014061293.tif 000008
【図７】
2014061293.tif 000009
【図８】
2014061293.tif 000010
【図９】
2014061293.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月20日(2014.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る反射鏡アンテナ装置は、矩形の開口形状を有する主反射鏡と、円形形状のビームを照射する一次放射器と、一次放射器により照射されたビームを円形形状から主反射鏡の開口形状と相似した矩形形状に変換して反射して、短形形状のビームを主反射鏡に照射する副反射鏡とを備えるようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明によれば、矩形の開口形状を有する主反射鏡と、円形形状のビームを照射する一次放射器と、一次放射器により照射されたビームを円形形状から主反射鏡の開口形状と相似した矩形形状に変換して反射して、短形形状のビームを主反射鏡に照射する副反射鏡とを備えるように構成したので、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の開口形状を有する主反射鏡と、
円形形状のビームを照射する一次放射器と、
上記一次放射器により照射されたビームを上記円形形状から上記主反射鏡の開口形状と相似した短形形状に変換して反射して、上記短形形状のビームを上記主反射鏡に照射する副反射鏡と
を備えた反射鏡アンテナ装置。
【請求項２】
上記副反射鏡は、カセグレン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項３】
上記副反射鏡は、グレゴリアン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月10日(2015.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る反射鏡アンテナ装置は、矩形の開口形状を有する主反射鏡と、円形形状のビームを照射する一次放射器と、一次放射器により照射されたビームを反射して、そのビームを主反射鏡に照射する副反射鏡とを備え、副反射鏡が、一次放射器により照射されたビームを反射する際、そのビームの形状が円形形状から矩形形状に変換されて、矩形形状のビームが主反射鏡に照射されるように、鏡面形状が修整されているようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明によれば、矩形の開口形状を有する主反射鏡と、円形形状のビームを照射する一次放射器と、一次放射器により照射されたビームを反射して、そのビームを主反射鏡に照射する副反射鏡とを備え、副反射鏡が、一次放射器により照射されたビームを反射する際、そのビームの形状が円形形状から矩形形状に変換されて、矩形形状のビームが主反射鏡に照射されるように、鏡面形状が修整されているように構成したので、効率の劣化を招くことなく、鏡面修整の自由度を高めることができる効果がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の開口形状を有する主反射鏡と、
円形形状のビームを照射する一次放射器と、
上記一次放射器により照射されたビームを反射して、上記ビームを上記主反射鏡に照射する副反射鏡とを備え、
上記副反射鏡は、上記一次放射器により照射されたビームを反射する際、上記ビームの形状が円形形状から矩形形状に変換されて、矩形形状のビームが上記主反射鏡に照射されるように、鏡面形状が修整されていることを特徴とする反射鏡アンテナ装置。
【請求項２】
上記副反射鏡は、カセグレン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【請求項３】
上記副反射鏡は、グレゴリアン形式の副反射鏡であることを特徴とする請求項１記載の反射鏡アンテナ装置。
【国際調査報告】
2014061293.tif 000012
2014061293.tif 000013