(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主反射鏡と、
複数の副反射鏡パネルを含み、前記主反射鏡の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡と、
前記副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、
複数の前記副反射鏡パネルにそれぞれ結合し、前記副反射鏡パネルの位置を変える複数の副反射鏡パネル駆動機構と、
前記副反射鏡パネル駆動機構により前記副反射鏡パネルの位置を変えたときの前記一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、前記副反射鏡パネルそれぞれからの電波が照射される前記主反射鏡のパネル領域に対応する開口面の素子電界ベクトルの相対位相をそれぞれ計算し、前記主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる前記副反射鏡パネルの位置を決定する位相計算部と、
を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
主反射鏡と、
複数の副反射鏡パネルを含み、前記主反射鏡の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡と、
前記副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、
前記主反射鏡の形状から近似曲面を算出し、その焦点位置に前記副反射鏡を移動させる姿勢制御部と、
複数の前記副反射鏡パネルにそれぞれ結合し、前記副反射鏡パネルをそれぞれ駆動する複数の副反射鏡パネル駆動機構と、
前記副反射鏡パネル駆動機構を駆動したときの前記一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、前記副反射鏡パネルそれぞれからの電波が照射される前記主反射鏡のパネル領域に対応する開口面の素子電界ベクトルの相対位相をそれぞれ計算し、前記主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる前記副反射鏡パネルの位置を決定する位相計算部と、を備え、
前記位相計算部は、前記主反射鏡を仰角方向に変動させたときに、前記姿勢制御部により前記副反射鏡を移動させた後に前記副反射鏡パネル駆動機構を駆動させて、前記相対位相の計算を実行する、
アンテナ装置。
【請求項３】
主反射鏡と、
複数の副反射鏡パネルを含み、前記主反射鏡の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡と、
前記副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、
前記一次放射器で受信する電波の受信電界強度が最大となる前記副反射鏡の位置を決定し、当該位置に前記副反射鏡を移動させる姿勢制御部と、
複数の前記副反射鏡パネルにそれぞれ結合し、前記副反射鏡パネルをそれぞれ駆動する複数の副反射鏡パネル駆動機構と、
前記副反射鏡パネル駆動機構を駆動したときの前記一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、前記副反射鏡パネルそれぞれからの電波が照射される前記主反射鏡のパネル領域に対応する開口面の素子電界ベクトルの相対位相をそれぞれ計算し、前記主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる前記副反射鏡パネルの位置を決定する位相計算部と、を備え、
前記位相計算部は、前記主反射鏡を仰角方向に変動させたときに、前記姿勢制御部により前記副反射鏡を移動させた後に前記副反射鏡パネル駆動機構を駆動させて、前記相対位相の計算を実行する、
アンテナ装置。
【請求項４】
予め、前記主反射鏡を複数の仰角方向に変動させて、前記位相計算部が前記副反射鏡パネルの位置を決定した位置情報を記憶する記憶部を、更に備え、
前記位相計算部は、前記記憶部に記憶した位置情報と、前記主反射鏡の仰角と、に基づいて、前記副反射鏡パネルの位置を決定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
主反射鏡と、
複数の副反射鏡パネルを含み、前記主反射鏡の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡と、
前記副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、
複数の前記副反射鏡パネルにそれぞれ結合し、前記副反射鏡パネルをそれぞれ駆動する複数の副反射鏡パネル駆動機構と、
