(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反射鏡と、１つの一次放射器と、この一次放射器に接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第１の円形導波管と、この第１の円形導波管に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第２の円形導波管と、この第２の円形導波管に接続され上記第１の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なる第２の円形導波管ロータリージョイントとを備え、第１の円形導波管及び第２の円形導波管は垂直面内における曲り部の数と水平面内における曲がり部の数が同じであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
複数の反射鏡と、１つの一次放射器と、この一次放射器に接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第１の正方形導波管と、この第１の正方形導波管に接続された第１の正方形−円形導波管変換部と、この第１の正方形−円形導波管変換部に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第２の正方形−円形導波管変換部と、この第２の正方形−円形導波管変換部に接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第２の正方形導波管と、この第２の正方形導波管に接続された第３の正方形−円形導波管変換部と、この第３の正方形−円形導波管変換部に接続され上記第１の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なる第２の円形導波管ロータリージョイントとを備え、第１の正方形導波管及び第２の正方形導波管は垂直面内における曲り部の数と水平面内における曲がり部の数が同じであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
上記第１ないし第３の正方形−円形導波管変換部として、正方形−円形導波管多段変成器を用いたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
上記第１ないし第３の正方形−円形導波管変換部として、正方形−円形導波管テーパを用いたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
上記円形導波管ロータリージョイントに接続され、かつ、第１〜第４の分岐導波管をもつ導波管偏分波器と、この偏分波器の第１および第３の分岐導波管に接続された第１の導波管分波器と、上記偏分波器の第２および第４の分岐導波管に接続された第２の導波管分波器と、上記第１の導波管分波器に接続された第１の低雑音増幅器と、上記第２の導波管分波器に接続された第２の低雑音増幅器と、上記第１および第２の低雑音増幅器に接続された第１の９０度ハイブリッド回路と、上記第１および第２の導波管分波器に接続された第２の９０度ハイブリッド回路と、この第２の９０度ハイブリッド回路に接続された第１の高出力増幅器と、この第１の高出力増幅器に接続された第１の可変移相器と、上記第２の９０度ハイブリッド回路に接続された第２の高出力増幅器と、この第２の高出力増幅器に接続された第２の可変移相器と、上記第１および第２の可変移相器に接続された第３の９０度ハイブリッド回路とをさらに備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
上記複数の反射鏡を互いに直交するアジマス軸およびエレベーション軸の回りに回転させる回転機構をさらに備え、上記複数の反射鏡は、上記エレベーション軸の方向に長いほぼ矩形開口を持ち、上記一次放射器から給電された電磁波を実質的に全て受けて反射するように鏡面修正され、もって上記複数の反射鏡がエレベーション軸回りに回転した際にもアンテナ高さが高くならないように構成したことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる、アジマスとエレベーションの２軸走査を行う機械駆動反射鏡アンテナ装置に関するものである。
背景技術
図２８は、例えばＴａｋａｓｈｉ  Ｋｉｔｓｕｒｅｇａｗａ，“Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｉｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ＆  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ”，ＡＲＴＥＣＨ  ＨＯＵＳＥ  ＩＮＣ．，ｐｐ．２３２−２３５，１９９０．に示されたアジマス方向およびエレベーション方向の回転軸について機械駆動走査を行う反射鏡アンテナ装置を示す概略構成図である。
図２８において、６１は主反射鏡、６２は副反射鏡、６３は一次放射器、６４は円偏波発生器、６５は偏分波器、６６は受信器、６７はエレベーション軸用ロータリージョイント、６８はアジマス軸用ロータリージョイント、６９は送信器、７０はエレベーション軸用回転機構、７１はアジマス軸用回転機構である。
次に動作について説明する。今、送信器６９から出力された信号は、ロータリージョイント６８および６７を通過して、偏分波器６５に入力された後、円偏波発生器６４により直線偏波から円偏波に変換され、一次放射器６３および副反射鏡６２を介して主反射鏡６１より空中に放射される。また、主反射鏡６１が受信した電波は、副反射鏡６２および一次放射器６３を介して円偏波発生器６４により円偏波から直線偏波に変換され、偏分波器６５に入力された後、受信器６６に入る。
ここで、回転機構７０，７１およびロータリージョイント６７、６８により、主反射鏡６１、副反射鏡６２、一次放射器６３、円偏波発生器６４および偏分波器６５は電気的特性を損なうことなく広い角度範囲に駆動可能なため、アンテナビームを広角走査しながら送信することが出来る。また、主反射鏡６１、副反射鏡６２、一次放射器６３、円偏波発生器６４、偏分波器６５および受信器６６は一体となって回転機構７０，７１により広い角度範囲に駆動可能なため、広い角度範囲から到来する電波を受信することができる。
従来のアンテナ装置では、ロータリージョイント６７、６８および回転機構７０、７１の上に円偏波発生器６４、偏分波器６５および受信器６６を置き、これらの回路と主反射鏡６１、副反射鏡６２、一次放射器６３を一体として回転しているため、アジマス軸用回転機構７１より上のアンテナ装置の高さが非常に大きくなり、小形化あるいは低姿勢化が困難であるという問題点があった。
この発明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あり、小形化、低姿勢化および広角走査が可能で、かつ、高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置を得ることを目的としている。
発明の開示
上記目的を達成するために、この発明に係るアンテナ装置は、複数の反射鏡と、１つの一次放射器と、この一次放射器に接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第１の円形導波管と、この第１の円形導波管に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第２の円形導波管と、この第２の円形導波管に接続され上記第１の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なる第２の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、１つの一次放射器と、この一次放射器に接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第１の正方形導波管と、この第１の正方形導波管に接続された第１の正方形−円形導波管変換部と、この第１の正方形−円形導波管変換部に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第２の正方形−円形導波管変換部と、この第２の正方形−円形導波管変換部に接続され、かつ、複数箇所の曲り部を有する第２の正方形導波管と、この第２の正方形導波管に接続された第３の正方形−円形導波管変換部と、この第３の正方形−円形導波管変換部に接続され上記第１の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なる第２の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、上記第１ないし第３の正方形−円形導波管変換部として、正方形−円形導波管多段変成器を用いたことを特徴とするものである。
