(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を反射する反射鏡と、該反射鏡の焦点位置に配置された一次放射器と、を備えた開口面アンテナにおいて、
前記一次放射器を前記反射鏡の中心軸周りに回転可能に支持する支持部材を備え、
前記支持部材には、前記一次放射器を固定するボルトが設けられ、
前記一次放射器の側面には、前記ボルトの先端に係合し、当該一次放射器を前記中心軸周りに回転させた際に、当該一次放射器を前記反射鏡の中心軸方向に変位可能に案内して、当該一次放射器を、指向特性が最も鋭くなる最適通信位置から、指向特性がアンテナ方向の調整に適した特性となる最適調整位置までの間に位置決め可能な溝が設けられていることを特徴とする開口面アンテナ。
【請求項２】
前記反射鏡は、主反射鏡と、該主反射鏡と前記一次放射器との間で電波を中継する副反射鏡とからなることを特徴とする請求項１に記載の開口面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射鏡と一次放射器とを備えた開口面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロ波やミリ波を使った無線通信には、反射鏡と一次放射器とを備えた開口面アンテナが利用されているが、開口面アンテナは、指向特性が鋭く、特に、長距離通信のために、反射鏡の開口面積を広くして、利得を大きくすると、ビーム幅（電力半値幅）が極めて狭くなるため、アンテナ設置時の方向調整が難しいという問題があった。
【０００３】
そこで、従来より、開口面アンテナのアンテナ方向調整を簡単に行う方法として、ＧＰＳ受信機を用いて、開口面アンテナを設置しようとする場所の緯度・経度・高度を実測し、その測定結果と通信相手の設置地点である目標地点の位置とから、開口面アンテナの向き（方位・仰角等）を演算し、その演算結果に基づき、開口面アンテナの向きを調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
また、この提案の調整方法では、方向調整の調整対象となる開口面アンテナが通信相手となるアンテナの方向を向いているか否かを確認することができないことから、これら一対のアンテナの内、一方のアンテナには、アンテナの中心軸と同方向にビーム光（レーザ光）を出射する光源を設け、他方のアンテナには、そのビーム光を受光する受光板を設けて、光源から出射されたビーム光が受光板の所定位置にて受光できるようにアンテナ方向を調整する、といったことも提案されている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開平７−１３１２２８号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の調整方法では、調整作業を行う際に、開口面アンテナの設置地点を測定するＧＰＳ受信機や、ＧＰＳ受信機による測定結果と目標地点とから開口面アンテナの向き（方位・仰角等）を演算する演算装置、或いは、ビーム光（レーザ光）を投受光するための投受光器（光源及び受光板）、といったアンテナ方向調整用の高価な装置を準備しなければならず、その準備が面倒で、しかも、方向調整に費用がかかるという問題があった。
【０００６】
また特に、アンテナ方向の調整にビーム光（レーザ光）を使用する場合には、ビーム光の投光器（光源）と受光器（受光板）とを２つのアンテナに個々に設置して動作させる必要があるため、各アンテナの設置地点に作業員を配置しなければならず、その調整作業が極めて面倒になるという問題もある。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、ＧＰＳ受信機や投受光器といったアンテナ方向調整用の装置を使用することなく、しかも、調整対象となるアンテナの設置地点だけでアンテナ方向を簡単に調整し得る開口面アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、
電波を反射する反射鏡と、該反射鏡の焦点位置に配置された一次放射器と、を備えた開口面アンテナにおいて、
前記一次放射器を前記反射鏡の中心軸周りに回転可能に支持する支持部材を備え、
前記支持部材には、前記一次放射器を固定するボルトが設けられ、
前記一次放射器の側面には、前記ボルトの先端に係合し、当該一次放射器を前記中心軸周りに回転させた際に、当該一次放射器を前記反射鏡の中心軸方向に変位可能に案内して、当該一次放射器を、指向特性が最も鋭くなる最適通信位置から、指向特性がアンテナ方向の調整に適した特性となる最適調整位置までの間に位置決め可能な溝が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
