(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主反射鏡、副反射鏡、一次放射器、及び上記副反射鏡を保持する支持体を備えてなる複反射鏡アンテナ装置において、上記支持体を少なくとも、上記複反射鏡アンテナ装置の幾何光学的な光線を遮る面積を低減させた形状と配置で設置され、上記複反射鏡アンテナ装置の宇宙空間での使用時の負荷に耐えられれば足る強度の第１の支持体と、上記複反射鏡アンテナ装置の宇宙空間への運搬時の負荷に耐える強度で、上記主反射鏡と上記副反射鏡との間に設けられ、上記主反射鏡と同一の鏡面定数の曲面形状を有する複数個の鏡面部材からなる第２の支持体とに分けて構成し、宇宙空間における上記複反射鏡アンテナ装置使用時に、上記複数個の鏡面部材を、上記副反射鏡への接続支持を解除して上記主反射鏡の開口の外周のスピルオーバする電波を反射させる位置に展開する鏡面部材展開機構を備えたことを特徴とする複反射鏡アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複反射鏡アンテナ装置において、上記複数個の鏡面部材が宇宙空間で上記主反射鏡の開口の外周に展開された時に、上記複数個の鏡面部材間に伸張され、スピルオーバする電波を反射させる金属メッシュを備えたことを特徴とする複反射鏡アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばロケットによって打ち上げられ、宇宙空間へ運搬されて使用される宇宙用の複反射鏡アンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、図１０に示すようなものがあった。この図は電子情報通信学会偏、アンテナ工学ハンドブック、ｐ．３００，昭５５年１０月３０日、オーム社に示されたもので、図において、１は回転放物面からなる主反射鏡、２は回転双曲面からなる副反射鏡、３は副反射鏡２の一方の焦点にその位相中心を配置したホーンからなる一次放射器、４は副反射鏡２を保持する支持体、５は衛星構体である。上記従来のカセグレンアンテナにおいて送信の場合、一次放射器３より放射される球面波は、副反射鏡２により反射された後、主反射鏡１の焦点を曲率中心とする球面波に変換され主反射鏡１に向けて伝搬し、主反射鏡１により反射されて平面波に変換され、鏡軸方向（図示のｚ軸方向）に向けて放射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の複反射鏡アンテナ装置は以上のように構成されているので、副反射鏡を保持する支持体によりブロッキング、反射波、及び回折波が生じて電気的性能が劣化する。宇宙用アンテナでは、副反射鏡を保持する支持体がロケットの打ち上げ時の振動や衝撃に対し耐えられるように構成されるので、地上用のアンテナに比べて支持体が大形となる。そのため、支持体によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響がさらに大きくなり、利得低下、主ビーム形状の変化、及びサイドローブレベルの上昇など、電気的性能の劣化が大きくなるという問題点があった。
【０００４】
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、副反射鏡を保持する支持体による電気的性能の劣化を軽減することのできる複反射鏡アンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る複反射鏡アンテナ装置は、主反射鏡、副反射鏡、一次放射器、及び上記副反射鏡を保持する支持体を備えてなる複反射鏡アンテナ装置において、上記支持体を少なくとも、上記複反射鏡アンテナ装置の幾何光学的な光線を遮る面積を低減させた形状と配置で設置され、上記複反射鏡アンテナ装置の宇宙空間での使用時の負荷に耐えられれば足る強度の第１の支持体と、上記複反射鏡アンテナ装置の宇宙空間への運搬時の負荷に耐える強度で、上記主反射鏡と上記副反射鏡との間に設けられ、上記主反射鏡と同一の鏡面定数の曲面形状を有する複数個の鏡面部材からなる第２の支持体とに分けて構成し、宇宙空間における上記複反射鏡アンテナ装置使用時に、上記複数個の鏡面部材を、上記副反射鏡への接続支持を解除して上記主反射鏡の開口の外周のスピルオーバする電波を反射させる位置に展開する鏡面部材展開機構を備えたものである。
また、上記複数個の鏡面部材が宇宙空間で上記主反射鏡の開口の外周に展開された時に、上記複数個の鏡面部材間に伸張され、スピルオーバする電波を反射させる金属メッシュを備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を表す構成図であり、同図（ａ）は宇宙空間への運搬のためのロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。１、２、３、５は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。同図において、複反射鏡アンテナの一種であるカセグレンアンテナで送信する場合を例に説明する。