JPH09232861A - Reflector antenna - Google Patents
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- JPH09232861A JPH09232861A JP6193996A JP6193996A JPH09232861A JP H09232861 A JPH09232861 A JP H09232861A JP 6193996 A JP6193996 A JP 6193996A JP 6193996 A JP6193996 A JP 6193996A JP H09232861 A JPH09232861 A JP H09232861A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は反射鏡アンテナに関
し、特に主反射鏡と、少なくとも1枚の副反射鏡並びに
一つの一次放射器を備え、マイクロ波帯およびミリ波帯
において運用するトーラスアンテナ型の反射鏡アンテナ
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflector antenna, and more particularly to a torus antenna type which is equipped with a main reflector, at least one sub-reflector and one primary radiator, and which operates in the microwave band and millimeter wave band. The reflector antenna of.
【0002】[0002]
【従来の技術】主反射鏡を回転させることなくビームを
走査しうるビームスキャンアンテナ、あるいは1枚の主
反射鏡により複数のビームを形成しうるマルチビームア
ンテナとしては、従来よりトーラスアンテナが利用され
ている。このトーラスアンテナは、ある曲線を、これと
直交する円弧に沿って移動して形成される曲面を有する
主反射鏡と、この主反射鏡に電波を放射する一次放射器
並びに副反射鏡とを備え、任意の方向へ等特性のビーム
を放射する。前述した、ある曲線としては放物線を用い
るものが多用されている。2. Description of the Related Art A torus antenna has been conventionally used as a beam scan antenna capable of scanning a beam without rotating a main reflecting mirror or as a multi-beam antenna capable of forming a plurality of beams by one main reflecting mirror. ing. This torus antenna includes a main reflecting mirror having a curved surface formed by moving a curved line along an arc orthogonal to the curved line, and a primary radiator and a sub-reflecting mirror for radiating radio waves to the main reflecting mirror. , Emits a beam of equal characteristics in any direction. As the above-mentioned certain curve, one using a parabola is often used.
【0003】従来のこの種のトーラスアンテナとして
は、例えば「トロイダル・リフレクタ・アンテナ収差補
正用補助リフレクタ」(特開昭51-863号公報)や、A MU
LTIPLE-BEAM TORUS REFLECTOR ANTENNA FOR 20/30-GHz
SATELLITE COMMUNICATIONSSYSTEMS,(R.Kreutel,AIAA/CA
SI 6th Communication Satellite Systems Confer-enc
e,MONTREAL,CANADA/APRIL 5-8,1976)(ア マルチプル
ビーム トーラスリフレクタ アンテナ フォア 20/3
0-GHz サテライト コミュニケーションズシステムズ,
アール・クロイテル・AIAA/CASI 6th コミュニケーショ
ンサテライト システムズ コンファランス,モントリ
オール,カナダ/4月 5-8,1976)などに詳述されてい
る。As a conventional torus antenna of this type, for example, a "toroidal reflector-antenna aberration correction auxiliary reflector" (Japanese Patent Laid-Open No. 51-863) or A MU
LTIPLE-BEAM TORUS REFLECTOR ANTENNA FOR 20 / 30-GHz
SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, (R.Kreutel, AIAA / CA
SI 6th Communication Satellite Systems Confer-enc
e, MONTREAL, CANADA / APRIL 5-8,1976) (A multiple beam torus reflector antenna fore 20/3
0-GHz Satellite Communications Systems,
Earl Kreuter, AIAA / CASI 6th Communication Satellite Systems Conference, Montreal, Canada / April 5-8, 1976).
【0004】例えば、ビームスキャンアンテナとして従
来より使用されているトーラスアンテナの例として、1
枚反射鏡の場合の形状を図3の斜視図および図4の断面
図に示す。この従来例の主反射鏡1は、主反射鏡断面母
曲線軸6を軸とする主反射鏡断面母曲線101を有し、
この主反射鏡断面母曲線101と主反射鏡断面母曲線軸
6とを含む平面内の直線の回転軸としてのトーラス回転
中心軸7を中心に主反射鏡断面母曲線101を図4の
(b)に示す如く角度γの範囲で回転させることにより
形成されるトーラス曲面を備えて構成される。For example, as an example of a torus antenna conventionally used as a beam scan antenna, 1
The shape of a single reflector is shown in the perspective view of FIG. 3 and the sectional view of FIG. The main reflecting mirror 1 of this conventional example has a main reflecting mirror section generating curve 101 having a main reflecting section sectional generating curve axis 6 as an axis,
The main reflecting mirror section generating curve 101 is centered on the torus rotation center axis 7 as a rotation axis of a straight line in a plane including the main reflecting mirror section generating curve 101 and the main reflecting section section generating curve axis 6 in FIG. ), A torus curved surface formed by rotating in the range of the angle γ.
【0005】また、一次放射器3は、トーラス回転中心
軸7を中心に主反射鏡断面母曲線101の焦点Pf0を図
4の(a)に示す如く角度βの範囲で回転させることに
より形成される円弧状の焦線5上に配置される。ビーム
スキャンアンテナの場合、図3および図4の一次放射器
3を焦線5の両端の点Pf1から点Pf2まで移動させる
と、アンテナのビーム方向はビーム方向51からビーム
方向52まで変化する。なお、この場合の一次放射器の
位置を3(a),3(b)として表現する。但しマルチ
ビームアンテナの場合は、一次放射器3を焦線5上の複
数箇所、例えば点Pf1および点Pf2に個々に設備するこ
とにより、複数の方向としてビーム方向51および52
にもビームを出すことができる。The primary radiator 3 is formed by rotating the focal point P f0 of the main reflecting mirror section generatrix 101 about the torus rotation center axis 7 within an angle β range as shown in FIG. 4 (a). Are arranged on the arc-shaped focal line 5. In the case of a beam scan antenna, when the primary radiator 3 of FIGS. 3 and 4 is moved from the points P f1 to P f2 at both ends of the focal line 5, the beam direction of the antenna changes from the beam direction 51 to the beam direction 52. . The position of the primary radiator in this case is expressed as 3 (a) and 3 (b). However, in the case of a multi-beam antenna, the primary radiator 3 is individually installed at a plurality of points on the focal line 5, for example, at the points P f1 and P f2 , so that the beam directions 51 and 52 are provided as a plurality of directions.
You can also get a beam.
【0006】前述したトーラス曲面を形成するトーラス
回転角度γの大きさは、必要とされるビーム走査量の大
きさに依存する。即ち必要なビーム走査量(マルチビー
ムアンテナではビーム分離角、以下同様)をβ、有効開
口径(主反射鏡のうち、1個の固定された一次放射器に
より照射される部分の開口径)をd、有効開口径dをト
ーラス回転中心軸7から見込んだ角度をαとすると、ト
ーラス回転角度γは通常次の数式1を満足するように設
定される。従って、トーラス回転半径をRとすれば、主
反射鏡1の横幅Dは次の数式2で表される。The size of the torus rotation angle γ forming the above-mentioned torus curved surface depends on the size of the required beam scanning amount. That is, the required beam scanning amount (beam separation angle for a multi-beam antenna, the same applies below) is β, and the effective aperture diameter (aperture diameter of the part of the main reflecting mirror that is irradiated by one fixed primary radiator) is Assuming that d is the angle at which the effective opening diameter d is viewed from the torus rotation center axis 7 is α, the torus rotation angle γ is usually set so as to satisfy the following formula 1. Therefore, assuming that the radius of gyration of the torus is R, the lateral width D of the main reflecting mirror 1 is expressed by the following mathematical formula 2.
