(57)【要約】【課題】コア壁面による偏波の散乱を低減したデュアルグリッド型アンテナ装置を提供する。【解決手段】、第１の偏波方向の電波を反射し、前記第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向の電波を通過する導電性グリッドを有する第１の反射鏡と、前記第１の反射鏡に対しオフセット角を有し、かつ鏡面が平行移動した位置に配置される第２の反射鏡と、前記第１の反射鏡の焦点に配置され、前記第１の偏波方向で励振される第１の電波を放射する第１の１次放射器と、前記第２の反射鏡の焦点に配置され、前記第２の偏波方向で励振される第２の電波を放射する第２の１次放射器とを備え、前記第１の反射鏡はハニカムコアを表皮で挟んだハニカム構造を有し、前記ハニカムコアは、前記第２の１次放射器の電波励振点を頂点とした中空の多角錐であってその頂部が切り落とされた多角錐の構造体が重ね合わされた構造を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏波方向の電波を反射し、前記第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向の電波を通過する導電性グリッドを有する第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡に対しオフセット角を有し、かつ鏡面が平行移動した位置に配置される第２の反射鏡と、
前記第１の反射鏡の焦点に配置され、前記第１の偏波方向で励振される第１の電波を放射する第１の１次放射器と、
前記第２の反射鏡の焦点に配置され、前記第２の偏波方向で励振される第２の電波を放射する第２の１次放射器と、
を備えたアンテナ装置であって、
前記第１の反射鏡はハニカムコアを表皮で挟んだハニカム構造を有し、
前記ハニカムコアは、前記第２の１次放射器の電波励振点を頂点とした中空の多角錐であってその頂部が切り落とされた多角錐の構造体が重ね合わされた構造を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
第１の偏波方向の電波を反射し、前記第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向の電波を通過する導電性グリッドを有する第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡に対しオフセット角を有し、かつ鏡面が平行移動した位置に配置される第２の反射鏡と、
前記第１の反射鏡の焦点に配置され、前記第１の偏波方向で励振される第１の電波を放射する第１の１次放射器と、
前記第２の反射鏡の焦点に配置され、前記第２の偏波方向で励振される第２の電波を放射する第２の１次放射器と、
を備えたアンテナ装置であって、
前記第１の反射鏡はハニカムコアを表皮で挟んだハニカム構造を有し、
前記ハニカムコアの壁面は、前記壁面の面法線が、前記第２の電波が前記第２の反射鏡で反射された反射波の進行方向と垂直となるように形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は２重反射鏡を備えたアンテナ装置に関するものである。特に、導電性グリッドパターンを設けたサンドイッチ構造を有する第１の反射鏡と第１の反射鏡から離間配置された第２反射鏡とからなる２重反射鏡を用いた直交２偏波共用のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信容量の拡大にともない、マイクロ波およびミリ波帯で使用される情報通信用のアンテナにおいては、直交する２つの直線偏波を共用したアンテナが主流となってきている。
衛星に搭載する衛星搭載用アンテナの特性として、低交差偏波特性が要求される。低交差偏波特性を満たすアンテナの一つとして、デュアルグリッドアンテナがある(例えば、非特許文献１参照)。
【０００３】
デュアルグリッドアンテナは直交する２偏波方向の電波を個別に反射する２重反射鏡を備え、２重反射鏡はグリッドパターンを設けた前面反射鏡（第１の反射鏡ともいう）と、グリッドの無い導体面である後面反射鏡（第２の反射鏡ともいう）の２枚の反射鏡からなる。前後２枚の反射鏡は例えばリング状のインターコスタルにより接続される。
一般にデュアルグリッドアンテナの前面反射鏡および後面反射鏡はサンドイッチ構造を採用している。前面反射鏡を構成する部品のうちグリッドパターンは導電体であり、グリッドパターン以外の表皮やコアなどは誘電体となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４５５２２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】宮原他、“鏡面修整デュアルグリッドアンテナ”、信学技報、A-P96-1（1996-4）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サンドイッチ構造の前面反射鏡においては、通常、サンドイッチ構造を構成するコアの壁面は前面反射鏡の表皮の法線方向と並行になる。
