JPS59131203A - マイクロ波用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本％　ＨＡ　ｕマイクロ波用アンテナ、より詳細には二
重反射式（ｄｕａｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ　）のマイク
ロ波用アンテナに関するものである。

目的 本発明の目的に比較的低コストで効率良く経済的に製造
することができ、しかもこの柚のアンテナとともに通常
使用される無＾数装置（ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ　　ｅｑｕｉｐｍｅｎｊ）の大部分を反射板の住方に
位置させるようにしたマイクロ波アンテナを提供するこ
とにある。これに関連した目的はアンテナの開口（ａｐ
ｅｒｔｕｒｅ　）の非稼働部分（ｂｌｏｃｋａｇｅ　　
）＠最小限にとどめ、アンテナの整合を容易にし、信号
にさらした状態での稼働（ｅｘｐｏｓｉｎｇ　　５ｅｒ
ｖｉｃｅ）　　の必要性及びアンテナによって送信及び
／又は受信される信号の電磁エネルギーに直接さらされ
ることによって生じる様々な危険（５ａｆｅｔｙ　　ｂ
ａｚａｒｄｓ）に直面する保守要員（ｍａｉｎｔｅｎａ
ｎｓ　　ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ）の必要性も実質上無くす
ようにしたマイクロ波用アンテナしたマイクロ波用アン
テナ全提供することにある。

本発明の補助的な目的は小さく滑らかな壁面を有するフ
ィードホーン全使用し得るようにしたマイクロ波用アン
テナを提供することにある０本発明のさらに補助的な目
１ｆｉは１又は複数の周波数帯域において、それぞれの
周波数帯域で直交偏波信号（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｌｙ
　　ｐｏｌａｒｉｚｅｄｓｉｇｎａｌｓ）とともに、あ
るいはそれとは別にマイクロ波信号の送信及び／又は受
信に用いることができるマイクロ波信号全提供すること
にある。

本発明のさらに補助的な目的はＶＳＷＲ（電圧定在波比
〕、指向性利得及びＲＰＥ（放射線パターン包絡線）を
様々な異なった′所望の組合せに形成（ｔ４ｉ１ｏｒ）
することのできる良好な機能（ρｃｒ−ｆｏｒｍａｎｃ
ｃ）特性全供給するマイクロ波用アンテナを提供するこ
とにある。これに関連する目的は比較的高い冶効性を持
つマイクロ波用アンテナ全提供することにある。

本発明のさらに別の補助的な目的は地上局アンテナのた
めのアメリカ合衆国連邦通信安員会（Ｕ。

Ｓ、Ｆｅｄｅｒｔｒｌ　　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
　　Ｃｏｍ１−ｓｓｉｏｎ）から提出された最近のＲＰ
Ｅ説明書（ｓｐｅｃｉｌ’１ｃａｔｉｏｎ）（ｉ−充足
させるコトノテきるマイクロ波用アンテナを提供するこ
とにある。

構成 本発明ハ、ハラボラ式反射板の組合せからなるマイクロ
波用アンテナにおいて、反射板と同反射板の焦点との間
に位置し、かつ自身の中心全中心として対称形状全なす
反射面全形成する補助反射板と、同反射面の中央部が前
記反射板から順向する方向へ軸心に沿って傾斜し、その
傾斜の度合が補助反射板の半径の増加に伴って減少して
いることと、前記補助反射板の半径方向外方部が反射板
側へ軸心に沿って傾斜し、その傾斜度合は補助反射板の
半径の増加に伴って増加していることと、前記補助反射
板からのマイクロ波信号全受信して、同マイクロ波信号
全補助反射板に送信するためのフィー　ドホーンと、補
助反射板の反射面がフィードホーンを通して送られたり
、又は反射板によって反射されるエネルギーのほぼ全部
＋Ｓ断するような位置と大きさとを与えられているもの
である。

