(57)【要約】  本発明は任意の曲線形状の母線が回転することで形成される主反射鏡と、回転軸を中心にして任意の曲線形状の母線が回転されることで形成されて、一つの円(Circle)と、前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡との間に位置する頂点(vertex)を含む副反射鏡と、前記主反射鏡と前記副反射鏡との間に前記主反射鏡基礎内の前記回転軸上に位置する放射器を含んで構成されて、前記主反射鏡と前記副反射鏡は下記の式で表示される。【数１】2009517960.tif 000055【数２】2009517960.tif 000056  ここで、Z、rは主反射鏡と副反射鏡の座標であり、Zmは主反射鏡を、Zsは副反射鏡を示す。Ｄは主反射鏡の直径である。
2009517960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラボラ母線が回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡と、
前記回転軸を中心にして楕円形母線が回転されることで形成されて、
一つの円(Circle)と、
前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡との間に位置する頂点(vertex)を含んで、
０．５５〜０．７５の離心率(Eccentricity.Exc)を有する副反射鏡と、
前記主反射鏡と前記副反射鏡との間に前記主反射鏡基礎内の前記回転軸上に位置する放射器を特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記主反射鏡の直径に対する、前記円と前記主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡頂点(Apex)との距離の割合が０．１５〜０．３５であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する距離ｄは下記式によって定義されて、
【数１】
2009517960.tif 000041
λは自由空間波長の長さであり、Ｄは主反射鏡の直径であり、
そして、前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する線と前記回転軸がなす角度βは４５〜７０度であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記副反射鏡の前記円の半径Erは次の条件によって選択され、
【数２】
2009517960.tif 000042
λは自由空間波長の長さであり、Ｄは主反射鏡の直径であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記副反射鏡の二番目焦点がなす焦点リングの半径と前記主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径の割合は次の条件によって選択され、
Fe２rは副反射鏡二番目焦点がなす焦点リングの半径であり、Frは主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
１．０１５≦Fe２r/Fr≦１．６
【請求項６】
パラボラ母線が回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡と、
前記回転軸を中心にして楕円形母線が回転されることで形成されて、
一つの円(Circle)と、
前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡の間に位置する頂点(vertex)を含んで構成される副反射鏡と、
前記主反射鏡と前記副反射鏡との間に前記主反射鏡基礎内の前記回転軸上に位置する放射器を含んで構成されて、
前記回転軸の外に位置する前記副反射鏡の二番目焦点がなす焦点リングの半径と前記主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径との割合が１．０７≦Fe２r/Fr≦１．６であり、
Fe２rは前記副反射鏡二番目焦点がなす焦点リングの半径であり、Frは前記主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径であることを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
前記副反射鏡の離心率(Eccentricity.Exc)が０．５５〜０．７５の範囲で選択されて、
前記副反射鏡の前記２個の異なる焦点を連結する距離ｄは下記式によって定義されて、
【数３】
2009517960.tif 000043
λは自由空間波長の長さであり、Ｄは主反射鏡の直径であり、
そして、前記副反射鏡の前記２個の異なる焦点を連結する線と前記回転軸がなす角度βは４５〜７０度であることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記副反射鏡の前記円の半径Erは次の条件によって選択され、
【数４】
2009517960.tif 000044
λは自由空間波長の長さであり、Ｄは主反射鏡の直径であることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項９】
任意の曲線形状の母線が回転軸を中心に回転することで形成される主反射鏡と、
前記回転軸を中心にして任意の曲線形状の母線が回転されることで形成されて、
一つの円(Circle)と、
前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡の間に位置する頂点(vertex)を含む副反射鏡と、
前記主反射鏡と前記副反射鏡との間に前記主反射鏡基礎内の前記回転軸上に位置する放射器を含んで構成されて、
前記主反射鏡と前記副反射鏡とは下記の式で表示され、
【数５】
2009517960.tif 000045
【数６】
2009517960.tif 000046
Z、rは主反射鏡と副反射鏡との座標であり、Zmは主反射鏡を、Zsは副反射鏡を示し、Ｄは主反射鏡の直径であり、
前記ｑｍｎ，ｍとｑｓｎ，ｍは下記のように定義され、
【数７】
2009517960.tif 000047
【数８】
2009517960.tif 000048
また前記のｑｓ０ｎ，ｍとｑｍ０ｎ，ｍは下記のように定義されることを特徴とするアンテナ。
【表１】
2009517960.tif 000049
【表２】
2009517960.tif 000050
【請求項１０】
前記副反射鏡は、０．５５〜０．７５範囲の離心率を有する楕円形母線が回転されることで形成されることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記副反射鏡の前記２個の異なる焦点を連結する距離ｄは下記式によって定義されて、
【数９】
2009517960.tif 000051
λは自由空間波長の長さであり、Ｄは主反射鏡の直径であり、
そして、前記副反射鏡の前記２個の異なる焦点を連結する線と前記回転軸のなす角度βは４５〜７０度であることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記副反射鏡の前記円の半径Erは次の条件によって選択され、
【数１０】
2009517960.tif 000052