また、上記第１ないし第３の正方形−円形導波管変換部として、正方形−円形導波管テーパを用いたことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、１つの一次放射器と、この一次放射器に接続された第１の偏波分離回路と、この第１の偏波分離回路に接続された第１の矩形導波管と、上記第１の偏波分離回路に接続された第２の矩形導波管と、上記第１および第２の矩形導波管に接続された第２の偏波分離回路と、この第２の偏波分離回路に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第３の偏波分離回路と、この第３の偏波分離回路に接続された第３の矩形導波管と、上記第３の偏波分離回路に接続された第４の矩形導波管と、上記第３および第４の矩形導波管に接続された第４の偏波分離回路と、この第４の偏波分離回路に接続され上記第１の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なる第２の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、上記第１および第２の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、かつ、上記第３および第４の矩形導波管を同一形状にて並行配線したことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、第１および第２の一次放射器と、上記第１の一次放射器に接続された第１の偏波分離回路と、この第１の偏波分離回路に接続された第１の矩形導波管と、上記第１の偏波分離回路に接続された第２の矩形導波管と、上記第１および第２の矩形導波管に接続された第２の偏波分離回路と、この第２の偏波分離回路に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第３の偏波分離回路と、この第３の偏波分離回路に接続された第３の矩形導波管と、上記第３の偏波分離回路に接続された第４の矩形導波管と、上記第２の一次放射器に接続された第４の偏波分離回路と、この第４の偏波分離回路に接続された第５の矩形導波管と、上記第４の偏波分離回路に接続された第６の矩形導波管と、上記第５および第６の矩形導波管に接続された第５の偏波分離回路と、この第５の偏波分離回路に接続された第２の円形導波管ロータリージョイントと、この第２の円形導波管ロータリージョイントに接続された第６の偏波分離回路と、この第６の偏波分離回路に接続された第７の矩形導波管と、上記第６の偏波分離回路に接続された第８の矩形導波管と、上記第３および第７の矩形導波管に接続された第１の導波管Ｔ分岐回路と、上記第４および第８の矩形導波管に接続された第２の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の導波管Ｔ分岐回路に接続された第７の偏波分離回路と、この第７の偏波分離回路に接続された第３の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、上記第１および第２の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、上記第３および第４の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、上記第５および第６の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、上記第７および第８の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、上記第１および第２の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置したことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、第１および第２の一次放射器と、上記第１の一次放射器に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第１の偏波分離回路と、上記第２の一次放射器に接続された第２の円形導波管ロータリージョイントと、この第２の円形導波管ロータリージョイントに接続された第２の偏波分離回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第１の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第２の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の導波管Ｔ分岐回路に接続された第３の偏波分離回路と、この第３の偏波分離回路に接続された第３の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、第１および第２の一次放射器と、上記第１の一次放射器に接続された第１の偏波分離回路と、上記第２の一次放射器に接続された第２の偏波分離回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第１の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第２の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の導波管Ｔ分岐回路に接続された第３の偏波分離回路と、この第３の偏波分離回路に接続された円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、第１および第２の一次放射器と、上記第１の一次放射器に接続された第１の円形導波管ベンドと、この第１の円形導波管ベンドに接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第１の偏波分離回路と、上記第２の一次放射器に接続された第２の円形導波管ベンドと、この第２の円形導波管ベンドに接続された第２の円形導波管ロータリージョイントと、この第２の円形導波管ロータリージョイントに接続された第２の偏波分離回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第１の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第２の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の導波管Ｔ分岐回路に接続された第３の偏波分離回路と、この第３の偏波分離回路に接続された第３の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、上記第１および第２の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置したことを特徴とするものである。
また、上記第１の円形導波管ロータリージョイントと第２の円形導波管ロータリージョイントは回転軸が同一となるように配置され、且つ、第３の円形導波管ロータリージョイントは上記第１および第２の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なることを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、第１〜第４の一次放射器と、上記第１の一次放射器に接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第１の偏波分離回路と、上記第２の一次放射器に接続された第２の円形導波管ロータリージョイントと、この第２の円形導波管ロータリージョイントに接続された第２の偏波分離回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第１の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第２の導波管Ｔ分岐回路と、上記第３の一次放射器に接続された第３の円形導波管ロータリージョイントと、この第３の円形導波管ロータリージョイントに接続された第３の偏波分離回路と、上記第４の一次放射器に接続された第４の円形導波管ロータリージョイントと、この第４の円形導波管ロータリージョイントに接続された第４の偏波分離回路と、上記第３および第４の偏波分離回路に接続された第３の導波管Ｔ分岐回路と、上記第３および第４の偏波分離回路に接続された第４の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１の導波管Ｔ分岐回路に接続された第１の矩形導波管と、上記第２の導波管Ｔ分岐回路に接続された第２の矩形導波管と、上記第３の導波管Ｔ分岐回路に接続された第３の矩形導波管と、上記第４の導波管Ｔ分岐回路に接続された第４の矩形導波管と、上記第１および第３の矩形導波管に接続された第５の導波管Ｔ分岐回路と、上記第２および第４の矩形導波管に接続された第６の導波管Ｔ分岐回路と、上記第５および第６の導波管Ｔ分岐回路に接続された第５の偏波分離回路と、この第５の偏波分離回路に接続された第５の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、第１〜第４の一次放射器と、上記第１の一次放射器に接続された第１の偏波分離回路と、上記第２の一次放射器に接続された第２の偏波分離回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第１の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第２の導波管Ｔ分岐回路と