JP2008187628A - 展開アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】サイドローブを抑制し、衛星通信用の地球局用アンテナとして使用可能な展開アンテナを提供すること。
【解決手段】メッシュ展開アンテナ１は、主反射鏡部１０と、主反射鏡部１０を展開収納させる開閉機構２０と、開閉機構２０を支持する支柱２１と、主反射鏡部１０の中央部に配置されたホーンアンテナ３０と、ホーンアンテナ３０で放射された電波を主反射鏡部１０に反射させる副反射鏡部４０と、ホーンアンテナ３０を支持する導波管３１と、副反射鏡部４０を支持するレドーム５０と、を備えている。副反射鏡部４０は、双曲面あるいは楕円曲面の電波反射鏡面からなる曲面反射鏡部４２と、曲面反射鏡部４２の外周部に主反射鏡部１０側に折り曲げて設けられ、ホーンアンテナ３０から曲面反射鏡部４２の外周部に放射された電波を主反射鏡部１０側に向けて反射する周辺反射鏡部４１と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、パラボラアンテナの電波反射面を有する主反射鏡部を展開収納することができる展開アンテナに関する。

メッシュ展開アンテナとしては、例えば、非特許文献１に開示されたものがある。このメッシュ展開アンテナは、主に、７ＧＨｚ帯を使用し、放送事業者が取材した記録映像やイベント会場などの中継映像を放送局まで無線伝送するために使用されているマイクロ波伝送装置用のパラボラ反射鏡である。

また、現在、人工衛星（以下、「衛星」という）を介して無線中継するために使用する反射鏡アンテナは、ＦＲＰなどの硬い素材によって形成されており、主反射鏡部を複数のパーツに分割して保管および輸送し、使用時にはそれを組み立てて使用する、組立型アンテナがある（例えば、特許文献１参照）。

図９は、従来のカセグレン形式のパラボラアンテナを示す概略図である。
図９に示すように、パラボラアンテナ１００には、主反射鏡部２００と副反射鏡部３００の２枚の反射鏡を備え、かつ、その２枚の反射鏡の中央を結ぶ直線状に給電ホーンアンテナ（以下、「ホーンアンテナ」という）４００が設置される形式（以下、「センタフィード型」という）のアンテナがある。
社団法人映像メディア学会誌Vol.60,No.1,PP.76〜81（２００６年１月） 米国特許第７０５９１４９号明細書

しかしながら、従来から使用されているセンタフィード型のパラボラアンテナ１００は、図９に示すように、ホーンアンテナ４００が放射方向と同じ方向に設置されるので、そのホーンアンテナ４００から放射された電波が副反射鏡部３００で反射されずに漏れて、前方方向に放射される電波（以下、「スピルオーバ」という）Ａが存在するという問題点があった。
さらに、そのセンタフィード型のパラボラアンテナ１００は、主反射鏡部２００の前方側に副反射鏡部３００およびホーンアンテナ４００が設置されるため、これらの遮蔽（以下、「ブロッキング」という）によって主反射鏡部２００の外側に反射される電波Ｂが存在して、サイドローブが上昇するという問題点があった。

また、反射鏡面をその中心部分から放射状に円周方向に分割する構造の反射鏡アンテナは、パラボラ面と比較して周期的な鏡面誤差を含んだ構造となっている。この周期的な鏡面誤差により、グレーティングローブが生じて、サイドローブが上昇するため、その反射鏡アンテナを通信用アンテナとして使用する場合には、不要な放射により他の通信路と干渉する原因となるという問題点があった。

したがって、センタフィード型で２枚の反射鏡を備え、かつ、電波反射鏡面体を展開収納させる開閉機構を備えたメッシュ展開アンテナは、衛星通信に求められる低いサイドローブレベルを達成することが困難であり、現在、１２／１４ＧＨｚ帯を用いた衛星通信に使用される地球局用のアンテナとして使用できるように構成したアンテナの実用例がない。

このため、開閉機構による展開収納できる機能を備え、給電損失が少なく、構成が簡単で持ち運びに優れた反射鏡アンテナを得ることは困難であった。

本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、サイドローブを抑制し、衛星通信用の地球局用アンテナとして使用可能な展開アンテナを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の展開アンテナは、金属細線で形成されたパラボラアンテナの電波反射面を有する主反射鏡部と、この主反射鏡部を展開収納させる開閉機構と、この開閉機構をスライド自在に支持する支柱と、前記主反射鏡部の中央部に配置されたホーンアンテナと、このホーンアンテナの電波放射側に配置され当該ホーンアンテナから放射された電波を前記主反射鏡部に向けて反射させる副反射鏡部と、前記ホーンアンテナに電力を供給すると共に当該ホーンアンテナを支持する導波管と、この導波管の周囲に設けられると共に前記副反射鏡部を支持するレドームと、を備えた展開アンテナであって、前記副反射鏡部は、双曲面あるいは楕円曲面の電波反射鏡面からなる曲面反射鏡部と、この曲面反射鏡部の外周部に前記主反射鏡部側に折り返して設けられて、前記ホーンアンテナから前記曲面反射鏡部の外周部に放射された電波を前記主反射鏡部側に向けて反射する周辺反射鏡部と、を有することを特徴とする。

