(57)【要約】【課題】ルーネベルグ電波レンズと組み合わせるアンテナ素子を小型化して複数のアンテナ素子を狭い間隔でレンズの焦点部に並べて配置することを可能ならしめ、さらに、アンテナからチューナーに至る室内配線を１本に統合することを可能ならしめた電波レンズアンテナ装置を提供する。【解決手段】電波ビームを収束する半球状の電波レンズ１と、この電波レンズ１の球の２分断面に取り付けられる反射板２とを備える電波レンズアンテナ装置において、ピックアップと初段増幅器をひとつにまとめたアンテナ素子３（フィード）を電波レンズ１の任意の電波収束点に複数個配置し、さらに、反射板上に中継ボックス１０を設けてその中に、従来ＬＮＢに含めていた周波数変換回路と発信器を設け、各アンテナ素子３と中継ボックス１０との間をＲＦ伝送ライン１１で結んで電波の焦点部に配置するアンテナ素子（フィード）から周波数変換回路と発信器を取り除いた。また、各衛星からの電波を中継ボックス１０内で選択して出力するか又は周波数軸上にシリアルに並べて出力するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波ビームを収束する半球状の電波レンズと、この電波レンズの球の２分断面に取り付けられて天空から入射される電波または標的に向けて放射される電波を反射させる反射板とを備える電波レンズアンテナ装置において、
ピックアップと初段増幅器をひとつにまとめたフィードを電波レンズの任意の電波収束点に複数個配置し、さらに、前記反射板上に中継ボックスを設けてその中継ボックス内に、各フィードを出力回路に選択的に接続する切換回路と、この切換回路と出力回路との間に介在する周波数変換回路及び発信器を設け、各フィードと前記中継ボックスとの間をＲＦ伝送ラインで接続したことを特徴とする電波レンズアンテナ装置。
【請求項２】
電波ビームを収束する半球状の電波レンズと、この電波レンズの球の２分断面に取り付けられて天空から入射される電波または標的に向けて放射される電波を反射させる反射板とを備える電波レンズアンテナ装置において、
ピックアップと初段増幅器をひとつにまとめたフィードを電波レンズの任意の電波収束点に複数個配置し、さらに、前記反射板上に中継ボックスを設けてその中継ボックス内に、各フィードの出力を個別に処理する周波数変換回路及び発信周波数の異なる発振器と、周波数変換された各フィードからの信号をシリアルに並べて出力する合成回路を設け、各フィードと前記中継ボックスとの間をＲＦ伝送ラインで接続したことを特徴とする電波レンズアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電波レンズを収束する半球状のルーネベルグ電波レンズと複数のアンテナ素子とを組み合わせて構成される無線通信用の電波レンズアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半球状のルーネベルグ電波レンズを用いたアンテナ装置の概念図を図１に示す。図中１は電波ビームを収束する半球状のルーネベルグ電波レンズ（以下単に電波レンズと言う）、２は電波レンズ１の球の２分断面に取り付けられて天空から入射される電波または標的に向けて送出される電波を反射させる反射板、３は電波を送信または受信するアンテナ素子である。アンテナ素子３は、図示しないアーチ型のアームなどで保持して、電波レンズ１の任意の電波収束点に配置できるようにしてある。
【０００３】
この電波レンズアンテナ装置は、例えば受信を考えたとき、ある方向から到来した電波Ａは、電波レンズ１によりその進行方向が曲げられて反射板２に至り、次に反射板２で反射されて図１に示すようにレンズの中心に対して反対側に収束されるので、これをアンテナ素子３で受信することができる。このことは、反射板２よりも上の任意の方向から到来した電波を受信できる、換言すれば、電波レンズ１の半球状の任意の点が焦点に成り得ることを意味している。
【０００４】
なお、送信の場合は上記とは逆であり、可逆性が成立する。
【０００５】
また、図１はレンズの表面上に焦点がある状態にしたが、焦点は実際にはレンズ表面よりも少し外側（一般には０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の範囲で調整される）にあることが多い。
【０００６】
上記の特性を考慮すれば、赤道を含む面内に存在する複数（Ｎ個）の静止衛星に対し、独立的に受信あるいは送信するためには、アンテナ素子３を複数（Ｎ個）用意し、各静止衛星に対する焦点にアンテナ素子を設置すればよく、ひとつの電波レンズでＮ個の衛星に対応できると言うのが、本電波レンズアンテナ装置の大きな利点である。
【０００７】
ところで、従来衛星との通信に利用されているパラボラアンテナでは、受信、送信のためにアンテナ素子として図２、図３に示すようなＬＮＢ（ローノイズブロック）が装備されている。このＬＮＢは、電波を取り込むピックアップ４と、低ノイズ初段増幅器５、周波数変換回路６、発信器７を設けた回路基板８をひとつにまとめたものである。
【０００８】
