JP6198647B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
この発明は、導波管を用いたアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device using a waveguide.
従来、電波を放射する一次放射器と、この放射電波を反射する反射鏡からなる反射鏡アンテナが用いられている。一般に、反射鏡アンテナの一次放射器には、導波管の一端部をホーン状に開口してなるホーンアンテナが用いられている。このホーンアンテナは、放射特性が導波管の軸心に対して回転対称であること、発生するサイドローブのレベルが低いこと、及び発生する交差偏波のレベルが低いことなどが求められている。 Conventionally, a reflector antenna including a primary radiator that radiates radio waves and a reflector that reflects the radiated radio waves is used. In general, a horn antenna in which one end of a waveguide is opened in a horn shape is used as a primary radiator of a reflector antenna. This horn antenna is required to have a radiation characteristic that is rotationally symmetric with respect to the waveguide axis, a low level of side lobes, and a low level of cross polarization. .
一般に、導波管においては、管内を伝搬する電波の電磁界分布の各形態を「モード」という。例えば、電波の伝搬方向(すなわち導波管の管軸方向)に電界成分を持たない形態を「TE(Transverse Electric)モード」といい、電波の伝搬方向に磁界成分を持たない形態を「TM(Transverse Magnetic)モード」という。また、断面の形状が円形状の円形導波管においては、断面の円周に沿う電界分布の山数がm個で、かつ断面の半径方向に沿う電界分布の山数がn個のTEモードを「TEmnモード」という(m,nは0以上の整数)。同様に、断面の円周に沿う電界分布の山数がm個で、かつ断面の半径方向に沿う電界分布の山数がn個のTMモードを「TMmnモード」という。 In general, in a waveguide, each form of electromagnetic field distribution of radio waves propagating in the tube is called a “mode”. For example, a form that does not have an electric field component in the propagation direction of radio waves (that is, the tube axis direction of the waveguide) is referred to as a “TE (Transverse Electric) mode”, and a form that does not have a magnetic field component in the propagation direction of radio waves is “TM ( It is referred to as “Transverse Magnetic” mode. In a circular waveguide having a circular cross section, the TE mode has m number of electric field distributions along the circumference of the cross section and n electric field distributions along the radial direction of the cross section. Is referred to as “TEmn mode” (m and n are integers of 0 or more). Similarly, a TM mode in which the number of peaks of the electric field distribution along the circumference of the cross section is m and the number of peaks of the electric field distribution along the radial direction of the cross section is n is referred to as “TMmn mode”.
また、導波管の管内を最も低い周波数で電波が伝搬するモードを「基本モード」という。この基本モードよりも高い周波数で電波が伝搬するモードを「高次モード」という。円形導波管においては、TE11モードが基本モードとなり、TM11モード及びTE12モードなどが高次モードとなる。 A mode in which radio waves propagate through the waveguide tube at the lowest frequency is called a “basic mode”. A mode in which radio waves propagate at a higher frequency than the basic mode is referred to as a “higher order mode”. In the circular waveguide, the TE11 mode is a fundamental mode, and the TM11 mode, the TE12 mode, and the like are higher-order modes.
円形導波管の一端部をホーン状に開口してなる円錐ホーンアンテナは、アンテナ内をTE11モードで伝搬した電波を放射する。この放射電波は、偏波方向に沿う面(いわゆる「E面」)内のビーム幅が、伝搬方向に沿って偏波方向と垂直な面(いわゆる「H面」)内のビーム幅よりも狭くなっている。そのため、E面内のサイドローブのレベルが高くなる。また、円偏波の電波を放射した場合、交差偏波のレベルが高くなる。 A conical horn antenna formed by opening one end of a circular waveguide into a horn shape radiates radio waves propagated in the TE11 mode in the antenna. This radiated radio wave has a beam width in a plane along the polarization direction (so-called “E plane”) narrower than a beam width in a plane (so-called “H plane”) perpendicular to the polarization direction along the propagation direction. It has become. Therefore, the level of the side lobe in the E plane becomes high. Further, when circularly polarized radio waves are radiated, the level of cross polarization becomes high.
これに対し、基本モードであるTE11モードに高次モードであるTM11モードを適切な合成比率で合成した合成モードで伝搬した電波を放射するように構成することで、サイドローブ及び交差偏波のレベルを低くして、かつ放射特性を回転対称にしたホーンアンテナが用いられている。また、基本モードに対する高次モードの合成比率に応じて、交差偏波のレベルは高くなるがサイドローブのレベルを更に低くしたホーンアンテナも用いられている。また、TM11モードと異なる高次モード(例えばTE12モード)を更に合成したホーンアンテナも用いられている。 On the other hand, the side lobe and the level of cross polarization are configured by radiating radio waves propagated in a combined mode in which a higher-order mode TM11 mode is combined with a basic mode TE11 mode at an appropriate combining ratio. A horn antenna having a low radiating characteristic and a rotationally symmetric radiation characteristic is used. In addition, a horn antenna is used in which the level of cross polarization increases, but the side lobe level is further lowered according to the combination ratio of the higher-order mode to the fundamental mode. Further, a horn antenna obtained by further combining a higher order mode (for example, TE12 mode) different from the TM11 mode is also used.