従って、この開口面アンテナによれば、一次放射器を支持部材に装着した状態でその軸周りに回転させることによって、一次放射器を反射鏡の中心軸方向に変位させて、その位置を、開口面アンテナの指向特性が最も鋭くなる最適通信位置から、開口面アンテナの指向特性がアンテナ方向の調整に適した特性となる最適調整位置、若しくは、その逆方向へと変位させることができるようになり、延いては、アンテナの方向調整を極めて簡単に行うことが可能となる。
【００１０】
つまり、開口面アンテナにおいて、アンテナの指向特性の鋭さを表す電力半値幅は、アンテナの利得に応じて変化し、アンテナの利得が大きいほど電力半値幅が鋭くなる。また、開口面アンテナの利得は、反射鏡の実効開口面積が大きいほど大きくなる。
このため、本発明のように、一次放射器を反射鏡の中心軸方向に変位させて、反射鏡と一次放射器との相対位置を変化させれば、反射鏡の実効開口面積が変化し、この結果、アンテナの利得、延いては、電力半値幅が変化することになる。
【００１１】
そして、本発明の開口面アンテナによれば、一次放射器を反射鏡の中心軸方向に変位させて、一次放射器の位置を、最適通信位置から最適調整位置、若しくはその逆方向へと変位させることができることから、アンテナ方向の調整時には、まず、一次放射器の位置を最適調整位置に設定することで、アンテナのビーム幅（電力半値幅）を最適通信位置よりも一時的に広げて、通信相手からの送信電波を受信できるようにアンテナ方向を調整することにより、アンテナ方向を概略調整し、その後、一次放射器の位置を最適通信位置に設定することで、アンテナのビーム幅（電力半値幅）を本来の狭いビーム幅に戻し、アンテナ方向を微調整する、といったことができる。
従って、本発明の開口面アンテナによれば、指向特性が鋭い開口面アンテナであっても、極めて簡単に方向調整を行うことができるようになるのである。
【００１２】
また、この方向調整には、開口面アンテナによる信号の受信レベルを測定するレベル測定器を使用すればよく、従来のように、ＧＰＳ受信機やビーム光の投受光器等の方向調整用の装置を別途準備する必要がないため、方向調整を簡単且つ安価に行うことが可能となる。
【００１３】
ところで、開口面アンテナとしては、一つの反射鏡とその反射鏡の焦点位置に配置された一次放射器とで構成されたものと、請求項２に記載のように、反射鏡が、主反射鏡と副反射鏡とで構成され、副反射鏡が主反射鏡と一次放射器との間で電波を中継するように配置されたもの（具体的には、カセグレンアンテナ、グレゴリアンテナ等）が知られている。
【００１４】
そして、本発明は、反射鏡と一次放射器とを備えた開口面アンテナであれば、何れのタイプのものでも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明に関連した参考例のカセグレンアンテナ１の全体構成を表す説明図であり、（ａ）はカセグレンアンテナ１の主反射鏡部分を破断した一部破断側面図、（ｂ）は主反射鏡の反射面側から見た正面図である。
【００２７】
図１に示す如く、本参考例のカセグレンアンテナ１は、反射面が放物面にて形成された主反射鏡１０と、反射面が双曲面にて形成された副反射鏡２０と、円錐ホーンからなる一次放射器３０と、を備える。
【００２８】
主反射鏡１０の中心位置には、一次放射器３０を配置するための孔部１２が穿設されており、その孔部１２の周囲には、主反射鏡１０の後方にて一次放射器３０を支持する支持部材１４のアーム部１４ａが固定されている。つまり、主反射鏡１０の後方には、アーム部１４ａを介して支持部材１４が固定されている。そして、一次放射器３０は、この支持部材１４を介して、ホーンの開口が、主反射鏡１０の孔部１２から主反射鏡１０の焦点を向くように位置決め固定されている。
【００２９】
なお、支持部材１４に固定された一次放射器３０の後端側には、一次放射器３０を介して数十ＧＨｚの電波を送受信するための送・受信機４０が設けられており、その送・受信機４０には、同軸ケーブル４２を介して、外部から通信用の信号を入力したり、電源を供給できるようにされている。
【００３０】
また、主反射鏡１０の外周の上下左右４カ所には、主反射鏡１０の焦点位置近傍に副反射鏡２０を配置する支持部材１６のアーム部１６ａが固定されている。つまり、主反射鏡１０の焦点位置近傍には、一端が主反射鏡１０に固定された４本のアーム部１６ａを介して支持部材１６が固定されている。そして、副反射鏡２０は、この支持部材１６を介して、反射面が主反射鏡１０の反射面と対向するように配置されている。
【００３１】
ところで、カセグレンアンテナ１においては、主反射鏡１０で集波された電波を、副反射鏡２０を介して効率よく一次放射器３０へ中継できるようにするために、通常、副反射鏡２０は、反射面を挟んで両側にある二つの焦点の内、一方が主反射鏡１０の焦点に一致し、他方を一次放射器３０の位相中心と一致した最適通信位置に配置される。
【００３２】
