(57)【要約】  アンテナ装置（１）は、主鏡（２）と、補助主鏡（３）と、副鏡（４）と、補助副鏡（５）と、を備える。主鏡（２）は、補助主鏡（３）の外縁を取り囲んで形成され、補助主鏡（３）と同じ側に鏡面を有する。補助主鏡（３）は、主鏡穴（６）を有する。副鏡（４）は、補助主鏡（３）の鏡面側で主鏡穴（６）に対向して配置され、補助主鏡（３）の鏡面に向き合う鏡面を有する。補助副鏡（５）は、副鏡（４）の外縁を取り囲んで形成され、副鏡（４）と同じ側に鏡面を有する。主鏡（２）は入射した電磁波を補助副鏡（５）へ向けて反射し、補助副鏡（５）は主鏡（２）で反射された電磁波を補助主鏡（３）へ向けて反射し、補助主鏡（３）は補助副鏡（５）で反射された電磁波を副鏡（４）へ向けて反射し、副鏡（４）は補助主鏡（３）で反射された電磁波を主鏡穴（６）へ向けて反射する。
2016171246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主鏡穴を有する補助主鏡と、
前記補助主鏡の外縁を取り囲んで形成され、前記補助主鏡と同じ側に鏡面を有する主鏡と、
前記補助主鏡の鏡面側で前記主鏡穴に対向して配置され、前記補助主鏡の鏡面に向き合う鏡面を有する副鏡と、
前記副鏡の外縁を取り囲んで形成され、前記副鏡と同じ側に鏡面を有する補助副鏡と、を備え、
前記主鏡は入射した電磁波を前記補助副鏡へ向けて反射し、前記補助副鏡は前記主鏡で反射された電磁波を前記補助主鏡へ向けて反射し、前記補助主鏡は前記補助副鏡で反射された電磁波を前記副鏡へ向けて反射し、前記副鏡は前記補助主鏡で反射された電磁波を前記主鏡穴へ向けて反射する、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記主鏡及び前記補助主鏡の鏡面の反対側に配置される受信機をさらに備え、
前記補助主鏡で反射された電磁波が前記主鏡穴を通過して前記受信機に入射する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
電磁波のビーム径が、該電磁波が前記主鏡に到達したときに前記主鏡の外径に一致し、該電磁波が前記補助副鏡に到達したときに前記補助副鏡の外径に一致し、該電磁波が前記補助主鏡に到達したときに前記補助主鏡の外径に一致し、該電磁波が前記副鏡に到達したときに前記副鏡の外径に一致し、該電磁波が前記主鏡穴に到達したときに前記主鏡穴の径に一致する、
請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記主鏡は、主鏡焦点を焦点とする放物線の一部を中心軸を中心として回転させた放物面を鏡面とし、
前記補助主鏡は、第１の補助主鏡焦点と第２の補助主鏡焦点とを焦点とする楕円の一部を前記中心軸を中心として回転させた楕円面を鏡面とし、
前記副鏡は、副鏡焦点と前記第１の補助主鏡焦点とを焦点とする双曲線の一部を前記中心軸を中心として回転させた双曲面を鏡面とし、
前記補助副鏡は、前記主鏡焦点と前記第２の補助主鏡焦点とを焦点とする双曲線の一部を前記中心軸を中心として回転させた双曲面を鏡面とし、
前記中心軸は前記副鏡焦点と前記第１の補助主鏡焦点とを通る、
請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記補助主鏡、前記副鏡、及び前記補助副鏡の少なくとも一つの、曲率又は位置の少なくとも一方を変化させる制御部を備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記主鏡の外側に形成される追加主鏡と、前記補助副鏡の外側に形成される追加副鏡との組を、１又は複数備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
主鏡穴を有する補助主鏡と、
前記補助主鏡の外縁を取り囲んで形成され、前記補助主鏡と同じ側に鏡面を有する主鏡と、
前記補助主鏡の鏡面側で前記主鏡穴に対向して配置され、前記補助主鏡の鏡面に向き合う鏡面を有する副鏡と、
前記副鏡の外縁を取り囲んで形成され、前記副鏡と同じ側に鏡面を有する補助副鏡と、を備え、
