JP2001053537A - 一次放射器 - Google Patents

一次放射器

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JP2001053537A
JP2001053537A JP11229366A JP22936699A JP2001053537A JP 2001053537 A JP2001053537 A JP 2001053537A JP 11229366 A JP11229366 A JP 11229366A JP 22936699 A JP22936699 A JP 22936699A JP 2001053537 A JP2001053537 A JP 2001053537A
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    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/08—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for modifying the radiation pattern of a radiating horn in which it is located
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/025—Multimode horn antennas; Horns using higher mode of propagation
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導波管の開口端に誘電体フィーダを保持した
一次放射器において、誘電体フィーダの全長を短くする
こと。 【解決手段】 導波管１の開口端に誘電体フィーダ５を
保持した一次放射器において、誘電体フィーダ５を導波
管１の開口端内面に圧入される保持部５ａと、導波管１
の開口端から外部に突出する放射部５ｂとで構成し、保
持部５ａの端面に凹部６を形成する。凹部６は大径の筒
状孔６ａの底面に小径の筒状孔６ｂを連続させた段付き
孔とし、両筒状孔６ａ，６ｂの深さを誘電体フィーダ５
内を伝播する電波波長λεの約１／４波長に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星放送反射式ア
ンテナ等に備えられる一次放射器に係り、特に、誘電体
フィーダを使用した一次放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の誘電体フィーダを使用した
一次放射器の断面図であり、この一次放射器は、一端が
開口され他端を閉塞面１ａとした導波管１と、この導波
管１の開口端に保持された誘電体フィーダ２とを具備し
ている。導波管１の内部には第１プローブ３と第２プロ
ーブ４が互いに直交するように設置されており、これら
プローブ３，４と閉塞面１ａとの距離は管内波長の約１
／４波長分だけ離れている。誘電体フィーダ２はポリエ
チレン等の誘電材料からなり、保持部２ａを境にして両
端に放射部２ｂと変換部２ｃとが形成されている。保持
部２ａの外径は導波管１の内径とほぼ同じであり、この
保持部２ａを導波管１の開口端内面に圧入することによ
り、誘電体フィーダ２は導波管１に固定されている。放
射部２ｂと変換部２ｃはいずれも円錐形状とされてお
り、放射部２ｂは導波管１の開口端から外部に突出し、
変換部２ｃは導波管１の内部に延びている。
【０００３】このように構成された一次放射器は衛星放
送反射式アンテナの反射鏡の焦点位置に設置されて使用
されるが、この場合、衛星から送信された電波は放射部
２ｂから誘電体フィーダ２に収束され、誘電体フィーダ
２の変換部２ｃでインピーダンス整合されて導波管１に
進入する。そして、導波管１に入力した水平偏波と垂直
偏波からなる直線偏波のうち、水平偏波を第１プローブ
３により受信し、垂直偏波を第２プローブ４により受信
し、その受信信号は図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波
数信号に周波数変換されて出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く構成された
従来の誘電体フィーダを使用した一次放射器は、導波管
の開口端をラッパ状に広げた円錐ホーン型の一次放射器
に比べると、径方向の寸法を小さくできるという利点を
有するが、誘電体フィーダ２の両端に円錐形状の放射部
２ｂと変換部２ｃとが形成されているため、誘電体フィ
ーダ２の全長が大きくなるという問題があった。特に、
導波管１の内部に延びる変換部２ｃについては、導波管
１との良好なインピーダンス整合を確保にするために長
尺な円錐形状とする必要があり、また、導波管１の内面
に圧入される保持部２ａについても、誘電体フィーダ２
の姿勢を安定化するために十分な長さを確保する必要が
あり、これらのことが一次放射器の小型化を妨げる大き
な要因となっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、導波管の内面
に固定される保持部の端面に、導波管の軸方向へ延びる
凹部または電波の約１／４波長の高さの凸部を形成する
こととする。このように構成すると、保持部の端面に形