かかる構成によれば、展開アンテナは、開閉機構を支柱に沿ってスライドさせることによって、主反射鏡部を収納し、また、開閉機構を反対方向にスライドさせることにより、主反射鏡部を展開させて、反射鏡面を展開収納できる。
そして、展開アンテナにおいて、ホーンアンテナから放射された電波は、副反射鏡部の曲面反射鏡部で主反射鏡部に向けて反射された後に、主反射鏡部で反射されて空間に放射される。
ホーンアンテナから曲面反射鏡部の外周部に放射された電波は、曲面反射鏡部の外周部に形成された周辺反射鏡部によって主反射鏡部に向けて反射された後に、主反射鏡部で反射されて空間に放射されるように反射する。このため、ホーンアンテナから放射された電波において、副反射鏡部の曲面反射鏡部で反射されずに漏れて斜め前方方向に放射されるスピルオーバの余分な電波を、周辺反射鏡部によって抑制することができる。その結果、展開アンテナは、サイドローブを抑制して電波の減衰を防止できるので、衛星通信用の地球局用アンテナとして使用可能となる。

請求項２に記載の展開アンテナは、請求項１に記載の展開アンテナであって、前記周辺反射鏡部は、前記ホーンアンテナから放射された電波を前記主反射鏡部の中央部付近に向けて反射する電波反射鏡面を有し、前記主反射鏡部は、前記ホーンアンテナの基端部周辺に、前記周辺反射鏡部で反射した前記ホーンアンテナからの電波を、前記周辺反射鏡部から外れた周辺側に反射する電波反射鏡面体を設けたことを特徴とする。

かかる構成によれば、展開アンテナにおいて、ホーンアンテナから副反射鏡部の外周部に放射された余分な電波は、周辺反射鏡部によって主反射鏡部の中央部付近に向けて反射された後、電波反射鏡面体によって主鏡面部の周期的な鏡面誤差で発生したサイドローブ上昇と同じ方向に向けて逆位相で反射されることにより、主反射鏡部の周期的な鏡面誤差によるサイドローブの上昇を抑制できる。

本発明の請求項１に係る展開アンテナによれば、ホーンアンテナから曲面反射鏡部の外周部に放射された電波が、曲面反射鏡部の外周部に形成された周辺反射鏡部によって主反射鏡部に向けて反射された後に、主反射鏡部で反射されて空間に放射されるため、ホーンアンテナから放射された電波が副反射鏡部の曲面反射鏡部で反射されずに漏れて、斜め前方方向に放射されるスピルオーバを抑制することができる。その結果、展開アンテナは、サイドローブを抑制して、ホーンアンテナから余計な方向に放射される電波を減少させることができるので、地球局用アンテナとして使用可能となる。

本発明の請求項２に係る展開アンテナによれば、ホーンアンテナから副反射鏡部の曲面反射鏡部の外周部に放射された余分な電波が、副反射鏡部の外周部の周辺反射鏡部によって主反射鏡部の中心付近に向けて反射され、この反射された電波を電波反射鏡面体によって主反射鏡部の周期的な鏡面誤差で発生したサイドローブ上昇と同じ方向に逆位相で反射するため、サイドローブの上昇を抑制できる。

次に、本発明の実施形態に係る展開アンテナについて図面を参照して説明する。
なお、本発明は、主反射鏡部１０（電波反射鏡面体３２）を折り畳んで展開収納可能な展開アンテナであれば、その形式は特に限定されず、以下、その一例として傘状展開型のメッシュ展開アンテナ１を例に挙げて説明する。
図１は展開アンテナを展開した状態を示す斜視図である。図２は展開アンテナを収納した状態を示す斜視図である。

≪メッシュ展開アンテナ（展開アンテナ）の構成≫
図１に示すように、メッシュ展開アンテナ１は、パラボラアンテナの電波反射鏡面が金属の細線で形成された格子状メッシュ反射鏡面２を有する主反射鏡部１０を折り畳んで展開収納可能な受信あるいは送信用のパラボラアンテナから構成されている。このメッシュ展開アンテナ１は、金属細線で形成されたパラボラアンテナの電波反射面を有する主反射鏡部１０と、この主反射鏡部１０を展開収納させる開閉機構２０（図３参照）と、この開閉機構２０をスライド自在に支持する支柱２１（図２参照）と、主反射鏡部１０の中央部に配置されたホーンアンテナ３０と、このホーンアンテナ３０の電波放射側に配置され当該ホーンアンテナ３０から放射された電波を主反射鏡部１０に向けて反射させる副反射鏡部４０と、ホーンアンテナ３０に電力を供給すると共にこのホーンアンテナ３０を支持する導波管３１と、この導波管３１の周囲に設けられると共に副反射鏡部４０を支持するレドーム５０と、を備えている。その他に、このメッシュ展開アンテナ１には、例えば、受信した電波を電気信号に変換したり、あるいは、送信する電気信号を電波に変換したりする処理を行うための本体部（図示せず）や、この本体部を保持する三脚（図示せず）が設置される。

