JPH0767046B2 - Molded beam reflector antenna - Google Patents
Molded beam reflector antennaInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、反射鏡形状を修整して成形された反射パター
ンを形成する成形ビーム反射鏡アンテナに関するもので
ある。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a shaped beam reflector antenna that modifies a reflector shape to form a shaped reflection pattern.
(従来技術とその問題点) 単峰性のビームを反射するアンテナに対し、放射ビーム
形状を特別な形状に成形した反射鏡アンテナは成形ビー
ム反射鏡アンテナと呼ばれている。空港用のレーダに見
られるように垂直面内でコセカント2乗形のビーム成形
を行ったもの、特定の地域のみを照射するように特別な
形状のビームに成形した衛星搭載用アンテナなど、従来
より数多く実用されている。(Prior Art and its Problems) In contrast to an antenna that reflects a monomodal beam, a reflector antenna in which a radiation beam is shaped into a special shape is called a shaped beam reflector antenna. As seen in radars for airports, cosecant square beam shaping in a vertical plane, satellite mounted antennas shaped into special beams to illuminate only specific areas, etc. Many are in practical use.
単一のビームを放射する従来の成形ビーム反射鏡アンテ
ナの具体例について説明する。A specific example of a conventional shaped beam reflector antenna that radiates a single beam will be described.
図1は、反射鏡1と給電ホーン2から構成される成形ビ
ーム反射鏡アンテナの一例である。この反射鏡1の縦断
面曲線3(Y−Z面内曲線)は、Y−Z面内の放射ビー
ムが所定の形状になるような曲線である。成形された放
射ビーム形状の一例として、図1(b)にはコセカント
2乗形のビームを示している。このような縦断面曲線3
を決定する手法は、微分方程式を用いる方法などすでに
よく知られている。一方、横断面曲線群4n(n=1,…i,
…n)は、水平面内(X−Z面内)で単峰性のビームを
形成するように、給電ホーン2の位置に焦点を有する放
物線群からなる。このような反射鏡面を用いることによ
り、図1(b),(c)のように形成されたビームを放
射するアンテナを得ることができる。ビーム形状として
は、図1(b),(c)のようなコセカント2乗ビーム
/単峰性ビームの組み合せだけでなく、単峰性ビーム/
扇形ビーム,コセカント2乗ビーム/扇形ビーム或いは
さらに複雑なビーム形状を有する反射鏡アンテナが同様
の考え方から得られる。しかし、これらの反射鏡アンテ
ナでは、複数のアンテナビームを同時に放射するマルチ
ビームの機能やビーム偏移の機能は有していない。FIG. 1 is an example of a shaped beam reflector antenna including a reflector 1 and a feed horn 2. The longitudinal section curve 3 (YZ in-plane curve) of the reflecting mirror 1 is a curve such that the radiation beam in the YZ plane has a predetermined shape. As an example of the shaped radiation beam shape, a cosecant square beam is shown in FIG. Such a longitudinal section curve 3
The method of determining is already well known such as the method using a differential equation. On the other hand, cross-section curve group 4n (n = 1, ... i,
... n) is composed of a group of parabolas having a focal point at the position of the feed horn 2 so as to form a monomodal beam in the horizontal plane (in the XZ plane). By using such a reflecting mirror surface, an antenna that radiates a beam formed as shown in FIGS. 1B and 1C can be obtained. As the beam shape, not only a combination of cosecant squared beam / unimodal beam as shown in FIGS. 1B and 1C but also unimodal beam /
Reflector antennas with fan beams, cosecant squared beams / fan beams or more complex beam shapes can be derived from similar considerations. However, these reflector antennas do not have a multi-beam function or a beam shift function for simultaneously radiating a plurality of antenna beams.
次に単峰性のマルチビームを放射できる従来の反射鏡ア
ンテナとして、図2(a)のパラボラトーラスアンテナ
を例に説明する。反射鏡11の縦断面曲線13は、給電ホー
ン2の位置に焦点を有する放物線である。この放物線13
を縦断面内のy軸又はy軸から僅かに傾いたy′軸を回
転中心として回転移動した時にできる曲面を反射鏡11の
曲面としている。即ち、横断面曲線14は円弧になってい
る。このアンテナでは、反射鏡がy軸又はy′軸に関し
て回転対称なので給電ホーン2を2′で示すようにその
回転軸まわりに回転移動すれば、放射ビーム方向も回転
移動する。即ち、反射鏡を固定したままビーム走査の行
えるビーム偏移形アンテナになる。また、1つの給電ホ
ーンを回転移動する代りに、給電ホーンをちょうど回転
移動した状態の位置に配置して、それぞれを別個に励振
すれば、複数のビームを同時に放射するマルチビームア
ンテナになる。Next, a parabolic torus antenna shown in FIG. 2A will be described as an example of a conventional reflector antenna capable of radiating a monomodal multi-beam. The vertical section curve 13 of the reflecting mirror 11 is a parabola having a focal point at the position of the feed horn 2. This parabola 13
The curved surface of the reflecting mirror 11 is a curved surface formed when the lens is rotated about the y axis in the vertical section or the y'axis slightly inclined from the y axis as the center of rotation. That is, the cross-sectional curve 14 is a circular arc. In this antenna, since the reflecting mirror is rotationally symmetrical with respect to the y-axis or y'-axis, if the feed horn 2 is rotationally moved around its rotational axis as indicated by 2 ', the radiation beam direction is also rotationally moved. That is, the beam shift antenna is capable of beam scanning with the reflecting mirror fixed. Further, instead of rotating one feeding horn, by arranging the feeding horn at a position where it is just rotated and exciting each separately, a multi-beam antenna that radiates a plurality of beams simultaneously is obtained.