前記副反射鏡パネル駆動機構を駆動したときの前記一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、前記副反射鏡パネルそれぞれからの電波が照射される前記主反射鏡のパネル領域に対応する開口面の素子電界ベクトルの相対位相をそれぞれ計算し、前記主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる前記副反射鏡パネルの位置を決定する位相計算部と、
予め、前記主反射鏡を複数の仰角方向に変動させて、前記位相計算部が前記副反射鏡パネルの位置を決定した位置情報を記憶する記憶部と、を備え、
前記位相計算部は、前記記憶部に記憶した位置情報と、前記主反射鏡の仰角と、に基づいて、前記副反射鏡パネルの位置を決定する、
アンテナ装置。
【請求項６】
前記副反射鏡と前記一次放射器との間に１以上の集束反射鏡を、更に備え、
前記副反射鏡で反射された電波が前記集束反射鏡で反射して前記一次放射器の位相中心に集束する、
請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
主反射鏡と、
複数の副反射鏡パネルを含み、前記主反射鏡の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡と、
前記副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、
複数の前記副反射鏡パネルにそれぞれ結合し、前記副反射鏡パネルをそれぞれ駆動する複数の副反射鏡パネル駆動機構と、
前記副反射鏡パネル駆動機構を駆動したときの前記一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、前記副反射鏡パネルそれぞれからの電波が照射される前記主反射鏡のパネル領域に対応する開口面の素子電界ベクトルの相対位相をそれぞれ計算し、前記主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる前記副反射鏡パネルの位置を決定する位相計算部と、
前記副反射鏡と前記一次放射器との間に１以上の集束反射鏡と、を備え、
前記副反射鏡で反射された電波が前記集束反射鏡で反射して前記一次放射器の位相中心に集束する、
アンテナ装置。
【請求項８】
主反射鏡と、複数の副反射鏡パネルを含む副反射鏡と、前記副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、を備えるアンテナ装置において、
前記副反射鏡パネルの位置を変えたときの前記一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、前記副反射鏡パネルそれぞれからの電波が照射される前記主反射鏡のパネル領域に対応する開口面の素子電界ベクトルの相対位相をそれぞれ計算し、前記主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる前記副反射鏡パネルの位置を決定する位相計算ステップ、
を有するアンテナ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主反射鏡及び副反射鏡を用いて送受信するアンテナ装置及びアンテナ調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信システムの地上局で、主反射鏡及び副反射鏡で反射して送受信する大型のアンテナ装置が用いられることがある。主反射鏡の開口効率を高め、波源への指向性を高めるため、アンテナの位置、向き及び形状を調整する技術が知られている（例えば、特許文献１，２、非特許文献１）。【０００３】
特許文献１には、複数個の主反射鏡構成モジュールよりなる主反射鏡と、複数個の副反射鏡構成モジュールよりなる副反射鏡とを備え、副反射鏡構成モジュールが３つずつアクチュエータで駆動されるモジュラーアンテナが記載されている。この構成は、モジュラーアンテナの位置誤差を副反射鏡の駆動機構で補償するため、主反射鏡に駆動機構を搭載した場合に比べ、重量及び構造を簡素化することができると説明されている。【０００４】
また、特許文献２には、主反射鏡の開口面よりも大きく、開口面と平行に平面鏡を設置し、主反射鏡の鏡面パネルごとに設置したアクチュエータを段階的に駆動させて鏡面パネルの位置を調整するアンテナ鏡面測定・調整装置が記載されている。鏡面パネルの位置を変化させる毎に、送受信手段から放射された電波が平面鏡により反射されて戻ってくる電波信号から求めた主反射鏡の開口面位相分布に基づいて鏡面調整を行うことができると説明されている。【０００５】
また、非特許文献１には、大口径の地上局アンテナにおいて自重変形した主反射鏡の鏡面に対して、副反射鏡の位置を好適な位置に調整することで収差を補償する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２９１５４１号公報
