(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
展開時に多角形構造となる複数の展開多角形モジュールと、この展開多角形モジュールに配置された電波を反射可能な鏡面構造と、前記展開多角形モジュールが複数個結合されてなる反射鏡面構造のモジュール結合体の外接円内側に生ずる、隣り合った前記展開多角形モジュール間の空間に配置される隙間埋め反射鏡とを有する展開型アンテナ反射鏡面構造物であって、
前記モジュール結合体の前記外接円に沿う前記多角形モジュールの外周の辺部に、展開前には屈曲され、展開時には前記多角形モジュールの外周辺長となる支持部材をさらに備えることを特徴とする展開型アンテナ反射鏡面構造物。
【請求項２】
展開時に多角形構造となる複数の展開多角形モジュールと、この展開多角形モジュールに配置された電波を反射可能な鏡面構造と、前記展開多角形モジュールが複数個結合されてなる反射鏡面構造のモジュール結合体の外接円内側に生ずる、隣り合った前記展開多角形モジュール間の空間に配置される複数の隙間埋め反射鏡とを有する展開型アンテナ反射鏡面構造物であって、
前記隙間埋め反射鏡が、前記モジュール結合体の前記外接円に沿う前記多角形モジュールの外周の辺部の両側それぞれに接する辺部をそれぞれ共有して配され、前記展開多角形モジュールの４辺リンク端部に屈曲可能に連結した鏡面支持部材それぞれでさらに支持されて、前記展開多角形モジュールと共に展開されることを特徴とする展開型アンテナ反射鏡面構造物。
【請求項３】
展開時に多角形構造となる複数の展開多角形モジュールと、この展開多角形モジュールに配置された電波を反射可能な鏡面構造と、前記展開多角形モジュールが複数個結合されてなる反射鏡面構造のモジュール結合体の外接円内側に生ずる、隣り合った前記展開多角形モジュール間の空間に配置される複数の隙間埋め反射鏡とを有する展開型アンテナ反射鏡面構造物であって、
前記隙間埋め反射鏡のそれぞれが、１辺を共有する３組の４辺リンク支持部材を有する独立した展開構造物で支持され、これの両側の前記４辺リンクが隣り合った前記展開多角形モジュールそれぞれの外周の辺部に連結されることを特徴とする展開型アンテナ反射鏡面構造物。
【請求項４】
前記展開多角形モジュールは、展開６角形モジュールであることを特徴とする請求項１乃至３項のいずれかに記載の展開型アンテナ反射鏡面構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、衛星搭載用大型展開アンテナに用いられるモジュール構成の展開型アンテナ反射鏡面構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人工衛星搭載用の大形アンテナは、打上げ時は小さい収納スペースと、軌道運用時の大型鏡面を実現するために、軽量で収納性の良い金属メッシュを用いて反射鏡面を構成する例が多い。金属メッシュを所定の鏡面形状に形成するためには、複数のケーブルを用いたケーブルネットワークによって鏡面を支持し、ケーブルやメッシュを張力がかかった状態にした構成で鏡面を形成している。大口径の反射鏡面を実現するためには、製造・組立性等を考慮すると、図７に示すような展開トラス構造を有するアンテナ反射鏡のように、多角形の基本モジュールを複数個組合せて構成したモジュール構造が有効である（例えば、特開平１１−２４０４９６号公報参照）。この従来例では、４辺トラス構造と、展開駆動機構として圧縮バネを備えて基本モジュールを構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例のように多角形の基本モジュールを組合せて構成したアンテナ鏡面では、多角形を連結した形状となるために、反射鏡面の外周部に凹凸が生じる。そのため、機械的な外径に比べて電波の有効開口径が小さくなってしまう問題がある。
【０００４】
また、多角形モジュールの角数を多くすると、機械的な外径と有効開口径の差を小さくできるが、重量的に重くなってしまうという問題がある。
【０００５】
また、他の従来例として、特開平１０−２０９７４６号公報に記載されているように、基本となる多角形モジュールの外周部のえぐれ込みの低減方法に関する提案はあるが、大型アンテナの外周形状の改善に関しては効果が低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、有効開口径を機械的な外径と同等の大きさにすることができ、アンテナの利得を大きく向上させることができるとともに、整合工程での組立・調整性を容易にすることが可能な展開型アンテナ反射鏡面構造物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の展開型アンテナ反射鏡面構造物は、展開時に多角形構造となる複数の展開多角形モジュールと、この展開多角形モジュールに配置された電波を反射可能な鏡面構造と、前記展開多角形モジュールが複数個結合されてなる反射鏡面構造のモジュール結合体の外接円内側に生ずる、隣り合った前記展開多角形モジュール間の空間に配置される隙間埋め反射鏡とを有する展開型アンテナ反射鏡面構造物であって、前記モジュール結合体の前記外接円に沿う前記多角形モジュールの外周の辺部に、展開前には屈曲され、展開時には前記多角形モジュールの外周辺長となる支持部材をさらに備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明の展開型アンテナ反射鏡面構造物は、展開時に多角形構造となる複数の展開多角形モジュールと、この