【0007】[0007]
【数1】γ ≒ α+β[Equation 1] γ ≈ α + β
【0008】[0008]
【数2】D ≒ 2Rsin(γ/2) ≒ 2Rsin ((α
+β)/2)(2) D ≈ 2Rsin (γ / 2) ≈ 2Rsin ((α
+ Β) / 2)
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のトーラ
スアンテナは、主反射鏡1の収差が大きく、開口面での
位相分布を一様としてビーム放射効率を上げる評価尺度
としての位相能率が低いという欠点がある。この位相能
率を改善する最も単純な解決策としては、図3および図
4に示す主反射鏡断面母曲線101の焦点距離fを長く
するとともに、トーラス回転半径Rを大きくするという
方法がある。しかし、数式2あるいは図3、図4からも
明らかなように、このような対策では一定の走査量を確
保するために主反射鏡が大きくなり、また焦点距離も長
くなってしまうためアンテナ全体として大型になること
が避けられないという問題点がある。In the conventional torus antenna described above, the aberration of the main reflecting mirror 1 is large and the phase efficiency is low as an evaluation measure for increasing the beam radiation efficiency by making the phase distribution uniform on the aperture plane. There are drawbacks. The simplest solution for improving the phase efficiency is to increase the focal length f of the main reflecting mirror cross section curve 101 shown in FIGS. 3 and 4 and increase the torus radius of rotation R. However, as is clear from the mathematical formula 2 or FIGS. 3 and 4, in such a measure, the main reflecting mirror becomes large in order to secure a constant scanning amount, and the focal length becomes long. There is a problem that it becomes unavoidable to be large.
【0010】このような1枚反射鏡トーラスアンテナの
位相能率の問題を補助副反射鏡により解決しているの
が、前述した特開昭51−863号公報の発明によるア
ンテナである。このアンテナは、図5に示すように、ト
ーラス曲面を有する主反射鏡1と収差補正用の副反射鏡
2および一次放射器3から構成されている。このアンテ
ナをビームスキャンアンテナとして利用する場合、例え
ばビーム方向51からビーム方向52まで走査させたい
場合は、一次放射器3と副反射鏡2とを一体化構造とし
て図示しない焦線に沿った3(a)・2(a)の組合せ
位置から3(b)・2(b)の組み合わせ位置まで移動
させればよい。また、本アンテナをマルチビームアンテ
ナとして利用する場合は、一次放射器3と副反射鏡2の
組合せと同じものをそれぞれ3(a)・2(a)の組合
せ位置および3(b)・2(b)の組合せ位置に予め固
定的に配置しておけばよい。The problem of the phase efficiency of such a single reflector torus antenna is solved by the auxiliary sub-reflector, which is the antenna according to the invention of Japanese Patent Laid-Open No. 51-863 mentioned above. As shown in FIG. 5, this antenna is composed of a main reflecting mirror 1 having a torus curved surface, a sub reflecting mirror 2 for aberration correction, and a primary radiator 3. When this antenna is used as a beam scanning antenna, for example, when it is desired to scan from the beam direction 51 to the beam direction 52, the primary radiator 3 and the sub-reflecting mirror 2 are formed as an integrated structure along a focal line 3 (not shown). It may be moved from the combined position of a) · 2 (a) to the combined position of 3 (b) · 2 (b). When the present antenna is used as a multi-beam antenna, the same combination of the primary radiator 3 and the sub-reflecting mirror 2 is used for the combination position of 3 (a) and 2 (a) and 3 (b) and 2 (, respectively). It may be fixed in advance at the combination position of b).
【0011】このアンテナは、副反射鏡2の形状が、開
口面4─主反射鏡1─副反射鏡2─一次放射器3を結ぶ
光路長がビーム方向51,52の範囲にわたって一定と
なるように設定されているため、一次放射器3の残留位
相誤差を除けば、幾何光学的には位相誤差の発生は皆無
である。従って、この発明によれば位相能率の優れたア
ンテナを構成することができる。In this antenna, the shape of the sub-reflecting mirror 2 is such that the optical path length connecting the aperture plane 4-the main reflecting mirror 1-the sub-reflecting mirror 2-the primary radiator 3 is constant over the range of the beam directions 51 and 52. Therefore, the phase error is not generated in geometrical optics except the residual phase error of the primary radiator 3. Therefore, according to the present invention, it is possible to construct an antenna having excellent phase efficiency.
【0012】このアンテナの構成例としては、大きく分
けて2つのタイプが可能である。即ちビーム形成範囲に
わたって含まれるべきトーラス断面曲線群が図6の
(b)のように対称型になっているものと、図6の
(a)のようにオフセット型になっているものである。
しかし、いずれのタイプともそれぞれ欠点をもってい
る。以下に両者の欠点を示す。There are roughly two types of configuration examples of this antenna. That is, the torus cross-section curve group to be included over the beam forming range has a symmetrical type as shown in FIG. 6B and an offset type as shown in FIG. 6A.
However, each type has its own drawbacks. The drawbacks of both are shown below.
【0013】まず、図6の(b)のような対称型トーラ
スアンテナは、副反射鏡2によるブロッキングという問
題を抱えている。即ち、対称型トーラスアンテナでは、
図6の(b)のように副反射鏡2がアンテナ開口面の中
心に位置して構成されているため、この副反射鏡2によ
り放射電力の一部が遮蔽されてしまう、いわゆるブロッ
キング現象を生ずる。このブロッキングの問題は、アン
テナ利得の低下およびサイドローブ特性の劣化という結
果を招く。First, the symmetrical torus antenna as shown in FIG. 6B has a problem of blocking by the sub-reflecting mirror 2. That is, in the symmetrical torus antenna,
Since the sub-reflecting mirror 2 is located at the center of the antenna aperture as shown in FIG. 6B, a so-called blocking phenomenon in which a part of the radiated power is shielded by the sub-reflecting mirror 2 occurs. Occurs. This blocking problem results in a decrease in antenna gain and deterioration in sidelobe characteristics.
【0014】一方、図6の(a)に示すオフセット型の
トーラスアンテナでは、副反射鏡によるブロッキングは
生じない。しかし、オフセット型には、対称型と比べて
アンテナが大きくなるという欠点がある。その理由を、
単純化モデルに基づいて説明する。なお、図6の
(a),(b)において、図面の符号は説明の簡素化を
図っていずれも同一かつ図3,図4と同じ符号を与えて
いる。On the other hand, in the offset type torus antenna shown in FIG. 6A, blocking by the sub-reflector does not occur. However, the offset type has a drawback that the antenna becomes larger than the symmetrical type. The reason
The explanation will be based on a simplified model. 6 (a) and 6 (b), the reference numerals in the drawings are the same as those in FIGS. 3 and 4 for simplification of description.