、上記第３の一次放射器に接続された第３の偏波分離回路と、上記第４の一次放射器に接続された第４の偏波分離回路と、上記第３および第４の偏波分離回路に接続された第３の導波管Ｔ分岐回路と、上記第３および第４の偏波分離回路に接続された第４の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１の導波管Ｔ分岐回路に接続された第１の矩形導波管と、上記第２の導波管Ｔ分岐回路に接続された第２の矩形導波管と、上記第３の導波管Ｔ分岐回路に接続された第３の矩形導波管と、上記第４の導波管Ｔ分岐回路に接続された第４の矩形導波管と、上記第１および第３の矩形導波管に接続された第５の導波管Ｔ分岐回路と、上記第２および第４の矩形導波管に接続された第６の導波管Ｔ分岐回路と、上記第５および第６の導波管Ｔ分岐回路に接続された第５の偏波分離回路と、この第５の偏波分離回路に接続された円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、複数の反射鏡と、第１〜第４の一次放射器と、上記第１の一次放射器に接続された第１の円形導波管ベンドと、この第１の円形導波管ベンドに接続された第１の円形導波管ロータリージョイントと、この第１の円形導波管ロータリージョイントに接続された第１の偏波分離回路と、上記第２の一次放射器に接続された第２の円形導波管ベンドと、この第２の円形導波管ベンドに接続された第２の円形導波管ロータリージョイントと、この第２の円形導波管ロータリージョイントに接続された第２の偏波分離回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第１の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１および第２の偏波分離回路に接続された第２の導波管Ｔ分岐回路と、上記第３の一次放射器に接続された第３の円形導波管ベンドと、この第３の円形導波管ベンドに接続された第３の円形導波管ロータリージョイントと、この第３の円形導波管ロータリージョイントに接続された第３の偏波分離回路と、上記第４の一次放射器に接続された第４の円形導波管ベンドと、この第４の円形導波管ベンドに接続された第４の円形導波管ロータリージョイントと、この第４の円形導波管ロータリージョイントに接続された第４の偏波分離回路と、上記第３および第４の偏波分離回路に接続された第３の導波管Ｔ分岐回路と、上記第３および第４の偏波分離回路に接続された第４の導波管Ｔ分岐回路と、上記第１の導波管Ｔ分岐回路に接続された第１の矩形導波管と、上記第２の導波管Ｔ分岐回路に接続された第２の矩形導波管と、上記第３の導波管Ｔ分岐回路に接続された第３の矩形導波管と、上記第４の導波管Ｔ分岐回路に接続された第４の矩形導波管と、上記第１および第３の矩形導波管に接続された第５の導波管Ｔ分岐回路と、上記第２および第４の矩形導波管に接続された第６の導波管Ｔ分岐回路と、上記第５よび第６の導波管Ｔ分岐回路に接続された第５の偏波分離回路と、この第５の偏波分離回路に接続された第５の円形導波管ロータリージョイントとを備えたことを特徴とするものである。
また、上記第１および第２の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第３および第４の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第１および第２の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置し、第３および第４の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置し、第５および第６の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置したことを特徴とするものである。
また、上記第１〜第４の円形導波管ロータリージョイントは回転軸が同一となるように配置され、且つ、第５の円形導波管ロータリージョイントは上記第１〜第４の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なることを特徴とするものである。
また、上記偏波分離回路として、セプタム形円偏波発生器を用いたことを特徴とするものである。
また、上記偏波分離回路として、偏波分波器を用いたことを特徴とするものである。
また、上記円形導波管ロータリージョイントに接続され、かつ、第１〜第４の分岐導波管をもつ導波管偏分波器と、この偏分波器の第１および第３の分岐導波管に接続された第１の導波管分波器と、上記偏分波器の第２および第４の分岐導波管に接続された第２の導波管分波器と、上記第１の導波管分波器に接続された第１の低雑音増幅器と、上記第２の導波管分波器に接続された第２の低雑音増幅器と、上記第１および第２の低雑音増幅器に接続された第１の９０度ハイブリッド回路と、上記第１および第２の導波管分波器に接続された第２の９０度ハイブリッド回路と、この第２の９０度ハイブリッド回路に接続された第１の高出力増幅器と、この第１の高出力増幅器に接続された第１の可変移相器と、上記第２の９０度ハイブリッド回路に接続された第２の高出力増幅器と、この第２の高出力増幅器に接続された第２の可変移相器と、上記第１および第２の可変移相器に接続された第３の９０度ハイブリッド回路とをさらに備えたことを特徴とするものである。
さらに、上記複数の反射鏡を互いに直交するアジマス軸およびエレベーション軸の回りに回転させる回転機構をさらに備え、上記複数の反射鏡は、上記エレベーション軸の方向に長いほぼ矩形開口を持ち、上記一次放射器から給電された電磁波を実質的に全て受けて反射するように鏡面修正され、もって上記複数の反射鏡がエレベーション軸回りに回転した際にもアンテナ高さが高くならないように構成したことを特徴とするものである。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
図１（ａ）と（ｂ）は、この発明の実施の形態１による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図と同上面図である。
図１において、１は主反射鏡、２は副反射鏡、３は一次放射器、４は円形導波管、５は円形導波管ロータリージョイント、６はエレベーション軸用回転機構、７は円形導波管、８は円形導波管ロータリージョイント、９はアジマス軸用回転機構、Ｐ１は入出力端子である。なお、Ａｚはアジマス回転方向、Ｅ１はエレベーション回転方向を示す。
ここで、円形導波管ロータリージョイント５の管軸は、アジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置に対してその高さをほぼ２等分割する水平面上にある。また、円形導波管４および７は、垂直面内にて９０度に折れ曲がるベンド部を３箇所および水平面内にて９０度に折れ曲がるベンド部を３箇所有しているものとする。さらに、主反射鏡１および一次放射器３は上方を向いて設置され、副反射鏡２は下方を向いて設置されている。
次に動作について説明する。今、円形導波管ＴＥ１１モード（基本モード）の右旋円偏波の電波Ｒ１が端子Ｐ１より入力されたとすると、電波Ｒ１はロータリージョイント８、円形導波管７、ロータリージョイント５および円形導波管４を伝搬し、一次放射器３および副反射鏡２を介して主反射鏡１より空中へ右旋円偏波として放射される。
さらに、円偏波の電波Ｒ１は、円形導波管７中を伝搬するとき、各９０度ベンド部において曲り面に対し電界が垂直になる場合と、同じく水平になる場合とで通過および反射特性が異なるため楕円偏波となるが、円形導波管７は垂直面内にて９０度に折れ曲がるベンド部と水平面内にて９０度に折れ曲がるベンド部を同じ数だけ設けて配線されているため、結局、途中で楕円偏波となった電波Ｒ１は円形導波管７を出たところでは円偏波に修正されていることになる。円形導波管４中の伝搬についても同様である。
また、ロータリージョイント８および５は円形導波管ＴＥ１１モードを伝搬モードとして構成されているので、電気的特性を損なうことなく広い角度範囲に駆動可能なため、アンテナビームを広角走査しながら送信することが出来る。また、広帯域にわたって良好な通過および反射特性が期待できる。
上記の動作原理は、右旋円偏波の送信時についての記述であるが、受信時についても同様である。また、左旋円偏波の送受信時についても同様である。
以上のように、図１に示す実施の形態１によれば、複数の９０度ベンドをもち、かつ、円偏波特性を補償した円形導波管４，７によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置高さを適宜小さくすることができ、小形化、低姿勢化および広角走査が可能で、かつ、高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置を得ることができるという効果が得られる。
次に、図１に示す構成の主反射鏡１に対し副反射鏡２を離間して軸整列した状態で支持構造５３により支持した例について図２を参照して説明する。
図２（ａ）と（ｂ）は、図１（ａ）と（ｂ）に対応する機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図と同上面図である。