４は副反射鏡２を所定の位置に保持させる支持体であり、副反射鏡２より反射される球面波あるいは主反射鏡１より反射される平面波による幾何光学的な光線が照射される面積の小さな形状と配置で設置され、複反射鏡アンテナ装置の宇宙空間での使用時の負荷に耐えられれば足る強度の第１の支持体である支柱４ａと、この幾何光学的な光線が照射される面積の大きな形状を有し、複反射鏡アンテナ装置の宇宙空間への運搬時の負荷に耐える強度の第２の支持体である部材４ｂとから構成され、同図（ａ）に示すように部材４ｂを設けることによりロケット打ち上げ時の振動や衝撃に対して耐え得る強度を得る。６は部材４ｂを宇宙空間において複反射鏡アンテナ装置から切り離すための部材切り離し機構であり、同図（ｂ）に示すように、宇宙空間でのアンテナ使用時には部材４ｂを幾何光学的な光線が照射されない領域に移動させる。支柱４ａは、同図（ｂ）に示すように、無重力状態において副反射鏡２を保持すればよいため十分小さい形状により構成できる。よって、宇宙空間でのアンテナ使用時においては、幾何光学的な光線が照射される領域に支柱４ａのみが存在するだけであるから、支持体４によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくでき、電気的性能の劣化を抑えることができる。
【００１４】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。１、２、３、５は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。同図における支持体４は、図１の支持体４の主反射鏡１に対する取り付け位置を変え、また３本ずつで構成したものであり、発明の実施の形態１と同様の効果を得る。
【００１５】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。図において、１、２、３、５は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。４は副反射鏡２を所定の位置に保持させる支持体であり、副反射鏡２より反射される球面波あるいは主反射鏡１より反射される平面波による幾何光学的な光線が照射される面積の小さな形状を有する支柱４ａと、この幾何光学的な光線が照射される面積の大きな形状を有する部材４ｂ、及び遮へい部材４ｃとから構成され、同図（ａ）に示すように部材４ｂを設けることによりロケット打ち上げ時の振動や衝撃に対して耐え得る強度を得る。なお、上記の例は、第２の支持体である部材４ｂと遮へい部材４ｃとが接続されて共に設置されている場合を示す。６は上記部材４ｂを宇宙空間において複反射鏡アンテナ装置から切り離すための部材切り離し機構、７は主反射鏡１の後方の太陽から主反射鏡１への直接光を遮断する遮へい板、８は遮へい部材４ｃを主反射鏡１と太陽との間に移動させて設置する遮へい部材展開機構である。同図（ｂ）に示すように宇宙空間でのアンテナ使用時には部材４ｂを幾何光学的な光線が照射されない領域に移動させ、遮へい部材展開機構８が遮へい部材４ｃを主反射鏡１と太陽との間に駆動して展開し、宇宙空間でのアンテナ使用時において遮へい板７とともに太陽から主反射鏡１への直接光を遮断する。よって、遮へい部材４ｃ及び遮へい板７が太陽を遮断して主反射鏡１の温度上昇による熱変形を抑え、電気的性能の劣化を抑えることができる。また、支柱４ａは無重力状態において副反射鏡２を保持すればよいため十分小さい形状により構成でき、支持体４によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくして、電気的性能の劣化を抑えることができる。
【００１６】
実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。同図において、１、２、３、５は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。４は副反射鏡２を所定の位置に保持させる支持体であり、副反射鏡２より反射される球面波あるいは主反射鏡１より反射される平面波による幾何光学的な光線が照射される面積の小さな形状を有する支柱４ａと、この幾何光学的な光線が照射される面積の大きな形状を有しかつ主反射鏡１と異なる鏡面定数の曲面形状を有する鏡面部材４ｄとから構成され、鏡面部材４ｄによりロケット打ち上げ時の振動や衝撃に対して耐え得る強度を得る。９は宇宙空間において鏡面部材４ｄを主反射鏡１の開口の外周の幾何光学的な光線が存在する空間へ駆動し保持する鏡面部材展開機構である。同図（ｂ）に示すように宇宙空間でのアンテナ使用時において、副反射鏡２より反射される球面波の一部は、鏡面部材４ｄにより反射してスピルオーバを低減でき、また、鏡面部材４ｄは主反射鏡１と異なる鏡面定数の曲面形状を有するため、鏡面部材４ｄでの反射は主ビーム方向以外の方向に放射され、主反射鏡１による放射パターンと逆相で加わることによりサイドローブレベルを低下させる。また、支柱４ａを十分小さい形状により構成できるから、支持体４によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくでき、電気的性能の劣化を抑えることができる。
【００１７】
