(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、
前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置された平面鏡と、
前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置と
を備えたアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項２】
前記演算処理装置は、測定電界の振幅及び位相を前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求める請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項３】
前記演算処理装置は、測定電界の電力のみを前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求める請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項４】
前記演算処理装置は、測定電界の位相のみを前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求める請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項５】
複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、
前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置された平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、
前記平面鏡及び前記送受信手段間に設けられ電波の位相を変化させることができる移相手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記移相手段によって位相を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定電界の電力を前記移相手段の位相変化量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、それから前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置と
を備えたアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項６】
複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、
前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置され、複数の分割平面パネル群で構成した平面鏡と、
前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネル群及び前記平面鏡の分割平面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって分割平面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置と
を備えたアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項７】
前記平面鏡は、重力の方向に直交する第１の平面鏡と、重力の方向を含む面と平行な第２の平面鏡とからなり、
前記演算処理装置は、前記主反射鏡の開口面を前記第１の平面鏡に平行に配置して前記の測定演算を行い、次に前記主反射鏡の開口面を前記第２の平面鏡に平行に配置して前記の測定演算を行う請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項８】
前記送受信手段から放射する電波を特定の高次モードにより励振できる高次モード発生器をさらに備えた請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項９】
前記送受信手段から放射する電波を複数のモードの合成により励振できる高次モード合成器をさらに備えた請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項１０】
前記送受信手段から放射する電波を基底モードと特定の高次モードによりそれぞれ独立に励振できる給電装置をさらに備えた請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項１１】
前記演算処理装置は、前記主反射鏡の鏡面に照射される電力が均一となるように単独あるいは複数の鏡面パネルを同時に初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段から放射された電波が前記平面鏡によって反射して前記送受信手段に戻ってくる電波を受信し、それらを演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、それから鏡面形状を得る請求項１記載のアンテナ鏡面測定・調整装置。
【請求項１２】
複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、
前記主反射鏡の開口面よりも大きな平面鏡と、
前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、
前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置と
を備え、
前記主反射鏡は、前記平面鏡に対して任意のサイドローブ方向に直交する角度にその開口面を設置したアンテナ鏡面測定・調整装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、高周波数帯で使用される反射鏡アンテナの鏡面精度測定、あるいは測定と鏡面調整を行うためのアンテナ鏡面測定・調整装置に関するものである。特に、ミリ波やサブミリ波で観測するために用いられる大口径電波望遠鏡のアンテナ鏡面測定・調整装置に関するものである。
背景技術
従来のアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図３１は、例えば『石黒 正人、森田 耕一郎、林 左絵子、増田 剛徳、蛭子井 責、別段 信一、“電波ホログラフィによる４５ｍ電波望遠鏡の鏡面精度測定”、三菱電機技報、vol．62、no．5、p．69〜74、1988年』に示された従来のアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図３１において、１は鏡面測定の対象となる供試アンテナの主反射鏡、１ａは鏡面を分割して構成している鏡面パネル、１ｂは鏡面パネル１ａをオフセットあるいは傾きを変化させるためのアクチュエータ、１ｃは鏡面パネル１ａ及びアクチュエータ１ｂを支持するバックストラクチャである。
また、同図において、２は静止衛星、３は静止衛星２に搭載され供試アンテナ方向にボアサイト方向をあわせた送信アンテナ、４は送信アンテナ３から放射される送信電波である。５は供試アンテナの主反射鏡１で反射し集束させた後に受信する受信用一次焦点ホーン、６は受信用一次焦点ホーン５から給電される受信機、７は受信機６から得られる２次元放射パターン受信信号、８は放射パターン受信信号７を得るためにアンテナの姿勢を２軸でもって変化させるアンテナ姿勢角度信号、９は放射パターン受信信号７とアンテナ姿勢角度信号８からフーリエ変換によって開口面分布を計算する電波ホログラフィ演算処理装置、１０は鏡面パネル１ａを駆動させるアクチュエータ１ｂを制御するためのアクチュエータ制御装置、１１は位相の基準となる参照アンテナである。
なお、主反射鏡１を構成している鏡面パネル１ａは、国立天文台野辺山の４５ｍ電波望遠鏡の場合には６００枚、国立天文台野辺山のミリ波干渉計用１０ｍアンテナの場合には３６枚である。
図３１に示すアンテナ鏡面測定・調整装置において、供試アンテナの主反射鏡１の凹凸を測定するために電波が用いられる。送信源位置は、静止衛星２のように供試アンテナから充分遠いところにとられる。静止衛星２のかわりに地上の距離の離れたところに送信源を設けることもあるが、そのような場合には、地面反射の影響を小さくするような地形が選ばれる。供試アンテナの放射パターンは、供試アンテナの姿勢を２次元で変化させながら送信電波４を受信することにより得られる。
これにより、２次元放射パターン受信信号７と供試アンテナの姿勢を表すアンテナ姿勢角度信号８が対となって測定される。２次元放射パターンと開口面分布の関係がフーリエ変換によって表されることを利用して、電波ホログラフィ演算処理装置１０で高速フーリエ変換などの演算処理を行ない、供試アンテナの開口面分布が計算される。
ところで、アンテナ利得の点から考えると、鏡面精度は使用波長の１／２０以下が必要であり、大口径の場合であってもミリ波やサブミリ波と使用波長が短くなるにしたがいより高い鏡面精度を実現しなければならない。そのため、より高い精度で測定するためには、測定周波数を上げなければならないが、図３１の静止衛星２の送信電波４では周波数が限られる。そのため、測定周波数が低く測定精度を上げることができないという問題点があった。
また、地上に送信源を設ける場合には従来例の説明のところですでに述べたように地面反射の影響によって測定精度が制限される。さらに、屋外の測定の場合には、風・日射・気温の変化などの測定環境によっても測定精度が制限される。たとえば、大気による位相揺らぎや風による主反射鏡の揺れが放射パターンを変化させ測定誤差となる。また、電波ホログラフィによる鏡面測定において、測定の分解能を上げるため測定のサンプル点数を増やした場合には、測定時間が長くなり、測定している間に気温が変化する。そのため、供試アンテナの主反射鏡の形状がサンプル点位置によって異なり、測定誤差となり、屋外の電波ホログラフィによる鏡面測定では測定精度を上げることができないという問題点があった。
屋内で測定を行う場合には、プローブを平面上、円筒面上、球面上で機械的に走査して２次元の放射界を測定しなければならない。走査する範囲は供試アンテナよりも広い範囲にとられるので、大口径アンテナの場合には、このような極めて広い範囲を正確に走査することは困難であり、測定精度はプローブの走査精度によって制限され、測定精度を上げることができないという問題点があった。
