JP6758534B1 - 反射鏡アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上述のような反射鏡アンテナ装置において、1次放射器が放射する複数の周波数帯の電波のうち、より高い周波数帯である高周波帯の電波の一部は、サイドローブとなって反射鏡に入射することがある。メインローブに最近のサイドローブは、メインローブに対して反転した位相であるため、反射鏡に入射したサイドローブが反射鏡で反射すると、反射鏡で反射した電波の放射パターンである2次放射パターンの利得が低下してしまう。
図1を参照して、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100の要部の構成について説明する。
図1は、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100の要部の構成の一例を示す構成図である。
反射鏡アンテナ装置100は、1次放射器110、第1反射鏡120、及び第2反射鏡130を備える。
反射鏡アンテナ装置100は、例えば、グレゴリアンアンテナ又はカセグレンアンテナ等の複数の反射鏡を有するリフレクタアンテナである。実施の形態1では、反射鏡アンテナ装置100は、一例として、図1に示すようなグレゴリアンアンテナであるものとして説明する。
図1Bは、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100が備える第1反射鏡120の要部の構成の一例を示す構成図であって、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100が備える1次放射器110から第1反射鏡120を見た構成図である。
図1Cは、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100が備える第1反射鏡120の要部の構成の一例を示す構成図であって、図1Aにおける破線により示す矩形で囲んだ領域における第1反射鏡120の拡大図である。
図1Dは、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100が備える第1反射鏡120の要部の構成の一例を示す構成図であって、図1Bにおける破線により示す矩形で囲んだ領域における第1反射鏡120の拡大図である。
実施の形態1では、1次放射器110は、第1電波及び第2電波を放射する1つの放射器と説明するが、1次放射器110は、第1電波を放射する放射器と、第2電波を放射する他の放射器とを組み合わせた放射器のように、2つの放射器を組み合せた放射器であっても良い。
実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100において、第1反射鏡120は、副鏡である。
反射鏡である第1反射鏡120が有する反射面は、例えば、2次曲面又は放物面等の曲面である。
反射鏡である第1反射鏡120が有する反射面は、反射面の中心点を含む第1領域121と、第1領域121の外周の領域であって、複数の凹部123が設けられた領域である第2領域122とを有する。
なお、第2領域122における反射面に設けられた複数の凹部123(以下、単に「複数の凹部123」という。)は、第2領域122において、周期的に配置されたものであっても良く、任意の位置に配置されたものであっても良い。
第1領域121における反射面は、1次放射器110が放射する第1電波のメインローブ、及び、1次放射器110が放射する第2電波のメインローブを受ける。第1領域121における反射面は、当該第1電波のメインローブ、及び、当該第2電波のメインローブを第2反射鏡130に向かって反射する。
第2領域122における反射面は、1次放射器110が放射する第1電波のサイドローブ、及び、1次放射器110が放射する第2電波のメインローブを受ける。
複数の凹部123のそれぞれは、第1電波が凹部123に進入するのを許容し、第2電波が凹部123に進入するのを制限し、且つ、凹部123に進入した第1電波を凹部123の底面125で反射する。
このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波の2次放射パターンの利得の低下を抑制しつつ、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制できる。
複数の凹部123のそれぞれの反射面に平行な平面における断面の形状は、円形に限定されるものではない。
図2は、実施の形態1に係る複数の凹部123のそれぞれの形状の一例を示す構成図であって、複数の凹部123のそれぞれの反射面に平行な平面における断面の形状の一例を示す構成図である。
複数の凹部123のそれぞれの反射面に平行な平面における断面の形状は、図2に示すように、楕円形、矩形、ドーナツ型、又は、十字型等であっても良い。また、複数の凹部123は、反射面に平行な平面における断面の形状が異なる形状のものを組み合せたものであっても良い。
実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100において、第2反射鏡130は、主鏡である。
第2反射鏡130は、例えば、予め定められた方向であって、反射鏡アンテナ装置100が第1電波及び第2電波を出力する方向に向かって、第1反射鏡120が反射した第1電波及び第2電波を反射する。
反射鏡アンテナ装置100は、第2反射鏡130が反射した第1電波及び第2電波を所定の方向に向かって出力する。
ここで、Cは高速、χは第1種ベッセル関数の1次導関数における正の最小根、πは円周率、FHは第1周波数帯、及び、FLは第2周波数帯である。
