(57)【要約】【課題】  アンテナ駆動用ジンバル装置について、可動部に搭載されたアンテナの回転半径を小さくしたジンバル構造を得ることを目的とする。【解決手段】  アンテナ１及び可動部側給電部３０を有する可動部２と、可動部２を球面内で揺動可能に支持する球面軸受９と、球面軸受９を固定し、支持部側給電部７０が設けられた支持部４と、球面軸受周辺に設けられ、可動部２に回転トルクを与える磁気トルカ６と、支持部側給電部７０が取り付けられた固定部６０と可動部側給電部３０に取り付けられた回転部６２とを有して、可動部側給電部３０を支持部側給電部７０に対して直交する２軸周りに回転可能に接続したロータリージョイント１０とを備えて、ロータリージョイント１０を可動部２の回転中心に配置した。【選択図】  図１
2007228503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ及び可動部側給電部を有する可動部と、
前記可動部を球面内で揺動可能に支持する球面軸受と、
前記球面軸受を固定し、支持部側給電部が設けられた支持部と、
前記球面軸受周辺に設けられ、前記可動部に回転トルクを与える磁気トルカと、
前記可動部側給電部が取り付けられた回転部と、前記支持部側給電部が取り付けられ支持部に固定された固定部を有し、前記可動部側給電部を前記支持部側給電部に対して直交する２軸周りに回転可能に接続したロータリージョイントと、
を備え、
前記ロータリージョイントは、前記可動部の回転中心に配置されたことを特徴とするアンテナ駆動用ジンバル装置。
【請求項２】
前記球面軸受は、球面軸受殻と、球面軸受殻が摺動する球面軸受ホルダとを有し、
前記磁気トルカは、前記球面軸受ホルダの外周面に沿って球面形状をなすステータと、前記球面軸受ホルダの外周面に沿って球面形状をなすロータとから構成されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ駆動用ジンバル装置。
【請求項３】
前記球面軸受は、セラミックで構成されることを特徴とする請求項２記載のアンテナ駆動用ジンバル装置。
【請求項４】
前記可動部は、回転中心に対してアンテナと反対側に、アンテナの送信もしくは受信信号を処理する信号処理部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のアンテナ駆動用ジンバル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転中心で直交する２軸の周りにアンテナを揺動させる、アンテナ駆動用ジンバル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、飛しょう体に搭載されるジンバル装置は、回転中心で直交する２軸を回転軸とし、円錐形状のレドーム内の限られた空間の中で、可動部に支持されたアンテナを首振動作させていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３５７２４号公報（第６図）
【０００４】
この種のジンバル機構は、一般に、門型の回転支持部の外側もしくは内側にモータ、及び角度検出器を配置し、門型の回転支持部の内側に可動部を有していた。
【０００５】
従来のジンバル装置は、所望のアンテナ首振角を得ようとした場合、回転支持部のフレームやモータ等との干渉回避のために、アンテナ開口面と回転中心との間に一定の距離を設ける必要があった。この距離が長くなるとアンテナの回転半径が大きくなり、慣性モーメントが大きくなって、ひいては可動部における機械共振周波数の低下を招き、サーボ特性に悪影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、垂直、水平偏波を切換えて送信する直交偏波共用アンテナや、ラジアル導波路を用いて直線偏波を励振するラジアルラインアンテナ等の、高機能アンテナが実現化されている（例えば、特開２００３−１３９８５２、特開２００１−１７７３３９参照）。このようなアンテナは給電回路が複雑な構造をなし、スロットアレイアンテナのような薄型のアンテナと比べてアンテナの厚みが増してしまう。ジンバル装置に搭載されるアンテナ厚みが増すと、干渉回避のためにアンテナの回転半径を必然的に大きくせざるを得ず、その結果、可動部における機械共振周波数が低下し、サーボ特性に悪影響を及ぼすという問題があった。加えて、可動部の重心位置を回転中心に一致させるためのバランス取りが難しくなるという問題があった。
【０００７】