λは自由空間波長の長さであり、Ｄは主反射鏡の直径であることを特徴とする請求項１に記載の請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記主反射鏡はパラボラ母線が回転軸を中心にして回転することで形成されて、前記副反射鏡は前記回転軸を中心にして楕円形母線が回転されることで形成されて、前記回転軸の外に位置する前記副反射鏡の二番目焦点がなす焦点リングの半径と前記主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径の割合が１．０７≦Fe２r/Fr≦１．６であり、
ここで、Fe２rは前記副反射鏡二番目焦点がなす焦点リングの半径であり、Frは前記主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径であることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記放射器が円錐状ホーンで構成されて、前記円錐状ホーン半径Ｈｒと自由空間波長との割合は次の条件を満足するように選択されて、
【数１１】
2009517960.tif 000053
そして、前記円錐状ホーンの完全なフレア角度αは次の条件を満足するように選択され、
【数１２】
2009517960.tif 000054
λは自由空間波長の長さであり、Ｄは主反射鏡の直径であることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記主反射鏡の直径に対する、前記円と前記主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡頂点(Apex)との距離の割合が０．１５〜０．３５であることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１６】
一つの平面に位置する四つの同一なアンテナと、各分配器(divider)が単一モード送信ラインの接合点(Junction)になって、前記各分配器が二つの同一な半分ずつに対して同位相の電力分配比を有するように作られる分配器(divider)らと、
受信及び/または送信装置との連結のために割り当てされる給電装置の入力と、前記四つのそれぞれのアンテナの入力ポートと対応されるように連結される前記給電装置の四つの出力を含んで構成されて、前記給電装置の入力及び四つの出力は二重モード送信ライン(dual mode transmission line)部分の形態で構成されて、
前記給電装置の入力は一平面上に位置した四つの前記の分配器らによって前記給電装置の四つの出力と連結されて、前記分配器の二つの側枝(side branch)は隣合う前記出力と連結されて、前記分配器の中心枝(central branch)は四つの側面で前記給電装置の入力で連結されて、
１８０度の位相差を供給する四つの位相変位器は反対側に位置した二つの前記出力と連結された前記分配器の側枝に挿入される給電装置で形成されることを特徴とするアンテナ-給電装置。
【請求項１７】
前記給電装置の入力及び出力らが円形導波管または正四角形導波管部分でなされることを特徴とする請求項１６に記載のアンテナ-給電装置。
【請求項１８】
前記位相変異器は、減少または増加される幅を有する直四角形導波管部分として実現することを特徴とする請求項１６に記載のアンテナ-給電装置。
【請求項１９】
前記分配器が送信ラインに基礎したＴ字形態の接合器で実現することを特徴とする請求項１６に記載のアンテナ-給電装置。
【請求項２０】
前記位相変異器は追加的な送信ライン部分として実現することを特徴とする請求項１６に記載のアンテナ-給電装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、アンテナ-給電装置とアンテナに関するものであり、具体的にはパラボラ形状及び任意の曲線形状の主反射鏡と、任意の曲線形状の副反射鏡とで構成された反射鏡アンテナに関するものであり、衛星ＴＶ放送用アンテナ等に使われることができる。
【０００２】
〔背景技術〕
パラボラ反射鏡アンテナは次のような多数の長所によって衛星放送アンテナで広く使われる:
-チープな原価
-広い周波数範囲
-二重偏波が容易である。
-適当に高い開口效率(ＡＥ)-  一般的に６０-６５％
【０００３】
主反射鏡焦点の対称軸からオフセットされた軸対称二重反射鏡アンテナ装置が以前に知られている（特許文献１）。この装置では、放物線形態の主反射鏡と任意の形態の副反射鏡が使われる。特に、楕円形の副反射鏡が使われる。副反射鏡の焦点、主反射鏡の焦点及び給電位相中心の配列は一致するが、すなわち、楕円形態の副反射鏡の一番目の焦点は位相中心と一致して、楕円形態の副反射鏡の二番目の焦点は放物線形態の主反射鏡の焦点と一致する。
【０００４】
副反射鏡の頂点(vertex)と前記焦点らが一直線上に位置されて副反射鏡の焦点らでなされたリング(ring)の直径(focal diameter)と主反射鏡の焦点らでなされたリング(ring)の直径の割合が１．０３〜１．０７範囲で選択されるようにパラボラ主反射鏡と副反射鏡の焦点が配置されるアンテナ装置が以前に知られている（特許文献２）。
【０００５】
この装置では、アンテナ利得上昇に関する問題点は解決されるが、アンテナ自体の側面サイズが大きくて特に縦方向のサイズが大きい。
【０００６】
他に公知された特許（特許文献３）では、給電ホーン(horn)の完全な球面波ではない拡散した中心を有した電波を放射するものが言及されている。前記特許に含まれたこの事実によって放物線形態の主反射鏡焦点と一致する焦点を有した副反射鏡の形態によって位相誤差が校正される。
【０００７】
公知されたパラボラアンテナの限界は全体アンテナシステムが占める嵩(厚さ)が大きいというものである。アンテナ焦点長さＦとアンテナ直径Ｄの割合が充分に大きいとパラボラアンテナのすべての長所が発揮されることができる。アンテナ給電器(feeder)が確かに反射鏡焦点に位置しなければならないので、必然的にアンテナシステムの厚さが大きくなるようになる。
【０００８】
大きいシステムの厚さは次の短所らをもたらす:
-多くの数のそういうアンテナはビルの建築美を害する。特に、ヨーロッパ等の国家でパラボラアンテナの醜い模様でビルの壁と屋根にアンテナ設置を規制している。
-パラボラアンテナをモバイル装置で使うのが不可能であるか、とても難しいが、特に自動車、汽車、船などの移動中の信号受信が要求される場合にそうである。
【０００９】
前記した状況によって実在的な解決困難な課題が発生して、前記課題とは、高い利得を維持しながら充分にさらに小さな厚さを有する衛星ＴＶ用平面アンテナの開発である。
【００１０】
高い利得を維持しながら充分にさらに小さな厚さを有した二重反射鏡アンテナの特徴は、それのホーンと副反射鏡が幾何学的な光学場とは異なる電磁気場を形成するというものである。それで、前記公知された特許で請求されたアンテナ媒介変数の選択は最適化されたものではない。この陳述は５自由空間波長以上の直径を有した副反射鏡の場合のみに最適値を提供する主反射鏡と副反射鏡の形態を選択するアルゴリズムを請求した特許文献４の技術的決定によって証明される。
【００１１】
薄型構造と最大開口效率を有したアンテナの場合、前記条件は少なくとも直径が３６波長以下の主反射鏡を有したアンテナでは満足されない。大きい電気的サイズの副反射鏡の使用は副反射鏡によって主反射鏡に生ずる影によって開口效率の減少をもたらすことが明らかである。それで、例えば、開口效率の最大値は副反射鏡直径がおおよそ２〜３波長である時達成される。主反射鏡の直径が５〜１８波長である時アンテナの厚さは１〜３．５波長という点を念頭に留めおかなければならない。放射器(Radiator)ホーンと副反射鏡がこのようなサイズである時、それらの焦点は拡散して主反射鏡の電波(wave)のビーム方向に入射されることは幾何学的光学用語では正確に説明されることができない。