前記副鏡は前記主鏡穴を通過した電磁波を前記補助主鏡へ向けて反射し、前記補助主鏡は前記副鏡で反射された電磁波を前記補助副鏡へ向けて反射し、前記補助副鏡は前記補助主鏡で反射された電磁波を前記主鏡へ向けて反射する、
アンテナ装置。
【請求項８】
前記主鏡及び前記補助主鏡の鏡面の反対側に配置される一次放射器を備え、
前記一次放射器から放射された電磁波が前記主鏡穴を通過して前記副鏡で反射される、
請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記一次放射器は前記主鏡穴に対向して配置され、前記主鏡穴へ向けて電磁波を放射する、
請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記主鏡及び前記補助主鏡の鏡面と反対側に配置される反射鏡を備え、
前記一次放射器は前記反射鏡に対向して配置され、前記反射鏡へ向けて電磁波を放射し、
前記反射鏡は前記一次放射器から放射された電磁波を前記主鏡穴へ向けて反射する、
請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記補助副鏡の鏡面の反対側に補助放射器を備え、
前記補助副鏡は前記補助放射器が放射する電磁波を透過する、
請求項７から１０のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記主鏡と前記補助主鏡との間に補助放射器を備える、請求項７から１０のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記補助放射器に信号を分配する分配回路を備える、
請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記補助放射器の励振位相を制御する移相器を備える、
請求項１３に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波天文や衛星通信の用途に、パラボラアンテナを含む反射鏡アンテナが用いられている。代表的な反射鏡アンテナとして複反射鏡アンテナがある。複反射鏡アンテナは、主鏡の中央部に穴を有し、穴に対向する副鏡を主鏡の表側に有し、一次放射器やビーム伝送系を主鏡の裏側に備えるアンテナである。複反射鏡アンテナは、複数の周波数で共用できる、送受信器と接続される導波管の長さを短くして低損失化できるといった利点を有する。【０００３】
特許文献１には、主反射鏡と、副反射鏡と、Ｍ個（Ｍ≧１）の集束反射鏡と、一次放射器とから構成される複反射鏡アンテナ装置が記載されている。該複反射鏡アンテナ装置は、主反射鏡と一次放射器との間に副反射鏡と集束反射鏡とを備え、主反射鏡と一次放射器との間に電波の導波路を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３５４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複反射鏡アンテナにおいて、副鏡の外径は支持構造によって決まる。また、反射鏡の反射面及びビームを効率よく利用するためには、副鏡に到達した電磁波のビーム径が副鏡の直径に一致していることが望ましい。以上の点から、従来の複反射鏡アンテナは、副鏡の一次放射器からの見込み角が大きいと、一次放射器から放射される電磁波のビーム径を大きくしなければならないという課題を有する。【０００６】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであって、電磁波のビーム径を小さくすることが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るアンテナ装置は、補助主鏡と、主鏡と、副鏡と、補助副鏡と、を備える。補助主鏡は、主鏡穴を有する。主鏡は、補助主鏡の外縁を取り囲んで形成され、補助主鏡と同じ側に鏡面を有する。副鏡は、補助主鏡の鏡面側で主鏡穴に対向して配置され、補助主鏡の鏡面に向き合う鏡面を有する。