JP2002261502A - Multi-mode horn antenna - Google Patents
Multi-mode horn antennaInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複モードホーンア
ンテナに関し、特に通信などで用いられる追尾機能を有
する反射鏡アンテナの一次放射器として有効な複モード
ホーンアンテナに関するものである。The present invention relates to a multi-mode horn antenna, and more particularly to a multi-mode horn antenna effective as a primary radiator of a reflector antenna having a tracking function used for communication and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は、実開平４−１０４１３号公報に
開示された複モードホーンアンテナの断面図である。同
図において、１はフレア部、２は高次モード発生部、３
は給電導波部である。フレア部１は、円錐ホーン１１に
て構成されており、高次モード発生部２は、順次、円形
導波管２１１、フレア導波管２２１、円形導波管２１２
およびフレア導波管２２２が縦続接続され、且つ円形導
波管２１１と円形導波管２１２の各内壁にアイリス２３
１、アイリス２３２がそれぞれ設けられた構造を有し、
円形導波管２１１の一端が円錐ホーン１１に接続され、
フレア導波管２２２の一端が給電導波部３と接続された
構造を有する。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a sectional view of a multimode horn antenna disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-10413. In the figure, 1 is a flare section, 2 is a higher mode generation section, 3
Is a feed waveguide. The flare section 1 is composed of a conical horn 11, and the higher-order mode generation section 2 is composed of a circular waveguide 211, a flare waveguide 221, and a circular waveguide 212.
And the flare waveguide 222 are cascaded, and the iris 23 is provided on each inner wall of the circular waveguide 211 and the circular waveguide 212.
1, the iris 232 has a structure provided respectively,
One end of the circular waveguide 211 is connected to the conical horn 11,
It has a structure in which one end of the flare waveguide 222 is connected to the feed waveguide 3.
【０００３】上記の複モードホーンアンテナは、２つの
周波数帯で共用され、それぞれの周波数帯において高次
モードであるＴＭ11モードを発生させ、基本モードであ
るＴＥ11モードに重畳することにより、軸対称性および
サイドローブ特性に優れており、つぎにその動作につい
て説明する。The above-described multi-mode horn antenna is shared by two frequency bands, generates a higher-order mode TM11 mode in each frequency band, and superimposes it on the fundamental mode TE11 mode, thereby obtaining axial symmetry. It has excellent side lobe characteristics, and its operation will be described below.
【０００４】アンテナの可逆性より以下に送信の場合に
ついて説明する。基本モードであるＴＥ11のみが伝搬す
る給電導波部３より入力された高周波信号は、高次モー
ド発生部２のフレア導波管部分２２１、２２２、および
アイリス部分２３１、アイリス部分２３２にて高次モー
ドであるＴＭ11モードに一部の電力が変換され、円形導
波管部分２１１、２１２にて適度な位相状態に調整さ
れ、最終的に円錐ホーン１１においてＴＥ11モードに対
しＴＭ11モードが所望の振幅、位相差となる。The case of transmission will be described below based on the reversibility of the antenna. The high-frequency signal input from the feeding waveguide 3 through which only the fundamental mode TE11 propagates is transmitted to the flared waveguide portions 221 and 222, the iris portion 231, and the iris portion 232 of the high-order mode generation portion 2 by the high-order signal. A part of the power is converted to the TM11 mode, which is a mode, and is adjusted to an appropriate phase state in the circular waveguide portions 211 and 212. Finally, the TM11 mode has the desired amplitude, It becomes a phase difference.