【００１２】
円型または四角形などの二重モード導波管による二重偏波アンテナを連結するものが従来に技術的解決方法として提示された（特許文献５）。二重(dual)モード導波管は０．５波長以上の大きい厚さを有する。単一モード導波管は０．５波長よりずっと小さな厚さを有することができる。二重モード導波管の実際側面長さはおおよそ０．７波長である。したがって、一つのアンテナを二重モード導波管を基礎にしたアンテナアレイ(array)で結合したことは前記した０．７波長より薄いことができない。このような連結で不可欠に現われる導波管の回転をこの値に加えなければならない。したがって、このような連結の実際厚さは１．５波長以上になるであろう。さらに二重モード導波管の製造は、技術的な誤差が装置媒介変数を低下させる二重偏波の相互連結をもたらすことができるから製造の正確性において厳密さが要求される。
【００１３】
また一つの公知されたアンテナ-給電装置及びアンテナは一平面に位置する四つの反射鏡アンテナで構成される装置である。ここで各アンテナの主反射鏡は軸を中心に回転する放物線によって形成されて、放物線の焦点は回転軸の外に位置して、副反射鏡は同一な軸を中心に楕円形の母線が回転されて形成される円と、前記主反射鏡と向かい合って前記円と主反射鏡の間に位置する頂点(vertex)に形成されて、生成された楕円の焦点のうちで一つは回転軸上に位置して各アンテナの放射器は放物面形態の主反射鏡と副反射鏡との間の、主反射鏡基礎の回転軸上に位置して、給電装置が分配器の基礎の上に作られて、各分配器は単一モード送信ラインの接合点として作られて各分配器は二つの同一な半分ずつに対して同位相の電力分配を有して、給電装置の入力は受信及び/または送信装備に連結されることができるし、給電装置の四つの出力はアンテナ放射器に対応されるように連結される（特許文献６）。
【００１４】
この給電装置は、アンテナ作用において二重直交偏波を提供することはできなくて、ただ単一偏波だけが提供される。このような技術的問題の解決においても大きい側面及び横断長さが制限要素になる。
【００１５】
〔特許文献１〕
イギリス特許第９７３５８３号、ＨＯ１Ｄ、１９６２年公開
〔特許文献２〕
ソ連特許第５８８８６３号、ＨＯ１Ｑ１５/００、１９７２年公開
〔特許文献３〕
旧ソ連特許第１８０４６７３号、ＨＯ１Ｑ１９/１８、１９９３年公開
〔特許文献４〕
アメリカ特許第６６０３４３７号
〔特許文献５〕
アメリカ特許第５２４３３５７号
〔特許文献６〕
日本特許ＪＰ６１２３５６０５、Ｈ０１Ｑ２１/０６、１９８６．１０．３１公開
【００１６】
〔発明の開示〕
本発明が解決しようとする技術的課題は、高いアンテナ利得を維持しながら薄型構造のアンテナ-給電装置及びアンテナを提供することにある。
【００１７】
アンテナ-給電装置及びアンテナの製作によって得ることができる技術的成果はそれのサイズと厚さの縮小と広帯域周波数範囲と向上した交差偏波を有した二つの直交偏波信号を受信/送信する可能性を提供することにある。
【００１８】
アンテナの製作によって得ることができる技術的成果は、高い開口效率と広帯域周波数範囲を維持しながら縦長さ方向のサイズが縮小された薄型構造のアンテナ-給電装置及びアンテナを提供することにある。
【００１９】
〔課題を解決するための手段〕
本発明の一実施例よると、アンテナ-給電装置は一つの平面に位置する四つの同一なアンテナ（それぞれのアンテナは、パラボラ母線が回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡と、前記回転軸を中心にして前記回転軸中心に一つの焦点が形成されて、また他の焦点が前記回転軸の外に位置する楕円形母線が回転されることで形成されて、一つの円(Circle)と、前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡との間に位置する頂点(vertex)を有する副反射鏡と、前記主反射鏡と前記副反射鏡との間の前記回転軸上に位置する放射器で構成）と、各分配器(divider)が単一モード送信ラインの接合点(Junction)になって、前記各分配器が二つの同一な半分ずつに対して同位相の電力分配比を有するようにされる分配器(divider)らと、受信及び/または送信装置との連結のために割り当てされる給電装置の入力と、前記アンテナ放射器と対応されるように連結される前記給電装置の四つの出力を含んで構成されて、前記給電装置の入力及び四つの出力は二重モード送信ライン(dual mode transmission line)部分の形態で構成されて、前記給電装置の入力は一平面上に位置した四つの前記の分配器らによって前記給電装置の四つの出力と連結されて、前記分配器の二つの側枝(side branch)は隣合う前記出力と連結されて、前記分配器の中心枝(central branch)は四つの側面で前記給電装置の入力で連結されて、１８０度の位相差を供給する四つの位相変位器は反対側に位置した二つの前記出力と連結された前記分配器の側枝に挿入される給電装置に形成される。
【００２０】
また、前記実施例のアンテナ-給電装置設計の追加的な変形が下記のように可能である。
【００２１】
前記それぞれの主反射鏡アンテナの縁でなされた円形平面に位置する共通のカバーがあって、前記それぞれの副反射鏡がこのカバー上に位置する。
【００２２】
前記給電装置の入力及び四つの出力は円形導波管部分または四角形導波管部分に形成される。
【００２３】
四つのＴ字形接合(T-Junction)形態で構成された直四角形導波管部分によって前記四つの出力が前記入力と連結される。
【００２４】
最後の追加変形としては、前記位相変位器は対応される出力と向かい合うＴ字形接合(T-Junction)の側面枝での四角形直四角形導波管幅の減少または増加によるか、または対応される出力と向かい合うＴ字形接合の側面枝に設置される誘電体板によるか、または対応される出力と向かい合うＴ字形接合の側面枝の長さの増加によって形成されることができる。
【００２５】
また、前記入力は前記の四つのＴ字形接合の形態で作るかは同軸線部分によって前記の四つの出力と連結されることができる。
【００２６】
また、前記入力はストリップライン(strip line)部分によって四つの出力に連結されることができる。
【００２７】
最後の追加変形を提供するために、いくつかの変形は次の妥当なものなどのうちで選択することができる。
【００２８】
前記位相変位器はルーフ形態(loop)、すなわちベンディング形態のストリップライン(strip line)で形成されることができる。
【００２９】
前記側面分配器枝らはストリップラインで作られて前記中心分配器枝はプロブが出力二重モード送信ラインに挿入されるプロブ形態で作られて前記側面分配器枝らはまた前記プロブらによって対応する出力二重モード送信ラインらに挿入される。
【００３０】
本発明の他の実施例よると、アンテナは、パラボラ軸が回転軸の外に位置する前記パラボラ母線が前記回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡と、前記回転軸を中心にして前記回転軸中心に一つの焦点が形成されて、他の焦点が前記回転軸の外に位置する楕円形母線が回転されることで形成されて、一つの円(Circle)と、前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡との間に位置する頂点(vertex)を含んで、前記円は前記主反射鏡縁に形成された円形の平面に位置して、０．５５〜０．７５の離心率(Eccentricity.Exc)を有する副反射鏡と、前記主反射鏡と前記副反射鏡との間に前記主反射鏡基礎内の前記回転軸上に位置する放射器を含んで構成される。