このアンテナの縦断面内や横断面内の放射ビーム幅は、
反射鏡11の外周形状(縦横比),給電ホーン2の放射パ
ターン形状,放物線13の焦点距離fと円弧14の回転半径
R(図2のOM)の比f/Rなどによって変化するが、いず
れの断面内においても図2(b)(c)のような単峰性
のビーム形状となる。従って、図1(b)のように特別
なビーム形状を形成することはできなかった。The radiation beam width in the longitudinal and transverse sections of this antenna is
It varies depending on the outer peripheral shape (aspect ratio) of the reflecting mirror 11, the radiation pattern shape of the feeding horn 2, the ratio f / R of the focal length f of the parabola 13 and the radius R of rotation of the arc 14 (OM in FIG. 2), etc. Even in the cross section, the beam has a monomodal beam shape as shown in FIGS. Therefore, it was not possible to form a special beam shape as shown in FIG.
(発明の目的) 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、成形ビームアンテナとしての機能と単峰性のマル
チビームアンテナやビーム偏移形アンテナの機能とを共
に有する成形ビーム反射鏡アンテナを提供することを目
的とする。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has a function as a shaped beam antenna and a function as a single-peaked multi-beam antenna or a beam shift type antenna. An object is to provide a beam reflector antenna.
(発明の構成と作用) 本発明によるアンテナは、縦断面内で一次元的に成形さ
れたビームを有し、かつ、横断面方向に複数のビームを
放射したり、横断面内でビーム偏移したりできるもので
ある。(Structure and operation of the invention) An antenna according to the present invention has a beam that is one-dimensionally shaped in a longitudinal section, emits a plurality of beams in the transverse direction, and shifts the beam in the transverse section. It can be done.
(実施例) 図3(a)に本発明による成形ビーム反射鏡アンテナの
構成を示す。アンテナは反射鏡21及び1つ又は複数の給
電ホーン2(2′)からなる。反射鏡21の縦断面曲線23
は、既に知られている図1のアンテナの縦断面曲線3と
同様の曲線であり、縦断面内に所定の形状(例えば図3
(b)のコセカント2乗ビーム)に成形されたビームを
放射する。この縦断面曲線23を縦断面内のy軸又はy軸
から僅かに傾いたy′軸を回転中心として回転移動した
時にできる曲面を反射鏡21の曲面としている。即ち、横
断面曲線24は円弧になっている。横断面内については、
図3(c)実線のような単峰性のビームを放射する。こ
の横断面内ビームのビーム幅は、反射鏡21と回転軸及び
給電ホーン2の位置関係により変化するが、図3(a)
のr/R=0.5付近で最も狭くなる。ここで、rは給電ホー
ン2の位相中心Fとy軸(もしくはy′軸)との距離で
ある。(Example) FIG. 3A shows a configuration of a shaped beam reflector antenna according to the present invention. The antenna comprises a reflector 21 and one or more feed horns 2 (2 '). Longitudinal curve 23 of reflector 21
Is a curve similar to the already known longitudinal section curve 3 of the antenna of FIG. 1 and has a predetermined shape (for example, FIG.
The beam shaped into the (cosecant square beam of (b)) is emitted. The curved surface of the reflecting mirror 21 is a curved surface formed when the vertical section curve 23 is rotationally moved about the y axis in the vertical section or the y'axis slightly inclined from the y axis as the center of rotation. That is, the cross-section curve 24 is an arc. For the cross section,
A monomodal beam as shown by the solid line in FIG. 3C is emitted. The beam width of the beam in this cross section changes depending on the positional relationship between the reflecting mirror 21, the rotation axis, and the feeding horn 2, but FIG.
It becomes the narrowest near r / R = 0.5. Here, r is the distance between the phase center F of the feed horn 2 and the y axis (or y ′ axis).