なお、メッシュ展開アンテナ１は、カセグレン形式アンテナ、または、グレゴリアン形式アンテナからなり、以下、副反射鏡部４０がホーンアンテナ３０および主反射鏡部１０に対して膨らんだ凸面形状に形成されたカセグレン形式アンテナの場合を例に挙げて説明する。

≪主反射鏡部の構成≫
図１に示すように、主反射鏡部１０は、ホーンアンテナ３０から放射されて副反射鏡部４０によって反射された電波（放射波）をさらに反射して平面波に変換させる反射鏡面を形成する部材である。この主反射鏡部１０は、金属細線を格子状メッシュに編んで形成した傘のように折り畳んで展開収納可能な電波の反射鏡面体からなる。この主反射鏡部１０は、ステンレス鋼製やアルミニウム合金製等の金属細線を格子状に機械編みした電波反射面としての格子状メッシュ反射鏡面２と、この格子状メッシュ反射鏡面２の中央に設けたリブ保持部３と、このリブ保持部３から放射状に配置されて格子状メッシュ反射鏡面２を支持する複数のリブ４と、格子状メッシュ反射鏡面２の周縁に設けたケーブル５と、ホーンアンテナ３０の基端部周辺に、周辺反射鏡部４１で反射したホーンアンテナ３０からの電波を、周辺反射鏡部４１から外れた周辺側に反射する電波反射鏡面体３２と、を備えている。開いたときの主反射鏡部１０の直径は、例えば、２０００ｍｍで、焦点Ｆ２（図３参照）が８００ｍｍに形成されている。
次に、主反射鏡部１０の各部の構成を説明する。

＜格子状メッシュ反射鏡面の構成＞
図１に示すように、格子状メッシュ反射鏡面２は、ここでは、一例として太さ０．０４ｍｍのステンレス鋼製の金属細線を格子状になるように機械編みの平織りとし電波反射鏡面状に形成している。この格子状メッシュ反射鏡面２は、後記するリブ４の数に対応する辺を備える多角形に形成され、その中央部にリブ保持部３が取り付けられる円形の開口が形成されると共に、中央から周縁に沿って予め設定された曲率面により電波反射鏡面となるように形成されている。また、ステンレス鋼製の金属細線を用いることで、屋外で使用する格子状メッシュ反射鏡面２は、耐腐食性および防錆性に優れている。

この格子状メッシュ反射鏡面２は、成形型によって形成され、風や振動による影響により変形しないように形成されている。また、ばらつきの少ない同様な構成の格子状メッシュ反射鏡面２を機械的に量産することが可能で、かつ、補助リブ４Ａ（図５（ａ）、（ｂ）参照）を配置した成形型で形成することにより、格子状メッシュ反射鏡面２の交換する作業も容易となっている。

図３は、本発明に係る展開アンテナの一例を示す図であり、メッシュ展開アンテナを展開した状態を示す側面図である。

＜リブ保持部の構成＞
図１に示すように、リブ保持部３は、リブ４を保持する略円盤形状の部材であり、格子状メッシュ反射鏡面２の中央に配置されている。このリブ保持部３は、例えば、ステンレス鋼等の電波を反射する部材によって形成されている。このリブ保持部３は、周側面に等間隔でリブ４の基端部が、軸支ピン６（図３参照）を介在して支持されている。そのため、リブ保持部３は、各リブ４の基端を支点として、予め設定された軌道に沿って所定角度の範囲において、各リブ４が軸支ピン６を中心として回動して主反射鏡部１０を展開収納できるように支持されている。このリブ保持部３は、支柱２１（図２および図３参照）の先端側に固定されており、先端にホーンアンテナ３０を有する導波管３１と、この導波管３１を収納して先端に副反射鏡部４０を有するレドーム５０と、ホーンアンテナ３０から放射されて副反射鏡部４０で反射された電波をその副反射鏡部４０から外れた周辺側に向けて反射するための電波反射鏡面体３２とが、その中央に設置されている。

＜リブの構成＞
図１に示すように、リブ４は、格子状メッシュ反射鏡面２を支持する細長い骨格部材であり、例えば、略傘形状のメッシュ展開アンテナ１において、格子状メッシュ反射鏡面２を保持する傘の骨部材に相当するものである。このリブ４は、リブ保持部３から放射状に配置され、ここでは、例えば、４０本が周方向において等間隔に配置されている。リブ４の本数は、アンテナ開口径（主反射鏡部１０の直径）の大きさによって変化し、例えば、アンテナ開口径が１５００ｍｍの場合は３６本程度になる。
このリブ４は、格子状メッシュ反射鏡面２の外周縁近くまでの長さ、あるいは、外周縁までの長さと同等か、または、外周縁までの長さより長くなる寸法に形成されている。このリブ４は、予め設定された電波反射鏡面の曲率面（格子状メッシュ反射鏡面２の曲率面と同じ）となるように湾曲した状態で形成されている。

図５は、本発明に係る展開アンテナの開閉機構の一例を示す要部拡大図であり、（ａ）は展開したときの状態を示す要部拡大側面図、（ｂ）は収納するときの状態を示す要部拡大側面図である。