【０００５】上記従来の複モードホーンアンテナでは、
円形導波管部分２１１の内径は、低周波数帯及び高周波
数帯においてＴＭ11モードがカットオフとならない大き
さとされ、且つ円形導波管部分２１２の内径は、低周波
数帯ではＴＭ11モードがカットオフとなるが高周波数帯
ではカットオフにならない大きさとされている。即ち、
従来の複モードホーンアンテナにおいては、高次モード
発生部である円形導波管部分２１１の内径Ｄは、下式
（１）を満たすことを意味する。 Ｒ11・λ1 ／π＜Ｄ、 ・・・・・（１） ここで、Ｒ11は１次の第一種ベッセル関数Ｊ1 （Ｒ11）
＝０の１番目の根、λ1は使用する最低周波数での波
長、πは円周率である。このため、２つの周波数帯のそ
れぞれにおいて高次モード発生部２にてＴＭ11モードを
発生させ、それをＴＥ11モードに重畳することにより軸
対称性およびサイドローブ特性の優れた複モードホーン
が得られる。In the above-mentioned conventional multi-mode horn antenna,
The inner diameter of the circular waveguide portion 211 is such that the TM11 mode is not cut off in the low frequency band and the high frequency band, and the inner diameter of the circular waveguide portion 212 is that the TM11 mode is cut off in the low frequency band. However, the size is set so as not to be cut off in a high frequency band. That is,
In the conventional multi-mode horn antenna, the inner diameter D of the circular waveguide portion 211, which is a higher-order mode generation portion, means that the following expression (1) is satisfied. R11 · λ1 / π <D, (1) where R11 is a first-order Bessel function of the first kind J1 (R11)
The first root of = 0, λ1 is the wavelength at the lowest frequency used, and π is the pi. Therefore, in each of the two frequency bands, the TM11 mode is generated by the high-order mode generation unit 2 and is superimposed on the TE11 mode, whereby a multi-mode horn having excellent axial symmetry and sidelobe characteristics can be obtained.
【０００６】なお、従来の複モードホーンアンテナにお
いては、高次モードとしてＴＭ11に加えＴＥ12モードな
ども発生させる方式もある。この場合には上記内径Ｄ
は、下式（２）を満たすことを意味する。 Ｒ11・λ1 ／π＜Ｄ＜Ｒ'12 ・λ1 ／π、 ・・・・・（２） ここでＲ'12 は、１次の第一種ベッセル関数の導関数Ｊ
1`（Ｒ'12 ）＝０の２番目の根である。[0006] In a conventional multi-mode horn antenna, there is a method of generating a TE12 mode in addition to a TM11 mode as a higher-order mode. In this case, the inner diameter D
Means that the following expression (2) is satisfied. R11 · λ1 / π <D <R′12 · λ1 / π, (2) where R′12 is the derivative J of the first-order Bessel function of the first kind.
This is the second root of 1` (R'12) = 0.
【０００７】ところで上記のような複モードホーンアン
テナは、衛星通信などに使用される大型反射鏡アンテナ
の一次放射器として用いられる場合、大型アンテナでビ
ーム幅が非常に小さいために衛星を追尾する機能が要求
されることがあり、かかる場合には高次モード追尾機能
を使用するのが一般的である。この場合、複モードホー
ンを高次モードで励振する必要が生じる。上記のような
従来の複モードホーンを高次モード例えばＴＥ21モード
にて励振した場合、高次モード発生部２にてＴＥ21モー
ドが他の高次モード、例えばＴＭ21モードに変換され、
本来の高次モードの放射パターンを劣化させて追尾が不
可能となる事態が生じることがある。When the above-described multi-mode horn antenna is used as a primary radiator of a large reflector antenna used for satellite communication or the like, the large antenna has a very small beam width and thus has a function of tracking a satellite. May be required, and in such a case, it is common to use a higher-order mode tracking function. In this case, it is necessary to excite the multi-mode horn in a higher-order mode. When the conventional multi-mode horn as described above is excited in a higher-order mode, for example, a TE21 mode, the higher-order mode generator 2 converts the TE21 mode into another higher-order mode, for example, a TM21 mode,
In some cases, the radiation pattern of the original higher-order mode is degraded and tracking becomes impossible.