【００３１】
前記主反射鏡の直径Ｄに対する、前記円(Circle)と主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡頂点(apex)との距離Ｍの割合が０．１５〜０．３５である。
【００３２】
また、前記アンテナの追加的な変形は次のようなことが可能である。
【００３３】
前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する距離ｄは下記式によって定義されている。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００３４】
【数１】
2009517960.tif 000003
ここで、前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する線と前記回転軸がなす角度βは４５〜７０度である。
【００３５】
前記主反射鏡縁でなされた前記円形平面に位置するカバーが設置されて前記副反射鏡はカバー上に固定される。
【００３６】
前記主反射鏡縁でなされた前記円形平面に近く位置するカバーが設置されて、前記副反射鏡はカバー上に固定される。
【００３７】
前記副反射鏡の前記円の半径Erは次の条件によって選択される。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００３８】
【数２】
2009517960.tif 000004
前記副反射鏡の二番目焦点がなす焦点リングとパラボラ表面の前記主反射鏡焦点がなす焦点リングの半径の割合は次の条件によって選択される。
１．０１５≦Fe２r／Fr≦１．６
Fe２rは副反射鏡二番目焦点がなす焦点リングの半径、Frは主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径である。
【００３９】
前記放射器は、円錐状ホーンで構成されることができる。
【００４０】
最後の追加変形のため、前記円錐状ホーン半径Ｈｒと自由空間波長との割合は次の条件を満足するように選択される。
【００４１】
【数３】
2009517960.tif 000005
そして、前記円錐状ホーンの完全なフレア角度αは次の条件を満足するように選択される。ここで、λは、自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００４２】
【数４】
2009517960.tif 000006
また、前記パラボラ軸が前記回転軸と同一で、前記パラボラ母線が前記回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡で構成されることもできる。そして、前記楕円形母線が前記回転軸または回転軸周辺(Proximity)に沿って回転することで形成される副反射鏡で構成されることもできる。
【００４３】
本発明のまた他の実施例によると、アンテナは、パラボラ軸が回転軸の外に位置する前記パラボラ母線が前記回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡と、前記回転軸を中心にして前記回転軸中心に一つの焦点が形成されて他の焦点が前記回転軸の外に位置する楕円形母線が回転されることで形成されて、一つの円(Circle)と、前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡との間に位置する頂点(vertex)を含んで、前記円は前記主反射鏡縁に形成された円形の平面に位置する副反射鏡と、前記主反射鏡と前記副反射鏡との間に前記主反射鏡基礎内の前記回転軸上に位置する放射器を含んで構成されて、前記回転軸の外に位置する前記副反射鏡の二番目焦点がなす焦点リングと前記主反射鏡焦点がなす焦点リングの半径の割合が１．０１５≦Fe２r/Fr≦１．６の特徴を有する。
【００４４】
ここで、Fe２rは前記副反射鏡の二番目焦点がなす焦点リングの半径、Frは前記主反射鏡の焦点がなす焦点リングの半径である。
【００４５】
また前記アンテナの追加的な変形は次のようなことが可能である。
【００４６】
前記副反射鏡の離心率(Eccentricity.Exc)が０．５５〜０．７５である。
【００４７】
主反射鏡の直径Ｄに対する、前記円(Circle)と主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡頂点(apex)との距離Ｍの割合が０．１５〜０．３５である。
【００４８】
前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する距離ｄは、下記式によって定義されている。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００４９】
【数５】
2009517960.tif 000007
ここで、前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する線と前記回転軸がなす角度βは４５〜７０度である。
【００５０】
前記主反射鏡縁でなされた前記円形平面に位置するカバーが設置されて、前記副反射鏡はカバー上に固定される。
【００５１】
前記主反射鏡縁でなされた前記円形平面に近く位置するカバーが設置されて前記副反射鏡はカバー上に固定される。
【００５２】
前記副反射鏡の前記円の半径Erは次の条件によって選択される。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００５３】
【数６】
2009517960.tif 000008
前記放射器は、円錐状ホーンで構成されることができる。
【００５４】
最後の追加変形のために、前記円錐状ホーン半径Ｈｒと、自由空間波長との割合は次の条件を満足するように選択される。
【００５５】
【数７】
2009517960.tif 000009
そして、前記円錐状ホーンの完全なフレア角度αは、次の条件を満足するように選択される。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００５６】
【数８】
2009517960.tif 000010
また、前記パラボラ軸が前記回転軸と同一で、前記パラボラ母線が前記回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡で構成されることもできる。そして、前記楕円形母線が前記回転軸または回転軸周辺(Proximity)に沿って回転することで形成される副反射鏡で構成されることもできる。
【００５７】
本発明のまた他の実施例よると、アンテナは、任意の曲線形状の軸が回転軸の外に位置する前記任意の曲線形状の母線が前記回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡と、前記回転軸を中心にして任意の曲線形状の母線が回転されることで形成されて、一つの円(Circle)と、前記主反射鏡を向けて前記円と前記主反射鏡との間に位置する頂点(Vertex)を含む副反射鏡と、前記主反射鏡と前記副反射鏡との間に前記主反射鏡基礎内の前記回転軸上に位置する放射器を含んで構成されて、前記主反射鏡と前記副反射鏡とは下記の式で表示される。ここで、Z、rは主反射鏡と副反射鏡との座標であり、Zmは主反射鏡を、Zsは副反射鏡を示す。Ｄは主反射鏡の直径である。