TE11モードのみが伝搬する断面径に形成された円形導波管においては、円形導波管の内周面部にステップ状の段差部又はフレア状の傾斜部を形成して断面径を変化させることで、管内の電界分布がTE11モードの電界分布からTM11モードの電界分布に近づくように変化する。これにより、TE11モードにTM11モードを合成した合成モードを発生させている。ここで、TE11モードに対するTM11モードの合成比率は、段差部又は傾斜部の断面径の値や、段差部又は傾斜部を形成する管軸方向の位置に応じて変化する。 In a circular waveguide formed with a cross-sectional diameter in which only the TE11 mode propagates, a step-shaped stepped portion or a flare-shaped inclined portion is formed on the inner peripheral surface portion of the circular waveguide to change the cross-sectional diameter. The electric field distribution in the tube changes from the TE11 mode electric field distribution to the TM11 mode electric field distribution. As a result, a synthesis mode in which the TM11 mode is synthesized with the TE11 mode is generated. Here, the composite ratio of the TM11 mode to the TE11 mode varies depending on the value of the cross-sectional diameter of the stepped portion or the inclined portion and the position in the tube axis direction that forms the stepped portion or the inclined portion.
例えば、非特許文献1には、円錐ホーンアンテナの内周面部に段差部を形成することで、TE11モードにTM11モードを合成した合成モードを発生させるホーンアンテナが開示されている。また、特許文献1には、円形導波管の断面径を階段状に変化させ、かつ円形導波管の中空部に挿通した棒状の誘電体の外周面部に段差部を形成することで、TE11モードにTM11モードを合成した合成モードを発生させるホーンアンテナが開示されている。また、特許文献1には、このホーンアンテナを一次放射器に用いた反射鏡アンテナも開示されている。
For example, Non-Patent
従来のホーンアンテナは、合成モードを発生させるために円形導波管の内周面部に段差部を形成している。そのため、製造時に円形導波管の内周面部を加工する工程が生じて、製造工程が複雑になる課題があった。 In the conventional horn antenna, a step portion is formed on the inner peripheral surface portion of the circular waveguide in order to generate a synthesis mode. Therefore, the process which processes the internal peripheral surface part of a circular waveguide arises at the time of manufacture, and the subject that a manufacturing process becomes complicated occurred.
また、予めTE11モードのみを用いるように導波管及び反射鏡を設計した反射鏡アンテナにおいて、後から合成モードを発生させるために導波管の断面径を変化させると、一次放射器によるブロッキングが増大したり、反射鏡の形状を併せて変更する必要が生じたりする。そのため、導波管及び反射鏡の設計が複雑になる課題があった。 In addition, in a reflector antenna in which a waveguide and a reflector are designed in advance so as to use only the TE11 mode, if the cross-sectional diameter of the waveguide is changed to generate a composite mode later, blocking by the primary radiator is caused. It may increase, or the shape of the reflecting mirror needs to be changed together. Therefore, there has been a problem that the design of the waveguide and the reflecting mirror becomes complicated.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、導波管の断面径の変化を不要として、基本モードに高次モードを合成した合成モードを発生させることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an antenna capable of generating a combined mode in which a higher-order mode is combined with a fundamental mode without requiring a change in the cross-sectional diameter of the waveguide. An object is to provide an apparatus.
この発明のアンテナ装置は、開口部から電波を放射する導波管と、導波管の中空部の一部に充填した第1誘電体と、開口部に向けて開口し、かつ第1誘電体の一端部に導波管の軸心に沿うように穿設した孔部と、断面の径が導波管の中空部の断面の径よりも小さく、かつ第1誘電体の他端部に導波管の軸心に沿うように突設した第2誘電体と、を具備するものである。 An antenna device according to the present invention includes a waveguide that radiates radio waves from an opening, a first dielectric that fills a portion of the hollow of the waveguide, an opening that opens toward the opening, and the first dielectric A hole bored along one end of the waveguide along the axis of the waveguide, and the diameter of the cross section is smaller than the diameter of the cross section of the hollow portion of the waveguide, and is led to the other end of the first dielectric. And a second dielectric projecting along the axis of the wave tube.
この発明のアンテナ装置によれば、導波管の断面径の変化を不要として、基本モードに高次モードを合成した合成モードを発生させることができる。 According to the antenna device of the present invention, it is possible to generate a combined mode in which a higher-order mode is combined with a fundamental mode without changing the cross-sectional diameter of the waveguide.
実施の形態1.