しかしながら、コア壁面は必ずしも後面反射鏡の偏波の進行方向と並行にならないため、コア壁面で偏波が散乱してノイズとなるという課題があった。
【０００７】
デュアルグリッドアンテナの前面反射鏡のコアの壁面によって電気特性を悪化させる課題に関しては、これまで種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特開平７−２４５５２２号公報に記載された発明では、後面反射鏡に設けた貫通穴を通して、サポート構造部材からスタンドオフを通し、支持に対して強くかつ曲げに対して柔らかい板状のフレキシブルスタンドオフを用いて前面反射鏡を支持する構造が開示されている。この構造は前面反射鏡の変形量の大小が後面反射鏡に影響を与え、後面反射鏡を反らせたり歪ませたりすることはなく、前面反射鏡の延び、縮みの変形が反りや歪みの変形となることが避けられるため反りや歪みに起因する電波の焦点のずれはおさえられ、通信の安定性が向上する。しかしながら、構造内部のコア壁面で偏波が散乱し、ノイズとなる課題は解決できておらず、ノイズにより所望の電気的特性を満足することができないという課題があった。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、デュアルグリッドアンテナの前面反射鏡を構成するサンドイッチ構造のコア壁面により電波が散乱して電気特性が劣化することを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のアンテナ装置は、第１の偏波方向の電波を反射し、前記第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向の電波を通過する導電性グリッドを有する第１の反射鏡と、前記第１の反射鏡に対しオフセット角を有し、かつ鏡面が平行移動した位置に配置される第２の反射鏡と、前記第１の反射鏡の焦点に配置され、前記第１の偏波方向で励振される第１の電波を放射する第１の１次放射器と、前記第２の反射鏡の焦点に配置され、前記第２の偏波方向で励振される第２の電波を放射する第２の１次放射器とを備えたアンテナ装置であって、前記第１の反射鏡はハニカムコアを表皮で挟んだハニカム構造を有し、前記ハニカムコアは、前記第２の１次放射器の電波励振点を頂点とした中空の多角錐であってその頂部が切り落とされた多角錐の構造体が重ね合わされた構造を有する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、デュアルグリッドアンテナの前面反射鏡を構成するサンドイッチ構造のコア壁面での電波の散乱を防止して、高電気利得のアンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るアンテナ装置を模式的に示した構成図である。
【図２】実施の形態１に係るアンテナ装置のコア３の俯瞰図である。
【図３】実施の形態１に係るコア３の製造方法を説明する図である。
【図４】実施の形態２に係るアンテナ装置を模式的に示した構成図である。
【図５】実施の形態２に係るアンテナ装置のコア２３の俯瞰図である。
【図６】実施の形態２に係るコア２３の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置を模式的に示した構成図である。
図１において、アンテナ装置は、第１の偏波方向で励振された第１の電波を放射する第１の１次放射器１１と、第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向で励振された第２の電波を放射する第２の１次放射器１２と、第１および第２の１次放射器の電波放射方向に対して中心軸がオフセット配置された２重反射鏡とを備えている。
【００１３】
２重反射鏡は、第１および第２の電波を所定方向に放射するために、第１の電波を反射しかつ第２の電波を通過させるための導電性グリッドを有する第１反射鏡１と、第２の電波を反射する第２反射鏡とにより構成される。
【００１４】
第１の反射鏡１は、コア３及び誘電体の前面表皮４ａと後面表皮４ｂにより構成され、コア３の両端面（上下面）を前面表皮４ａと後面表皮４ｂとにより挟んだサンドイッチ構造をなす。
コア３は誘電体材料を六角形の蜂巣状に成形したハニカム構造を有する。一例としてケブラー繊維強化樹脂のような誘電体を材料とし、ケブラー繊維を六角形の蜂巣状に成形したケブラーハニカムコアからなる。
前面表皮４ａ内には、一定方向（第１の電波Ｗ１の偏波方向）に揃えて導電性グリッド（図示せず）が敷設されている。
【００１５】
第１の反射鏡１と第２の反射鏡２は、鏡軸方向（Ｚ軸）からみて円形開口で重なっている。それぞれの焦点はオフセット面内に配置され、第１の反射鏡１と第２の反射鏡２を異なるオフセット角にし、Ｚ軸方向に相対的に平行移動することにより、焦点を分離している。各々の焦点には第１の１次放射器１１と第２の１次放射器１２が配置される。なお、２重の反射鏡の配置に関しては、例えば、特開２００７-２３５５６４号公報にも記載がある。