【００５８】
【数９】
2009517960.tif 000011
【００５９】
【数１０】
2009517960.tif 000012
前記ｑｍｎ，ｍとｑｓｎ，ｍは下記のように定義される。
【００６０】
【数１１】
2009517960.tif 000013
【００６１】
【数１２】
2009517960.tif 000014
また前記のｑｓ０ｎ，ｍとｑｍ０ｎ，ｍは下記のように定義される。
【００６２】
【表１】
2009517960.tif 000015
【００６３】
【表２】
2009517960.tif 000016
主反射鏡の直径Ｄに対する、前記円(Circle)と主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡頂点(apex)との距離Ｍ-Ｍの割合が０．１５〜０．３５である。
【００６４】
前記主反射鏡縁でなされた前記円形平面に位置するカバーが設置されて前記副反射鏡はカバー上に固定される。
【００６５】
前記主反射鏡縁でなされた前記円形平面に近く位置するカバーが設置されて前記副反射鏡はカバー上に固定される。
【００６６】
前記副反射鏡の前記円の半径Erは次の条件によって選択される。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００６７】
【数１３】
2009517960.tif 000017
前記放射器は円錐状ホーンで構成されることができる。
【００６８】
最後の追加変形のために、前記円錐状ホーン半径Ｈｒと自由空間波長との割合は次の条件を満足するように選択される。
【００６９】
【数１４】
2009517960.tif 000018
そして、前記円錐状ホーンの完全なフレア角度αは、次の条件を満足するように選択される。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００７０】
【数１５】
2009517960.tif 000019
また、前記任意の曲線形状の軸が前記回転軸と同一であり、前記任意の曲線形状の母線が前記回転軸を中心にして回転することで形成される主反射鏡で構成されることもできる。そして、前記任意の曲線形状の母線が前記回転軸または回転軸周辺(Proximity)に沿って回転することで形成される副反射鏡で構成されることもある。
【００７１】
〔発明の効果〕
本発明によるアンテナ-給電装置及びアンテナは、高い開口效率と広帯域周波数範囲を維持しながら縦長さ方向のサイズが縮小された薄型構造のアンテナ-給電装置及びアンテナを提供することにある。
【００７２】
〔発明を実施するための最良の形態〕
アンテナ-給電装置(図１)は同一平面に位置する四つのアンテナを含んで構成される。各アンテナの主反射鏡１はパラボラ母線で作られて、各アンテナの副反射鏡２は楕円形母線(図１、図２)で作られる。副反射鏡２は円Ａと頂点Ｂを有する。頂点Ｂは主反射鏡１を向かい合って円Ａと主反射鏡１の間に位置する。副反射鏡２のまわりである円Ａは放物面によって形成される主反射鏡１の縁でなされた円Ｃが位置する平面と同一な平面に位置することができる(図１、図２)。各アンテナの放射器３は主反射鏡１と副反射鏡２との間の主反射鏡１の基礎内の回転軸(縦対称軸Z)上に位置する。図１の給電装置４は入力５が受信及び/または送信装置に連結されるように設置される。給電装置４の四つの出力６はそれぞれのアンテナ放射器３と対応されるように連結される。給電装置は電力分配器で作られるが、各分配器は単一モード送信ライン接合の形態で形成されて、各分配器は二つの同一な半分ずつに対して同位相の電力分配を有する。
【００７３】
図３に示すように、給電装置４の入力５と四つの出力６は二重モード送信ライン部分でなされる。入力５は分配器を経って四つの出力６まで単一モード送信ライン部分によって連結される。分配器らは一つの平面に位置する。各分配器の両側枝は対応される隣り出力６に連結されて、四つの分配器の中心枝は四つの側から給電装置４の入力５に連結される。入力５を基準にお互いに反対側に位置する二つの出力６の両側枝に１８０゜の位相変位を提供する位相変異器７が装置されることができる。
【００７４】
図１に示すように、カバー８は主反射鏡１の縁でなされた円Ｃが位置する平面に位置して、各アンテナに共通されるカバーがアンテナ-給電装置(ＡＦＤ)に設置される。それぞれの副反射鏡２の円２は共通されたカバー８に固定される。
【００７５】
二重モード送信技術を提供するために、給電装置４の入力５と四つの出力６は円形導波管部分(図３ないし５)で作られるか、または給電装置４の入力５と四つの出力６は正四角形導波管部分(図示せず)で作われることができる。
【００７６】
入力５は直四角形導波管部分を手段にして四つの出力６に連結されることができる(図４、５)。この場合、分配器はＴ字形態のコネクターでなされる。
【００７７】
位相変異器７は対応される出力と向かい合うＴ字形接合の側面枝での直四角形導波管幅の減少によるか、または対応される出力と向かい合うＴ字形接合の側面枝に設置される誘電体板によることができる。位相変異器７は対応される出力と向かい合うＴ字形接合の側面枝の長さ増加によることもできる（図５）。
【００７８】
入力５は同軸線部分によって四つの出力と連結されることができる(図３)。この場合、分配器は同軸のＴ字形接合の形態をなすことができる。位相変異器７は対応する出力と向かい合うＴ字形接合枝の長さ増加によって行われることができる(図５と類似)。
【００７９】
入力５はストリップライン部分によって四つの出力と連結される。ストリップラインは対称されるようになされることができる。位相変異器７はルーフの形態でベンディング(bending)されてなされることができる。
【００８０】
設計の単純化のために、特に、側面分配器枝はストリップラインでなされて、中心分配器枝はプロブ９でなされることができる(図６)。プロブ９の一末端は対応されるストリップラインと連結されて、プロブ９の他の末端は二重モード送信ラインの部分である出力５内部に固定される。側面分配器枝はプロブ１０によって対応される二重モード送信ラインの出力部分の内部に固定される。
【００８１】
一例で、アンテナ(図２、図７)はパラボラ母線で作られる主反射鏡１と、楕円形母線で作られる副反射鏡２を含んで構成される。副反射鏡２は円Ａと頂点Ｂを有する。頂点Ｂは主反射鏡１と向かい合って円Ａと主反射鏡１との間に位置する。放射器３は放物面の主反射鏡１と副反射鏡２との間である主反射鏡１基礎内の縦方向の対称軸Z上に位置する。
【００８２】
副反射鏡２は０．５５〜０．７５範囲内で選択された離心率(Exc)を有する楕円形母線に形成されて前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する距離ｄは下記式によって定義される。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００８３】
【数１６】
2009517960.tif 000020
ここで、前記副反射鏡の前記２個の他の焦点を連結する線と前記回転軸がなす角度βは４５〜７０度である。
【００８４】
主反射鏡１の直径Ｄに対する、前記円Ａ(Circle)と主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡頂点(apex)との距離(Ｍ)の割合が０．１５〜０．３５である。
【００８５】