図1を参照して、この発明の実施の形態1のアンテナ装置について説明する。
図中、1は導波管である。導波管1は、断面の形状が円形状の円形導波管で構成されている。導波管1は、一端部の開口部11から入射して管内を伝搬した電波を、他端部の開口部12から放射するものである。
With reference to FIG. 1, an antenna apparatus according to
In the figure, 1 is a waveguide. The
導波管1の中空部の一部に、第1誘電体2が充填されている。第1誘電体2の一端部には、導波管1の開口部12に向けて開口し、かつ導波管1の軸心13に沿う円柱形状の孔部21が穿設されている。
A first dielectric 2 is filled in a part of the hollow portion of the
第1誘電体2の他端部には、導波管1の軸心13に沿うように第2誘電体3が突設されている。第2誘電体3の形状は、導波管1の軸心13と直交する断面の径d3が、孔部21の断面の径d1よりも大きく、かつ導波管1の中空部の断面の径d2よりも小さい円柱形状に形成されている。
A
図1及び図2を参照して、このようにして構成されたアンテナ装置100の動作について、送信アンテナとして動作し、かつ基本モードであるTE11モードに高次モードであるTM11モードを合成する動作について説明する。ここで、図2(a)〜(d)における実線の矢印は、導波管1の断面内の電界分布の一例を示している。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the operation of the
まず、導波管1の開口部11から入射した電波は、導波管1の管内を伝搬する。このとき、電波は円形導波管の基本モードであるTE11モードで伝搬する。TE11モードにおける導波管1の断面内の電界分布は、図2(a)に示すような電界分布となる。
First, a radio wave incident from the
次いで、第2誘電体3の端面部31を含む図中A−A’線で示す第1断面において、入射した電波の電界分布が変化する。すなわち、電界が第2誘電体3と導波管1の中空部との境界部(すなわち導波管1の断面の中央部)に集中する。
Next, the electric field distribution of the incident radio wave changes in the first cross section indicated by the line A-A ′ in the drawing including the
次いで、第2誘電体3と第1誘電体2間の図中B−B’線で示す第2断面において、入射した電波の電界分布が更に変化する。すなわち、第2誘電体3と導波管1の中空部との境界部に集中していた電界が、連続した強度分布の電界となる。これにより、導波管1の断面内の電界分布は、図2(a)に示すTE11モードの電界分布に図2(b)に示すTM11モードの電界分布を所定の合成比率で合成した、図2(c)に示すような第1合成モードの電界分布となる。
Next, the electric field distribution of the incident radio wave further changes in the second cross section indicated by the line B-B ′ in the drawing between the
次いで、孔部21の底面部22を含む図中C−C’線で示す第3断面において、入射した電波の電界分布が更に変化する。すなわち、導波管1の軸心13に沿うように孔部21を設けたことにより、電界が第1誘電体2の内周面部(すなわち導波管1の断面の中央部)に更に集中する。
Next, the electric field distribution of the incident radio wave further changes in the third cross section indicated by the C-C ′ line in the drawing including the
最終的に、導波管1の断面内の電界分布は、図2(c)に示す第1合成モードよりもTM11モードの合成比率を高くした、図2(d)に示すような第2合成モードの電界分布となる。この第2合成モードで伝搬した電波が、開口部12から放射される。
Finally, the electric field distribution in the cross-section of the
ここで、第1誘電体2、第2誘電体3及び孔部21の管軸方向の長さ並びに断面の径などの寸法を調整することで、第2合成モードにおけるTE11モードに対するTM11モードの合成比率が変化する。これにより、第2合成モードの合成比率が適切な合成比率となるように第1誘電体2、第2誘電体3及び孔部21の寸法を設定しておくことで、開口部12から放射される電波の放射特性を軸心13に対して回転対称な放射特性にして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。
Here, the synthesis of the TM11 mode with respect to the TE11 mode in the second synthesis mode is performed by adjusting the dimensions of the
なお、アンテナ装置100は、いわゆる「アンテナの可逆性」により、受信アンテナとして動作する場合も送信アンテナとして動作する場合と同様に動作する。
Note that the
以上のように、この実施の形態1のアンテナ装置100は、導波管1の中空部の一部に第1誘電体2を充填している。第1誘電体2の一端部に、導波管1の軸心13に沿うように孔部21を穿設している。第1誘電体2の他端部に、断面の径d3が導波管1の中空部の断面の径d2よりも小さい第2誘電体3を突設している。
これにより、導波管1の断面径の変化を不要として、TE11モードにTM11モードを合成した合成モードを発生させることができる。また、TE11モードに対するTM11モードの合成比率が適切な比率となるように第1誘電体2、第2誘電体3及び孔部21の寸法を設定することで、開口部12から放射される電波の放射特性を軸心13に対して回転対称な放射特性にして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。
As described above, in the
This makes it possible to generate a combined mode in which the TM11 mode is combined with the TE11 mode without requiring a change in the cross-sectional diameter of the
また、製造時に第1誘電体2、第2誘電体3及び孔部21の形状を加工する工程を設けるだけで、合成モードを発生するアンテナ装置を得ることができる。すなわち、製造時に導波管1の内周面部に段差部を形成する工程を不要とし、より簡便にアンテナ装置を製造することができるようになる。
In addition, an antenna device that generates a combined mode can be obtained simply by providing a process of processing the shapes of the
また、TE11モードのみを用いるように設計されたホーンアンテナの中空部に第1誘電体2及び第2誘電体3を装荷するだけで、合成モードを発生するアンテナ装置を得ることができる。すなわち、このアンテナ装置100を反射鏡アンテナの一次放射器に用いた場合、TE11モードのみを用いるように設計された反射鏡アンテナにおいて後から合成モードを発生させる場合であっても、導波管の断面径を変更する必要がなくなり、反射鏡の再設計をより容易にすることができる。
In addition, an antenna device that generates a combined mode can be obtained simply by loading the
なお、孔部21及び第2誘電体3の形状は、円柱形状に限定されるものではない。周面をテーパ状に形成した円錐台形状のものとしてもよい。
Note that the shapes of the
実施の形態2.