【0015】図6の(a)のようなオフセット型の断面
曲線群を有するトーラスアンテナの場合、主反射鏡の焦
点距離fと有効開口径dの間には、一般には数式3の制
限がある。In the case of a torus antenna having an offset type cross-sectional curve group as shown in FIG. 6A, there is generally a restriction of Equation 3 between the focal length f of the main reflecting mirror and the effective aperture diameter d. .
【0016】[0016]
【数3】f/d 〉 0.6F / d> 0.6
【0017】これは、ある移動開口径dに対して焦点距
離fを小さくしすぎるとオフセット型特有の非対称性が
強調され、開口面照射能率、交差偏波特性などが劣化す
ることの回避を図ることによる。一方、トーラス曲面の
性質から、焦点距離fとトーラス回転半径Rの関係は概
ね数式4のようになる。This is because when the focal length f is made too small with respect to a certain moving aperture diameter d, the asymmetry peculiar to the offset type is emphasized, and it is possible to avoid the deterioration of the aperture surface irradiation efficiency, the cross polarization characteristic and the like. By planning. On the other hand, due to the nature of the torus curved surface, the relationship between the focal length f and the torus radius of gyration R is approximately as shown in Equation 4.
【0018】[0018]
【数4】f/R ≒ 0.5(4) f / R ≈ 0.5
【0019】数式3、数式4から、有効開口径dとトー
ラス回転半径Rは数式5の関係を満たしていなければな
らないことがわかる。From Equations 3 and 4, it can be seen that the effective aperture diameter d and the torus radius of rotation R must satisfy the relationship of Equation 5.
【0020】[0020]
【数5】R > 1.2d[Equation 5] R> 1.2d
【0021】さらに数式2を考慮して、図4に示す主反
射鏡1の横幅Dは図6の(a)の場合は数式6で表され
る条件を伴うこととなる。Further considering the equation 2, the lateral width D of the main reflecting mirror 1 shown in FIG. 4 is accompanied by the condition represented by the equation 6 in the case of FIG. 6 (a).
【0022】[0022]
【数6】D ≒ 2Rsin(γ/2) > 2.4×dsi
n ((α+β)/2)[Equation 6] D ≈ 2Rsin (γ / 2)> 2.4 × dsi
n ((α + β) / 2)
【0023】ここで、主反射鏡の横幅Dに対する有効開
口径dの比率d/Dを、「開口利用率」と呼ぶこととす
る。上述したオフセット型のアンテナで、例えばビーム
走査量β=60°の場合は、開口利用率は約50%程度
となる。つまり、ある一方向のみのビームに着目したと
き、主反射鏡の約半分は利用されていないということに
なる。Here, the ratio d / D of the effective aperture diameter d to the lateral width D of the main reflecting mirror is referred to as "aperture utilization ratio". In the above-described offset type antenna, for example, when the beam scanning amount β = 60 °, the aperture utilization rate is about 50%. In other words, when focusing on a beam in only one direction, about half of the main reflecting mirror is unused.
【0024】一方、図6の(b)に示すような対称型断
面曲線群を有するトーラスアンテナの場合、アンテナ開
口を母曲線中心軸の両側にとれることからf/dに関す
る制限は数式3の半分に緩和され、次の数式7で示され
る。On the other hand, in the case of a torus antenna having a symmetrical sectional curve group as shown in FIG. 6B, the antenna aperture can be located on both sides of the central axis of the generatrix, so the limit on f / d is half of that of the mathematical expression 3. And is expressed by the following Equation 7.
【0025】[0025]
【数7】f/d > 0.3[Formula 7] f / d> 0.3
【0026】また、焦点距離fとトーラス回転半径Rと
の関係は、対称型の場合も次の数式8で示され、有効開
口径dとトーラス回転半径Rとの関係は、対称型断面曲
線群の形状から数式9のように示される。Also, the relationship between the focal length f and the torus radius of gyration R is expressed by the following formula 8 even in the case of the symmetric type, and the relationship between the effective aperture diameter d and the torus radius of gyration R is a group of symmetrical section curves. From the shape of the above, it is expressed as in Expression 9.
【0027】[0027]
【数8】f/R ≒ 0.5[Formula 8] f / R ≈ 0.5
【0028】[0028]
【数9】R > 0.6d[Equation 9] R> 0.6d
【0029】数式9と数式5との比較から、対称型断面
曲線群を有するトーラスアンテナの方がオフセット型の
断面曲線群を有するトーラスアンテナよりも小さなトー
ラス回転半径で済み、アンテナが小型化できるというこ
とがわかる。しかしながら、一定の有効開口径dに対し
Rの大きさを小さく選ぶと、トーラス曲面の収差が大き
くなり、これを補正するための副反射鏡が大きくなりす
ぎるので、この点を勘案して一般には、dに対するRを
数式10のように設定している。From the comparison between Expression 9 and Expression 5, it can be seen that the torus antenna having the symmetrical section curve group requires a smaller radius of torus than the torus antenna having the offset section curve group, and the antenna can be miniaturized. I understand. However, if the size of R is selected to be small with respect to a constant effective aperture diameter d, the aberration of the torus curved surface becomes large, and the sub-reflecting mirror for correcting this becomes too large. , D are set as in Expression 10.
【0030】[0030]
【数10】R > d[Equation 10] R> d
【0031】従って、数式2、数式9から、有効開口径
dと主反射鏡の横幅Dとの関係は、次の数式11で示さ
れる。Therefore, from the expressions 2 and 9, the relationship between the effective aperture diameter d and the lateral width D of the main reflecting mirror is expressed by the following expression 11.
【0032】[0032]
【数11】D ≒ 2Rsin(γ/2) > 2.0×d
sin ((α+β)/2)[Equation 11] D ≈ 2Rsin (γ / 2)> 2.0 × d
sin ((α + β) / 2)
【0033】前述したオフセット型での例と同様にし
て、ビーム走査量β=60°の場合についての開口利用
率を計算すると、対称型では60%となる。つまり、図
6の(b)のような対称型トーラスアンテナの場合は、
一定の有効開口径およびビーム走査量に対し、オフセッ
ト型と比較してトーラス回転半径Rおよび主反射鏡横幅
Dを小さくでき、アンテナを小型にすることができる。When the aperture utilization factor in the case of the beam scanning amount β = 60 ° is calculated in the same manner as in the case of the offset type, it becomes 60% in the symmetrical type. That is, in the case of the symmetrical torus antenna as shown in FIG.
For a constant effective aperture diameter and a constant beam scanning amount, the radius of rotation R of the torus and the lateral width D of the main reflecting mirror can be made smaller than those of the offset type, and the antenna can be made compact.
【0034】なお、以上の計算は、アンテナ小型化の限
界を説明するための単純化モデル計算例であり、実際に
設計されたアンテナにおいては、オフセット型、対称型
のいずれのタイプでも開口利用率はやや異なってくる。
以上説明したように、対称型ではアンテナの小型化が可
能である反面、副反射鏡による放射電波の抑圧即ちブロ
ッキングという問題がある。一方、オフセット型では、
副反射鏡によるブロッキングは生じないが、アンテナが
大きくなるという欠点がある。The above calculation is a simplified model calculation example for explaining the limit of antenna miniaturization. In the actually designed antenna, both the offset type and the symmetric type have aperture utilization ratios. It's a little different.