このＬＮＢを装備したパラボラアンテナは、ひとつの衛星からの電波（例えば１２ＧＨｚ帯、日本国内のＢＳは１１．７ＧＨｚ〜１２．２ＧＨｚ、ＣＳは１２．２ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚを使用）を、パラボラアンテナの鏡面で収束し、これを焦点位置に配置したＬＮＢのピックアップ４で受信し、低ノイズの初段増幅器５で増幅後、周波数変換回路６で発振器７の出力信号（例えば１１．２ＧＨｚ）とミキシングして、例えば５００ＭＨｚ〜１．５５ＧＨｚのＩＦ信号として出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、日本国内では、一般に通信衛星は赤道上に４度（海外では２度）間隔で隣接しており、地球表面上から見たそれらの通信衛星（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ：略してＣＳと称されている）の離角はおおよそ４．４度（海外では２．２度）である。上述した電波レンズアンテナ装置の利点を活かしてその４．４度間隔の衛星と各々独立して通信するためには、アンテナ素子を電波レンズの表面近くにある焦点位置に４．４度間隔で並べる必要がある。この要求に応えようとすると隣り合うアンテナ素子間の間隔が非常に狭くなり、パラボラアンテナに用いられているＬＮＢでは大きすぎるため（このＬＮＢは、一般的にホーンアンテナよりも大きくなる）そのＬＮＢを小型化することが不可欠になる。
【００１０】
また、レンズアンテナは、パラボラアンテナと違ってひとつの電波レンズで多数の衛星との同時通信ができることが特徴であるが、各々のＬＮＢからの出力信号を屋内のチューナーまで引き込むには、図４に示すようにＬＮＢ数と同数の同軸ケーブル９が必要であり、屋内の配線が嵩張り、配線の体裁なども悪くなる。
【００１１】
従って、ＬＮＢの小型化と併せて室内配線の簡素化も図る必要がある。
【００１２】
この配線の簡素化の要求に応えるために従来考えられている回路に電波レンズアンテナを組み合わせた概念を図５に示す。
【００１３】
この図５は、室内に引き込むケーブルを１本に集約するために、各ＬＮＢに選択回路を付加してＬＮＢの各々を直列につないでおり、チューナーを通して選択信号を送り込み、選択されたひとつの衛星からの信号のみを例えば１〜３ＧＨｚの信号に変換して出力する。しかしながら、この方法は、信号ケーブル（ＩＦ伝送ライン１２）を１本に集約できる利点はあるが、ＬＮＢが選択回路を付加した分従来よりも大きくなる欠点と、複数の衛星からの電波を同時にチューナーに送り込むことができず、複数の衛星放送テレビを家族等が別々に見て楽しむと言ったことができない欠点がある。
【００１４】
この発明は、アンテナ素子の小型化と室内配線の集約を可能ならしめて上記の不具合を解消した電波レンズアンテナ装置を提供することを課題としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、電波ビームを収束する半球状の電波レンズと、この電波レンズの球の２分断面に取り付けられて天空から入射される電波または標的に向けて放射される電波を反射させる反射板とを備える電波レンズアンテナ装置において、ピックアップと初段増幅器をひとつにまとめめたフィードを電波レンズの任意の電波収束点に複数個配置し、さらに、前記反射板上に中継ボックスを設けてその中継ボックス内に、各フィードを出力回路に選択的に接続する切換回路と、この切換回路と出力回路との間に介在する周波数変換回路及び発信器を設け、各フィードと前記中継ボックスとの間をＲＦ伝送ラインで接続した。
【００１６】
また、もう一つの方法として、前記電波レンズと反射板とを備える電波レンズアンテナ装置において、ピックアップと初段増幅器をひとつにまとめたフィードを電波レンズの任意の電波収束点に複数個配置し、さらに、前記反射板上に中継ボックスを設けてその中継ボックス内に、各フィードの出力を個別に処理する周波数変換回路及び発信周波数の異なる発振器と、周波数変換された各フィードからの信号をシリアルに並べて出力する合成回路を設け、各フィードと前記中継ボックスとの間をＲＦ伝送ラインで接続した。
【００１７】
【作用】
半球状の電波レンズと反射板を組み合わせたアンテナ装置には、電波の反射に寄与しない空きスペースが反射板上に存在する。この発明の電波レンズアンテナ装置は、その空きスペースに中継ボックスを設け、従来ＬＮＢに含ませていた周波数変換回路と発信器をその中継ボックス内に設けてフィード（アンテナ素子）の構成要素の中から周波数変換回路と発信器を取り除いており、その分、フィードを小型化することができる。
【００１８】
また、衛星からの電波を中継ボックス内で選択するか又は、周波数軸上にシリアルに並べて出力するので、中継ボックスからチューナーに至るケーブルは１本でよく、室内配線の集約も可能になる。
【００１９】
なお、衛星からの電波を周波数軸上にシリアルに並べて出力するものは、チューナーに信号分離回路を含ませて各衛星からの信号を分離・注出することができるので、複数の衛星放送テレビを同一家屋内で別々に見て楽しむことも可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図６乃至図８に基づいて説明する。
【００２１】