実施例 以下、この発明を具体化したアンテナの一実施例を第１
−３図に従って詳述する。

第１図に示す二重反射式アンテナは反射板１０と、同反
射板１０の軸心に沿って延びる日向状導波管１２に連結
されかつ同導波管１２によって支持されるフィードホー
ン（（’ｅｅｄ　　ｈｏｒｎ　　）ｌ　１゜と、補助反
射１ｆＬ１３とからなっている。

送信モードにおいてフィードホーン１１は導波管１２全
通してマイクロ波信号を受信し、このマイクロ波信月全
袖助反射板１３へと送るものである。そして補助反射板
１３はマイクロ波信号を反射＆１０へと反射し、同反射
板１０が放物面によって、はぼ平面波の状態でマイクロ
波信−Ｑｆ反射するものである。

受信モードではパラホラ式の反射板１０には入ッテくル
平面波カ当＊り（’ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅ）、同反射板
１０はこのエネルキーを反射して球面波として補助反射
板１３に送る。そして、？Ｉ朽助反抱１板１３は、入っ
てくるエネルギーをフン−１ζホーン１１に反射して円
筒状の導波管１２全経て受イ言装置へと送るものである
。

従来の二重反射式アンテナと同様に、補助反射板１３は
反射板１０と同反射板１０の放物面の焦点Ｆとの間に位
置している。補助反射板１３を所望の位置に支持するた
め、補助反射板１３は例えはグラスファイバーで形成し
た絶縁円錐部材１４０大径側端邪に取付けられている。

そして、同円錐部材１４はその小径側端部が、反射板１
０の成句リンク１６内に装着したｌ＼ブ１５に固定され
ている。円錐部材１４は比戟的薄く形成され、ＶＳＷＲ
及びパターンを悪下させないよう、アンテナ装置には無
視し得る僅かな変化を起こさせるのみである。これに対
して、補助反射板１３は反射板１０の端部から補助反射
板１３の後方へと延びる３条又は４条の溝（ｐｏｄ　Ｓ
　）によって支持されている。補助反射板１３は反射板
１０の開口の非稼働部分全最小としたときでも、送信状
態においてフィードホーン１１全介して送られるほぼ全
てのエネルギーを遮断（１ｎｔｅｒｃｅｐｔ）ｌ、、ま
た受信状態においても、反射板１０によって反射されて
入ってくるほぼ全てのエネルギーを遮断するように位置
及び大きさが決定されている。なお、本実施例では反射
板１０の直径に対する補助反射板１３の直径の割合は約
０．０５である。はとんど全ての二重反射板アンテナと
同様に、本発明においても補助反射板１３ば、好ましく
はフィードホーン１１から送られるエネルギーの少なく
とも９８％奮遮断するものである。この結果を得るため
に、補助反射板１３ば、その直径が中帯域周波数（ｍｉ
−１）ａｎｄ　　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）における１つの
波長の約９倍の大きさに形成されるとともに、その位置
にフィードホーン１１に対して非常に接近している。

フィードホーン１１は好ましくは滑らかな壁面を有し、
かつフィードホーン１１内を通過する中帯域信号（ｍｉ
ｄｂａｎｄ　　ｓｉｇｎａｌｓ）の１つの波長とほぼ等
しい内径を有する円筒状の導波管にて構成するのがよい
。このようなフィードホーン１１は補助反射板１３に対
してほぼ同一のＥ面及びＨ面パターン全有する信号全発
信するものであって、製造コストが極めて低いものであ
る。フィードホーン１１の細心方向長さは、単に導波管
１２の延長にすぎないので、厳密に考える必要はない。

フィードホーン１１と導波管１２の内径は一致し、両者
１１・　１２は多数個のねじ１９によって互いに固着さ
れた結合フランジ１７．１８によって連結されている。

フィードホーン１１の外側表面から反射板１０方向への
放射を防止するため、フィードホーン１１の開口部又は
自由端は、同フィードホーン１１と同心状に設けた導電
性を有する短い円筒体２１及び短絡（ｓｈｏｒｔｉｎｇ
）　　リング２２から成る四分の一波長のチョーク（ｃ
ｈｏｉｃｃ）２０によって包囲されている。円筒体２１
の内周面はフィードホーン１１の外周面から離間し、フ
ィードホーン１１の一端から四分の一波長とほぼ等しい
位置までフィードホーン１１の長さ方向へ延びている。