As described above, the symmetric type allows the antenna to be downsized, but has a problem of suppressing or blocking the radiated radio wave by the sub-reflecting mirror. On the other hand, in the offset type,
Although the blocking by the sub-reflector does not occur, there is a drawback that the antenna becomes large.
【0035】本発明の目的は上述した欠点を除去し、所
定のアンテナ利得および所定のビーム走査量(マルチビ
ームアンテナではビーム分離角)を確保したうえでアン
テナ全体を小型化することを可能とするトーラスアンテ
ナ型の反射鏡アンテナを提供することにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to make it possible to reduce the size of the entire antenna while ensuring a predetermined antenna gain and a predetermined beam scanning amount (beam separation angle in a multi-beam antenna). It is to provide a reflector antenna of a torus antenna type.
【0036】[0036]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために次の手段構成を有する。即ち、反射鏡
アンテナに関する本発明の第1の構成は、主反射鏡と、
少なくとも1枚の副反射鏡と、少なくとも一つの一次放
射器とを備えたトーラスアンテナ型の反射鏡アンテナに
おいて、主反射鏡断面母曲線および副反射鏡断面母曲線
がそれぞれ同一の軸線に対してほぼ線対称であり且つ開
口面断面内において所望の照射分布とほぼ一様な位相分
布を与える条件により決定され、前記主反射鏡の曲面が
前記主反射鏡断面母曲線を空間中のある回転軸の回りに
回転させた曲面の一部として構成され、また前記副反射
鏡の曲面が曲面を決定した前記主反射鏡の曲面の形状と
組み合わせてほぼ一様な開口面内の位相分布を与える条
件に基づいて決定される構成を有する。The present invention has the following means in order to achieve the above object. That is, the first configuration of the present invention relating to the reflector antenna is the main reflector,
In a torus antenna-type reflector antenna including at least one sub-reflector and at least one primary radiator, a main-reflector cross-section generatrix and a sub-reflector cross-section generatrix are substantially along the same axis. It is determined by a condition that is line-symmetrical and gives a desired irradiation distribution and a substantially uniform phase distribution within the cross section of the opening surface, and the curved surface of the main reflecting mirror is a rotation axis of a certain rotation axis in the main reflecting mirror cross-section generating curve. It is configured as a part of a curved surface rotated around, and the curved surface of the sub-reflecting mirror is combined with the curved surface shape of the main reflecting mirror that determines the curved surface to provide a substantially uniform phase distribution in the aperture plane. It has a configuration determined based on the above.
【0037】また本発明の第2の構成は、前記第1の構
成において、主反射鏡と、少なくとも1枚の副反射鏡
と、少なくとも一つの一次放射器とを備えたトーラスア
ンテナ型の反射鏡アンテナにおいて、所望の開口面断面
内照射分布を与える条件と、光路長一定の条件と、反射
鏡断面上の反射の法則に基づく条件とにより決定される
主反射鏡断面母曲線および副反射鏡断面母曲線を有し、
前記主反射鏡の曲面が前記主反射鏡断面母曲線を空間中
のある回転軸の回りに回転させた曲面の一部として構成
されるとともに、前記副反射鏡の曲面が曲面を決定され
た主反射鏡の曲面と、光路長一定の条件と、反射鏡面上
の反射の法則に基づく条件とに基づいて決定される曲面
により形成される構成を有する。A second structure of the present invention is the torus antenna type reflection mirror according to the first structure, which comprises a main reflection mirror, at least one sub-reflection mirror, and at least one primary radiator. In the antenna, the main reflecting mirror section generating curve and the sub-reflecting section are determined by the conditions that give the desired irradiation distribution in the section of the aperture plane, the constant optical path length, and the conditions based on the law of reflection on the reflecting mirror section. Has a generating curve,
The curved surface of the main reflecting mirror is configured as a part of a curved surface obtained by rotating the main reflecting mirror cross-section generating curve about a certain rotation axis in space, and the curved surface of the sub-reflecting mirror is determined to be a curved surface. It has a configuration formed by a curved surface of the reflecting mirror, a curved surface that is determined based on a condition of a constant optical path length and a condition based on the law of reflection on the reflecting mirror surface.
【0038】また本発明の第3の構成は、前記第1また
は第2の構成において、主反射鏡を回転することなくビ
ームを走査しうるビームスキャンアンテナに適用した構
成を有する。A third structure of the present invention has a structure applied to the beam scanning antenna which can scan a beam without rotating the main reflecting mirror in the first or second structure.
【0039】また本発明の第4の構成は、前記第1また
は第2の構成において、主反射鏡を回転することなく1
枚の主反射鏡により複数のビームを形成しうるマルチビ
ームアンテナに適用した構成を有する。A fourth structure of the present invention is the same as the first or second structure, in which the main reflecting mirror is rotated without rotating.
It has a configuration applied to a multi-beam antenna capable of forming a plurality of beams by a single main reflecting mirror.
【0040】[0040]
【発明の実施の形態】主反射鏡を回転されることなく、
副反射鏡との併用によってビーム走査が可能なビームス
キャンアンテナ、もしくは1枚の主反射鏡で複数のビー
ムを形成しうるマルチビームアンテナとして利用される
トーラスアンテナは、大きなビーム走査量(ビームスキ
ャンアンテナ)または大きなビーム分離角(マルチビー
ムアンテナ)を得ようとすると、主反射鏡が非常に大き
くなる。この問題を回避すべくアンテナを構成する副反
射鏡の配置をオフセット型でなく対称型にすればアンテ
ナは小型化できるが、従来技術では副反射鏡により放射
電力を抑圧するブロッキングを生じ、アンテナ利得の低
下、サイドローブ特性の劣化をもたらす。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Without rotating the main reflecting mirror,
A beam scan antenna capable of beam scanning when used in combination with a sub-reflecting mirror, or a torus antenna used as a multi-beam antenna capable of forming a plurality of beams with one main reflecting mirror has a large beam scanning amount (beam scanning antenna). ) Or a large beam separation angle (multi-beam antenna) is attempted, the main reflector becomes very large. In order to avoid this problem, the antenna can be miniaturized by arranging the sub-reflecting mirrors constituting the antenna in a symmetrical type instead of the offset type, but in the conventional technique, the sub-reflecting mirror causes blocking to suppress the radiated power, and the antenna gain Cause deterioration of the side lobe characteristics.
【0041】本発明では、主反射鏡断面母曲線をオフセ
ット型でなく対称型に基づいて決定し、かつ副反射鏡に
よるブロッキングを抑圧し最適な開口面照射分布が得ら
れるよう断面母曲線に鏡面修整を施すことによってアン
テナ利得の低下とサイドローブ特性の劣化を排除したト
ーラスアンテナを確保している。In the present invention, the main reflecting mirror cross-section generatrix is determined not based on the offset type but based on the symmetric type, and blocking by the sub-reflecting mirror is suppressed to obtain the optimum aperture plane irradiation distribution. The torus antenna that secures the antenna gain and side lobe characteristics is secured by the modification.
