【誤訳訂正書】
【提出日】平成19年2月16日(2007.2.16)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】マルチリフレクターアンテナにおける電磁波の送信／受信ソースに対する改良
【特許請求の範囲】
【請求項１】  第一周波数帯域で動作する軸方向放射手段と、該軸方向放射手段のまわりに対称的に配置されたｎ個の進行波型の放射素子を具備するアレイであり第二周波数帯域で動作するアレイと、を有するカセグレンタイプのマルチリフレクターアンテナのための電磁波送信／受信ソースであって、前記アレイと前記軸方向放射手段は共通の位相中心を有し、前記ｎ個の進行波型の放射素子のアレイは多角形断面の“スライスしたパイナップル”形状の空洞を形成する導波管によって励起されることを特徴とするソース。
【請求項２】  前記ｎ個の放射素子のアレイは円形アレイであることを特徴とする請求項１に記載のソース。
【請求項３】  前記導波管は、
【数１】
2004511940.tif 000001
式中、ｎは放射素子の数を示し、λｇは動作周波数における導波の波長を表し、
【数２】
2004511940.tif 000002
式中、λｃはＴＥ０１基本モードにおける長方形の導波管のカットオフ波長を示し、λｏは真空における波長であり、εｒは前記導波管を満たす誘電体の誘電率であり、及び
【数３】
2004511940.tif 000003
式中、ａは前記長方形の導波管の幅である、
Ｄが前記円形アレイの平均直径であるような寸法を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のソース。
【請求項４】  前記Ｄは、１．３λｏ＜Ｄ＜１．９λｏのように選択されることを特徴とする請求項３に記載のソース。
【請求項５】  前記導波管は、１以上の誘電率の誘電体で充填されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のソース。
【請求項６】  前記進行波型の前記放射素子は螺旋であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のソース。
【請求項７】  前記軸方向放射手段は、放射軸と一致する軸を有するポリロッドから成り、導波管を含む手段によって励起されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のソース。
【請求項８】  前記軸方向放射手段は、放射軸と一致する軸を有する螺旋放射素子から成り、同軸ラインを含む手段によって励起されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のソース。
【請求項９】  前記軸方向放射手段は、サイドローブを減少させる後部空洞に設置されていることを特徴とする請求項７又は８の何れかに記載のソース。
【請求項１０】  前記ｎ個の進行波型の放射素子のアレイは前記導波管に固定された外部空洞によって囲まれていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のソース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、アンテナシステムの焦点に配置でき、より詳細にはカセグレン型ダブルリフレクターアンテナ（Ｃａｓｓｅｇｒａｉｎ−ｔｙｐｅ  ｄｏｕｂｌｅ−ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ａｎｔｅｎｎａ）の焦点に配置できる、送信（Ｔ）／受信（Ｒ）ソースアンテナ（これより以下ではＴ／Ｒソースと記載）に関する。かかるＴ／Ｒソースにおける一つの可能な適用は、Ｃ−、Ｋｕ−、又はＫａ−帯域を使用する衛星通信システムである。
【０００２】
発明の名称が、
【外１】
2004511940.tif 000004