また、リブ４は、その基端側の近くに、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、後記するリンクアーム１４の一端を支持するリンクピン１５が取り付ける取付部４ａを備えている。さらに、リブ４は、後記する補助リブ４Ａを位置決めするための段差部４ｂが格子状メッシュ反射鏡面２に対向して形成されている。

なお、リブ４は、格子状メッシュ反射鏡面２をネジによって締結すれば足りるが、ここでは、補助リブ４Ａを介在して格子状メッシュ反射鏡面２がリブ保持部３に固定されている。補助リブ４Ａは、リブ４の段差部４ｂに嵌合できる幅で、かつ、リブ４と同じ長さ以下に形成された一対のリブ帯幅片４ｃ，４ｄを有している。この補助リブ４Ａは、リブ４と同じ曲率面となるように湾曲して形成されており、ここでは、グラスファイバ強化プラスチックにより形成されている。そして、格子状メッシュ反射鏡面２をリブ保持部３に取り付ける場合には、リブ帯幅片４ｃ，４ｄで補助リブ４Ａを挟持して、その補助リブ４Ａをリブ４の段差部４ｂに嵌合した状態で、ネジによって固定されている。なお、リブ４の段差部４ｂは、ここでは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、リブ保持部３の近傍に段差を一箇所形成して構成されており、リブ帯幅片４ｄの厚みより小さな段差あるいは厚みと同じ段差となるように形成されている。

また、前記格子状メッシュ反射鏡面２は、補助リブ４Ａに挟んで接着固定されるので、面接触によって取付精度の維持ができるため、その一部が破損した場合の周囲への波及を防ぐことができる。補助リブ４Ａを用いて格子状メッシュ反射鏡面２をリブ４に支持させる場合には、接着剤（例えば、エポキシ系接着剤）あるいはネジにより固定される。

≪開閉機構の構成≫
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、開閉機構２０は、略傘形状のメッシュ展開アンテナ１の主反射鏡部１０を折り畳むようにして展開収納させるための機構である。この開閉機構２０は、例えば、支柱２１にスライド自在に設けた略円筒形状のスライダ１１と、リブ４を支持するリンクアーム１４と、スライダ１１の胴部１２に設けられた留付手段としてのネジ込み留め具１６とを備えている。

スライダ１１は、支柱２１の外周に沿ってスライド自在に筒状に形成された胴部１２と、この胴部１２の上端（リブ保持部３側）に形成されると共に、この胴部１２より大径に形成されたリンクアーム取付部１３と、を備えている。

リンクアーム１４は、その一端部がリブ４の取付部４ａにリンクピン１５で軸支されると共に、その他端部がスライダ１１のリンクアーム取付部１３にリンクピン１５で軸支されて取り付けられている。このリンクアーム１４は、ここでは、リブ４の数に対応する位置に設置されているが、電波反射鏡面体３２を展開収納できれば、リブ４の数より少なくても構わない。

＜支柱の構成＞
支柱２１は、開閉機構２０をスライド自在に支持するための部材であり、電波反射鏡面体３２の中央をリブ保持部３を介在して支持するように設置されている。この支柱２１は、その先端側にリブ保持部３を支持し、かつ、基端側に支持ベース２３を支持しており、支持ベース２３に隣接してネジ留め具１６の雌ネジ部に螺合するネジ部２１ａが設けられている。この支柱２１は、ここでは、円筒形状に形成されているが、スライダ１１をスライド自在に支持できるものであれば、多角形であっても構わない。

＜導波管の構成＞
図１および図３に示すように、導波管３１は、後記するホーンアンテナ３０に電力を主反射鏡部１０の背面側から供給すると共に、当該ホーンアンテナ３０を支持する部材である。この導波管３１は、断面が円形の管からなり、先端側が支柱２１の先端中央部から突出するように設置されて、その先端にホーンアンテナ３０が設置されている。導波管３１は、主反射鏡部１０の中央部からこの主反射鏡部１０の焦点側に向けて突出するように配置されると共に、先端側がレドーム５０内の中心線上に配置され、基端部側が支柱２１内に挿通した状態で配置されている。この導波管３１の周囲には、後記する電波反射鏡面体３２が設置されている。

≪ホーンアンテナの構成≫
図３に示すように、ホーンアンテナ３０は、パラボラアンテナの１次放射器として用いられるアンテナであり、導波管３１の先端から開口端（先端）に向けて拡径した略円錐台形状に形成されている。このホーンアンテナ３０は、導波管３１から給電されて副反射鏡部４０の曲面反射鏡部４２に向けて電波を放射する指向性を有する。このホーンアンテナ３０は、格子状メッシュ反射鏡面２の中央に設けられたリブ保持部３から突出する導波管３１の先端に設置されて、ラッパ形状に形成されたレドーム５０内の空間に配置されている。