しかし、カセグレンアンテナ１は、指向特性が鋭く、特に、主反射鏡１０の直径が数十ｃｍ以上になると、指向特性の鋭さを表す電力半値幅が数度（場合によっては１度未満）となって、アンテナ方向の調整が極めて面倒になってしまう。
【００３３】
例えば、図３は、主反射鏡１０の直径を９０ｃｍとし、副反射鏡２０の焦点が主反射鏡１０の焦点に一致するように配置したカセグレンアンテナの指向特性の測定結果を表しているが、この測定結果では、アンテナの利得は約４７．０ｄＢと大きな値を確保できたものの、電力半値幅は１度以下（実際には、０．４７５度）となって、受信レベルを測定しながらアンテナの向きを垂直及び水平方向に変化させて方向調整を行うことは困難であることがわかる。
【００３４】
なお、図３において、（ａ）及び（ｂ）は、基準電波を送信する送信アンテナに向けてカセグレンアンテナを配置し、受信レベルが最大となる方位、仰角を中心（０度）として、アンテナの向きを水平方向及び垂直方向にそれぞれ変位させて、基準レベルに対する相対的なレベル変化を測定した測定結果を表している。
【００３５】
そこで、本参考例では、副反射鏡２０を、上述した最適通信位置と、その最適通信位置から焦点がずれた調整位置との間で任意に変更できるようにしている。
すなわち、図２に示すように、本参考例では、副反射鏡２０の支持部材として、副反射鏡２０の反射面とは反対側に、棒状で外周にねじ山が形成された雄ねじ部２２を設け、支持部材１６には、この雄ねじ部２２を螺合可能な雌ねじ部１８を形成することにより、これら各ねじ部２２、１６の螺合によって、副反射鏡２０を主反射鏡１０の中心軸に沿って移動させつつ、副反射鏡２０を任意の位置に位置決めできるようにされている。
【００３６】
また、支持部材１６には、その外周から雌ねじ部１８に向けてねじ孔が穿設されており、そのねじ孔に、固定部材としてのボルト１９を挿通して締め付けることにより、副反射鏡２０を支持部材１６に対して移動不能に固定できるようにされている。
【００３７】
また、副反射鏡２０の雄ねじ部２２には、ねじ山の一部を削ることによって、副反射鏡２０の通信時の最適位置とアンテナ方向調整時の最適位置を表すマーク２２ａが形成されている。
【００３８】
つまり、図２に示すように、このマーク２２ａは、副反射鏡２０の焦点が主反射鏡１０の焦点に一致して通信に最適な最適通信位置とそのときの指向特性、副反射鏡２０の焦点が大きくずれてアンテナ方向の概略調整を行うのに最適な概略調整位置とそのときの指向特性、及び、副反射鏡２０の焦点が少しずれてアンテナ方向の微調整を行うのに最適な微調整位置とそのときの指向特性、をそれぞれ表す３種類のマークからなり、支持部材１６の後端面を各マーク位置に合わせることによって、副反射鏡２０の位置（延いては、当該カセグレンアンテナ１の指向特性）を、通信若しくは方向調整に最適な位置（特性）に設定できるようにされている。
【００３９】
従って、本参考例のカセグレンアンテナ１によれば、その設置時には、まず、副反射鏡２０を概略調整位置に配置することにより、電力半値幅を広げて、通信相手からの送信電波を受信できるようにアンテナ方向を概略調整し、通信相手からの送信電波を受信できるようになると、副反射鏡２０を微調整位置に配置することにより、電力半値幅を狭くして、通信相手からの送信電波の受信レベルが最大となるように、アンテナ方向を微調整し、その後、副反射鏡２０を最適通信位置に配置することにより、電力半値幅をアンテナ本来の狭い半値幅に戻して、ボルト１９を締め付ける、といった手順でアンテナ方向の調整及び副反射鏡２０の位置決め固定を行うことにより、極めて簡単にカセグレンアンテナ１を設置することができるようになる。
【００４０】
つまり、例えば、主反射鏡１０の直径を９０ｃｍとしたカセグレンアンテナの場合、副反射鏡２０を最適通信位置から主反射鏡１０に向けて２１ｍｍ変位させたときの指向特性は、図４に示す如くなり、アンテナの利得は上述した約４７．０ｄＢから約３１．２ｄＢへと低下するものの、電力半値幅は１度以下から３度前後へと増加した。また、副反射鏡２０を最適通信位置から更に変位させれば、電力半値幅が更に大きくなる。よって、受信レベルを測定しながらアンテナの向きを垂直及び水平方向に変化させて方向調整を行う際には、上記のように、副反射鏡２０の位置を変化させてカセグレンアンテナ１の指向特性を劣化させることによって、極めて簡単に方向調整を行うことができるようになるのである。
【００４１】
また、このようにアンテナ方向を調整する際には、単に受信レベルのレベル測定器（所謂レベルチェッカ）を使用すればよく、従来のように、ＧＰＳ受信機やビーム光の投受光器等の方向調整用の装置を別途準備する必要がないため、アンテナ方向の調整を簡単且つ安価に行うことが可能となる。
【００４２】
