JP4510868B2 - パラボナアンテナ用一次放射器、ローノイズ・ブロックダウン・コンバータおよび衛星受信用アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、衛星受信用のパラボラアンテナに用いられる一次放射器、ローノイズ・ブロックダウン・コンバータおよび衛星受信用アンテナ装置に関するものである。

以下、従来の一般的なパラボラアンテナの構造を図１０に基づいて、従来のパラボラアンテナ用一次放射器の構造を図１１に基づいて説明する。パラボラアンテナによる衛星放送の受信は、図１０に示すように、パラボラアンテナの反射板１で反射された約１２ＧＨz帯の信号ＳＧが、一次放射器１０の開口部に集約されるようになっている。そして一次
放射器１０を通過した信号はローノイズ・ブロックダウン・コンバータ（ＬＮＢ：Low Noise Block down-converter）２により１２ＧＨｚ帯から１ＧＨｚ帯に周波数変換され、この周波数変換された信号が同軸ケーブル３を通って屋内受信機（ＢＳまたはＣＳ）チューナ、若しくはチューナ内蔵のＴＶ（またはＶＴＲ）４に入力されるようになっている。

ここで、パラボラアンテナ用の一次放射器１０は図１１に示す構造となっている。ホーンアンテナ本体１１は円筒状に形成されており、扇状に広がった先端開口部１２にはアンテナ放射パターンにおけるサイドローブを抑制するためのコルゲート１３が設けられている。

本発明に関連する従来の一次放射器を備えたＬＮＢを開示するものとして、下記の特許文献１および２が挙げられる。特許文献１に記載のものは、隣り合う複数の衛星から送信される電波を受信する衛星放送受信用コンバータにおいて、製造コストを低減できると共に汎用性を高めることを課題としている。そして、互いに軸線を平行に配置した２つの導波管にそれぞれ誘電体フィーダを保持し、各誘電体フィーダの放射部を覆う防水カバーの前面部に補正部としての突壁または厚肉部を設けている。

特許文献２に記載のものは、製造コストの増大を抑制することが可能なホーン、電波受信用コンバータおよびアンテナを提供することを目的としている。そして、誘導体ホーンは、開口部を有する導波管を含むシャーシ本体と、誘電体部材とを備える。誘電体部材は、導波管の開口部に接続され、複数の部材としての誘電体から構成されている。
特開２００３−１０１４２０号公報 特開２００５−１９２０８９号公報

前述の従来の一次放射器１０は、設置されるパラボラアンテナ１のＦ／Ｄ比に適応した放射パターンを有するように設計されている。ここでＦはアンテナの焦点距離(アンテナ反射板からアンテナの焦点までの距離)を、Ｄはアンテナ反射板の直径を表す。したがって、設計とは異なるＦ／Ｄ比のパラボラアンテナに設置すると、一次放射器の放射パターンがパラボラアンテナに適応しないため受信信号の損失が生じる。

基本的に、あるＦ／Ｄ比を有するパラボラアンテナと、そのＦ／Ｄ比に適応するように設計された一次放射器とを組み合わせて設置するものであるが、一般的には設置される地域によっては、あるＦ／Ｄ比を有するパラボラアンテナと、それとは異なるＦ／Ｄ比に適応するように設計された一次放射器との組み合わせで使用されることも多く、受信信号強度の弱い地域では受信不良の原因ともなりうる。これを解決するために、それぞれのパラボラアンテナのＦ／Ｄ比に合わせて設計された一次放射器を用意する場合、製品の種類が多くなってしまい、開発や生産面でのコストで不利になる。

また、複数衛星受信用アンテナにおいて、ひとつのＬＮＢに複数の一次放射器を並べて設置されたものにおいて、全ての一次放射器をパラボラアンテナの焦点位置に配置することは、多焦点型のパラボラアンテナでも非常に困難であり、いくつかの一次放射器はパラボラアンテナの焦点から外れた位置に設置せざるを得ない。そのため、それらの一次放射器では受信信号の損失が生じる。

ホーンアンテナ本体１１は円筒状に形成されており、扇状に広がった先端開口部１２にホーンキャップ１４が圧入によりはめ込まれている。このホーンキャップは、外部から一次放射器のホーンアンテナ本体１１内部へ雨等の水分が入り込まないようにするためのものである。そのため、ホーンアンテナ本体１１の端部開口部１２とホーンキャップ１４との間には、止水用のＯリング１７を介装することにより、防水機能を保っている。