展開多角形モジュールに配置された電波を反射可能な鏡面構造と、前記展開多角形モジュールが複数個結合されてなる反射鏡面構造のモジュール結合体の外接円内側に生ずる、隣り合った前記展開多角形モジュール間の空間に配置される複数の隙間埋め反射鏡とを有する展開型アンテナ反射鏡面構造物であって、前記隙間埋め反射鏡が、前記モジュール結合体の前記外接円に沿う前記多角形モジュールの外周の辺部の両側それぞれに接する辺部をそれぞれ共有して配され、前記展開多角形モジュールの４辺リンク端部に屈曲可能に連結した鏡面支持部材それぞれでさらに支持されて、前記展開多角形モジュールと共に展開されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の展開型アンテナ反射鏡面構造物は、展開時に多角形構造となる複数の展開多角形モジュールと、この展開多角形モジュールに配置された電波を反射可能な鏡面構造と、前記展開多角形モジュールが複数個結合されてなる反射鏡面構造のモジュール結合体の外接円内側に生ずる、隣り合った前記展開多角形モジュール間の空間に配置される複数の隙間埋め反射鏡とを有する展開型アンテナ反射鏡面構造物であって、前記隙間埋め反射鏡のそれぞれが、１辺を共有する３組の４辺リンク支持部材を有する独立した展開構造物で支持され、これの両側の前記４辺リンクが隣り合った前記展開多角形モジュールそれぞれの外周の辺部に連結されることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記本発明の展開型アンテナ反射鏡面構造物においては、前記展開多角形モジュールは、展開６角形モジュールであることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図である。人工衛星に搭載される大型アンテナは、打ち上げロケットの収納スペースの問題があり、小さく折り畳まれた状態で収納され、軌道上で展開してアンテナ鏡面として機能する。
【００１３】
本実施形態は、傘骨に４辺リンク構造を用いた構造で、６組のリンク構成で６角形形状の構造となっている。その６角形形状を一モジュール単位として、それを複数個組合せて展開アンテナ構造を構成している。各モジュールの中央部には、例えば、ワンタッチ傘の展開部のようなバネと展開リンクで構成された展開機構を具備している。
【００１４】
図６にモジュールの展開動作を示す。６角形モジュールは傘が開くように展開動作を行う。また、反射鏡面は、変形可能な金属細線で構成されたメッシュ構造であり、メッシュ構造の形状を支持するために、例えば特開平１１−２４０４９６号公報記載のケーブルネットワーク等で構成される。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、図示しない人工衛星構体とブーム２００で展開アンテナ反射鏡面構造物１０１は結合されるが、６角形モジュールを単純に結合した場合は、アンテナ反射鏡面の外周形状は、多角形で凹凸のある形状となる。したがって、図１（ｂ）に点線で示す範囲が電波反射部となる有効開口径となり、機械的な外径寸法に比較して小さくなってしまう。
【００１６】
本発明においては、６角形モジュールを結合した際に生じるアンテナ鏡面外接円よりも内側に生じる凹部の空間に、追加鏡面となる隙間埋め反射鏡面１１０を配置することによって、反射鏡面外周部の凹凸を低減し、図１（ｂ）に実線で示すように、より大きな有効開口径を実現することが可能となる。隙間埋め反射鏡面１１０は、鏡面支持柱１１５、ケーブルネットワーク１１６、金属メッシュ１１７から構成され、ほぼ３角柱の形状でケーブルネットワーク１１６は張力がかかった安定構造となっている。
【００１７】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図である。第１の実施形態においては、ケーブルネットワーク１１６と金属メッシュ１１７で構成された隙間埋め反射鏡面１１０は、ケーブルに張力が働いているために、多角形鏡面に結合した際に、その張力で形状調整された６角形モジュールの鏡面を変形させてしまう。そこで、第２の実施形態のように、６角形モジュールの隙間埋め反射鏡面１１０が接続される部分に、剛性の高い支持部材１２１を配置する。アンテナの収納時に支持部材１２１の配置される、６角形モジュールのリンクは接近しており、展開時に所望の位置関係になる。したがって、支持部材１２１は、展開時のリンク間距離で固定される保持機構を有し、部材途中から屈曲可能な構造で、収納時にはリンクとの結合部が隣接可能な構造としている。本構造によると、６角形モジュールの鏡面形状を組立調整した後に、隙間埋め反射鏡面１１０を追加しても、６角形モジュール鏡面形状に対する影響が極力、低減可能なアンテナ反射鏡面構造が実現できる。
【００１８】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図である。本発明の第２の実施例形態では、隙間埋め反射鏡１１０の張架による６角形モジュール鏡面変形を支持構造で低減したが、組立・調整の工程を考慮すると、６角形モジュールで形状調整を行い、その後モジュールを結合する方法が効率良い製造が可能となり、高精度な鏡面形状を保つことができる。そこで、第３の実施形態では、隙間埋め反射鏡を分割鏡面１１１と分割鏡面１１２に分割して、図３に示すように、６角形モジュールの一部として構成したことを特徴としている。分割鏡面１１１，１１２は、第１の実施例と同様の鏡面構造をしており、それを、折畳み可能で６角形モジュールの隙間埋め反射鏡面が結合される４辺リンク端部に配置された分割鏡面支持部材１３１により支持している。分割鏡面支持部材１３１は、例えば図３に示すようにＬ字の形状をしており、そのコーナー部で屈曲可能な構造となっている。また、展開形状となるＬ字形状で固定されるような保持機構を具備している。