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、測定周波数を自由に選べ、風・日射・気温の変化等に左右されない測定環境を可能にし、供試アンテナの姿勢を測定中固定した状態でもプローブの位置を２次元走査しないことで測定精度を向上させることができるアンテナ鏡面測定・調整装置を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明の請求項１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置された平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備えたものである。
この発明の請求項２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記演算処理装置が、測定電界の振幅及び位相を前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求めるものである。
この発明の請求項３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記演算処理装置が、測定電界の電力のみを前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求めるものである。
この発明の請求項４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記演算処理装置が、測定電界の位相のみを前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求めるものである。
この発明の請求項５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置された平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記平面鏡及び前記送受信手段間に設けられ電波の位相を変化させることができる移相手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記移相手段によって位相を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定電界の電力を前記移相手段の位相変化量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、それから前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備えたものである。
この発明の請求項６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置され、複数の分割平面パネル群で構成した平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群及び前記平面鏡の分割平画パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって分割平面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備えたものである。
この発明の請求項７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記平面鏡が、重力の方向に直交する第１の平面鏡と、重力の方向を含む面と平行な第２の平面鏡とからなり、前記演算処理装置は、前記主反射鏡の開口面を前記第１の平面鏡に平行に配置して前記の測定演算を行い、次に前記主反射鏡の開口面を前記第２の平面鏡に平行に配置して前記の測定演算を行うものである。
この発明の請求項８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記送受信手段から放射する電波を特定の高次モードにより励振できる高次モード発生器をさらに備えたものである。
この発明の請求項９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記送受信手段から放射する電波を複数のモードの合成により励振できる高次モード合成器をさらに備えたものである。
この発明の請求項１０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記送受信手段から放射する電波を基底モードと特定の高次モードによりそれぞれ独立に励振できる給電装置をさらに備えたものである。
この発明の請求項１１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記演算処理装置が、前記主反射鏡の鏡面に照射される電力が均一となるように単独あるいは複数の鏡面パネルを同時に初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段から放射された電波が前記平面鏡によって反射して前記送受信手段に戻ってくる電波を受信し、それらを演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、それから鏡面形状を得るものである。
この発明の請求項１２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きな平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備え、前記主反射鏡を、前記平面鏡に対して任意のサイドローブ方向に直交する角度にその開口面を設置したものである。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図２はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径平面鏡を示す正面図、
図３はこの発明の実施の形態２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図４はこの発明の実施の形態３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図５はこの発明の実施の形態４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図６はこの発明の実施の形態５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図７はこの発明の実施の形態６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図８はこの発明の実施の形態７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図９はこの発明の実施の形態７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径能動平面鏡を示す正面図、
図１０はこの発明の実施の形態８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径能動平面鏡を示す正面図、
図１１はこの発明の実施の形態９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図１２はこの発明の実施の形態１０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図１３はこの発明の実施の形態１１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図１４はこの発明の実施の形態１１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径部分能動平面鏡を示す正面図、
図１５はこの発明の実施の形態１２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図１６はこの発明の実施の形態１３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図１７はこの発明の実施の形態１４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図１８はこの発明の実施の形態１５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図１９はこの発明の実施の形態１５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径部分能動平面鏡を示す正面図、
図２０はこの発明の実施の形態１６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図２１はこの発明の実施の形態１７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の概略構成を示す図、
図２２はこの発明の実施の形態１８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の原理を説明するための図、
図２３はこの発明の実施の形態１９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図２４はこの発明の実施の形態１９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の各種励振モードでの送受共用一次放射器の放射パターンを示す図、
図２５はこの発明の実施の形態２０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図２６はこの発明の実施の形態２１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図２７はこの発明の実施の形態２２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図２８はこの発明の実施の形態２２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の鏡面パネル分割例を示す図、
図２９はこの発明の実施の形態２３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図、
図３０はこの発明の実施の形態２３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の動作原理を示す図、