【特許文献２】特許第４１０９７２２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Sun Zheng-xiong、Wang Jin-qing、Chen Lan  「The position and attitude of sub-reflector Modeling for TM65m Radio Telescope」、2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC)、Year: 2015, Volume: 1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
大口径の主反射鏡を有するアンテナ装置は、仰角方向に指向方向を変動した際、主反射鏡の自重変形により収差が生じるため、開口面での位相が一様でなくなってしまい開口効率が劣化してしまうという問題がある。【０００９】
特許文献１に記載のモジュラーアンテナは、衛星に搭載されることを前提にしているため、アクチュエータの駆動のみで位置調整を行っているが、地上局に配置されるアンテナの大口径の主反射鏡特有の自重変形には対応できない。また、主反射鏡の位置誤差に対して副反射鏡構成モジュールの好適な位置を決定する方法が明らかでなかった。【００１０】
また、特許文献２に記載のアンテナ鏡面測定・調整装置は、主反射鏡を構成する鏡面の各パネルに駆動機構を設けるため、大口径の主反射鏡のパネル枚数及び必要な駆動機構の数が多く、コストが高くなる課題があった。また、主反射鏡より大きな平面鏡を設置することは現実的でなく、特に、仰角が鉛直方向又は水平方向に対して傾きを有する場合に平面鏡の設置は困難であり仰角特性を測定できないという課題もあった。【００１１】
また、非特許文献１のように、自重変形した大口径の主反射鏡の主焦点位置に副反射鏡全体を動かす場合、主反射鏡の鏡面の周方向及び径方向に対する収差が残留するという課題もあった。【００１２】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、主反射鏡を調整することなく、低コストで簡易に副反射鏡を高精度に調整することが可能なアンテナ装置及びアンテナ調整方法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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明のアンテナ装置は、主反射鏡と、複数の副反射鏡パネルを含み、主反射鏡の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡と、副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、複数の副反射鏡パネルにそれぞれ結合し、副反射鏡パネルの位置を変える複数の副反射鏡パネル駆動機構と、を備える。そして、位相計算部が、副反射鏡パネル駆動機構により副反射鏡パネルの位置を変えたときの一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、副反射鏡パネルそれぞれからの電波が照射される主反射鏡のパネル領域に対応する開口面の素子電界ベクトルの相対位相をそれぞれ計算し、主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる副反射鏡パネルの位置を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、主反射鏡より小さい副反射鏡を構成する副反射鏡パネルをそれぞれ駆動して開口面における位相分布を小さくすることにより、主反射鏡の変形による収差を補償することができるため、主反射鏡を調整することなく、低コストで簡易に副反射鏡を高精度に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の模式図
【図２】副反射鏡の拡大図
【図３】姿勢制御処理を示すフローチャート
【図４】収差補償前の素子電界ベクトルと合成電界ベクトルを示した図
【図５】収差補償後の素子電界ベクトルと合成電界ベクトルを示した図
【図６】他の実施の形態に係るアンテナ装置の模式図
【図７】他の実施の形態に係るアンテナ装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態．
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の模式図である。アンテナ装置１は、図１に示すように、主反射鏡１１と、主反射鏡１１の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡１２と、副反射鏡１２の反射面に対向する一次放射器１３と、一次放射器１３と接続される送受信機１４と、を備える。アンテナ装置１は、さらに、主反射鏡１１を仰角方向に駆動する仰角駆動部１５と、方位角方向に駆動する方位角駆動部１６と、主反射鏡１１及び副反射鏡１２の駆動を制御する制御部１７と、を備える。
