JP2002353728A - 一次放射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 性能を劣化させることなく位相変換部材を簡
単かつ確実に固定できる一次放射器を提供すること。 【解決手段】 金属板を巻回して形成した導波管１に一
対の取付孔１ａを穿設し、これら取付孔１ａを導波管１
の中心軸を通る同一平面内に位置させると共に、両取付
孔１ａの間隔を導波管１の管軸方向に沿って管内波長の
約１／４波長だけ離れた距離に設定する。誘電体フィー
ダ２に放射部５とインピーダンス変換部６および位相変
換部７を一体成形し、この誘電体フィーダ２を導波管１
の内部に挿入した後、一対のネジ８を取付孔１ａに螺入
して位相変換部７の両側面の凹部７ａに係止することに
より、プローブ４と略４５度の角度で交差するように位
相変換部７を導波管１の内部に固定する。このように構
成された一次放射器では、導波管１の内部に突出する両
ネジ８の間隔が管内波長の約１／４波長に設定されてい
るため、一方のネジ８での反射と他方のネジ８での反射
が約１／２波長分だけずれて打ち消され、ネジ８での反
射に起因する性能劣化を防止することができる。

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
ンテナ等に用いられる一次放射器に係り、特に、円偏波
の電波を送受信する一次放射器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の一次放射器として、
一端にホーン部を有し他端を閉塞面とした導波管と、こ
の導波管の内部に設置された位相変換部材と、この位相
変換部材と導波管の閉塞面間に設置されたプローブとを
具備したものが知られている。位相変換部材は導波管内
に進入した円偏波を直線偏波に変換するものであり、そ
の一例として長手方向の両端をくさび状に形成した誘電
体板によって構成されている。プローブは位相変換部材
に対して略４５度の角度で交差しており、プローブと導
波管の閉塞面との距離は管内波長の約１／４波長分だけ
離れている。

【０００３】このように概略構成された一次放射器にお
いて、衛星から送信された右旋あるいは左旋の円偏波
は、ホーン部から導波管の内部に導かれて位相変換部材
で直線偏波に変換される。すなわち、円偏波は等間隔で
互いに９０度の位相差を持つ２つの直線偏波の合成ベク
トルが回転している偏波であるため、円偏波が位相変換
部材を通過することにより、９０度ずれている位相が同
相となって直線偏波に変換される。したがって、この直
線偏波をプローブに結合させて受信すれば、その受信信
号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信号に周波数
変換して出力することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の一
次放射器においては、導波管の内部でプローブと位相変
換部材を略４５度の角度で交差させているため、導波管
内に挿入した位相変換部材を適宜手段によって固定する
必要がある。かかる位相変換部材の固定手段として一般
的には接着剤が用いられているが、このような接着剤に
よる固定方法では治具を用いて位相変換部材を位置決め
した状態で、導波管の内壁面と位相変換部材との接合部
分に接着剤を塗布するという煩雑な工程が必要となるた
め、組立作業性が悪いという問題があった。また、他の
固定手段としてネジを用いて位相変換部材を導波管の内
部に固定する方法も提案されているが、この場合、導波
管の内部にネジの先端部分が突出するため、ネジの先端
部分で電波の反射が生じて性能を劣化させるという問題
があった。

【０００５】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、性能を劣化させるこ
となく位相変換部材を簡単かつ確実に固定できる一次放
射器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一次放射器では、一端側に開口を有する導
波管と、この開口から導波管の内部に挿入された位相変
換部材と、この位相変換部材を前記導波管の内壁面に固
定する複数の係止部と、前記導波管の内部で前記位相変
換部材に対して略４５度の角度で交差するプローブとを
備え、前記各係止部が前記導波管の中心軸を通る同一平
面内で管内波長の約１／４波長の間隔を存して離れてい
ることを特徴としている。

【０００７】このように構成された一次放射器において
は、導波管内に挿入した位相変換部材が複数の係止部に
よって導波管の内壁面に固定されるため、組立作業性を
簡略化することができ、しかも、各係止部の間隔が管内
波長の約１／４波長に設定されているため、各係止部で
の電波の反射が打ち消されて反射成分を低減することが
できる。

【０００８】上記の構成において、亜鉛やアルミニウム
等を用いてダイキャスト成形した導波管を採用すること
も可能であるが、金属板を円筒状や角筒状に巻回して形
成した金属板製導波管を採用すると、高価な成形用金型
が不要になるため、導波管の製造コストを低減する上で
好ましい。この場合、導波管の材料である金属板の内壁
面に複数の切り起し片を折曲げ形成すれば、これら切り
起し片を係止部として位相変換部材を導波管の内壁面に
固定することができ、あるいは、複数本のネジを係止部
として用い、これらネジを導波管の取付孔から内部に螺
入して位相変換部材を固定することもできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形
態例に係る一次放射器の構成図、図２は図１のＡ−Ａ線
に沿う断面図、図３は図１の矢視Ｂ方向の正面図、図４
は該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの斜視図、
図５は図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図６は反射の打ち
消し動作を示す説明図である。

【００１０】これらの図に示すように、本実施形態例に
係る一次放射器は、両端を開口した円筒形状の導波管１
と、この導波管１の内部に保持された誘電体フィーダ２
と、導波管１の一方の開口を閉塞する蓋体３とを備えて
おり、導波管１の内壁面にはプローブ４が設置されてい
る。このプローブ４は導波管１の外部で図示せぬコンバ
ータ回路に接続されており、また図１には描かれていな
いが、プローブ４と蓋体３との距離は管内波長λｇの約
１／４波長に設定されている。