このような問題は、アンテナ主軸を所望方向に指向させるアンテナの指向制御を行う上で、その制御系の応答に大きな影響を与えることになる。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、アンテナ駆動用ジンバル装置において、アンテナの回転半径を小さくしたジンバル構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によるアンテナ駆動用ジンバル装置は、アンテナ及び可動部側給電部を有する可動部と、前記可動部を球面内で揺動可能に支持する球面軸受と、前記球面軸受を固定し、支持部側給電部が設けられた支持部と、前記球面軸受周辺に設けられ、前記可動部に回転トルクを与える磁気トルカと、前記可動部側給電部が取り付けられた回転部と、前記支持部側給電部が取り付けられ支持部に固定された固定部を有し、前記可動部側給電部を前記支持部側給電部に対して直交する２軸周りに回転可能に接続したロータリージョイントとを備え、前記ロータリージョイントは前記可動部の回転中心に配置されたことを特徴とする。
【００１０】
また、球面軸受は、球面軸受殻と球面軸受殻が摺動する球面軸受ホルダとを有し、前記磁気トルカは、前記球面軸受ホルダの外周面に沿って球面形状をなすステータと、前記球面軸受ホルダの外周面に沿って球面形状をなすロータとから構成され、前記球面軸受ホルダはセラミックで構成されても良い。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、アンテナ駆動用ジンバル装置において、アンテナの回転半径を小さくすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
実施の形態１に係るアンテナ駆動用ジンバル装置は、球面滑り軸受（以下、球面軸受）内に可動部を配置し、球面軸受の内外周辺に磁気トルカを構成して、可動部にアンテナを取り付けるとともに、アンテナの回転中心に２軸回転するロータリージョイントを配置した。これによって、アンテナの回転半径を小さくしたことを特徴とする。以下、図を用いて実施の形態１のアンテナ駆動用ジンバルについて説明する。
【００１３】
図１、図２、図３は、この発明の実施の形態１によるアンテナ駆動用ジンバル装置の外観図であり、図１はアンテナ駆動用ジンバル装置の正面図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は磁気トルカ及び球面軸受ホルダを外した状態を示す正面図である。図２は図１の側面図であり、図２（ａ）は側面図、図１（ｂ）はステータ及び球面軸受ホルダを外した状態を示す側面図である。図３は図１の平面図である。
【００１４】
図において、アンテナ駆動用ジンバル装置は、アンテナ１を有した可動部２と、可動部２を揺動自在に支持する球面軸受９と、球面軸受９を支持する支持部４と、磁気トルカ６と、ロータリージョイント１０を備えて構成される。また、アンテナ１、球面軸受殻９ａ、ホルダ５、可動部側給電部３０、及び信号処理部２０は、ジンバル可動部２を構成する。説明の都合上、図中に、アンテナ１をヨー軸周りに揺動させる仮想的な回転軸である第１回転軸３ａと、アンテナ１をピッチ軸周りに揺動させる仮想的な回転軸である第２回転軸３ｂを示している。第１回転軸３ａと第２回転軸３ｂは可動部２の回転中心で、アンテナ可動方向を制限しつつ互いに直交している。
【００１５】
アンテナ１は、内部にアンテナ素子の配列されたアンテナ開口面、アンテナ素子に給電する導波管、給電回路や、電力分配器等から構成され、アンテナ素子から電波を送信及び受信する。
【００１６】
球面軸受９は、外周面に球面形状を成す球面軸受殻９ａと、内周面に球面形状を成し、球面軸受殻９ａとの間に僅かな間隙を有して球面軸受殻９ａを摺動可能に支持する球面軸受ホルダ９ｂと、から構成される。球面軸受殻９ａは、球面の一部をリング状に切り出した形状を成している。また、球面軸受ホルダ９ｂは、球面の外側を２分割して門型に立設した形状を成している。
【００１７】
球面軸受殻９ａは可動部の内部機器を保持する回転フレームを兼用している。すなわち、アンテナ１は、球面軸受殻９ａに設けられたアンテナ取付穴（図１（ｂ）で球面軸受殻９ａの上方に位置する穴）に嵌合され、球面軸受殻９ａに取り付けられている。また、可動部側給電部３０は、球面軸受殻９ａの取付部（図１（ｂ）の球面軸受殻９ａ下方に位置する部材）に嵌合されて、球面軸受殻９ａに取り付けられる。
【００１８】