【００１８】
アンテナ装置１は、アンテナ装置１から遠方界となる距離まで離れた点に位置する波源１８が発する電波を受信する。波源１８は、短時間での位置及び送信電力の変化が微小な連続波を発する任意の波源であり、例えば、衛星、電波星、コリメーションアンテナ（Collimation Antenna）である。また、アンテナ装置１は、遠方界に存する波源１８に対して電波を送信する。
【００１９】
本実施の形態において、主反射鏡１１は、複数の主反射鏡パネルを有し、配列された主反射鏡パネルが、全体で放物面を形成している。主反射鏡１１の中央に、一次放射器１３と送受信機１４が位置している。
【００２０】
図２は、副反射鏡１２の拡大図である。副反射鏡１２は、図２に示すようにＮ個の副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎを有し、配列された副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎが、全体で双曲面を形成している（Ｎは２以上の整数）。副反射鏡１２は、主反射鏡１１の放物面の焦点を含む一定範囲内に、双曲面の２つの焦点のうちの第１の焦点を持つ。
【００２１】
副反射鏡１２は、副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎにそれぞれ結合して、副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎそれぞれを駆動するＮ個の副反射鏡パネル駆動機構１２２＿１〜１２２＿Ｎと、副反射鏡１２全体を駆動する副反射鏡駆動機構１２３を備える。
【００２２】
副反射鏡パネル駆動機構１２２＿１〜１２２＿Ｎは、副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎそれぞれを、双曲面の２つの焦点を結ぶ中心軸方向に駆動することができる。また、図２に示すように、副反射鏡パネル駆動機構１２２＿１〜１２２＿Ｎの駆動方向をＺ軸方向としたとき、副反射鏡駆動機構１２３は、副反射鏡１２全体をＸ軸方向及びＺ軸方向、並びに、Ｙ軸を軸とする回転方向に駆動することができる。
【００２３】
一次放射器１３は、副反射鏡１２の双曲面の第２の焦点を含む一定範囲内に位置する。一次放射器１３は、波源１８から飛来し、主反射鏡１１及び副反射鏡１２で反射された電波を受信し、送受信機１４に出力する。また、一次放射器１３は、送受信機１４から送信する電波を副反射鏡１２に向かって放射する。一次放射器１３から放射した電波は副反射鏡１２及び主反射鏡１１で反射されて、遠方界に存する波源１８に向かって送信される。一次放射器１３は任意のアンテナモジュールであり、例えば、副反射鏡１２側の先端に向けて円錐状又は角錐状に広がったホーンアンテナである。
【００２４】
仰角駆動部１５は、図１において、Ｙ軸を軸とする回転方向である仰角方向に主反射鏡１１を駆動させる。方位角駆動部１６は、鉛直方向を軸とする回転方向である方位角方向に主反射鏡１１を駆動させる。これにより、主反射鏡１１は任意の仰角かつ任意の方位に開口面を対向させることができる。ここで、開口面は、主反射鏡１１の放物面の開口位置に仮想する、波源１８に向かう指向方向に対して垂直な面である。
【００２５】
制御部１７は、送受信機１４が受信した受信信号に基づいて、主反射鏡１１及び副反射鏡１２の姿勢を制御する。制御部１７は、受信信号を用いて素子電界ベクトル回転法を用いて位相の計算を実行する位相計算部１７１と、位相計算部１７１の計算結果を含む情報に基づいて、主反射鏡１１及び副反射鏡１２の姿勢情報を生成する姿勢制御部１７２と、姿勢制御部１７２が生成する副反射鏡１２の姿勢情報に基づいて、副反射鏡１２の駆動制御を行う副反射鏡制御部１７３と、を含む。
【００２６】
以上のように構成したアンテナ装置１の動作について、説明する。
【００２７】
アンテナ装置１は、予め設定した仰角の方向を向いた初期状態において、主反射鏡１１が理想的な放物面を形成している。アンテナ装置１が初期状態から仰角方向に駆動すると、主反射鏡１１の各主反射鏡パネルの鏡面に対する重力方向が変わるため、主反射鏡１１は自重変形により理想的な放物面から変形してしまう。
【００２８】
主反射鏡１１の変形により電波の伝搬距離に収差が発生し、開口面の位相分布にばらつきが生じるため、アンテナ装置１の開口効率は劣化する。制御部１７は、この主反射鏡１１の自重変形により生じる収差を補償する姿勢制御処理を実行する。姿勢制御処理について図３に沿って説明する。図３は、制御部１７が実行する姿勢制御処理を示すフローチャートである。
【００２９】