なお、第1種ベッセル関数の1次導関数における正の最小根であるχの値は、1.841である。
図3は、実施の形態1に係る第2領域122における反射面に設けられたある凹部123に入射する第1電波及び第2電波の振る舞いの一例を示す図である。
これに対して、高周波帯である第1周波数帯の第1電波は、当該場合、当該長さの最大値が第1電波の波長に対して長いため、各凹部123の内部に入り込み、各凹部123の開口部124に対向する各凹部123の底面125で反射する。
なお、複数の凹部123のそれぞれの深さは、厳密に第1電波の1/4波長である必要はなく、ここで言う第1電波の1/4波長は、略1/4波長を含むものである。
また、複数の凹部123の深さは、複数の凹部123の全ての深さが、第1電波の1/4波長である必要はなく、例えば、反射面の中心点からの距離等に応じた任意の深さ等であっても良い。
複数の凹部123のそれぞれの深さが、第1電波の1/4波長の奇数倍である場合、凹部123の底面125で反射した第1電波は、当該凹部123の開口部124において、当該凹部123に入射する第1電波に対して、位相が反転したものとなる。
なお、凹部123の深さとは、凹部123の開口部124から、当該凹部123の底面125までの距離である。
また、上述のとおり、第1領域121における反射面は、1次放射器110が放射する第1電波のメインローブ、及び、1次放射器110が放射する第2電波のメインローブを受ける。また、上述のとおり、第2領域122における反射面は、1次放射器110が放射する第1電波のサイドローブ、及び、1次放射器110が放射する第2電波のメインローブを受ける。
したがって、複数の凹部123のそれぞれの深さが、第1電波の1/4波長の奇数倍である場合、凹部123の底面125で反射した第1電波のサイドローブは、当該凹部123の開口部124において、第1領域121における反射面で反射した第1電波のメインローブと同位相のものとなる。また、凹部123の開口部124で反射した第2電波のメインローブは、第1領域121における反射面で反射した第2電波のメインローブと同位相のものとなる。
なお、ここで言う同位相は、厳密な同位相である必要はなく、略同位相を含むものである。
図4から図6を参照して実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100の実施例について説明する。
図4は、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100であって、実施例1に係る反射鏡アンテナ装置100の構成を示す構成図である。
図4に示す反射鏡アンテナ装置100は、1次放射器110、第1反射鏡120、及び第2反射鏡130を備える。
実施例1に係る反射鏡アンテナ装置100は、図4に示すように、リングフォーカス型のグレゴリアンアンテナである。
1次放射器110は、HE11モードの電波を励起する理想的なホーンアンテナである。1次放射器110は、第1周波数帯である30GHz(ギガヘルツ)帯の第1電波と、第1周波数帯よりも周波数が低い第2周波数帯である20GHz帯の第2電波とを放射する。
図5において、横軸は、1次放射器110が第1電波及び第2電波を放射する放射軸上の所定の点を原点して、1次放射器110が第1電波及び第2電波を放射する方向と、当該放射軸とが成す角度(以下「見込み半角」という。)を示している。また、図5において、縦軸は、1次放射器110が放射する第1電波及び第2電波の強度を示している。
図5に示すように、1次放射器110は、角度が15度未満である見込み半角において、第1電波のメインローブを放射し、角度が15度以上22.5度以下である見込み半角において、第1電波のサイドローブを放射する。また、1次放射器110は、角度が22.5度以下である見込み半角において、第2電波のメインローブを放射する。
反射鏡アンテナ装置100は、第2反射鏡130が反射した第1電波及び第2電波を反射鏡アンテナ装置100の外部に出力する。
図6における横軸は、反射鏡アンテナ装置100が出力する第1電波の放射軸と成す角度である。図6における縦軸は、反射鏡アンテナ装置100が出力する第1電波の利得である。
図6に示すように、実施例1に係る反射鏡アンテナ装置100が出力する第1電波の利得は、従来の反射鏡アンテナ装置が出力する第1電波の利得と比較して、放射軸方向において、約1dB向上する。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100が出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
このように構成することにより、反射鏡である第1反射鏡120が有する反射面の第2領域122に設けられた複数の凹部123のそれぞれは、第1電波が凹部123に進入するのを許容し、第2電波が凹部123に進入するのを制限し、且つ、凹部123に進入した第1電波を凹部123の底面125で反射することができる。
このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波の2次放射パターンの利得の低下を抑制しつつ、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制できる。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100が出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波の2次放射パターンの利得の低下を抑制しつつ、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制できる。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100が出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波の2次放射パターンの利得の低下を抑制しつつ、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制できる。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100が出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波の2次放射パターンの利得の低下を抑制しつつ、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制できる。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100が出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100は、図1に示すように1次放射器110、第1反射鏡120、及び第2反射鏡130を備えるものであったが、反射鏡アンテナ装置100は、第1反射鏡120及び第2反射鏡130に加えて、第1反射鏡120及び第2反射鏡130とは異なる1以上の反射鏡を備えるものであっても良い。
より具体的には、例えば、実施の形態1の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100は、第1反射鏡120が、1次放射器110が放射する第1電波及び第2電波を、第1反射鏡120及び第2反射鏡130とは異なる反射鏡に向かって反射する。更に、実施の形態1の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100は、第2反射鏡130が、第1反射鏡120及び第2反射鏡130とは異なる反射鏡で反射した第1電波及び第2電波を受けて、当該第1電波及び当該第2電波を所定の方向に向かって反射する。
また、このように構成することにより、実施の形態1の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100は、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100が出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100は、図1に示すように1次放射器110、第1反射鏡120、及び第2反射鏡130を備えるものであったが、反射鏡アンテナ装置100aは、第2反射鏡130を備えず、第1反射鏡120aのみを備えたものであっても良い。
すなわち、実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100は、カセグレンアンテナ又はグレゴリアンアンテナ等の複数の反射鏡を有するリフレクタアンテナであったが、反射鏡アンテナ装置100aは、パラボラアンテナ、オフセットパラボラアンテナ、又は、ホーンリフレクタアンテナ等の1つの反射鏡を有するリフレクタアンテナである。
図7を参照して、実施の形態1の他の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100aの構成について説明する。
図7は、実施の形態1の他の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100aの要部の構成の一例を示す構成図である。
反射鏡アンテナ装置100aは、1次放射器110及び第1反射鏡120aを備える。
図7Bは、実施の形態1の他の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100aが備える第1反射鏡120aの要部の構成の一例を示す構成図であって、実施の形態1の他の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100aが備える1次放射器110から第1反射鏡120aを見た構成図である。
図7Cは、実施の形態1の他の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100aが備える第1反射鏡120aの要部の構成の一例を示す構成図であって、図7Aにおける破線により示す矩形で囲んだ領域における第1反射鏡120aの拡大図である。
図7Dは、実施の形態1の他の変形例に係る反射鏡アンテナ装置100aが備える第1反射鏡120aの要部の構成の一例を示す構成図であって、図7Bにおける破線により示す矩形で囲んだ領域における第1反射鏡120aの拡大図である。
図7において、図1に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
反射鏡である第1反射鏡120aが有する反射面は、例えば、2次曲面又は放物面等の曲面である。
反射鏡アンテナ装置100aは、第1反射鏡120aが反射した第1電波及び第2電波を所定の方向に向かって出力する。
また、第1反射鏡120aが有する第2領域122における反射面は、実施の形態1に係る第2領域122における反射面に相当するため、説明を省略する。