【０００８】また上記のような追尾機能を有する反射鏡
アンテナにおいては、一次放射器としてコルゲートホー
ンを使用する方法もあるが、コルゲートホーンは製作が
難しくて高価となる問題がある。In a reflector antenna having a tracking function as described above, there is a method of using a corrugated horn as a primary radiator, but there is a problem that the corrugated horn is difficult to manufacture and expensive.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
技術の現況に鑑み、追尾機能を有する反射鏡アンテナの
一次放射器として、高次モードで励振した場合でも放射
パターンの劣化が無く、しかも安価に製造可能な簡易構
成の複モードホーンを得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned state of the art, the present invention is a primary radiator of a reflector antenna having a tracking function without deterioration of a radiation pattern even when excited in a higher mode. It is an object of the present invention to obtain a multi-mode horn having a simple configuration that can be manufactured at low cost.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の複モードホーン
アンテナは、（１）基本モードであるＴＥ11モードを伝
播する給電導波部、上記ＴＥ11モードの一部を高次モー
ドであるＴＭ11モードに変換する高次モード発生部、お
よびフレア部を有する複モードホーンアンテナにおい
て、上記高次モード発生部の上記フレア部と接続される
円形導波管の内径Ｄは、下式（３）を満足する大きさを
有するものである、 Ｒ11・λ1 ／π＜Ｄ＜Ｒ21・λh ／π、 ・・・・・（３） ここで、Ｒ11は１次の第一種ベッセル関数Ｊ1 （Ｒ11）
＝０の１番目の根、Ｒ21は２次の第一種ベッセル関数Ｊ
2 （Ｒ21）＝０の１番目の根、λ1 は使用する最低周波
数での波長、λh は使用する最高周波数での波長、πは
円周率。 （２）上記（１）において、高次モード発生部は、一個
以上のフレア導波管と一個以上の円形導波管を含むもの
である。 （３）上記（１）または（２）において、高次モード発
生部は、一個以上のアイリスを含むものである。 （４）上記（１）〜（３）のいずれか一項において、高
次モード発生部は、一個以上のステップを含むものであ
る。 （５）上記（１）〜（３）のいずれか一項において、高
次モード発生部は、フレア導波管および／または円形導
波管内に装荷された誘電体を含むものである。 （６）上記（１）〜（５）のいずれか一項において、高
次モード発生部は、追尾用高次モード結合器付フレア導
波管を含むものである。The multimode horn antenna according to the present invention comprises: (1) a feed waveguide for propagating a TE11 mode which is a fundamental mode, and a part of the TE11 mode is changed to a higher mode TM11 mode. In a multi-mode horn antenna having a higher-order mode generating part to be converted and a flare part, an inner diameter D of a circular waveguide connected to the flare part of the higher-order mode generating part satisfies the following expression (3). R11 · λ1 / π <D <R21 · λh / π (3) where R11 is a first-order Bessel function of the first kind J1 (R11)
The first root of = 0, R21 is the second-order Bessel function of the first kind J
2 The first root of (R21) = 0, λ1 is the wavelength at the lowest frequency used, λh is the wavelength at the highest frequency used, and π is the pi. (2) In the above (1), the high-order mode generating section includes one or more flare waveguides and one or more circular waveguides. (3) In the above (1) or (2), the higher-order mode generator includes one or more irises. (4) In any one of the above (1) to (3), the higher-order mode generation section includes one or more steps. (5) In any one of the above items (1) to (3), the higher-order mode generating section includes a dielectric loaded in the flare waveguide and / or the circular waveguide. (6) In any one of the above items (1) to (5), the higher-order mode generating section includes a flare waveguide with a higher-order mode coupler for tracking.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下の諸実施の形態において、前
記図７の従来技術に示された部位と同じ部位については
同符号を付し、各内容の説明は図７での説明を参照する
こととして以下では省略することがある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following embodiments, the same parts as those shown in the prior art of FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description of each content is referred to the description of FIG. This may be omitted below.