図２において、図１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、５１はアジマス軸、５２はエレベーション軸、５３は支持機構、５４はアジマス軸用回転駆動源、５５はエレベーション軸用回転駆動源、Ｐ１は入出力端子である。なお、Ａｚはアジマス回転方向、Ｅ１はエレベーション回転方向を示す。
動作については、図１に示す例と同様であり、ここでは、図２において、特徴的な点のみを説明する。
主反射鏡１および副反射鏡２は、エレベーション軸用回転機構６により、エレベーション軸５２回りに回転できるように支持されており、エレベーション軸用回転駆動源５５によって回転させられる。一次放射器３に接続された円形導波管４は、このような主反射鏡１および副反射鏡２の回転を妨げないように、エレベーション軸５２上の位置で第１の円形導波管ロータリージョイント５と接続されている。
このように、エレベーション軸５２回りに回転できるように支持された主反射鏡１はまた、アジマス軸用回転機構９と共に回転駆動源５４によりアジマス軸５１回りに回転できるようになっている。円形導波管７と入出力端子Ｐ１の間には、回転機構９の回転中心で、第２の円形導波管ロータリージョイント８が設けられていて、この部分で回転機構９とその上の主反射鏡１および副反射鏡２のアジマス軸５１回りの回転運動が許容されるようにしてある。
主反射鏡１は、全体としてエレベーション軸３の方向に長さＤ（図２（ｂ）参照）の寸法を持ち、エレベーション軸３に直角な方向に幅Ｗ（図２（ｂ）参照）の寸法を持ったほぼ矩形開口を持つアンテナである。また、副反射鏡２もほぼ矩形開口を持つアンテナである。エレベーション軸５２は、主反射鏡１のアジマス軸５１方向（高さ方向）の距離（高さ）Ｈのほぼ中央の位置を通り（図２（ａ）参照）、またエレベーション軸５２に直角な方向（幅方向）Ｗのほぼ中央の位置（図２（ｂ）参照）を通る軸心である。
従って、主反射鏡１および副反射鏡２がエレベーション軸５２回りに回転させられたときに、主反射鏡１および副反射鏡２が運動する範囲、即ち作動領域はエレベーション軸５２を中心とする主反射鏡１の最外縁の描く円の内側となる。
この円で表される作動領域は、例えば、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＳＡＰ２０００，ｐｐ．４９７−５００，ＪＡＰＡＮ，Ｈ．Ｗａｋａｎａ  ｅｔ  ａｌに記載されたような従来のアンテナに比較すると極めて小さく、反射鏡がエレベーション軸回りに回転した際にもアンテナ高が高くならない。
主反射鏡１と副反射鏡２とは、それぞれ鏡面修整されていて主反射鏡１および副反射鏡２に給電された電磁波の実質的に全てを受けて反射するようにしてある。このような鏡面修整の具体的な手順はこの技術分野では周知であるのでここには詳細は説明しない。鏡面修整は、アンテナの開口形状や、アンテナの開口分布を制御するための手法であり、例えばＩＥＥ  Ｐｒｏｃ．Ｍｉｃｒｏｗ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．Ｖｏｌ．１４６，Ｎｏ．１，ｐｐ．６０−６４，１９９９などに詳しく説明されている。ここでは、アンテナの開口形状をほぼ矩形状とする修整、及び開口分布を一様にする鏡面修整を施してある。
このアンテナ装置に於いては、一次放射器３から放射された電波は副反射鏡２で反射し、さらにこの反射した電波が主反射鏡１で反射し図示してない目標に向けて電波が照射される２枚鏡カセグレンアンテナである。エレベーション方向には、主反射鏡１、副反射鏡２、副反射鏡の支持機構５３、一次放射器３および円形導波管４がエレベーション回転軸５２を中心に回転することができる。円形導波管４は、ロータリージョイント５を介して、円形導波管７に接続されており、アンテナがエレベーション軸５２回りに回転しても一次放射器３に給電することができる。
また、エレベーション軸５２回りに回転する上述の構造物の他に、ロータリージョイント５および円形導波管７は回転機構９上に固定されており、アジマス軸５１回り（アジマス方向）に回転することができるこのアンテナはエレベーションとアジマスの２軸で自由に走査できるため任意の方向にアンテナのビームを向けることができる。図２（ｂ）は、この反射鏡アンテナ装置を上方から（鏡軸方向から）見た図である。
この反射鏡アンテナ装置は、エレベーション方向に走査した際にもアンテナ高が高くならないように、アンテナ高Ｈだけでなくエレベーション軸５２とアジマス軸５１に垂直な方向の大きさ（幅）Ｗが小さくなるようにアンテナを設計したことを特徴とするもので、反射鏡アンテナ装置の設計手順の概略は以下の２ステップからなる。
先ず、アンテナを走査しない状態の高さが低くなるようにアンテナ高：Ｈ＝Ｄ／４となる軸対称カセグレンアンテナを設計する。この条件は副反射鏡２を完全な双曲面、主反射鏡１を完全な放物面とした際に主反射鏡１と副反射鏡２を含めたアンテナ高Ｈが、同一開口径で最も高さが低くなる条件である。
次に、エレベーション軸５２回り（エレベーション方向）に走査した際のアンテナ高Ｈを低くするため、アジマス軸５１とエレベーション軸５２の双方に垂直な方向の主反射鏡１の大きさ（幅）Ｗが小さくなるように鏡面修整を行う。
鏡面修整は、アンテナの開口の形状や、アンテナの開口分布を制御するための手法であり、例えば先に挙げた、ＩＥＥ  Ｐｒｏｃ．Ｍｉｃｒｏｗ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．Ｖｏｌ．１４６，Ｎｏ．１，ｐｐ．６０−６４，１９９９などに説明されている。鏡面修整を行うことにより様々なアンテナ開口の形状や、開口分布を実現することができる。また、このアンテナの開口径Ｄを調節しアンテナの利得やアジマス方向のビーム幅を調節することもできる。更に、鏡面修整する際にアンテナの開口分布を制御しアンテナの利得やビーム幅などを調節することもできる。
以上のように、図２に示す実施の形態によれば、複数の９０度ベンドをもち、かつ、円偏波特性を補償した円形導波管４，７によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続し、かつ、アンテナの開口形状をほぼ矩形状とする修整、及び、開口分布を一様にする鏡面修整を施しているため、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置高さを適宜小さくすることができ、小形化、低姿勢化および広角走査が可能で、かつ、高性能な機械駆動反射鏡アジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置高さを適宜小さくすることができ、小型化、低姿勢化及びアンテナ装置全体の低姿勢を保ったままでの広角走査が可能で、かつ高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置を得ることができるという効果が得られる。
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図４は同上面図である。
図３および図４において、図１および図２に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、１０および１１は正方形導波管、１２〜１４は正方形−円形導波管変換部としての正方形−円形導波管多段変成器である。
上述した実施の形態１では、円形導波管４および７を設けたものを示したが、この実施の形態２では、図３および図４に示すように、円形導波管４に代えて、垂直面内にて９０度に折れ曲がるベンド部を３箇所および水平面内にて９０度に折れ曲がるベンド部を３箇所有している正方形導波管１０を設けると共に、円形導波管７に代えて、垂直面内にて９０度に折れ曲がるベンド部を３箇所および水平面内にて９０度に折れ曲がるベンド部を３箇所有している正方形導波管１１を設け、さらに、正方形−円形導波管多段変成器１２〜１４を設ける。
このようにすれば、導波管ベンド部での反射特性を広帯域に渡って向上させることが出来るので、低姿勢で、かつ、より良好な反射特性を有する高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置が実現できるという効果が得られる。
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図６は同上面図である。
図５および図６において、図３および図４に示す実施の形態２と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、１５ないし１７は正方形−円形導波管変換部としての正方形−円形導波管テーパである。
上述した実施の形態２では、正方形−円形導波管多段変成器１２〜１４を設けたものを示したが、この実施の形態３では、図５および図６に示すように、正方形−円形導波管テーパ１５〜１７を設ける。
このようにすれば、正方形−円形導波管変換部での反射特性を広帯域に渡って向上させることが出来るので、低姿勢で、かつ、さらに良好な反射特性を有する高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置が実現できるという効果が得られる。
