JP2000165102A - 直線・円偏波変換器 - Google Patents

直線・円偏波変換器

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JP2000165102A
JP2000165102A JP10331265A JP33126598A JP2000165102A JP 2000165102 A JP2000165102 A JP 2000165102A JP 10331265 A JP10331265 A JP 10331265A JP 33126598 A JP33126598 A JP 33126598A JP 2000165102 A JP2000165102 A JP 2000165102A
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elliptical waveguide
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元珠 竇
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    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/165Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation

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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を少なくして全体構造を簡単にし、
動作時の安定性を良好にして高い信頼性が得られる直線
・円偏波変換器を提供する。 【解決手段】 断面が楕円形の楕円導波管1からなり、
楕円導波管1の一端に直線偏波信号を供給し、楕円導波
管1の他端から円偏波信号を出力するものであって、楕
円導波管1に供給される偏波信号の利用周波数波長をλ
0 、楕円導波管1の長さをl、偏波信号の長軸方向偏波
面のカットオフ波長をλCH、偏波信号の短軸方向偏波面
のカットオフ波長をλCV 、偏波信号に対する長軸方向
基本モード偏波の位相をθH 、短軸方向基本モード偏波
の位相をθV 、それら位相θH 、θV の位相差をΔθと
したとき、θH がλ0 、λCH、lを、θV がλ0 、λ
CV 、lをそれぞれ用いて表され、かつ、Δθ=90°
になるように楕円導波管1の長軸寸法a、短軸寸法b及
び管軸方向の長さlが選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直線・円偏波変換
器に係わり、特に、断面が長軸及び短軸を有する楕円形
状の楕円導波管を用いるとともに、楕円導波管の長軸寸
法、短軸寸法及び管軸方向の長さを選択して直線偏波−
円偏波相互変換を達成する直線・円偏波変換器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、直線偏波信号を円偏波信号に変換
する直線・円偏波変換器としては、円形導波管の内部の
直径方向に、直線偏波信号の入力偏波面に45°の角度
をなすように誘電体板を配置したもの(以下、これを既
知の第1の直線・円偏波変換器という)や、同じく円形
導波管の内部に向けて、直線偏波信号の入力偏波面に4
5°の角度をなすように複数本のねじを突出したもの
(以下、これを既知の第2の直線・円偏波変換器とい
う)等が知られている。
【0003】ここで、図2(イ)、(ロ)、(ハ)は、
既知の第1の直線・円偏波変換器の一例を示す構成図で
あって、(イ)は長手方向の断面図、(ロ)はA方向
(入力端側)から見た側面図、(ハ)はB方向(出力端
側)から見た側面図である。
【0004】図2(イ)乃至(ハ)に示されるように、
第1の直線・円偏波変換器は、断面が円形の円形導波管
21と、円形導波管21の内部にその直径方向に配置さ
れた誘電体板22とからなっており、円形導波管21の
一端に入力端23が形成され、円形導波管21の他端に
出力端24が形成されている。誘電体板22は、入力端
23に供給される直線偏波信号の直線偏波面に対して4
5°をなすように配置され、入力端23側及び出力端2
4側に、中心部に行く程角形状に深く切り込まれた反射
防止用の切り込み部22a、22bが形成されている。
【0005】第1の直線・円偏波変換器において、円形
導波管21の入力端23に供給された直線偏波信号は、
入力端23から円形導波管21内を伝送するとき、直線
偏波面に対して45°をなすように配置されている誘電
体板22によって、偏波面が直線偏波から円偏波に変更
され、出力端24から円偏波信号が取り出されるように
なる。このように、第1の直線・円偏波変換器において
は、直線偏波から円偏波への変換が行われる。
