作为公知的无线电波透镜的一种的龙伯透镜，是以球为基本形状的用电 介质制作的透镜，各部分的介电常数εr大体上遵照下式(1)
er＝2-(r/a)2………式(1)
其中，a：球的半径
r：离球中心的距离
使用该龙伯透镜的天线装置，可将无线电波的焦点设定在任意的位置， 可捕捉来自任何方向的无线电波，而且，可向任意方向发送无线电波。
利用该优点，已发明了可进行轨道卫星的追踪的天线装置。该卫星追踪 式天线装置的结构为：在水平配置(与地面平行)的圆形反射板的中央安装 半球形的龙伯透镜，设有跨越透镜球面的拱形支持臂、以臂两端的水平支轴 为支点使该支持臂可旋转的机构、以中心的垂直轴为支点使该臂旋转机构和 透镜和反射板可旋转的机构，在支持臂上安装工具有臂纵向的位置调整机构 的天线元件(初级发射器)。
该天线装置利用臂旋转机构、旋转机构和臂纵向的位置调整机构，可将 初级发射器移动到从随卫星移动而变动的卫星无线电波的焦点，与卫星追踪 式抛物线形天线相比可实现紧凑化和轻量化。
将半球形的龙伯透镜与反射板组合而构成的天线装置，可将天线元件移 动到透镜的球面的任意位置，因此可对应来自任何方向的无线电波。为了对 应360°全方位的无线电波，反射板必须为水平，因此反射板水平放置被认为 是理所当然的。
在这样的龙伯透镜天线装置中，有一种装置将半球形的透镜和反射板组 合以使其具有与球形透镜等价的功能。在图24中示出该装置的概要。图中1 为反射板，2为半球形龙伯透镜，4为天线元件。
这种形式的天线装置，为了获得稳定的发送接收性能，需要使透镜中心 到反射板1的外端的距离(反射板的半径R)比透镜2的半径a大。设无线 电波的入射角为θ，则该反射板的半径R可通过公式R＝a/cosθ求出。依照无 线电波的入射角，该半径R有可能超过a的2倍。

组合了反射板的半球形龙伯透镜天线装置，为了获得稳定的发送接收性 能，需要使透镜中心到反射板的外端的距离(反射板的半径R)比透镜球的 半径a大。该半径R有可能超过a的2倍，在天线装置中，该反射板成为最 大的部分。
这个大的反射板如果按照现有的观念水平放置，则需要大的空间，设置 场所受限制。而且，由于空间上的制约可能发生不能设置天线装置的事情。
本发明的发明人考虑了将该半球形龙伯透镜天线装置作为卫星播放用的 电视天线等而用于一般家庭等的情况，而一般家庭特别容易受到由于设置场 所的限制。
而且，在屋外水平设置时，有积雪和附着在反射板上的雨滴的残留等问 题，也要求其对策。本发明的第1目的是解决这些问题。
而且，无线电波透镜天线装置具有的优点为：可使天线元件移动到透镜 球面的任意位置，因而可对应来自任何方向的无线电波，因此，在这种现有 的装置中，可考虑利用上述的优点，使反射板与透镜为同心的圆盘并将其水 平放置(与地面平行)。
然而，由于该结构中反射板超出透镜的整个外围，因此产生装置的大型 化、重量增加、成本增加、设置空间增大、使用性恶化等问题。
以往，一点也未考虑解决这些问题。
因此，本发明的第2目的是不牺牲无线电波透镜天线装置所要求的电气 性能，实现使用反射板的龙伯透镜天线装置的小型化、轻量化以及成本的降 低等。
例如，在日本存在多个用作卫星播放的静止卫星。接收来自该静止卫星 的无线电波，使用抛物线天线，但抛物线天线和前述的卫星追踪式无线电波 透镜天线装置只能对应一个卫星或位于同一地点的卫星。
而且，抛物线天线可捕捉无线电波的范围窄，对于偏出可捕捉区域的卫 星必须相应增加天线数量。
因此，本发明的第3目的是提供一种无线电波透镜天线装置，对于多个 静止卫星可独立地进行发送或接收。
而且，该无线电波透镜天线装置对应于卫星数备有多个天线元件，但是 将多个天线元件分别切实地与相应的卫星的无线电波的焦点位置配合决不是 那么容易。因此，还一并提供该问题的解决办法。
在现有的抛物线天线的情况下，作为使无线电波的发送接收方向配合卫 星存在的方向的方法，可考虑天线设置点中的球面坐标系，利用天线设置点 中的卫星方位角Φ以及仰角θ的正交的2变量确定方向(参照图25)。
由于此时的方位角和仰角依据天线的设置地域(严密地说是地点)有大 的不同，例如，对于用于BS和CS播放的抛物线天线等，采用的方法为：以 绘有等方位角线和等仰角线的专用地图为基准进行粗调，此后，一边看着电 视画面上显示的接收灵敏度数值，一边进行微调，寻找最合适的方向。
但是，通过这种方法进行方向调整，对于不熟练的人来说很难，操作需 要时间。使用龙伯透镜的天线装置，并不仅仅是天线，还需要调整天线元件 的位置，对于多个静止卫星，可独立地进行发送接收的类型(多束对应型) 具有多个天线元件，因此需要反复进行烦杂的操作，调整需要长时间。