図３１は従来のアンテナ鏡面測定・調整装置の概略構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１において、１は供試アンテナの主反射鏡、１ａは主反射鏡１で電波を反射させる表面を分割して構成している鏡面パネル、１ｂは鏡面パネル１ａを所定の位置に変位させるアクチュエータ、１ｃは鏡面パネル１ａおよびアクチュエータ１ｂを保持するバックストラクチャで、主反射鏡１の構成要素である。
また、同図において、２１は大口径平面鏡、２２は大口径平面鏡２１を保持する平面鏡支持体である。
さらに、同図において、２３は供試アンテナの副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３０はパソコンなどの受信電界演算処理装置、３１はアクチュエータ制御装置である。
図２は、この実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径平面鏡を示す正面図である。同図において、２１は大口径平面鏡、２２は大口径平面鏡２１を保持する平面鏡支持体、３４は天井である。
つぎに、前述した実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の動作について図面を参照しながら説明する。
まず、供試アンテナの主反射鏡１を正面の大口径平面鏡２１に向け、ボアサイト方向と大口径平面鏡２１の鏡面を直交させる。測定中、供試アンテナの姿勢はこの状態で固定させる。
そして、まず、供試アンテナから測定用の電波を放射させる。送受信機２９で生成し、送受共用一次放射器２８から送られる電波は、供試アンテナの副反射鏡２３、主反射鏡１、大口径平面鏡２１の順で伝搬していく。その結果、大口径平面鏡２１にはほとんど平面波が入射するので、そこで反射した電波は逆に主反射鏡１の方へ反射する。反射波は、主反射鏡１、供試アンテナの副反射鏡２３の順でこれらを介して送受共用一次放射器２８、送受信機２９へ至る。受信電力は、スピルオーバ電力や損失を除いて送信電力のほとんどが受信される。
ステップ１では、初期状態での測定を行なう。この実施の形態１では、この状態での受信電界の振幅・位相の両方を測定する。
ステップ２では、電界の位相を変化させた状態での測定を行なう。この実施の形態１では、アクチュエータ制御装置３１からアクチュエータ１ｂに制御信号を送り、ある一枚の鏡面パネル１ａをボアサイト方向にアクチュエータ１ｂにより駆動させる。駆動範囲は使用波長の１／２以上で、それ以外の鏡面パネルは固定させたままにする。そして、この状態での受信電界の振幅・位相の両方を測定する。上記のステップ１で測定した電界とは異なる振幅・位相が測定される。
ここで、鏡面パネル１ｂの初期状態からのずれを「Δｚ」とする。それから、鏡面パネル１ｂの駆動量Δｚを変化させてステップ２を繰り返し電界を受信する。
たとえば、ステップ２をＮ回繰り返すとすると、駆動量Δｚは下記の式で表される。
Δｚ＝Δｚi（ｉ＝１、２、…、Ｎ）
測定した受信電界Ｅは駆動量Δｚの関数として、Ｅ＝Ｅ（Δｚ）で表されるから、駆動量がΔｚiのときの受信電界をＥiとおくと、受信電界Ｅiは下記の式で表される。
Ｅi＝Ｅ（Δｚi）
ステップ３では、電界の位相差を演算処理で求める。この実施の形態１では、受信電界演算処理装置３０により、測定電界を駆動量に関して複素フーリエ級数で展開する。複素フーリエ級数の定数項（０次）は、駆動した一枚の鏡面パネル以外による電力に対応し、複素フーリエ級数の１次の項は、一枚の鏡面パネルの駆動による電力の変化に対応する。さらに高次の項は、鏡面パネルのエッジ回折波などの波動的な効果や測定誤差による影響に対応する。これによって、駆動の対象としている鏡面パネルによる電界とそれ以外の寄与による電界が求められるので、一枚の鏡面パネルによるものとそれ以外の鏡面によるものとの励振位相の差が得られる。
鏡面パネルの駆動量が０のときが対象となる鏡面形状であるから、駆動量が０のときの両者の位相差を求めることにより、駆動した一枚の鏡面パネルの初期状態におけるある位置からのずれを得ることができる。
同様にして、別の鏡面パネルを駆動の対象として、上記のステップ１からステップ３までの処理を行なう。
これを全ての鏡面パネルに対して実施することにより、各鏡面パネルがある位置からどの程度ずれているががわかる。
ステップ４では、鏡面形状を表すマップを作る。この実施の形態１では、上記のステップ１からステップ３までの処理を繰り返して得られた全ての値から平均値を求めて、その平均値からのずれを求める。こうして得られた分布が開口面位相分布に相当し、それから鏡面パネルの大きさに相当する分解能を有する鏡面形状を表すマップが得られる。
供試アンテナの姿勢を変化させないので、終始アンテナからの放射電力は大口径平面鏡２１に向けられ、それ以外への放射がほとんどない。特にミリ波・サブミリ波では、周囲に反射物なる散乱体があっても、そのような周囲への入射波自体が皆無であるので、周囲反射の影響は無視できる。
また、供試アンテナと大口径平面鏡２１との距離は充分近くにとられる。よって、測定場所が屋内の場合には建物をコンパクトにすることができる。
当然、近傍界測定によく用いられるスキャナ装置は不要である。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
すなわち、この実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、主反射鏡１を分割して複数の鏡面パネル群で構成した供試アンテナの鏡面測定および鏡面パネルの調整を行う装置において、供試アンテナの開口面よりも大きな平面鏡２１と、供試アンテナの鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ１ｂを備え、上記平面鏡２１を供試アンテナの開口面と平行に設置して供試アンテナの姿勢を固定し、上記供試アンテナの鏡面パネル１ａの初期状態から上記アクチュエータ１ｂによって鏡面パネル位置を変化させる毎に供試アンテナから放射された電波を上記平面鏡２１によって反射して供試アンテナに戻ってくる電波を受信し、それらの受信電界を演算処理して供試アンテナの初期状態での開口面位相分布を求め、それから鏡面形状を得ることを特徴とし、かつ得られた鏡面誤差から鏡面調整を行うものである。
従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図３において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、３５は受信電力演算処理装置である。
供試アンテナから放射される電波は、主反射鏡１から大口径平面鏡２１で反射し、再び主反射鏡１に反射して戻ってくる。
上記のステップ１及びステップ２の測定手順を繰り返すとき、受信電界の電力のみを測定し、受信電界の位相は測定しない。
ステップ３では、この測定電力を駆動量に関してフーリエ級数で展開する。フーリエ級数の定数項（０次）は、駆動した一枚の鏡面パネル以外による電力に対応し、フーリエ級数の１次の項は、一枚の鏡面パネルの駆動による電力の変化に対応する。さらに高次の項は、鏡面パネルのエッジ回折波などの波動的な効果や測定誤差による影響に対応する。
一枚の鏡面パネルの駆動による電力の変化は、他の鏡面パネル群の励振位相に対して、一枚の鏡面パネルの励振位相が変化するために生じるから、両者の電界が異なる位相で重畳されるとして定式化できる。従って、未知数である位相項は、電力の変化の軌跡から容易に求められる。こうして得られた位相が、各鏡パネルがある位置からどの程度ずれているかを表している。
ステップ４は、上記の実施の形態１と同様である。こうして得られた分布が開口面位相分布に相当し、それから鏡面パネルの大きさに相当する分解能を有する鏡面形状を表すマップが得られる。供試アンテナの姿勢を変化させないこと、供試アンテナと大口径平面鏡２１との距離を充分近くとれることは実施の形態１と同様である。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図４において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、３６は受信位相演算処理装置である。
供試アンテナから放射される電波は、主反射鏡１から大口径平面鏡２１で反射し、再び主反射鏡１に反射して戻ってくる。
ステップ１及びステップ２に対応する測定手順を繰り返すとき、受信電界の位相のみを測定し、受信電界の電力は測定しない。
ステップ３では、鏡面パネル１ａの駆動量を変えたときの測定位相の変化から、駆動した一枚の鏡面パネル以外による電界成分と、一枚の鏡面パネルの駆動による電界成分との位相差を求める。こうして得られた位相が、各鏡面パネルがある位置からどの程度ずれているかを表す。
ステップ４では、上記の実施の形態１と同様である。こうして得られた分布が開口面位相分布に相当し、それから鏡面パネルの大きさに相当する分解能を有する鏡面形状を表すマップが得られる。供試アンテナの姿勢を変化させないこと、供試アンテナと大口径平面鏡２１との距離を充分近くにとれることは実施の形態１と同様である。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図５において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３５は受信電力演算処理装置であり、上記の実施の形態２と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、６０は鏡面形状を部分的に変化させることができる能動副反射鏡である。
この実施の形態４では、測定中、主反射鏡１の鏡面パネル１ａは固定した状態で実施の形態１、２及び３のように駆動しない。
ステップ１は上記の実施の形態１と同様である。
ステップ２では、能動副反射鏡６０の一部分を使用波長の１／２以上の範囲で動かし、光路長差をその一部分だけ変えて受信電力を測定する。能動副反射鏡６０の一部分の駆動量を変えてステップ２を繰り返す。
ステップ３では、この測定電力を能動副反射鏡６０の一部分の駆動量に関してフーリエ級数で展開する。能動副反射鏡６０の一部分を駆動することは、幾何光学的には、主反射鏡１の開口面位相分布を変化させたことと等価である。従って、実施の形態２と同様にして主反射鏡の鏡面形状がある状態からどの程度ずれているかが求められる。これによって得られた鏡面形状を表すマップの分解能は、能動副反射鏡６０の駆動した部分の大きさに対応する。