成した凹部または凸部がインピーダンス変換部として機
能するため、保持部に十分な長さを確保して誘電体フィ
ーダの姿勢を安定化したにも拘らず、誘電体フィーダの
全長を短くすることができ、一次放射器の小型化を実現
することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一次放射器では、一端に
電波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開
口端に保持される誘電体フィーダとを備え、前記誘電体
フィーダが前記導波管の開口端から突出する放射部と前
記導波管の内面に固定される保持部とからなり、この保
持部の端面に前記導波管の軸方向へ延びる凹部を形成し
た。
【０００７】このように構成すると、導波管と誘電体フ
ィーダとのインピーダンス整合が保持部の端面から内方
へ延びる凹部で行われるため、保持部に十分な長さを確
保して誘電体フィーダの姿勢を安定化することができる
と共に、誘電体フィーダの全長を短くして一次放射器の
小型化を図ることができる。
【０００８】上記の構成において、前記凹部の形状とし
て、誘電体フィーダの内部に向かって先窄まりの円錐ま
たは角錐形状を採用することができる。ただし、凹部の
深さを小さくするためには、電波の約１／４波長の深さ
を有する筒状孔とするか、あるいは、径寸法を異にする
複数の筒状孔を連続させた段付き孔とし、各筒状孔の深
さをそれぞれ電波の約１／４波長の長さに設定すること
が好ましい。この場合、１つの筒状孔について見ると、
筒状孔の底面と開放端で反射した電波の位相が逆転して
キャンセルされるため、電波の反射成分を大幅に低減す
ることができ、導波管とのインピーダンス整合が良好に
なる。
【０００９】また、前記凹部の数は特に限定されない
が、保持部の端面に１つの凹部を形成する場合は、この
凹部を導波管の軸心位置に一致させることが好ましい。
一方、保持部の端面に複数の凹部を形成する場合は、各
凹部を導波管の軸心を中心として環状に設けたり、各凹
部を導波管の軸心を中心とする対称位置に設けることが
好ましい。
【００１０】また、上記の構成において、前記放射部の
端面に電波の約１／４波長の深さを有する複数の環状溝
を形成すると、放射部の長さも縮めることができ、一次
放射器をより小型化することができる。
【００１１】また、本発明の一次放射器では、一端に電
波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開口
端に保持される誘電体フィーダとを備え、前記誘電体フ
ィーダが前記導波管の開口端から突出する放射部と前記
導波管の内面に圧入される保持部とを有し、この保持部
の端面に電波の約１／４波長の高さの凸部を形成した。
【００１２】このように構成すると、凸部の突出面と底
面側で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされ、
電波の反射成分を大幅に低減して導波管との良好なイン
ピーダンス整合が確保されるため、インピーダンス変換
部として機能する凸部の突出量を抑えて誘電体フィーダ
の全長を短くすることができ、一次放射器の小型化を図
ることができる。
【００１３】上記の構成において、前記凸部の数は特に
限定されないが、保持部の端面に１つの凸部を形成する
場合は、この凸部を導波管の軸心位置に一致させること
が好ましい。一方、保持部の端面に複数の凸部を形成す
る場合は、径寸法を異にする複数の筒状部を連続させた
段付き突起とし、各筒状部の高さをそれぞれ電波の約１
／４波長の長さに設定すれば良い。
【００１４】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の第１実施例に係る一次放射器の断面図、
図２は該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの右側
面図、図３は該誘電体フィーダの左側面図、図４は該誘
電体フィーダの構成図である。
【００１５】これらの図に示すように、本実施例に係る
一次放射器は、一端が開口され他端を閉塞面１ａとした
断面円形の導波管１と、この導波管１の開口端に保持さ
れた誘電体フィーダ５とを具備しており、導波管１の内
部には第１プローブ３と第２プローブ４が互いに直交す
るように設置されている。これらプローブ３，４と閉塞
面１ａとの距離は管内波長λｇの約１／４波長分だけ離
れており、両プローブ３，４は図示せぬコンバータ回路
に接続されている。
【００１６】誘電体フィーダ５は誘電正接の低い誘電材
料からなり、本実施例の場合は価格の点を考慮して安価
なポリエチレン（誘電率ε＝２．２５）が用いられてい
る。この誘電体フィーダ５は、一端面に凹部６を有する
保持部５ａと、保持部５ａの他端からラッパ状に連続す
る放射部５ｂとで構成されており、放射部５ｂの端面に
は複数の環状溝７が形成されている。保持部５ａの外径
は導波管１の内径とほぼ同じに設定されており、この保
持部５ａを導波管１の開口端内面に圧入することによ
り、誘電体フィーダ５は導波管１に固定されている。凹
部６は大径の筒状孔６ａの底面に小径の筒状孔６ｂを連
続させた段付き孔であり、両筒状孔６ａ，６ｂの深さは
誘電体フィーダ５内を伝播する電波波長λεの約１／４
波長に設定されている。
【００１７】誘電体フィーダ５の放射部５ｂは導波管１