在日本，现在在东经110°～162°的范围内存在多个静止卫星。其中，以 一个天线元件可对应的只是位于东经110°的3颗卫星，由于其他卫星都位于 稍稍错开的方位，以全部的卫星为对象时现在至少需要备有10个天线元件， 以半数的卫星为对象时需要4～6个天线元件，调整相当烦琐。
本发明的第4目的是多个天线元件可切实和容易地对应于各卫星进行位 置配合。
为了实现上述的第1目的，本发明的无线电波透镜天线装置的结构为， 把由电介质形成的半球形龙伯透镜、设在该透镜的球的半球断面且比透镜直 径尺寸大的反射板和由夹持器支撑的设在透镜焦点部的天线元件一体化地组 合，而且，相对设置部设有安装部，该装置与地面几乎垂直地将反射板安装 在设置部。
该天线装置也可以在反射板上设有安装部，反射板直接安装在建筑物、 构筑物等的墙面或侧面。
而且，沿着设置部的斜面并以与地面倾斜的姿势在设置部安装反射板的 构造也可实现空间的有效利用。
上述天线装置可几乎垂直地设置反射板，所以设置空间小。
而且，不能放置物品的墙面、阳台的栅栏、屋檐上、屋顶、立在阳台等 的柱子、横向安装在墙等的柱子等可作为设置部使用。用于卫星播放的静止 卫星例如在我国(日本)位于西南。这种情况下，如果是水平配置的天线， 则必须设置在向西南开放的场所，而如果垂直配置，则建筑物等中方向朝南、 西或西南的墙面存在的可能性大，该墙面可用作设置部，所以缓解空间上的 制约选择设置点的自由度高。可直接安装在抛物线天线经常被设置的阳台的 栅栏的侧面和用于电视天线的柱子等上，如果安装在这样的场所，天线不会 成为妨害物。
而且，由于反射板近乎垂直，所以雨滴的除去自然进行，也不容易积雪。
另外，由于透镜为半球形，所以强度高不怕风力。除此之外，利用反射 板可扩大支撑面积，可结实地安装在墙上或栅栏上等，因此具有良好的耐风 性。一般家庭使用的抛物线天线只以一点支撑，在稳固性和耐风性上有问题， 所以可一并解决该问题。
为了实现上述的第2目的，本发明提供一种无线电波透镜天线装置，具 有：由电介质形成的半球形龙伯透镜；设在该透镜的球的半球断面且比透镜 直径尺寸大的反射板；和由夹持器支撑的设在透镜焦点部的天线元件，所述 反射板除去在可反射来自所需要范围的方位的无线电波的部位之外的区域并 且形成非圆形，该反射板上的所述龙伯透镜被偏移配置安装在与无线电波的 发送接收方位相反方向一侧。
该装置的反射板的形状最好为，由比与透镜中心同心的透镜直径径大的 大圆弧缘，与位于透镜的外周附近的大圆弧缘相对的小圆弧缘，连接大圆弧 缘和小圆弧缘的端部的左右的侧缘画出的扇形形状。包含该扇形的形状也可 实现反射板尺寸的缩小。理想的反射板的形状为，以所述的扇形形状为基础， 在大圆弧侧的缘部切口使无线电波入射角越小的部位，从透镜中心到缘端的 距离(以式R＝a/cosθ求出的R)越短。以与来自最两端的通信对象的无线电 波入射角相同的角度由入射方向和反射方向在反射面投影半球形透镜，沿着 投影的半椭圆的轮廓除去两侧缘部，则为更加理想的形状。当来自最两端的 通信对象的无线电波的入射角不同时，该理想的形状指，反射板为左右非对 称形状(它们在此被称为变形扇形)。而且，对于在日本使用的天线装置，如 果扇形或变形扇形的反射板的扇的张开角为130°，则可对应现存的全部静止 卫星。
发明人考虑了将使用了反射板的龙伯透镜天线装置用于静止卫星之间的 无线电波的发送接收的方案。以往是将抛物线天线用于BS播放等的接收， 但这是接收专用，并且只能对应特定方位的卫星。与此相对，龙伯透镜天线 装置由于使多个天线位于来自各静止卫星的无线电波的焦点部，所以可捕捉 来自多个卫星的无线电波，而且，增加了天线元件的数量，可进行没有时间 差的双方向通信(发送接收)。
但在我国(日本)，现在存在超过10颗的静止卫星，它们都在东经110°～ 162°的范围内。这种情况下，如果使用圆形的反射板，则可只反射一部分限 定区域中的无线电波，而不反射其他区域的无线电波。本发明着眼于此，除 去了不能反射无线电波的非功能区域。因此，反射板变成非圆形，其尺寸缩 小。
无线电波的发送接收方位按照在哪儿(哪个地域的哪个地点)设置天线 而变化，例如在与那国(Yonakuni)对应东经110°卫星的方位角以正北为0° 时为209.2°，对应东经162°卫星的方位角为117.1°，其差为92.1°。对应 110°和162°的静止卫星的全国各地的方位角的差在与那国特别大，因此，反 射板为左右对称形的扇形和变形扇形时，一侧(从中心的张开角大的一侧) 的张开角为180-117.1＝62.9°，取左右对称形状需要两倍的角度125.8°， 所以，如果设定扇的张开角为130°左右，则同样形状的反射板可在全国各地 使用。
由于对应各静止卫星的无线电波的入射角θ依据天线的使用场所而变 化，所以反射板的尺寸(扇的大圆弧缘部的半径R)对每个使用场所有最佳 值，如果考虑使用对象地域为全国、通信对象卫星例如为12颗时，R≥a×2.19 (a为透镜的半径)，如果具有满足该式的半径，则同一尺寸的反射板可在全 国通用。