【0042】このようなトーラスアンテナの具体的な実
現のために、図1に示す本発明の反射鏡のアンテナの曲
面決定法は、下記のないしに示す実施の形態をとっ
ている。 主反射鏡断面母曲線および副反射鏡断面母曲線を決
定する際には副反射鏡によるブロッキングを避け、かつ
最適な開口面照射分布と開口面位相分布とが得られるよ
う鏡面修整を施す。 で得られた主反射鏡断面母曲線を回転させること
により主反射鏡曲面を決定する。 で得られた主反射鏡曲面と最適な開口面位相分布
が得られる条件に基づいて副反射鏡曲面を決定する。In order to specifically realize such a torus antenna, the method of determining the curved surface of the antenna of the reflecting mirror of the present invention shown in FIG. 1 has the following embodiments. When determining the main reflecting mirror cross-section generating curve and the sub-reflecting cross-section generating curve, blocking by the sub-reflecting mirror is avoided and mirror surface modification is performed so as to obtain the optimum aperture surface irradiation distribution and aperture surface phase distribution. The main reflector curved surface is determined by rotating the main reflector cross-section generating curve obtained in (1). The sub-reflector curved surface is determined on the basis of the main-reflecting mirror curved surface obtained in step 1 and the conditions for obtaining the optimum aperture plane phase distribution.
【0043】[0043]
【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、本発明の一実施例のトーラスアンテナ型の
反射鏡アンテナの斜視図、図2は本発明の一実施例のト
ーラス型の反射鏡アンテナの断面図である。本実施例の
反射鏡アンテナは、主反射鏡1と主反射鏡1の収差補正
用としての副反射鏡2と、一次放射器3とを備え、図1
にはなお、副反射鏡2の移動位置における状態もしくは
独立配置状態を示す副反射鏡2(a),2(b)と、一
次放射器3の移動位置における状態もしくは独立配置状
態を示す一次放射器3(a),3(b)のほかトーラス
回転中心軸7と、ビーム方向51,52と、主反射鏡断
面母曲線101とを併記して示す。なお図1、図2の図
面の符号は、説明の簡素化を図って図3ないし図6の対
応する構成要素と同一符号を付与して説明を行ってい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a torus antenna-type reflector antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a torus-type reflector antenna according to an embodiment of the present invention. The reflecting mirror antenna of this embodiment includes a main reflecting mirror 1, a sub-reflecting mirror 2 for correcting aberration of the main reflecting mirror 1, and a primary radiator 3.
In addition, the sub-reflecting mirrors 2 (a) and 2 (b) showing the state at the moving position of the sub-reflecting mirror 2 or the independent arrangement state, and the primary radiation showing the state at the moving position of the primary radiator 3 or the independent arrangement state. In addition to the devices 3 (a) and 3 (b), the torus rotation center axis 7, the beam directions 51 and 52, and the main reflection mirror cross section generatrix 101 are shown together. The reference numerals in the drawings of FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals as those of the corresponding constituent elements in FIGS. 3 to 6 for the sake of simplification of description.
【0044】次に、本実施例の動作について説明する。
本実施例の反射鏡アンテナにおいて形成される断面曲線
群は、次の(イ)、(ロ)の特徴を有する。 (イ) 断面曲線群が「オフセット型」ではなく「対称
型」である。 (ロ) 副反射鏡によるブロッキング現象の生起を避
け、かつ最適な開口面照射分布及び開口面位相分布が確
保できる鏡面修整形式を採っている。Next, the operation of this embodiment will be described.
The sectional curve group formed in the reflector antenna of the present embodiment has the following characteristics (a) and (b). (B) The cross-section curve group is "symmetrical type" rather than "offset type". (B) The mirror surface shaping method is adopted to prevent the occurrence of blocking phenomenon by the sub-reflecting mirror and to secure the optimum aperture surface irradiation distribution and aperture surface phase distribution.
【0045】このような断面曲線群を採用することによ
り、アンテナの小型化、ブロッキングによる性能劣化の
軽減、アンテナ利得及びサイドローブ特性の最適化が可
能となっている。本アンテナをビームスキャンアンテナ
として利用する場合、例えばビームをビーム方向51か
らビーム方向52まで走査させたい場合は、一次放射器
3および副反射鏡2を一体化構成として、3(a),2
(a)の組合せで表現される位置から3(b),2
(b)の組合せで表現される位置まで移動させればよ
い。またマルチビームアンテナとして利用する場合は、
一次放射器3、副反射鏡2の組合せをそれぞれ3
(a),2(a)の組合せ位置および3(b),2
(b)の組合せ位置にあらかじめ独立的に配置しておけ
ばよい。By adopting such a group of sectional curves, it is possible to downsize the antenna, reduce performance deterioration due to blocking, and optimize antenna gain and side lobe characteristics. When the present antenna is used as a beam scan antenna, for example, when it is desired to scan a beam from the beam direction 51 to the beam direction 52, the primary radiator 3 and the sub-reflecting mirror 2 are integrated into one unit, and 3 (a), 2
3 (b), 2 from the position expressed by the combination of (a)
It may be moved to the position represented by the combination of (b). When using as a multi-beam antenna,
Each combination of the primary radiator 3 and the sub-reflecting mirror 2 is 3
(A), 2 (a) combination position and 3 (b), 2
It may be arranged independently in advance at the combined position of (b).
【0046】次に、本実施例の反射鏡アンテナの基本的
設計手順を説明する。本実施例による反射鏡アンテナ
は、例えば下記の手順により設計される。 (1) 主反射鏡断面母曲線101および副反射鏡断面
母曲線201の決定。これらの断面曲線は、次の3条件
により決定される。 開口面振幅分布条件 これは、所望のアンテナ利得とサイドローブ特性が確保
できる最適な開口面照射分布を生成する条件である。即
ち、所望の開口面照射電界分布をEa(x)、一次放射器
の放射パターンをEp(θ)としたとき、次の数式12が
満足されることである。Next, the basic design procedure of the reflector antenna of this embodiment will be described. The reflector antenna according to the present embodiment is designed by the following procedure, for example. (1) Determination of the main reflecting mirror section generatrix 101 and the subreflecting section cross section curve 201. These sectional curves are determined by the following three conditions. Aperture plane amplitude distribution condition This is a condition for generating an optimum aperture plane irradiation distribution that can secure a desired antenna gain and side lobe characteristics. That is, when the desired aperture plane irradiation electric field distribution is E a (x) and the radiation pattern of the primary radiator is E p (θ), the following formula 12 is satisfied.
【0047】[0047]
【数12】 (Equation 12)
【0048】上述した数式12の意味するところは次の
通りである。数式12は、エネルギー保存則に基づいて
成立すべき式であり、左辺の分母は、開口長x=0、図
2の場合では最小開口長xmin から最大開口長xmax ま
での所望の開口面照射電界分布E(a)による総電力エ
ネルギーを表現し、分子は任意の開口位置xでの照射電
界の電力エネルギーである。また、右辺の分母は、一次
放射器の放射パターン電界分布Ep(θ)による図2のθ
が0からθmax のθmまでの総電力エネルギーを表現
し、分子は任意のθでの電力エネルギーを示す。ここで
θは、図2の焦点位置PF に配置した一次放射器から副
反射鏡断面母曲線201の副反射鏡に放射される場合の
反射点と点PF を含む線とz軸とのなす角である。The meaning of the above-mentioned expression 12 is as follows. Formula 12 is a formula that should be established based on the energy conservation law, and the denominator on the left side is the aperture length x = 0, and in the case of FIG. 2, the desired aperture surface from the minimum aperture length x min to the maximum aperture length x max. It represents the total power energy by the irradiation electric field distribution E (a), and the molecule is the electric power energy of the irradiation electric field at an arbitrary opening position x. The denominator on the right side is θ in FIG. 2 due to the radiation pattern electric field distribution E p (θ) of the primary radiator.