補助副鏡は、副鏡の外縁を取り囲んで形成され、副鏡と同じ側に鏡面を有する。主鏡は入射した電磁波を補助副鏡へ向けて反射し、補助副鏡は主鏡で反射された電磁波を補助主鏡へ向けて反射し、補助主鏡は補助副鏡で反射された電磁波を副鏡へ向けて反射し、副鏡は補助主鏡で反射された電磁波を主鏡穴へ向けて反射する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、主鏡の内側の補助主鏡と副鏡の外側の補助副鏡とを備え、電磁波をそれらの反射鏡で反射させることで、電磁波のビーム径を小さくすることが可能なアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るアンテナ装置の断面図である。
【図２】図１に示す主鏡及び補助主鏡の正面図である。
【図３】図１に示す副鏡及び補助副鏡の正面図である。
【図４】実施の形態１に係るアンテナ装置の断面図である。
【図５】実施の形態２に係るアンテナ装置の断面図である。
【図６】実施の形態３に係るアンテナ装置の断面図である。
【図７】図６に示す副鏡、補助副鏡、及び補助放射器の正面図である。
【図８】実施の形態４に係るアンテナ装置の断面図である。
【図９】図８に示す主鏡、補助主鏡、及び補助放射器の正面図である。
【図１０】実施の形態５に係るアンテナ装置の断面図である。
【図１１】変形例における副鏡、補助副鏡、補助放射器、及び分配回路の図である。
【図１２】変形例における副鏡、補助副鏡、補助放射器、移相器、及び分配回路の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１について、図１から図３を参照して説明する。図１は、アンテナ装置１の構成を示す断面図である。図２は、アンテナ装置１を図１の線Ａ−Ａ’を通り紙面に垂直な面から矢印の方向に見た正面図である。図３は、アンテナ装置１を図１の線Ｂ−Ｂ’を通り紙面に垂直な面から矢印の方向に見た正面図である。なお、本明細書が参照する図は概略図であって、反射鏡の曲率や、反射の法則について厳密に描かれているものではない。
【００１２】
アンテナ装置１は、例えば衛星通信の地上局として用いられる、電磁波を放射する送信アンテナである。図１に示すように、アンテナ装置１は、主鏡２と、補助主鏡３と、副鏡４と、補助副鏡５と、主鏡穴６と、一次放射器７と、を備える。
【００１３】
主鏡２は、補助副鏡５によって反射された電磁波をさらに反射することで、アンテナ装置１が放射する電磁波の方向を最終的に決定する凹面鏡である。図２に示すように、主鏡２は、中心に穴を有する円環状に形成されていて、補助主鏡３の外縁を取り囲み、内側が補助主鏡３と接続されている。主鏡２は、例えばアルミパネル又はアルミ蒸着した繊維強化プラスチック等から構成されている。主鏡２の外径（口径）は例えば５０ｍである。
【００１４】
補助主鏡３は、副鏡４によって反射された電磁波を補助副鏡５へさらに反射する凹面鏡である。図２に示すように、補助主鏡３は、中心に主鏡穴６を有する円環状に形成されていて、外側が主鏡２と接続されている。補助主鏡３は、例えばアルミパネル又はアルミ蒸着した繊維強化プラスチック等から構成されている。補助主鏡３の外径は例えば１０ｍ、内径（主鏡穴６の直径）は例えば１ｍである。
【００１５】
副鏡４は、一次放射器７によって放射された電磁波を補助主鏡３へ反射する凸面鏡である。副鏡４は、補助主鏡３と対向して設置されている。図３に示すように、副鏡４は、外側が補助副鏡４と接続されている。副鏡４は、例えばアルミパネル又はアルミ蒸着した繊維強化プラスチック等から構成されている。副鏡４の外径は例えば２ｍである。
【００１６】
補助副鏡５は、補助主鏡３によって反射された電磁波を主鏡２へさらに反射する凸面鏡である。補助副鏡５は、主鏡２及び補助主鏡３と対向して設置されている。図３に示すように、補助副鏡５は、中心に穴を有する円環状に形成されていて、副鏡４の外縁を取り囲み、内側が副鏡４と接続されている。補助副鏡５は、例えばアルミパネル又はアルミ蒸着した繊維強化プラスチック等から構成されている。補助副鏡５の外径は例えば５ｍである。