また、第1反射鏡120aが有する第2領域122における反射面に設けられた複数の凹部123は、実施の形態1に係る複数の凹部123に相当するため、説明を省略する。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100aは、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100aが出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
実施の形態1に係る反射鏡アンテナ装置100が備える1次放射器110は、第1周波数帯の電波である第1電波を放射するとともに、第1周波数帯よりも周波数が低い第2周波数帯の電波である第2電波を放射する放射器であったが、1次放射器110は、第1電波及び第2電波を放射するとともに、第1周波数帯よりも周波数が低く、第2周波数帯よりも周波数が高い第3周波数帯の電波である第3電波を放射する放射器であっても良い。
図8を参照して実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bの構成について説明する。
図8は、実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bの要部の構成の一例を示す構成図である。
反射鏡アンテナ装置100bは、1次放射器110b、第1反射鏡120b、及び第2反射鏡130を備える。
反射鏡アンテナ装置100bは、例えば、グレゴリアンアンテナ又はカセグレンアンテナ等の複数の反射鏡を有するリフレクタアンテナである。実施の形態2では、反射鏡アンテナ装置100bは、一例として、図8に示すようなグレゴリアンアンテナであるものとして説明する。なお、反射鏡アンテナ装置100bは、パラボラアンテナ、オフセットパラボラアンテナ、又は、ホーンリフレクタアンテナ等の1つの反射鏡を有するリフレクタアンテナであっても良い。反射鏡アンテナ装置100bが1つの反射鏡を有するリフレクタアンテナである場合、第2反射鏡130は、反射鏡アンテナ装置100bにおいて必須の構成ではない。
図8Bは、実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bが備える第1反射鏡120bの要部の構成の一例を示す構成図であって、実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bが備える1次放射器110bから第1反射鏡120bを見た構成図である。
図8Cは、実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bが備える第1反射鏡120bの要部の構成の一例を示す構成図であって、図8Aにおける破線により示す矩形で囲んだ領域における第1反射鏡120bの拡大図である。
図8Dは、実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bが備える第1反射鏡120bの要部の構成の一例を示す構成図であって、図8Bにおける破線により示す矩形で囲んだ領域における第1反射鏡120bの拡大図である。
図8において、図1に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態2では、1次放射器110bは、第1電波、第2電波、及び、第3電波を放射する1つの放射器と説明するが、1次放射器110bは、第1電波を放射する放射器と、第2電波を放射する他の放射器と、第3電波を放射する他の放射器とを組み合わせた放射器のように、3つの放射器を組み合せた放射器であっても良い。
実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bにおいて、第1反射鏡120bは、副鏡である。
反射鏡である第1反射鏡120bが有する反射面は、例えば、2次曲面又は放物面等の曲面である。
反射鏡である第1反射鏡120bが有する反射面は、反射面の中心点を含む第1領域121と、第1領域121の外周の領域であって、複数の凹部123b1が設けられた領域である第2領域122b1と、第2領域122b1の外周の領域であって、複数の凹部123b2が設けられた領域である第3領域122b2と、を有する。
第1領域121における反射面は、1次放射器110bが放射する第1電波のメインローブ、1次放射器110bが放射する第2電波のメインローブ、及び、1次放射器110bが放射する第3電波のメインローブを受ける。第1領域121における反射面は、当該第1電波のメインローブ、当該第2電波のメインローブ、及び、当該第3電波のメインローブを第2反射鏡130に向かって反射する。
第2領域122b1における反射面は、1次放射器110bが放射する第1電波のサイドローブ、1次放射器110bが放射する第2電波のメインローブ、及び、1次放射器110bが放射する第3電波のメインローブを受ける。
複数の凹部123b1のそれぞれは、第1電波が凹部123b1に進入するのを許容し、第2電波及び第3電波が凹部123b1に進入するのを制限し、且つ、凹部123b1に進入した第1電波を凹部123b1の底面125b1で反射する。
第3領域122b2における反射面は、1次放射器110bが放射する第1電波のサイドローブ、1次放射器110bが放射する第2電波のメインローブ、及び、1次放射器110bが放射する第3電波のサイドローブを受ける。
複数の凹部123b2のそれぞれは、第1電波及び第3電波が凹部123b2に進入するのを許容し、第2電波が凹部123b2に進入するのを制限し、且つ、凹部123b2に進入した第1電波及び第3電波を凹部123b2の底面125b2で反射する。
複数の凹部123b1のそれぞれ、及び、複数の凹部123b2のそれぞれの反射面に平行な平面における断面の形状は、円形に限定されるものではない。