そして、円筒体２１はリンク２２によってフィードホー
ン１１に短絡され、フィードホーン１１の外周面に電流
が流れることを防止するための四分の一波長の同軸状の
チョーク２０を形成している。

所望ならは、前記実施例の真直なフィードホーン１１に
代えて漏斗状（ｆｌａｒｅａ）のものを使用したり、テ
ーパ状の導波管全真直なフィードホーン１１と同ホーン
１１とは直径が異なる真直な支持導波管１２との間に使
用したりすることも可能である。

本究明の重要な観点に従えば補助反射板１３に反射面を
形成し、同反射面はその中心全中心として対称状となっ
ている。そして、補助反射′！ｌ５Ｌ１３は中心部が反
射板１０からｌｆｍｆｌｌｊする方向へ軸心に沿って傾
斜し、その傾斜度合が補助反射板１３の半径の増加に伴
って減少している。さらに、補助反射板１３０半径方向
外方部に反射板１０側へ軸心に沿って傾斜し、その傾斜
度合は補助反射板１３０半径の増加に伴って増加してい
る。よって、この実施例では補助反射板１３の反射面は
、補助反射板１３の中心と半径ｒ１の中間において反射
板１０から離間する方向へ傾斜し、さらに半径ｒｌから
補助反射板１３の外周方向へ延ひて再び反射板１０方向
へと傾斜している。Ｊ、シ詳細に述べると、補助反射板
１３の反射面は補助反射板１３の中心から半径ｒｌの外
方へと延ひ、反射板１０から離間して傾斜し、その傾斜
度合は半径の増加とは逆に減少するようになっている。

そして、反射面は半径ｒ１から補助反射板１３の外周へ
延びると反射板１０の方向に傾斜し、その傾斜度合に半
径が大きくなると逆に減少するようになっている。最終
的な結果として、補助反射＆１３は断面凹状全なしてい
る口 第１図より明らかなように、補助反射板１３はその中心
が、好ましくは自身の外周部よりも反射板１０の開口部
平面ａにより接近した位置に設けられている。すなわち
、補助反射板１３の中心と外周部との間には軸心方向に
おけるずれがある。

補助反射板１３における軸心方向のずれと断面凹状の形
状の組合せが、反射板１０の開口の稼働部分全域にわた
って、補助反射板１３を介してフィードホーン１１と反
射板１００間にほぼ等しい電波の通路が生じて、反射板
１０及び補助反射板１３の開口の非稼働部分における工
率ルキーの損失が最小化される。より詳細に述べると、
補助反射板１３はフィードホーン１１（又は補助反射板
１３）の中心の小さな非稼働部分と反射板１０の外周と
のｆｆｉの環状セクター８内において球面の波面形状を
なしてフィードボーン１１から送られるエネルキーの大
部分を反射する。同様に反射＆１０は補助反射板１３の
外縁と反射板１０の闇、すなわち補助反射板１３の非稼
働部分の外方の形状をなして補助反射板１３からのエネ
ルギーの大部分？反射している。よって、フィードホー
ン１１と補助反射＆１３とによって作られる非稼働部分
は最初から小さく（代表例を挙けれは、１２−１４０ｋ
ｌｙ、の周波数における反射板１０１７）開口全体の５
％未満）、その後も、補助反射板１３の形状はこれらの
非稼働部分の悪影響も減少させる。さらに、この結果は
開口部の稼働部分全体を通して（振幅及び位相の両者に
おける）電磁界の比較的均一な分布盆行うことによって
得られる。

本発明のアンテナは単に構造が簡単で製造コストが低い
はか９でなく、優れた機能特性を有するものである。こ
のアンテナは、棟々の異なった使用に供するために、異
なるＲＰＥ値、利得値、ＶＳＷＲ値全設定することが可
能である。これらの特性値中の任意の１つは、他の特性
値たち全比較的少し低下させた場合にのみ最適値とする
ことができる。一般に、平均性能は利得とＶＳＷＲと■
ＰＥ２３々バランスさせて得ている。