【００１７】
主鏡穴６は、電磁波を通過させるために補助主鏡３に形成された穴である。一次放射器７から放射された電磁波は、主鏡穴６を通って副鏡４へ到達する。
【００１８】
一次放射器７は、電磁波を放射する放射器であって、例えばホーンアンテナである。一次放射器７は、主鏡２及び補助主鏡３の背後、即ち副鏡４及び補助副鏡５の設置されている側と反対側に、副鏡４と対向して設置されている。一次放射器７の中心と副鏡４の中心とを結んだ軸が、アンテナ装置１の中心であるビーム中心軸Ｚである。ビーム中心軸Ｚは単に中心軸Ｚともいう。
【００１９】
アンテナ装置１の各反射鏡の曲率及び焦点の位置について、図を参照して詳細に説明する。なお、各反射鏡は曲線をビーム中心軸Ｚを中心として回転させた曲面を備えるが、ここでは断面図と二次曲線とを用いて、２次元で説明する。
【００２０】
図４は、アンテナ装置１の構成を示す断面図であり、アンテナ装置１が備える各反射鏡と、各反射鏡の焦点の位置を示している。なお、代表的なビームを矢印で示す。
【００２１】
図４に記載した符号について説明する。主鏡２は放物線を回転させた放物面を有する。該放物線の焦点を符号Ｆ２（主鏡焦点）で示す。補助主鏡３は楕円を回転させた楕円面を有する。該楕円の焦点を符号Ｆ３＿１（第１の補助主鏡焦点）及びＦ３＿２（第２の補助主鏡焦点）で示す。副鏡４は双曲線を回転させた双曲面を有する。該双曲線の焦点を符号Ｆ４＿１（第１の副鏡焦点）及びＦ４＿２（第２の副鏡焦点）で示す。補助副鏡５は双曲線を回転させた双曲面を有する。該双曲線の焦点を符号Ｆ５＿１（第１の補助副鏡焦点）及びＦ５＿２（第２の補助副鏡焦点）で示す。
【００２２】
図４に示すように、主鏡２は放物線を回転させた放物面を有する。主鏡２は、補助副鏡５によって反射された電磁波を一定の方向、例えばビーム中心軸Ｚに平行な方向に反射する。このため、主鏡２は、主鏡２の焦点である点Ｆ２と補助副鏡５の焦点の一つである点Ｆ５＿２とが一致するように配置されている。主鏡２の軸及び補助副鏡５の軸がビーム中心軸Ｚとなす角が大きくなりすぎると、これらの反射鏡の設置及び支持が困難になる。これを避けるため、主鏡２は、点Ｆ２がビーム中心軸Ｚ上ではなくそこからオフセットした位置に存在するように構成されている。
【００２３】
補助副鏡５は双曲線を回転させた双曲面を有する。補助副鏡５は、補助主鏡３によって反射された電磁波を、主鏡２に向かって、点Ｆ５＿２から放射されたかのように反射する。このため、補助副鏡５は、補助副鏡５の焦点の一つである点Ｆ５＿１と補助主鏡３の焦点の一つである点Ｆ３＿２とが一致するように配置されている。また、補助副鏡５は、反射した電磁波が主鏡２に到達した時に、該電磁波のビーム径が主鏡２の外径と一致するように構成されている。
【００２４】
補助主鏡３は楕円を回転させた楕円面を有する。補助主鏡３は、副鏡４によって反射された電磁波を、補助副鏡５に向かって、点Ｆ３＿２から放射されたかのように反射する。このため、補助主鏡３は、補助主鏡３の焦点の一つである点Ｆ３＿１と副鏡４の焦点の一つである点Ｆ４＿２とが一致するように配置されている。また、補助主鏡３は、反射した電磁波が補助副鏡５に到達した時に、該電磁波のビーム径が補助副鏡５の外径と一致するように構成されている。
【００２５】
副鏡４は双曲線を回転させた双曲面を有する。副鏡４は、一次放射器７から放射された電磁波を、補助主鏡３に向かって、点Ｆ４＿２から放射されたかのように反射する。このため、副鏡４は、副鏡４の焦点の一つである点Ｆ４＿１の位置に一次放射器７が位置するように配置されている。また、副鏡４は、反射した電磁波が補助主鏡３に到達した時に、該電磁波のビーム径が補助主鏡３の外径と一致し、かつ、一次放射器７から放射された電磁波が副鏡４に到達した時に、該電磁波のビーム径が副鏡４の外径と一致するように構成されている。
【００２６】
アンテナ装置１が電磁波を放射する仕組みについて、図１を再び参照して説明する。
【００２７】