複数の凹部123b1のそれぞれ、及び、複数の凹部123b2のそれぞれの反射面に平行な平面における断面の形状は、図2に示すように、楕円形、矩形、ドーナツ型、又は、十字型等であっても良い。また、複数の凹部123b1及び複数の凹部123b2は、反射面に平行な平面における断面の形状が異なる形状のものを組み合せたものであっても良い。
実施の形態2に係る反射鏡アンテナ装置100bにおいて、第2反射鏡130は、主鏡である。
第2反射鏡130は、例えば、予め定められた方向であって、反射鏡アンテナ装置100bが第1電波、第2電波、及び、第3電波を出力する方向に向かって、第1反射鏡120bが反射した第1電波、第2電波、及び、第3電波を反射する。
反射鏡アンテナ装置100bは、第2反射鏡130が反射した第1電波、第2電波、及び、第3電波を所定の方向に向かって出力する。
また、複数の凹部123b2のそれぞれの反射面に平行な平面における長さの最大値であるLbは、例えば、次式(3)により定められる範囲である。
ここで、Cは高速、χは第1種ベッセル関数の1次導関数における正の最小根、πは円周率、FHは第1周波数帯、FLは第2周波数帯、及び、FMは第3周波数帯である。
なお、第1種ベッセル関数の1次導関数における正の最小根であるχの値は、1.841である。
これに対して、高周波帯である第1周波数帯の第1電波は、当該場合、当該長さの最大値が第1電波の波長に対して長いため、各凹部123b1の内部に入り込み、各凹部123b1の開口部124b1に対向する各凹部123b1の底面125b1で反射する。
これに対して、高周波帯である第1周波数帯の第1電波、及び、第3周波数帯の第3電波は、当該場合、当該長さの最大値が第1電波及び第3電波の波長に対して長いため、各凹部123b2の内部に入り込み、各凹部123b2の開口部124b2に対向する各凹部123b2の底面125b2で反射する。
なお、複数の凹部123b1のそれぞれの深さは、厳密に第1電波の1/4波長である必要はなく、ここで言う第1電波の1/4波長は、略1/4波長を含むものである。
また、複数の凹部123b1の深さは、複数の凹部123b1の全ての深さが、第1電波の1/4波長である必要はなく、例えば、反射面の中心点からの距離等に応じた任意の深さ等であっても良い。
複数の凹部123b1のそれぞれの深さが、第1電波の1/4波長の奇数倍である場合、凹部123b1の底面125b1で反射した第1電波は、当該凹部123b1の開口部124b1において、当該凹部123b1に入射する第1電波に対して、位相が反転したものとなる。
なお、凹部123b1の深さとは、凹部123b1の開口部124b1から、凹部123b1の底面125b1までの距離である。
なお、複数の凹部123b2のそれぞれの深さは、厳密に第1電波又は第3電波の1/4波長である必要はなく、ここで言う第1電波又は第3電波の1/4波長は、略1/4波長を含むものである。
また、複数の凹部123b2は、例えば、それぞれの深さが第1電波の1/4波長の奇数倍、且つ、第3電波の1/4波長の奇数倍となるように加工されたものであっても良い。
また、複数の凹部123b2は、例えば、それぞれの深さが第1電波の1/4波長の略奇数倍、且つ、第3電波の1/4波長の略奇数倍となるように加工されたものであっても良い。
また、複数の凹部123b2の深さは、複数の凹部123b2の全ての深さが、第1電波又は第3電波の1/4波長である必要はなく、例えば、反射面の中心点からの距離等に応じた任意の深さ等であっても良い。
また、複数の凹部123b2のそれぞれの深さが、第3電波の1/4波長の奇数倍である場合、凹部123b2の底面125b2で反射した第3電波は、当該凹部123b2の開口部124b2において、当該凹部123b2に入射する第3電波に対して、位相が反転したものとなる。
また、複数の凹部123b2のそれぞれの深さが、第1電波の1/4波長の略奇数倍、且つ、第3電波の1/4波長の略奇数倍である場合、凹部123b2の底面125b2で反射した第1電波及び第3電波は、当該凹部123b2の開口部124b2において、当該凹部123b2に入射する第1電波及び第3電波に対して、位相が略反転したものとなる。
なお、凹部123b2の深さとは、凹部123b2の開口部124b2から、凹部123b2の底面125b2までの距離である。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100bは、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100bが出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
図9を参照して、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cの要部の構成について説明する。
図9は、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cの要部の構成の一例を示す構成図である。
反射鏡アンテナ装置100cは、1次放射器110、第1反射鏡120c、及び第2反射鏡130を備える。
反射鏡アンテナ装置100cは、例えば、グレゴリアンアンテナ又はカセグレンアンテナ等の複数の反射鏡を有するリフレクタアンテナである。実施の形態3では、反射鏡アンテナ装置100cは、一例として、図9に示すようなグレゴリアンアンテナであるものとして説明する。なお、反射鏡アンテナ装置100cは、パラボラアンテナ、オフセットパラボラアンテナ、又は、ホーンリフレクタアンテナ等の1つの反射鏡を有するリフレクタアンテナであっても良い。反射鏡アンテナ装置100cが1つの反射鏡を有するリフレクタアンテナである場合、第2反射鏡130は、反射鏡アンテナ装置100cにおいて必須の構成ではない。