図3を参照して、副反射鏡及び主反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図1に示す実施の形態1のアンテナ装置100と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 3, an antenna apparatus provided with a sub-reflecting mirror and a main reflecting mirror will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の開口部12と対向して、副反射鏡5が配置されている。副反射鏡5は、図3に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部12から放射された電波を反射面51で反射するものである。
A
副反射鏡5の反射面51の形状は、楕円の一部を導波管1の軸心13を中心に回転してなる回転楕円面を含む、回転対称な形状である。この回転楕円面は、楕円の第1焦点52が開口部11から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ楕円の第2焦点53が導波管1の軸心13上と異なる位置にある回転楕円面である。
The shape of the reflecting
副反射鏡5の反射面51と対向して、主反射鏡6が配置されている。主反射鏡6は、図3に二点鎖線の矢印で示す如く、副反射鏡5で反射した電波を反射面61で所定の方向に反射するものである。反射面61の形状は、放物線の一部を導波管1の軸心13を中心に回転してなる回転放物面を含む、回転対称な形状である。
The main reflecting
第1誘電体2の一端部と副反射鏡5の反射面51との間に、第3誘電体7が介在されている。第3誘電体7は、第1誘電体2と一体の誘電体で構成されている。また、第3誘電体7は、孔部21と連通して導波管1の軸心13に沿うように貫通した中空部71を有している。
A
このようにして構成されたアンテナ装置101は、以下のように実施の形態1のアンテナ装置100と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡5の反射面51で反射される。この反射電波は、主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、副反射鏡5の反射面51の形状を図3に示すような回転楕円面を含む形状としたことにより、副反射鏡5で反射された電波Iは、導波管1に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡6に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管1による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。
At this time, since the shape of the reflecting
以上のように、この実施の形態2のアンテナ装置101は、導波管1の中空部に第1誘電体2及び第2誘電体3を設けている。また、第1誘電体2の一端部と副反射鏡5の反射面51との間に、第3誘電体7が介在している。
これにより、導波管1の断面径の変化を不要として、TE11モードにTM11モードを合成した合成モードを発生させることができる。
As described above, in the
This makes it possible to generate a combined mode in which the TM11 mode is combined with the TE11 mode without requiring a change in the cross-sectional diameter of the
また、副反射鏡5の反射面51の形状を、図3に示すような回転楕円面を含む形状としている。これにより、導波管1による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。
Further, the shape of the reflecting
なお、主反射鏡6の反射面61の形状は、図3に示すような回転放物面を含む形状に限定されるものではない。電波を反射する方向などに応じて、任意の形状のものを用いて良い。
The shape of the reflecting
実施の形態3.
図4を参照して、実施の形態2と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図3に示す実施の形態2のアンテナ装置101と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 4, an antenna apparatus provided with a sub-reflecting mirror having a shape different from that of the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の開口部12と対向して、副反射鏡5aが配置されている。副反射鏡5aは、図4に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部12から放射された電波を反射面51aで反射するものである。
A
副反射鏡5aの反射面51aの形状は、楕円の一部を導波管1の軸心13を中心に回転してなる回転楕円面を含む、回転対称な形状である。この回転楕円面は、楕円の第1焦点52aが開口部11から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ楕円の第2焦点53aが導波管1の軸心13上の位置にある回転楕円面である。
The shape of the reflecting
このようにして構成されたアンテナ装置102は、以下のように実施の形態2のアンテナ装置101と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡5aの反射面51aで反射される。この反射電波は、主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、副反射鏡5aの反射面51aの形状を図4に示すような回転楕円面を含む形状としたことにより、副反射鏡5aで反射された電波Iは、導波管1に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡6に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管1による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。
At this time, the shape of the reflecting
実施の形態4.