【００１９】
図３の分割鏡面支持部材は、例えば取付部とコーナーにコイルバネで展開駆動力を発生させる構造で自立展開可能な構造としても良いし、図３に示す引き上げケーブル１３２により、６角形モジュールが結合されて、展開する際に、隣接する６角形モジュールの鏡面支持部材１３３間の距離が離れるのを利用して、分割鏡面支持部材１３１が引き上げられるような構造としても良い。第３の実施例では、６角形モジュール１０１に分割鏡面１１１，１１２が取り付けられた形状で、組立・形状調整が可能なため、組立工程の短縮、高精度な鏡面形状を実現することが可能となる。
【００２０】
図４は、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図である。本実施例は、隙間埋め反射鏡面１１０の支持構造として、６角形モジュールの一部分の４辺リンク１４２にさらに追加リンク部分１４１を構成して、４辺リンク１４２の展開動作と連動して追加リンク１４１が展開して、追加鏡面１１０を支持する構造である。追加リンク１４１は、例えば、６角形モジュールの４辺リンクが展開すると、４辺リンクの斜め部材１４３に固定された駆動部材１４４が同期して動きロッド１４５と、他の追加リンク部材の幾何的な関係から、展開動作を行う。
【００２１】
したがって、図４に示すように、アンテナ反射鏡面は、隙間埋め反射鏡面１１０が張り出した形状の６角形モジュール３組と、４組の６角形モジュールから構成される。本実施形態によると、第３の実施形態と同様に、組立調整が容易で、高精度な鏡面形状を持つアンテナ反射鏡面が実現できる。
【００２２】
図５は、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図である。本実施形態では、隙間埋め反射鏡面を独立した展開構造物１５１で支持した構成であり、剛性の高い隙間埋め反射鏡面が実現できる。展開構造物１５１は、例えば、本発明で使用している６角形モジュール１０１の１部分（３組の４辺リンクで構成された部分）を利用した構造で、バネとリンクで構成された展開駆動機構で駆動される。そのため、隙間埋め反射鏡面自身がひとつの独立した展開構造物で支持された鏡面モジュールとなる。したがって、７組の６角形モジュール１０１と６組の隙間埋め反射鏡面モジュール１５０で、全体のアンテナ反射鏡面が構成される。本実施形態によると、各モジュールで組立調整が可能で、鏡面の支持構造剛性を高くすることが可能となり、アンテナ鏡面として高剛性で高精度な鏡面を実現することが可能となる。
【００２３】
図８は、本発明の第６の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図である。鏡面を支持する展開支持構造を、多角形モジュールを結合した構成として、反射鏡面をモジュール構成ではなく、一体型の構造としたものである。一体型鏡面１６０は、支持構造外周部の凹凸を埋める追加メッシュも含んだ形状で鏡面を構成する。支持構造の展開機能などはモジュール構成で機能確認し、展開終了時に張力が働く鏡面部については、全体を構成した状態で機能確認を行う。この実施例によると、反射鏡面にモジュール構成で生じる空隙部がないため反射効率の向上が実現できる。反面、鏡面形状の調整を大口径の状態で行う必要があるが、十数ｍ程度の口径であれば、鏡面形状を測定しながら形状調整を行うことが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上、本発明によると、多角形モジュールを組合せた展開アンテナの外周部凹凸部に隙間埋め反射鏡面を付加することが可能となり、有効開口径を機械的な外径と同等の大きさにすることができ、アンテナの利得が大きく向上する。また、整合工程での組立・調整性を容易にすることが可能となり、整合工程を短縮することが可能となる。また、隙間埋め反射鏡面を６角形モジュールに組み込むことが可能となり、高精度の鏡面形状が実現できアンテナ利得の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図。
【図５】本発明の第５の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図。
【図６】６角形モジュールの展開動作説明図。
【図７】従来の展開アンテナ反射鏡面構造を示す図。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るアンテナ鏡面構造体を示す概念図。
【符号の説明】
１０１…多角形モジュール
１１０…隙間埋め反射鏡面
１１１…分割鏡面
１１２…分割鏡面
１１５…鏡面支持柱
１１６…ケーブルネットワーク
１１７…メッシュ鏡面
１２１…支持部材
１３０…分割モジュール
１３１…分割鏡面支持部材
１３２…引上げケーブル
１３３…鏡面支持部材
１４１…追加リンク
１４２…４辺リンク
１４３…斜め部材
１４４…駆動部材
１４５…ロッド
１５０…隙間埋め反射鏡面モジュール
１５１…展開構造物
１６０…一体化鏡面
【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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