第５〜８図は、第１〜４図に示すアンテナに対して７．
６２ｎ（３インチ〕のテーパ面を形成した導波管部を取
付けた場合の磁界を示すものである。

７．６２／７＋＋（３インチ）のテーパ面ケ有する導波
管部は、ＷＣ９４０の導波管によって構成した７６２０
（３インチ）のフィードホーンと、ｗｃ６ＢＯＯ導波管
によって構成したフィードホーンの間に挿入されている
。フィードホーンの口部は、補助反射板１３の中心から
２５４ｒＭ（１インチ）離れた所に位置し、補助反射板
１３の前面の中心は、反射板の焦点から２．０１■（０
，７９’インチ〕前方の位置にある。このアンテナは、
４５０α（１５フイート〕の直径を有する反射板１０と
、２２５ＣＭ（８，８６インチ〕の補助反射板１３とを
有し、両者１０．１３は絶縁円錐部材１４に代って支柱
に支持されている。第５，６図は、１２．２５０）ｌｚ
における８面及びＨ面のパターンを示し、第７゜８図は
１４．５ＧＨｚにおける８面及び■面のパターンを示し
ている。第５〜８図においでは、拡大したパターンを示
すためには拡大した寸法音用い、縮少したパターンを示
すためには縮少した寸法音用いている。第５〜８図にお
いて鎖線で示す曲線は、ｆ〜Ｔにおけるサイドローブ最
大値？示すため、アメリカ合衆国連邦通信委員会によっ
て定められた特定値、すなわちｄＢｉ（０）＝３２　２
５］０ｇ１０θ　を示している。なお、７°全越えても
１０％に満たないサイドローブが特定の値を越えるにす
ぎない。このアンテナＦｌ　１２．２５　ＧＨ７，及び
１４５ＱＨｚの規準での試験に合格しており、さらに狭
い主ビーム（ｂｅａｍ）ｆ使用して試運転が行われてい
る。複数個の第１のサイドローブは比較的高く形成され
、これが多くの二重反射式アンテナの特性を有すること
になる。この第１サイドローフの数を減少したいときハ
、若干形状の異った補助反射板を便用すれはよいが、ア
ンテナの利得も減少することに免れない０ 第５〜８図に示すツマターンを生じさせるアンテナの指
向性利得を以下に示す。なお、指向性不ｔ＋＜ｉは反射
＆１０及び補助反射８！１３の凡Ｍ８表面の特性の低下
をも含むものである。

１２．２５０ＥＬｚ　　５３．６９ｄＢ　　５３．６４
ｄＢ　　　＊５３．６７ｄＢ〔６７、昨効率 （ｅｌｌ’１ｃｉｃｎｃｙ）） １４．５０　ＧＨ７，５４，９５ｄＢ　　５４．７４　
ｄＢ　　　＊５４．８５　ｄＢ〔６３，雛効率 （ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）） リターンロスの値は画周波数帯において、アンテナが１
．２５〜１．３０の範囲のＶ　Ｓ　Ｗ　Ｒを有してイル
こと全示している。

本発明の別個において、アンテナは上述したアンテナに
似ているが反射板１０の焦点Ｆ７．Ｉ・ら６７８ｒＩＲ
（２，６フインチ）前方に設けられｉ７６．２ｚ（３０
インチ〕の補助反射板１３を有し、さらに４．４５ｚ　
（１，７５イン−ｆ−）の孔を備えた漏斗状のフィード
ホーンを有している。このアンテナは８゜７ＧＨｚ〜４
．４ＧＨｚｏ範囲内における様々な周波数で試験された
が、その結果は次頁の表に示されている。