为了实现上述的第3目的，本发明提供一种无线电波透镜天线装置，具 有无线电波的反射板；沿反射面设置球的半球断面并设在反射板上的半球形 龙伯透镜；进行无线电波的发送、接收或发送接收的天线元件；和将该天线 元件保持在固定位置的夹持器，所述天线元件对应于多个通信对象而设有多 个。
另外提供一种无线电波透镜天线装置，具有：无线电波的反射板；沿反 射面设置球的半球断面并设在反射板上的半球形龙伯透镜；进行无线电波的 发送、接收或发送接收的天线元件；和跨越透镜的拱形的支持臂，设有多个 所述天线元件，在所述支持臂的沿透镜的球面的圆弧形元件保持部，以对应 静止卫星的间隔的间隔安装天线元件的部件，而且设置以穿过透镜中心的轴 为支点使支持臂可旋转至任意位置的仰角调整机构。
而且，为了实现上述的第4目的，本发明提供一种指示图，是一种用于 无线电波透镜天线装置的指示图，具有覆盖在半球形龙伯透镜上的覆盖层， 在该覆盖层的表面上绘有：用作天线元件的位置配合指标的下述等纬度线和 等经度差线，用于表示在透镜上安装覆盖层的基准方位的指示标记，
其中，设天线设置点的经度为Φ，纬度为θ，静止卫星的经度为Φs，经 度差ΔΦ＝Φ-Φs，
等经度差线为保持ΔΦ一定并变化θ所得到的半球面上的轨迹，
等纬度线为保持θ一定并变化ΔΦ所得到的半球面上的轨迹。
另外提出一种指示图，是一种用于无线电波透镜天线装置的指示图，在 半球形龙伯透镜的表面上或者在该透镜表面上粘贴的薄膜上绘有：用作天线 元件的位置配合指标的下述等纬度线和等经度差线，
其中，设天线设置点的经度为Φ，纬度为θ，静止卫星的经度为Φs，经 度差ΔΦ＝Φ-Φs，
等经度差线为保持ΔΦ一定并变化θ所得到的半球面上的轨迹，
等纬度线为保持θ一定并变化ΔΦ所得到的半球面上的轨迹。
另外提供一种无线电波透镜天线装置，将上述无线电波透镜天线装置与 上述指示图组合。
在例如反射板水平配置使用的情况下，上述天线装置只能对应来自反射 板上方的无线电波，但是对于包含赤道的面内存在的多个静止卫星、对于与 捕捉对象卫星相同数量的天线元件作为单一装置的静止卫星，可独立地进行 发送或接收。这是本天线装置的大优点。
而且，上述的天线装置利用元件安装部件，以对应静止卫星的间隔的间 隔首先在支持臂的元件支撑部安装天线元件。
接着，按照基于天线设置点的纬度和经度而预先作成的表或图决定仰角， 在形成角度的地方使支持臂可旋转并锁定该位置。
然后，朝着指定的方向安装天线装置。因此，一举完成各天线元件的方 位配合，各元件被放置在与对应卫星的间隔对应的位置。
由上，在大致可捕捉对象卫星的整体的位置确定天线元件的位置。
来自卫星的无线电波的焦点大致是沿支持臂的圆弧的元件保持部，所以 天线元件大体上摆放在无线电波的焦点附近。这里，总体上说，只有在赤道 上有观测点的情况下焦点完全沿着圆弧的元件保持部，如果改变纬度则焦点 与保持部的圆弧之间产生偏离。由于纬度的变化产生的与焦点的偏离并不很 大，可以无视。例如在使用直径为40cm左右的透镜天线(市场上销售的用 于BS、CS播放的抛物线天线的直径为45cm左右)的情况下，无线电波束的 半值幅度为4度左右，1度左右的偏离是充分使用可承受的范围。当然，没 有这种偏离更好，如果在每个天线元件设立仰角和方向角的微调整机构，可 进行该偏离的补偿。
而且，从天线设置点看的卫星的方位角和仰角依据天线的设置点而变化， 但如果具有方位角和偏波调整用旋转角的微调整机构，则也可对应由于设置 点不同造成的角度变化。
对于元件的安装间隔，提供对应各地域的卫星间隔的地域类别臂，使用 它也可减小误差。
这样，本发明的天线装置总体进行对应于多个卫星的多个天线元件的位 置配合，可实现调整的容易化、确实化和迅速化。
元件间间隔如果变窄，则产生元件的相互干涉的问题。设有多个支持臂 的上述装置，由于在各支持臂分别安装元件，可扩大同一臂上的元件间隔， 可缓解由于相互干涉造成的安装限制。
而且，静止卫星，例如在日本，位于东经110度～162度的限定范围。 因此，为了紧凑化，支持臂两端为直线使两端间的距离缩短，或者从侧面看 使两端弯曲，并使天线元件保持部沿天线元件的位置点，使用这样简单的支 持臂也没有问题。为了将这些臂与半圆的臂进行区别，称之为变形臂。
如果有上述的指示图，则可根据图确认天线元件的设置点。而且，也可 在确认的位置附上标记，由其进行元件的位置确定也可以，所以可容易地进 行大体准确的位置配合，对于分别进行各元件的位置配合的天线装置的调整 也变的简单。
本发明技术方案1为一种无线电波透镜天线装置，其结构为，把由电介 质形成的半球形龙伯透镜、设在该透镜的球的半球断面且比透镜直径尺寸大 的反射板和由夹持器支撑的设在透镜焦点部的天线元件一体化地组合，而且， 相对设置部设有安装部，与地面几乎垂直地将反射板安装在设置部。