副反射鏡２は楕円形母線が回転軸に沿って形成される場合が最も望ましいが、楕円形母線が回転軸周辺に沿って回転して形成される副反射鏡２で構成されるアンテナも有用に使われることができることは自明なことであり、この場合副反射鏡２の頂点Ｂは回転軸上に位置しないで回転軸周辺に円形形状及びその他の図形で形成及び変形が可能であるということが分かる。すなわち、副反射鏡の頂点Ｂは任意の幾何学的図形で表現及び定義されることができる。
【００８６】
副反射鏡２の円Ａ(図２、図７)は主反射鏡１縁に形成された円Ｃの領域内の平面に位置することができる。
【００８７】
主反射鏡１縁に形成された円Ｃの領域の同一または近接した平面に位置するカバー８がアンテナに設置されることができるし、副反射鏡２の円Ａはカバー８上に固定されることができる。
【００８８】
副反射鏡の半径Er(図７)は次の条件を満足するように選択されることができる。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００８９】
【数１７】
2009517960.tif 000021
副反射鏡２の楕円形表面二番目焦点でなされた焦点リング半径と主反射鏡１(図７)の放物面焦点でなされた焦点リング半径の割合は、次の条件が満足されるように選択される。
１．０１５≦Fe２r/Fr≦１．６
Fe２rは副反射鏡２の二番目焦点でなされた焦点リング半径である。
【００９０】
Frは主反射鏡１の焦点でなされた焦点リング半径である。
【００９１】
放射器３(図２、図７)は円錐状ホーンで作われることができる。
【００９２】
放射器３円錐状ホーンの半径Ｈｒと自由空間波長の割合は次の条件を満足するように選択されることができる。
【００９３】
【数１８】
2009517960.tif 000022
そして、円錐状ホーンの完全なフレア角度αは次の条件を満足するように選択される。
ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【００９４】
【数１９】
2009517960.tif 000023
また他の例で、アンテナ(図１０、図１１)は任意の曲線形状の母線で作られる主反射鏡(１-１)と、任意の曲線形状の母線で作られる副反射鏡(２-２)を含んで構成される。副反射鏡(２-２)は円Ａ-Ａと頂点Ｂ-Ｂを有する。頂点Ｂ-Ｂは主反射鏡(１-１)と向かい合って円Ａ-Ａと主反射鏡(１-１)との間に位置する。放射器(３-３)は主反射鏡(１-１)と副反射鏡(２-２)との間である主反射鏡(１-１)基礎内の縦方向の対称軸Z上に位置して、前記主反射鏡(１-１)と副反射鏡(２-２)とは下記のように定義される。
【００９５】
【数２０】
2009517960.tif 000024
【００９６】
【数２１】
2009517960.tif 000025
ここで、Z、rは主反射鏡と副反射鏡との座標であり、Zmは主反射鏡を、Zsは副反射鏡を示す。Ｄは主反射鏡の直径である。
【００９７】
前記のｑｍｎ，ｍとｑｓｎ，ｍは下記のように定義される。
【００９８】
【数２２】
2009517960.tif 000026
【００９９】
【数２３】
2009517960.tif 000027
また前記のｑｓ０ｎ，ｍとｑｍ０ｎ，ｍは下記表３、表４のように定義される。
【０１００】
【表３】
2009517960.tif 000028
【０１０１】
【表４】
2009517960.tif 000029
また、主反射鏡の直径Ｄに対する、前記円(Ａ-Ａ)と主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡(１-１)頂点(apex)との距離(Ｍ-Ｍ)の割合が０．１５〜０．３５である。
【０１０２】
副反射鏡の半径Er(図１１)は、次の条件を満足するように選択されることができる。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【０１０３】
【数２４】
2009517960.tif 000030
放射器(３-３)(図１０)は円錐状ホーンで作われることができる。
【０１０４】
放射器(３-３)円錐状ホーンの半径Ｈｒと自由空間波長の割合は次の条件を満足するように選択されることができる。
【０１０５】
【数２５】
2009517960.tif 000031
そして、円錐状ホーンの完全なフレア角度αは次の条件を満足するように選択される。ここで、λは自由空間波長の長さ、Ｄは主反射鏡の直径である。
【０１０６】
【数２６】
2009517960.tif 000032
副反射鏡１でのように、副反射鏡(２-２)は任意の曲線形状の母線が回転軸に沿って形成される場合が最も望ましいが、任意の曲線形状の母線が回転軸周辺に沿って回転して形成される副反射鏡(２-２)で構成されたアンテナも有用に使われることができることは自明なことであり、この場合副反射鏡(２-２)の頂点Ｂ-Ｂ(Vertex)は回転軸上に位置しないで、回転軸周辺に円形形状及びその他の図形で形成及び変形が可能であるということが分かる。
【０１０７】
すなわち、副反射鏡の頂点Ｂ-Ｂは任意の幾何学的図形でも表現及び定義されることができる。
【０１０８】
アンテナ-給電装置(図１)は次のような方式で作動する。
【０１０９】
給電装置によって遂行される機能は、入力５の二重モード送信ライン部分でのように電場ベクターＥと同一な方向を有した出力６の二重モード送信ライン部分の等価振幅(equi-amplitude)と同位相励起である(図３、図４)。図４に示すように、入力５がその頂点らが出力二重モード導波管ら(出力６)の軸上に置かれている正四角形の対角線のうちで一つに沿って偏向されている電場を有する電波によって励起されたと言えば、この電場ベクターは垂直と水平二つの成分で分けられる。それでは垂直成分はＴ字形接合の上側及び下側を励起させて、水平成分はＴ字形接合の右側及び左側を励起させるであろう。Ｔ字形接合の左側及び下側の電波の位相を０゜であるとする場合、Ｔ字形接合の上側及び右側の電波は１８０゜の位相を有するようになる。図４に表示されたものによると、０゜位相を有した電波にはプラス表示がなされていて、１８０゜の位相を有した反対位相の電波はマイナス表示がなされている。
【０１１０】
入力５によって励起された電波は電力分配器によって半分で分けられて、側面枝を経って二重モード送信ライン部分の出力６に到逹する。電波が通る入力５から出力６までの経路の長さが同一であるために、位相変異器７がない場合なら電波らはそれらの励起中に提供されたもののような位相を有して出力６に到逹するようになる。しかし、位相変異器７によって１８０゜程度位相が変位された位相を有した出力を励起させる電波らは、図４に示すような方式で分配されるであろう。
【０１１１】
垂直直四角形導波管は円形導波管のベクターＥの垂直成分を励起させて、水平直四角形導波管は円形導波管のベクターＥの水平成分を励起させる。励起された成分の位相は出力６(円形または正四角形導波管２)と連結された直四角形導波管内の電波の位相によって決まって、励起された成分の位相は図６の相対的に出力６の出力導波管に位置する直四角形導波管の励起方向及び直四角形導波管内の電波の位相によって決まる。
【０１１２】
励起させる電波が０゜位相を有して直四角形導波管は下から出力と連結されれば、垂直成分は０゜位相を有するように励起される。同じく、励起させる電波が１８０゜位相を有して直四角形導波管は上から出力と連結されれば垂直成分は０゜位相を有する。
【０１１３】
類似方式で、垂直成分は左側側面から励起されて電波が０゜位相を有すると０゜位相を有して、垂直成分は右側側面から励起されて電波が１８０゜位相を有すると、０゜位相を有する。図４はすべての出力６で、垂直及び水平成分が０゜位相を有するように励起されて電場の統合されたベクターが入力５と正確に同一に偏向される。電場ベクターＥと直交するように偏向された電波によって励起される時の給電装置４の作動も類似な方式で記述されることができる。