実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。同図において、１、２、３、５は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。４は副反射鏡２を所定の位置に保持させる支持体であり、副反射鏡２より反射される球面波あるいは主反射鏡１より反射される平面波による幾何光学的な光線が照射される面積の小さな形状を有する支柱４ａと、この幾何光学的な光線が照射される面積の大きな形状を有しかつ主反射鏡１と同じ鏡面定数の曲面形状を有する鏡面部材４ｅとから構成され、鏡面部材４ｅによりロケット打ち上げ時の振動や衝撃に対して耐え得る強度を得る。１０は宇宙空間において鏡面部材４ｅを主反射鏡１の開口の外周の幾何光学的な光線が存在する空間へ駆動し保持する鏡面部材展開機構であり、鏡面部材４ｅが主反射鏡１と同じ鏡面定数を有するので、副反射鏡２より反射される球面波は鏡面部材４ｅにより反射してスピルオーバを低減でき、鏡軸方向に平面波として放射され、利得を増加させることができる。また、支柱４ａを十分小さい形状により構成できるから、支持体４による、ブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくでき、電気的性能の劣化を抑えることができる。
【００１８】
実施の形態６．
図６は本発明の実施の形態６を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。２、３は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。また、４ａ、１０は図５に示した発明の実施の形態と同様のものである。４ｆは、開口形状の一部あるいは全部が直線や折れ線あるいは多角形からなる主反射鏡１と電気的に連続的に接続された鏡面部材であり、主反射鏡１と鏡面部材４ｆを連続的に接続させることにより、開口エッジ近傍における電流分布の乱れによる開口分布の劣化を抑えることができ、かつ、鏡面部材４ｆが主反射鏡１と同じ鏡面定数を有するので、副反射鏡２より反射される球面波は鏡面部材４ｆにより反射してスピルオーバを低減でき、鏡軸方向に平面波として放射され、利得を増加させることができる。また、支柱４ａを十分小さい形状により構成できるから、支持体４によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくでき、電気的性能の劣化を抑えることができる。
【００１９】
実施の形態７．
図７は本発明の実施の形態７を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。２、３は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。また、１、４ａ、４ｆ、１０は図６に示した発明の実施の形態と同様のものである。１１は宇宙空間で鏡面部材４ｆに電気的に接続されスピルオーバする空間に張られ電波を反射させる金属メッシュ、１２は鏡面部材４ｆと金属メッシュ１１をつなげる金属メッシュ接合部である。同図（ｂ）に示すように宇宙空間でのアンテナ使用時には、鏡面部材４ｆの展開にともなって金属メッシュ１１が開き、アンテナ開口をより大きくできるので高能率となり、支持体４によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくした状態で、スピルオーバを低減でき、電気的性能の劣化を抑えることができる。
【００２０】
実施の形態８．
図８は本発明の実施の形態８を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。なお、この発明の実施の形態８では、主反射鏡と複数個の鏡面部材の形状を、上記複数個の鏡面部材が宇宙空間で上記主反射鏡の開口の外周に展開された時に、上記主反射鏡と上記複数個の鏡面部材とによって得られる開口が楕円の形状を有するように形成した場合を例として示す。図において、１３は開口形状Ａm の主反射鏡、１４は開口形状Ａs の副反射鏡、１５は開口形状Ａh の一次放射器、４は開口形状Ａs の副反射鏡１４を保持する支持体、４ｇはロケット打ち上げ時の振動や衝撃に対して開口形状Ａs の副反射鏡１４を保持し、宇宙空間でのアンテナ使用時には開口形状Ａs の副反射鏡１４より反射される球面波を反射して平面波に変換し、開口形状Ａm の主反射鏡１３の主ビーム方向に放射する開口形状Ａの鏡面部材、１０は開口形状Ａm の主反射鏡１３の鏡面定数で決まる鏡面位置に開口形状Ａの鏡面部材４ｇを駆動し固定する鏡面部材展開機構である。同図（ｂ）に示すように宇宙空間でのアンテナ使用時には、開口形状Ａs の副反射鏡１４で反射された幾何光学的な光線は、全て開口形状Ａm の主反射鏡１３あるいは開口形状Ａの鏡面部材４ｇにより反射され同一方向に伝搬する平面波に変換され放射される。宇宙空間でのアンテナ使用時には、簡略な構成でアンテナ開口をより大きくできるので高能率となり、支持体４によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくした状態で、スピルオーバを低減でき、電気的性能を向上させることができる。
【００２１】
実施の形態９．