≪副反射鏡部の構成≫
図３に示すように、副反射鏡部４０は、前記ホーンアンテナ３０から放射された電波を主反射鏡部１０および電波反射鏡面体３２に向けて反射する反射鏡面を形成する部分であり、ホーンアンテナ３０の電波放射側に配置されている。この副反射鏡部４０は、双曲面（凸面）あるいは楕円曲面（凹面）の電波反射鏡面に形成された曲面反射鏡部４２と、この曲面反射鏡部４２の外周部に形成された周辺反射鏡部４１と、を電波反射鏡面体で一体形成して構成されている。外周部に周辺反射鏡部４１を有する副反射鏡部４０は、例えば、全体の直径が３００ｍｍの電波を反射する鏡面体によって形成されて、ホーンアンテナ３０の焦点Ｆ１から副反射鏡部４０の外側を通るスピルオーバ量が十分小さくなる５３度の放射範囲を覆うように配置されている。

なお、副反射鏡部４０において、曲面反射鏡部４２の直径は、アンテナ全体の利得が十分に大きくなるだけの長さに調整し、周辺反射鏡部４１の中心方向の長さは、曲面反射鏡部４２によって反射されずに漏れる電波の広がり範囲や、ホーンアンテナ３０の指向性の強度や、アンテナ利得に合わせて適宜な長さに調整すればよい。

＜周辺反射鏡部の構成＞
周辺反射鏡部４１は、ホーンアンテナ３０から曲面反射鏡部４２の外側に放射された余分な電波を、主反射鏡部１０の中心付近に向けて反射させて、ホーンアンテナ３０から放射された電波が不要な方向に放射されて漏れるのを抑制するための部分であり、副反射鏡部４０の周縁部を斜め下方向（主反射鏡部１０側方向）に折り曲げて形成されている。この周辺反射鏡部４１は、曲面反射鏡部４２の外周部を主反射鏡部１０側に折り返して設けられることによって、ホーンアンテナ３０から放射されて曲面反射鏡部４２に当たらずに余計な方向に放射された電波が所定の方向（主反射鏡部１０または電波反射鏡面体３２が設置されている方向）に反射されるように反射鏡面が曲面状に設計されている。図３に示すように、周辺反射鏡部４１は、例えば、ホーンアンテナ３０の中心線の焦点Ｆ１に対する角度θが５３度の位置に設置されている。
なお、曲面反射鏡部４２の直径は、アンテナ全体の利得が十分大きくなるだけの大きさに適宜に形成される。周辺反射鏡部４１の径は、スピルオーバ量が十分小さくなるだけの長さに適宜に形成される。

＜曲面反射鏡部の構成＞
曲面反射鏡部４２は、ホーンアンテナ３０から放射された電波を、主反射鏡部１０に向けて反射するための反射鏡面を形成する部分であり、電波が放射されるホーンアンテナ３０に対して膨らんだ凸面形状に形成されて、外に向かって凹面形状となっている。

なお、曲面反射鏡部４２は、メッシュ展開アンテナ１がカセグレンアンテナの場合には図３に示すように、ホーンアンテナ３０および主反射鏡部１０の方向に膨らんだ凸面（双曲面）形状に形成されているが、メッシュ展開アンテナ１がグレゴリアンアンテナの場合にはホーンアンテナ３０および主反射鏡部１０の方向に凹んだ凹面（楕円曲面）形状に形成さる。

≪レドームの構成≫
図３に示すように、レドーム５０は、ホーンアンテナ３０および導波管３１を空間を介して覆って保護する共に、副反射鏡部４０および導波管３１を支持するための部材であり、略ラッパ形状に形成されている。このレドーム５０は、例えば、強化プラスチック等の電波の通過する強度の高い素材によって形成されて、導波管３１が支持されたリブ保持部３に取り付けられている。略三角円錐状に形成されたレドーム５０は、先端側開口端に副反射鏡部４０が接着され、基端側開口端にレドーム内鏡面部３２ａが接着されて、密閉容器状になっている。
言い換えると、レドーム５０は、このレドーム５０の開口端を閉塞する副反射鏡部４０と、導波管３１の周囲に設けられたレドーム５０の基端側を閉塞するレドーム内鏡面部３２ａと、によって、側面視して略フラスコ形状の保護容器を形成して、その内部の中心線上にホーンアンテナ３０を配置している。

≪電波反射鏡面体の構成≫
図３に示すように、電波反射鏡面体３２は、ホーンアンテナ３０から放射されて副反射鏡部４０の周辺反射鏡部４１および曲面反射鏡部４２によって主反射鏡部１０の中央部付近（基端部周辺）に反射された電波を、さらに前方側方向に反射するための反射面を有する部材である。この電波反射鏡面体３２は、電波を反射するステンレス鋼またはアルミニウム合金等の金属によって形成されている。この電波反射鏡面体３２は、後記するレドーム内鏡面部３２ａと、リブ保持鏡面部３２ｂとを備え、リブ保持部３の前面側に一体形成または固定されている。

レドーム内鏡面部３２ａは、導波管３１の周囲のレドーム５０内の底面部分に配置されてレドーム５０を支持するものであり、副反射鏡部４０からこの底面部に反射された電波を周辺反射鏡部４１から外れた周辺側に反射するように設置されている。
リブ保持鏡面部３２ｂは、レドーム内鏡面部３２ａの周囲のレドーム５０の外側に設けられ、副反射鏡部４０からレドーム内鏡面部３２ａの外周部に反射された電波を周辺反射鏡部４１から外れた周辺側に反射するように設けられている。このリブ保持鏡面部３２ｂは、例えば、レドーム５０の底面部の外側に配置されたリブ保持部３に一体形成され、このリブ保持部３から放射状に配置されたリブ４を支持する部分を兼ねている。