給電ホーン2を2′で示すように、反射鏡の回転軸(y
軸又はy′軸)まわりに回転移動した状態を考える。点
線で示した縦断面曲線23′は曲線23と等しいので、給電
ホーン2′から放射された電波はz方向の縦断面内に給
電ホーンを動かす前と全く同様に成形されたビームを生
成する。即ち、図3(b)に示したような縦断面内の成
形ビーム形状を保持したまま、図3(c)点線のように
水平面内でビーム方向が動く。As shown by 2'in the feed horn 2, the rotation axis (y
Axis or y'axis). Since the longitudinal section curve 23 'shown by the dotted line is equal to the curve 23, the radio wave radiated from the feeding horn 2'produces a shaped beam in the same way as before moving the feeding horn in the z-direction longitudinal section. That is, the beam direction moves in the horizontal plane as shown by the dotted line in FIG. 3C while maintaining the shaped beam shape in the vertical cross section as shown in FIG. 3B.
このように、本発明によるアンテナでは、給電ホーン2
を動かすことにより成形されたビームの方向を変化させ
ることができる。また、給電ホーンを前記回転軸のまわ
りに回転移動した位置に複数個配置し、それぞれ励振す
れば、成形されたビームを同時に複数放射できるマルチ
ビームアンテナになることは、以上の説明から明らかで
ある。Thus, in the antenna according to the present invention, the feeding horn 2
The direction of the shaped beam can be changed by moving. Further, it is apparent from the above description that if a plurality of feed horns are arranged at positions rotationally moved around the rotation axis and excited respectively, a multi-beam antenna capable of radiating a plurality of shaped beams simultaneously can be obtained. .
本発明による成形ビームアンテナでマルチビームを放射
させる他の構成とした場合の励振方法について述べる。
図4(a)は各給電ホーンをそれぞれ独立に励振した場
合で、この場合水平面内には単峰性のビームが複数放射
される。図4(b)のようにいくつかの給電ホーンを電
力分配器31を介して同時に励振した場合、水平面内に扇
形のビームや単峰性のビームを混在して放射させること
ができる。図4(c)のように全ての給電ホーンをまと
めて励振して、幅の広い扇形ビームを形成することも可
能である。また、図5は複数の給電ホーンを電力切換ス
イッチ32を介して給電した例で、スイッチの切換により
水平面内のビーム方向を順次切換えることができる。な
お図4及び図5では水平面内のビーム形状のみを模式的
に示したが、それぞれの縦断面内のビーム形状は例えば
図3(b)のように成形されていることは勿論である。An excitation method when the shaped beam antenna according to the present invention has another configuration for radiating multiple beams will be described.
FIG. 4A shows the case where each feed horn is independently excited, and in this case, a plurality of monomodal beams are radiated in the horizontal plane. When several feed horns are simultaneously excited through the power distributor 31 as shown in FIG. 4B, fan-shaped beams and unimodal beams can be mixedly radiated in the horizontal plane. As shown in FIG. 4C, it is also possible to collectively excite all the feeding horns to form a wide fan beam. Further, FIG. 5 shows an example in which a plurality of power feeding horns are fed through the power changeover switch 32, and the beam directions in the horizontal plane can be sequentially changed over by switching the switches. Although only the beam shape in the horizontal plane is schematically shown in FIGS. 4 and 5, it is needless to say that the beam shape in each vertical section is formed as shown in FIG. 3B, for example.
(発明の効果) 以上説明したように、本発明による成形ビームアンテナ
は、成形されたビームを有し、さらにマルチビームの機
能やビーム偏移の機能を有している。(Effects of the Invention) As described above, the shaped beam antenna according to the present invention has a shaped beam and further has a multi-beam function and a beam shift function.
例えば、空港用のレーダアンテナでは、垂直面内でコセ
カント2乗成形されたビームを放射するアンテナ全体を
機械的に回転して水平面内を走査しているが、本発明に
よる成形ビームアンテナによれば、コセカント2乗成形
されたビームを反射鏡を動かすことなく単に給電ホーン
を動かしたり、複数の給電ホーンを配置して電気的に切
換えることによりビームを走査することができるため、
機械装置が簡単になったり、高速の走査が可能になるな
どの効果を生じる。For example, in a radar antenna for an airport, the entire antenna that radiates a beam shaped as a cosecant squared in a vertical plane is mechanically rotated to scan in a horizontal plane. According to the shaped beam antenna according to the present invention, , Because the beam can be scanned by simply moving the feeding horn without moving the reflecting mirror, or by arranging a plurality of feeding horns and electrically switching the beam formed by cosecant square shaping,
The mechanical device is simplified and high-speed scanning becomes possible.