一次放射器７は、副鏡４へ向かって電磁波を放射する。一次放射器７から放射された電磁波は主鏡穴６を通り、副鏡４に到達する。放射された電磁波のビーム径は、伝播するにしたがって大きくなり、該電磁波が主鏡穴６に到達したときは主鏡穴６の内径に一致し、該電磁波が副鏡４に到達したときは副鏡４の外径に一致する。
【００２８】
副鏡４は、副鏡４に到達した電磁波を補助主鏡３へ向かって反射する。反射された電磁波は補助主鏡３へ到達する。補助主鏡３に到達した電磁波のビーム径は、補助主鏡３の外径に一致する。
【００２９】
補助主鏡３は、補助主鏡３に到達した電磁波を補助副鏡５へ向かって反射する。反射された電磁波は補助副鏡５へ到達する。補助副鏡５に到達した電磁波のビーム径は、補助副鏡５の外径に一致する。
【００３０】
補助副鏡５は、補助副鏡５に到達した電磁波を主鏡２へ向かって反射する。反射された電磁波は主鏡２へ到達する。主鏡２に到達した電磁波のビーム径は、主鏡２の外径に一致する。
【００３１】
主鏡２は、主鏡２に到達した電磁波をビーム中心軸Ｚと平行な方向への指向性を有した電磁波として反射する。
【００３２】
以上のような構成によって、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、複数の主鏡と複数の副鏡とを備え、それらの反射鏡で一次放射器から放射された電磁波を順次反射し、伝播させることでビーム径を拡大することができる。したがって、本実施の形態の主鏡の外径と同程度の直径を有する主鏡と、本実施の形態の補助副鏡の外径と同程度の直径を有する副鏡とを備える従来の複反射鏡アンテナ装置と比較して、電磁波のビーム径を小さくすることができる。
【００３３】
一次放射器から放射される電磁波のビーム径が大きいと、主鏡に設ける穴の径が大きくなり、着雪や雨滴による影響が大きくなってしまうことがある。電磁波のビーム径を小さくすることで、主鏡穴を小さくすることができ、着雪や雨滴による影響を低減することができる。
【００３４】
主鏡穴をフィドームと呼ばれる電磁波を透過するカバーで覆い、メンテナンス性を向上させることがある。主鏡穴の径が大きくなるとフィドームを一体に形成することができず、素材をつなぎ合わせて形成せざるを得なくなり、電磁波の透過性能に影響を与えてしまうことがある。電磁波のビーム径を小さくすることで、フィドームを一体に形成し、電磁波に与える影響を小さくすることができる。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置１について、図５を参照して説明する。図５は、アンテナ装置１の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同一または同等の構成要素には同じ符号を付す。
【００３６】
図５に示すように、アンテナ装置１は、反射鏡８と、ビーム伝送穴９と、を備える。また、一次放射器７が、反射鏡８に対向して設置されている。
【００３７】
反射鏡８は、一次放射器７によって放射された電磁波を副鏡４へ反射する反射鏡である。反射鏡８は、主鏡２及び補助主鏡３の背後、即ち副鏡４及び補助副鏡５の設置されている側と反対側の、ビーム中心軸Ｚ上に設置されている。反射鏡８は、一次放射器７から放射され、反射鏡８が反射した電磁波が、第１の副鏡焦点Ｆ４＿１から放射された電磁波と一致するように設置されている。
【００３８】
ビーム伝送穴９は、一次放射器７から放射された電磁波が伝送される穴である。主鏡２及び補助主鏡３の背後には、アンテナ装置１を支持及び駆動するための機構（図示しない）が多数配置されており、ビーム伝送穴９はその各機構に形成されている。
【００３９】
アンテナ装置１が電磁波を放射する仕組みについて説明する。
【００４０】
一次放射器７は、反射鏡８へ向かって電磁波を放射する。一次放射器７から放射された電磁波はビーム伝送穴９を通り、反射鏡８に到達する。
【００４１】
反射鏡８は、反射鏡８に到達した電磁波を副鏡４へ向かって反射する。反射された電磁波は主鏡穴６を通り、副鏡４に到達する。反射された電磁波のビーム径は、伝播するにしたがって大きくなり、該電磁波が主鏡穴６に到達したときは主鏡穴６の内径に一致し、該磁波が副鏡４に到達したときは副鏡４の外径に一致する。以降は、実施の形態１と同様である。