本发明技术方案2为如本发明技术方案1所述的无线电波透镜天线装置， 在反射板上设有安装部，反射板则直接安装在建筑物、构筑物等的墙面或侧 面。
本发明技术方案3为一种无线电波透镜天线装置，其结构为，把由电介 质形成的半球形龙伯透镜、设在该透镜的球的半球断面且比透镜直径尺寸大 的反射板和由夹持器支撑的设在透镜焦点部的天线元件一体化地组合，而且， 相对设置部设有安装部，沿着设置部的斜面以与地面成倾斜的姿势将反射板 安装到设置部上。
本发明技术方案4为一种无线电波透镜天线装置，具有：无线电波的反 射板；沿反射面设置球的半球断面并设在反射板上的半球形龙伯透镜；进行 无线电波的发送、接收或发送接收的天线元件；和将该天线元件保持在固定 位置的夹持器，所述天线元件对应于多个通信对象而设有多个。
本发明技术方案5为一种无线电波透镜天线装置，具有：无线电波的反 射板；沿反射面设置球的半球断面并设在反射板上的半球形龙伯透镜；进行 无线电波的发送、接收或发送接收的天线元件；和跨越透镜的拱形的支持臂， 设置多个所述天线元件，在所述支持臂的沿透镜的球面的圆弧形元件保持部 上，以对应静止卫星的间隔的间隔安装天线元件的部件，而且设置以穿过透 镜中心的轴为支点使支持臂可旋转至任意位置的仰角调整机构。
本发明技术方案6为如本发明技术方案5所述的无线电波透镜天线装置， 在各天线元件和支持臂之间还设有天线元件的方位角和偏波调整用旋转角的 微调整机构。
本发明技术方案7为如本发明技术方案5或6所述的无线电波透镜天线 装置，具有多个支持臂，在以同一轴为支点的可旋转的该多个支持臂中分配 安装多个天线元件。
本发明技术方案8为如本发明技术方案5～7的任一项所述的无线电波透 镜天线装置，支持臂为一变形臂，其形状为：两端为非圆弧，在该非圆弧部 之间具有与透镜的球面的距离基本保持一定的圆弧形元件保持部。
本发明技术方案9为一种用于无线电波透镜天线装置的指示图，具有覆 盖在半球形龙伯透镜上的覆盖层，在该覆盖层的表面上绘有：用作天线元件 的位置配合指标的下述等纬度线和等经度差线，用于表示在透镜上安装覆盖 层的基准方位的指示标记，
其中，设天线设置点的经度为Φ，纬度为θ，静止卫星的经度为Φs，经 度差ΔΦ＝Φ-Φs，
等经度差线为保持ΔΦ一定并变化θ所得到的半球面上的轨迹，
等纬度线为保持θ一定并变化ΔΦ所得到的半球面上的轨迹。
本发明技术方案10为一种用于无线电波透镜天线装置的指示图，在半球 形龙伯透镜的表面上或者在该透镜表面上粘贴的薄膜上绘有：用作天线元件 的位置配合指标的下述等纬度线和等经度差线，
其中，设天线设置点的经度为Φ，纬度为θ，静止卫星的经度为Φs，经 度差ΔΦ＝Φ-Φs，
等经度差线为保持ΔΦ一定并变化θ所得到的半球面上的轨迹，
等纬度线为保持θ一定并变化ΔΦ所得到的半球面上的轨迹。
本发明技术方案11为一种无线电波透镜天线装置，将本发明技术方案4 至8的任一项的无线电波透镜天线装置与本发明技术方案9或10的指示图组 合。
本发明技术方案12为一种无线电波透镜天线装置，将具有无线电波的反 射板，沿反射面设置球的半球断面并设在反射板上的半球形龙伯透镜，进行 无线电波的发送、接收或发送接收的天线元件，该元件的夹持器的无线电波 透镜天线装置与本发明技术方案9或10的指示图组合。
本发明技术方案13为如本发明技术方案12所述的无线电波透镜天线装 置，将具有无线电波的反射板，沿反射面设置球的半球断面并设在反射板上 的半球形龙伯透镜，进行无线电波的发送、接收或发送接收的天线元件，该 元件的夹持器的无线电波透镜天线装置与把半球状的天线屏蔽器用作所述覆 盖层的本发明技术方案9所述的指示图组合，还包括可安装在所述天线屏蔽 器表面上的元件支架，在该元件支架上安装天线元件，通过在支架内选择安 装点进行相对于静止卫星的天线元件的位置配合。
附图说明
图1是表示本发明的天线装置的实施方式的斜视图；
图2是表示同上的天线装置的安装例的局部剖切的侧面图；
图3是表示安装部的其他例的侧面图；
图4是表示挂钩的一例的斜视图；
图5是表示对于阳台的栅栏的安装例的侧面图；
图6是割开的夹具的安装工具的平面图；
图7是表示本发明的天线装置的第2实施方式的平面图；
图8是同上的天线装置的侧面图；
图9是同上的天线装置的斜视图；
图10是反射板的形状决定方法的解说图；
图11是表示全国对应型反射板的最佳形状的图；
图12至图16是表示地域对应型反射板的图；
图17(a)是本发明的无线电波透镜天线装置的第3实施方式的侧面图；
图17(b)是同上的装置的平面图；
图18(a)是无线电波透镜天线装置的第4实施方式的侧面图；