［作用］
次に、メッシュ展開アンテナ１の作用について説明する。
図２に示すように、メッシュ展開アンテナ１を使用していない場合には、格子状メッシュ反射鏡面２を閉じて収納した状態としておく。そして、メッシュ展開アンテナ１を使用する場合には、はじめに、図５（ａ）、（ｂ）に示す開閉機構２０のスライダ１１を支柱２１に沿って支持ベース２３側に作業者の手動によりスライド移動させ、支柱２１のネジ部２１ａに、ネジ込み留め具１６を係合する。

また、図１の状態から図２の状態にメッシュ展開アンテナ１を収納する場合は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、開閉機構２０のネジ留め具１６を支柱２１のネジ部２１ａから離脱させる。そして、作業者は、スライダ１１を支柱２１に沿ってリブ保持部３側にスライド移動させ、リンクアーム１４を介してリブ４を立上げる方向にそのリブ４の基端側を回動支点として作動させ、主反射鏡部１０を、図２の状態とすることで収納する。

メッシュ展開アンテナ１は、開閉機構２０を操作して反射鏡面を展開収納（開閉）することにより、ホーンアンテナ３０と主反射鏡部１０と副反射鏡部４０を備えた使用時と同じ構成部品を備えた状態のまま、主反射鏡部１０を折り畳んで収納することができる。メッシュ展開アンテナ１は、軽量でコンパクトに収納できるため、移動や搬送の際の持ち運びや機動性に優れ、特に、緊急時の迅速なニュースの取材や山間部等で中継するのに使用する場合に便利であると共に、伝達する現場の映像を安定した状態で伝送できるという効果を奏する。
また、メッシュ展開アンテナ１を設置する際には、開閉機構２０を操作して主反射鏡部１０を簡単に図１の状態に展開できるので、アンテナの組み立て作業が不要となるため、作業時間を大幅に削減することができる。

図４は、本発明に係る展開アンテナにおける電波の反射方向を示す要部拡大図である。
次に、図４を参照してホーンアンテナ３０から放射された電波の反射方向について説明する。なお、曲面反射鏡部４２の直径を３００ｍｍ、主反射鏡部１０の開口径を２０００ｍｍ、焦点であるホーンアンテナ３０の中心線に対する周辺反射鏡部４１が設置されている中央部の角度θ（図３参照）を副反射鏡部４０の外側を通るスピルオーバ量が十分小さくなる５３度とした場合を例に挙げて説明する。

図４に示すように、ホーンアンテナ３０から放射された電波は、このホーンアンテナ３０の前面に配置された副反射鏡部４０に向けて放射される。その放射された電波は、まず、この副反射鏡部４０の曲面反射鏡部４２とその周囲の周辺反射鏡部４１によって、主反射鏡部１０（電波反射鏡面体３２）に向けて反射される。
この場合、副反射鏡部４０の曲面反射鏡部４２で反射された電波は、矢印Ｊ，Ｋで示すように、主反射鏡部１０に向けて反射された後、さらに、主反射鏡部１０で反射されて空間に放射される。

例えば、周辺反射鏡部４１で反射された電波は、矢印Ｌ，Ｍで示すように、主反射鏡部１０の中心付近に向けて反射された後、導波管３１の周囲に取り付けた電波反射鏡面体３２（レドーム内鏡面部３２ａ）と主反射鏡部１０とによって周辺反射鏡部４１の周辺に向けて反射される。ホーンアンテナ３０から余計な方向に放射されて漏れる電波（図９の矢印Ａ，Ｂ方向の電波）が減少される。

さらに詳述すると、電波反射鏡面体３２は、導波管３１の周囲のレドーム５０内の底面部に配置されて、副反射鏡部４０から反射した電波を周辺反射鏡部４１から外れた周辺側に反射するレドーム内鏡面部３２ａを備えていることにより、副反射鏡部４０で主反射鏡部１０の中央部に反射した電波をレドーム内鏡面部３２ａによって主反射鏡部１０の周期的な鏡面誤差で発生したサイドローブ上昇と同じ方向に逆位相で反射することができる。その結果、主反射鏡部１０のパラボラ面から周期的な鏡面誤差によって生じたサイドローブの上昇を抑制できる。

なお、メッシュ展開アンテナ１では、主反射鏡部１０を展開収納可能にするために４０本のリブ４によって４０等分していることによって、周期的な鏡面誤差が発生する。このため、その周期的な鏡面誤差によるサイドローブ方向に反射された電波が減少されて、サイドローブを抑制できる。

また、メッシュ展開アンテナ１は、電波反射鏡面体３２のリブ保持鏡面部３２ｂをリブ保持部３に形成したことにより、副反射鏡部４０から反射した電波をそのリブ保持鏡面部３２ｂによって周辺反射鏡部４１から外れた周辺側に反射することができるため、部品点数や組付工数やコストを増加させることなく、メッシュ展開アンテナ１の性能を向上させることができる。