図5を参照して、実施の形態2と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図3に示す実施の形態2のアンテナ装置101と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
With reference to FIG. 5, an antenna apparatus provided with a sub-reflecting mirror having a shape different from that of the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の開口部12と対向して、副反射鏡5bが配置されている。副反射鏡5bは、図5に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部12から放射された電波を反射面51bで反射するものである。
A
副反射鏡5bの反射面51bの形状は、双曲線の一部を導波管1の軸心13を中心に回転してなる回転双曲面を含む、回転対称な形状である。この回転双曲面は、双曲線の第1焦点52bが開口部12から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ双曲線の第2焦点53bが導波管1の軸心13上と異なる位置にある回転双曲面である。
The shape of the reflecting
このようにして構成されたアンテナ装置103は、以下のように実施の形態2のアンテナ装置101と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡5bの反射面51bで反射される。この反射電波は、主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、副反射鏡5bの反射面51bの形状を図5に示すような回転双曲面を含む形状としたことにより、副反射鏡5bで反射された電波Iは、導波管1に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡6に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管1による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。
At this time, the shape of the reflecting
実施の形態5.
図6を参照して、実施の形態2と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図3に示す実施の形態2のアンテナ装置101と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 6, an antenna device provided with a sub-reflecting mirror having a shape different from that of the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の開口部12と対向して、副反射鏡5cが配置されている。副反射鏡5cは、図6に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部12から放射された電波を反射面51cで反射するものである。
A sub-reflecting mirror 5c is disposed so as to face the
副反射鏡5cの反射面51cの形状は、双曲線の一部を導波管1の軸心13を中心に回転してなる回転双曲面を含む、回転対称な形状である。この回転双曲面は、双曲線の第1焦点52cが開口部12から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ双曲線の第2焦点53cが導波管1の軸心13上の位置にある回転双曲面である。
The shape of the reflecting
このようにして構成されたアンテナ装置104は、以下のように実施の形態2のアンテナ装置101と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡5cの反射面51cで反射される。この反射電波は、主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、副反射鏡5cの反射面51cの形状を図6に示すような回転双曲面を含む形状としたことにより、副反射鏡5cで反射された電波Iは、導波管1に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡6に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管1による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。
At this time, the shape of the reflecting
実施の形態6.
図7及び図8を参照して、実施の形態2と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図3に示す実施の形態2のアンテナ装置101と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIGS. 7 and 8, an antenna device provided with a sub-reflecting mirror having a shape different from that of the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の開口部12と対向して、第1反射部81が設けられている。第1反射部81は、開口部12から放射された電波の大部を、円錐形状の第1反射面82で放射状に反射するものである。
A first reflecting
第1反射部81の外周部に、第2反射部83が設けられている。第2反射部83は、開口部12から放射された電波の一部を、軸心が導波管1の軸心13に沿うように設けた複数の円筒状の第1溝部84で反射するものである。
A second reflecting
第2反射部83の外周部に、第3反射部85が設けられている。第3反射部85は、開口部12から放射された電波の一部及び第1反射面82で反射された電波の一部を、開口部12及び第1反射面82と対向したテーパ状の第2反射面86で反射するものである。第1反射部81、第2反射部83及び第3反射部85によって、副反射鏡8が構成されている。
A third reflecting
第1誘電体2の一端部と第1反射部81の第1反射面82との間に、第3誘電体7aが介在されている。第3誘電体7aは、第1誘電体2と一体の誘電体で構成されている。また、第3誘電体7aは、孔部21と連通して導波管1の軸心13に沿うように貫通した中空部71aを有している。
A
このようにして構成されたアンテナ装置105は、以下のように実施の形態2のアンテナ装置101と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡8の第1反射面82、第1溝部84及び第2反射面86で反射される。この反射電波は、主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、第2反射部83に第1溝部84を設けたことにより、アンテナ装置105の利得を高くして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。さらに、第1溝部84は、軸心が導波管1の軸心13に沿う円筒状に形成されていることから、電波のE面の反射位置とH面の反射位置とが軸心13と直交する面内において同じ位置となる。これにより、回転対称な放射特性を維持することができる。
At this time, by providing the
また、第3反射部85にテーパ状の第2反射面86を設けたことにより、第2反射部83の表面に沿って(すなわち、第1溝部84の開口を横切って)副反射鏡8の中心部から端部に向かう方向に伝搬する電波も、主反射鏡6に向けて反射することができる。これにより、副反射鏡8の断面径を小さく形成しても、副反射鏡8の背面側に漏洩する不要な電波を低減することができる。
Further, by providing the second reflecting
以上のように、この実施の形態6のアンテナ装置105は、円錐形状の第1反射面を有する第1反射部81と、円筒状の第1溝部を有する第2反射部83と、テーパ状の第2反射面86を有する第3反射部85によって、副反射鏡8が構成されている。
これにより、回転対称な放射特性を維持したまま、アンテナ装置105の利得を高くして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。また、副反射鏡8の背面側に漏洩する不要な電波を低減することができる。
As described above, the
Accordingly, it is possible to increase the gain of the
実施の形態7.