图18(b)是同上的装置的平面图；
图19(a)是无线电波透镜天线装置的另外实施方式的侧面图；
图19(b)是同上的装置的平面图；
图20(a)是指示图的实施方式的平面图；
图20(b)是同上的图的侧面图；
图21(a)是表示图20的图的使用例的平面图；
图21(b)是其侧面图；
图22是表示使用指示图的其他例的斜视图；
图23是表示使用指示图的另外例的斜视图；
图24(a)是具有圆形反射板的现有龙伯天线装置的侧面图；
图24(b)是其平面图；
图25是从天线设置点看的卫星的方位角和仰角的说明图。

以下，根据图1至图6说明本发明的无线电波透镜天线装置的第1实施 方式。
如图1及图2所示，该天线装置是在反射板1上固定半球形的龙伯透镜 2，而且，由设置在反射板1上的夹持器3支撑，在透镜2的球面附近设置天 线元件(初级发射器)4，在反射板1上相对墙面设置安装部5。
反射板1由无线电波反射性好的金属板或由塑料板与无线电波反射用金 属膜粘合的复合板等形成。该反射板1只要可反射来自通信对象的无线电波 就可以，其形状并不限定为圆形。
龙伯透镜2是通过叠层一体化作成的：在由电介质形成的中心的半球体 上使介电常数和直径渐渐变化，使电介质材料的半球壳整体为多层的构造(例 如8层)。各部分的介电常数近似于通过先前的(1)式求出的值。
将该半球形龙伯透镜2的球的半球断面(圆形平面)通过粘接等固定在 反射板1的反射面上。透镜2安装在反射板1的中央也可以，但如果偏移配 置在与无线电波的到来方向相反一侧，则反射板1无须不必要的增大。而且， 这里所说的半球形透镜，也包括与半球相近形状的透镜。
夹持器3最好可进行天线元件4的位置调整。例示的夹持器3沿着透镜 2的外周设置圆弧导轨3a，和通过该导轨的引导移动到希望的位置、并在位 置确定后锁定固定的支持臂3b，在沿透镜2的球面弯曲的支持臂3上安装能 进行臂纵向位置调整的天线元件4，可将天线元件4设置在无线电波捕捉效 率高的位置(焦点及其附近)。
天线元件4的设置数没有特别限定。该数例如取为1，接收来自1个静 止卫星的无线电波也可以，该数取为多个，接收多束的多个静止卫星的无线 电波也可以。而且，可增加天线元件数量进行发送接收。
安装部5可以是各种形态。图1的安装部5是利用吊挂孔5a由图2所示 的安装在建筑物等的外墙A上的螺钉6吊挂。
反射板1的内侧设有图3所示的吊钩5b，该吊钩5b挂在图4所示的钩 挂7上，钩挂7由螺钉拧在墙面上，如图5所示，在反射板1的内侧设有大 的吊钩5c并吊挂在阳台的栅栏的扶手B上等，根据需要同时使用U字带5d 等固定在栅栏上，用图6所示的中间割开的夹具5e夹持电视天线等的柱子和 栅栏的竖杆等，从众所周知的安装工具中选择合适的就可以。
如果使用该安装工具在墙面等上使反射板近乎垂直地安装天线装置，则 只能对应来自反射板单面(表面)侧的无线电波，但即使如此，也可无问题 地进行与静止卫星和固定位置天线装置的发送接收。
而且，倾斜配置反射板1是将反射板倾斜地装在屋檐等处并用金属线束 缚固定的方法，不需要设置基座等。在这种情况下，与垂直配置反射板相比， 减少设置空间的效果不大，但可利用平常不用的屋檐等是其优点。
下面，基于图7至图9说明本发明的无线电波透镜天线装置的第2实施 方式。
如图所示，该天线装置也是在反射板1上固定半球形的龙伯透镜2，而 且，由设置在反射板1上的夹持器3’支撑，在透镜2的球面附近设置天线 元件4。
反射板1为扇形形状：由比透镜2的半径径大的大圆弧缘1a，位于透镜 2的外周附近相对大圆弧缘的小圆弧缘1b，连接两圆弧缘的端部的直线缘1c、 1d绘出。但是并不限定为这种形状。关键是可反射来自通信对象的无线电波， 把不参与无线电波反射的非功能区域尽力除去的形状就可以。
将该半球形龙伯透镜2的球的半球断面(圆形平面)通过粘接等固定在 反射板1的反射面上。透镜2的中心在反射板1的大圆弧缘1a的弧中心上， 因此，其状态为偏移配置在小圆弧缘1b侧并安装在反射板上。
夹持器3’最好可进行天线元件4的位置调整。例示的夹持器3’设有跨 越透镜2的拱形的支持臂9，在支持臂9上安装能进行臂纵向位置调整的天 线元件4。支持臂9的两端具有与反射板的反射面平行的支轴10(该轴位于 穿过透镜中心的线上)，将以该支轴为支点的支持臂的旋转与臂上的滑行组 合，可将天线元件4设置在无线电波捕捉效率高的位置(焦点附近)。该夹持 器3’当然不限定于图示的形态。
这样构成的无线电波透镜天线装置，通过除去以往为圆形的反射板的图 7的点划线部分实现了小型化，但对应多个静止卫星的情况下，如果反射板 太小就会显著降低发送接收性能。因此，研究了反射板的最佳形状和尺寸。 其形状和尺寸因使用的卫星、天线的使用场所、使用方法而不同，所以，表 1表示综合了对象地域和对象卫星数的设计例。表中的a表示图7所示的透镜 的半径，R表示反射板的功能部半径。扇的张开角ψ在设计例1、2中考虑到 反射板的形状取左右对称形状时的张开角，设计例3-11示出反射板为左右非 对称形状时的张开角。