図9Bは、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cが備える第1反射鏡120cの要部の構成の一例を示す構成図であって、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cが備える1次放射器110から第1反射鏡120cを見た構成図である。
図9Cは、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cが備える第1反射鏡120cの要部の構成の一例を示す構成図であって、図9Aにおける破線により示す矩形で囲んだ領域における第1反射鏡120cの拡大図である。
図9において、図1に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cにおいて、第1反射鏡120cは、副鏡である。
反射鏡である第1反射鏡120cが有する反射面は、例えば、2次曲面又は放物面等の曲面である。
反射鏡である第1反射鏡120cが有する反射面は、反射面の中心点を含む第1領域121と、第1領域121の外周の領域であって、導体126、及び、導体126上に設けられた誘電体127により構成された領域である第2領域122cとを有する。
第1領域121における反射面は、1次放射器110が放射する第1電波のメインローブ、及び、1次放射器110が放射する第2電波のメインローブを受ける。第1領域121における反射面は、当該第1電波のメインローブ、及び、当該第2電波のメインローブを第2反射鏡130に向かって反射する。
導体126は、第1領域121における反射面を構成する導体と同一の部材であっても良く、また、第1領域121における反射面を構成する導体とは別の部材であっても良い。
誘電体127は、1次放射器110が放射する第1電波及び第2電波を受けて、当該第1電波及び当該第2電波を透過する。
導体126は、誘電体127を透過した第1電波及び第2電波を反射する。
第2領域122cは、導体126で反射した第1電波及び第2電波を再び誘電体127を透過させて放射することにより、1次放射器110が放射する第1電波及び第2電波を反射する。
なお、ここで言う180度は、厳密に180度である必要はなく、略180度を含むものである。
誘電体127は、次式(4)に基づいて算出される厚さを有している。
ここで、Dは誘電体127の厚さ、εrは誘電体127の比誘電率、λは電波の波長、及び、φは第2領域122cが誘電体127を有していない場合における第2領域122cで反射する電波の位相に対する第2領域122cで反射する電波の位相の増加量である。
図10Aは、実施の形態3に係る第2領域122cが誘電体127を有してしない場合において、第2領域122cに入射する第1電波及び第2電波の振る舞いの一例を示す図である。
図10Bは、実施の形態3に係る第2領域122cにおける反射面を構成する誘電体127に入射する第1電波及び第2電波の振る舞いの一例を示す図である。
また、一例として、図10A及び図10Bに示す第1電波の周波数帯は30GHzであり、第2電波の周波数帯は20GHzである。
光速を毎秒3.0×108mとすれば、第1電波の波長は1.0×10−2mとなり、第1電波の波長は1.5×10−2mとなる。
したがって、図10Bに示すように、第1電波が、比誘電率が2.25の誘電体127を30mmだけ進む間に、第1電波の位相は、1620度だけ進み、第2電波が、当該誘電体127を30mmだけ進む間に、第2電波の位相は、1080度だけ進む。また、図10Aに示すように、第1電波が、真空中又は空気中を30mmだけ進む間に、第1電波の位相は、1080度だけ進み、第2電波が、真空中又は空気中を30mmだけ進む間に、第2電波の位相は、720度だけ進む。
また、上述のとおり、第1領域121における反射面は、1次放射器110が放射する第1電波のメインローブ、及び、1次放射器110が放射する第2電波のメインローブを受ける。また、上述のとおり、第2領域122cにおける反射面は、1次放射器110が放射する第1電波のサイドローブ、及び、1次放射器110が放射する第2電波のメインローブを受ける。
なお、ここで言う同位相は、厳密な同位相である必要はなく、略同位相を含むものである。
例えば、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cは、反射鏡として、第1反射鏡120c及び第2反射鏡130に加えて、第1反射鏡120c及び第2反射鏡130とは異なる1以上の反射鏡を備えるものであっても良い。
また、例えば、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cは、第2反射鏡130を備えず、第1反射鏡120cを主鏡として、反射鏡として、第1反射鏡120cのみを備えたものであっても良い。