図３に示す姿勢制御処理は、主反射鏡１１を波源１８に指向させるために主反射鏡１１の指向方向を変更した時にスタートする。なお、副反射鏡１２は主反射鏡１１に対して固定されているため、主反射鏡１１が指向方向を変更すると副反射鏡１２も連動して指向方向が変動する。しかし、主反射鏡１１の形状が理想的な放物面から変化したとき、副反射鏡１２は最適位置からずれてしまう。姿勢制御処理は、副反射鏡１２の位置、向き、形状を最適化する処理である。
【００３０】
最初に、制御部１７の姿勢制御部１７２が自重により変形した主反射鏡１１の形状を取得し、その形状から近似放物面を算出し焦点位置を出力する。主反射鏡１１の形状の取得方法は従来の任意の方法でよい。例えば予めアンテナ装置を様々な仰角に配向させて、カメラで撮影した撮影画像に基づいて形状を取得してもよい。また、近似放物面の算出方法も従来の任意の方法でよい。例えば、取得した主反射鏡１１の形状に対して最小二乗法を用いて近似放物面を算出してもよい。
【００３１】
副反射鏡制御部１７３は、姿勢制御部１７２が出力する焦点位置に、副反射鏡１２の副反射鏡駆動機構１２３を駆動させて副反射鏡１２全体を移動させる（ステップＳ１０１）。これにより、副反射鏡１２の主反射鏡１１に対する相対位置が変化し、算出した主反射鏡１１の焦点位置に副反射鏡１２の位置を合わせるデフォーカスの粗調整を行う。
【００３２】
次に、主反射鏡１１が波源１８の方向に指向した状態で、姿勢制御部１７２及び副反射鏡制御部１７３の制御により、副反射鏡駆動機構１２３は各駆動軸の方向にそれぞれ微小に駆動して、送受信機１４が受信する受信電界強度が最大となる位置を決定する。そして、副反射鏡制御部１７３は、決定した位置に副反射鏡１２全体を移動する（ステップＳ１０２）。この処理により受信電界強度の観点から主反射鏡１１の収差補償の調整を行う。
【００３３】
ステップＳ１０２までの処理により、主反射鏡１１の近似放物面の焦点位置に対して副反射鏡１２の焦点を合致させることができる。しかし、主反射鏡１１は、ゼルニケ近似多項式で表される変形を含む、径方向及び周方向の変形が生じており、この変形による収差が残留している。
【００３４】
そこで、副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎの位置をそれぞれ調整することで、残留している収差を補償する。その際に、位相計算部１７１は、副反射鏡パネル１２１＿ｎ（ｎは１〜Ｎの任意の整数）をＮ個のアンテナ素子とみなして、素子電界ベクトル回転法を適用することで、各副反射鏡パネル１２１＿ｎからの電波が照射される主反射鏡１１のパネル領域に対応する開口面の相対位相を推定する。この相対位相を用いることによりアンテナ装置１の開口分布を測定することなく収差補償を行うことができる。ステップＳ１０３からステップＳ１０９でこの収差補償を実行する。
【００３５】
まず、姿勢制御部１７２は、ｎ＝１に設定する（ステップＳ１０３）。次に、副反射鏡パネル駆動機構１２２＿ｎが、副反射鏡制御部１７３の制御に基づいて、副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を、受信する電波の波長の８分の１より細かい刻みで双曲面の２つの焦点を結ぶ中心軸方向に半波長以上離散的に動かす（ステップＳ１０４）。そして、位相計算部１７１が各位置での受信電界強度を得る。
【００３６】
位相計算部１７１は、副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置情報と、それぞれの位置に対して送受信機１４が受信した電波の受信電界強度から、素子電界ベクトル回転法を用いて、初期状態での副反射鏡パネル１２１＿ｎに対応する領域の開口面の相対位相を求める（ステップＳ１０５）。
【００３７】
その後、ｎがＮでない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ｎを１増加させて（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０４に戻る。このようにしてステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理を繰り返す。そして、ｎがＮになった場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）に、位相計算部１７１は副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎに対応する素子電界ベクトルの相対位相を計算し、位相分布を求める。
【００３８】