「電磁波の送信／受信ソースアンテナに対する改良（Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｔｏ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｗａｖｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ／ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｔｅｎｎａｓ）」である、トムソンマルチメディアによって２０００年６月９日に出願されたフランス国特許出願番号００／０７４２４において、螺旋又は“ポリロッド（ｐｏｌｙｒｏｄ）”のような軸方向放射アンテナを囲んで、印刷されたフィード回路によって励起される、螺旋アレイから構成される、ハイブリッドＴ／Ｒソースが提案された。
【０００３】
送信と受信ソース間の相互作用を最小限にするために、受信のための螺旋アレイと送信のための軸方向放射ソースを使用することが有用である。しかしながら、受信において、印加されたフィード回路の損失はリンクバジェットに二重の影響を及ぼす。これは、アンテナの長所のＧ／Ｔ比率が、一方でアンテナの利得Ｇの削減のために縮小されるからであり、さらに、もう一方では、フィード回路の消散的な損失に起因するシステムのノイズ温度Ｔの増加のために縮小されるからである。この見地から、アンテナのＧ／Ｔ比率を改善するために、好ましくはパッチのアレイを備える、螺旋アレイを使用して、フランス国特許出願番号００／０７４２４で提案された解決策を可能にする。
【０００４】
さらにフランス国特許出願番号００／０７４２４において、螺旋の印刷されたフィード回路の基板はエッチングされ、かかる基板はアンテナの受信回路を含み、螺旋の放射軸に対して垂直に位置する。したがって、カセグレン構造において、ＬＮＢ（低ノイズブロック）によるブロッキングを防ぐために、主反射器の頂点でダブルリフレクターシステムの焦点を配置することが必要である。カセグレンシステムの幾何学的配置上のこの強制は、アンテナシステムのサイドローブのレベルを増加させる効果がある、過度に指向的なソースの使用を要求する。
【０００５】
主反射器１、ソース２、及びソース２に面する第二反射器３を有するカセグレン構造を概略的に示す図１に例示されるように、これはサイドローブが主に、
ｉ）第二反射器３による回折。回折エネルギーは、（Ｇ−エッジ）と等しいｄＢで絶対レベルを有する。Ｇは、その指向性によって本質的に定義された主ソースの利得である。ダブルリフレクターアンテナシステムの最適動作において、エッジはおよそ２０ｄＢである。この回折から帰着するサイドローブのレベルは、およそ（Ｇ−エッジ）の値である、
ｉｉ）同一のソース２によって放射され、第二反射器３を遮らないサイドローブＩ。主ソース１がＳＬＬに等しいｄＢでサイドローブレベルを有するのであれば、主ソースのサイドローブから帰着するアンテナシステムのサイドローブの絶対レベルは（Ｇ−ＳＬＬ）と等しい、
から発生するためである。カセグレンシステムのローブを減少する一つの解決策は、Ｇを減少することである。しかしながら、図２に例示のように、Ｇを減少し、（およそ２０ｄＢの）最適なエッジ値を維持するために、アンテナシステムの焦点２´は、主反射器１と第二反射器３との間に位置すべきである。
【０００６】
本発明は、ダブルリフレクターアンテナシステムの動作におけるブロッキングを誘発せずに主反射器と第二反射器との間にＴ／Ｒソース構造の位相中心を有するＴ／Ｒソース構造を提供することによって、かかる問題を緩和することを目的とする。したがって、アンテナシステムのサイドローブを減少することを可能にする。
【０００７】
さらに、主ソースのサイドローブレベルＳＬＬを減少することはまた、アンテナシステムのサイドローブが減少されることを可能にする。
【０００８】
本発明はまた、送信／受信ソースのサイドローブが縮小されることを可能にする、新規なＴ／Ｒソース構造を提供する。
【０００９】
加えて、均質のレンズに基づく焦点システムに反して、ダブルリフレクターアンテナシステムはＴ／Ｒ作用のため完璧に確定された焦点を有し、かかる位相中心の完全な一致を必要とする。
【００１０】
したがって、本発明はまた、Ｔ／Ｒソース構造に送信と受信ソースの位相中心の完全な一致を可能にする、Ｔ／Ｒソース構造を提供する。
【００１１】