信号処理部２０は、球面軸受殻９ａの内部空間に収容されて、１対の可動部側給電部３０にそれぞれ取り付けられる。信号処理部２０は，送信部と受信部を備えている。アンテナ１と信号処理部２０の送信部と受信部との間は、導波管５０によって接続されている。一方の可動部側給電部３０は、信号処理部２０の送信部に接続される送信系の導波管を備え、他方の可動部側給電部３０は、信号処理部２０の受信部に接続される受信系の同軸線６６を備えている。
【００１９】
支持部４は、底板４０と、底板４０に対し門型を成して立設した１対のフレーム４１とから構成される。底板４０はアンテナ駆動用ジンバル装置全体を支えており、アンテナ駆動用ジンバル装置を外部機器に据え付けるための固定部を構成している。門型に立設された球面軸受ホルダ９ｂは、支持部４の底板４０に固定されている。
【００２０】
磁気トルカ６は、ロータ６ａとステータ６ｂとの組み合わせ体であり、両者対を成して磁気トルカとして動作する。ステータ６ｂは、支持部４の底板４０に立設され、磁性体で構成される。ステータ６ｂの内面は球面の一部形状を成す。
【００２１】
また、角度検出器７は、ロータ７ａとステータ７ｂとの組み合わせ体であり、両者対を成して角度検出器として動作する。角度検出器７は、ロータ７ａとステータ７ｂの両方に巻線方向が互いに直交する２つのコイルを設けて構成される。ステータ７ｂのコイルに交流電流を流すと、ロータ７ａの回転角によってロータ７ａの２つのコイルが出力する交流電圧の位相が変化する。角度検出器７は、この位相情報に基づいてロータ７ａの回転角を求めることができる。支持部４の底板４０には、フレーム４１を間に挟む反対側に、ステータ７ｂが立設している。ステータ７ｂの内面は球面の一部形状を成す。なお、図３では図示の都合上、ロータ６ａ、７ａに線が重ならないように球面軸受殻９ａの左右を切欠いて図示しているが、球面軸受殻９ａは図示部には切欠きがなく円弧形状を成している。
【００２２】
１対の支持部側給電部７０は１対のフレーム４１にそれぞれ支持される。一方の支持部側給電部３０は、信号処理部２０の送信部に接続される送信系の導波管を備え、他方の支持部側給電部３０は、信号処理部２０の受信部に接続される受信系の同軸線６６を備えている。
【００２３】
可動部側給電部３０には、球面軸受殻９ａの回転中心に対しアンテナ１と反対側に１対のホルダ５が設けられている（図１（ｂ）の下方に位置する）。
対をなす一方のホルダ５の外面は球面形状部を有し、この球面形状部分にロータ６ａの内面が固定されている。ロータ６ａは内外面が球殻の一部形状をなし、コイルで構成される。ロータ６ａの外周面は、球面軸受殻９ａの摺動面を含む球面に接して配置されている。
【００２４】
対をなす他方のホルダ５は、球面軸受殻９ａの回転中心を挟んで一方のホルダ５と反対側に、ロータ７ａを固定している。他方のホルダ５の外面は球面形状部を有し、この球面形状部分にロータ７ａの内面が取り付けられている。ロータ７ａは内外面が球殻の一部形状をなす。ロータ７ａの外周面は、球面軸受殻９ａの摺動面を含む球面に接して配置されている。
また、ホルダ５は切欠き部を有し、切欠き部内に角速度検出器８が収容され固定されている。角速度検出器８は、第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂまわりの角速度を検出する。
【００２５】
ロータリージョイント１０は、固定部６０と、回転部６１と、回転部６２と、軸受６３を備えて構成される。回転部６１は、１対の固定部６０の間に配置され、軸受６３によって固定部６０に対し第２回転軸３ｂ周りに回転可能に軸支される。１対の回転部６２は、回転部６１の両側にそれぞれ配置され、軸受６３によって回転部６１に対し第１回転軸３ａ周りに回転可能に軸支される。回転部６１は、内部にベンドを有した円形導波管６５と同軸線６６が形成されている。１対のフレーム４１は、ロータリージョイント１０の１対の固定部６０をそれぞれ軸支している。回転部６１の回転軸と回転部６２の回転軸（第１回転軸３ａ、第２回転軸３ｂ）は直交し、その２つの回転軸の交差点は可動部２の回転中心に位置している。また、導波管６５及び同軸線６６は、それぞれの両端部の中心が回転部６２の中心（第１回転軸３ａ）もしくは固定部６０の中心（第２回転軸３ｂ）に一致するように配置されている。１対の支持部側給電部７０は、ロータリージョイント１０の１対の固定部６０にそれぞれ接続される。可動部側給電部３０はロータリージョイント１０の回転部６２に接続される。
【００２６】