図9を参照して、副反射鏡に第4反射部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図7及び図8に示す実施の形態6のアンテナ装置105と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 9, an antenna device in which the fourth reflecting portion is provided in the sub-reflecting mirror will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
第3反射部85の外周部に、第4反射部87が設けられている。第4反射部87は、軸心が導波管1の軸心13に沿うように設けた複数の円筒状の第2溝部88を有している。第1反射部81、第2反射部83、第3反射部85及び第4反射部87によって、副反射鏡8aが構成されている。
A fourth reflecting
このようにして構成されたアンテナ装置106は、以下のように実施の形態6のアンテナ装置105と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡8の第1反射面82、第1溝部84及び第2反射面86で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、第3反射部85にテーパ状の第2反射面86を設けたことにより、副反射鏡8の断面径を小さく形成しても、副反射鏡8の背面側に漏洩する不要な電波を低減することができる。また、第3反射部85の外周部に、第2溝部88を有する第4反射部87を設けたことにより、副反射鏡8の背面側に漏洩する不要な電波を更に低減することができる。
At this time, by providing the tapered second reflecting
実施の形態8.
図10を参照して、導波管の外周面部にコルゲート状の第3溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図7及び図8に示す実施の形態6のアンテナ装置105と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 10, an antenna device in which a corrugated third groove is provided on the outer peripheral surface of the waveguide will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の主反射鏡6側の外周面部に、中心部が導波管1の軸心13上にある複数のリング状の第1突条15が配列されている。第1突条15間の間隙によって、コルゲート状の第3溝部16が形成されている。第3溝部16の深さは、開口部12から放射される電波の周波数における波長の1/4長さと同等の深さに形成されている。
A plurality of ring-shaped
副反射鏡8に最も近い第1突条15から導波管1の外周面部にかけて傾斜するように、テーパ部17が形成されている。
A tapered
このようにして構成されたアンテナ装置107は、以下のように実施の形態6のアンテナ装置105と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡8の第1反射面82、第1溝部84及び第2反射面86で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、副反射鏡8で反射された電波の一部が、導波管1の外周面部に沿って伝搬する場合がある。この場合、この電波は主反射鏡6で再び副反射鏡8に向けて反射されることになり、副反射鏡8と主反射鏡6間で電波が往復する(いわゆる「多重反射」が発生する)。この実施の形態8のアンテナ装置107は、導波管1の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第3溝部16で吸収することにより、副反射鏡8と主反射鏡6間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。
At this time, a part of the radio wave reflected by the
また、テーパ部17を設けたことにより、副反射鏡8と第1突条15間での多重反射の発生も抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。
In addition, by providing the tapered
なお、第3溝部16の深さは、開口部12から放射される電波の周波数における波長の1/4長さと同等の深さに限定されるものではない。第3溝部16の深さを各々異なる深さに形成して、所定の周波数帯域内の周波数の電波を吸収するものとしてもよい。
The depth of the
また、副反射鏡8の形状は、図10に示すものに限定されるものではない。図3〜図6又は図9に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。
Further, the shape of the
実施の形態9.
図11を参照して、実施の形態8と異なる形状の第3溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図7及び図8に示す実施の形態6のアンテナ装置105と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 11, an antenna apparatus provided with a third groove having a shape different from that of the eighth embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の外周面部の全長に亘って、中心部が導波管1の軸心13上にある複数のリング状の第1突条15aが配列されている。第1突条15a間の間隙によって、コルゲート状の第3溝部16aが形成されている。第3溝部16aの深さは、開口部12から放射される電波の周波数における波長の1/4長さと同等の深さに形成されている。
A plurality of ring-shaped
このようにして構成されたアンテナ装置108は、以下のように実施の形態6のアンテナ装置105と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡8の第1反射面82、第1溝部84及び第2反射面86で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、導波管1の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第3溝部16aで吸収することにより、副反射鏡8と主反射鏡6間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。
At this time, radio waves propagating along the outer peripheral surface portion of the
なお、副反射鏡8の形状は、図11に示すものに限定されるものではない。図3〜図6又は図9に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。
Note that the shape of the
実施の形態10.
図12を参照して、導波管の開口部に第4溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図11に示す実施の形態9のアンテナ装置108と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
Embodiment 10 FIG.
With reference to FIG. 12, an antenna device in which a fourth groove is provided in the opening of the waveguide will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the
導波管1の開口部12に、軸心が導波管1の軸心13に沿うように設けた複数の円筒状の第2突条18が形成されている。第2突条18間の間隙によって、複数の円筒状の第4溝部19が形成されている。
A plurality of cylindrical
このようにして構成されたアンテナ装置109は、以下のように実施の形態9のアンテナ装置108と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡8の第1反射面82、第1溝部84及び第2反射面86で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、導波管1の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第3溝部16aで吸収することにより、副反射鏡8と主反射鏡6間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。
At this time, radio waves propagating along the outer peripheral surface portion of the
また、導波管1の開口部12に設けた第4溝部19がいわゆる「チョーク構造」の機能を果たすことで、副反射鏡8で反射した電波が第1突条15aにより反射されるのを防ぐことができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。
Further, the
なお、副反射鏡8の形状は、図12に示すものに限定されるものではない。図3〜図6又は図9に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。
Note that the shape of the
実施の形態11.