補助反射板１３は上述したものと同一であるが、支柱に
代わってグラスファイバー上に設けられている。この補
助反射＠Ｚ１３ｉ３．９５ＧＨｚの周波数帯において試
験され、第９．１０図に示される振幅及び位相パターン
を庄する。第９，１０図に示すものはＥ面パターンであ
り、■面パターンは図示しないものの、特に上述した３
、９５ＧＨｚにおける試験の結果においてＥ面パターン
と類似していると思われる。第９，１０図からも明らか
なように、補助反射板１３の非稼働部分は、パターンの
中心から１６°の位置にまで延び、さらに反射板１０の
端縁は約７４°の位置にある。振幅パターンと位相パタ
ーンの両者は、反射板１０の放物面の焦点に関して一定
の半径（ｃｏｎｓｔａｎｔ　　ｒａ７ｄｉｕｓ）線上で
測定されたものである。第９図から明らかなように、振
幅は補助反射板１３の非稼働部分の外端付近で急速に増
加する。そして振幅は開口の稼働部分の主要部分、すな
わち補助反射板１３の非稼働部分の端と反射板１０の外
周との間において、ゆつくりと増器しつづける。反射板
１０の外周において、振幅は急速に低下する。このこと
は反射板１０の開放さｆ′した開口の範囲全体にマイク
ロ波が均一にあること全保証している。

