(57)【要約】【課題】柔軟な膜を電波反射面に用いた場合でも電波反射に必要な凹面を形成して確実に支持する。【解決手段】導電性を有し、電波を反射する凹面を形成する柔軟な膜１と、チューブ状のインフレータブル構造が組み合わされたトラス構造からなり、所望の曲率に沿った位置で膜１を支持する複数の支持部４２を有するフレーム４とを備え、フレーム４の支持部４２で膜１を支持することにより膜１に所望の曲率の凹面を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し、電波を反射する凹面を形成する柔軟な膜と、
チューブ状のインフレータブル構造が組み合わされたトラス構造からなり、所望の曲率に沿った位置で前記膜を支持する複数の支持部を有するフレームとを備え、
前記フレームは、前記各支持部で前記膜を支持することにより前記膜に所望の曲率の凹面を形成することを特徴とするインフレータブル支持反射鏡アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のインフレータブル支持反射鏡アンテナにおいて、
前記膜は、金属メッシュと、この金属メッシュに縫い込まれたケーブルネットとからなることを特徴とするインフレータブル支持反射鏡アンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載のインフレータブル支持反射鏡アンテナにおいて、
前記金属メッシュに代えて、強化繊維を用いた複合部材を用いることを特徴とするインフレータブル支持反射鏡アンテナ。
【請求項４】
請求項２に記載のインフレータブル支持反射鏡アンテナにおいて、
前記金属メッシュに代えて、導電処理を施した複合部材を用いることを特徴とするインフレータブル支持反射鏡アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インフレータブル支持反射鏡アンテナに関し、特に宇宙空間に配置されるインフレータブル支持構造の反射鏡アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙空間に配置されるアンテナなどの支持・補強構造として、インフレータブル構造の研究・開発が進んでいる。
このインフレータブル構成とは、密閉された袋状構造物の内室に気体を充填して、その内圧でチューブやバルーンなどの所定形状の構造物を構成するものである。
チューブ状のインフレータブル構成については、それ自体が支柱やトラス構造などのユニット部材となり、あるいは角環や円環状のリングチューブとしてその内側にアンテナ素子を実装した膜を展開する構造とすることができる（例えば、特許文献１など参照）。
【０００３】
バルーン状のインフレータブル構成については、一例として、図６に示すような、インフレータブル反射鏡アンテナ５０がある。
図６は従来のインフレータブル反射鏡アンテナを示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図を示している。
このインフレータブル反射鏡アンテナ５０は、その周部を全周にわたって互いに接続した、柔軟な電波透過膜５１と、導電処理を施した電波を反射するための柔軟な膜５２とから構成されている。そして、これら膜により密封形成される内室５７に気体充填装置５８から気体を充填してバルーン状構造物を形成して、その内圧により膜５２を凹面に保持することで、所望の曲率を持った高効率の電波反射面を容易に形成できる反射鏡アンテナを実現している。
【０００４】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】
特開２００１−０９９３９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の反射鏡アンテナでは、衛星搭載用の大型でかつ軽量な反射鏡型のアンテナを作成する場合、電波を反射する面を軽量に作成しようとすると、反射面が柔軟になってしまうことから、その柔軟な面を支持する構造物が必要になってくる。しかしながら、トラスなどの通常支持構造として使われる部材を新たに用いると、その分だけアンテナが重くなってしまうという問題点がある。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、柔軟な膜を電波反射面に用いた場合でも電波反射に必要な凹面を形成して確実に支持できる展開型のインフレータブル支持反射鏡アンテナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかるインフレータブル支持反射鏡アンテナは、導電性を有し、電波を反射する凹面を形成する柔軟な膜と、チューブ状のインフレータブル構造が組み合わされたトラス構造からなり、所望の曲率に沿った位置で膜を支持する複数の支持部を有するフレームとを備え、フレームで、各支持部で膜を支持することにより膜に所望の曲率の凹面を形成するようにしたものである。
膜としては、金属メッシュと、この金属メッシュに縫い込まれたケーブルネットとからなる膜を用いてもよい。
また、金属メッシュに代えて、強化繊維を用いた複合部材を用いてもよく、あるいは、導電処理を施した複合部材を用いてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるインフレータブル支持反射鏡アンテナについて説明する。図１は本発明の一実施の形態にかかるインフレータブル支持反射鏡アンテナを示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図を示している。
このインフレータブル支持反射鏡アンテナ１０は、電波を反射する凹面、例えば回転放物面を形成するための導電性を有する柔軟な膜１と、チューブ状のインフレータブル構造が組み合わされたトラス構造をなし、膜１が電波を反射する凹面を形成するように膜１を支持するフレーム４とから構成されている。
【０００８】
膜１は、ケーブルネット２を縫い込んだ金属メッシュ３からなり、導電性を有する金属メッシュ３により電波を反射する。