このホーンキャップ１４は、プラスチック等の樹脂で形成されているため、空気の誘電率に対して比較的高い誘電率を有している。そのため、ホーンキャップ１４の形状が、一次放射器を含めた装置の入力ＶＳＷＲや放射パターンに大きく影響することになる。ここで、ＶＳＷＲ(Voltage Standing Wave Ratio)は電圧定在波比を意味する。上述の問題点は、特許文献１および２に記載の構造によっても、解消されてはいなかった。

本発明は上記課題を解決するもので、ホーンキャップを交換するだけで、放射パターン幅を任意のＦ／Ｄ比のパラボラアンテナに適応させることを可能とした、パラボラアンテナ用一次放射器、ＬＮＢおよび衛星受信用アンテナを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のパラボラアンテナ用一次放射器は、一つの局面においては、ホーンアンテナ本体の端部開口部にホーンキャップが設けられている。そして、ホーンキャップの内壁面に、前記端部開口部に向かい形成された誘電体からなる円錐形状の突起部と、該円錐形状の突起部の外周を囲むように同心軸状に配置された誘電体からなる円筒形状の突起部とを備え、円錐形状の突起部の高さが、前記円筒形状の突起部の高さよりも高い。このような構成を有することにより、本発明によれば、ホーンキャップを交換するだけで、放射パターン幅を任意のＦ／Ｄ比のパラボラアンテナに適応させることが可能となる。

また、本発明は、以下の種々の実施態様を含む。円錐形状の突起部および円筒形状の突起部をホーンキャップと同じ誘電体材料とし、突起部をホーンキャップと一体成型したホーンキャップが設けられる。また、ホーンキャップの円錐形状の突起部において、中央に円形の穴が設けられる。そして、ホーンキャップとホーンアンテナ本体にネジを切ることで着脱可能とし、特定のＦ／Ｄ比のパラボラアンテナに適応した寸法の突起を設けたホーンキャップを交換することにより、ひとつのホーンアンテナで異なるＦ／Ｄ比を有する複数のパラボラアンテナに適応させることを可能としている。

本発明のパラボラアンテナ用一次放射器は、ホーンアンテナ本体の端部開口部にホーンキャップ（防水カバー）が設けられたものである。そして、このホーンキャップの内壁面に、前記端部開口部に向かい、前記ホーンアンテナ本体の中心軸に配置された誘電体からなる円錐形状の突起部と、その外周を囲むようにホーンアンテナ本体の中心軸と同心軸状に配置された誘電体からなる円筒形状の突起部が配置されている。

これにより、ホーンアンテナを再設計することなく、ホーンキャップを交換するだけで、放射パターン幅を任意のＦ／Ｄ比のパラボラアンテナに適応させることを可能とした。

以下に本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるパラボラアンテナ用一次放射器１０を示す。本実施形態のパラボラアンテナ用一次放射器１０では、ホーンアンテナ本体１１の端部開口部１２に、プラスチック等の樹脂で形成されたホーンキャップ（防水カバー）１４が弾性変形による圧入により設けられる。このホーンキャップの内壁面には、前記端部開口部に向かい、前記ホーンアンテナ本体１１の中心軸に配置された誘電体からなる円錐形状の突起部１５と、その外周を囲むようにホーンアンテナ本体１１の中心軸と同心軸状に配置された誘電体からなる円筒形状の突起部１６とが配置されている。このような構造を有することにより、本実施の形態によれば、ホーンアンテナの放射パターン幅を再設計することなく、ホーンキャップを交換するだけで、任意のＦ／Ｄ比のパラボラアンテナに適応させることが可能となっている。

図２は、図１に示した実施形態１の変形例１を示す。すなわち、変形例１においては、ホーンキャップ１４の内壁面に、ホーンアンテナ本体１１に向かい、このホーンアンテナ本体の中心軸に配置された誘電体からなる中央に円形の穴１５ａが開けられた円錐形状の突起部１５と、その外周を囲むようにホーンアンテナ本体の中心軸と同心軸状に配置された誘電体からなる円筒形状の突起部１６が設けられている。

ここでたとえば、Ｆ／Ｄ比＝０．６６のアンテナに対して、従来技術によるＦ／Ｄ比＝０．６で設計された一次放射器を備えたＬＮＢを設置した場合、Ｆ／Ｄ比＝０．６６で設計された一次放射器を備えたＬＮＢよりも当然Ｃ／Ｎ比が悪くなる。しかし、図２に示したような、本発明によるＦ／Ｄ比＝０．６に適応するように設計された一次放射器を備えたＬＮＢに取り付けると、約０．４ｄＢのＣ／Ｎ比の改善が見られた。