首先列出日本现存的静止卫星
·BSAT-2a        东经110°
·JCSAT-110      东经110°
·Superbird D    东经110°
·JCSAT-4A       东经124°
·JCSAT-3        东经128°
·N-STARa        东经132°
·S-STARb        东经136°
·Superbird C    东经144°
·JCSAT-1B       东经150°
·JCSAT-2        东经154°
·SuperbirdA     东经158°
·SuperbirdB2    东经162°
表1
对象区域     对象卫星 反射板半径R 扇的张开角ψ 设计例1   全国 全部     a×2.19     130° 设计例2   本州   四国   九州 全部     a×1.89     104° 设计例3   全国 东经110°、124°、128°、 132°、136°、150°、154° 的各卫星     a×2.19     101° 设计例4   本州   四国   九州 东经110°、124°、128°、 132°、136°、150°、154° 的各卫星     a×1.89     85° 设计例5   全国 东经110°、124°、128° 的各卫星     a×2.19     57° 设计例6   本州   四国 东经110°、124°、128° 的各卫星     a×1.89     42°
  九州 设计例7   札幌     全部     a×1.93     71° 设计例8   东京     全部     a×1.63     80° 设计例9   大阪     全部     a×1.52     82° 设计例10   福冈     全部     a×1.41     82° 设计例11   那霸     全部     a×1.25     93°
为了防止在边缘的无线电波散射，反射板1的实际半径R最好比计算式 R＝a/cosθ求出的值长1个波长左右。小圆弧部的半径L也最好比透镜2的半 径a长1个波长左右。
只要不损害紧凑性，反射板的形状不是扇形也可以，而半径R和L比希 望的值长也可以，扇的张开角ψ比表1的值大也没有问题。
图10是解说反射板1为全国对应型时的理想形状的决定方法的图。在该 图中考虑有来自A～E的各方位的无线电波的情况。这里假定来自A和E的 无线电波的入射角θ1相等，而来自B和D的无线电波的入射角θ2也相等， 而且假定θ1＞θ2＞θ3(θ3为来自C方位的入射角)的关系成立。
在此条件下，如果来自A、E相反方向的角度为θ1的光射在透镜2上， 则长轴为2R1、短轴为2a的半个椭圆投影在反射面上。而且，如果来自B、 D相反方向的角度为θ2的光射在透镜2上，则长轴为2R2、短轴为2a的半 个椭圆投影在反射面上，而且如果来自C相反方向的角度为θ3的光射在透镜 2上，则长轴为2R3、短轴为2a的半个椭圆投影在反射面上。在此连接各椭 圆的包络线8。这样描出的实线的变形扇形(另外需要元件夹持器的安装部 等。而且，如果透镜的介电常数偏离前述的式(1)，则有时需要对应偏离量 修正形状)为最佳形状。根据天线的设置点，包络线8弯曲为凹形，或者扇 的形状为左右非对称。在包络线8弯曲为凹形的情况下，也可以直线连接两 端的椭圆以取代包络线，在这种情况下，包络线位于直线缘的内侧，不影响 无线电波的反射。
图11是基于上述的思想设计的全国对应型的左右对称形状的反射板的 具体例。图中，一点划线是日本的最东北点，虚线是最西南点，分别是对应 现存的全部静止卫星而确定的左右对称形的反射板形状。如果将2个图形重 叠而成为包含两图形的实线形状的反射板1，以此为共通反射板则在全国的 任何地方都可使用。大致上，最东北点的反射板形状是使以图12的线C为基 准的右半部分的图形为左右对称，最西南点的反射板形状是使以图1 6的线C 为基准的左半部分的图形为左右对称。
地域对应型反射板的理想形状根据捕捉卫星的数量和位置以及天线的使 用场所而变化。图12～图16中示出它们的例子。
如果象图12那样把按每个特定地域求出的若干图形重叠，基于图11同 样的思想而得到包含全部重叠图形的实线形状，则可得到例如北海道对应型 的反射板(其他地方也为同样的思路)。而且，例如，如果将图12的北海道 对应型的反射板形状与图13的东北对应型的反射板形状重叠得到包含各地 域的图形的形状，则可获得北海道和东北的共用反射板。地域对应型和多个 地域对应型的反射板也可以线C为基准将较大一侧的半个图形反转，置换较 小一侧的图形，从而获得良好的左右对称形状的反射板。其他地域的形状决 定的考虑方法完全相同，这样就省去了多余的部分，实现紧凑化。