図２は、フレーム４の全体構造を示す概略図である。図３は、フレーム４を構成するインフレータブル構造体４０を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。フレーム４は複数のインフレータブル構造体４０が連結されて構成されており、さらにインフレータブル構造体４０は、その内室への気体充填に応じて展開するチューブ状のインフレータブル構造４１が連結されてトラス構造を構成している。
【０００９】
図３では、インフレータブル構造体４０として、六角錘体の上部を切り取ったような六角錘台を呈しており、隣接するインフレータブル構造体４０とその側面で連結することにより、全体として凹面を形成する。なお、隣接するインフレータブル構造体４０間で、六角錘台の辺をなすインフレータブル構造４１を兼用してもよい。
このインフレータブル構造体４０の上部には、ポール状の複数の支持部４２が取り付けられており、その先端が支持点５となって膜１の電波反射用凹面をなす金属メッシュ３の背面側を支持する。これにより、膜１に反射鏡アンテナとして機能するのに必要な曲率で凹面が形成される。
【００１０】
図４および図５に、支持点の位置とその支持高さの設定例を示す。図４に示すように、膜１で回転放物面からなる電波反射用の凹面を形成する場合、ｆを反射鏡アンテナの焦点距離、Ｒを反射鏡アンテナの半径位置（距離）とすると、膜１の凹面中心軸に対して垂直でその凹面中心点Ｐを通る基準平面からその凹面までの高さＨ１は、
Ｈ１＝Ｒ２／４ｆ
で表される。
【００１１】
この凹面をフレーム４で支持する際、フレーム４の基準凹面６は、フレーム４のうち支持部４２を含まないインフレータブル構造体４０の各上面（六角形）から形成される球面となる。ｒ（Ｒ＞ｒ）を球面の半径とすると、基準凹面６までの高さＨ０は、
Ｈ０＝ｒ−√（ｒ２−Ｒ２）
で表される。
したがって、これらＨ０とＨ１の高さの差を支持部４２の長さＨ＝Ｈ１−Ｈ０で調整する。
【００１２】
例えば、反射鏡アンテナ（凹面）の焦点距離ｆ＝１０．４ｍ、開口経＝１３．５ｍ、球面の半径ｒ＝２４ｍの場合、各支持点の距離Ｒと高さＨは、図５のような関係となる。
各支持点５が図５の関係となるようフレーム４を構成することにより、具体的にはインフレータブル構造体４０の側面の傾きや支持部４２の高さなどを選択することにより、膜１が反射鏡アンテナとして機能するのに必要な曲率で凹面が形成される。
【００１３】
このように、インフレータブル構造を用いたトラス構造をなすフレームで、柔軟な膜を支持するようにしたので、衛星搭載用の大型の反射鏡アンテナを作成する際に柔軟な膜を電波反射面に用いた場合でも電波反射に必要な凹面を形成して確実に支持できる。したがって、衛星打ち上げ時にロケットフェアリング内に折り畳んで小さく収納することができ、宇宙でインフレータブル構造に気体を導入して展開させ、アンテナとして機能させることができる。また、インフレータブル構造を用いることで通常の構造部材より軽量にすることができ、インフレータブル構造を展開後に硬化することで反射鏡アンテナに必要な剛性を得ることができる。
【００１４】
膜１については、金属メッシュ３の代わりに、強化繊維を用いた複合部材を用いてもよい。強化繊維としては炭素繊維（カーボンファイバー）やガラス繊維（グラスファイバー）などがある。上記複合部材は、このような強化繊維に樹脂を含浸させた後、熱や圧力をかけて成形したものである。
また、金属メッシュ３の代わりに、導電処理を施した複合部材を用いてもよい。これは、導電性不織布と呼ばれる銅などの導電性の繊維を織らずに焼結させたものを、上記炭素繊維と一緒に樹脂を含浸させた後、熱や圧力をかけて成形したものである。
【００１５】
なお、以上では、フレーム４を構成するインフレータブル構造体４０として、六角錘台を用いた場合を例として説明したがこれに限定されるものではなく、他の多角形からなる多角形錘台、さらには異なる角数の多角形を組み合わせて用いてもよく、前述と同様の作用効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、導電性を有し、電波を反射する凹面を形成する柔軟な膜と、チューブ状のインフレータブル構造が組み合わされたトラス構造からなり、所望の曲率に沿った位置で膜を支持する複数の支持部を有するフレームとを備え、フレームの各支持部で膜を支持することにより膜に所望の曲率の凹面を形成するようにしたので、衛星搭載用の大型の反射鏡アンテナを作成する際に柔軟な膜を電波反射面に用いた場合でも電波反射に必要な凹面を形成して確実に支持できる。したがって、衛星打ち上げ時にロケットフェアリング内に折り畳んで小さく収納することができ、宇宙でインフレータブル構造に気体を導入して展開させ、アンテナとして機能させることができる。また、インフレータブル構造を用いることで通常の構造部材より軽量にすることができ、インフレータブル構造を展開後に硬化することで反射鏡アンテナに必要な剛性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるインフレータブル支持反射鏡アンテナを示す構成図である。
【図２】フレームの全体構造を示す概略図である。
【図３】フレームを構成するインフレータブル構造体を示す構成図である。
【図４】電波反射用膜の支持点を示す説明図である。
【図５】支持点の位置とその支持高さの設定例である。
【図６】従来のインフレータブル反射鏡アンテナを示す構成図である。
【符号の説明】
１０…インフレータブル支持反射鏡アンテナ、１…膜（電波反射用）、２…ケーブルネット、３…金属メッシュ、４…フレーム、４０…インフレータブル構造体、４１…インフレータブル構造、４２…支持部、５…支持点。
【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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