【００１２】実施の形態１．本発明の実施の形態１に係
る複モードホーンアンテナについて、以下、図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係
る複モードホーンアンテナの断面図である。図１におい
て、１はフレア部、２は高次モード発生部、３は給電導
波部である。フレア部１は、円錐ホーン１１にて構成さ
れており、高次モード発生部２は、順次、円形導波管２
１１、フレア導波管２２１、および追尾用高次モード
（ＴＥ21）結合器付フレア導波管２４が縦続接続された
構造を有し、円形導波管２１１の一端が円錐ホーン１１
に接続され、一方、追尾用高次モード結合器付フレア導
波管２４の一端が給電導波部３と接続されている。なお
２３３は、追尾用高次モード結合器付フレア導波管２４
に設けられたアイリスである。Embodiment 1 Hereinafter, a multi-mode horn antenna according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-mode horn antenna according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a flare section, 2 is a higher-order mode generation section, and 3 is a feed waveguide section. The flare section 1 is constituted by a conical horn 11, and the higher-order mode generation section 2 comprises a circular waveguide 2
11, a flare waveguide 221 and a flare waveguide 24 with a higher-order mode (TE21) coupler for tracking are connected in cascade, and one end of a circular waveguide 211 is conical horn 11
On the other hand, one end of the flare waveguide 24 with the higher-order mode coupler for tracking is connected to the feed waveguide 3. 233 is a flare waveguide 24 with a higher-order mode coupler for tracking.
It is an iris provided in.
【００１３】つぎに実施の形態１に係る複モードホーン
アンテナの動作について説明する。基本モードであるＴ
Ｅ11のみが伝搬する給電導波部３より入力された通信用
高周波信号は、高次モード発生部２のフレア導波管２２
１にて高次モードであるＴＭ11モードに一部の電力が変
換される。また円形導波管２１１にて適度な位相状態に
調整され、最終的に円錐ホーン１１にてＴＥ11モードに
対しＴＭ11モードが所望の振幅、位相差となるように設
計されている。従って、実施の形態１に係る複モードホ
ーンアンテナは、通信用高周波信号については従来技術
と同様に、軸対称性およびサイドローブ特性に優れてい
る。Next, the operation of the multimode horn antenna according to the first embodiment will be described. Basic mode T
The high-frequency signal for communication input from the feeder waveguide 3 through which only E11 propagates is transmitted to the flare waveguide 22 of the higher-order mode generator 2.
At 1, part of the power is converted to the TM11 mode, which is the higher-order mode. The circular waveguide 211 is adjusted to an appropriate phase state, and the conical horn 11 is designed so that the TM11 mode has a desired amplitude and phase difference with respect to the TE11 mode. Therefore, the multi-mode horn antenna according to the first embodiment has excellent axial symmetry and side lobe characteristics for a communication high-frequency signal as in the related art.
【００１４】次に追尾用高周波信号について説明する。
追尾用高周波信号は、高次モード（ＴＥ21）結合器付フ
レア導波管２４にて励振される。従来の複モードホーン
であれば、高次モード発生部２のフレア導波管２２１に
てＴＥ21モードの高次モードであるＴＭ21モードに一部
の電力が変換され、最終的に円錐ホーン１１にてＴＥ21
モードに対しＴＭ21モードが重畳されるため、追尾用放
射パターンの劣化が生じる。Next, the tracking high-frequency signal will be described.
The tracking high-frequency signal is excited by a flare waveguide 24 with a higher-order mode (TE21) coupler. In the case of a conventional multi-mode horn, a part of the power is converted into the TM21 mode, which is a higher-order mode of the TE21 mode, by the flare waveguide 221 of the higher-order mode generating unit 2, and finally the conical horn 11 converts the power into the TM21 mode. TE21
Since the TM21 mode is superimposed on the mode, the tracking radiation pattern is deteriorated.
【００１５】ところが実施の形態１に係る複モードホー
ンアンテナでは、円錐ホーン１１と接続される円形導波
管２１１の内径Ｄは、下式（３）を満足する大きさとさ
れる 、 Ｒ11・λ1 ／π＜Ｄ＜Ｒ21・λh ／π、 ・・・・・（３） ここで、Ｒ11は１次の第一種ベッセル関数Ｊ1 （Ｒ11）
＝０の１番目の根、Ｒ21は２次の第一種ベッセル関数Ｊ
2 （Ｒ21）＝０の１番目の根、λ1 は使用する最低周波
数での波長、λh は使用する最高周波数での波長、πは
円周率である。However, in the multi-mode horn antenna according to the first embodiment, the inner diameter D of the circular waveguide 211 connected to the conical horn 11 has a size satisfying the following expression (3): R11 · λ1 / π <D <R21 · λh / π, (3) where R11 is a first-order Bessel function of the first kind J1 (R11)
The first root of = 0, R21 is the second-order Bessel function of the first kind J
2 The first root of (R21) = 0, λ1 is the wavelength at the lowest frequency used, λh is the wavelength at the highest frequency used, and π is the pi.