一例として、従来のホーンキャップを付けたホーンアンテナの放射パターン、および、図２に示したような誘電体の突起が設けられたホーンキャップを取り付けたホーンアンテナの放射パターンを、図３に示す。図３において、（ａ１），（ａ２），（ａ３）は従来のパラボラアンテナを用いた場合の、周波数がそれぞれ１０．７ＧＨｚ，１１．８ＧＨｚ，１２．７５ＧＨｚにおける放射パターンを示し、（ｂ１），（ｂ２），（ｂ３）は、実施の形態１の変形例１を用いた場合の、それぞれ（ａ１），（ａ２），（ａ３）と同じ周波数の放射パターンを示している。

図３の放射パターンの比較からわかるように、本実施形態のホーンキャップを取り付けたことによりホーンアンテナの放射パターン幅が狭くなっており、従来のものよりもＦ／Ｄ比の大きなアンテナに整合する放射パターンになっている。また、Ｅ面とＨ面の放射パターン幅も揃っており、結果として交差偏波特性も改善されるという効果が得られている。

さらに、前述の円錐形状の突起においては、ホーンキャップと一体成型している場合は、中央に穴を開けて成型時のヒケ(ホーンキャップ外側において、内側に突起のある位置に発生する凹み)を抑制することが求められることがあるが、図３に見られるように、中央に穴を開けても放射パターン幅変化の効果は十分に得られるため問題はない。

次に、実施形態１の変形例２について、図４に基づいて説明する。変形例２においては、図４に示すように、ホーンキャップ１４とホーンアンテナ本体１１のコルゲート１３とのそれぞれにネジ１４ａ，１３ａを切り、脱着可能な構造とする。これにより、さまざまなＦ／Ｄに適応した寸法の突起を形成したホーンキャップを交換することで、使用者が自由に任意のパラボラアンテナにＬＮＢを取り付けることが出来るユニバーサルなＬＮＢを提供することが可能となる。

次に、本発明の実施形態１の変形例３について、図５に基づいて説明する。変形例３は、図２に示す誘電体の突起１５，１６の中心をホーンアンテナ本体１１の中心軸から外周側に距離Ｓずれた位置に配置させたものである。図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、周波数を１１．８ＧＨｚに固定し、Ｈ面＋方向に、突起１５の中心とホーンアンテナ本体１１の中心軸との距離Ｓを、０ｍｍ，４ｍｍ，８ｍｍずらした場合の、Ｅ面およびＨ面の放射パターンを示している。

このような構造を有することにより、本実施の形態においては、図５示すように、突起のホーンアンテナ本体の中心軸からのオフセット量に応じて放射パターンの方向が傾いていることがわかる。このように放射パターンの方向を傾けることにより、パラボラアンテナの焦点から外れた位置に設置された一次放射器の放射パターンをパラボラアンテナの方向に沿うように修正することが可能となる。

したがって、特定の角度に放射パターンの方向を傾けることで、図６に３星受信用アンテナのような複数衛星対応のＬＮＢ等において、パラボラアンテナの焦点から外れた位置に設置された一次放射器の放射パターンをパラボラアンテナの方向に修正することが可能となる。

次に、本発明の実施形態１の変形例４を、図７に基づいて説明する。変形例４においては、図７（ａ）に示すように、ホーンキャップ１４を固着させずに、ネジまたは圧入の状態で回転できるようにしておくことにより、放射パターンの傾き方向を自由に調整することが可能となる。さらにホーンキャップ１４に角度を表す目盛り１４ｂを、ホーンアンテナ本体１１に基準表示１３ｂを付けておけば、放射パターンの方向がどれだけどの方向に傾いているかを目視にて確認することができる。その結果、パラボラアンテナの向きに合うように放射パターンの方向を容易に調整することが可能となる。図７（ｂ）は、ホーンアンテナ本体の中心軸周りの、突起部１５の中心の回転角Ｒ(degree)を説明するための平面図である。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図８に基づいて説明する。図８に示す装置は、一体型のマルチビームホーンアンテナとして、２衛星受信用のものを示している。すなわち、２本のホーンアンテナ本体１１がそれらの中心軸を互いに平行となるように一体とされ、ホーンアンテナ本体の端部開口部１２を一括して覆う１個のホーンキャップ１４が設けられている。そして、ホーンキャップ１４の内壁面に、各端部開口部１２に向かって形成された誘電体からなる円錐形状の突起部１５と、この突起部１５の外周を囲むように同心軸状に配置された誘電体からなる円筒形状の突起部１６とを備えている。また、円錐形状の突起部１５および円筒形状の突起部１６の中心が、それぞれのホーンアンテナ本体１１の中心軸からホーンキャップ１４の中心側にずれた位置に配置されている。