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４によるアンテナ装置の側面図であり、図８は同上面図である。また、図９は、例えばＪ．Ｕｈｅｒ，Ｊ．Ｂｏｒｎｅｍａｎｎ，Ｕ．Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ，“Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｆｏｒ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｆｅｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  ＣＡＤ”，ＡＲＴＥＣＨ  ＨＯＵＳＥ  ＩＮＣ．，ｐｐ．４３２−４３５，１９９３．に示されたセプタム形円偏波発生器の概略構成図である。
図７および図８において、前述した各実施の形態と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、１８〜２１は円偏波もしくは任意角度の直線偏波を矩形導波管モードに変換する偏波分離回路としてのセプタム形円偏波発生器、２２〜２５は矩形導波管である。
ここで、円形導波管ロータリージョイント５の管軸は、アジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置に対してその高さをほぼ２等分割する水平面上にある。また、矩形導波管２２および２３は、垂直面内にて９０度に折れ曲がるＨ面ベンド部を３箇所有し、かつ、同一形状にて並行に配線されているものとする。さらに、矩形導波管２４および２５は、垂直面内にて９０度に折れ曲がるＨ面ベンド部を４箇所有し、かつ、同一形状にて並行に配線されているものとする。さらに、主反射鏡１および一次放射器３は上方を向いて設置され、副反射鏡２は下方を向いて設置されている。
また、図９において、２６は正方形導波管、２７は階段状の金属薄板、２８および２９は正方形導波管２６を金属薄板２７で仕切ることにより構成される矩形導波管であり、Ｐ２は右旋および左旋円偏波入出力端子、Ｐ３は右旋円偏波から変換された、あるいは、右旋円偏波に変換される直線偏波入出力端子、Ｐ４は左旋円偏波から変換された、あるいは、左旋円偏波に変換される直線偏波入出力端子である。
次に動作について説明する。今、円形導波管ＴＥ１１モードの右旋円偏波の電波Ｒ１が端子Ｐ１より入力されたとすると、電波Ｒ１はロータリージョイント８および正方形−円形導波管テーパ１７を通過しセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ２に入力される。ここで、電波Ｒ１はセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ３からのみ入力される直線偏波に変換される。
直線偏波に変換された電波Ｒ１は矩形導波管２４中を伝搬してセプタム形円偏波発生器２０の端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１は再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６、ロータリージョイント５および正方形−円形導波管テーパ１５を通過し、セプタム形円偏波発生器１９の端子Ｐ２に入力される。ここで、電波Ｒ１はセプタム形円偏波発生器１９の端子Ｐ３からのみ入力される直線偏波に変換される。
直線偏波に変換された電波Ｒ１は矩形導波管２２中を伝搬してセプタム形円偏波発生器１８の端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１は再び右旋円偏波に変換された後、一次放射器３および副反射鏡２を介して主反射鏡１より空中へ右旋円偏波として放射される。
ここで、円偏波の電波Ｒ１が矩形導波管２４中を伝搬するときの各Ｈ面９０度ベンド部における反射を広帯域に渡り非常に小さくした設計が容易に出来る利点がある。矩形導波管２２中の伝搬についても同様である。
また、ロータリージョイント８および５は、円形導波管ＴＥ１１モードを伝搬モードとして構成されているので、電気的特性を損なうことなく広い角度範囲に駆動可能なため、アンテナビームを広角走査しながら送信することが出来る。また、広帯域にわたって良好な通過および反射特性が期待できる。
上記の動作原理は、右旋円偏波の送信時についての記述であるが、受信時についても同様である。また、左旋円偏波の送受信時についても同様である。
以上のように、この実施の形態４によれば、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、配線設計の自由度が高められ、かつ、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さを適宜小さく設計することができるという効果が得られる。
実施の形態５．
図１０は、この発明の実施の形態５による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図１１は同上面図である。
図１０および図１１において、１ａおよび１ｂは主反射鏡、２ａおよび２ｂは副反射鏡、３ａおよび３ｂは一次放射器、５ａおよび５ｂは円形導波管ロータリージョイント、６ａおよび６ｂはエレベーション軸用回転機構、１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは正方形−円形導波管テーパ、１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂは偏波分離回路としてのセプタム形円偏波発生器、２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは矩形導波管、３０ａおよび３０ｂは矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路である。
ここで、円形導波管ロータリージョイント５ａ、５ｂの回転軸は同一軸上にあり、かつ、アジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置に対してその高さをほぼ２等分割する水平面上にある。また、矩形導波管２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂは、垂直面内にて９０度に折れ曲がるＨ面ベンド部を３箇所有し、かつ、同一形状にて並行に配線されているものとする。さらに、矩形導波管２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは、垂直面内にて９０度に折れ曲がるＨ面ベンド部を４箇所有し、かつ、同一形状にて並行に配線されているものとする。また、矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路３０ａおよび３０ｂは同一形状にて平行配置されている。さらに、主反射鏡１ａ、１ｂおよび一次放射器３ａ、３ｂは上方を向いて設置され、副反射鏡２ａ、２ｂは下方を向いて設置されている。
次に動作について説明する。今、円形導波管ＴＥ１１モードの右旋円偏波の電波Ｒ１が端子Ｐ１より入力されたとすると、電波Ｒ１はロータリージョイント８および正方形−円形導波管テーパ１７を通過しセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ２に入力される。ここで、電波Ｒ１はセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ３からのみ入力される直線偏波に変換される。
直線偏波に変換された電波Ｒ１は、矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路３０ａによって電波Ｒ１ａおよびＲ１ｂに電力２等分配される。
分配された電波Ｒ１ａは、矩形導波管２４ａ中を伝搬してセプタム形円偏波発生器２０ａの端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１ａは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ａ、ロータリージョイント５ａおよび正方形−円形導波管テーパ１５ａを通過し、セプタム形円偏波発生器１９ａの端子Ｐ２に入力される。そして、電波Ｒ１ａはセプタム形円偏波発生器１９ａの端子Ｐ３からのみ入力される直線偏波に変換される。
さらに、直線偏波に変換された電波Ｒ１ａは、矩形導波管２２ａ中を伝搬してセプタム形円偏波発生器１８ａの端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１ａは再び右旋円偏波に変換された後、一次放射器３ａおよび副反射鏡２ａを介して主反射鏡１ａより空中へ右旋円偏波として放射される。
同様に、分配された電波Ｒ１ｂは、矩形導波管２４ｂ中を伝搬してセプタム形円偏波発生器２０ｂの端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１ｂは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ｂ、ロータリージョイント５ｂおよび正方形−円形導波管テーパ１５ｂを通過し、セプタム形円偏波発生器１９ｂの端子Ｐ２に入力される。そして、電波Ｒ１ｂはセプタム形円偏波発生器１９ｂの端子Ｐ３からのみ入力される直線偏波に変換される。
