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JP3283589B2 - Sng用平面アンテナ装置 - Google Patents
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JP3283589B2 - Sng用平面アンテナ装置 - Google Patents

Sng用平面アンテナ装置

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JP3283589B2
JP3283589B2 JP27704692A JP27704692A JP3283589B2 JP 3283589 B2 JP3283589 B2 JP 3283589B2 JP 27704692 A JP27704692 A JP 27704692A JP 27704692 A JP27704692 A JP 27704692A JP 3283589 B2 JP3283589 B2 JP 3283589B2
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雅 藤田
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紀彦 矢沢
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はSNG等の通信衛星にア
クセスする地球局用平面アンテナに係わり、特にアンテ
ナビームを振っても静止衛星軌道方向にグレーティング
ローブがでないようにするSNG用平面アンテナ装置に
関する。
【0002】[発明の概要]本発明はSNGなどの衛星
通信に用いる地球局用平面アンテナ装置の構成法に関す
るものであり、地球局用のアンテナを平面アレーアンテ
ナで構成し、アンテナが風などで動いても、アンテナビ
ームが常に衛星方向を向くように自動追尾の機能を持た
せた場合、一般に、ビーム方向がアンテナのボアサイト
から動くにしたがって、グレーティングローブが現わ
れ、CCIR基準を満足することができないが、これを
解決するために、縦m素子、横n素子のサブアレーを構
成し、地球局から静止衛星軌道を見たとき、軌道面方向
でグレーティングローブが生じないようにサブアレーを
配置してSNG用平面アンテナ装置を構成する。
【0003】
【従来の技術】SNGなどの衛星通信用の地球局アンテ
ナ装置としては、これまで一般にパラボラアンテナ装置
が用いられている。
【0004】この理由としては、地球局アンテナの特
性、特にサイドローブ特性が他の通信衛星に妨害を与え
ないように厳しく規定されており、この点でパラボラア
ンテナ装置が優れているためである。
【0005】パラボラアンテナ装置では、複反射鏡技術
および鏡面精度の向上などにより、開口1.2m程度で
良好なサイドローブ特性を持つアンテナ装置が既に開発
されて実用化されている。
【0006】但し、パラボラアンテナ装置で、衛星への
自動指向を行う場合には、別に取り付けたモノパルスセ
ンサからの情報によって、機械的に追尾を行うようにし
ている。
【0007】また、平面アンテナ装置を地球局に用いた
例としては、インマルサットからのデジタルデータなど
の低ビットレート通信で実用化されているが、日本のC
S(JCSAT、スーパーバードなど)あるいはインテ
ルサットなどに直接アクセス可能な地球局用アンテナ装
置として、平面アンテナ装置が実用化された例は見当た
らない。
【0008】しかし、低サイドローブ型の平面アレーア
ンテナ装置の設計法としては、アンテナ工学ハンドブッ
ク(電子通信学会編)に記載されているように、開口面
励振分布をチェビシェフ分布やテイラー分布にする例が
ある。
【0009】また、他の技術として、グレーティングロ
ーブを最大ビーム走査範囲内で現われないように素子配
列間隔を小さくする技術も知られている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のデジ
タル変調技術の進歩などにより、アンテナ口径が小さく
ても良好な通信が可能になるとともに、持ち運びが容易
なポータブル地球局の実現が望まれている。
【0011】このような要求を満たすポータブル地球局
用のアンテナ装置として、軽量薄型に構成可能な平面ア
ンテナ装置が考えられる。
【0012】しかしながら、平面アンテナ装置を地球局
用アンテナ装置に適用するためには、サイドローブレベ
ルを規定値以下にするため、開口面分布にテーパーを付
ける必要があり、さらにアンテナ装置が風などで動揺し
てもビームを常に衛星方向に向けるように自動追尾機能
を付加した場合、アンテナビームがアンテナ装置のボア
サイト方向から動いたときでも、サイドローブ特性が規
定のレベル以下である必要がある。
【0013】一般に、平面アレーアンテナ装置でビーム
走査を行う場合、ある走査角度でグレーティングローブ
が現われるが、これを避けるため、素子間隔を狭める必
要がある。例えば、±30度でメインビームを振る場合
には、素子間隔を約0.6自由空間波長程度にしなけれ
ばならない。
【0014】しかしこの場合、移相器などの個数的な制
限から、平面アレーを複数個の素子からなるサブアレー
に分割し、その各々のサブアレーに移相器を付加して位
相制御を行う場合は、サブアレーの位相中心間が自由空
間波長の1波長以上離れてしまい、ビーム走査を行った
とき、グレーティングが現われる。
【0015】この結果、図5に示す如く静止衛星軌道に
沿って±3度に設定され、アンテナ装置のボアサイトか
らの離軸角θで規定されているCCIRの規定値を越え
てしまい、地球局用のアンテナ装置として使用すること
ができない。
【0016】本発明は上記の事情に鑑み、地球上のアン
テナ設置点から見た通信衛星の静止軌道を考慮に入れ
て、ビームが最大に振れたときでも、軌道面方向でアン
テナ装置のサイドローブレベルを小さくすることができ
るとともに、グレーティングローブが生じないようにす
ることができるSNG用平面アンテナ装置を提供するこ
とを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、多数の放射素子によって構成される平面
アレーアンテナ装置において、各放射素子によって構成
されるアレーが複数個のサブアレーに分割され、各サブ
アレーの位相中心が静止軌道の方向に対して1放射素子
分ずらされ、前記静止軌道の方向と直角な方向に対して
段差状に形成されて成り、実効的なサブアレー間隔を前
記静止軌道方向には密に、前記静止軌道の方向と直角な