また、陸上移動無線方式や陸上加入者無線方式に見られ
るように、面的に分布する多数の子無線局と通信を行う
親無線局(基地局)のアンテナにおいては、水平方向の
遠くの子局や親局のすぐ直下の子局とも通信を行う必要
があるため、垂直面内のビーム形状を成形する必要があ
る。また、水平面内にいくつかのビームを放射して全体
をカバーする必要がある。このような場合に本発明によ
る成形ビームアンテナを適用すれば、いくつかのビーム
を一基のアンテナでまとめて放射させることができるた
め、アンテナの数を減らすことができるという効果を生
じる。In addition, as seen in the land mobile radio system and land subscriber radio system, in the antenna of the parent radio station (base station) that communicates with a large number of child radio stations that are distributed in a plane, the antennas that are far away in the horizontal direction can be used. It is necessary to form a beam shape in the vertical plane because it is necessary to communicate with the slave station directly below the master station. Also, it is necessary to radiate several beams in the horizontal plane to cover the whole. In such a case, if the shaped beam antenna according to the present invention is applied, several beams can be collectively emitted by one antenna, so that the number of antennas can be reduced.
図1(a)(b)(c)は従来の成形ビーム反射鏡アン
テナの構成を示す略図及びビーム形状の一例を説明する
ための特性図、図2(a)(b)(c)はパラボラトー
ラスアンテナの構成を示す略図及びビーム形状の一例を
説明するための特性図、図3(a)(b)(c)は本発
明による成形ビーム反射鏡アンテナの構成例を示す略図
及びビーム形状の一例を説明するための特性図、図4
(a)(b)(c)及び図5は本発明による成形ビーム
反射鏡アンテナをマルチビーム構成で用いる場合の励振
方法とビーム形状を説明するための略図である。 1,11,21……反射鏡、2……給電ホーン、3,23……成形
された縦断面曲線、13……縦断面曲線(放物線)、4n…
…横断面曲線(放物線)、14,24……横断面曲線(円
弧)、31……電力分配器、32……電力切換器。1A, 1B, and 1C are schematic diagrams showing a configuration of a conventional shaped beam reflector antenna and characteristic diagrams for explaining an example of a beam shape, and FIGS. 2A, 2B, and 2C are parabola. FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C are schematic views showing a configuration of a torus antenna and characteristic diagrams for explaining an example of a beam shape, and FIGS. FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining an example.
(A), (b), (c) and FIG. 5 are schematic diagrams for explaining the excitation method and the beam shape when the shaped beam reflector antenna according to the present invention is used in a multi-beam configuration. 1,11,21 …… Reflector, 2 …… Feeding horn, 3,23 …… Molded longitudinal section curve, 13 …… Vertical section curve (parabola), 4n…
… Cross section curve (parabola), 14,24… Cross section curve (arc), 31 …… Power distributor, 32 …… Power switch.
Claims (1)
用一次放射器の位相中心に焦点を有する任意の放物曲線
を予め定められた放射ビームが得られるように整形して
得られた該反射鏡の垂直断面曲線を該放射物曲線の対称
軸に対して垂直の垂直軸もしくは該垂直軸から該垂直断
面内に僅かに傾斜した軸を回転軸として回転してできた
曲面が前記反射鏡の曲面となるように形成し、該回転軸
を回転中心として前記給電用一次放射器を回転移動した
位置に一致するように一つの給電用一次放射器を移動さ
せるか、または、複数個の給電用一次放射器を該回転移
動した位置に複数個配置させて該複数個の給電用一次放
射器から少なくとも一つを選択するように切替えて所望
の放射特性が得られるように構成された成形ビーム反射
鏡アンテナ。1. A parabolic curve having a reflecting mirror and a feeding primary radiator, and having a focal point at the phase center of the feeding primary radiator, is shaped so as to obtain a predetermined radiation beam. A curved surface formed by rotating the obtained vertical section curve of the reflecting mirror with a vertical axis perpendicular to the axis of symmetry of the radiator curve or an axis slightly inclined from the vertical axis in the vertical section as a rotation axis. Is formed to be the curved surface of the reflecting mirror, and one feeding primary radiator is moved so as to match the position where the feeding primary radiator is rotationally moved about the rotation axis, or A plurality of feeding primary radiators are arranged at the rotationally moved position and at least one is selected from the plurality of feeding primary radiators so that desired radiation characteristics can be obtained. Shaped beam reflector antenna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12489387A JPH0767046B2 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Molded beam reflector antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12489387A JPH0767046B2 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Molded beam reflector antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290002A JPS63290002A (en) | 1988-11-28 |
| JPH0767046B2 true JPH0767046B2 (en) | 1995-07-19 |
Family
ID=14896711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12489387A Expired - Fee Related JPH0767046B2 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Molded beam reflector antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767046B2 (en) |
-
1987
- 1987-05-21 JP JP12489387A patent/JPH0767046B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63290002A (en) | 1988-11-28 |
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