【００１６】実施の形態１に係る複モードホーンアンテ
ナは、上記のように構成されるため、通信用高周波信号
においては軸対称性およびサイドローブ特性の優れた複
モードホーンが得られ、かつ追尾用高周波信号において
も放射パターンの劣化が無い複モードホーンを得ること
が出来る。またさらに上記のアンテナは、図７に示す従
来の複モードホーンアンテナと実質的に変わらない簡単
な構造であるため、製造が容易となり低価格化が図れる
利点もある。Since the multi-mode horn antenna according to the first embodiment is configured as described above, a multi-mode horn excellent in axial symmetry and side lobe characteristics can be obtained for a radio frequency signal for communication, and It is possible to obtain a multi-mode horn in which the radiation pattern does not deteriorate even in a high-frequency signal. Further, since the above-mentioned antenna has a simple structure that is substantially the same as the conventional multi-mode horn antenna shown in FIG.
【００１７】実施の形態２．図２は、実施の形態２に係
る複モードホーンアンテナの構成を示す断面図である。
実施の形態２は、実施の形態１とはフレア導波管２２１
と追尾用高次モード結合器付フレア導波管２４との間に
円形導波管２１２とフレア導波管２２２とが挿設されて
フレア導波管部と円形導波管部が共に多段に接続されて
いる点において異なり、その他の構成は同じである。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a multimode horn antenna according to the second embodiment.
The second embodiment is different from the first embodiment in that a flare waveguide 221 is provided.
A circular waveguide 212 and a flare waveguide 222 are inserted between the optical waveguide and the flare waveguide 24 with a higher-order mode coupler for tracking, so that both the flare waveguide section and the circular waveguide section are multistage. The difference is that they are connected, and the other configurations are the same.
【００１８】高次モード発生部２において、フレア導波
管部と円形導波管部とを共に多段とすることは、前記実
開平４−１０４１３号公報より従来公知であるが、かか
る多段構造は、複モードホーンアンテナを２つの異なる
周波数帯で良好に動作せしめる。実施の形態２において
も円形導波管２１１の内径Ｄが上式（３）を満足する大
きさとされると、実施の形態１に記載した効果が得られ
る。しかして実施の形態２に係る複モードホーンアンテ
ナは、実施の形態１に係る複モードホーンアンテナの効
果に加えて、２つの異なる周波数帯で良好に動作する効
果もある。It is known from Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 4-10413 that the flare waveguide section and the circular waveguide section are both multistage in the higher-order mode generation section 2. And allows the multimode horn antenna to operate well in two different frequency bands. Also in the second embodiment, if the inner diameter D of the circular waveguide 211 is set to a size satisfying the above expression (3), the effect described in the first embodiment can be obtained. Thus, the multi-mode horn antenna according to the second embodiment has an effect of favorably operating in two different frequency bands in addition to the effect of the multi-mode horn antenna according to the first embodiment.
【００１９】実施の形態３．図３は、本発明の実施の形
態３に係る複モードホーンアンテナの構成を示す断面図
である。実施の形態３は、実施の形態２とは円形導波管
２１１の内壁にアイリス２３１が設けられた点において
異なり、その他の構成は同じである。アイリス２３１
は、フレア導波管２２１、２２２などと同様に高次モー
ドを発生させ、特にそれ自体簡易な構造でありながらＴ
Ｍ11モードを適当量発生させ、且つ周波数変化の小さい
広帯域の複モードホーンを得ることに寄与する。Embodiment 3 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a multimode horn antenna according to Embodiment 3 of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment in that an iris 231 is provided on the inner wall of the circular waveguide 211, and other configurations are the same. Iris 231
Generates higher-order modes as in the case of the flare waveguides 221 and 222.
An appropriate amount of M11 mode is generated, and this contributes to obtaining a wide-band multimode horn with a small frequency change.