さらに、直線偏波に変換された電波Ｒ１ｂは、矩形導波管２２ｂ中を伝搬してセプタム形円偏波発生器１８ｂの端子Ｐ３に入力される。ここで電波Ｒ１ｂは再び右旋円偏波に変換された後、一次放射器３ｂおよび副反射鏡２ｂを介して主反射鏡１ｂより空中へ右旋円偏波として放射される。
ここで、円偏波の電波Ｒ１が矩形導波管２２ａ〜２５ｂ中を伝搬するときの各Ｈ面９０度ベンド部における反射を広帯域に渡り非常に小さくした設計が容易に出来る利点がある。矩形導波管２２中の伝搬についても同様である。
また、ロータリージョイント８および５ａ、５ｂは円形導波管ＴＥ１１モードを伝搬モードとして構成されているので、電気的特性を損なうことなく広い角度範囲に駆動可能なため、アンテナビームを広角走査しながら送信することが出来る。また、広帯域にわたって良好な通過および反射特性が期待できる。
さらに、主反射鏡を２枚用いて構成しているので、同等の放射特性を得る主反射鏡１枚構成のアンテナ装置と比較して、主反射鏡１から副反射鏡２までの高さを小さく設計できるので、放射特性を損なうことなくアンテナ装置をより小形にすることが出来る。
上記の動作原理は、右旋円偏波の送信時についての記述であるが、受信時についても同様である。また、左旋円偏波の送受信時についても同様である。
以上のように、この実施の形態５によれば、主反射鏡および副反射鏡を２系統備え、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、配線設計の自由度が高められ、かつ、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さをより小さく設計することができるという効果が得られる。
実施の形態６．
図１２は、この発明の実施の形態６による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図１３は同上面図である。
図１２および図１３において、図１０および図１１に示す実施の形態５と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、３８ａおよび３８ｂは円形導波管である。
ここで、主反射鏡１ａ、１ｂは斜め上方を向いて設置され、副反射鏡２ａ、２ｂは斜め下方を向いて設置され、一次放射器３ａ、３ｂは水平方向を向いて設置されている。そして、主反射鏡１ａ、１ｂと副反射鏡２ａ、２ｂのみがエレベーション回転方向Ｅ１に回転するようになされている。
次に動作について説明する。今、円形導波管ＴＥ１１モードの右旋円偏波の電波Ｒ１が端子Ｐ１より入力されたとすると、電波Ｒ１はロータリージョイント８および正方形−円形導波管テーパ１７を通過し偏波分離回路としてのセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ２に入力される。ここで、電波Ｒ１はセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ３からのみ入力される直線偏波に変換される。
直線偏波に変換された電波Ｒ１は、矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路３０ａによって電波Ｒ１ａおよびＲ１ｂに電力２等分配される。
分配された電波Ｒ１ａは、偏波分離回路としてのセプタム形円偏波発生器２０ａの端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１ａは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ａ、円形導波管３８ａを通過し、一次放射器３ａおよび副反射鏡２ａを介して主反射鏡１ａより空中へ右旋円偏波として放射される。
同様に、分配された電波Ｒ１ｂは、偏波分離回路としてのセプタム形円偏波発生器２０ｂの端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１ｂは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ｂ、円形導波管ベンド３１ｂを通過し、一次放射器３ｂおよび副反射鏡２ｂを介して主反射鏡１ｂより空中へ右旋円偏波として放射される。
このようにして、ロータリージョイント８から一次放射器３ａ、３ｂまでの給電回路の大きさを非常に小さく出来る利点がある。また、円偏波の電波Ｒ１がロータリージョイント８から一次放射器３ａ、３ｂまでを伝搬するときの損失を小さくした設計が可能となる利点がある。
また、ロータリージョイント８は円形導波管ＴＥ１１モードを伝搬モードとして構成されているので、電気的特性を損なうことなく広い角度範囲に駆動可能なため、アンテナビームを広角走査しながら送信することが出来る。また、広帯域にわたって良好な通過および反射特性が期待できる。
さらに、主反射鏡を２枚用いて構成しているので、同等の放射特性を得る主反射鏡１枚構成のアンテナ装置と比較して、主反射鏡１から副反射鏡２までの高さを小さく設計できるので、放射特性を損なうことなくアンテナ装置をより小形にすることが出来る。
上記の動作原理は、右旋円偏波の送信時についての記述であるが、受信時についても同様である。また、左旋円偏波の送受信時についても同様である。
以上のように、この実施の形態６によれば、斜め下方あるいは上方に向けて設置された主反射鏡および副反射鏡を２系統備え、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、給電回路を小形に出来、配線設計の自由度が高められ、かつ、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さをより小さく設計することができるという効果が得られる。
実施の形態７．
図１４は、この発明の実施の形態７による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図１５は同上面図である。
図１４および図１５において、図１２および図１３に示す実施の形態６と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、３９ａ，３９ｂ，４０は偏波分離回路としての偏分波器である。
上述した実施の形態６では、偏波分離回路としてセプタム円偏波発生器２０〜２１を用いたものを示したが、図１４および図１５に示すように、セプタム円偏波発生器に代えて偏分波器３９〜４０を用いれば、さらに広帯域に渡って反射特性が良好な低姿勢機械駆動反射鏡アンテナ装置の実現が期待できる。
実施の形態８．
図１６は、この発明の実施の形態８による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図１７は同上面図である。
図１６および図１７において、図１４および図１５に示す実施の形態７と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、３１ａ，３１ｂは円形導波管ベンドである。
上述した実施の形態６〜７では、一次放射器３ａ，３ｂを水平方向に向けて設置しているが、図１６および図１７に示すように、一次放射器３ａ，３ｂを斜め上方に向けて設置し、円形導波管３８に代えて、円形導波管ベンド３１ａ，３１ｂを用いれば、さらに主反射鏡１から副反射鏡２までの高さを小さく設計でき、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
実施の形態９．
図１８は、この発明の実施の形態９による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図１９は同上面図である。
図１８および図１９において、１ａ〜１ｄは主反射鏡、２ａ〜２ｄは副反射鏡、３ａ〜３ｄは一次放射器、３８ａ〜３８ｄは円形導波管、１６ａ〜１６ｄおよび１７は正方形−円形導波管テーパ、２０ａ〜２０ｄおよび２１はセプタム形円偏波発生器、３０ａ〜３０ｆは矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路、４１〜４４は矩形導波管、８は円形導波管ロータリージョイント、９はアジマス軸用回転機構である。
ここで、主反射鏡１ａ〜１ｄは斜め上方を向いて設置され、副反射鏡２ａ〜２ｄは斜め下方を向いて設置され、一次放射器３ａ〜３ｄは水平方向を向いて設置されている。また、主反射鏡１ａ〜１ｄおよび副反射鏡２ａ〜２ｄのみが同一軸上にエレベーション軸回転する構成となっている
次に動作について説明する。今、円形導波管ＴＥ１１モードの右旋円偏波の電波Ｒ１が端子Ｐ１より入力されたとすると、電波Ｒ１はロータリージョイント８および正方形−円形導波管テーパ１７を通過しセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ２に入力される。ここで、電波Ｒ１はセプタム形円偏波発生器２１の端子Ｐ３からのみ入力される直線偏波に変換される。
直線偏波に変換された電波Ｒ１は、矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路３０ｅによって電波Ｒ１ｅおよびＲ１ｆに電力２等分配される。分配された電波Ｒ１ｅは矩形導波管４１を通って矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路３０ａに入力される。ここで、電波Ｒ１ｅはＴ分岐回路３０ａによって電波Ｒ１ａおよびＲ１ｂに電力２等分配される。