【0006】次に、図3(イ)、(ロ)、(ハ)は、既
知の第2の直線・円偏波変換器の一例を示す構成図であ
って、(イ)は長手方向の断面図、(ロ)はA方向(入
力端側)から見た側面図、(ハ)はB方向(出力端側)
から見た側面図である。
【0007】図3(イ)乃至(ハ)に示されるように、
第2の直線・円偏波変換器は、断面が円形の円形導波管
31と、円形導波管31の内部にその直径方向に突出さ
れた複数本のねじ32とからなっており、円形導波管3
1の一端に入力端33が形成され、円形導波管31の他
端に出力端34が形成されている。複数本のねじ32
は、入力端23に供給される直線偏波信号の直線偏波面
に対して45°をなすように突出配置され、複数本のね
じ32による反射を防止するために、入力端23側及び
出力端24側に行く程、その突出長さが順次短くなるよ
うに構成されている。
【0008】第2の直線・円偏波変換器において、円形
導波管31の入力端33に供給された直線偏波信号は、
入力端33から円形導波管31内を伝送するとき、直線
偏波面に対して45°をなすように突出されている複数
本のねじ32によって、偏波面が直線偏波から円偏波に
変更され、出力端34から円偏波信号が取り出されるよ
うになる。このように、第2の直線・円偏波変換器にお
いては、直線偏波から円偏波への変換が行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】第1の直線・円偏波変
換器は、円形導波管21内に誘電体板22を配置し、こ
の誘電体板22によって直線偏波から円偏波への変換を
行うものであるため、部品点数が多くなって、全体構造
が比較的複雑になり、動作時の安定性を確保することが
難しく、信頼性に欠けるという問題を有している。
【0010】また、第2の直線・円偏波変換器は、円形
導波管31内に複数本のねじ32を突出させ、これらの
複数本のねじ32によって直線偏波から円偏波への変換
を行うものであるため、第1の直線・円偏波変換器と同
様に、部品点数が多くなって、全体構造が複雑になり、
動作時の安定性を確保することが難しく、信頼性に欠け
るという問題を有している。
【0011】本発明は、これらの問題点を解決するもの
で、その目的は、部品点数を少なくして全体構造を簡単
にすることができるとともに、動作時の安定性を良好に
して高い信頼性が得られる直線・円偏波変換器を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による直線・円偏波変換器は、楕円導波管を
用いるもので、楕円導波管に供給される偏波信号の利用
周波数の波長をλ0 、楕円導波管の長さをl、偏波信号
の長軸方向偏波面のカットオフ波長をλCH、偏波信号の
短軸方向偏波面のカットオフ波長をλCV、偏波信号に対
する長軸方向基本モード偏波の位相をθH 、短軸方向基
本モード偏波の位相をθV 、それらの位相差Δθをとし
たとき、
【0013】
【数1】
【0014】になるように楕円導波管の長軸寸法a、短
軸寸法b及び管軸方向の長さlが選択される手段を具備
する。
【0015】本発明による直線・円偏波変換器は、楕円
導波管における長軸方向偏波面のカットオフ波長と短軸
方向偏波面のカットオフ波長とが異なること、及び、長
軸方向偏波の伝送速度及び短軸方向偏波の伝送速度が異
なることを利用し、長軸方向基本モード偏波と短軸方向
基本モード偏波の位相差が90°になるように、楕円導
波管の長軸寸法a、短軸寸法b及び管軸方向の長さlを
それぞれ選択しているものである。
【0016】前記手段によれば、直線・円偏波変換器を
楕円導波管だけによって構成し、導波管の内部に誘電体
板や複数本のねじを配置したものではないため、部品点
数を少なくし、全体構造を簡単にすることができ、しか
も、動作の安定性が良好で、高い信頼性を得ることがで
きる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、直
線・円偏波変換器は、断面が長軸及び短軸を有する楕円
形状の楕円導波管からなり、楕円導波管の一端に直線偏
波信号または円偏波信号を供給し、楕円導波管の他端か
ら円偏波信号または直線偏波信号を出力するものであっ
て、楕円導波管に供給される偏波信号の利用周波数の波
長をλ0 、楕円導波管の長さをl、偏波信号の長軸方向
偏波面のカットオフ波長をλCH、偏波信号の短軸方向偏
波面のカットオフ波長をλCV 、偏波信号に対する長軸
方向基本モード偏波の位相をθH 、短軸方向基本モード
偏波の位相をθV 、長軸方向基本モード偏波の位相θH
と短軸方向基本モード偏波の位相θV との位相差をΔθ
としたとき、
【0018】
【数1】
【0019】になるように楕円導波管の長軸寸法a、短
軸寸法b及び管軸方向の長さlが選択されるものであ
る。
【0020】本発明の実施の形態の1つの具体例におい
て、直線・円偏波変換器は、楕円導波管に供給される周