図６に示すように、この発明の電波レンズアンテナ装置は、半球状のルーネベルグ電波レンズ１と、この電波レンズ１の球の２分断面に取り付ける反射板２と、Ｎ（＝複数）個の衛星に対応させて各衛星からの電波の焦点部に配置するＮ個のアンテナ素子３（図のそれは後述するフィード）と、反射板２上に設ける中継ボックス１０と、各アンテナ素子３と中継ボックス１０との間に設ける信号伝送用のＲＦ伝送ライン１１と、アンテナ素子３を所定位置に保持するホルダ（図示せず）とで構成される。なお、中継ボックス１０と室内のチューナー（図示せず）は、１本のＩＦ伝送ライン１２によって接続される。
【００２２】
図６に示す電波レンズアンテナ装置の第１の基本回路構成を図７に、第２の基本回路構成を図８にそれぞれ示す。
【００２３】
図７、図８の両回路とも、ピックアップ４、そのピックアップ４で受信したＶ偏波、Ｈ偏波の各信号をそれぞれに増幅する低ノイズ初段増幅器５、偏波切換回路１３及びフィルタ１４を備えるフィードを、アンテナ素子３として採用している。なお、ここでは、直線偏波（Ｖ、Ｈ）の場合を述べているが、円偏波（右回り、左回り）の場合も同じである。また、ここでは図の簡略化のために、通信相手を衛星Ｉと衛星ＩＩの２個（Ｎ＝２）と仮定している。
【００２４】
図７の回路は、通信相手の衛星を選択するための切換回路１５と、従来ＬＮＢに含ませていた周波数変換回路６及び発振器７を中継ボックス１０内に設けており、選択された衛星からの信号を中継ボックス１０の位置でＩＦ信号に変えてチューナーに送り出すことができる。
【００２５】
また、図８の回路は、各アンテナ素子３の出力を個別に処理する周波数変換回路６−１、６−２及び発信周波数の異なる発振器７−１、７−２と、周波数変換後の信号をシリアルに並べて出力する合成回路１６とを中継ボックス１０内に設けており、各衛星からの信号をＩＦ信号に変えて同時にチューナーに送り出すことができる。ＲＦ伝送ライン１１には例えば１２ＧＨｚの信号が流れ、この信号が例えば１〜３ＧＨｚに周波数変換されてＩＦ伝送ライン１２に流される。
【００２６】
このように、この発明の電波レンズアンテナ装置は、低ノイズ初段増幅器５は受信性能を決定する重要な部品であるのでそのままフィード部に残し、ＬＮＢに含まれているその他の要素、即ち、周波数変換回路６や発振器７をフィード部から除くことでフィード（アンテナ素子）の小型化を実現する。
【００２７】
また、通信相手の衛星を選択するための切換回路１５や各衛星からの信号を周波数変換後にシリアルに並べて出力する合成回路１６を周波数変換回路及び発信器と共に中継ボックス１０内に設け、中継ボックス１０からチューナーに至るケーブルを１本に集約する。
【００２８】
なお、ＲＦでの信号伝送は、伝送損失やコストを考えると有利な方法とはいえないが、アンテナ素子３から反射板２上の中継ボックス１０までの距離は大して長くないので、ＲＦ伝送を行っても伝送損失増やコスト高の問題は生じない。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の電波レンズアンテナ装置は、従来ＬＮＢに含めていた周波数変換回路と発信器を反射板上に設置する中継ボックス内に設けて電波の焦点部に配置するアンテナ素子（フィード）から周波数変換回路と発信器を取り除いており、その分アンテナ素子を小型化してマルチビーム対応の電波レンズアンテナ装置において問題になるアンテナ素子の配置規制を緩和することができる。
【００３０】
また、衛星からの電波を中継ボックス内で選択するか又は周波数軸上にシリアルに並べて出力するので、中継ボックスからチューナーに至るケーブルは１本でよく、室内配線の集約、それによる配線の体裁向上なども可能になる。
【００３１】
このほか、複数の衛星からの電波を周波数軸上にシリアルに並ぶように合成して出力するものは、複数の衛星放送テレビを同一家屋内で別々に見て楽しむことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半球状のルーネベルグ電波レンズを用いたアンテナ装置の概念図
【図２】パラボラアンテナに採用されているＬＮＢの概念図
【図３】従来ＬＮＢの基本構成を示す回路図
【図４】複数のＬＮＢを設けた電波レンズアンテナ装置の従来型の概念図
【図５】各ＬＮＢに選択回路を設けてチューナーに至る信号伝送ラインを１本にしたアンテナ装置の概念図
【図６】この発明の電波レンズアンテナ装置の概念図
【図７】図６のアンテナ装置の第１の基本回路構成を示す図
【図８】図６のアンテナ装置の第２の基本回路構成を示す図
【符号の説明】
１                ルーネベルグ電波レンズ
２                反射板
３                アンテナ素子
４                ピックアップ
５                低ノイズ初段増幅器
６、６−１、６−２    周波数変換回路
７、７−１、７−２    発振器
８                回路基板
９                同軸ケーブル
１０              中継ボックス
１１              ＲＦ伝送ライン
１２              ＩＦ伝送ライン
１３              偏波切換回路
１４              フィルタ
１５              切換回路
１６              合成回路
【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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