下面，基于图17～图23说明本发明的天线装置的第3实施方式以及指 示图的实施方式。
图17～图20的无线电波透镜天线装置的结构为：在反射板1上固定半 球形的龙伯透镜2，而且在设置在反射板1上的支持臂9上安装多个天线元 件4。
龙伯透镜2由电介质形成，相当于整体为多层构造的各部分的介电常数 近似于由前述的式(1)求出的值。
天线元件4仅仅是天线也可以，与由低噪声放大器和频率变换器以及振 荡器等构成的电路基板配套也可以。
支持臂9是跨越透镜2的拱形的臂，沿着透镜2的圆弧面设有元件支持 部9a，而且，其两端具有作为旋转支点的支轴10。该两端的支轴10可旋转 地安装在角度调节器15上。该图中的装置，支轴10位于穿过透镜中心的轴 线上，但为了高精度地决定元件的位置，也可将臂的旋转中心故意与穿过透 镜中心的轴线偏离。
角度调节器15示出了由付有角度刻度15a的支架15b支撑的支轴10。 该调节器15具有将支持臂9固定在各旋转位置的锁定机构(未图示)。该锁 定机构在支架上设有与支轴10同心的圆弧的长孔，在支轴10上安装螺丝， 通过蝶形螺帽拧紧。
在支持臂9的元件保持部9a设有元件安装部件11。该元件安装部件11， 通过在支持臂9上的支架设定位置设置凹形、凸形和记号等，确定在指定位 置嵌入的嵌入式支架或滑行式支架的位置。在该支架上安装天线元件4的结 构等也可以，利用该元件安装部件11使天线元件之间的间隔对应卫星的间 隔。
由元件安装部件11安装的天线元件14的安装间隔，按以下方法决定。 例如在日本主要被利用的静止卫星位于东经110度、124度、128度、132度、 136度、144度、150度、154度、158度、162度的各地点。其中，例如在捕 捉东经124度和128度的卫星时，2个卫星的经度差为4度，但从日本国内 的天线设置点看则卫星间隔为约4.4度，此时，在元件保持部9a上以4.4 度(如果需要+修正角)的间隔安装天线元件4。
而且，如上所述，通过支持臂9的旋转按照纬度的变化将无线电波的焦 点从与元件保持部同心的圆弧上偏移，依据天线的设置点面向卫星的方位也 出现偏移，所以最好是在天线元件4和支持臂9之间设置方位角和偏波调整 用旋转角的微调整机构。或者提供以与各地域的平均卫星间隔一致的间隔决 定天线元件的位置和可安装的结构的地域类别支持臂，将该臂分别使用。这 里所说的地域类别支持臂，臂的一部分可交换，仅将该部分交换，则天线元 件可位于各地域的最佳点。
以下列出图17的无线电波透镜天线装置的设置方法。
1)在反射板1上标出装置设置时用于方位配合的标记(例如表示正南方 向的S和在南半球使用时表示正北的N等)。该标记预先标出也可以，但需 要确定该标记和天线元件的安装点的互相的位置关系。
2)只准备相应卫星数的天线元件，并安装在臂上的适当场所。
3)按照天线设置点的纬度和经度，由表或图决定仰角，使臂与该角度匹 配。
4)使正南标记朝南设置天线。
在此状态下，可大体捕捉所有的卫星。
5)一边接收来自各卫星的无线电波，一边调整天线元件的旋转角，使接 收电平为最大。而且，微调整(方位、仰角)天线元件的位置，设定并固定 其位置使接收电平为最大。对全部的卫星天线元件进行该操作。
通过以上操作，可容易地捕捉全体的多个卫星，天线元件的位置配合也 容易化。
图18表示第4实施方式。如前所述的4.4度的卫星间隔相当的狭窄， 在同一支持臂中按照该间隔安装天线元件时，需要小型的天线元件。如果不 能满足要求实现小型化，则会引起相邻的天线元件的相互干涉，只能放弃其 中一个卫星的捕捉。图18的装置在同一轴上设有两个具有旋转支点的支持臂 9。通过设置多个臂而在各支持臂9上分别安装天线元件4，则可扩大相邻天 线元件间的间隔，由此可消除上述的问题。
图19示出变形支持臂的使用例。为了使无线电波的焦点距离为一定，支 持臂9的元件保持部9a取与透镜2同心的圆弧形状。偏离元件保持部9a的 区域对焦点距离没有任何影响，因此，支持臂9的两端部取图19那样的形状 也可以。如果取图19的形状，则臂的两端间的距离缩短，可实现紧凑化。而 且，如图19(a)中的点划线所示，臂9的两端由侧面视成弯曲，该形状对于 元件保持部9a理想地沿着天线元件的位置决定点是有效的。
下面，在图20中表示指示图的实施方式。
如图20所示那样描绘等纬度以及等经度差的轨迹的图在本发明中称为 指示图。
例如设天线设置点的经度为Φ，纬度为θ，静止卫星的经度为Φs，经度 差ΔΦ＝Φ-Φs，
则等经度差线为描绘保持ΔΦ一定并变化θ所得到的半球面上的轨迹，