ステップ４では、実施の形態１と同様である。これにより、主反射鏡１の鏡面形状が得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
案施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図６は、この発現の実施の形態５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図６において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１と同様のものであり、３５は受信電力演算処理装置であって上記の実施の形態２と同様のものであり、同様の動作をする。
さらに、同図において、２４はビーム給電第一反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３７は鏡面形状を部分的に変化させることができるビーム給電能動鏡面である。
測定中、主反射鏡１の鏡面パネル１ａは固定した状態で実施の形態１、２及び３のように駆動しない。
ステップ１は実施の形態１と同様である。
ステップ２では、ビーム給電能動鏡面３７の一部分を使用波長の１／２以上の範囲で動かし、光路長差をその一部分だけ変えて受信電力を測定する。ビーム給電能動鏡面３７の一部分の駆動量を変えてステップ２を繰り返す。
ステップ３では、この測定電力をビーム給電能動鏡面３７の一部分の駆動量に関してフーリエ級数で展開する。ビーム給電能動鏡面３７の一部分を駆動することは、幾何光学的には、主反射鏡１の開口面位相分布を変化させたことと等価である。従って、実施の形態２と同様にして主反射鏡の鏡面形状がある状態からどの程度ずれているかが求められる。これによって得られた鏡面形状を表すマップの分解能は、ビーム給電能動鏡面３７の駆動した部分の大きさに対応する。
ステップ４は、実施の形態１と同様である。これにより、主反射鏡１の鏡面形状が得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図７において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１と同様のものであり、３５は受信電力演算処理装置であって上記の実施の形態２と同様のものであり、同様の動作をする。
さらに、同図において、２４はビーム給電第一反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸であって上記の実施の形態５と同様のものであり、同様の動作をする。また、２５はビーム給電第二反射鏡、３８は透過する電波の位相を部分的に変化させることができる透過形移相器である。
測定中、主反射鏡１の鏡面パネル１ａは固定した状態で実施の形態１、２及び３のように駆動しない。
ステップ１は、実施の形態１と同様である。
ステップ２では、透過形移相器３８の一部分を使用波長の１／２以上の範囲で動かし、受信電力を測定する。
ステップ３では、この測定電力を透過形移相器３８の一部分の位相変化に関してフーリエ級数で展開する。透過形移相器３８の一部分の位相を変化させることは、幾何光学的には、主反射鏡１の開口面位相分布を変化させたことと等価である。従って、実施の形態２と同様にして主反射鏡１の鏡面形状がある状態からどの程度ずれているかが求められる。これによって得られた鏡面形状を表すマップの分解能は、透過形移相器３８の位相変化させる部分の大きさに対応する。
ステップ４は、実施の形態１と同様である。これにより、主反射鏡１の鏡面形状が得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図８において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３０は受信電界演算処理装置、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、３９は大口径能動平面鏡、３９ａは平面鏡を分割して構成している分割平面パネル、３９ｂは分割平面パネル３９ａを駆動させる分割平面パネル駆動機構３９ｂである。
図９は、この実施の形態７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径能動平面鏡の正面図である。同図において、２２は平面鏡支持体、３４は天井、３９ａは分割平面パネルである。
次に、動作原理を説明する。ステップ１は実施の形態１と同様である。
ステップ２では、アクチュエータ制御装置３１から分離平面パネル駆動機構３９ｂに制御信号を送り、ある一枚の分割平面パネル３９ａを駆動させる。駆動範囲は使用波長の１／２以上で、それ以外の分割平面パネルは固定させたままにする。そして、この状態での受信電界の振幅・位相の両方を測定する。測定中、主反射鏡１の鏡面パネル１ａは固定した状態で実施の形態１、２及び３のように駆動しない。
ステップ３では、電界の位相差を演算処理で求める。分割平面パネル３９ａを駆動させることは、幾何光学的には、主反射鏡１の開口面位相分布を変化させたことと等価である。よって、実施の形態１と同様にして、測定電界を駆動量に関して複素フーリエ級数で展開する。さらに、別の分割平面パネル３９ａを駆動の対象として、ステップ１からステップ３までの処理を行なう。これを全ての分割平面パネルに対して実施する。
ステップ４は、実施の形態１と同様である。こうして得られた分布が開口面位相分布に相当し、それから分割平面パネル３９ａの大きさに相当する分解能を有する鏡面形状を表すマップが得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。
図１０は、この実施の形態８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径能動平面鏡を示す正面図である。同図において、分割平面パネル３９ａは、図９の分割平面パネルの分割形状を変えたものである。
図１０に示すように、分割平面パネルを格子状することにより、鏡面のマップを格子点で得ることができ、放射特性を高速フーリエ変換を用いた平面波展開法によって容易に解析できる。動作原理については、実施の形態７と同様である。
実施の形態９．
この発明の実施の形態９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図１１において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２４はビーム給電第一反射鏡、２５はビーム給電第二反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３５は受信電力演算処理装置であって上記の実施の形態６と同様のものであり、３９は大口径能動平面鏡であって上記の実施の形態７と同様のものであり、同様の動作をする。
ステップ１は実施の形態２と同様である。
ステップ２では、アクチュエータ制御装置３１から分割平面パネル駆動機構３９ｂに制御信号を送り、ある一枚の分割平面パネル３９ａを駆動させる。駆動範囲は使用波長の１／２以上で、それ以外の分割平面パネルは固定させたままにする。そして、この状態での受信電力を測定する。測定中、主反射鏡１の鏡面パネル１ａは固定した状態で実施の形態１、２及び３のように駆動しない。分割平面パネル３９ａを駆動させることは、幾何光学的には、主反射鏡１の開口面位相分布を変化させたことと等価である。
よって、電界の位相差を演算処理で求めるステップ３は、実施の形態２と同様である。さらに、別の分割平面パネル３９ａを駆動の対象として、ステップ１からステップ３を行なう。これを全ての分割平面パネルに対して実施する。
ステップ４は、実施の形態１と同様である。こうして得られた分布が開口面位相分布に相当し、それから分割平面パネル３９ａの大きさに相当する分解能を有する鏡面形状を表すマップが得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１２は、この発明の実施の形態１０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図１２において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２４はビーム給電第一反射鏡、２５はビーム給電第二反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸であって上記の実施の形態６と同様のものであり、３６は受信位相演算処理装置であって上記の実施の形態３と同様のものであり、３９は大口径能動平面鏡であって上記の実施の形態７と同様のものであり、同様の動作をする。
ステップ１は、実施の形態３と同様である。
ステップ２では、アクチュエータ制御装置３１から分割平面パネル駆動機構３９ｂに制御信号を送り、ある一枚の分割平面パネル３９ａを駆動させる。駆動範囲は使用波長の１／２以上で、それ以外の分割平面パネルは固定させたままにする。そして、この状態での受信電界の位相を測定する。測定中、主反射鏡１の鏡面パネル１ａは固定した状態で実施の形態１、２及び３のように駆動しない。分割平面パネル３９ａを駆動させることは、幾何光学的には、主反射鏡１の開口面位相分布を変化させたことと等価である。
よって、電界の位相差を演算処理で求めるステップ３は、実施の形態３と同様である。さらに、別の分割平面パネル３９ａを駆動の対象として、ステップ１からステップ３を行なう。これを全ての分割平面パネルに対して実施する。
ステップ４は、実施の形態１と同様である。こうして得られた分布が開口面位相分布に相当し、それから分割平面パネル３９ａの大きさに相当する分解能を有する鏡面形状を表すマップが得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１１．
この発明の実施の形態１１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１３は、この発明の実施の形態１１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図１３において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２４はビーム給電第一反射鏡、２５はビーム給電第二反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３５は受信電力演算処理装置であって上記の実施の形態６と同様のものであり、同様の動作をする。