≪比較例の放射パターンの説明≫
まず、周辺反射鏡部４１を備えたメッシュ展開アンテナ１の放射パターンを説明する前に、その比較例となる一般的なパラボラアンテナの放射パターンについて、図６（ａ）、（ｂ）とを参照しながら説明する。
図６は、４０本のリブによって形成された鏡面を円周方向に等分割した場合のメッシュ展開アンテナの放射パターンＤ１，Ｄ２と、主反射鏡部を通常の球面状のパラボラ面とした場合の放射パターンＥ１，Ｅ２と、参考線の放射パターンＣ１，Ｃ２の計算値を示すグラフであり、（ａ）は励振した直線偏波の電界面の指向性を示すＥ面（電界面）放射パターンを示し、（ｂ）は磁界面の指向性を示すＨ面（磁界面）放射パターンを示す。

なお、図６（ａ）、（ｂ）には、サイドローブの変化を比較するために、衛星アンテナの基準となる３２−２５ｌｏｇφ（φ：離軸角度。但し、−１０ｄＢｉ以下となる場合は、−１０とした。）となる参考線Ｃ１，Ｃ２を併記した。この図６（ａ）、（ｂ）は、主反射鏡部１０の開口径が２０００ｍｍ、Ｆ／Ｄが０．４（焦点が８００ｍｍ）、副反射鏡部４０の直径が１９０ｍｍ、離心率が３．２３の場合の計算値を示す。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、参考線の放射パターンＣ１，Ｃ２は、角度が約４８度以上のときのアンテナ利得が−１０ｄＢｉとなっている。
図７は、ホーンアンテナの放射パターンを示すグラフである。
図７に示すように、ホーンアンテナ３０の放射パターンは、主軸方向からの角度が０度のときは、アンテナ利得が約１４ｄＢｉであり、この位置から伝送損失が約９０％低下して１２ｄＢとなる角度が３６．５度の位置である。

参考線の放射パターンＣ１，Ｃ２に対して、主反射鏡部を通常の球面状のパラボラ面とし、副反射鏡部４０は、アンテナ全体の利得が十分に得られるように、図７に示した放射パターンにおいて、エッジレベルが−１２ｄＢとなる３６．５度までの範囲を覆う双曲面とした場合の放射パターンＥ１，Ｅ２と、４０本のリブで等分された鏡面の場合の放射パターンＤ１，Ｄ２とは、角度が約１０度付近で主反射鏡部の周期的な鏡面誤差によるサイドローブが上昇し、さらに、角度が約３５度〜６０度になるとスピルオーバによるサイドローブ上昇が見られ、サイドローブが参考線Ｃ１，Ｃ２を大きく越えている。

図６（ａ）、（ｂ）で細い実線で示す放射パターンＤ１，Ｄ２は、角度が約８度〜１８度付近において、パラボラ面の放射パターンＥ１，Ｅ２と比較して、リブで等分化された主反射鏡部の周期的な鏡面誤差によるアンテナ利得が高くなって、サイドローブの上昇が見られる。

反射鏡アンテナのアンテナ利得を最大化するためには、ホーンアンテナ３０の正面方向利得が−１０〜−１５ｄＢ程度となる角度範囲を副反射鏡部４０によって覆うように設計することが望ましい。

サイドローブの上昇を抑制する場合には、まず、副反射鏡部４０の反射鏡面を大きくしてスピルオーバの影響を小さくすることが考えられる。
図３に示したホーンアンテナ３０の放射パターンが−１０ｄＢｉを下回る角度である５３度までを副反射鏡部４０の反射鏡面を覆う角度と仮定すると、副反射鏡部４０の反射鏡面の大きさは、直径４４０ｍｍとなる。
しかしながら、この場合には、副反射鏡部が大きくなり、重量が重くなる。さらに、副反射鏡部のブロッキングによる影響により、サイドローブレベルが上昇する。

≪副反射鏡部の外周に周辺反射鏡部を形成した場合の放射パターンの説明≫
次に、図３および図７を参照しながら外周に周辺反射鏡部４１を形成した副反射鏡部４０を備えたメッシュ展開アンテナ１のホーンアンテナ３０の放射パターンについて説明する。

図３に示すように、メッシュ展開アンテナ１は、副反射鏡部４０を大きくすると共に、副反射鏡部４０の外周部に周辺反射鏡部４１を設けている。その結果、ホーンアンテナ３０から放射された電波は、周辺反射鏡部４１によって反射されて主反射鏡部１０の中央部付近に向けて反射され、さらに、主反射鏡部１０によって前方に反射されるようになる。
この場合、副反射鏡部４０は、直径が３００ｍｍ程度で、ホーンアンテナ３０の放射方向から角度θを５３度までの範囲を覆うことができる（図３あるいは図４参照）。
このように、メッシュ展開アンテナ１は、サイドローブ特性を改善することができる。