図13を参照して、実施の形態10と異なる形状の第4溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図11に示す実施の形態9のアンテナ装置108と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 13, an antenna device provided with a fourth groove having a shape different from that of the tenth embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the
導波管1の開口部12に、軸心が導波管1の軸心13に沿うように設けた複数の円筒状の第2突条18aが形成されている。第2突条18a間の間隙によって、複数の円筒状の第4溝部19aが形成されている。ここで、第2突条18a及び第4溝部19aは、導波管1の軸心13から離れるにつれて、副反射鏡8との間の間隔が次第に広くなるように形成されている。
A plurality of cylindrical
このようにして構成されたアンテナ装置110は、以下のように実施の形態9のアンテナ装置108と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡8の第1反射面82、第1溝部84及び第2反射面86で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、導波管1の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第3溝部16aで吸収することにより、副反射鏡8と主反射鏡6間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。
At this time, radio waves propagating along the outer peripheral surface portion of the
また、導波管1の開口部に設けた第4溝部19aがいわゆる「チョーク構造」の機能を果たすことで、副反射鏡8で反射した電波が第1突条15aにより反射されるのを防ぐことができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。
Further, the
なお、副反射鏡8の形状は、図13に示すものに限定されるものではない。図3〜図6又は図9に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。
The shape of the
実施の形態12.
図14を参照して、実施の形態10と異なる形状の第3溝部及び第4溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図7及び図8に示す実施の形態6のアンテナ装置105と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
With reference to FIG. 14, an antenna device provided with a third groove and a fourth groove having shapes different from those of the tenth embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the
導波管1の主反射鏡6側の外周面部に、中心部が導波管1の軸心13上にある複数のリング状の第1突条15cが配列されている。第1突条15c間の間隙によって、コルゲート状の第3溝部16cが形成されている。第3溝部16cの深さは、開口部12から放射される電波の周波数における波長の1/4長さと同等の深さに形成されている。
A plurality of ring-shaped
導波管1の開口部12に、軸心が導波管1の軸心13に沿うように設けた複数の円筒状の第2突条18bが形成されている。第2突条18b間の間隙によって、複数の円筒状の第4溝部19bが形成されている。ここで、第2突条18b及び第4溝部19bは、導波管1の軸心13から離れるにつれて、副反射鏡8との間の間隔が次第に狭くなるように形成されている。
A plurality of cylindrical
導波管1の軸心13から最も離れた第2突条18bの根本部から、副反射鏡8に最も近い第1突条15cの根元部にかけて傾斜するように、テーパ部17aが設けられている。
A tapered
このようにして構成されたアンテナ装置110は、以下のように実施の形態6のアンテナ装置105と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管1の開口部11から入射した電波は、最終的に第2合成モードで導波管1の管内を伝搬して、開口部12から放射される。この放射電波は、副反射鏡8の第1反射面82、第1溝部84及び第2反射面86で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡6の反射面61で所定の方向に反射される。
The
That is, when operating as a transmission antenna, the radio wave incident from the
このとき、導波管1の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第3溝部16cで吸収することにより、副反射鏡8と主反射鏡6間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。
At this time, the radio wave propagating along the outer peripheral surface of the
また、導波管1の開口部に設けた第4溝部19bがいわゆる「チョーク構造」の機能を果たすことで、副反射鏡8で反射した電波が、第1突条15cにより反射されるのを防ぐことができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。
Further, the
なお、副反射鏡8の形状は、図14に示すものに限定されるものではない。図3〜図6又は図9に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。
Note that the shape of the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 導波管、2 第1誘電体、3 第2誘電体、5,5a,5b,5c 副反射鏡、6 主反射鏡、7,7a 第3誘電体、8,8a 副反射鏡、11,12 開口部、13 軸心、15,15a,15c 第1突条、16,16a,16c 第3溝部、17,17a テーパ部、18,18a,18b 第2突条、19,19a,19b 第4溝部、21 孔部、22 底面部、31 端面部、51,51a,51b,51c 反射面、52,52a,52b,52c 第1焦点、53,53a,53b,53c 第2焦点、61 反射面、71,71a 中空部、81 第1反射部、82 第1反射面、83 第2反射部、84 第1溝部、85 第3反射部、86 第2反射面、87 第4反射部、88 第2溝部、100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111 アンテナ装置。 1 waveguide, 2 first dielectric, 3 second dielectric, 5, 5a, 5b, 5c sub-reflector, 6 main reflector, 7, 7a third dielectric, 8, 8a sub-reflector, 11, 12 opening part, 13 axial center, 15, 15a, 15c 1st protrusion, 16, 16a, 16c 3rd groove part, 17, 17a taper part, 18, 18a, 18b 2nd protrusion, 19, 19a, 19b 4th Groove part, 21 hole part, 22 bottom face part, 31 end face part, 51, 51a, 51b, 51c reflective surface, 52, 52a, 52b, 52c first focal point, 53, 53a, 53b, 53c second focal point, 61 reflective surface, 71, 71a Hollow part, 81 1st reflection part, 82 1st reflection surface, 83 2nd reflection part, 84 1st groove part, 85 3rd reflection part, 86 2nd reflection surface, 87 4th reflection part, 88 2nd Groove, 100, 101, 102, 103, 10 , 105,106,107,108,109,110,111 antenna device.