また、同図において、４０は供試アンテナのボアサイト方向に一致した軸の回りで回転させるための大口径部分能動平面鏡回転機構、４１は大口径部分能動平面鏡、４１ａは平面鏡と直交する方向に駆動しない平面鏡固定部、４１ｂは平面鏡と直交する方向に駆動させる平面鏡可動部、４１ｃは平面鏡可動部の平面パネル駆動機構である。なお、大口径部分能動平面鏡回転機構４０は、大口径部分能動平面鏡の回転軸付近が駆動部４０であり、周辺付近がガイド部４０である。
図１４は、この実施の形態１１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径部分能動平面鏡を示す正面図である。同図において、２２は平面鏡支持体、３４は天井、４０は大口径部分能動平面鏡回転機構、４１ａは平面鏡固定部、４１ｂは平面鏡可動部である。なお、平面鏡固定部４１ａと平面鏡可動部４１ｂは、１枚の円盤状に一体構成されている。
次に、動作原理を説明する。ステップ１は実施の形態２と同様である。
電界の位相を変化させた状態での測定を行なうステップ２では、まず、実施の形態９と同様にして、受信電力を測定する。駆動するのは、平面鏡可動部４１ｂである。そして、他の平面鏡可動部を対象として繰り返す。全ての平面鏡可動部に対する測定が完了した後、大口径部分能動平面鏡回転機構４１により、大口径部分能動平面鏡４１を回転させ、固定させる。回転は、平面鏡可動部４１ｃの領域が回転前の平面鏡可動部４１ｃの領域とオーバーラップしないようにする。
その状態で、再び上記のステップ２を繰り返す。そして、全ての平面鏡可動部に対する測定が完了すれば、また、大口径部分能動平面鏡回転機構４１により、大口径部分能動平面鏡４１を回転させ、固定させる。こうして、平面鏡可動部４１ｃの領域が開口面全体をカバーするまで測定を繰り返す。
ステップ４は、実施の形態１と同様である。こうして得られた分布が開口面位相分布に相当し、それから分割平面パネル３９ａの大きさに相当する分解能を有する鏡面形状を表すマップが得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１２．
この発明の実施の形態１２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１５は、この発明の実施の形態１２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図１５において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２４はビーム給電第一反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３５は受信電力演算処理装置、３７はビーム給電能動鏡面であって上記の実施の形態５と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、６１はビーム給電第一反射鏡回転機構である。
次に、動作原理を説明する。まず、ビーム給電第一反射鏡回転機構６１によって、ビーム給電第一反射鏡２４を回転させ、図６に示した実施の形態５のビーム給電第一反射鏡２４と同じ設定にする。そして、実施の形態５と同じ測定を行う。これより得られる鏡面誤差のマップには、主反射鏡１の凹凸のほかにビーム給電系における波面収差が含まれている。
そこで、さらにビーム給電第一反射鏡回転機構６１によって、ビーム給電第一反射鏡２４を回転させ、図１５のように設定し、この状態で実施の形態５と同じ手順で測定する。送受共用一次放射器２８から放射された電波は、ビーム給電第四反射鏡２７、ビーム給電第三反射鏡２６、ビーム給電能動鏡面３７を介して伝搬し、ビーム給電第一反射鏡２４で反射し、逆にビーム給電能動鏡面３７、ビーム給電第三反射鏡２６、ビーム給電第四反射鏡２７を介し、送受共用一次放射器２８へ集束する。
ビーム給電第一反射鏡２４の向きを図１５のように変えることによって、主反射鏡１、副反射鏡２３、大口径平面鏡２１に依らない特性が得られ、上記の実施の形態５では分離できなかったビーム給電系における波面収差を分離評価することができる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１３．
この発明の実施の形態１３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１６は、この発明の実施の形態１３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図１６において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３５は受信電力演算処理装置、３７はビーム給電能動鏡面であって上記の実施の形態５と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、４２はグリッド鏡面、４３はビーム給電系測定用一次放射器、４４はビーム給電系測定用受信機である。
次に、動作原理を説明する。まず、供試アンテナの送受信機２９、送受共用一次放射器２８から送られる電波は、ビーム給電第四反射鏡２７、ビーム給電第三反射鏡２６、ビーム給電能動鏡面３７、グリッド鏡面４２の順でこれらを介して伝搬していく。グリッド鏡面４２によって電波は電界の成分の方向によって分けられ、電波の一部は供試アンテナの副反射鏡２３の方へ反射し、残りの電波はビーム給電系測定用一次放射器４３の方へ透過する。
前者の電波は、副反射鏡２３、主反射鏡１、大口径平面鏡２１へと伝搬し、大口径平面鏡２１で反射して、主反射鏡１、副反射鏡２３、グリッド鏡面４２、ビーム給電能動鏡面３７、ビーム給電第三反射鏡２６、ビーム給電第四反射鏡２７、送受共用一次放射器２８、送受信機２９へと至る。
後者の電波は、ビーム給電系測定用一次放射器４３、ビーム給電系測定用受信機４４で受信される。ステップ１は実施の形態１と同様である。
ステップ２では、ビーム給電能動鏡面３７の一部分を使用波長の１／２以上の範囲で動かし、光路長差をその一部分だけ変えて受信電力を、送受信機２９とビーム給電系測定用受信機４４の両方で測定する。ビーム給電能動鏡面３７の一部分の駆動量を変えてステップ２を繰り返す。
ステップ３では、送受信磯２９で測定した電力とビーム給電系測定用受信機４４で測定した電力を各々ビーム給電能動鏡面３７の一部分の駆動量に関してフーリエ級数で展開する。以降、両者の測定電力に関して各々演算処理する。
ステップ４は、実施の形態１と同様である。ビーム給電能動鏡面３７の一部分を駆動することは、送受信機２９の測定に関しては、主反射鏡１の開口面位相分布が得られ、ビーム給電系測定用受信機４４の測定に関してはビーム給電系での波面収差が得られる。
送受信機２９の測定で得られる開口面位相分布には、主反射鏡１の凹凸の他に、ビーム給電系での波面収差が含まれている。従って、送受信機２９の測定と、ビーム給電系測定用受信機４４の測定によって、主反射鏡１の凹凸とビーム給電系での波面収差が分離され、主反射鏡の鏡面形状がある状態からどの程度ずれているかが求められる。
これによって得られた鏡面形状を表すマップの分解能は、ビーム給電能動鏡面３７の駆動した部分の大きさに対応する。これにより、主反射鏡の鏡面形状が得られる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１４．
この発明の実施の形態１４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１７は、この発明の実施の形態１４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図１７において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３５は受信電力演算処理装置、３７はビーム給電能動鏡面であって上記の実施の形態５と同様のものであり、また、４２はグリッド鏡面であって上記の実施の形態５と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、４５は主反射鏡測定用一次放射器、４６は主反射鏡測定用送信器、４７は受信用一次放射器、４８は受信機である
受信専用の大型アンテナでは、送受共用にしない構成とするため、主反射鏡測定用一次放射器４５、および主反射鏡測定用送信機４６を設けることにより、実施の形態２と同様にして測定できる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる
実施の形態１５．
この発明の実施の形態１５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図１８は、この発明の実施の形態１５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図１８において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２４はビーム給電第一反射鏡、２５はビーム給電第二反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３５は受信電力演算処理装置であって上記の実施の形態６と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、４９は大口径平面鏡回転機構、５０は大口径平面鏡回転軸である。なお、大口径平面鏡回転機構４９は、大口径平面鏡回転軸５０付近が駆動部４９であり、周辺付近がガイド部４９である。
図１９は、この実施の形態１５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の大口径平面鏡を示す正面図である。同図において、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、３４は天井である。
次に、動作原理を説明する。まず、実施の形態２と同様にして、ステップ１からステップ４までの全ての測定を行なう。そして、大口径平面鏡回転機構４９によって、大口径平面鏡回転軸５０の回りで大口径平面鏡２１を回転させた後、固定する。この状態で再び実施の形態２と同様にして、ステップ１からステップ４までの全ての測定を行なう。