【００２０】しかして実施の形態３は、実施の形態１、
２の効果に加えて、アイリス２３１により周波数変化の
小さい広帯域の複モードホーンを得ることができる利点
をも有する。The third embodiment is different from the first embodiment in that
In addition to the effect of 2, the iris 231 has an advantage that a wide-band multimode horn with a small frequency change can be obtained.
【００２１】実施の形態４．図４は、本発明の実施の形
態４に係る複モードホーンアンテナの構成を示す断面図
である。実施の形態４は、実施の形態１とはフレア導波
管２２１を省略し、それに代えてステップ２５を有する
円形導波管２１１が用いられた点において異なり、その
他の構成は同じであって、ステップ２５付きの円形導波
管２１１が高次モード発生部として機能する。実施の形
態４は、上記円形導波管２１１の内径Ｄが上式（３）を
満足する大きさとされることにより実施の形態１と同様
の効果を得ることができる。Embodiment 4 FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a multimode horn antenna according to Embodiment 4 of the present invention. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the flare waveguide 221 is omitted and a circular waveguide 211 having a step 25 is used instead, and other configurations are the same. The circular waveguide 211 with the step 25 functions as a higher-order mode generator. In the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained by setting the inner diameter D of the circular waveguide 211 to a size satisfying the above expression (3).
【００２２】実施の形態５．図５は、本発明の実施の形
態５に係る複モードホーンアンテナの構成を示す断面図
である。実施の形態５は、実施の形態３とは円形導波管
２１１の内壁にアイリス２３１の代わりに誘電体２６が
装荷された点において異なり、その他の構成は同じであ
る。誘電体２６は、実施の形態３におけるアイリス２３
１と同様に高次モード発生部として機能し、また実施の
形態５は、円形導波管２１１の内径Ｄが上式（３）を満
足する大きさとされることにより実施の形態３と同様の
効果を得ることができる。Embodiment 5 FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a multimode horn antenna according to Embodiment 5 of the present invention. The fifth embodiment is different from the third embodiment in that a dielectric 26 is loaded on the inner wall of the circular waveguide 211 instead of the iris 231, and other configurations are the same. The dielectric 26 is made of the iris 23 in the third embodiment.
1 functions as a higher-order mode generation unit, and in the fifth embodiment, the inner diameter D of the circular waveguide 211 is set to a size that satisfies the above expression (3). The effect can be obtained.
【００２３】実施の形態６．図６は、本発明の実施の形
態６に係る複モードホーンアンテナの構成を示す断面図
である。実施の形態６は、前記の実施の形態３と実施の
形態５との組み合わせであって、アイリス２３２と誘電
体２６が共に高次モード発生部として機能し、実施の形
態３および実施の形態５と同様の効果を得ることができ
る。Embodiment 6 FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a multimode horn antenna according to Embodiment 6 of the present invention. The sixth embodiment is a combination of the third embodiment and the fifth embodiment. Both the iris 232 and the dielectric 26 function as a higher-order mode generating unit, and the third embodiment and the fifth embodiment are combined. The same effect as described above can be obtained.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明の複モードホーンアンテナは、以
上説明した通り、（１）基本モードであるＴＥ11モード
を伝播する給電導波部、上記ＴＥ11モードの一部を高次
モードであるＴＭ11モードに変換する高次モード発生
部、およびフレア部を有する複モードホーンアンテナに
おいて、上記高次モード発生部の上記フレア部と接続さ
れる円形導波管の内径Ｄは、下式を満足する大きさを有
するものである、 Ｒ11・λ1 ／π＜Ｄ＜Ｒ21・λh ／π、 ここで、Ｒ11は１次の第一種ベッセル関数Ｊ1 （Ｒ11）
＝０の１番目の根、Ｒ21は２次の第一種ベッセル関数Ｊ
2 （Ｒ21）＝０の１番目の根、λ1 は使用する最低周波
数での波長、λh は使用する最高周波数での波長、πは
円周率。しかして本発明の複モードホーンアンテナは、
通信用高周波信号においては軸対称性およびサイドロー
ブ特性に優れると共に追尾用高周波信号においても放射
パターンの劣化が無く、さらに図７に示す従来の複モー
ドホーンアンテナと実質的に変わらない簡単な構造であ
るため、製造が容易となり低価格化が図れる利点もあ
る。As described above, the multimode horn antenna according to the present invention comprises: (1) a feed waveguide for propagating the TE11 mode, which is the fundamental mode; In a multi-mode horn antenna having a higher-order mode generating portion for converting into a flare portion and a flare portion, an inner diameter D of a circular waveguide connected to the flare portion of the higher-order mode generating portion has a size satisfying the following expression. R11 ・ λ1 / π <D <R21 ・ λh / π, where R11 is a first-order Bessel function of the first kind J1 (R11)
The first root of = 0, R21 is the second-order Bessel function of the first kind J
2 The first root of (R21) = 0, λ1 is the wavelength at the lowest frequency used, λh is the wavelength at the highest frequency used, and π is the pi. Thus, the multi-mode horn antenna of the present invention
The communication high-frequency signal has excellent axial symmetry and side lobe characteristics, and the tracking high-frequency signal has no deterioration in the radiation pattern, and has a simple structure that is substantially the same as the conventional multimode horn antenna shown in FIG. Therefore, there is also an advantage that the manufacturing is easy and the price can be reduced.