Claims (13)
前記導波管の中空部の一部に充填した第1誘電体と、
前記開口部に向けて開口し、かつ前記第1誘電体の一端部に前記導波管の軸心に沿うように穿設した孔部と、
断面の径が前記導波管の中空部の断面の径よりも小さく、かつ前記第1誘電体の他端部に前記導波管の軸心に沿うように突設した第2誘電体と、
を具備することを特徴とするアンテナ装置。 A waveguide that radiates radio waves from the opening;
A first dielectric filled in a part of the hollow portion of the waveguide;
A hole that opens toward the opening and that is formed at one end of the first dielectric so as to be along the axis of the waveguide;
A second dielectric having a cross-sectional diameter smaller than the cross-sectional diameter of the hollow portion of the waveguide and projecting along the axis of the waveguide at the other end of the first dielectric;
An antenna device comprising:
前記開口部と対向配置され、かつ前記開口部から放射された電波を反射する副反射鏡と、
前記副反射鏡と対向配置され、かつ前記副反射鏡で反射した電波を反射する主反射鏡と、
前記孔部と連通して前記導波管の軸心に沿うように貫通した中空部を有し、かつ前記第1誘電体の一端部と前記副反射鏡間に設けた第3誘電体と、
を具備することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 The waveguide is composed of a circular waveguide having a circular cross section,
A sub-reflecting mirror disposed opposite to the opening and reflecting radio waves radiated from the opening;
A main reflecting mirror disposed opposite to the sub-reflecting mirror and reflecting radio waves reflected by the sub-reflecting mirror;
A third dielectric provided between the one end of the first dielectric and the sub-reflecting mirror, having a hollow portion communicating with the hole and penetrating along the axis of the waveguide;
The antenna device according to claim 1, further comprising:
前記楕円の第1焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記楕円の第2焦点は前記導波管の軸心上と異なる位置にある
ことを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。 The shape of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror is a rotationally symmetric shape including a spheroidal surface formed by rotating a part of an ellipse along the axis of the waveguide,
The first focal point of the ellipse is at the same position as the phase center of the radio wave radiated from the opening, and the second focal point of the ellipse is at a position different from the axial center of the waveguide. Item 3. The antenna device according to Item 2.
前記楕円の第1焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記楕円の第2焦点は前記導波管の軸心上の位置にある
ことを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。 The shape of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror is a rotationally symmetric shape including a spheroidal surface formed by rotating a part of an ellipse along the axis of the waveguide,
The first focus of the ellipse is at the same position as the phase center of the radio wave radiated from the opening, and the second focus of the ellipse is at a position on the axis of the waveguide. 2. The antenna device according to 2.
前記双曲線の第1焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記双曲線の第2焦点は前記導波管の軸心上と異なる位置にある
ことを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。 The shape of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror is a rotationally symmetric shape including a rotating hyperboloid formed by rotating a part of a hyperbola along the axis of the waveguide,
The first focal point of the hyperbola is at the same position as the phase center of the radio wave radiated from the opening, and the second focal point of the hyperbola is at a position different from the axis of the waveguide. Item 3. The antenna device according to Item 2.
前記双曲線の第1焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記双曲線の第2焦点は前記導波管の軸心上の位置にある
ことを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。 The shape of the reflecting surface of the sub-reflecting mirror is a rotationally symmetric shape including a rotating hyperboloid formed by rotating a part of a hyperbola along the axis of the waveguide,
The first focal point of the hyperbola is at the same position as the phase center of the radio wave radiated from the opening, and the second focal point of the hyperbola is at a position on the axis of the waveguide. 2. The antenna device according to 2.
前記開口部と対向した円錐形状の第1反射面を有する第1反射部と、
軸心が前記導波管の軸心に沿うように設けた円筒状の第1溝部を有し、かつ前記第1反射部の外周部に設けた第2反射部と、
前記開口部及び前記第1反射面と対向したテーパ状の第2反射面を有し、かつ前記第2反射部の外周部に設けた第3反射部と、
を具備することを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。 The sub-reflector is
A first reflecting portion having a conical first reflecting surface facing the opening;
A second reflecting portion provided on an outer peripheral portion of the first reflecting portion, and having a cylindrical first groove portion provided so that an axis thereof is along the axis of the waveguide;
A third reflecting portion having a tapered second reflecting surface facing the opening and the first reflecting surface, and provided on an outer peripheral portion of the second reflecting portion;
The antenna apparatus according to claim 2, further comprising:
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