したがって、本発明の主題は、第一周波数帯域で動作する軸方向放射手段と、軸方向放射手段のまわりに対称的に配置されたｎの放射素子を備えて第二周波数帯域で動作する進行波型のｎ個の放射素子のアレイを含み、かかるアレイと軸方向放射手段はおよそ共通の位相中心を有し、ｎ個の放射素子のアレイは長方形断面の導波管によって励起されることを特徴とする、カセグレンタイプのマルチリフレクターアンテナのための電磁波の送信／受信（Ｔ／Ｒ）ソースである。
【００１２】
一つの実施態様によると、ｎ個の放射要素のアレイは円形アレイであり、導波管は“スライスしたパイナップル”形状の空洞を形成する。かかる実施態様において、導波管は、
【数４】
2004511940.tif 000005
式中、ｎは放射要素の数を示し、λｇは動作周波数における導波の波長を表し、
【数５】
2004511940.tif 000006
式中、λｃはＴＥ０１基本モードにおける長方形の導波管のカットオフ波長を示し、λｏは真空における波長であり、εｒは導波管を満たす誘電体の誘電率であり、
【数６】
2004511940.tif 000007
式中、ａは長方形の導波管の幅である、
Ｄが円形アレイの平均直径であるような寸法を有する。
【００１３】
ソースの良好な指向性を獲得するために、Ｄは、１．３λｏ＜Ｄ＜１．９λｏのように選択される。
【００１４】
前述の長方形の導波管は，同軸ラインを介した受信回路（ＬＮＡ（低ノイズ増幅器）、ミキサー等）に接続されるプローブによって励起される。
【００１５】
さらに、送信において、円形若しくは正方形の導波管によって励起される“ポリロッド”によるか、又は同軸ラインによって励起される、アレイの中心に位置している長い螺旋の何れかによって形成される軸方向放射アンテナは、
１）軸方向放射アンテナのサイドローブとリアローブを縮小することを可能にして、
２）送信ソースの位相中心及び受信ソースの位相中心を一致させることを可能にして、さらに
３）送信と受信ソースとの間の分離に関する性能を改善することを可能にする、
一種の後部空洞を持っている。
【００１６】
最後に、螺旋アレイのサイドローブを縮小するために、第二の円錐形の空洞がアレイを囲む。
【００１７】
さらに、本発明の特徴と利点は、図面に関して下記に記載の様々な実施態様によって明白となるだろう。
【００１８】
簡素にするために、図面において同一の構成部品は同じ参照番号で示す。
【００１９】
本発明の様々な実施態様は、図３乃至１１に関して記載されるだろう。
【００２０】
図３は、二つの反射器１と３との間に位置するダブルリフレクターアンテナシステムの焦点ＥＰに位置する、本発明の内容を形成する、Ｔ／Ｒソース１０を概略する断面図である。
【００２１】
導波管技術を用いる従来の解決策と比較して、本発明の内容を形成する送信／受信ソースは、下記の利点を有し、それらは、
−二つのチャンネル間の物理的分離による送信と受信チャンネル間の良好な電気的分離と同時に大きさが縮減され、質量が減少され、さらにコストが削減される。
【００２２】
加えて、フランス国特許出願００／０７４２４に記載のシステムと比較して、
ｉ）最小限の損失として周知の単一モードの長方形の導波管を使用する、螺旋アレイのフィード回路の非常にわずかな損失により、螺旋アレイからなるソースの損失をさらに削減し、円形アレイの周囲の半分まで平均して短縮される長さをさらに短縮する。
【００２３】
ｉｉ）カセグレン型ダブルリフレクターシステムの極度に高いサイドローブの問題に対する低コストの解決策を提供する。
【００２４】
−ハイブリッドソースシステムの位相中心が、主反射器と第２反射器の間に配置されることを可能にすることによって提供する。
【００２５】
−主送信及び受信ソースのサイドローブを縮減することによって提供する。
【００２６】
ｉｉｉ）送信と受信ソースの位相中心の完全な一致を可能にして、したがって主ソースが送信と受信の両者に最適に配置されることを可能にする。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様は、図４乃至１０に関して、ここでより詳細に記載される。
【００２８】
図４ａ及び４ｂは、本発明の内容を形成するソースシステムの断面図と上面図をそれぞれ示す。