第２の反射鏡２は、第１の反射鏡と同様にハニカム構造を有する。第２の反射鏡２の前面表皮内には、一定方向（第１の電波Ｗ１の偏波方向と直交する方向の第２の電波Ｗ２の偏波方向）に揃えて導電性グリッドが敷設されている。なお、第２の反射鏡２については前面表皮に導電性グリッドを設けずに、金属製の反射鏡、または金属と同等の電波反射特性を有する反射鏡（例えば、カーボン繊維織物からなる反射鏡）を用いることもできる。
【００１６】
インターコスタル５は、第１の反射鏡１と第２の反射鏡２に挟み込まれるように配置され、第１反射鏡１および第２反射鏡２とに結合されて、第１の反射鏡１と第２の反射鏡２の相対位置関係を固定する。
【００１７】
第１の１次放射器１はホーンアンテナなどからなり、第１の偏波方向に励磁された第１の電波Ｗ１を放射する。
一方、第２の１次放射器２はホーンアンテナなどからなり、第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向に励磁されを放射する。
【００１８】
ここで第１の反射鏡１を構成するコア３のハニカム構造は、第２の１次放射器１２の電波放射点を頂点とした中空の多角錐であってその頂部が切り落とされた多角錐の構造体が重ね合わされた、蜂巣状の構造を有している。
【００１９】
図２は、実施の形態１のコア３の俯瞰図の一例である。
図２のように、コア３は断面が六角形の形状をしたコア３の壁面同士が相互に接したハニカム構造する。コア３の断面の六角形の大きさは、第２の１次放射器１２に近いほど小さく、第２の１次放射器１２から離れるに従って大きくなる。
このように、コア３のハニカム構造は、第２の１次放射器１２の電波放射点を頂点とした中空の多角錐であってその頂部が切り落とされた多角錐が重ね合わされた構造を有している。
ここで、図２の矢印Ｗ２は、第２の１次放射器１２から放射された第２の電波の進行方向を表わしたものである。コア３の壁面は、第２の１次放射器１２から放射された第２の電波Ｗ２の進行の妨げにならないように、放射形状に成形される。
コア３がこのような頂部を切り落とした角錐形状を有することにより、第２の１次放射器１２から放射された第２の電波がコア３の壁面で反射することを低減することが可能となり、コア壁面での電波の散乱を防止することができる。
【００２０】
次に、実施の形態１のアンテナ装置の動作を説明する。
第１の１次放射器から放射された第１の電波Ｗ１は、ハニカム構造の誘電体からなる第１の反射鏡１の表面において、第１の１次放射器１による偏波方向と同一方向に形成された導電性グリッドにより反射され、アンテナ前面の所定方向に放射される。
【００２１】
第２の１次放射器２から第２の偏波方向（第１の偏波方向と直交する偏波方向）に励磁された第２の電波Ｗ２は、第１の偏波方向に揃って導電性グリッドが敷設された第１の反射鏡１の前面表皮４ａを通過する。
次に、第２の電波Ｗ２は第１の反射鏡１のコア３内を通過する。ここで第１の反射鏡１を構成するコア３の壁面は、先に説明したように第２の電波Ｗ２の進行方向と一致する放射形状を有している。
このため第２の電波Ｗ２は、コア３内を通過する際にコア３の壁面で反射することが少なく、コア３を通過することができる。
コア３を通過した第２の電波Ｗ２は、第１の反射鏡１の後面表皮４ｂを透過した後、第２の反射鏡２の表面において反射され、アンテナ前面の所定方向に放射される。
【００２２】
このように実施の形態１によれば、第２の電波Ｗ２は、第１の反射鏡１を通過する際に第１の反射鏡１を構成するコア３の壁面において反射することが抑えられる。これにより、第１の反射鏡通過時の電波の散乱損失を低減することが可能となり、高電気利得のアンテナ装置を得ることができる。
【００２３】
次に、第１の反射鏡１を構成するコア３の製造方法について説明する。
図３はコア３の製造方法を説明する図であり、コア３を積層する時のシート状プリプレグ７を成形型６に積層した状態の俯瞰図である。
放射形状を有する成形型６に、樹脂が硬化する前の状態のシート状プリプレグ７を積層し、その後加熱硬化する。
このようにすることで、放射型成形品を多数成形することが出来る。そして、これらを例えば接着結合することで、放射形状を有するコア３を得ることが出来る。
なお、接着結合には例えばエポキシ接着剤もしくはシアネート接着剤が望ましい。
【００２４】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係るアンテナ装置を模式的に示した構成図である。
実施の形態２では、第１の反射鏡２１を構成するコア２３の壁面を、第２の反射鏡２２で反射された電波の進行方向に沿うように形成している。
【００２５】
アンテナ装置は、実施の形態１と同様に、第１の偏波方向で励振された第１の電波を放射する第１の１次放射器１１と、第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向で励振された第２の電波を放射する第２の１次放射器１２と、第１および第２の１次放射器の電波放射方向に対して中心軸がオフセット配置されたパラボラ形状の２重反射鏡とを備えている。なお、実施の形態１と同等の機能を有する構成には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００２６】