【００４２】
以上のような構成によって、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、実施の形態１に係るアンテナ装置１と同様に、電磁波のビーム径を小さくすることができる。
【００４３】
電磁波のビーム径を小さくすることで、ビーム伝送穴を小さくすることができ、支持及び駆動するための機構へ与える影響を小さくすることができる。また、複数の一次放射器を追加し、マルチビームを形成する場合でも、ビーム径による影響を小さくすることができる。
【００４４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置１について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、アンテナ装置１の構成を示す断面図である。図７は、アンテナ装置１を図６の線Ｃ−Ｃ’を通り紙面に垂直な面から矢印の方向に見た正面図である。なお、実施の形態２と同一または同等の構成要素には同じ符号を付す。
【００４５】
図７に示すように、アンテナ装置１は、例えば四つの補助放射器１０を備える。
【００４６】
補助放射器１０は、一次放射器７が放射する電磁波とは周波数が異なる電磁波を放射する放射器であって、例えばホーンアンテナである。補助放射器１０は、補助副鏡５の鏡面の反対側の、リング状に形成される第２の補助副鏡焦点Ｆ５＿２が存在する位置に９０度ごとに設置されている。補助副鏡５は一次放射器７が放射する周波数の電磁波を反射し、補助放射器１０が放射する周波数の電磁波を透過する周波数選択鏡面を形成している。
【００４７】
補助放射器１０は、補助副鏡５を透過させて主鏡２へ向けて電磁波を放射することで、一次放射器７によって放射された電磁波が形成するビームとは異なる周波数のビームを形成する。これによって、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、実施の形態２に係るアンテナ装置１と同様の効果に加えて、アンテナ装置１単体で複数の周波数の電磁波を同時に送信することができるという効果を実現する。
【００４８】
また、補助放射器１０を９０度ごとに四つ配置することで、それぞれの補助放射器１０の受信レベルを比較し、位相比較モノパルス追尾を実現することもできる。
【００４９】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置１について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、アンテナ装置１の構成を示す断面図である。図９は、アンテナ装置１を図８の線Ｄ−Ｄ’を通り紙面に垂直な面から矢印の方向に見た正面図である。なお、実施の形態２と同一または同等の構成要素には同じ符号を付す。
【００５０】
図９に示すように、アンテナ装置１は、四つの補助放射器１０を備える。
【００５１】
本実施の形態において、補助放射器１０は、主鏡２と補助主鏡３との間に、補助副鏡５と対向して９０度ごとに設置されている。主鏡２及び補助主鏡３の少なくとも一方には、補助放射器１０を配置し、補助放射器１０が放射する電磁波を通過させる開口を確保するために、穴又はくぼみが形成されている。補助副鏡５は、一次放射器７の放射する電磁波と補助放射器１０の放射する電磁波との両方を反射する。
【００５２】
補助放射器１０は補助副鏡５へ向けて電磁波を放射し、補助副鏡５は到達した電磁波を主鏡２へ反射する。主鏡２は到達した電磁波を反射し、一次放射器７によって放射された電磁波が形成するビームとは異なる周波数のビームを形成する。これによって、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、実施の形態３に係るアンテナ装置１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置１について、図１０を参照して説明する。図１０は、アンテナ装置１の構成を示す断面図である。なお、実施の形態２と同一または同等の構成要素には同じ符号を付す。