の開口端から外部に突出しており、この放射部５ｂは保
持部５ａの周面に対し所定の角度θでラッパ状に拡がっ
ている。各環状溝７は放射部５ｂの端面に同心円状に形
成されており、各環状溝７の深さは空気中を伝播する電
波波長λ0の約１／４波長に設定されている。放射部５
ｂは反射鏡で反射した電波の受体であり、電波を効率良
く受信するために、放射部５ｂの放射パターンには所定
の指向角度が必要となる。この放射パターンは放射部５
ｂの端面の直径Ｄと放射部５ｂの長さＬとで決められる
が、放射パターンの指向角度を一定とした場合、前述し
た角度θと直径Ｄおよび長さＬとは密接な関係にあり、
角度θが大きいほど放射部５ｂの端面の直径Ｄが大きく
なり、放射部５ｂの長さＬを短くすることができる。一
方、角度θが臨界角を越えると、放射部５ｂの端面から
進入した電波が放射部５ｂの周面を透過してしまうた
め、これらの点を考慮して角度θの範囲は、 ０＜θ＜ｓｉｎ-1（１／√ε）…………（１） に設定してある。本実施例の場合、誘電体フィーダ５の
材料としてポリエチレンが用いられており、その誘電率
εは２．２５であるため、上記（１）式にε＝２．２５
を代入すると、０°＜θ＜４３．５°となる。したがっ
て、この範囲内で角度θをできるだけ大きくすることに
より、放射部５ｂの長さＬを短くすることができる。
【００１８】次に、このように構成された一次放射器の
動作について説明する。
【００１９】衛星から送信された電波は、アンテナの反
射鏡で集められて一次放射器に至り、放射部５ｂの端面
から誘電体フィーダ５に進入して収束される。その際、
放射部５ｂの端面には複数の環状溝７が形成されてお
り、各環状溝７の深さは空気中を伝播する電波波長λ0
の約１／４波長に設定されているため、放射部５ｂの端
面と環状溝７の底面で反射した電波の位相が逆転してキ
ャンセルされる。これにより、放射部５ｂに向かう電波
の反射成分がほとんどなくなり、電波を効率良く誘電体
フィーダ５に収束させることができる。
【００２０】放射部５ｂの端面から進入した電波は、誘
電体フィーダ５内を伝播して保持部５ａの端面で導波管
１とインピーダンス整合される。その際、保持部５ａの
端面には２つの筒状孔６ａ，６ｂを階段状に連続させた
凹部６が形成されており、両筒状孔６ａ，６ｂの深さは
誘電体フィーダ５内を伝播する電波波長λεの約１／４
波長に設定されているため、保持部５ａの端面と大径の
筒状孔６ａの底面で反射した電波の位相が逆転してキャ
ンセルされ、同様に、大径の筒状孔６ａの底面と小径の
筒状孔６ｂの底面で反射した電波の位相が逆転してキャ
ンセルされる。これにより、誘電体フィーダ５内を伝播
して導波管１内に向かう電波の反射成分がほとんどなく
なり、導波管１と誘電体フィーダ５のインピーダンス整
合が良好になる。そして、導波管１に入力した水平偏波
と垂直偏波からなる直線偏波のうち、水平偏波を第１プ
ローブ３により受信し、垂直偏波を第２プローブ４によ
り受信し、その受信信号は図示せぬコンバータ回路でＩ
Ｆ周波数信号に周波数変換されて出力される。
【００２１】上記した第１実施例にあっては、保持部５
ａの端面に形成した凹部６がインピーダンス変換部とし
て機能するため、誘電体フィーダ５の全長を短くするこ
とができ、その分、一次放射器の小型化を実現すること
ができる。また、保持部５ａに十分な長さを確保しても
誘電体フィーダ５の全長が長くならないため、誘電体フ
ィーダ５の姿勢を安定化することができる。さらに、凹
部６が２つの筒状孔６ａ，６ｂを階段状に連続させた段
付き孔からなり、両筒状孔６ａ，６ｂの深さが誘電体フ
ィーダ５内を伝播する電波波長λεの約１／４波長に設
定されているため、各筒状孔６ａ，６ｂの底面と開放端
で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされ、導波
管１と誘電体フィーダ５のインピーダンス整合が良好に
なる。
【００２２】図５は本発明の第２実施例に係る一次放射
器の断面図であり、図１に対応する部分には同一符号を
付してある。
【００２３】この第２実施例が前述した第１実施例と相
違する点は、保持部５ａの端面に凹部の代わりに凸部８
を形成したことにあり、それ以外の構成は基本的に同じ
である。この凸部８は凹部６を逆にした形状、すなわ
ち、大径の筒状部８ａの端面から小径の筒状部８ｂが突
出する段付き突起であり、両筒状部８ａ，８ｂの高さは
誘電体フィーダ５内を伝播する電波波長λεの約１／４
波長に設定されている。したがって、誘電体フィーダ５
内を伝播して保持部５ａの端面に向かう電波のうち、両
筒状部８ａ，８ｂの端面と底面側で反射した電波の位相
が逆転してキャンセルされるため、誘電体フィーダ５内
を伝播する電波の反射成分がほとんどなくなり、導波管
１と誘電体フィーダ５のインピーダンス整合が良好にな
る。
【００２４】このように構成された一次放射器では、保
持部５ａの端面に形成した凸部８がインピーダンス変換
部として機能するため、第１実施例より効果は若干低下
するものの、従来技術に比べると誘電体フィーダ５の全
長を短くすることができ、一次放射器の小型化を実現す
ることができる。
【００２５】なお、本発明による一次放射器は上記各実
施例に限定されず、種々の変形例を採用することができ
る。例えば、誘電体フィーダの保持部の端面に形成され
る凹部や凸部の段数を適宜増減したり、環状に形成され