なお、図２において、（ａ）は副反射鏡２０及び支持部材１６を横方向から見た一部破断側面図であり、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。また、図４において、（ａ）、（ｂ）は、図３の（ａ）、（ｂ）と同様の手順で受信レベルを測定した測定結果を表す。
【００４３】
上記参考例では、主反射鏡１０及び一次放射器３０に対する副反射鏡２０の位置を変化させることによって指向特性を調整できるように構成されたカセグレンアンテナ１について説明した。
【００４７】
しかし、上記のようにカセグレンアンテナ１の指向特性を調整するには、副反射鏡２０の位置を変化させる必要はなく、本発明では、一次放射器の位置を変化させる。
そこで、次に、本発明の実施例として、上記参考例のカセグレンアンテナ１において一次放射器３０の位置を変化させるようにしたものについて説明する。
【００４８】
図５に示すように、本実施例のカセグレンアンテナにおいては、一次放射器３０を主反射鏡１０に固定する支持部材１４にボルト３４を設け、一次放射器３０の側面には、このボルト３４の先端に係合し、一次放射器３０を軸周りに回転させた際に、一次放射器３０を主反射鏡１０の中心軸に沿って変位可能に案内する溝３２を設ける。
【００４９】
つまり、このようにすれば、一次放射器３０を支持部材１４に装着した状態でその軸周りに回転させることによって、一次放射器３０の開口が主反射鏡１０の反射面に一致して指向特性が最も鋭くなる最適通信位置から、一次放射器３０の開口が主反射鏡１０の反射面から突出して指向特性がアンテナ方向の調整に適した特性となる最適調整位置、若しくは、その逆方向へと変位させることができるようになり、上記実施例と同様に、アンテナの方向調整を極めて簡単に行うことが可能となる。
【００５０】
なお、図５において、（ａ）は、支持部材１４に装着された一次放射器３０を主反射鏡１０の後方から見た状態を表す正面図であり、（ｂ）は（ａ）の右側面図であり、（ｃ）は（ｂ）において一次放射器３０を上方から見た平面図である。
【００５１】
そして、この図から明らかなように、一次放射器３０の側面の内、上部半面に溝３２が斜めに形成されており、一次放射器３０を軸周りに回転させると、一次放射器３０がこの溝に沿って回転しつつ軸方向に変位することになる。
【００５２】
また次に、上記実施例では、本発明が適用された開口面アンテナとして、主反射鏡１０と副反射鏡２０との２つの反射鏡を有するカセグレンアンテナを例に取り説明したが、本発明は、カセグレンアンテナと同様、２つの反射鏡を有するグレゴリアンテナであっても、反射鏡を一つだけ有する一般的なパラボラアンテナであっても、或いは、副反射鏡や一次放射器が主反射鏡（若しくは単一の反射鏡）の中心軸からずれたオフセット型パラボラアンテナであっても、上記実施例と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
例えば、図６に示すアンテナは、オフセット型で単一の反射鏡６０を有するパラボラアンテナを表しているが、この種のオフセット型パラボラアンテナであれば、一端が反射鏡６０に固定されたアーム部７０に一次放射器３０を固定するための支持部材８０を、一次放射器３０をその軸方向に変位可能に支持できるように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】参考例のカセグレンアンテナ１の全体構成を表す説明図である。
【図２】図１に示す副反射鏡及びその支持部材の構成を表す説明図である。
【図３】副反射鏡の焦点を主反射鏡に一致させたときのカセグレンアンテナの指向特性の測定結果を表す説明図である。
【図４】副反射鏡の焦点を主反射鏡からずらしたときのカセグレンアンテナの指向特性の測定結果を表す説明図である。
【図５】主反射鏡に対して一次放射器を変位させる機構を説明する説明図である。
【図６】本発明をオフセット型パラボラアンテナに適用した場合の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…カセグレンアンテナ、１０…主反射鏡、１２…孔部、１４…支持部材、１６…支持部材、１８…雌ねじ部、１９…ボルト、２０…副反射鏡、２２…雄ねじ部、２２ａ…マーク、３０…一次放射器、３２…溝、３４…ボルト、３６…マーク、３８…目盛、４０…送・受信機、４２…同軸ケーブル、６０…反射鏡、７０…アーム部、８０…支持部材。
【図１】
0004260038.tif 000002
【図２】
0004260038.tif 000003
【図３】
0004260038.tif 000004
【図４】
0004260038.tif 000005
【図５】
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【図６】
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