これを繰り返して、複数の鏡面形状のマップを測定する。こうして得られた鏡面形状を表すマップには、主反射鏡の凹凸以外に、大口径平面鏡の凹凸が誤差として含まれているので、複数の鏡面形状のマップの平均値を求める、あるいは複数の鏡面形状のマップの組み合わせからなる連立方程式を解くことで大口径平面鏡の凹凸による誤差を除去する。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１６．
この発明の実施の形態１６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２０は、この発明の実施の形態１６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図２０において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は副反射鏡、２４はビーム給電第一反射鏡、２５はビーム給電第二反射鏡、２６はビーム給電第三反射鏡、２７はビーム給電第四反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３１はアクチュエータ制御装置、３２はアジマス軸、３３はエレベーション軸、３５は受信電力演算処理装置であって上記の実施の形態６と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、５１は大口径第二平面鏡、５２は大口径第二平面鏡支持体である。
まず、実施の形態２と同様にして、ステップ１からステップ４までの全ての測定を行なう。
次に、供試アンテナの主反射鏡１の開口面を垂直にたてる。そして、大口径第二平面鏡５１に向けて電波を放射する。その後、実施の形態２と同様にして、ステップ１からステップ４までの全ての測定を行なう。
これにより、２つの鏡面形状のマップが得られる。この２つの鏡面形状のマップの差異は、重力が主反射鏡１の鏡面パネル段差や鏡面ひずみに及ぼす影響によって生じ、これは主反射鏡１の姿勢が異なることに起因している。従って、この差異から主反射鏡１の自重変形による成分を評価することにより、任意の仰角での鏡面設定が可能となる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１７．
この発明の実施の形態１７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２１は、この発明の実施の形態１７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図２１において、１は主反射鏡、５１は大口径第二平面鏡、５２は大口径第二平面鏡支持体、６３は供試アンテナと大口径第二平面鏡５１との距離を変えるｚ軸スキャナ、６４はｚ軸スキャナ６３によって距離を変えることが可能なアンテナ可動範囲である。
供試アンテナをｚ軸スキャナ６３によって移動させ、所定の位置で静止した状態で、実施の形態１６と同様に測定を行う。その後、供試アンテナをｚ軸スキャナ６３によって移動させ、異なる位置で静止させ、同様に測定を行い、これらを繰り返す。これによって、供試アンテナと大口径第二平面鏡５１との距離の異なる測定結果が得られる。
供試アンテナから大口径第二平面鏡５１へ電波が伝搬していくときの波動的な効果は、距離の異なる測定結果の差異から評価でき、異なる距離での測定結果を用いて波動的な効果を除去することができる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１８．
この発明の実施の形態１８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２２は、この発明の実施の形態１８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の原理説明を行うための図である。
図２２において、７０は評価の対象となっている領域において位相を高速に同相／逆相と切り替えている同相のときの電界測定値、７１は評価の対象となっていない領域に対応する同相のときの電界固定成分、７２は評価の対象となっている領域に対応する同相のときの電界可変成分、また、７３は評価の対象となっている領域において位相を高速に同相／逆相と切り替えている逆相のときの電界測定値、７４は評価の対象となっていない領域に対応する逆相のときの電界固定成分、７５は評価の対象となっている領域に対応する逆相のときの電界可変成分である。
同図（ａ）において、同相のときの電界固定成分７１の測定と逆相のときの電界固定成分７３の測定は時間変動の影響が無視できるほど短い周期で測定を行う。同相のときの電界測定値と逆相のときの電界測定値との差をとると、電界固定成分がキャンセルして電界可変成分（２倍）のみが得られる。
同図（ｂ）には、逆相のときの電界について位相を反転させて描いている。これにより、受信電力の時間変動による誤差を取り除くことができるので、開口面における分解能を上げるため測定時間が長くかかりその間に時間変動があっても、このような影響を除去して測定することができる。従って、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができる。
実施の形態１９．
ところで、上記の実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置において、送受共用一次放射器２８から送られる電波は、基底モードにより励振されたものを想定している。そのため、主反射鏡１に照射される電波は主反射鏡１の中央部では電界強度が高く、外周部では電界強度が低くなるような分布を有することになる。よって、主反射鏡１の外周部の鏡面バネル１ａは照射レベルが低いため受信電界の変化が小さく、したがってその鏡面形状を測定する際の誤差が中央部の測定誤差よりも大きくなるという問題があった。
また、主反射鏡１と大口径平面鏡２１の間を伝搬する電波は波動的な効果によって広がるため、ある鏡面パネル１ａを反射した電波の全てが大口径平面鏡２１を介して再びその鏡面パネル１ａへ入射するわけではなく、一部はその鏡面パネル１ａの周辺部に入射する。同様にして、ある鏡面パネル１ａの周辺部を反射した電波の一部は、大口径平面鏡２１を介した後、その鏡面パネル１ａへ入射してしまう。従って、電界強度が低い主反射鏡１の外周部の鏡面パネル１ａは、周辺からの影響が比較的大きくなることからも、その鏡面形状を測定する際の誤差が中央部の測定誤差よりも大きくなるという問題があった。
さらに、上記の実施の形態１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置において、主反射鏡１の鏡面パネル１ａの分割が細かくなると、駆動した一枚の鏡面パネル１ａ以外による電界成分に対する駆動する一枚の鏡面パネル１ａの電界成分が相対的に小さくなってしまうため、一枚の鏡面パネル１ａの駆動による電力の変化も小さくなってしまう。したがって、主反射鏡１の鏡面パネル１ａの分割が細かくなると、鏡面形状を測定する際の誤差が大きくなるという問題があった。
この実施の形態１９は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、主反射鏡１上の外周部の鏡面パネル１ａにおいても鏡面形状の測定精度を向上させることができるアンテナ鏡面測定・調整装置を得ることを目的とし、主反射鏡１の鏡面パネル１ａの分割が細かい場合にも鏡面形状の測定精度を向上させることができるアンテナ鏡面測定・調整装置を得ることを目的とする。
この発明の実施の形態１９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２３は、この発明の実施の形態１９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図２３において、１は供試アンテナの主反射鏡、１ａは主反射鏡１で電波を反射させる表面を分割して構成している鏡面パネル、１ｂは鏡面パネル１ａを所定の位置に変位させるアクチュエータ、１ｃは鏡面パネル１ａおよびアクチュエータ１ｂを保持するバックストラクチャで、主反射鏡１の構成要素である。また、２１は大口径平面鏡、２２は大口径平面鏡２１を保持する平面鏡支持体、２３は供試アンテナの副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３０は受信電界演算処理装置、３１はアクチュエータ制御装置、８０は特定の高次モードのみを発生する高次モード発生器である。
次に、この実施の形態１９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の動作について図面を参照しながら説明する。
図２４は、各種励振モードでの送受共用一次放射器２８の放射パターンを示す図である。
この実施の形態１９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、高次モード発生器８０を備えており、これが送受共用一次放射器２８を励振する高次モードは、図２４に示すように、その放射パターンがボアサイト方向でナル点を持つようなＴＥ０１モード、ＴＭ０１モード、ＴＥ２１モード等を選んでおく。
そして、供試アンテナの主反射鏡１を正面の大口径平面鏡２１に向け、ボアサイト方向と大口径平面鏡２１の鏡面を直交させる。測定中、供試アンテナの姿勢はこの状態で固定させる。
次に、供試アンテナから電波を放射させる。送受信機２９より高次モード発生器８０を介して送受共用一次放射器２８から送られる電波は、供試アンテナの副反射鏡２３、主反射鏡１、大口径平面鏡２１の順で伝搬していく。
その際、送受共用一次放射器２８から放射される電波は、前述のように高次モードで励振されているため、副反射鏡２３を介して主反射鏡１に照射される際、その外周部の照射レベルが高くなっている。
大口径平面鏡２１から反射した電波は、逆に主反射鏡１の方へ反射する。この反射波は、主反射鏡１、供試アンテナの副反射鏡２３の順でこれらを介して送受共用一次放射器２８、高次モード発生器８０、送受信機２９へ至る。受信電力は、送信電力からスピルオーバ電力や損失を除いたほとんどが受信される。
ここで前述の実施の形態１と同様にステップ１からステップ４までの手順を行うことにより、主反射鏡１の鏡面形状のマップが得られ、それから得られる鏡面誤差を基に鏡面調整を行うことができる。
さらに、この実施の形態１９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上のように送受共用一次放射器２８の放射パターンがボアサイト方向でナル点を持つような高次モードを発生する高次モード発生器８０を用いているので、主反射鏡１の外周部の照射レベルが高く、したがってこの主反射鏡１の外周部の鏡面形状を精度良く求めることができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことが出来る。