位相計算部１７１は、副反射鏡パネル１２１＿ｎからの電波が照射される主反射鏡１１のパネル領域に対応する開口面の相対位相のばらつきが最小になる副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を計算する（ステップＳ１０８）。姿勢制御部１７２は、位相計算部１７１の計算結果に基づいて副反射鏡制御部１７３に対して副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置情報を出力する。副反射鏡制御部１７３は、副反射鏡パネル駆動機構１２２＿ｎを駆動させ、副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を設定する（ステップＳ１０９）。
【００３９】
相対位相のばらつきを最小にすることの効果について、図４、図５を用いて説明する。図４は収差補償前の素子電界ベクトル２０１＿ｎと合成電界ベクトル２１０，２２０を示した図である。図４に示すように、副反射鏡パネル１２１＿ｎを双曲面の中心軸方向に動かして、素子電界ベクトル２０１＿ｎの位相を変化させて素子電界ベクトル２０２＿ｎにすることで、合成電界ベクトル２１０の方向を予め定めた方向である合成電界ベクトル２２０の方向に配向させることができる。しかし、開口面での相対位相にばらつきがあるため、合成電界ベクトル２２０の指向性及び大きさが最適ではない。
【００４０】
これに対し、本実施の形態では、位相計算部１７１が、素子電界ベクトル回転法を適用して計算することで、副反射鏡パネル１２１＿ｎからの電波が照射される主反射鏡１１のパネル領域に対応する開口面の相対位相を推定する。そして、合成電界ベクトル２２０が予め定めた方向に配向した状態で相対位相のばらつきが最小となる副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を各々決定する。これによりアンテナ装置１の開口分布を測定することなく収差補償を行うことが可能となる。
【００４１】
図５は収差補償後の素子電界ベクトル２３１＿ｎと合成電界ベクトル２４０を示している。副反射鏡パネル１２１＿ｎにそれぞれ対応する素子電界ベクトル２３１＿ｎの相対位相を一致させることで、主反射鏡１１の自重変形により生じる収差を補償した合成電界ベクトル２４０が得られ、アンテナの開口効率を改善できる。
【００４２】
電波星又は衛星が波源であった場合、波源によって仰角が異なり、主反射鏡１１の自重変形も異なるが、本実施の形態によれば、仰角に依らず収差の補償が可能となる。本実施の形態では、副反射鏡パネル１２１＿１〜１２１＿Ｎの各々に駆動機構を設けて、収差を補償するとしたため、主反射鏡１１のパネルに駆動機構をもたせるよりも低コストで収差の補償が実現でき、信頼性も向上する。
【００４３】
また、副反射鏡１２の方が主反射鏡１１よりもパネル１枚当たりに対応する開口面の領域が広い。このため、副反射鏡１２に駆動機構を持たせる方が主反射鏡１１に駆動機構を持たせるよりもパネルを動かした際の素子電界ベクトルの変化が大きく、素子電界ベクトル回転法による測定精度が得やすいという利点もある。
【００４４】
以上説明したように本実施の形態に係るアンテナ装置１は、主反射鏡１１と、複数の副反射鏡パネル１２１＿ｎを含み主反射鏡１１の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡１２と、副反射鏡１２で反射された電波を受信する一次放射器１３を備える。姿勢制御部１７２が仰角方向に駆動させたときの主反射鏡１１の形状から近似放物面を算出し、副反射鏡駆動機構１２３が近似放物面の焦点位置に副反射鏡１２を移動させる。また、副反射鏡駆動機構１２３は受信電界強度が最大となる位置に副反射鏡１２を移動させる。さらに、副反射鏡パネル１２１＿ｎに結合した副反射鏡パネル駆動機構１２２＿ｎをそれぞれ微細に駆動させたときの一次放射器１３で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、位相計算部１７１が副反射鏡パネル１２１＿ｎにそれぞれ対応する素子電界ベクトルの相対位相を計算し、主反射鏡１１の開口面における位相分布が最小となる副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を決定することとした。これにより、主反射鏡１１を調整することなく、低コストで簡易に副反射鏡１２を高精度に調整することが可能となる。
【００４５】
このように本発明は、アンテナ装置１が、主反射鏡と、複数の副反射鏡パネルを含み、主反射鏡の反射面に対向する反射面を有する副反射鏡と、副反射鏡で反射された電波を受信する一次放射器と、複数の副反射鏡パネルにそれぞれ結合し、副反射鏡パネルをそれぞれ駆動する複数の副反射鏡パネル駆動機構と、を備える。そして、位相計算部が、副反射鏡パネル駆動機構を駆動したときの一次放射器で受信する電波の受信電界強度の変化に基づいて、副反射鏡パネルにそれぞれ対応する素子電界ベクトルの相対位相を計算し、主反射鏡の開口面における位相分布が最小となる副反射鏡パネルの位置を決定することとした。これにより、主反射鏡を調整することなく、低コストで簡易に副反射鏡を高精度に調整することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【００４７】