このような構造を有することにより、本実施形態によれば、図９に示すように、パラボラアンテナの焦点から外れた位置に設置された一次放射器の放射パターンをパラボラアンテナの方向に修正することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態１におけるパラボラアンテナ用一次放射器の断面図である。 本発明の実施形態１の変形例１におけるパラボラアンテナ用一次放射器の断面図である。 従来のパラボラアンテナ用一次放射器と本発明の実施形態１の変形例１における放射パターンの比較図であり、（ａ１），（ａ２），（ａ３）は従来のパラボラアンテナを用いた場合の、周波数がそれぞれ１０．７ＧＨｚ，１１．８ＧＨｚ，１２．７５ＧＨｚにおける放射パターンを示し、（ｂ１），（ｂ２），（ｂ３）は、実施の形態１の変形例１を用いた場合の、それぞれ（ａ１），（ａ２），（ａ３）と同じ周波数の放射パターンを示す。 本発明の実施形態１の変形例２におけるパラボラアンテナ用一次放射器の一部破断断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施形態１の変形例３における、３とおりの突起部１５の位置におけるパボラアンテナ用一次放射器の平面図、および突起のオフセット量に伴う放射パターンの傾きの変化を示した図である。 本発明の実施形態１の変形例３におけるパラボラアンテナ用一次放射器を備えた３衛星受信用ＬＮＢにおいて、その放射パターンがパラボラアンテナに適応していることを示した図である。 （ａ）は、本発明の実施形態１の変形例４におけるパラボラアンテナ用一次放射器を示す正面図、（ｂ）は、ホーンアンテナ本体の中心軸周りの、突起部１５の中心の回転角Ｒ(degree)を説明するための平面図である。 本発明の実施形態２におけるパラボラアンテナ用デュアルビーム一次放射器であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施形態２におけるパラボラアンテナ用一次放射器を備えた２衛星受信用ＬＮＢにおいて、その放射パターンがパラボラアンテナに適応していることを示した図である。 一般的なパラボラアンテナの概略側面図である。 従来のパラボラアンテナ用一次放射器の横断面図である。

符号の説明

ＳＧ 衛星からの信号、１ パラボラアンテナの反射板、２ ＬＮＢ、３ 同軸ケーブル、４ 屋内受信機（ＢＳまたはＣＳ）チューナ、若しくは内蔵のＴＶ（またはＶＴＲ）、１０ 一次放射器、１１ ホーンアンテナ本体、１２ 先端開口部、１３ コルゲート、１４ ホーンキャップ（防水カバー）、１５ 誘電体からなる円錐形状の突起部、１５ａ 円錐形状の突起部に開けられた穴、１６ 誘電体からなる円筒形状の突起部、１７ Ｏリング。

Claims (5)

1. ホーンアンテナ本体の端部開口部にホーンキャップが設けられパラボラアンテナ用一次放射器であって、
   前記ホーンキャップの内壁面に、前記端部開口部に向かって形成された誘電体からなる円錐形状の突起部と、
   該円錐形状の突起部の外周を囲むように同心軸状に配置された誘電体からなる円筒形状の突起部とを備え、
   前記円錐形状の突起部の高さが、前記円筒形状の突起部の高さよりも高い、パラボラアンテナ用一次放射器。
2. 前記円錐形状の突起部および円筒形状の突起部は、前記ホーンキャップと同じ誘電体材料とされ、ホーンキャップと一体成型された、請求項１に記載のパラボラアンテナ用一次放射器。
3. 前記円錐形状の突起部には、同心に円形の穴が開けられた、請求項１または２に記載のパラボラアンテナ用一次放射器。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のパラボラアンテナ用一次放射器を備えた、ローノイズ・ブロックダウン・コンバータ。
5. 請求項４に記載のローノイズ・ブロックダウン・コンバータを備える、衛星受信用アンテナ装置。

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