【００５４】
図１０に示すように、アンテナ装置１は、実施の形態２の補助主鏡３と、副鏡４と、補助副鏡５とにそれぞれ代えて、駆動補助主鏡１３と、駆動副鏡１４と、駆動補助副鏡１５とを備える。さらに、アンテナ装置１は、制御部１６を備える。
【００５５】
駆動補助主鏡１３は、他の実施の形態における補助主鏡３に、反射鏡の位置、曲率を変化させることが可能な駆動装置を加えたものである。駆動装置は、例えばモータとギアの組み合わせであって、駆動補助主鏡１３を構成する反射鏡を前後に移動させることで、駆動補助主鏡１３の位置を変化させることができる。また、駆動補助主鏡１３を複数の鏡面パネルで構成し、駆動装置でそれぞれの鏡面パネルを移動させることで、駆動補助主鏡１３の曲率を変化させることができる。言い換えれば、駆動補助主鏡１３は、位置及び曲率を変化させることが可能な反射鏡である。駆動副鏡１４及び駆動補助副鏡１５についても同様である。
【００５６】
制御部１６は、例えばコンピュータであって、駆動補助主鏡１３と、駆動副鏡１４と、駆動補助副鏡１５とを制御し、これらの位置及び曲率を変化させる制御装置である。
【００５７】
制御部１６は、駆動補助主鏡１３、駆動副鏡１４、及び駆動補助副鏡１５の位置及び曲率を、駆動副鏡１４の主鏡２側の焦点、即ち第１の駆動副鏡焦点Ｆ１４＿１の位置が移動するように制御する。このとき、制御部１６は反射鏡と反射鏡との関係、及びビーム径と反射鏡の径との関係が維持されるように制御を行う。例えば、駆動補助副鏡１５によって反射された電磁波が主鏡２に到達したときに、該電磁波のビーム径が主鏡２の外径に一致する、という関係は維持される。
【００５８】
言い換えれば、制御部１６は、移動した第１の駆動副鏡焦点Ｆ１４＿１から放射された電磁波が、反射鏡で順次反射され、主鏡２で反射されてビーム中心軸Ｚと平行な方向に放射されるように、駆動補助主鏡１３、駆動副鏡１４、及び駆動補助副鏡１５の位置及び曲率を制御する。
【００５９】
本実施の形態に係るアンテナ装置１によれば、実施の形態２に係るアンテナ装置１と同様の効果に加えて、駆動副鏡１４の焦点の位置を変化させることができる。このことにより、一次放射器７やそれに代わる装置の位置と駆動副鏡１４の焦点とを一致させることができ、効率のよい電磁波の放射が実現できる。
【００６０】
上記実施の形態は、いずれも本発明の趣旨の範囲内で各種の変形が可能である。上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。本発明の範囲は実施形態よりも添付した請求項によって示される。請求項の範囲内、および発明の請求項と均等の範囲でなされた各種変形は本発明の範囲に含まれる。
【００６１】
例えば、実施の形態１から実施の形態５では、アンテナ装置１が電磁波を放射する送信アンテナモデルを用いて説明したが、アンテナの可逆性により、アンテナ装置１が電磁波を受信する受信アンテナモデルにおいても、同様の構成で同様の効果を得ることができる。
【００６２】
一次放射器７は電磁波を放射するとしたが、これに限られるものではない。一次放射器７自身もアンテナであり、アンテナの可逆性により、電磁波の送信及び受信の両方を行うことができる。即ち、一次放射器７は受信機としても機能する。
【００６３】
主鏡２をはじめとする反射鏡を円形、又は円環状であるとしたが、これに限られるものではない。反射鏡の形状は楕円形であってもよいし、多角形であってもよい。本明細書では、円又は円環は、真円だけでなく、楕円や多角形をも含むものとする
【００６４】
実施の形態３及び４において、アンテナ装置１は分配回路１８をさらに備えてもよい。図１１は、変形例における副鏡、補助副鏡、補助放射器、及び分配回路の図である。図１１に示すように、分配回路１８は補助放射器１０に接続されている。分配回路１８を用いて信号を分配することで、複数の補助放射器１０を一つのアレイアンテナとして用いることができる。