方向には粗に配置するようにしたことを特徴としてい
る。
【0018】上記の構成によれば、実効的なサブアレー
間隔として、静止軌道方向には密に、静止軌道の方向と
直角な方向には粗に配置するようにしたことにより、地
球上のアンテナ設置点から見た通信衛星の静止軌道を考
慮に入れて、ビームが最大に振れたときでも、軌道面方
向でアンテナ装置のサイドローブレベルを小さくすると
ともに、グレーティングローブが生じないようにするこ
とができる。
【0019】
【実施例】図1は本発明によるSNG用平面アンテナ装
置の一実施例を示す部分構成図である。
【0020】この図に示すSNG用平面アンテナ装置1
は、X軸方向でサイドローブレベルおよびグレーティン
グローブの出現を抑えるようにX方向におよびY方向に
配置される複数のサブアレー2によって構成されてお
り、給電線(図示は省略する)を介して供給される送信
信号を各サブアレー2毎に設けられる各位相制御回路
(図示は省略する)によって位相制御して各サブアレー
2に供給し、これらの各サブアレー2から電波として出
射し、また各サブアレー2によって電波を受信したと
き、これらの各サブアレー2によってこれを受信信号に
変換するとともに、これを各位相制御回路によって位相
制御して出力する。
【0021】各サブアレー2は各々、X方向に4個、Y
方向に8個の合計で32個のアンテナ素子3と、これら
の各アンテナ素子3を接続する給電線(図示は省略す
る)とによって構成されており、各サブアレー2の位相
中心がX軸方向に1アンテナ素子毎になるようにずらさ
れて配置されるとともに、Y軸方向に8アンテナ素子毎
になるように配置されている。すなわち、各サブアレー
の位相中心がX軸方向(静止軌道の方向)に対して1放
射素子分ずらされ、X軸方向(静止軌道の方向)と直角
なY軸方向に対して段差状に形成され、結果として実効
的なサブアレー間隔が前記静止軌道方向には密に、静止
軌道の方向と直角な方向には粗に配置されるように構成
されている。
【0022】一方、図2に示す如く、例えば東京から通
信衛星JCSAT1号を見た場合、通信衛星JCSAT
1号の静止衛星軌道から±3度の部分は図中の点線で示
すようにほぼ直線に見える。さらに通信衛星JCSAT
1号の偏波にアンテナの偏波を合わせた状態では、静止
衛星軌道方向の指向性面はおおよそφ=−30度面に一
致する。
【0023】そして、図1に示す配列(ブロックアレー
はX軸方向に8ブロック、Y軸方向に4ブロック)によ
ってビーム方向がθ=0度のとき、φ=−30度面の指
向性を計算したとき、図3に示す表を得ることができ
た。
【0024】また、同じ配列で、ビームをθ=5度、φ
=−30度の方向に振った場合、φ=−30度面の指向
性を計算したとき、図4に示す表を得ることができた。
【0025】これら図3および図4をから明らかなよう
に、X軸方向を静止衛星軌道方向に重なるように配置し
てビームを振った場合でも、静止軌道上にはグレーティ
ングローブの発生は無く、低サイドローブ特性が得られ
ることが分かる。
【0026】このようにこの実施例においては、地球局
から見た静止衛星の軌道を考慮し、静止軌道の方向には
各サブアレー2の間隔を密に配置し、前記静止軌道の方
向と直角な方向には、各サブアレー2の間隔を粗に配置
し、これによって静止衛星軌道の方向にはグレーティン
グローブが出ないようにし、前記静止衛星軌道の方向と
直角な方向にはグレーティングローブが出ることを許容
し、全サブアレー2の配置を正方形配置とほぼ同じ密度
で配置するようにしたので、ビームを走査した場合で
も、軌道面と交わるφ面でのグレーティングローブの発
生を抑制して低サイドローブ特性を得ることができると
ともに、指向性の鋭いサブアレー2を密に配置すること
によってサブアレー2内でテーパー励振を行うことなく
低サイドローブ特性を得ることができる。
【0027】これによって、テーパー励振を行うことに
よるアンテナ利得の低減を防止することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、地
球上のアンテナ設置点から見た通信衛星の静止軌道を考
慮に入れて、ビームが最大に振れたときでも、軌道面方
向でアンテナ装置のサイドローブレベルを小さくするこ
とができるとともに、グレーティングローブが生じない
ようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるSNG用平面アンテナ装置の一実
施例を示す素子配列構成図である。
【図2】東京からJCSAT1号を見たときの静止衛星
軌道を示す表図である。
【図3】図1に示すSNG用平面アンテナ装置の指向性
計算値(φ=−30度面、ビームθ=0度方向)を示す
表図である。
【図4】図1に示すSNG用平面アンテナ装置の指向性
計算値(φ=−30度面、ビーム方向はφ=−30度、
θ=5度方向)を示す表図である。
【図5】CCIR Rec.524−3における静止衛
星軌道上の規定適用範囲例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 SNG用平面アンテナ装置 2 サブアレー 3 アンテナ素子(放射素子)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢沢 紀彦 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 杉之下 文康 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 平4−90608(JP,A) 特表 平1−503669(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 21/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の放射素子によって構成される平面
    アレーアンテナ装置において、 各放射素子によって構成されるアレーが複数個のサブア
    レーに分割され、各サブアレーの位相中心が静止軌道の
    方向に対して1放射素子分ずらされ、前記静止軌道の方
    向と直角な方向に対して段差状に形成されて成り、 実効的なサブアレー間隔を前記静止軌道方向には密に、
    前記静止軌道の方向と直角な方向には粗に配置するよう
    にした、 ことを特徴とするSNG用平面アンテナ装置。
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