実施の形態２０．
この発明の実施の形態２０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２５は、この発明の実施の形態２０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図２５において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は供試アンテナの副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３０は受信電界演算処理装置、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１９と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、８１は複数のモードの合成により励振できる高次モード合成器である。
この実施の形態２０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は高次モード合成器８１を備えており、送受共用一次放射器２８からの放射パターンが副反射鏡２３を介して主反射鏡１を均一に照射するよう、これを励振する高次モード合成器８１が合成する高次モードとその基底モードに対する合成比を選んでおく。
そして、供試アンテナの主反射鏡１を正面の大口径平面鏡２１向け、ボアサイト方向と大口径平面鏡２１の鏡面を直交させる。測定中、供試アンテナの姿勢はこの状態で固定させる。
次に、供試アンテナから電波を放射させる。送受信機２９より高次モード合成器８１を介して送受共用一次放射器２８から送られる電波は、供試アンテナの副反射鏡２３、主反射鏡１、大口径平面鏡２１の順で伝搬していく。
その際、送受共用一次放射器２８から放射される電波は、前述のような高次モード合成器８１で励振されているため、副反射鏡２３を介して主反射鏡１に照射される際、主反射鏡１の各部で照射レベルが均一になっている。
大口径平面鏡２１から反射した電波は、逆に主反射鏡１の方へ反射する。反射波は、主反射鏡１、供試アンテナの副反射鏡２３の順でこれらを介して送受共用一次放射器２８、高次モード合成器８１、送受信機２９へ至る。受信電力は、送信電力からスピルオーバ電力や損失を除いたほとんどが受信される。
ここで前述の実施の形態１と同様にステップ１からステップ４までの手順を行うことにより、主反射鏡１の鏡面形状のマップが得られ、それから得られる鏡面誤差を基に鏡面調整を行うことができる。
さらに、この実施の形態２０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上のように送受共用一次放射器２８の放射パターンが副反射鏡２３介して主反射鏡１を均一に照射するような高次モード合成器８１を用いているので、主反射鏡１の全域に渡って鏡面形状を精度良く求めることができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことが出来る。
実施の形態２１．
この発明の実施の形態２１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２６は、この発明の実施の形態２１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図２６において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は供試アンテナの副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３０は受信電界演算処理装置、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１９と同様のものであり、同様の動作をする。さらに、８２は基底モードと特定の高次モードをそれぞれ独立に励振できる給電装置である。
この発明の実施の形態２１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、基底モードと特定の高次モードをそれぞれ独立に励振できる給電装置８２を備えており、これが送受共用一次放射器２８を励振する高次モードは、その放射パターンがボアサイト方向でナル点を持つようなＴＥ０１モード、ＴＭ０１モード、ＴＥ２１モード等を選んでおく。
そして、供試アンテナの主反射鏡１を正面の大口径平面鏡２１に向け、ボアサイト方向と大口径平面鏡２１の鏡面を直交させる。測定中、供試アンテナの姿勢はこの状態で固定させる。
次に、供試アンテナから電波を放射させる。送受信機２９より給電装置８２を介して送受共用一次放射器２８から送られる電波は、供試アンテナの副反射鏡２３、主反射鏡１、大口径平面鏡２１の順で伝搬していく。
大口径平面鏡２１から反射した電波は、逆に主反射鏡１の方へ反射する。反射波は、主反射鏡１、供試アンテナの副反射鏡２３の順でこれらを介して送受共用一次放射器２８、給電装置８２、送受信機２９へ至る。受信電力は、送信電力からスピルオーバ電力や損失を除いたほとんどが受信される。
ここで前述の実施の形態１と同様にステップ１からステップ４までの手順を基底モードで励振した場合と、高次モードで励振した場合のそれぞれについて行い、それぞれの場合での主反射鏡１の鏡面形状のマップを求める。
以上により得られた基底モードで励振した場合の鏡面形状のマップは、主反射鏡１の中央部の照射レベルが高いことから主反射鏡１の中央部で鏡面形状の精度が高く、逆に高次モードで励振した場合の鏡面形状のマップは、主反射鏡１の外周部の照射レベルが高いことから主反射鏡１の外周部で鏡面形状の精度が高いものとなる。
それぞれの場合での平均を取り、再構成した鏡面形状のマップは主反射鏡１の全域に渡って、均一な精度を有することになり、したがってこの鏡面形状から得られる鏡面誤差を基に鏡面調整を行うことにより、主反射鏡１の全域に渡って均一な精度で鏡面調整を行うことが出来る。
さらに、受信電界の振幅と位相の両方を測定する場合と、受信電界の振幅のみを測定する場合には、それぞれの場合での鏡面誤差のマップを受信電界の振幅で重み付けした平均を取り、鏡面形状のマップを再構成すれば主反射鏡１の全域に渡ってより良好な精度で鏡面調整を行うことが出来る。
実施の形態２２．
この発明の実施の形態２２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２７は、この発明の実施の形態２２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。
図２７において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持休、２３は供試アンテナの副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３０は受信電界演算処理装置、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１９と同様のものであり、同様の動作をする。
図２８は、この発明の実施の形態２２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の鏡面パネル分割例を示す図である。
図２８において、１は鏡面パネル１ａを構成要素とする供試アンテナの主反射鏡である。
まず、供試アンテナの主反射鏡１を正面の大口径平面鏡２１に向け、ボアサイト方向と大口径平面鏡２１の鏡面を直交させる。測定中、供試アンテナの姿勢はこの状態で固定させる。
次に、供試アンテナから電波を放射させる。送受信機２９より送受共用一次放射器２８から送られる電波は、供試アンテナの副反射鏡２３、主反射鏡１、大口径平面鏡２１の順で伝搬していく。
大口径平面鏡２１から反射した電波は、逆に主反射鏡１の方へ反射する。反射波は、主反射鏡１、供試アンテナの副反射鏡２３の順でこれらを介して送受共用一次放射器２８、送受信機２９へ至る。受信電力は、送信電力からスピルオーバ電力や損失を除いたほとんどが受信される。
ここで前述の実施の形態１と同様にステップ１からステップ４までの手順を行うことにより、主反射鏡１の鏡面誤差のマップが得られ、これを基に鏡面調整を行うことができる。
ここでステップ２の電界の位相を変化させた状態での測定において、この実施の形態２２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、供試アンテナの鏡面に照射される電力が均一となるように単独あるいは複数の鏡面パネルを同時に上記アクチュエータによって鏡面パネル位置を変化させる。
そのため、以上により得られた鏡面形状のマップは主反射鏡１の全域に渡って、均一な精度を有することになり、したがってこの鏡面形状から得られる鏡面誤差を基に鏡面調整を行うことにより、主反射鏡１の全域に渡って均一な精度で鏡面調整を行うことが出来る。
実施の形態２３．
この発明の実施の形態２３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置について図面を参照しながら説明する。図２９は、この発明の実施の形態２３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の構成を示す図である。また、図３０は、この発明の実施の形態２３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置の原理説明を行うための図である。
図２９において、１は鏡面パネル１ａと、アクチュエータ１ｂと、バックストラクチャ１ｃから構成された供試アンテナの主反射鏡、２１は大口径平面鏡、２２は平面鏡支持体、２３は供試アンテナの副反射鏡、２８は送受共用一次放射器、２９は送受信機、３０は受信電界演算処理装置、３１はアクチュエータ制御装置であり、上記の実施の形態１９と同様のものであり、同様の動作をする。
この実施の形態２３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、大口径平面鏡２１に対して任意のサイドローブ方向に直交する角度に供試アンテナの開口面を設置する。測定中、供試アンテナの姿勢はこの状態で固定させる。
次に、供試アンテナから電波を放射させる。送受信機２９より送受共用一次放射器２８から送られる電波は、供試アンテナの副反射鏡２３、主反射鏡１、大口径平面鏡２１の順で伝搬していく。