【００２９】
かかる特定の実施態様において、
−進行波型のｎ個の放射素子のアレイは８つの螺旋１１から構成される。アレイは、円の直径Ｄの周囲のまわりに配置され、第二の周波数帯域で動作する。アレイは、“スライスしたパイナップル”形状の導波管１５の上部面１５ａに設置され、
−アレイの真中に位置する軸方向放射アンテナは“ポリロッド”１２である。
【００３０】
図４ａ及び７に示されるように、“ポリロッド”と螺旋アレイの両実施態様におけるサイドローブの放射を減少するための後部空洞１３と１４は、円錐形である。
【００３１】
スライスしたパイナップル形状の長方形の導波管１５は、同軸ライン１６によって励起される。放射螺旋１１は、プローブ１７を介して長方形の導波管空洞に結合される。
【００３２】
螺旋の最適な励起のために、プローブは最大磁場平面、つまり開回路平面の導波管の断面の真中に位置する。
【００３３】
図５は、多角形断面、より詳細にはａとｂの寸法の長方形断面の導波管１５に設置され、１２ＧＨｚで励起される螺旋１１の詳細及び寸法を示す。
【００３４】
図６ａは、本発明による螺旋に対する長方形の導波管の結合の結果を示すシミュレーションを表し、ポートＡ１（図６ｂ）に関する、１１−２、１１−３、１１−４、１１−５などの４つの螺旋の場合における、１２ＧＨｚの中央周波数における導波管空洞の整合の結果を示すシミュレーションを表す。
【００３５】
したがって、長方形の導波管１５の寸法は、下記のようである。
【数７】
2004511940.tif 000008
（８つの螺旋１１から構成されるアレイの場合）式中、λｇは動作周波数における導波の波長を表す、
【数８】
2004511940.tif 000009
式中、λｃはＴＥ１０モードにおける長方形の導波管のカットオフ波長を示し、λｏは真空における波長である、
【数９】
2004511940.tif 000010
式中、ａは長方形の導波管の幅であり、
εｒは導波管を満たす誘電体の誘電率である。
【００３６】
−さらに、第二反射器の最適なイルミネーションのために、主ソースの指向性は、−２０ｄＢにおいて±２０°と±３０°の間で変化する。かかる指向性の値は、
【数１０】
2004511940.tif 000011
式中、λｏは真空における波長、のような平均直径Ｄにおいて得られる。
【００３７】
ソースの指向性によって固定されるＤにおいて、式（Ｉ）と（ＩＩＩ）は、λｇとλｏ間の関係を導くために使用される。かかる関係を式（ＩＩ）に対して考慮することによって、ａの値がそこから導き出される。長方形の導波管の損失を最小限にするために、長方形の導波管の高さｂは、導波管の幅の約半分、つまり、ｂは約ａ／２に等しいように選択される。
【００３８】
一般的に、損失とコストを最小限にするために、導波管は空（εｒ＝１）となるように選択される。しかしながら、導波管の幅があまりにも広いか、又は後部空洞１３を備えるポリロッド１２を位置付けするために中心部により広い空間を空けることが必要である場合、誘電率εｒ＞１の誘電体で導波管を満たすことで十分である。導波管の幅は、係数（εｒ）−１／２によって削減される。
【００３９】
外部空洞の寸法を決定するにあたって、パラメータΔ、α及びｈは螺旋アレイのサイドローブレベルを縮小するために調節される。
【００４０】
内部空洞１３の場合、直径ｄｃは長方形の導波管１５の大きさ、より詳細には導波管の幅ａによって与えられる。図７に示すように、深さｄは“ポリロッド”１２（ポリロッドの長さの約１／３に位置する）の位相中心ＦＰが螺旋１１のアレイの位相中心ＦＨ（つまり、螺旋アレイの中心部、且つ螺旋の長さの約１／３で）と一致するようである。したがって、図７を参照するに、基部上、且つ深さｄの円錐形の空洞の中心に位置する原点から開始して、点ＦＰは約ＬＰ／３の高さに位置している。ここでＬＰは、原点から測定したポリロッド１２の全長である。位相中心を一致させるために、点ＦＨはＦＰと同じ高さであるべきであり、式ｄ＋ＬＨ／３＝ＬＰ／３、つまりｄ＝（ＬＰ−ＬＨ）／３に相当しており、式中、ＬＨは各螺旋１１の長さである。
【００４１】