なお、信号処理部２０の受信部出力が導波管に接続されている場合は、可動部側給電部３０に接続されるロータリジョイント１０は、同軸線６６の代わりに導波管を用いても良いことは言うまでもない。
【００２７】
これによって、支持部側給電部７０が導波管６５、同軸線６６を介して可動部側給電部３０に接続されるので、可動部側給電部３０が支持部側給電部７０に対して第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂの周りに回転しても、可動部側給電部３０と支持部側給電部７０との間で、導波管もしくは同軸線６６を通じた電気的な接続が維持される。なお、図３に示した例はロータリージョイント１０の一例であり、特に導波管形状や同軸線６６の配線形状には様々な態様があって、図３の例に限られたものではない。
【００２８】
以上説明したように、この実施の形態１は次の構成を特徴とする。
球面軸受９を構成する球面軸受殻９ａは、可動部２の外周に配置され支持部４に固定された球面軸受ホルダ９ｂに対して、直交する第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂの交点である回転中心を回転の中心とした球面で構成された２軸独立構造を有し、可動部２の外周に配置される。すなわち、第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂの交点は、球面軸受の中心に一致している。
【００２９】
また、磁気トルカを構成するロータ６ａは、直交する第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂの交点である回転中心を中心とする球面で構成された２軸独立構造を有し、可動部２の外周における球面軸受周辺に配置されている。磁気トルカを構成するステータ６ｂは、直交する第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂの交点である回転中心を中心とする球面で構成された２軸独立構造を有し、可動部２の外周に配置され、支持部４の底板４０に固定されている。
【００３０】
更に、角度検出器を構成するロータ７ａは、直交する第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂの交点である回転中心を回転の中心とした球面で構成された２軸独立構造を有し、可動部２の外周における球面軸受周辺に配置される。ステータ７ｂは、直交する第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂの交点である回転中心を中心とする球面で構成され、可動部２の外周に配置されて、支持部４の底板４０に固定される。
【００３１】
更にまた、ロータリージョイント１０の回転中心が、第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂの交点である球面軸受９の回転中心に一致している。
なお、ホルダ５は、可動部２の重心位置を第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂの回転中心に合わせるようにバランスを取るための、バランス部材として用いられている。
【００３２】
次に、この実施の形態１の動作について説明する。
支持部側給電部７０の導波管からロータリージョイント１０を介して可動部側給電部３０の導波管に送出された送信信号は、信号処理部２０の送信部に給電される。信号処理部２０は、送信部に給電された送信信号を電力増幅してアンテナ１に送信電波を送出し、アンテナ１は送信電波を放射する。また、アンテナ１で受けた受信電波は導波管を経由して信号処理部２０の受信部に出力され、受信部では受信信号の信号処理を行う。例えば、受信信号を低雑音増幅し、増幅した受信信号と送信信号とを周波数混合してビデオ信号を生成する。信号処理部２０で信号処理されたビデオ信号は、可動部側給電部３０の同軸線６６を通じてロータリージョイント１０に入力される。ロータリージョイント１０は入力信号を支持部側給電部７０の同軸線６６に出力する。
【００３３】
磁気トルカを構成するロータ６ａ及びステータ６ｂは、所定の制御電流を通電することによって、アンテナ１を含む可動部２を駆動するトルクを得る。磁気トルカにより得られたトルクによって、可動部２は直交する第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂ周りに揺動する。また、角度検出器を構成するロータ７ａとステータ７ｂは、その相対角度変位に応じて、第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂまわりの回転角を検出し、検出した角度情報を出力する。