大口径平面鏡２１から反射した電波は、逆に主反射鏡１の方へ反射する。反射波は、主反射鏡１、供試アンテナの副反射鏡２３の順でこれらを介して送受共用一次放射器２８、送受信機２９へ至る。受信電力は大口径平面鏡２１がボアサイト方向と直交していないため、スピルオーバ電力や損失を除いた供試アンテナからの放射電力のうち、サイドローブ方向への放射電力のみが受信される。
ここで前述の実施の形態１と同様にステップ１からステップ４までの手順を行うことにより、主反射鏡１の鏡面誤差のマップが得られ、これを基に鏡面調整を行うことができる。
ここで、ステップ３での電界の位相差を求める際、大口径平面鏡２１に対してボアサイト方向に直交する角度に供試アンテナの開口面を設置した場合には平面波が入射するため、図３０（ａ）に示すように、各鏡面パネル１ａからの受信位相のそれぞれが同位相となる。したがって、駆動するｉ番目の鏡面パネル１ａが小さい場合には、これによる電界成分Ｅｉが、その他の鏡面パネル１ａによる合成電界よりも小さくなり、そのため受信電界Ｅの変化が小さくなってしまう。
これに対して、この実施の形態２３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、大口径平面鏡２１に対して任意のサイドローブ方向に直交する角度に供試アンテナの開口面を設置するため、図３０（ｂ）に示すように各鏡面パネル１ａからの受信位相のそれぞれが異なる位相となっており、適切なサイドローブ方向を選定しておけば、駆動するｉ番目の鏡面パネル１ａが小さい場合でも、これによる電界Ｅｉが、その他の鏡面パネル１ａによる合成電界よりも不要に小さくならないため、駆動するｉ番目の鏡面パネル１ａに対する相対的な照射レベルを高くしたことと同等の効果を得ることが出来る。
そのため、以上により得られた鏡面形状のマップは、主反射鏡１の鏡面パネル１ａの分割が細かい場合でも良好な精度を有することになり、したがってこの鏡面形状から得られる鏡面誤差を基に鏡面調整を行うことにより良好な精度で鏡面調整を行うことが出来る。
産業上の利用の可能性
この発明の請求項１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置された平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備えたので、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができるという効果を奏する。
この発明の請求項２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、前記演算処理装置が、測定電界の振幅及び位相を前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求めるので、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高糖度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができるという効果を奏する。
この発明の請求項３に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、前記演算処理装置が、測定電界の電力のみを前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求めるので、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができるという効果を奏する。
この発明の請求項４に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、前記演算処理装置が、測定電界の位相のみを前記鏡面パネルの駆動量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、前記開口面位相分布を求めるので、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができるという効果を奏する。
この発明の請求項５に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置された平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記平面鏡及び前記送受信手段間に設けられ電波の位相を変化させることができる移相手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記移相手段によって位相を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定電界の電力を前記移相手段の位相変化量に関して複素フーリエ級数で展開して測定電界の位相差を求め、それから前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備えたので、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができるという効果を奏する。
この発明の請求項６に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きく前記開口面と平行に設置され、複数の分割平面パネル群で構成した平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群及び前記平面鏡の分割平面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって分割平面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備えたので、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができるという効果を奏する。
この発明の請求項７に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、前記平面鏡が、重力の方向に直交する第１の平面鏡と、重力の方向を含む面と平行な第２の平面鏡とからなり、前記演算処理装置は、前記主反射鏡の開口面を前記第１の平面鏡に平行に配置して前記の測定演算を行い、次に前記主反射鏡の開口面を前記第２の平面鏡に平行に配置して前記の測定演算を行うので、測定周波数を自由に選べ、プローブの位置を２次元走査せず、供試アンテナの姿勢を測定中固定し、風・日射・気温の変化に左右されない理想的な測定環境で実施でき、その結果、高精度にアンテナ鏡面形状を測定することができ、それから得られる鏡面誤差を基に高精度に鏡面調整を行うことができるという効果を奏する。
この発明の請求項８に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、前記送受信手段から放射する電波を特定の高次モードにより励振できる高次モード発生器をさらに備えたので、主反射鏡上の外周部の鏡面パネルにおいても、主反射鏡の鏡面パネルの分割が細かい場合にも鏡面形状の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
この発明の請求項９に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、前記送受信手段から放射する電波を複数のモードの合成により励振できる高次モード合成器をさらに備えたので、主反射鏡上の外周部の鏡面パネルにおいても、主反射鏡の鏡面パネルの分割が細かい場合にも鏡面形状の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
この発明の請求項１０に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、前記送受信手段から放射する電波を基底モードと特定の高次モードによりそれぞれ独立に励振できる給電装置をさらに備えたので、主反射鏡上の外周部の鏡面パネルにおいても、主反射鏡の鏡面パネルの分割が細かい場合にも鏡面形状の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
この発明の請求項１１に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、前記演算処理装置が、前記主反射鏡の鏡面に照射される電力が均一となるように単独あるいは複数の鏡面パネルを同時に初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段から放射された電波が前記平面鏡によって反射して前記送受信手段に戻ってくる電波を受信し、それらを演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、それから鏡面形状を得るので、主反射鏡上の外周部の鏡面パネルにおいても、主反射鏡の鏡面パネルの分割が細かい場合にも鏡面形状の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
この発明の請求項１２に係るアンテナ鏡面測定・調整装置は、以上説明したとおり、複数の鏡面パネル群で構成した主反射鏡の鏡面測定及び鏡面パネルの調整を行うアンテナ鏡面測定・調整装置において、前記主反射鏡の開口面よりも大きな平面鏡と、前記主反射鏡及び前記平面鏡間の電波を送受信する送受信手段と、前記主反射鏡の鏡面パネル群を駆動するアクチュエータ手段と、前記主反射鏡の鏡面パネルの初期状態から前記アクチュエータ手段によって鏡面パネル位置を変化させる毎に前記送受信手段によって放射された電波が前記平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号を測定し、それらの測定信号を演算処理して前記主反射鏡の初期状態での開口面位相分布を求め、前記開口面位相分布に基づき鏡面形状を得て、前記得られた鏡面形状に従い前記アクチュエータ手段によって鏡面調整を行う演算処理装置とを備え、前記主反射鏡を、前記平面鏡に対して任意のサイドローブ方向に直交する角度にその開口面を設置したので、主反射鏡上の外周部の鏡面パネルにおいても、主反射鏡の鏡面パネルの分割が細かい場合にも鏡面形状の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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