中央周波数で縦モードにて動作する各螺旋１１の寸法と、さらに所望の指向性の関数としての中央のポリロッドの寸法は、当業者に周知の従来の公式によって与えられる。
【００４２】
最後に、中央のポリロッドの後部空洞の形状は変更されうる。したがって、円錐状１３に代わって、後部空洞は円筒状であるか、又は同等の形状を有する。
【００４３】
図７は、本発明の内容を形成する、送信／受信ソースの一つの特定の実施態様を示す。送信部分はポリロッド１２によって形成され、１４乃至１４．５ＧＨｚ帯域で動作する。受信部分は１１．７乃至１２．５ＧＨｚ帯域で動作し、直径Ｄ＝４２ｍｍの直径、つまり、λｏが受信帯域の中央周波数における真空での波長すなわちλｏ＝２４．７ｍｍを表すとして、約１．７λｏである直径の円に位置する８つの螺旋１１のアレイによって形成される。
【００４４】
かかる実施態様において、ポリロッド１２の形状が最初に最適化される。２つのソースの位相中心を一致するように、すべてがｄ＝３０ｍｍ（つまり、約（ＬＰ−ＬＨ）／３＝２６．６ｍｍ）の深さである、３種類の型の内部空洞（いわゆる、円筒状の空洞、トラップを備える円筒状の空洞、及び円錐形の空洞）についてシミュレーションを行った。かかる形態において、円錐形の空洞は最良の結果を与える。目的とする帯域（１４乃至１４．５ＧＨｚ）でのポリロッドの整合と、円錐形の空洞の存在の下で獲得される放射パターンは、図８で与えられる。
【００４５】
外部の円錐形の空洞１４の角度αと高さｈは、ポリロッドのサイドローブに関して最適化される。次いで、最良の結果がα＝４５°とｈ＝２５ｍｍで獲得される。図９は、かかるαとｈの値において得られた曲線の整合と放射パターンのシミュレーションの結果を示す。外部空洞の存在の下でのサイドローブレベルの著しい削減は注意されるかもしれない。
【００４６】
最後に、図１０は、すべての長さが３０ｍｍで、直径Ｄ＝４２ｍｍ、つまり、λｏが受信帯域の中央周波数における真空での波長を表すとして約１．７λｏである、直径の円に等間隔で配置された８つの螺旋のアレイの放射パターンを示す。
【００４７】
外部空洞によって受信ソースのサイドローブを最適化することは、α＝４０°でｈ＝２５ｍｍという最適値をもたらす。かかる値は、送信ソースのサイドローブを最適化した場合に得られる値（α＝４５°でｈ＝２５ｍｍ）とわずかに異なる。これらの値は、送信パターンにおけるより厳格な制約のために、好ましい送信ソースの場合に得られた値である。
【００４８】
図１１は、軸方向放射ソースの代替となる実施態様を示す。この場合、ソースは、円錐形の空洞１３に設置された螺旋１２によって形成され、プローブ１７を介してフィードＴｘに結合される。
【００４９】
示された実施態様において、送信及び受信ソースの偏波は円形であり、同じ向きであるか、又は反対向きである。
【００５０】
当業者にとって明白であるように、螺旋１２´は、ポリロッドと同様に、円筒形の空洞に配置されうる。
【００５１】
本発明は、請求項に範囲を逸脱しない限り、多くの手法で修正されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術によるカセグレンシステムの概略図である。
【図２】
図１のカセグレンシステムに対応して、解決するべき本発明の目的の一つの問題を説明する概略図である。
【図３】
本発明によるソースを含むカセグレンシステムの概略図である。
【図４ａ】
本発明の一つの実施態様によるソースシステムの断面図である。
【図４ｂ】
本発明の一つの実施態様によるソースシステムの上面図である。
【図５】
図４のシステムで使用される螺旋の詳細な断面図である。
【図６】
周波数の関数として螺旋に対する長方形導波管の結合の結果を表す曲線グラフである。
【図７】
シミュレーションのために生成されたシステムを示す、図４ａのソースシステムと同等図である。
【図８】
図７のソースシステムで実行したシミュレーションの結果を表す曲線グラフである。
【図９】
図７のソースシステムで実行したシミュレーションの結果を表す曲線グラフである。
【図１０】
図７のソースシステムで実行したシミュレーションの結果を表す曲線グラフである。
【図１１】
本発明によるソースシステムの別の実施態様を示す図である。