【００２５】また（２）上記（１）において、高次モー
ド発生部は、一個以上のフレア導波管と一個以上の円形
導波管を含むものであると、上記（１）で述べた効果に
加えて、複モードホーンアンテナが２つの異なる周波数
帯で良好に動作する効果もある。(2) In the above (1), the high-order mode generating section may include one or more flare waveguides and one or more circular waveguides, in addition to the effects described in the above (1). Thus, there is an effect that the multi-mode horn antenna operates well in two different frequency bands.
【００２６】また（３）上記（１）または（２）におい
て、高次モード発生部は、一個以上のアイリスを含むも
のであると、上記（１）で述べた効果に加えて、アイリ
スにより周波数変化の小さい広帯域の複モードホーンを
得ることができる。(3) In the above (1) or (2), if the higher-order mode generating section includes one or more irises, in addition to the effect described in the above (1), the higher-order mode generating section can change the frequency by the iris. A small broadband multimode horn can be obtained.
【００２７】また（４）上記（１）〜（３）のいずれか
一項において、高次モード発生部は、一個以上のステッ
プを含むものであると、上記ステップが高次モード発生
部として機能すると共に、上記（１）で述べた効果もあ
る。(4) In any one of the above (1) to (3), if the higher-order mode generating section includes one or more steps, the above-mentioned steps function as a higher-order mode generating section and There is also the effect described in (1) above.
【００２８】また（５）上記（１）〜（３）のいずれか
一項において、高次モード発生部は、フレア導波管およ
び／または円形導波管内に装荷された誘電体を含むもの
であると、上記誘電体が高次モード発生部として機能す
ると共に、上記（１）で述べた効果もある。(5) In any one of the above items (1) to (3), the high-order mode generating section may include a dielectric loaded in the flare waveguide and / or the circular waveguide. In addition, the dielectric functions as a higher-order mode generator, and has the effect described in the above (1).
【００２９】またさらに（６）上記（１）〜（５）のい
ずれか一項において、高次モード発生部は、追尾用高次
モード結合器付フレア導波管を含むものであると、高次
モードで励振した場合でも放射パターンの劣化が無く、
しかも安価に製造可能な簡易構成の複モードホーンが得
られる。(6) In any one of the above items (1) to (5), if the higher-order mode generating section includes a flare waveguide with a higher-order mode coupler for tracking, Even when excited by, the radiation pattern does not deteriorate,
Moreover, a multi-mode horn having a simple configuration that can be manufactured at low cost can be obtained.
【図１】 本発明の実施の形態１での複モードホーンア
ンテナの断面図。FIG. 1 is a sectional view of a multimode horn antenna according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施の形態２での複モードホーンア
ンテナの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a multimode horn antenna according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の実施の形態３での複モードホーンア
ンテナの断面図。FIG. 3 is a sectional view of a multimode horn antenna according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の実施の形態４での複モードホーンア
ンテナの断面図。FIG. 4 is a sectional view of a multimode horn antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の実施の形態５での複モードホーンア
ンテナの断面図。FIG. 5 is a sectional view of a multi-mode horn antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の実施の形態６での複モードホーンア
ンテナの断面図。FIG. 6 is a sectional view of a multimode horn antenna according to a sixth embodiment of the present invention.