Represents the total power energy from 0 to θ m of θ max , and the numerator shows the power energy at any θ. Here, θ is a line including the reflection point and the point P F when the primary radiator arranged at the focal position P F in FIG. 2 radiates the sub-reflector of the sub-reflector cross section generating curve 201, and the z-axis. It is an angle.
【0049】こうして、放射エネルギーと照射エネルギ
ー間のエネルギー保存則に基づく関係式が成立する。な
お、副反射鏡によるブロッキングを避けるためには、開
口面分布を決定する際に、次の数式13を設定すればよ
い。Thus, the relational expression based on the energy conservation law between the radiant energy and the irradiation energy is established. In order to avoid blocking due to the sub-reflecting mirror, the following Expression 13 may be set when determining the aperture plane distribution.
【0050】[0050]
【数13】x≦xmin において Ea(x)=0 但し、xmin ≧xsm (xsmは副反射鏡の半径)E a (x) = 0 for x ≦ x min , where x min ≧ x sm (x sm is the radius of the sub-reflecting mirror)
【0051】このようにすれば、一次放射器3からの中
心光線は副反射鏡断面母曲線201と主反射鏡断面母曲
線101での幾何光学的な反射の後に、副反射鏡断面母
曲線201に遮蔽されずに開口面断面401に到達す
る。In this way, the central ray from the primary radiator 3 is geometrically and optically reflected by the sub-reflector section generatrix 201 and the main-reflector section generatrix 101, and then the sub-reflector section generatrix 201. It reaches the opening surface cross section 401 without being shielded by.
【0052】なお、図2に破線で示す主反射鏡断面母曲
線101の部分は、幾何光学的に反射に寄与しない断面
部分を説明の便宜を図って破線で表現したものである。
しかしながらこの部分は、トーラス回転角度γにわたる
三次元的走査での反射の効率的確保に必要であり、さら
に電波の波動性に基づく回折も考慮して実構成で存在す
るものである。The portion of the main reflecting mirror section generatrix 101 shown by the broken line in FIG. 2 is a broken line for the sake of convenience of description for the section which does not contribute to reflection geometrically.
However, this portion is necessary for ensuring efficient reflection in three-dimensional scanning over the torus rotation angle γ, and is present in an actual configuration in consideration of diffraction due to wave nature of radio waves.
【0053】 光路長一定の条件 図2において、開口面断面401上の点PAc─主反射鏡
断面母曲線101上の点PMc─副反射鏡断面母曲線20
1上の点PSc─一次放射器3の位相中心PF 、を結ぶ光
路長が一定となること、即ち、次の数式14が成立する
ことである。Condition of constant optical path length In FIG. 2, a point P Ac on the cross section 401 of the aperture plane-a point P Mc on the cross-section curve 101 of the main reflecting mirror-a cross-section curve of the sub-reflecting mirror 20
That is, the optical path length connecting the point P Sc on 1 to the phase center P F of the primary radiator 3 is constant, that is, the following formula 14 is established.
【0054】[0054]
【数14】 [Equation 14]
【0055】 反射の法則に基づく条件 反射鏡上において、光線の入射角と反射角が等しくなる
こと。すなわち、主反射鏡断面母曲線101と副反射鏡
断面母曲線201上において、それぞれ次の数式15お
よび数式16が成立することである。Conditions based on the law of reflection: The incident angle and the reflection angle of the light ray should be equal on the reflecting mirror. That is, the following formulas 15 and 16 are established on the main reflecting mirror section generating curve 101 and the sub-reflecting section generating curve 201, respectively.
【0056】[0056]
【数15】 (Equation 15)
【0057】[0057]
【数16】 (Equation 16)
【0058】上述した数式15の意味するところは、入
射角と反射角が等しければ、図2の点PMcにおける主反
射鏡断面母曲線101の開口面断面401で表現される
x軸に対する傾きdz/dxが、点PMcに立てた法線
と、点PMcとPAcとを結ぶ線とのなす角ψ/2のtangen
t で表現できる関係を示す。入射角と反射角はそれぞれ
相等しいψ/2である。If the incident angle and the reflection angle are equal to each other, the expression 15 means that the inclination dz with respect to the x-axis represented by the cross section 401 of the main reflecting mirror cross section generatrix 101 at the point P Mc in FIG. / dx is the normal to the point P Mc, the angle [psi / 2 and a line connecting the point P Mc and P Ac Tangen
Indicates the relation that can be expressed by t. The incident angle and the reflection angle are equal to ψ / 2.
【0059】また数式16は、数式15と同じ着想を副
反射鏡断面母曲線201上の点PScを対象として適用し
た場合の関係式で、この場合、点PScは一次放射器の位
相中心PF を原点とする極座標(γ.θ)で表現してい
る。ここにrは点PF と点PScとの距離、θは点PScと
z軸とのなす角である。この場合も、副反射鏡上の点P
Scにおいて入射角と反射角が(θ+ψ)/2で相等しい
条件の下に数式15に準じて数式16が導出される。Expression 16 is a relational expression when the same idea as Expression 15 is applied to the point P Sc on the subreflector cross section generatrix 201, and in this case, the point P Sc is the phase center of the primary radiator. It is expressed in polar coordinates (γ.θ) with P F as the origin. Here, r is the distance between the points P F and P Sc, and θ is the angle between the point P Sc and the z axis. Also in this case, the point P on the sub-reflecting mirror
In Sc , the equation 16 is derived according to the equation 15 under the condition that the incident angle and the reflection angle are (θ + ψ) / 2 and are equal.
【0060】上述した、およびの3条件に基づい
て主反射鏡断面母曲線101が決定される。こうして決
定された主反射鏡断面母曲線101を、これと同一平面
に含まれる図1のトーラス回転中心軸7を中心に一定角
γの範囲で回転することにより、所望のトーラス曲面を
決定することができる。なお、γの大きさは前述の数式
1により決定される。The main reflecting mirror section generatrix 101 is determined based on the above three conditions. A desired torus curved surface is determined by rotating the main reflecting mirror cross-section generatrix 101 thus determined within the range of a constant angle γ about the torus rotation center axis 7 of FIG. 1 included in the same plane. You can It should be noted that the magnitude of γ is determined by the above-mentioned formula 1.