分配された電波Ｒ１ａは、セプタム形円偏波発生器２０ａの端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１ａは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ａ、ロータリージョイント５ａおよび円形導波管３８ａを通過し、一次放射器３ａおよび副反射鏡２ａを介して主反射鏡１ａより空中へ右旋円偏波として放射される。
同様に、分配された電波Ｒ１ｂは、セプタム形円偏波発生器２０ｂの端子Ｐ３に入力される。ここで電波Ｒ１ｂは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ｂ、ロータリージョイント５ｂおよび円形導波管ベンド３１ｂを通過し、一次放射器３ｂおよび副反射鏡２ｂを介して主反射鏡１ｂより空中へ右旋円偏波として放射される。
また同様に、分配された電波Ｒ１ｆは、矩形導波管４３を通って矩形導波管Ｈ面Ｔ分岐回路３０ａに入力される。ここで、電波Ｒ１ｆはＴ分岐回路３０ｃによって電波Ｒ１ｃおよびＲ１ｄに電力２等分配される。
分配された電波Ｒ１ｃは、セプタム形円偏波発生器２０ｃの端子Ｐ３に入力される。ここで電波Ｒ１ｃは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ｃ、ロータリージョイント５ｃおよび円形導波管３８ｃを通過し、一次放射器３ｃおよび副反射鏡２ｃを介して主反射鏡１ｃより空中へ右旋円偏波として放射される。
同様に、分配された電波Ｒ１ｄはセプタム形円偏波発生器２０ｄの端子Ｐ３に入力される。ここで、電波Ｒ１ｄは再び右旋円偏波に変換された後、正方形−円形導波管テーパ１６ｄ、ロータリージョイント５ｄおよび円形導波管ベンド３１ｄを通過し、一次放射器３ｄおよび副反射鏡２ｄを介して主反射鏡１ｄより空中へ右旋円偏波として放射される。
このようにして、主反射鏡を４枚用いて構成しているので、同等の放射特性を得る主反射鏡１枚構成あるいは主反射鏡２枚構成のアンテナ装置と比較して、主反射鏡１から副反射鏡２までの高さを小さく設計できるので、放射特性を損なうことなくアンテナ装置をより小形にすることが出来る。
また、ロータリージョイント８から一次放射器３ａ〜３ｄまでの給電回路の大きさを比較的小さく出来る利点がある。また、円偏波の電波Ｒ１がロータリージョイント８から一次放射器３ａ〜３ｄまでを伝搬するときの損失を小さくした設計が可能となる利点がある。
さらに、ロータリージョイント８は、円形導波管ＴＥ１１モードを伝搬モードとして構成されているので、電気的特性を損なうことなく広い角度範囲に駆動可能なため、アンテナビームを広角走査しながら送信することが出来る。また、広帯域にわたって良好な通過および反射特性が期待できる。
上記の動作原理は、右旋円偏波の送信時についての記述であるが、受信時についても同様である。また、左旋円偏波の送受信時についても同様である。
以上のように、この実施の形態９によれば、斜め下方あるいは上方に向けて設置された主反射鏡および副反射鏡を４系統備え、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、さらに主反射鏡１から副反射鏡２までの高さを小さく設計でき、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
実施の形態１０．
図２０は、この発明の実施の形態１０による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図２１は同上面図である。
図２０および図２１において、図１６および図１７に示す実施の形態８と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、３２は偏波分離回路としての偏分波器、３３ａ，３３ｂは分波器、３４ａ〜３４ｃは９０度ハイブリッド回路、３５ａ，３５ｂは低雑音増幅器、３６ａ，３６ｂは高出力増幅器、３７ａ，３７ｂは可変移相器である。
上述した実施の形態８では、円偏波を送受信するアンテナ装置を示したが、図２０および２１に示すように、偏分波器３２、分波器３３ａ〜３３ｂ、９０度ハイブリッド回路３４ａ〜３４ｃ、低雑音増幅器３５ａ〜３５ｂ、高出力増幅器３６ａ〜３６ｂ、および可変移相器３７ａ〜３７ｂを設ければ、右旋および左旋円偏波の信号を受信し、かつ、任意角度の直線偏波を送信することが可能で、かつ、低姿勢な機械駆動反射鏡アンテナ装置が実現できるという効果が得られる。
実施の形態１１．
図２２は、この発明の実施の形態１１による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図２３は同上面図である。
図２２および図２３において、図１２および図１３に示す実施の形態６と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。なお、５ａおよび５ｂは円形導波管ロータリージョイント、６ａおよび６ｂはエレベーション軸用回転機構である。
上述した実施の形態６では、エレベーション軸用ロータリージョイントを設置せずに、主反射鏡１ａ、１ｂおよび副反射鏡２ａ、２ｂのみがエレベーション軸回転する構成となっているが、この実施の形態１１では、図２２および図２３に示すように、円形導波管３８ａとセプタム形円偏波発生器２０ａの間に円形導波管ロータリージョイント５ａを設置し、円形導波管３８ｂとセプタム形円偏波発生器２０ｂの間に円形導波管ロータリージョイント５ｂを設置する。
このようにすれば、主反射鏡１ａ、１ｂおよび副反射鏡２ａ、２ｂと一次放射器３ａ、３ｂを一体構成としてエレベーション軸回転を可能とするため、主反射鏡１ａ、１ｂの機械強度が上がり、また、主反射鏡１ａ、１ｂから副反射鏡２ａ、２ｂまでの高さを小さく設計でき、さらに、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化を図ることができる。
実施の形態１２．
図２４は、この発明の実施の形態１２による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図２５は同上面図である。
図２４および図２５において、図１８および図１９に示す実施の形態９と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。なお、５ａ〜５ｄは円形導波管ロータリージョイント、６ａ〜６ｄはエレベーション軸用回転機構である。
上述した実施の形態９では、エレベーション軸用ロータリージョイントを設置せずに、主反射鏡１ａ〜１ｄおよび副反射鏡２ａ〜２ｄのみがエレベーション軸回転する構成となっているが、この実施の形態１２では、図２４および図２５に示すように、円形導波管３８ａとセプタム形円偏波発生器２０ａの間に円形導波管ロータリージョイント５ａを設置し、円形導波管３８ｂとセプタム形円偏波発生器２０ｂの間に円形導波管ロータリージョイント５ｂを設置し、円形導波管３８ｃとセプタム形円偏波発生器２０ｃの間に円形導波管ロータリージョイント５ｃを設置し、円形導波管３８ｄとセプタム形円偏波発生器２０ｄの間に円形導波管ロータリージョイント５ｄを設置する。
このようにすれば、主反射鏡１ａ〜１ｄおよび副反射鏡２ａ〜２ｄと一次放射器３ａ〜３ｄを一体構成としてエレベーション軸回転を可能とするため、主反射鏡１ａ〜１ｄの機械強度が上がり、また、主反射鏡１ａ〜１ｄから副反射鏡２ａ〜２ｄまでの高さをより小さく設計でき、さらに、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化を図ることができる。
実施の形態１３．
図２６は、この発明の実施の形態１３による機械駆動反射鏡アンテナ装置の側面図であり、図２７は同上面図である。
図２６および図２７において、図１８および図１９に示す実施の形態９と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。なお、３１ａ〜３１ｄは円形導波管ベンドである。
上述した実施の形態９では、一次放射器３ａ〜３ｄを水平方向に向けて設置しているが、この実施の形態１３では、図２６および図２７に示すように、一次放射器３ａ〜３ｄを斜め上方に向けて設置し、円形導波管３８ａ〜３８ｄに代えて、円形導波管ベンド３１ａ〜３１ｄを用いる。
このようにすれば、さらに主反射鏡１ａ〜１ｄから副反射鏡２ａ〜２ｄまでの高さを小さく設計でき、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
最後に、この発明の効果を列挙すれば次のとおりである。
この発明によれば、複数の９０度ベンドをもち、かつ、円偏波特性を補償した円形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さを適宜小さくすることができ、小形化、低姿勢化および広角走査が可能で、かつ、高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置を得ることができるという効果が得られる。
また、正方形−円形導波管変換部として、正方形−円形導波管多段変成器または正方形−円形導波管テーパを用いることで、導波管ベンド部での反射特性を広帯域に渡って向上させることが出来るので、低姿勢で、かつ、より良好な反射特性を有する高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置が実現できるという効果が得られる。