た複数の凹部を同心円状に配列したり、複数の凹部を対
称性を維持して点在させても良い。また、凹部の形状を
円錐形状や角錐形状の孔に変更したり、凹部や凸部の断
面形状を円形以外の正三角形や正方形等の多角形状に変
更しても良く、あるいは、導波管１や誘電体フィーダ５
の保持部５ａの断面形状を円形に代えて角形にすること
も可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２７】誘電体フィーダを導波管の開口端に保持し
た一次放射器において、導波管の内面に固定される保持
部の端面に、導波管の軸方向へ延びる凹部または電波の
約１／４波長の高さの凸部を形成すると、凹部または凸
部がインピーダンス変換部として機能するため、保持部
に十分な長さを確保して誘電体フィーダの姿勢を安定化
したにも拘らず、誘電体フィーダの全長を短くすること
ができ、一次放射器の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る一次放射器の断面図
である。
【図２】該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの右
側面図である。
【図３】該誘電体フィーダの左側面図である。
【図４】該誘電体フィーダの構成図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る一次放射器の断面図
である。
【図６】従来例に係る一次放射器の断面図である。
【符号の説明】
１ 導波管 １ａ 閉塞面 ３ 第１プローブ ４ 第２プローブ ５ 誘電体フィーダ ５ａ 保持部 ５ｂ 放射部 ６ 凹部 ６ａ，６ｂ 筒状孔 ７ 環状溝 ８ 凸部 ８ａ，８ｂ 筒状部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端に電波の導入用の開口を有する導波
    管と、この導波管の開口端に保持される誘電体フィーダ
    とを備え、前記誘電体フィーダが前記導波管の開口端か
    ら突出する放射部と前記導波管の内面に固定される保持
    部とからなり、この保持部の端面に前記導波管の軸方向
    へ延びる凹部を形成したことを特徴とする一次放射器。
  2. 【請求項２】 請求項１の記載において、前記凹部が前
    記誘電体フィーダの内部に向かって先窄まりの錐形状で
    あることを特徴とする一次放射器。
  3. 【請求項３】 請求項１の記載において、前記凹部が電
    波の約１／４波長の深さを有する筒状孔であることを特
    徴とする一次放射器。
  4. 【請求項４】 請求項１の記載において、前記凹部が径
    寸法を異にする複数の筒状孔を連続させた段付き孔であ
    り、前記各筒状孔の深さがそれぞれ電波の約１／４波長
    の長さに設定されていることを特徴とする一次放射器。
  5. 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれかの記載におい
    て、前記凹部が前記導波管の軸心位置に１つ設けられて
    いることを特徴とする一次放射器。
  6. 【請求項６】 請求項３または４の記載において、前記
    凹部が前記導波管の軸心を中心として環状に複数設けら
    れていることを特徴とする一次放射器。
  7. 【請求項７】 請求項３または４の記載において、前記
    凹部が前記導波管の軸心を中心とする対称位置に複数設
    けられていることを特徴とする一次放射器。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかの記載におい
    て、前記放射部の端面に電波の約１／４波長の深さを有
    する複数の環状溝を形成したことを特徴とする一次放射
    器。
  9. 【請求項９】 一端に電波の導入用の開口を有する導波
    管と、この導波管の開口端に保持される誘電体フィーダ
    とを備え、前記誘電体フィーダが前記導波管の開口端か
    ら突出する放射部と前記導波管の内面に圧入される保持
    部とを有し、この保持部の端面に電波の約１／４波長の
    高さの凸部を形成したことを特徴とする一次放射器。
  10. 【請求項１０】 請求項９の記載において、前記凸部が
    径寸法を異にする複数の筒状部を連続させた段付き突起
    であり、前記各筒状部の高さがそれぞれ電波の約１／４
    波長の長さに設定されていることを特徴とする一次放射
    器。
JP11229366A 1999-08-13 1999-08-13 一次放射器 Withdrawn JP2001053537A (ja)

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TW089114467A TW483188B (en) 1999-08-13 2000-07-19 Primary radiator
US09/636,176 US6353417B1 (en) 1999-08-13 2000-08-10 Primary radiator in which the total length of dielectric feeder is reduced
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