等纬度线为描绘保持θ一定并变化ΔΦ所得到的半球面上的轨迹。
该指示图17例如描绘在天线屏蔽器18上，将其覆盖在半球透镜上，由 天线设置点的纬度以及天线设置点的经度与所希望的卫星所处的经度的差， 决定卫星捕捉位置。
基于图21说明使用图20的指示图时的具体的天线元件设置方法。
1)在反射板上设置透镜天线2并覆盖天线屏蔽器18。
2)在天线屏蔽器18上描绘指示图17和指示标记19。
3)调整天线屏蔽器18使指示标记19面向后述的方位标记20。
4)在反射板1上付与表示正南方向的方位标记(这里是S)20(设置在 南半球时付与表示正北方向的标记N)。
5)如果必要，则以S(N)为基准，对应对象卫星的经度标记卫星方位 也可以。
6)在该状态下，在指示图17上的天线设置点上暂时定住该卫星用天线 元件4(初级发射器)。
7)对需要的全部卫星的天线元件4进行同样的操作。
8)确认指示标记19与方位标记20相合，移动反射板1，将方位标记20 朝南(北)设置。
9)一边接收来自各卫星的无线电波，一边调整天线元件的旋转角，使接 收电平为最大。而且，微调天线元件的位置，设定并固定其位置使接收电平 为最大。对全部的卫星天线元件进行该操作。
使用这样的指示图，可可靠且容易地进行卫星的捕捉，可简单地进行天 线元件的位置配合。
而且，通过在天线屏蔽器等的表面上描绘指示图，不需要用于方位调整 的特别用具，在经济上等也有利。
在此说明了在天线屏蔽器18上描绘指示图17、使其具有天线屏蔽器本 来的天线覆盖层的功能的情况，但如果是只在确定天线位置时使用的一次性 夹具也可以。此时，需要在天线设置后去除该指示图覆盖层的机构，例如， 最好是在只留下绘有图的一侧的1/4球的覆盖层上绘图。
如果是不需要天线屏蔽器的透镜，在透镜的表面上印制图也可以，而且， 也可将印制了图的纸等粘贴在透镜上使用。
而且，在图21中，对于一个天线元件4示出了一个天线支持柱22，但 使用如图17～图19那样的臂方式也可以。而且，如图22所示那样采用将支 持柱22和支撑多个天线元件4的小臂23组合的支持工具也可以。此时，臂 的形状与图的轨迹并不完全一致，所以最好在各个天线元件设置方位角和仰 角的微调整机构，这样与指示图本来的优点即可靠设置的目的一致。
而且，如图23所示，也可以是表面安装型的透镜天线装置：各个天线元 件4固定在支架24内的任意位置(与图上标记的位置对应的位置)，元件支 架24的尺寸为覆盖指示图17的尺寸或只有该天线元件存在的范围的尺寸， 该支架可安装在天线屏蔽器18的表面上或与天线屏蔽器一体化。如果在支架 24以微小间距设置多个元件或元件安装工具的插入洞穴等，则可选择任意位 置的洞穴在希望的位置安装元件或元件安装工具。此时，若使用元件安装工 具，则可在此设置方位角和旋转角的微调整机构。
而且，本发明的天线装置可以是分别保持各个天线元件，也可以是将多 个元件一起保持。
如上所述，本发明的第1实施方式的无线电波透镜天线装置，由于近乎 垂直地设置反射板，所以不象水平设置反射板的天线装置或抛物线天线那样 庞大，因此不需要大的设置空间，而且，可利用通常不使用的墙面或阳台的 栅栏的外侧面、屋顶以及墙面等上设置的柱子等作为设置部，缓解空间面的 设置限制，可提高设置场所的自由度，可紧凑地设置在不碍事的地方。
而且，由于反射板近乎垂直，所以可省掉积雪或滞留雨滴的除去的对策。
另外，可将反射板作为安装工具使用，不需要特别的支持工具或安装工 具。而且，反射板可用作支持面，所以扩大了支持面积，可提高支持的稳定 性。而且，半球透镜强度高不易受到风压的影响，所以可提高耐风性。
本发明的第2实施方式的无线电波透镜天线装置，除去了不参与无线电 波反射的反射板的部位，只留下可对应来自规定范围方位的无线电波的部位， 使反射板变为最小的尺寸，可实现小型化、轻量化和降低成本，操作性提高， 减小设置空间。
而且，可充分确保天线所要求的电气性能，可以比BS、CS播放用的抛 物线天线小型的尺寸进行来自多个静止卫星或对方天线的无线电波的接收或 发送接收。
而且，本发明的第3实施方式的无线电波透镜天线装置，具有多个天线 元件，所以对于多个静止卫星可独立地进行发送接收，不需要增加天线数。 而且，具有旋转式的支持臂，在支持臂上以对应卫星间隔的间隔安装多个天 线元件，此后，使支持臂以需要角度旋转，所以可一并进行对应各静止卫星 的多个天线元件的位置配合，调整作业变得非常简单。
而且，本发明的指示图以及使用指示图的天线装置，可通过目测确认天 线元件的位置决定点(卫星捕捉点)进行元件的位置配合，可可靠和容易地 捕捉卫星。而且，不需要方位调整用的特别用具，在经济上也有利。
本申请是以下专利申请的分案申请：申请号：02818628.1，申请日：2002.9.9，
发明名称：无线电波透镜天线装置