【００３４】
図４は、磁気トルカ６の構造の一例を示すものであり、（ａ）は磁気トルカのロータの構成例を示す図、（ｂ）は磁気トルカのステータの構成例を示す図である。図において、磁気トルカ６は２軸方向に可動できるように構成される。具体的には、ロータ６ａは、摺動する球面内に各可動軸方向に対応した複数のコイル１０１、１０２を交互に平行に配置し（図の一点鎖線がピッチ方向、図の点線がヨー方向）、両可動軸方向のコイルを直交配置している。コイル１０１、１０２は矩形リング状の磁性材料の心材（磁性体）１０４の周囲にそれぞれ巻線される。それぞれのコイル１０１、１０２は、電流制御器１０３に接続されている（図中、コイル１０１、１０２と電流制御器１０３との接続を一部略す）。
【００３５】
ステータ６ｂは、ロータ６ａが摺動する球面内に、隣接する磁石の極が異なるように、Ｎ極とＳ極の磁石を交互に二次元配置している。ロータ６ａの隣接するコイル１０１、１０２は、紙面に垂直方向に磁界が発生するようにコイルを巻き、巻き方向は同一にする。コイル１０１、１０２に流す電流を電流制御器１０３で制御し、コイル１０１、コイル１０２に流す電流の方向を逆にすることにより、ロータ６ａがステータ６ｂに対して摺動する球面の接線方向に電磁力を得る。これによって、ロータ６ａがステータ６ｂに対して駆動するトルクが得られる。また、制御電流の大きさを変えることにより、トルクの大きさを所望の大きさに可変することができる。なお、制御方式についてはこれに限られない。
【００３６】
以上の構成により、この実施の形態１によるアンテナ駆動用ジンバル装置は、球面軸受殻９ａ及び球面軸受ホルダ９ｂで構成される球面軸受９を用いて可動部２を回転可能に支持することによって、可動部２を軸支する軸受を支える支持部フレームとアンテナ１との干渉を避けることができる。また、アンテナ１と干渉する部品は、支持部４に固定されたフレーム４１に両端を支持され、第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂの２軸周りに回転するロータリージョイント１０程度の大きさをなした小型で軽量なものに限られる。このため、アンテナ１と第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂとの距離を短くすることができる。また、これによりアンテナ１の回転半径が小さくなり、可動部を小型化することができる。ひいては、アンテナ１の首振角をより大きく取ることができる。
なお、フレーム４１は、ロータリージョイント１０を支持する両端の間隔を、アンテナ１の幅よりも短くすることができ、図１の例ではアンテナ１の幅よりも半分以上短い。
【００３７】
また、２軸独立構造を有する磁気トルカ（ロータ６ａ、ステータ６ｂ）と角度検出器（ロータ７ａ、ステータ７ｂ）を、可動部外周に配置するとともに、各ロータとステータを球面軸受殻９ａと球面軸受ホルダ９ｂにそれぞれ分離配置しているので、磁気トルカと角度検出器の構成品が全て可動部２に取り付けられる場合に比べて、可動部２の質量を軽量化することができる。
【００３８】
更に、トルカ、角度検出器等がアンテナ１と干渉しないので、アンテナ１と第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂとの距離を更に短くすることができ、アンテナ１の回転半径がより小さくなって、可動部を更に小型化できる。
【００３９】
更にまた、アンテナ１の質量と、第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂとアンテナ１との距離に比例して増加する、アンテナ回転軸まわりのアンバランスモーメントを、小さくすることができる。このため、バランス部材を小型化することができるとともに、可動部の質量を更に軽量化できる。
【００４０】
また、アンテナ１の回転半径が小さく、かつ可動部の質量が軽量化することにより、可動部の捩り共振周波数を高域に移動させることができ、結果的に可動部剛性を高くすることができる。また、これによって制御帯域を高くできるので、振動外乱に対して安定した制御系を構成することが可能となる。
【００４１】
加えて、回転軸まわりの慣性モーメントを小さくできるため、２軸独立構造を有する磁気トルカ（ロータ６ａ、ステータ６ｂ）で発生する所要トルクを小さくすることが可能となる。