また、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、配線設計の自由度が高められ、かつ、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さを適宜小さく設計することができるという効果が得られる。
また、第１および第２の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、かつ、上記第３および第４の矩形導波管を同一形状にて並行配線することで、より小型化を図ることができる。
また、主反射鏡および副反射鏡を２系統備え、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、配線設計の自由度が高められ、かつ、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さをより小さく設計することができるという効果が得られる。
また、第１および第２の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第３および第４の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第５および第６の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第７および第８の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第１および第２の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置することで、より小型化を図ることができる。
また、主反射鏡および副反射鏡と一次放射器を一体構成としてエレベーション軸回転を可能とするため、主反射鏡の機械強度が上がり、また、主反射鏡から副反射鏡までの高さを小さく設計でき、さらに、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化を図ることができる。
また、斜め下方あるいは上方に向けて設置された主反射鏡および副反射鏡を２系統備え、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、給電回路を小形に出来、配線設計の自由度が高められ、かつ、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さをより小さく設計することができるという効果が得られる。
また、円形導波管に代えて、円形導波管ベンドを用いることにより、主反射鏡から副反射鏡までの高さをさらに小さく設計でき、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
また、第１および第２の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置することで、アンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
また、第１の円形導波管ロータリージョイントと第２の円形導波管ロータリージョイントは回転軸が同一となるように配置され、且つ、第３の円形導波管ロータリージョイントは第１および第２の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なるようにしたので、回転機構を共用でき、小型化を図ることができる。
また、主反射鏡および副反射鏡と一次放射器を一体構成としてエレベーション軸回転を可能とするため、主反射鏡の機械強度が上がり、また、主反射鏡から副反射鏡までの高さをより小さく設計でき、さらに、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化を図ることができる。
また、斜め下方あるいは上方に向けて設置された主反射鏡および副反射鏡を４系統備え、矩形導波管によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続しているため、さらに主反射鏡から副反射鏡までの高さを小さく設計でき、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
また、主反射鏡から副反射鏡までの高さを小さく設計でき、給電回路を大きくすることなく、かつ、放射特性を損なうことなくアンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
また、第１および第２の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第３および第４の矩形導波管を同一形状にて並行配線し、第１および第２の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置し、第３および第４の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置し、第５および第６の導波管Ｔ分岐回路を同一形状にて並行配置することで、アンテナ装置の更なる小形化が期待できる。
また、第１〜第４の円形導波管ロータリージョイントは回転軸が同一となるように配置され、且つ、第５の円形導波管ロータリージョイントは上記第１〜第４の円形導波管ロータリージョイントと回転軸方向が略９０度異なるようにしたので、回転機構を共用でき、小型化を図ることができる。
また、偏波分離回路として、セプタム形円偏波発生器を用いることで、小型な給電回路を構成できる。
また、偏波分離回路として、偏波分波器を用いたことで、広帯域にわたって良好な反射特性を得ることができる。
また、右旋および左旋円偏波の信号を受信し、かつ、任意角度の直線偏波を送信することが可能で、かつ、低姿勢な機械駆動反射鏡アンテナ装置が実現できるという効果が得られる。
さらに、複数の９０度ベンドをもち、かつ、円偏波特性を補償した円形導波管４，７によりアンテナ部とロータリージョイント部を接続し、かつ、アンテナの開口形状をほぼ矩形状とする修整、及び、開口分布を一様にする鏡面修整を施しているため、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置高さを適宜小さくすることができ、小形化、低姿勢化および広角走査が可能で、かつ、高性能な機械駆動反射鏡アジマス軸用回転機構９より上部のアンテナ装置高さを適宜小さくすることができ、小型化、低姿勢化及びアンテナ装置全体の低姿勢を保ったままでの広角走査が可能で、かつ高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置を得ることができるという効果が得られる。
産業上の利用の可能性
以上のように、この発明によれば、電気的特性を損なうことなくアジマス軸用回転機構より上部のアンテナ装置高さを適宜小さくすることができ、小形化、低姿勢化および広角走査が可能で、かつ、高性能な機械駆動反射鏡アンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の側面図と上面図、
図２は、主反射鏡に対して副反射鏡を離間して軸整列した状態で支持構造により支持している図１に対応するアンテナ装置の側面図と上面図、
図３は、この発明の実施の形態２によるアンテナ装置の側面図、
図４は、この発明の実施の形態２によるアンテナ装置の上面図、
図５は、この発明の実施の形態３によるアンテナ装置の側面図、
図６は、この発明の実施の形態３によるアンテナ装置の上面図、
図７は、この発明の実施の形態４によるアンテナ装置の側面図、
図８は、この発明の実施の形態４によるアンテナ装置の上面図、
図９は、実施の形態４におけるセプタム形円偏波発生器を示す構成図、
図１０は、この発明の実施の形態５によるアンテナ装置の側面図、
図１１は、この発明の実施の形態５によるアンテナ装置の上面図、
図１２は、この発明の実施の形態６によるアンテナ装置の側面図、
図１３は、この発明の実施の形態６によるアンテナ装置の上面図、
図１４は、この発明の実施の形態７によるアンテナ装置の側面図、
図１５は、この発明の実施の形態７によるアンテナ装置の上面図、
図１６は、この発明の実施の形態８によるアンテナ装置の側面図、
図１７は、この発明の実施の形態８によるアンテナ装置の上面図、
図１８は、この発明の実施の形態９によるアンテナ装置の側面図、
図１９は、この発明の実施の形態９によるアンテナ装置の上面図、
図２０は、この発明の実施の形態１０によるアンテナ装置の側面図、
図２１は、この発明の実施の形態１０によるアンテナ装置の上面図、
図２２は、この発明の実施の形態１１によるアンテナ装置の側面図、
図２３は、この発明の実施の形態１１によるアンテナ装置の上面図、
図２４は、この発明の実施の形態１２によるアンテナ装置の側面図、
図２５は、この発明の実施の形態１２によるアンテナ装置の上面図、
図２６は、この発明の実施の形態１３によるアンテナ装置の側面図、
図２７は、この発明の実施の形態１３によるアンテナ装置の上面図、
図２８は、従来のアンテナ装置の概略構成図である。
【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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