【0061】(2)副反射鏡曲面の決定。 (1)により決定された主反射鏡曲面をもとに、次の2
条件により副反射鏡曲面を決定する。 光路長一定の条件 開口面4上の点PA ─主反射鏡1上の点PM ─副反射鏡
2上の点PS ─一次放射器3位相中心PF を結ぶ光路長
が一定となること。それを次の数式17に示すと点P
A 、点PM 及び点PS はそれぞれ図2の点PAc、点PMc
及び点PScに対応するもので、開口面、主反射鏡及び副
反射鏡いずれも三次元して考えているので、それぞれ添
字cのない符号としている。(2) Determination of sub-reflecting mirror curved surface. Based on the curved surface of the main reflecting mirror determined by (1), the following 2
The sub-reflector curved surface is determined according to the conditions. Conditions for a constant optical path length Point A on the aperture plane 4-Point P M on the main reflecting mirror 1-Point P S on the sub-reflecting mirror 2-Primary radiator 3 The optical path length connecting the phase centers P F is constant thing. When it is shown in the following formula 17, point P
A , point P M, and point P S are points P Ac and P Mc in FIG. 2, respectively.
And the point P Sc , and the aperture surface, the main reflecting mirror, and the sub-reflecting mirror are all considered to be three-dimensional, and therefore they are denoted by reference numerals without the subscript c.
【0062】[0062]
【数17】 [Equation 17]
【0063】 反射の法則に基づく条件 反射鏡上において、光線の入射角と反射角が等しくなる
こと。即ち、主反射鏡上の任意の点PM において数式1
8、数式19が成立すること。なお、この主反射鏡1上
での反射の法則との光路長一定の条件が満足されてい
れば、副反射鏡2上における反射の法則は自動的に満た
される。Conditions based on the law of reflection: The incident angle and the reflection angle of the light ray should be equal on the reflecting mirror. That is, at an arbitrary point P M on the main reflecting mirror,
8 and Formula 19 should be established. If the condition of constant optical path length with the law of reflection on the main reflecting mirror 1 is satisfied, the law of reflection on the sub-reflecting mirror 2 is automatically satisfied.
【0064】[0064]
【数18】 (Equation 18)
【0065】[0065]
【数19】 [Equation 19]
【0066】上述した数式18及び数式19の意味する
ところは次の通りである。即ち、数式18及び数式19
は、入射角と反射角とが等しい条件の下では、同一平面
上に存在する点PA と点PM とを結ぶ単位ベクトル及び
点PS と点PM とを結ぶ単位ベクトルのそれぞれと、主
反射鏡1の曲面上の点PM における法線ベクトルとの内
積は等しいこととを数式18で、また法線ベクトルに対
する2つの単位ベクトルの対称性を数式19で示してい
る。The meanings of the above equations 18 and 19 are as follows. That is, Equation 18 and Equation 19
Is a unit vector connecting the points P A and P M existing on the same plane and a unit vector connecting the points P S and P M under the condition that the incident angle and the reflection angle are equal, Equation 18 shows that the inner product with the normal vector at the point P M on the curved surface of the main reflecting mirror 1 is equal, and Equation 19 shows the symmetry of the two unit vectors with respect to the normal vector.
【0067】なお、上述した実施例では、主反射鏡の曲
面決定における反射の法則に基づく条件には、主及び副
反射鏡上の反射点に関する開口断面との傾きに着目し、
また副反射鏡の曲面決定における反射の法則に基づく条
件には、主及び副反射鏡上の反射点に関する単位ベクト
ルの対称性に着目して条件設定を行っているが、これら
の条件設定の着目点は本実施例の内容に限定されるもの
ではなく、設計の都合を勘案して適宜変更可能であり、
例えば、副反射鏡に開口断面との傾きに着目する手順
を、また主反射鏡に単位ベクトルの対称性に着目する手
順を適用することも上述した実施例に準じて実施しう
る。In the embodiment described above, the condition based on the law of reflection in determining the curved surface of the main reflecting mirror is to pay attention to the inclination with respect to the reflecting points on the main and sub-reflecting mirrors with respect to the opening cross section,
In addition, the conditions based on the law of reflection in determining the curved surface of the sub-reflecting mirror are set by focusing on the symmetry of the unit vector regarding the reflection points on the main and sub-reflecting mirrors. The points are not limited to the contents of this embodiment, and can be changed as appropriate in consideration of the design.
For example, the procedure of paying attention to the inclination with respect to the aperture cross section to the sub-reflecting mirror and the procedure of paying attention to the symmetry of the unit vector to the main reflecting mirror can be applied according to the above-described embodiments.
【0068】このようにして決定された鏡面系は、等光
路長の条件を幾何光学的に厳密に満たしているため位相
能率の優れたアンテナとなる。また、断面曲線決定時に
おいて副反射鏡による遮蔽が幾何光学的に生じていなけ
れば、最終的なアンテナ鏡面系においても副反射鏡によ
るブロッキングが少ないアンテナとなる。The mirror surface system thus determined is an antenna having excellent phase efficiency because the condition of equal optical path length is strictly met geometrically and optically. Further, if the shielding by the sub-reflecting mirror does not occur geometrically when the cross-sectional curve is determined, the antenna will be less blocked by the sub-reflecting mirror even in the final antenna mirror surface system.
【0069】次に、従来の補正反射鏡つきオフセットア
ンテナと本発明のアンテナの大きさを、ある同一設計条
件のもとに比較してみる(λは電波の波長)。 [設計条件] アンテナ有効開口径 d : 500λ ビーム走査量 β : 70° [従来アンテナ設計例] アンテナ横幅 D : 1500λ トーラス回転半径 R : 1000λ 母曲線焦点距離 f : 500λ [本発明のアンテナ設計例] アンテナ横幅 D : 1070λ トーラス回転半径 R : 620λ 母曲線焦点距離 f : 310λNext, the sizes of the conventional offset antenna with a correction reflector and the antenna of the present invention will be compared under certain identical design conditions (λ is the wavelength of radio wave). [Design conditions] Antenna effective aperture diameter d: 500λ Beam scanning amount β: 70 ° [Conventional antenna design example] Antenna width D: 1500λ Torus radius of gyration R: 1000λ Generating focal length f: 500λ [Antenna design example of the present invention] Antenna width D: 1070λ Torus radius of rotation R: 620λ Generating curve focal length f: 310λ
【0070】上述した比較からも明らかなように、本発
明による設計例では従来と比べ開口利用率が向上し、ア
ンテナの小型化が可能になっている。なお、以上はビー
ムスキャンアンテナへの適用について説明したが、マル
チビームアンテナへの適用が可能であることは言うまで
もない。As is clear from the above comparison, the design example according to the present invention has a higher aperture utilization ratio than the conventional one, and the antenna can be miniaturized. It should be noted that the application to the beam scan antenna has been described above, but it goes without saying that the application to the multi-beam antenna is also possible.
【0071】[0071]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、断
面母曲線を対称型とし、且つ副反射鏡によるブロッキン
グを低減し、最適な開口面照射分布が得られるように断
面母曲線に鏡面修整を施す鏡面修整形式を採ることによ
り、ブロッキングによる性能劣化を軽減するとともに、
アンテナ利得並びにサイドローブ特性の最適化を確保
し、所定のアンテナ利得、所定のビーム走査量(マルチ
ビームアンテナではビーム分離角)を保ったうえでアン
テナ全体を大幅に小型化することができる効果を有す
る。As described above, according to the present invention, the cross-section generatrix is mirror-shaped so that the cross-section generatrix is symmetrical and the blocking by the sub-reflecting mirror is reduced to obtain an optimum aperture surface irradiation distribution. By adopting a mirror surface shaping method that applies modification, while reducing performance deterioration due to blocking,
The effect of being able to significantly reduce the size of the entire antenna while ensuring optimization of the antenna gain and side lobe characteristics and maintaining a predetermined antenna gain and a predetermined beam scanning amount (beam separation angle in a multi-beam antenna) Have.