【００４２】
ここで、アンテナ１の回転半径が小さくなる理由について更に説明する。
図５は、従来のアンテナ駆動用ジンバルと、実施形態１のアンテナ駆動用ジンバルとの、回転半径の相違を説明するための概念図である。図５（ａ）は従来のアンテナ駆動用ジンバル、図５（ｂ）は実施形態１のアンテナ駆動用ジンバルを示す。
【００４３】
図５（ａ）において、従来のアンテナ駆動用ジンバルは、フレーム１６によってアンテナ１の回転軸１０１が回転自在に軸支されている。フレーム１６は、玉軸受やコロ軸受等の転がり軸受１０３によって回転軸１０１を支持している。したがって、フレーム１６は転がり軸受１０３を嵌め込む必要上、フレーム１６の最上面（両肩）は回転軸１０１からある程度の高さを有している。また、アンテナ１の回転軸１０２が回転軸１０１に対して回転自在に軸支されている。フレーム１６内側もしくは外側（図示の例では内側）の回転軸１０１上には、アンテナ１に回転力を与えるトルカ１４と、アンテナ１の回転角度を検出する角度検出器１５を備えている。１００はアンテナ１の回転中心を示す。
【００４４】
一方、図５（ｂ）において、実施形態１によるアンテナ駆動用ジンバルは、球面軸受９によってアンテナ１が回転自在に軸支されている。１００はアンテナ１の回転中心を示す。球面軸受９の回転中心部周辺には、ロータリージョイント１０が設けられている。ロータリージョイント１０はフレーム４１に支持されている。フレーム４１は重量が軽く小型のロータリージョイント１０のみを支持すればいいので、フレーム４１の最上面（両肩）は回転中心１００に対しロータリージョイント１０の外径程度の高さを持っていれば良い。なお、トルカ６と角度検出器７は、球面軸受９の摺動面、極端に言えば球面軸受９内部に設けられているので、その図示を省略した。
【００４５】
図５（ａ）の従来のアンテナ駆動用ジンバルの概念図において、回転中心１００の周りに回転軸１０２がアンテナ１の首振り角を取ったとき、小さなアンテナ首振り角でもアンテナ１とフレーム１６とが干渉する。これは、フレーム１６の両肩の幅が広く、かつフレーム１６の両肩の高さが高いからである。また、回転軸１０１上にモータ１６と角度検出器１４が配置されるので、それとの干渉を避けられる位置まで、回転中心１００から離した位置にアンテナ１を配置する必要がある。したがって、アンテナの回転半径は自然と大きくなってしまう。
【００４６】
これに対し、図５（ｂ）の実施形態１のアンテナ駆動用ジンバルの概念図にて回転中心１０の周りにアンテナ１の首振り角をとったとき、フレーム４１の両肩の幅が短く、かつフレーム４１の両肩の高さが低いので、アンテナ１とフレーム４１は、大きなアンテナ首振り角を取っても干渉しない。したがって、アンテナの回転半径を、図５（ａ）に比して短くすることができる。
【００４７】
以上説明したとおり、この実施の形態１によるアンテナ駆動用ジンバル装置は、アンテナ１及び可動部側給電部３０を有する可動部２と、可動部２を球面内で揺動可能に支持する球面軸受９と、球面軸受９を固定し、支持部側給電部７０が設けられた支持部４と、球面軸受周辺に設けられ、可動部２に回転トルクを与える磁気トルカ６と、支持部側給電部７０が取り付けられた固定部６０と可動部側給電部３０に取り付けられた回転部６２とを有して、可動部側給電部３０を支持部側給電部７０に対して直交する２軸周りに回転可能に接続したロータリージョイント１０とを備えて、ロータリージョイント１０を可動部２の回転中心に配置しているので、アンテナの回転半径を小さくすることができるという効果を奏する。
【００４８】
また、これによって、可動部質量の低減、可動部慣性モーメントの低減、可動部剛性の向上、及びアンテナ首振角の増大を可能とするアンテナ駆動用ジンバル装置を得ることができる。
【００４９】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２におけるアンテナ駆動用ジンバル装置の外観図であり、アンテナを第２回転軸３ｂまわりに回転させた状態を表す図である。同図中、実施の形態１と同一符号のものは同一のものである。
【００５０】
この実施の形態２では、可動部２の外周に配置した球面軸受ホルダ（電波透過性球面軸受ホルダ）１８として、セラミックス素材から成形されたセラミック製球面軸受ホルダを用いる。勿論、球面軸受ホルダ１８として、高剛性かつ電波透過性が良い複合材料等の他の材料を用いても良いことは言うまでもない。
【００５１】