図９は本発明の実施の形態９を表す構成図であり、同図（ａ）はロケット打ち上げ時、同図（ｂ）は宇宙空間でのアンテナ使用時を示す。１、２、３、５は図１０に示した従来装置相当のものであり、従来装置と同様の動作をする。４は副反射鏡２を所定の位置に保持させる支持体であり、副反射鏡２より反射される球面波あるいは主反射鏡１より反射される平面波による幾何光学的な光線が照射される面積の小さな形状を有しかつ副反射鏡２を主反射鏡１の鏡軸方向に駆動する副反射鏡駆動機構４ｈを備えた第１の支持体と、この幾何光学的な光線が照射される面積の大きな形状を有する部材４ｂからなる第２の支持体とから構成される。同図（ａ）に示すように部材４ｂを設けることによりロケット打ち上げ時の振動や衝撃に対して耐え得る強度を得られ、さらに、副反射鏡駆動機構４ｈを備えているので、ロケット打ち上げ時には副反射鏡２を主反射鏡１近傍に配置できるので、部材４ｂをコンパクトにできる。６は部材４ｂを宇宙空間において複反射鏡アンテナ装置から切り離すための部材切り離し機構であり、同図（ｂ）に示すように、宇宙空間でのアンテナ使用時には部材４ｂを幾何光学的な光線が照射されない領域に移動させ、副反射鏡駆動機構４ｈが副反射鏡２を所定の位置に移動させ設定する。よって、宇宙空間でのアンテナ使用時においては、幾何光学的な光線が照射される領域に副反射鏡駆動機構４ｈを有する支柱４ａのみが存在するだけであるから、支持体４によるブロッキング、反射波、及び回折波の影響を小さくでき、電気的性能の劣化を抑えることができる。
【００２２】
なお、以上に示した発明の実施の形態において、送信の場合を例にとり説明したが、受信の場合に対しても可逆的に作用し、この発明の目的に対して同等に有効である。また、一次放射器として円錐ホーンを用いたが、コルゲートホーンあるいは複モードホーンやその他の形状のホーンであっても、上記発明の実施の形態と同等の効果を有する。また、複反射鏡アンテナ装置としてカセグレンアンテナの場合を示したが、グレゴリアンアンテナやその他の放射系の形式の場合であっても、上記それぞれの発明の実施の形態と同様の効果を有する。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果が得られる。
【００２７】
この発明によれば、宇宙空間での複反射鏡アンテナ装置使用時に、第２の支持体を主反射鏡と同一の鏡面定数の曲面形状を有する複数個の鏡面部材で構成し、鏡面部材展開機構が上記複数個の鏡面部材を上記主反射鏡の開口の外周のスピルオーバする電波を反射させる位置に展開するので、上記鏡面部材での反射は主ビーム方向に放射され、スピルオーバを低減でき、利得を増加させることができる。
また、複数個の鏡面部材が宇宙空間で主反射鏡の開口の外周に展開された時に、上記複数個の鏡面部材間に伸張され、スピルオーバする電波を反射させる金属メッシュを備えたので、宇宙空間での複反射鏡アンテナ装置使用時に、アンテナ開口を主反射鏡より大きくして高能率とできるとともに、スピルオーバする電波を反射させスピルオーバを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態２の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図３】  この発明の実施の形態３の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態４の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態５の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態６の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態７の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態８の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図９】  この発明の実施の形態９の複反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
【図１０】  従来例を表す構成図である。
【符号の説明】
１  主反射鏡、２  副反射鏡、３  一次放射器、４  支持体、４ａ  支柱、４ｂ  部材、４ｃ  遮へい部材、４ｄ、４ｅ、４ｆ  鏡面部材、４ｇ  開口形状Ａの鏡面部材、４ｈ  副反射鏡駆動機構、５  衛星構体、６  部材切り離し機構、７  遮へい板、８  遮へい部材展開機構、９、１０  鏡面部材展開機構、１１  金属メッシュ、１２  金属メッシュ接合部、１３  開口形状Ａm の主反射鏡、１４  開口形状Ａs の副反射鏡、１５  開口形状Ａh の一次放射器。
【図１】
0003763428.tif 000002
【図２】
0003763428.tif 000003
【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】
0003763428.tif 000009
【図９】
0003763428.tif 000010
【図１０】
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