【図1】本発明の一実施例のトーラス型の反射鏡アンテ
ナの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a torus type reflector antenna according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例のトーラス型の反射鏡アンテ
ナの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a torus type reflector antenna according to an embodiment of the present invention.
【図3】従来の1枚反射鏡アンテナとして構成するトー
ラスアンテナの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a torus antenna configured as a conventional single reflector antenna.
【図4】従来の1枚反射鏡アンテナとして構成するトー
ラスアンテナの断面図(a)及び断面図(a)の一次放
射器3(a)関連部分を抜粋して示す部分断面図(b)
である。FIG. 4 is a sectional view (a) of a torus antenna configured as a conventional single reflector antenna and a partial sectional view (b) showing a portion related to the primary radiator 3 (a) extracted from the sectional view (a).
It is.
【図5】従来の2枚反射鏡アンテナとして構成するトー
ラスアンテナの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a torus antenna configured as a conventional two-reflection mirror antenna.
【図6】従来の2枚反射鏡アンテナとして構成するオフ
セット型の断面曲線群を有するトーラスアンテナの断面
図(a)及び対称型断面曲線群を有するトーラスアンテ
ナの断面図(b)である。6A and 6B are a cross-sectional view (a) of a torus antenna having an offset type cross-section curve group and a cross-sectional view (b) of a symmetric type cross-section curve group that are configured as a conventional two-reflection mirror antenna.
1 主反射鏡 2 副反射鏡 2(a) 副反射鏡 2(b) 副反射鏡 3 一次放射器 3(a) 一次放射器 3(b) 一次放射器 4 開口面 5 焦線 6 主反射鏡断面母曲線軸 7 トーラス回転中心軸 101 主反射鏡断面母曲線 201 副反射鏡断面母曲線 202 副反射鏡断面母曲線 401 開口面断面 1 Main Reflector 2 Sub Reflector 2 (a) Sub Reflector 2 (b) Sub Reflector 3 Primary Radiator 3 (a) Primary Radiator 3 (b) Primary Radiator 4 Aperture 5 Focus Line 6 Main Reflector Cross-section generating curve axis 7 Torus rotation center axis 101 Main reflecting mirror section generating curve 201 Sub-reflecting section generating curve 202 Sub-reflecting section generating curve 401 Opening surface section
Claims (4)
と、少なくとも一つの一次放射器とを備えたトーラスア
ンテナ型の反射鏡アンテナにおいて、主反射鏡断面母曲
線および副反射鏡断面母曲線がそれぞれ同一の軸線に対
してほぼ線対称であり且つ開口面断面内において所望の
照射分布とほぼ一様な位相分布を与える条件により決定
され、前記主反射鏡の曲面が前記主反射鏡断面母曲線を
空間中のある回転軸の回りに回転させた曲面の一部とし
て構成され、また前記副反射鏡の曲面が曲面を決定した
前記主反射鏡の曲面の形状と組み合わせてほぼ一様な開
口面内の位相分布を与える条件に基づいて決定されるこ
とを特徴とする反射鏡アンテナ。1. A torus antenna-type reflector antenna comprising a main reflector, at least one sub-reflector, and at least one primary radiator, wherein a main reflector cross-section generatrix and a sub-reflector cross-section mother curve are provided. The curves are substantially line symmetric with respect to the same axis, and are determined by the conditions that give a desired irradiation distribution and a substantially uniform phase distribution in the cross section of the opening surface, and the curved surface of the main reflecting mirror is the cross section of the main reflecting mirror. The generating curve is configured as a part of a curved surface rotated about a certain rotation axis in space, and the curved surface of the sub-reflecting mirror is combined with the curved surface shape of the main reflecting mirror to determine a curved surface and is substantially uniform. A reflector antenna characterized by being determined based on a condition that gives a phase distribution in the aperture plane.
と、少なくとも一つの一次放射器とを備えたトーラスア
ンテナ型の反射鏡アンテナにおいて、所望の開口面断面
内照射分布を与える条件と、光路長一定の条件と、反射
鏡断面上の反射の法則に基づく条件とにより決定される
主反射鏡断面母曲線および副反射鏡断面母曲線を有し、
前記主反射鏡の曲面が前記主反射鏡断面母曲線を空間中
のある回転軸の回りに回転させた曲面の一部として構成
されるとともに、前記副反射鏡の曲面が曲面を決定され
た主反射鏡の曲面と、光路長一定の条件と、反射鏡面上
の反射の法則に基づく条件とに基づいて決定される曲面
により形成されることを特徴とする請求項1記載の反射
鏡アンテナ。2. A torus antenna-type reflector antenna including a main reflector, at least one sub-reflector, and at least one primary radiator, and conditions for providing a desired irradiation distribution within the cross section of an aperture surface. , Having a constant optical path length and a main reflecting mirror section generating curve and a sub-reflecting section section generating curve determined by a condition based on the law of reflection on the reflecting section.
The curved surface of the main reflecting mirror is configured as a part of a curved surface obtained by rotating the main reflecting mirror cross-section generating curve about a certain rotation axis in space, and the curved surface of the sub-reflecting mirror is determined to be a curved surface. The reflector antenna according to claim 1, wherein the reflector antenna is formed by a curved surface of the reflecting mirror, a constant optical path length condition, and a curved surface determined based on a condition based on the law of reflection on the reflecting mirror surface.
査しうるビームスキャンアンテナに適用したことを特徴
とする請求項1または2記載の反射鏡アンテナ。3. The reflector antenna according to claim 1, wherein the reflector mirror antenna is applied to a beam scan antenna capable of scanning a beam without rotating the main reflector.
射鏡により複数のビームを形成しうるマルチビームアン
テナに適用したことを特徴とする請求項1または2記載
の反射鏡アンテナ。4. The reflector antenna according to claim 1, which is applied to a multi-beam antenna capable of forming a plurality of beams by one main reflector without rotating the main reflector.
Priority Applications (1)
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JP6193996A JP2885170B2 (en) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | Reflector antenna |
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JP2885170B2 JP2885170B2 (en) | 1999-04-19 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100944216B1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-02-24 | 안지호 | Compact multi beam reflector antenna |
JP2016535473A (en) * | 2013-10-04 | 2016-11-10 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | A low-cost cableless ground station antenna for medium-orbit satellite communication systems. |
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-
1996
- 1996-02-23 JP JP6193996A patent/JP2885170B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100944216B1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-02-24 | 안지호 | Compact multi beam reflector antenna |
WO2010056029A3 (en) * | 2008-11-17 | 2010-07-08 | Jiho Ahn | Compact multibeam reflector antenna |
JP2016535473A (en) * | 2013-10-04 | 2016-11-10 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | A low-cost cableless ground station antenna for medium-orbit satellite communication systems. |
US9991948B2 (en) | 2015-04-03 | 2018-06-05 | Qualcomm Incorporated | Low cost cableless ground station antenna for medium earth orbit satellite communication systems |
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JP2885170B2 (en) | 1999-04-19 |
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