また、例えば、実施の形態3に係る反射鏡アンテナ装置100cが備える1次放射器110は、第1周波数帯の電波である第1電波を放射するとともに、第1周波数帯よりも周波数が低い第2周波数帯の電波である第2電波を放射する放射器であったが、1次放射器110は、第1電波及び第2電波を放射するとともに、第1周波数帯よりも周波数が低く、第2周波数帯よりも周波数が高い第3周波数帯の電波である第3電波を放射する放射器であっても良い。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100cは、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100cが出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100cは、高周波帯の電波の2次放射パターンの利得の低下を抑制しつつ、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制できる。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100cは、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100cが出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100cは、高周波帯の電波の2次放射パターンの利得の低下を抑制しつつ、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制できる。
また、このように構成することにより、反射鏡アンテナ装置100cは、高周波帯の電波のサイドローブのスピルオーバーを抑制することにより、反射鏡アンテナ装置100cが出力する高周波帯の電波の2次放射パターンの利得を向上することができる。
Claims (8)
- 第1周波数帯の電波である第1電波を放射するとともに、前記第1周波数帯よりも周波数が低い第2周波数帯の電波である第2電波を放射する1次放射器と、
前記1次放射器が放射する前記第1電波及び前記第2電波を受けて、当該第1電波及び当該第2電波を反射する反射面を有する反射鏡と、
を備え、
前記反射鏡が有する前記反射面は、前記反射面の中心点を含む第1領域と、前記第1領域の外周の領域であって、複数の凹部が設けられた領域である第2領域とを有し、
前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域に設けられた複数の前記凹部のそれぞれは、前記第1電波が前記凹部に進入するのを許容し、前記第2電波が前記凹部に進入するのを制限し、且つ、前記凹部に進入した前記第1電波を前記凹部の底面で反射すること
を特徴とする反射鏡アンテナ装置。 - 前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域に設けられた複数の前記凹部のそれぞれは、前記凹部に進入し、前記凹部の前記底面で反射した前記第1電波の位相を、前記凹部の開口部において、前記反射鏡が有する前記反射面の前記第1領域で反射した前記第1電波の位相と同位相にすること
を特徴とする請求項1記載の反射鏡アンテナ装置。 - 前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域に設けられた複数の前記凹部のそれぞれの深さは、前記第1電波の1/4波長の奇数倍であること
を特徴とする請求項1記載の反射鏡アンテナ装置。 - 第1周波数帯の電波である第1電波を放射するとともに、前記第1周波数帯よりも周波数が低い第2周波数帯の電波である第2電波を放射する1次放射器と、
前記1次放射器が放射する前記第1電波及び前記第2電波を受けて、当該第1電波及び当該第2電波を反射する反射面を有する反射鏡と、
を備え、
前記反射鏡が有する前記反射面は、前記反射面の中心点を含む第1領域と、前記第1領域の外周の領域であって、導体、及び、前記導体上に設けられた誘電体により構成された領域である第2領域とを有し、
前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域を構成する前記誘電体は、前記1次放射器が放射する前記第1電波及び前記第2電波を受けて、当該第1電波及び当該第2電波を透過し、
前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域を構成する前記導体は、前記誘電体を透過した前記第1電波及び前記第2電波を反射し、
前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域は、前記導体で反射した前記第1電波及び前記第2電波を再び前記誘電体を透過させて放射することにより、前記1次放射器が放射する前記第1電波及び前記第2電波を反射し、
前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域を構成する前記誘電体は、前記第2領域で反射する前記第1電波の位相を、前記第2領域が前記誘電体を有していない場合における前記第2領域で反射する前記第1電波の位相に対して180度の奇数倍増加させ、且つ、前記第2領域で反射する前記第2電波の位相を、前記第2領域が前記誘電体を有していない場合における前記第2領域で反射する前記第2電波の位相に対して180度の偶数倍増加させること
を特徴とする反射鏡アンテナ装置。 - 前記反射鏡が有する前記反射面は、2次曲面であること
を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項記載の反射鏡アンテナ装置。 - 前記反射鏡が有する前記反射面は、放物面であること
を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項記載の反射鏡アンテナ装置。 - 前記反射鏡が有する前記反射面の前記第2領域は、前記1次放射器が放射する前記第1電波のサイドローブ、及び、前記1次放射器が放射する前記第2電波のメインローブを受ける領域であること
を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項記載の反射鏡アンテナ装置。
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