位相パターンは第１０図から明らかなように比較的一定
に保たれて開口の開放部分を通過する。

上記のアンテナの大きさ全変化させて他の周波数帯内で
使用し、周波数に応じた結果を導き出すことは可能であ
る。また、この種のアンテナに覆い（ＳｈｒＯｕｄＳ）
を被せて、反射板１０の損失（ｓｐｉｌｌｏｖｅｒ）ｆ
減少しかつ、この領域内における几ＰＥｙ向上させるこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本究明を具体化したマイクロ波用アンテナの中
央部縦断面図、第２図は第１図のアンテナの補助反射板
部分の拡大断面図、第３図は同じ＜ｉ１図のアンテナの
フィードホーン部分の拡大断面図、第４図は同じく第１
図のアンテナの補助反射板の全体を示す側面図、第５，
６図は本発明七具付化したアンテナによって形成される
それぞれ周波数１２．２５ＧＨｚにおけるＥ面及びＥ面
のパターンを示す図、第７・　８図は第５，６図のパタ
ーン全形成する同じアンテナによって形成されるそれぞ
れ周波数１４．５０１（ｙ、におけるＥ面及びＥ面のパ
ターンを示す図、第９・　１０図は第１゜２．４図に示
される補助反射板の大きさ全変化させることにより周波
数３．ｇ５ＧＩ−１ｚにおいて得られる振幅及び位相パ
ターンを示す図である。 反射板１０、フィードホーン１１、補助反射板１３゜ 待Ｆｆ　出１１　人　　　アンドリュー　コーポレーシ
ョン化　理　人　　弁理士　　恩　１）博　宣図面の浄
書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　９ ０Ｇ、　　ｔ。 １、事件の表ン１＼ 昭和５８年特ｈ！ｌ願第１ｅＥ８８９号２　発明の名称 マイクロ波用アンデプ ３、補ＩＦをする者 小イ′１との関係’　　ｉ、１１ｉ＋’ｆ出願人１１　
所　　　アメリカ合衆国　６０７Ｉ６２　　イリノイ州
Ａ−ラン１−パーク　ウ土スＩ〜 ワンハンドレッドアンドノイノラーイ−１ノ゛−トス１
〜リ−１〜　１０ｂ００ 氏　名　　　アンドリコー　］−ポレーシ三１ン（名　
称）　　代表化　イー　」ル　プルツカ−Ｉｌｌｌ　　
箱　　　ノ７メリカ合衆国４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　パラホラ式反射板ｋＷするマイクロ波用７ンテナに
   おいて、反射板（１０）と同反射板（１０〕の焦点（Ｆ
   ）との間に位置し、かつ自身の中＋Ｌ＞’に中心として
   対称形状をなす反射面を形成する補助反射板（１３〕と
   、同反射面の中央部カニｎｎ記反抱寸＆（１０）から離
   間する方向へｓｌらに沿って傾斜し、その傾斜度合が補
   助反射板（１３）の半径の増加に伴って誠少しているこ
   とと、前記袖助反携寸板（１３）の半径方向外方部が反
   射板（１０）但１１へ軸心に沿って傾斜し、その傾斜度
   合は補助反射１ｊＪｓＬ（１３）の半径の増加に伴って
   増加していることと、前記補助反射＆（１３）７）・ら
   のマイクロ波信号全受信して、同マイクロ波信号全袖助
   反射板（１３）に送信するためのフィードホーン（１１
   〕と、補助反射板（１３〕の反射面がフィー１：ホーン
   （１ｉ’）ｋ通して送られたり、又は反射板（１０）に
   よって反射されるエネルギーのほぼ全部全遮断するよう
   な位置と大きさと？与えられていること全特徴とするマ
   イクロ波用アンテナ。 ２　＠記フィードホーン（１１〕は前記反射板（１０）
   の軸心上において、反射＆（１０）と補助反射板（１３
   ）の間に位置し、かつ作＠　（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ）周
   波帯の全体にわたって約１．３以下のＶ８ＷＲ２有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のマイク
   ロ波用アンテナ。 ３　前記フィードホーン（１１）＋’ｊ：、Ｆ面パター
   ンと１１面パターンとがほぼ等しくなっている補助反射
   板（１３）に信月を送ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のマイクロ波用アンテナ。 ４　前記フィードホーン（１１〕は、壁面が滑らかに形
   成された導波管であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のマイクロ波用アンテナ。 ５　前記フィードホーン（１１）の孔は中帯域周波数に
   おける１つの波長とほぼ等しい大きさ會有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項、第３項及び第４項のい
   ずれかに記載のマイクロ波用アンテナ。 ６　前記フィードホーン（１１）は、反射板（１０）の
   中心全通りその軸心に沿って延びる硬い（ｒｉｇｉｄ　
   ）導波管によって支持されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のマイクロ波用アンテナ。 ７　前記補助反射板（１３）は、反射板（１０）に固着
   した絶縁用円錐部材（１４）によって支持されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のマイクロ
   波用アンテナ。 ８　前記補助反射板（１３〕は、フィードホーン（１１
   ）から送られるエネルギーの少なくとも約９８％を遮断
   するように位置及び大きさが決められていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ニ記載のマイクロ波用アン
   テナ。 ９　前記補助反射板（１３）の中心は、同袖助反射板（
   １３）の外周部よりも反射＆（１０）の関口平面に接近
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のマイクロ波用アンテナ。 １０　　前記補助反射板（１３）の反射面は、補助反射
   ＆（１３）の中心とその外周の任意の１点との間におい
   て、滑らかに連続する凹状曲線全形成していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のマイクロ波用ア
   ンテナ。 】１　バラホラ式反射板を有するマイクロ波用アンテナ
   において、反射板（１０）と同反射板（１０）の焦点Ｃ
   Ｆ　）との間に位置する補助反射板（１３）と、同梱助
   反射板（１３）の反射面が補助反射板（１３）の外周部
   よりも反射板（１０）の開口平面（ａ）に近接している
   ことと、ｈｊＪ記反対反射面央部が反射板（１０）から
   離間する方向へ軸心に沿って傾斜（−１その傾斜度合が
   補助反射板（１３）の半径の増加に伴って織少しでいる
   ことと、前記補助反射板（１３）の半径方向外方部は反
   射板（１０）側へ軸心に沿って傾斜し、その傾斜度合は
   補助反射板（１３〕の半径の増加に伴って増加している
   ことと、中帯域周波数の１つの波長とほぼ等しい直径の
   孔？有し、かつ壁面が滑かに形成さ九た円筒状の導波管
   によって構成され、Ｅ面／ｆターンとＨ面パターンとが
   ほぼ等しくなっている補助反射＆（１３）に信号を送る
   ためのフィードホーン（１１〕と、前記補助反射板（１
   ３）の反射面はフィードホーン（１１）ｋ通して送られ
   たり、反射板（１０）によって反射されたりするエネル
   キーのほぼ全部を遮断するように位置及び大きさが決め
   られていることを特徴とするマイクロ波用アンテナ。