例えば、上記実施の形態において、主反射鏡１１を仰角方向に変動させるときに、副反射鏡パネル駆動機構１２２＿ｎ及び副反射鏡駆動機構１２３を駆動させて、副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を微調整することにより、位相計算部１７１が収差を補償する副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を求めた。これに対し、図６に示すように、予め、複数の仰角方向に変動させて、位相計算部１７１が収差を補償する副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を求めて位置情報を記憶部１７４に記憶しておいてもよい。この場合、位相計算部１７１は、記憶部１７４に記憶されている仰角に対応した位置情報と、主反射鏡１１の仰角と、に基づいて、近似的に任意の仰角で収差を補償する副反射鏡パネル１２１＿ｎの位置を算出する。これにより、主反射鏡１１変動時の処理を簡易化することができる。
【００４８】
また、図３に示す姿勢制御処理において、ステップＳ１０３〜Ｓ１０９で副反射鏡パネル駆動機構１２２＿ｎが駆動して収差を補償する処理を実行する前に、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２で、副反射鏡駆動機構１２３が駆動して、副反射鏡１２全体の位置を変動させるとしたが、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理のいずれか一方、又は、両方を実行しなくてもよい。これにより、副反射鏡１２のずれが小さいときに動作時間を短縮できる。
【００４９】
また、副反射鏡１２で反射した電波が直接、一次放射器１３に入射され、又は、一次放射器１３から放射された電波が直接、副反射鏡１２に入射されるとしたが、アンテナ装置１は、副反射鏡１２と一次放射器１３との間に１以上の集束反射鏡１９を備えてもよい。図７は、４の集束反射鏡１９を備えた場合を示している。図７は、仰角駆動部１５が、図中に示したＹ軸を軸とする回転方向である仰角方向に主反射鏡１１を駆動させて、主反射鏡１１が鉛直上向きを向いた状態を示している。この場合、１の集束反射鏡１９が仰角駆動部１５内に備えられ、３の集束反射鏡１９が方位角駆動部１６内に備えられる。副反射鏡１２から入射した電波は集束反射鏡１９で反射して一次放射器１３の位相中心に集束する。これにより、副反射鏡１２と一次放射器１３との結合効率が改善し、アンテナ装置１の開口効率を向上させることができる。
【００５０】
集束反射鏡１９の仰角駆動部１５又は方位角駆動部１６に対する位置は固定でもよく、又は、移動可能であってもよい。また、移動可能な場合は、予め、主反射鏡１１を複数の仰角方向に変動させた時の、集束反射鏡１９の位置を記憶部１７４に記憶してもよい。
【００５１】
また、主反射鏡１１は、全体として放物面を形成するとしたが、全体として球面を含む他の形状を形成してもよい。他の形状の場合も、副反射鏡１２の位置、方向及び形状、並びに、集束反射鏡１９の位置、向きを最適化することで、アンテナ装置１の高効率化が可能になる。
【００５２】
また、アンテナ装置１は遠方界に存する波源１８と送受信を行うとしたが、送信及び受信のいずれかのみを行ってもよい。
【００５３】
本出願は、２０１８年１１月２７日に出願された、日本国特許出願特願２０１８−２２１０９５号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１８−２２１０９５号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【符号の説明】
【００５４】
１  アンテナ装置、１１  主反射鏡、１２  副反射鏡、１３  一次放射器、１４  送受信機、１５  仰角駆動部、１６  方位角駆動部、１７  制御部、１８  波源、１９  集束反射鏡、１２１＿１〜１２１＿Ｎ，１２１＿ｎ  副反射鏡パネル、１２２＿１〜１２２＿Ｎ，１２２＿ｎ  副反射鏡パネル駆動機構、１２３  副反射鏡駆動機構、１７１  位相計算部、１７２  姿勢制御部、１７３  副反射鏡制御部、１７４  記憶部、２０１＿１〜２０１＿Ｎ，２０１＿ｎ，２０２＿ｎ  素子電界ベクトル、２１０，２２０，２４０  合成電界ベクトル、２３１＿１〜２３１＿Ｎ，２３１＿ｎ  素子電界ベクトル。
【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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