２重反射鏡は、第１および第２の電波を所定方向に放射するために、第１の電波を反射しかつ第２の電波を通過させるための導電性グリッドを有する第１の反射鏡２１と、第２の電波を反射する第２の反射鏡２２とにより構成される。
【００２７】
第１の反射鏡２１は、コア２３及び誘電体の前面表皮４ａと後面表皮４ｂにより構成され、コア２３の両端面（上下面）を前面表皮４ａと後面表皮４ｂとにより挟んだサンドイッチ構造をなす。
コア３は誘電体材料を六角形の蜂巣状に成形したハニカム構造を有する。一例としてケブラー繊維強化樹脂のような誘電体を材料とし、ケブラー繊維を六角形の蜂巣状に成形したケブラーハニカムコアからなる。
前面表皮４ａ内には、一定方向（第１の電波Ｗ１の偏波方向）に揃えて導電性グリッド（図示せず）が敷設されている。
【００２８】
第１の１次放射器１はホーンアンテナなどからなり、第１の偏波方向に励磁された第１の電波Ｗ１を放射する。一方、第２の１次放射器２はホーンアンテナなどからなり、第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向に励磁された第２の電波Ｗ２を放射する。
【００２９】
ここで、第１の反射鏡２１を構成するコア２３は、断面が六角形状である中空の六角柱を、その壁面で接するように積層した構造を成す。
積層したコア２３はお互いが平行に配置された位置関係にあり、図４に示すように、第２の１次放射器１２から放射された第２の電波Ｗ２が第２の反射鏡２３において反射された電波Ｗ２rの進行方向と一致するように形成されている。
【００３０】
図５は実施の形態２のコア２３の俯瞰図である。
図５に示すように、六角形状のコア２３の壁面同士は相互に接してハニカムコアを形成する。
図５の矢印Ｗ２rは、第２の１次放射器１２から放射された第２の電波Ｗ２が第１の反射鏡２１を通過し、第２の反射鏡２２で反射した後の第２の電波Ｗ２rの進行方向を表わしたものである。
ここで、実施の形態２のコア２３の壁面は、第２の反射鏡２２で反射した第２の電波Ｗ２の進行方向と一致する形状に成形されている。
【００３１】
次に、動作を説明する。
第１の１次放射器１１から放射された第１の電波Ｗ１は、ハニカム構造の誘電体からなる第１の反射鏡２１の表面において、第１の１次放射器１による偏波方向と同一方向に形成された導電性グリッドにより反射され、アンテナ前面の所定方向に放射される。第１の反射鏡２１はパラボラ形状であるため平行ビームとなって放射される。
【００３２】
第２の１次放射器２から第２の偏波方向（第１の偏波方向と直交する偏波方向）に励磁された第２の電波Ｗ２は、第１の偏波方向に揃って導電性グリッドが敷設された第１の反射鏡２１を通過する。
第１の反射鏡２１を通過した第２の電波Ｗ２は、第２の反射鏡２の表面において反射されアンテナ前面の所定方向に放射される。なお第２の反射鏡２２はパラボラ形状であるため反射波は平行ビームとなって放射される。
【００３３】
第２の反射鏡２２の表面で反射された反射波Ｗ２rは、第１の反射鏡１のコア２３内を通過する。ここで第１の反射鏡１を構成するコア３の壁面は、先に説明したように第２の電波Ｗ２の反射波Ｗ２rの進行方向と一致する放射形状を有している。
このため反射波Ｗ２rは、コア２３内を通過する際にコア２３の壁面で反射することが少なく、コア２３を通過することができる。
【００３４】
このように実施の形態２によれば、第２の電波Ｗ２は、第２の反射鏡２２で反射された後に第１の反射鏡２１を通過する際に、第１の反射鏡２１を構成するコア２３の壁面において反射することが抑えられる。これにより、第１の反射鏡通過時の電波の散乱損失を低減することが可能となり、高電気利得のアンテナ装置を得ることができる。
【００３５】
次に、実施の形態２のコア２３の製造方法について説明する。
図６はコア２３の積層時のシート状プリプレグ７を成形型６に積層した状態の俯瞰図を示す。
コア２３は、放射形状を有する成形型６に、樹脂が硬化する前の状態のシート状プリプレグ７を積層し、その後、加熱硬化することで放射型成形品を多数成形することが出来る。これらを例えば接着結合することで、壁面が上下面に対して傾斜した形状を有するコア３を得ることが出来る。
接着結合には例えばエポキシ接着剤もしくはシアネート接着剤が望ましい。
なお、コア３２は表皮４ａ、４ｂと接着結合されることでサンドイッチ構造となる。
【符号の説明】
【００３６】
１ 第１の反射鏡、２ 第２の反射鏡、３ コア、４a  前面表皮、４b  後面表皮、５ インターコスタル、６ 成形型、７ シート状プリプレグ、１１  第１の１次放射器、１２  第１の１次放射器、２１  第１の反射鏡、２２  第２の反射鏡、２３  コア、Ｗ１  第１の電波、Ｗ２  第２の電波、Ｗ２r  第２の電波の反射波。
【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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