【００６５】
実施の形態３及び４において、アンテナ装置１は分配回路１８加えて移相器１７をさらに備えてもよい。図１２は、変形例における副鏡、補助副鏡、補助放射器、移相器、及び分配回路の図である。図１２に示すように、分配回路１８は補助放射器１０にそれぞれ移相器１７を介して接続されている。移相器１７は、補助放射器１０の励振位相を制御する。移相器１７を用いて補助放射器１０の励振位相を制御することで、主鏡２の自重による変形によって生じた収差を仰角ごとに補正することができ、自重変形による利得変化を抑制することができる。
【００６６】
実施の形態３及び４において、アンテナ装置１は補助放射器１０を四つ備え、補助放射器１０は９０度ごとに設置されるとしたが、これに限られるものではない。補助放射器１０の数は任意であり、一つ又は四つ以外の複数であってもよい。さらに、設置される位置も任意である。
【００６７】
実施の形態５において、制御部１６は、駆動補助主鏡１３と、駆動副鏡１４と、駆動補助副鏡１５とを制御し、これらの位置及び曲率を変化させるとしたが、これに限られるものではない。駆動補助主鏡１３と、駆動副鏡１４と、駆動補助副鏡１５との少なくとも一つを制御し、位置又は曲率の少なくとも一方を変化させてもよい。
【００６８】
主鏡２の内側が補助主鏡３と接続されるとしたが、これに限られるものではない。主鏡２の内側と補助主鏡３の外側との間に隙間があってもよい。副鏡４及び補助副鏡５についても同様である。
【００６９】
副鏡４及び補助副鏡５が凸面鏡であるとするカセグレンアンテナモデルを用いて説明したが、これに限られるものではない。例えば、副鏡４や補助副鏡５として凹面鏡を採用したグレゴリアンアンテナモデルを用いてもよい。さらに、いずれの反射鏡も、実施の形態において説明したものに限られず、平面鏡を含む任意の曲率の反射鏡を採用することができる。
【００７０】
アンテナ装置１が、２枚の主鏡と２枚の副鏡とを備えるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、主鏡２の外側に追加主鏡を備え、補助副鏡５の外側に追加副鏡を備え、電磁波の反射回数が２回増えたアンテナ装置を構成してもよい。この場合、電磁波をビーム中心軸Ｚと平行な方向に放射するのは最も外側の主鏡である追加主鏡になる。同様に、主鏡と副鏡との組をさらに増やしてもよい。
【００７１】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【００７２】
本出願は、２０１５年４月２４日に出願された、日本国特許出願特願２０１５−０８９１１９号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１５−０８９１１９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、アンテナ装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…アンテナ装置、２…主鏡、３…補助主鏡、４…副鏡、５…補助副鏡、６…主鏡穴、７…一次放射器、８…反射鏡、９…ビーム伝送穴、１０…補助放射器、１３…駆動補助主鏡、１４…駆動副鏡、１５…駆動補助副鏡、１６…制御部、１７…移相器、１８…分配回路、Ｆ２…主鏡焦点、Ｆ３＿１…第１の補助主鏡焦点、Ｆ３＿２…第２の補助主鏡焦点、Ｆ４＿１…第１の副鏡焦点、Ｆ４＿２…第２の副鏡焦点、Ｆ５＿１…第１の補助副鏡焦点、Ｆ５＿２…第２の補助副鏡焦点、Ｆ１４＿１…第１の駆動副鏡焦点、Ｚ…ビーム中心軸。
【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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【図１２】
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【国際調査報告】
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