次に、この発明の作用について説明する。アンテナ首振角が大きくなった場合、アンテナ１で送信または受信する電波１９は、可動部外周に配置した球面軸受ホルダ１８によりブロッキングされる。しかし、球面軸受ホルダ１８の厚さｔを、次の数１により求めた波長λの半分の整数倍とすることにより、電波１９は透過損失を小さくした状態で球面軸受ホルダ１８を透過できる。
【００５２】
したがって、アンテナ１で送信または受信する電波１９は、球面軸受ホルダ１８を小さい透過損失で透過することができるため、ブロッキングに対してアンテナ首振角のを設ける必要が無くなり、アンテナ首振角を増大できる。また、ブロッキングによるアンテナの利得低下を低減することができる。
【００５３】
波長λは、光速ｃ、材料の比透磁率μ、材料の比誘電率ε、及び伝搬周波数ｆの関係から、数１で求める。
【００５４】
【数１】
2007228503.tif 000003
【００５５】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３におけるアンテナ駆動用ジンバル装置の外観図である。同図中、実施の形態１と同一符号のものは同一のものである。
図において、信号処理部１２は、第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂに対してアンテナ１と反対に配置したものであり、ホルダ１３はバランス部材として作用する。
【００５６】
次に、この実施の形態３の動作について説明する。アンテナ１の質量により発生する直交する第１回転軸３ａ、及び第２回転軸３ｂまわりのアンバランスモーメントを小さくするため、前記回転軸に対しアンテナ１と反対に信号処理部１２を配置する。これによって、アンテナ１配置側の質量を軽量化可能とする。
【００５７】
また、前記回転軸に対しアンテナ１と信号処理部１２を反対に配置することにより、前記回転軸まわりに発生するアンバランスモーメント小さくできるため、アンバランスモーメントをキャンセルするためのバランス部材を小型化できる。すなわち、ホルダ１３は、実施の形態１で説明したホルダ５よりも大きさと重量を小さくすることができる。
【００５８】
したがって、アンテナ可動部の質量を更に軽量化でき、可動部の剛性をより向上することが可能となり、更には第１回転軸３ａ及び第２回転軸３ｂまわりの慣性モーメントを小さくできる。
【００５９】
なお、以上説明した実施の形態１〜３によるアンテナ駆動用ジンバル装置は、搭載機器の小型軽量化が必要とされる、飛しょう体への搭載に適しているが、アンテナの小型化を図る必要のあるものならば、他の移動体に搭載しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（ａ）は、実施の形態１におけるアンテナジンバルの外観図で、その正面図である。（ｂ）は、図１（ａ）から球面軸ホルダ９ｂ、磁気トルカ６を除いたものである。
【図２】実施の形態１におけるアンテナジンバルの外観図で、図１の側面図である。
【図３】実施の形態１におけるアンテナジンバルの外観図で、図１の平面図である。
【図４】（ａ）は磁気トルカのロータ（コイル側）の構成例を示す図であり、（ｂ）は磁気トルカのステータ（磁性体側）の構成例を示す例である。
【図５】（ａ）は従来のアンテナ駆動用ジンバルの概念図であり、（ｂ）は実施形態１のアンテナ駆動用ジンバルの概念図である。
【図６】実施の形態２におけるアンテナジンバルの外観図で、アンテナを回転させた状態を表す図である。
【図７】実施の形態３におけるアンテナジンバルの外観図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  アンテナ、２  可動部、３ａ  第１回転軸、３ｂ  第２回転軸、４  支持部、５  ホルダ、６  磁気トルカ、６ａ  ロータ、６ｂ  ステータ、７  角速度検出器、７ａ  ロータ、７ｂ  ステータ、８  角速度検出器、９  球面軸受、９ａ  球面軸受殻、９ｂ  球面軸受ホルダ、１０  ロータリージョイント、１２  信号処理部、１３  ホルダ、１８  球面軸受ホルダ、２０  信号処理部、３０  可動部側給電部、４０  底板、４１  フレーム、７０  支持部側給電部、１０１  コイル、１０２  コイル、１０３  電流制御器。
【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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