【０１１４】
二つの主(main)直交偏波された電波の送信を維持することができる円形または正四角形導波管は入力と出力導波管で使われることができる。Ｔ字形接合はＨ-面(H-plane)と連結された直四角形導波管によって形成される。具体的な連結構成は中心接合枝の整合を提供する追加的な要素を含むことができる。このような要素らではピン、整合ウェッジ(wedge)などである。同じ方式で直四角形及び円形導波管の間の連結は適切な動作を提供する追加的な要素を含んで構成されることができる。追加的な要素の構造と媒介変数の選択は工学的設計の問題であり、公知された手段によって解決されることができるが、例えば、高周波導波管装置媒介変数を高い正確度で予測する高周波構造シミューレーター(High Frequency Structure Simulator)のような電気力学的シミュレーションシステムを使うことができる。追加的要素の構造と媒介変数の選択が現代の知られた技術水準から新しい技術的進歩を有して来る本発明の課題ではないということは専門家には明白なものである。
【０１１５】
図４に示す連結で、位相変異器７は幅の変化を有する直四角形導波管部分としてなされる。直四角形導波管での主電波の電波定数γは次のようにそれの幅αによって決まるということが知られている。
【０１１６】
【数２７】
2009517960.tif 000033
ここで、κは自由空間波長数である。前記した公式から、導波管幅の変化は電波定数を変化させて、そのようなことで電波定数と導波管部分の長さをかけた値と同一な導波管部分内の位相変異(phase shift)が発生される。
【０１１７】
位相変異器７は電波定数が一定な誘電板を導波管に変えて設置することで具現されることもできる。
【０１１８】
図５は、導波管連結点を動くことによって発生する位相変異を有する導波管連結を示すものである。同一な連結が同軸送信ラインで使われることができる。
【０１１９】
隣合う出力らと連結された導波管中間部分の支点であるＴ字形連結の変位は送信ライン内の波長の４分の１である。このような場合Ｔ字形接合の側面枝での波長の位相差は要求される１８０゜に到逹する。
【０１２０】
ストリップラインが導波管の代りにコネクターで使われることができる。この場合において最も簡単なことは二つの金属遮蔽層の間に位置する導体ストリップラインに形成される対称ストリップライン(または、単純なストリップライン)である。このような連結でアンテナの下板が一つの遮蔽層役割をする。導体ストリップは、印刷回路技術手段によって薄い誘電体フィルムの上に作られる。印刷回路の要素を含むフィルムは前記二つの金属遮蔽層の間に交互に位置する二つのフォーム板(form plates)の間に位置する。このような構成は空気媒介変数と近い媒介変数を有する誘電体で満たされた対称ストリップラインを形成するが、これはフォーム(form)の誘電体特性が空気の誘電体特性と類似であるからである。一般的にさらに高い誘電率を有した誘電体の誘電体損失が排除されるようにするから高い周波数では非常に重要な要因である。
【０１２１】
図６は、給電装置４を作動するようにする導体ストリップラインを示すものである。ストリップラインと円形導波管との間の結合は導波管に挿入されたプロブ９、１０によってなされる。プロブ９、１０はストリップラインの延長でなされる。位相変異器７はルーフ形態の追加的なストリップライン部分を示す。ルーフの長さはルーフ及び直線送信ラインの間の１８０゜位相変異を提供する。
【０１２２】
結果的に(図３から図６まで)、信号は直交偏波を有した二つの信号送信を維持する四つの出力６から四つのアンテナそれぞれの放射器３またはアンテナ入力ポートに行く。アンテナ放射器３(図２)は円錐状ホーン、正四角形断面を有したピラミッド型ホーン、円錐状または内部がしわ寄ったピラミッド型ホーンなどでなされることができる。
【０１２３】
副反射鏡２(図２)は、アンテナ(図７)胴体軸(縦方向の対称軸Z)と一致する軸に沿って楕円が回転されることで形成される回転体を示す。図７でFe１は副反射鏡２の一番目焦点であり、Fe２は副反射鏡の二番目焦点であり、Fは主反射鏡１放物面の焦点であり、Ｈは放射器ホーン３の縁であり、Ｅは副反射鏡２の縁である。
【０１２４】
主反射鏡１は対称軸Zであるアンテナ軸周りに放物線が回転して形成される回転胴体としてなされる。放物面の頂点は回転軸Z上に位置するか、または回転軸Z周辺に位置する。楕円が回転される時に楕円の焦点のうちで一つであるFe１(一番目焦点)は回転軸Z上に位置して、二番目焦点Fe２はこの軸Zから離れたまま楕円が回転されることによって直径Ｄｅ(半径は、Fe２r)の焦点リングを形成する。類似に、放物線が回転されれば、放物線の焦点は直径Ｄｐ(半径はFr)の焦点リングを形成する。
【０１２５】
同様に、副反射鏡(２-２)(図１０)は、アンテナ(図１１)胴体軸(縦方向の対称軸Z)と一致する軸周りで任意の曲線形状が回転されることで形成される回転体を示す。主反射鏡(１-１)は対称軸Zであるアンテナ軸周りで任意の曲線形状が回転して形成される回転胴体としてなされることができる。主反射鏡の頂点は回転軸Z上や回転軸Z周りに位置することができる。
【０１２６】
アンテナの相互作用によって、アンテナ作動は受信モード及び送信モード両方で考慮されることができる。電波送信モードでのアンテナ作動を考慮すれば、二つの直交偏波電波中の一つが放射器ホーン３(３-３)の入力に入って行く。この電波は円錐状、またはピラミッド型ホーン３(３-３)の表面の頂点と一致する位相中心等を有したホーン３(３-３)で球形電波を放射させる。球形電波は放射器ホーン３(３-３)に沿って上側縁であるＨ(図７、図１１)まで伝えて、それが放射器ホーン３(３-３)の長さ及びフレア角度によって決まる形態を有した自由空間の球形電波に変換される。
【０１２７】
自由空間の球形電波は副反射鏡２(２-２)に放射される。アンテナの電力損失を減らしてアンテナ效率を増加させるため、ホーン３(３-３)は一番目側面から副反射鏡２(２-２)の領域内おみにエネルギーが供給されて、反対側で副反射鏡２(２-２)の均一な操向を提供するようにする形態を取る。金属で作られた副反射鏡２(２-２)は入射された電波を主反射鏡１(１-１)方向に反射させる形態である。その次に、主反射鏡１(１-１)は自由空間に入射された電波を再び放射する。
【０１２８】
前記に言及したものと電波の反射及び散乱の理解のためには主反射鏡と副反射鏡間のパラメータの選択の問題を解決しなければならないが、一例で幾何光学による解決及び接近は楕円形表面の一番目焦点Fe１が放射器３の位相中心と一致して、楕円形表面の二番目焦点Fe２が放物線焦点Ｆと一致させるものである。よって、放物線形態の主反射鏡１と楕円形態の副反射鏡２の回転で生じた焦点リングは一致する。このような幾何学的構造は大きい電気的サイズのアンテナの設計においては通常的なものである。このような反射鏡１の開口面の焦点の配置で同位相のフィールド分布が提供されて、これは遠距離領域で放射して狭いビームパターンを有する平行ビームフォーミング(beam forming)と等価的である。近接-焦点領域を通った後、ビームは拡張されて入射波を反射させた主反射鏡１の表面に操向されて、したがってアンテナ放射磁場を形成する。
【０１２９】
アンテナ效率を維持しながら薄型構造の厚さを有したアンテナの特徴は、このアンテナの厚さと副反射鏡２(２-２)のサイズが自由空間での波長と同等であるというものである。例えば、円Ａ(図２)の直径すなわち、副反射鏡２の直径はおおよそ１．５ないし２波長程度であることがある。前記副反射鏡２のサイズと係わって、幾何光学はアンテナ作動原理の適切な説明を与えることができずに、主反射鏡１(１-１)と副反射鏡２(２-２)との媒介変数を正しく選択するのに有用ではない。