図８は、副反射鏡部の外周部に周辺反射鏡部を形成した場合の放射パターンを示すグラフであり、（ａ）は励振した直線偏波の電界面の指向性を示すＥ面放射パターンを示し、（ｂ）は直角で磁界面の指向性を示すＨ面放射パターンを示す。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、副反射鏡部４０の外周部を折り曲げた周辺反射鏡部４１で反射した電波を主反射鏡部１０の中央部と、ホーンアンテナ３０とを結ぶ導波管３１の周囲に設けた電波反射鏡面体３２とによって、主反射鏡部１０の周期的な鏡面誤差で生じたグレーティングローブが発生する角度に向けて逆位相で反射させることにより、サイドローブの上昇を抑制することができる。

また、このメッシュ展開アンテナ１は、主反射鏡部１０がメッシュ状に形成されていることにより、風が通り抜ける構造になっているため、風圧の影響を大幅に軽減して屋外に安定した状態に設置することができると共に、持ち運びに優れているため、屋外で使用する場合に最適である。

［変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。

前記実施形態では、傘状展開型の開閉機構２０を有するメッシュ展開アンテナ１を例に挙げて説明したが、主反射鏡部１０（電波反射鏡面体３２）の形状および形式は特に限定されない。展開アンテナは、主反射鏡部１０（電波反射鏡面体３２）が、展開収納可能なものであればよく、例えば、いわゆるサンフラワー型展開アンテナや、ラップリブ型展開アンテナや、組立型展開アンテナ等のその他の展開アンテナであっても構わない。
なお、メッシュ展開アンテナ１は、電波を送信する場合を例に挙げて説明したが、電波を受信する場合であっても同様に電波の減衰を防止できる作用効果が得られる。

本発明に係る展開アンテナの一例を示す図であり、メッシュ展開アンテナを展開した状態を示す斜視図である。 本発明に係る展開アンテナの一例を示す図であり、メッシュ展開アンテナを収納した状態を示す斜視図である。 本発明に係る展開アンテナの一例を示す図であり、メッシュ展開アンテナを展開した状態を示す側面図である。 本発明に係る展開アンテナにおける電波の反射方向を示す要部拡大図である。 本発明に係る展開アンテナの開閉機構の一例を示す要部拡大図であり、（ａ）は展開したときの状態を示す要部拡大側面図、（ｂ）は収納するときの状態を示す要部拡大側面図である。 ４０本のリブによって形成された鏡面を円周方向に等分割した場合のメッシュ展開アンテナの放射パターンと、主反射鏡部を通常の球面状のパラボラ面とした場合の放射パターンと、参考線の放射パターンの計算値を示すグラフであり、（ａ）は励振した直線偏波の電界面の指向性を示すＥ面放射パターンを示し、（ｂ）は直角で磁界面の指向性を示すＨ面放射パターンを示す。 ホーンアンテナの放射パターンを示すグラフである。 副反射鏡部の外周部に周辺反射鏡部を形成した場合の放射パターンを示すグラフであり、（ａ）は励振した直線偏波の電界面の指向性を示すＥ面放射パターンを示し、（ｂ）は直角で磁界面の指向性を示すＨ面放射パターンを示す。 従来のカセグレン形式のパラボラアンテナを示す概略図である。

符号の説明

１ メッシュ展開アンテナ（展開アンテナ）
２ 格子状メッシュ反射鏡面
３ リブ保持部
４ リブ
４Ａ 補助リブ
１０ 主電波反射鏡部
２０ 開閉機構
２１ 支柱
３０ ホーンアンテナ（給電ホーンアンテナ）
３１ 導波管
３２ 電波反射鏡面体
３２ａ レドーム内鏡面部
３２ｂ リブ保持鏡面部
４０ 副反射鏡部
４１ 周辺反射鏡部
４２ 曲面反射鏡部
５０ レドーム
Ｆ１，Ｆ２ 焦点

Claims (2)

1. 金属細線で形成されたパラボラアンテナの電波反射面を有する主反射鏡部と、この主反射鏡部を展開収納させる開閉機構と、この開閉機構をスライド自在に支持する支柱と、前記主反射鏡部の中央部に配置されたホーンアンテナと、このホーンアンテナの電波放射側に配置され当該ホーンアンテナから放射された電波を前記主反射鏡部に向けて反射させる副反射鏡部と、前記ホーンアンテナに電力を供給すると共に当該ホーンアンテナを支持する導波管と、この導波管の周囲に設けられると共に前記副反射鏡部を支持するレドームと、を備えた展開アンテナであって、
   前記副反射鏡部は、双曲面あるいは楕円曲面の電波反射鏡面からなる曲面反射鏡部と、
   この曲面反射鏡部の外周部に前記主反射鏡部側に折り返して設けられて、前記ホーンアンテナから前記曲面反射鏡部の外周部に放射された電波を前記主反射鏡部側に向けて反射する周辺反射鏡部と、
   を有することを特徴とする展開アンテナ。
2. 前記周辺反射鏡部は、前記ホーンアンテナから放射された電波を前記主反射鏡部の中央部付近に向けて反射する電波反射鏡面を有し、
   前記主反射鏡部は、前記ホーンアンテナの基端部周辺に、前記周辺反射鏡部で反射した前記ホーンアンテナからの電波を、前記周辺反射鏡部から外れた周辺側に反射する電波反射鏡面体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の展開アンテナ。

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