波数帯域内最低周波数の偏波信号波長をλl としたと
き、偏波信号の長軸方向偏波面のカットオフ波長をλCH
との間で、λCH≒1.1λl を満たすように楕円導波管
の短軸寸法bが選択されるものである。
【0021】本発明の実施の形態の他の具体例におい
て、直線・円偏波変換器は、楕円導波管における長軸寸
法a及び短軸寸法との間で、(a/b)≒1.2になる
ように楕円導波管の短軸寸法bが選択されるものであ
る。
【0022】これらの本発明の実施の形態によれば、直
線・円偏波変換器を楕円導波管だけによって構成してい
るもので、その楕円導波管の長軸寸法、短軸寸法及び管
軸方向の長さを前述のように選択し、楕円導波管の内部
に誘電体板や複数のねじ等の構成素子を何等配置してい
ないものであるため、直線・円偏波変換器の構成部品点
数が低減され、全体構成が極めて簡単になり、しかも、
直線・円偏波変換器の動作の安定性が良好になり、その
信頼性を大幅に高めることができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0024】図1(イ)、(ロ)、(ハ)は、本発明に
よる直線・円偏波変換器の一実施例を示す構成図であっ
て、(イ)は長手方向の断面図、(ロ)はA方向(入力
端側)から見た側面図、(ハ)はB方向(出力端側)か
ら見た側面図である。
【0025】図1に示されるように、本実施例による直
線・円偏波変換器は、断面が楕円形で、短軸方向の長さ
(直径)がa、長軸方向の長さ(直径)がb、管軸方向
の長さがlの楕円導波管1からなり、楕円導波管1の一
端に入力端2が形成され、楕円導波管1の他端に出力端
3が形成されている。
【0026】本実施例においては、楕円導波管1の内部
を偏波信号が伝送するときに、楕円導波管1における長
軸方向偏波面のカットオフ波長λCH及び短軸方向偏波面
のカットオフ波長λCVとが異なり、かつ、長軸方向偏波
速度及び短軸方向偏波速度とが異なることを利用してい
るものである。
【0027】ここで、導波管の内部を伝送する偏波信号
は、偏波信号の周波数の自由空間波長をλ0 、偏波信号
の周波数の導波管内波長をλg としたとき、その位相θ
は、
【0028】
【数2】
【0029】で表される。なお、前述のように、lは導
波管の管軸方向の長さである。
【0030】また、楕円導波管の場合、長軸方向偏波信
号の位相をθH 、短軸方向偏波信号の位相をθV とした
とき、長軸方向偏波信号の位相θH 及び短軸方向偏波信
号の位相θV は、
【0031】
【数3】
【0032】になる。なお、前記式において、λgHは長
軸方向偏波信号の利用任意周波数の導波管内波長、λgV
は短軸方向偏波信号の利用任意周波数の導波管内波長で
ある。
【0033】いま、楕円導波管1が直線・円偏波変換器
を構成する条件、即ち、偏波信号の出力端3における長
軸方向偏波信号の位相θH と短軸方向偏波信号の位相θ
V の位相差Δθが90°になる条件を求めると、
【0034】
【数1】
【0035】になる。
【0036】ところで、楕円導波管1においては、前述
のように、長軸方向偏波面のカットオフ波長λCHと短軸
方向偏波面のカットオフ波長λCVとの間に、λCH≠λCV
の関係があり、また、長軸方向偏波面のカットオフ波長
λCH及び短軸方向偏波面のカットオフ波長λCVは、前述
のように、楕円導波管1の長軸方向の長さをa、短軸方
向の長さをbとしたとき、
【0037】
【数4】
【0038】の関係がある。
【0039】さらに、偏波信号の周波数帯域の最低周波
数自由空間波長をλl としたとき、長軸方向偏波面のカ
ットオフ波長λCHとの間において、λCH≧λl 、好まし
くは、λCH≒1.1λl になるように、楕円導波管1の
短軸方向の長さbを選択する。
【0040】この他に、楕円導波管1の長軸方向の長さ
aとその短軸方向の長さbとの間において、(a/b)
≒1.2になるように、楕円導波管1の長軸方向の長さ
aを選択する。
【0041】次に、本実施例の直線・円偏波変換器を構
成する楕円導波管1の設計手段の一例について述べる
と、次の通りである。
【0042】始めに、楕円導波管1で直線偏波−円偏波
変換を行うための直線偏波信号の周波数帯域(最低周波
数fl と最高周波数fh )を定める。
【0043】次に、長軸方向偏波面のカットオフ波長λ
CH、楕円導波管1の長軸方向の長さa、最低周波数自由
空間波長をλl 、最低周波数fl との間の関係式、 λCH≒3.41(b/2)=1.1λl =1.1(c/
l )、(ただし、cは光速度) から楕円導波管1の短軸方向の長さbが設定される。
【0044】次いで、楕円導波管1の長軸方向の長さ
a、楕円導波管1の短軸方向の長さbとの間の関係式、 (a/b)≒1.2 から楕円導波管1の長軸方向の長さaが設定される。
【0045】続いて、
【0046】
【数1】
【0047】から楕円導波管1の管軸方向の長さlが設
定され、求める楕円導波管1の形状を得ることができ