【図７】 従来の複モードホーンアンテナの断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional multi-mode horn antenna.
１ フレア部、１１ 円錐ホーン、２ 高次モード発生
部、２１１ 円形導波管、２１２ 円形導波管、２２１
フレア導波管、２２２ フレア導波管、２３１ アイ
リス、２３２ アイリス、２３３ アイリス、２４ 高
次モード結合器付フレア導波管、２５ ステップ、２６
誘電体、３ 給電導波部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flare part, 11 conical horn, 2 higher-order mode generation parts, 211 circular waveguide, 212 circular waveguide, 221
Flare waveguide, 222 Flare waveguide, 231 iris, 232 iris, 233 iris, 24 Flare waveguide with higher-order mode coupler, 25 steps, 26
Dielectric, 3 feed waveguide.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 聡介 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 水野 友宏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 飯田 明夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J012 CA12 5J045 AA03 AA27 BA02 BA03 DA01 EA03 EA05 EA06 GA04 HA01 JA11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Sosuke Horie 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Tomohiro Mizuno 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Rishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Akio Iida 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5J012 CA12 5J045 AA03 AA27 BA02 BA03 DA01 EA03 EA05 EA06 GA04 HA01 JA11
Claims (6)
る給電導波部、上記ＴＥ11モードの一部を高次モードで
あるＴＭ11モードに変換する高次モード発生部、および
フレア部を有する複モードホーンアンテナにおいて、上
記高次モード発生部の上記フレア部と接続される円形導
波管の内径Ｄは、下式を満足する大きさを有することを
特徴とする複モードホーンアンテナ、 Ｒ11・λ1 ／π＜Ｄ＜Ｒ21・λh ／π、 ここで、Ｒ11は１次の第一種ベッセル関数Ｊ1 （Ｒ11）
＝０の１番目の根、Ｒ21は２次の第一種ベッセル関数Ｊ
2 （Ｒ21）＝０の１番目の根、λ1 は使用する最低周波
数での波長、λh は使用する最高周波数での波長、πは
円周率。1. A multi-mode horn having a feed waveguide for propagating a fundamental mode TE11 mode, a higher-order mode generator for converting a part of the TE11 mode to a higher-order TM11 mode, and a flare section. In the antenna, a multimode horn antenna characterized in that an inner diameter D of a circular waveguide connected to the flare portion of the higher-order mode generating portion has a size satisfying the following expression: R11 · λ1 / π <D <R21 · λh / π, where R11 is a first-order Bessel function of the first kind J1 (R11)
The first root of = 0, R21 is the second-order Bessel function of the first kind J
2 The first root of (R21) = 0, λ1 is the wavelength at the lowest frequency used, λh is the wavelength at the highest frequency used, and π is the pi.
導波管と一個以上の円形導波管を含むことを特徴とする
請求項１記載の複モードホーンアンテナ。2. The multi-mode horn antenna according to claim 1, wherein the higher-order mode generator includes one or more flare waveguides and one or more circular waveguides.
スを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載
の複モードホーンアンテナ。3. The multi-mode horn antenna according to claim 1, wherein the higher-order mode generator includes one or more irises.
プを含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれ
か一項記載の複モードホーンアンテナ。4. The multi-mode horn antenna according to claim 1, wherein the higher-order mode generator includes one or more steps.
び／または円形導波管内に装荷された誘電体を含むこと
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の
複モードホーンアンテナ。5. The high-order mode generating section according to claim 1, wherein the high-order mode generating section includes a dielectric loaded in the flare waveguide and / or the circular waveguide. Multi-mode horn antenna.
結合器付フレア導波管を含むことを特徴とする請求項１
〜請求項５のいずれか一項記載の複モードホーンアンテ
ナ。6. The high-order mode generating section includes a flare waveguide with a high-order mode coupler for tracking.
The multi-mode horn antenna according to claim 5.
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