【０１３０】
薄型構造の厚さ(そして、最大開口效率)を有したアンテナの場合、の上で示す焦点配置のための構成は少なくとも主反射鏡１の直径Ｄが３６波長以下であるアンテナでは適用されることができない。確かに大きい電気的サイズを有した副反射鏡２の使用は副反射鏡２によって主反射鏡１に生ずる陰によって開口效率の減少を避けることができないであろう。よって、例えば最大效率値は副反射鏡２の直径Ａが２ないし３波長である時達成されるであろう。例えば、主反射鏡１の直径が５ないし１８波長の範囲内で変化される時アンテナの厚さは１ないし３．５波長の範囲内で変化されるであろう。放射器３と副反射鏡２のサイズが１ないし３．５波長である時、その焦点らが拡散して、したがって主反射鏡１に入射された電波ビームは幾何光学の用語では正確に記述されることができない。
【０１３１】
アンテナ媒介変数設定の正確な接近は、媒介最適化アルゴリズムと組合されたマクスウェル方程式を利用する境界値問題の解決及び体系化に基礎した電気力学的接近である。このような接近フレーム内で目標にした関数ら、例えば開口效率、アンテナ厚さ、サイドローブ(Sidelobe)水準などが体系化される。また自由媒介変数セットが主反射鏡１(１-１)、副反射鏡２(２-２)及び放射器ホーン３(３-３)のサイズ及び形態を記述する特徴的ないくつかの点の座標及び位置で公式化される。自由媒介変数を変化させることで目標関数の最小(または最大)値を提供する媒介変数セットを見つけることができる。このような媒介変数セットが最も好適なものである。
【０１３２】
主反射鏡１(１-１)、副反射鏡２(２-２)及び放射器３(３-３)の特徴的な座標または位置は電磁気場の電波構造と主反射鏡１(１-１)、副反射鏡２(２-２)及び放射器３(３-３)の縁に存在する回折效果を考慮して選択する。電気力学的境界値問題を解くコンピュータープログラムによってなされた修飾計算とアンテナ媒介変数最適化と実験結果らは、例えば、楕円形態の副反射鏡２においては媒介変数である離心率(Exc)値が０．５５出すの０．７５の範囲に属する楕円形表面の副反射鏡２基礎の上に成り立たなければならないことを見せてくれたりする。この場合、副反射鏡２の円Ａは主反射鏡１の縁である円Ｃによって形成される平面内に位置することができる。一方では、この条件がアンテナの縦サイズの最小化とカバー８上の副反射鏡２設置ができるようにしてくれるのに、これは副反射鏡２と主反射鏡１の上端端と一つの水平面上に位置するからである。カバー８上に副反射鏡２を固定(図１、図２)することは通常的な方法と共にホーン３に付着する特別な誘電体下敷の上や金属形態の構造物に副反射鏡２を固定させる必要がないから確かに有利な点がある。
【０１３３】
図８は、離心率が前記最適範囲外である時の開口效率の減少を見せてくれる。図８は開口效率が実質的に多様な主反射鏡１直径を有したアンテナの離心率に依存するということを見せてくれる。
【０１３４】
通常的なアンテナのように楕円の一番目焦点Fe１と放射器ホーン３の位相中心は、放物線と楕円回転軸であるアンテナ対称軸Z上に位置する。しかし、最大開口效率の達成のためには、一番目楕円焦点Fe１はホーン位相中心との関係で主反射鏡１から陽の方向にZ軸に沿って少し移動されることができる。
【０１３５】
アンテナ軸対称によって、二つの直交偏波された電波によるアンテナの放射はこの電波らの間の差がアンテナ軸に対してただ９０゜程度偏波されたベクター回転のために同じ方式で生じる。
【０１３６】
また図９で、主反射鏡焦点であるFのr座標値は下記表５のr３と同一である。最適化の結果は下記の表に示すもののようである。主反射鏡１直径Ｄの多様な値らに対する座標システムr、zでの特徴的ないくつかの点の座標は表５で示すもののようである。
【０１３７】
【表５】
2009517960.tif 000034
アンテナ(図１０、図１１)は、任意の曲線形状の母線で作られる主反射鏡(１-１)と、任意の曲線形状の母線で作られる副反射鏡(２-２)を含んで構成される。副反射鏡(２-２)は円Ａ-Ａと頂点Ｂ-Ｂを有する。頂点Ｂ-Ｂは主反射鏡(１-１)と向かい合って円Ａ-Ａと主反射鏡(１-１)の間に位置する。放射器(３-３)は主反射鏡(１-１)と副反射鏡(２-２)との間である主反射鏡(１-１)基礎内の縦方向の対称軸Z上に位置して、前記主反射鏡(１-１)と副反射鏡(２-２)は下記のように定義される。
【０１３８】
【数２８】
2009517960.tif 000035
【０１３９】
【数２９】
2009517960.tif 000036
Z、rは主反射鏡と副反射鏡の座標であり、Zmは主反射鏡を、Zsは副反射鏡を示す。Ｄは主反射鏡の直径である。
【０１４０】
前記ｑｍｎ，ｍとｑｓｎ，ｍは下記のように定義される。
【０１４１】
【数３０】
2009517960.tif 000037
【０１４２】
【数３１】
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また前記のｑｓ０ｎ，ｍとｑｍ０ｎ，ｍは下記のように定義される。
【０１４３】
【表６】
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【０１４４】
【表７】
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主反射鏡の直径Ｄに対する、前記円(Ａ-Ａ)と主反射鏡回転軸上の前記主反射鏡(１-１)頂点(apex)との距離(Ｍ-Ｍ)の割合が０．１５〜０．３５である。
【０１４５】
最も成功的な特性を有したアンテナ-給電装置とアンテナは産業上薄型構造の衛星アンテナで使われることもできる。
【０１４６】
本発明は、Ku、Ka、X、C band、などにも適用が可能で、本明細書に記述されていなかった多様な形態の変形されたアンテナにも本発明の主旨から脱しない限り、本発明の思想に属するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】アンテナ-給電装置(Antenna-Feeder Device：ＡＦＤ)の平面図及び側面図を概略的に示すものである。
【図２】アンテナの構成要素である主反射鏡、副反射鏡、放射器を概略的に示すものである。
【図３】アンテナ-給電装置の機能的ダイヤグラムを示すものである。
【図４】導波管でなされたダイヤグラムを示すものである。
【図５】位相変異器がＴ字形接合の側面枝らの長さが増加または減少されることで実行された場合のダイヤグラムを示すものである。
【図６】分配器がストリップラインでなされた場合のダイヤグラムを示すものである。
【図７】側面で見たアンテナ半分の外形を示すものである。
【図８】多様な主反射鏡の直径を有するアンテナの楕円形副反射鏡の離心率による最大開口效率で統一されたアンテナの效率を示すものである。
【図９】表５に記載した座標値関連、アンテナを構成する主要座標位置を示すものである。
【図１０】任意の曲線形状の主反射鏡と、任意の曲線形状の副反射鏡で構成されたアンテナを示すものである。
【図１１】側面で見た任意の曲線形状の主反射鏡と、任意の曲線形状の副反射鏡で構成されたアンテナ半分の外形を示すものである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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