る。
【0048】前記構成による本実施例の直線・円偏波変
換器においては、楕円導波管1の入力端2に利用周波数
波長λ0 の直線偏波信号が供給されると、その直線偏波
信号は楕円導波管1内を伝送する。このとき、楕円導波
管1は、長軸方向の長さa、短軸方向の長さb、及び、
管軸方向の長さlの各寸法が、前述のような各式を満た
すように選択構成されているので、入力端2に供給され
た直線偏波信号は、出力端3において偏波面が直線偏波
から円偏波に変更され、出力端3から円偏波信号が取り
出されるようになって、直線偏波から円偏波へ変換され
る直線・円偏波変換器が形成される。一方、入力端2に
円偏波を供給すると、出力端3から直線偏波が取り出さ
れる。
【0049】この場合、本実施例の直線・円偏波変換器
は、楕円導波管1だけによって構成されるもので、その
楕円導波管1の長軸寸法a、短軸寸法b及び管軸方向の
長さlを前述のように選択し、楕円導波管1の内部に誘
電体板や複数のねじ等の構成素子を何等配置していない
ことから、直線・円偏波変換器の構成部品点数が低減さ
れるとともに、全体構成が極めて簡単になり、しかも、
楕円導波管1以外の構成部品を有していないことから、
直線・円偏波変換器の動作の安定性が良好になり、その
信頼性を大幅に高めることができる。
【0050】また、本実施例の直線・円偏波変換器は、
特に、楕円導波管1の偏波信号に対する伝送損失が急激
に増大する周波数帯域の最低周波数領域において、その
最低周波数自由空間波長λl と、楕円導波管1の長軸方
向偏波面のカットオフ波長λCHとの間において、λCH
λl 、好ましくは、λCH≒1.1λl になるように、楕
円導波管1の長軸方向の長さaを選択するようにしたの
で、前記最低周波数領域における伝送損失の急激な増大
を避けることができる。
【0051】さらに、本実施例の直線・円偏波変換器
は、楕円導波管1の長軸寸法a及び短軸寸法bとの間に
おいて、(a/b)≒1.2になるように、楕円導波管
1の短軸方向の長さbを選択するようにしたので、楕円
導波管1のサイズが大きくなるのと不要な高次モードの
発生を避けることができる。
【0052】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、直線・
円偏波変換器を楕円導波管だけで構成し、楕円導波管の
内部に誘電体板や複数のねじ等の構成素子を何等配置し
ていないので、直線・円偏波変換器の構成部品点数を低
減して、全体構成を極めて簡単にすることができ、しか
も、直線・円偏波変換器の動作の安定性が良好になり、
その信頼性を大幅に高めることができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による直線・円偏波変換器の一実施例を
示す構成図である。
【図2】既知の直線・円偏波変換器の一例を示す構成図
である。
【図3】既知の直線・円偏波変換器の他の一例を示す構
成図である。
【符号の説明】
1 楕円導波管 2 入力端 3 出力端

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面が長軸及び短軸を有する楕円形状の
    楕円導波管からなり、前記楕円導波管の一端に直線偏波
    信号または円偏波信号を供給し、前記楕円導波管の他端
    から円偏波信号または直線偏波信号を出力するものであ
    って、前記楕円導波管に供給される偏波信号の利用周波
    数の波長をλ0 、前記楕円導波管の長さをl、前記偏波
    信号の長軸方向偏波面のカットオフ波長をλCH、前記偏
    波信号の短軸方向偏波面のカットオフ波長をλCV 、前
    記偏波信号に対する前記長軸方向基本モード偏波の位相
    をθH 、前記短軸方向基本モード偏波の位相をθV 、前
    記長軸方向基本モード偏波の位相θH と前記短軸方向基
    本モード偏波の位相θVとの位相差をΔθとしたとき、 【数1】 になるように前記楕円導波管の長軸寸法a、短軸寸法b
    及び管軸方向の長さlが選択されることを特徴とする直
    線・円偏波変換器。
  2. 【請求項2】 前記楕円導波管に供給される周波数帯域
    内最低周波数の偏波信号自由空間波長をλl としたと
    き、前記偏波信号の長軸方向偏波面のカットオフ波長を
    λCHとの間で、λCH≒1.1λl を満たすように前記楕
    円導波管の短軸寸法bが選択されることを特徴とする請
    求項1に記載の直線・円偏波変換器。
  3. 【請求項3】 前記楕円導波管における長軸寸法a及び
    短軸寸法との間で、(a/b)≒1.2になるように前
    記楕円導波管の長軸寸法bが選択されることを特徴とす
    る請求項2に記載の直線・円偏波変換器。
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