【００１１】導波管１は展開状態で方形状の金属板を円
筒状に巻回して形成したものであり、この金属板の両端
は互いに重ね合わされて接合されている。この導波管１
には一対の取付孔１ａが穿設されており、これら両取付
孔１ａは導波管１の中心軸を通る同一平面内に位置し、
かつ導波管１の管軸方向に沿って管内波長の約１／４波
長だけ離れている。

【００１２】誘電体フィーダ２は誘電正接の低い誘電材
料からなり、本実施形態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２は、導波管１の開口端か
ら突出する放射部５と、放射部５から導波管１の内部に
向かって円弧状に窄まるインピーダンス変換部６と、イ
ンピーダンス変換部６の先窄まり部分から連続的に延び
る位相変換部７とで構成されている。

【００１３】放射部５は導波管１の開口端からラッパ形
状に広がっており、その端面には複数の環状溝５ａが形
成されている。各環状溝５ａの深さ寸法は空気中を伝播
する電波波長λ₀の約１／４波長に設定されており、ま
た、各環状溝５ａは放射部５の端面に同心円状に形成さ
れている（図３参照）。

【００１４】インピーダンス変換部６は放射部５寄りの
基端部から位相変換部７に向かって収束する一対の湾曲
面６ａを有し、これら湾曲面６ａの断面形状は近似的な
二次曲線になっている。インピーダンス変換部６の基端
部はほぼ円周面となっており、この基端部が導波管１の
開口端に圧入・固定されている。

【００１５】位相変換部７はほぼ均一な厚みを有する板
状部材であり、誘電体フィーダ２に進入した円偏波を直
線偏波に変換する９０度位相器として機能する。位相変
換部７はインピーダンス変換部６の先窄まりな反基端部
に連続しており、その両側面には導波管１の取付孔１ａ
に対向する凹部７ａが形成されている。そして、一対の
ネジ８を導波管１の外部から各取付孔１ａに挿入し、こ
れらネジ８を導波管１の内部に螺入して各凹部７ａに係
止することにより、位相変換部７は係止部である一対の
ネジ８によって導波管１の内部に固定されている。図２
に示すように、この位相変換部７の板面に平行で導波管
１の中心軸を通る平面を基準面とすると、プローブ４は
この基準面に対して略４５度の角度で交差している。ま
た、位相変換部７の蓋体３と対向する側の端面には複数
の切欠き７ｂが形成されており、これら切欠き７ｂによ
って段差が構成されている。切欠き７ｂの深さ寸法は管
内波長λｇの約１／４波長に設定されており、位相変換
部７の端面と切欠き７ｂの底面とは電波の進行方向に対
して直交する２つの反射面となっている。

【００１６】このように構成された一次放射器におい
て、例えば衛星から送信された右旋あるいは左旋の円偏
波を受信する場合、この円偏波は放射部５の端面から誘
電体フィーダ２の内部に進入し、誘電体フィーダ２の内
部で放射部５からインピーダンス変換部６を経て位相変
換部７へと伝播した後、位相変換部７で直線偏波に変換
されて導波管１の内部に進入する。そして、導波管１に
入力した直線偏波をプローブ４に結合させ、プローブ４
からの受信信号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数
信号に周波数変換して出力することにより、例えば衛星
から送信された円偏波を受信することができる。

【００１７】その際、誘電体フィーダ２の放射部５の端
面に約λ₀／４波長の深さを有する複数の環状溝５ａが
形成されているので、放射部５の端面と環状溝５ａの底
面で反射した電波の位相は逆転してキャンセルされ、放
射部５の端面に向かう電波の反射成分を大幅に低減する
ことができる。しかも、この放射部５は導波管１の開口
端から広がるラッパ形状となっているので、電波を効率
良く誘電体フィーダ２に収束させることができると共
に、放射部５の軸線方向の長さを短くすることができ
る。また、誘電体フィーダ２の放射部５と位相変換部７
との間にインピーダンス変換部６を形成し、このインピ
ーダンス変換部６に形成した一対の湾曲面６ａの断面形
状を近似的な二次曲線で連続することにより、誘電体フ
ィーダ２の厚みが放射部５から位相変換部７に向かって
次第に薄くなるように収束させたため、誘電体フィーダ
２内を伝播する電波の反射成分を効果的に低減すること
ができるのみならず、インピーダンス変換部６から位相
変換部７に至る部分の長さを短縮しても直線偏波に対す
る位相差が大きくなり、この点からも誘電体フィーダ２
の全長を大幅に短くすることができる。さらに、誘電体
フィーダ２の位相変換部７の端面に約λｇ／４波長の深
さを有する切欠き７ｂを形成したため、この切欠き７ｂ
の底面と位相変換部７の端面とで反射した電波の位相が
逆転してキャンセルされ、位相変換部７の端面における
インピーダンスの不整合も解消することができる。

【００１８】上記実施形態例に係る一次放射器では、導
波管１を金属板を円筒状に巻回することによって形成し
たため、高価なダイキャスト成形用金型が不要となり、
その分、導波管１の製造コストを大幅に低減することが
できる。また、導波管１の内部に誘電体フィーダ２の位
相変換部７を挿入し、この位相変換部７を一対のネジ８
を用いて導波管１の内部に固定したため、特別な治具を
使用しなくても位相変換部７を高精度に位置決め・固定
することができ、組立作業性を簡略化することができ
る。しかも、導波管１の内部に突出する両ネジ８の間隔
が管内波長の約１／４波長に設定されているため、図６
に示すように、一方のネジ８での反射と他方のネジ８で
の反射が約１／２波長（＝１８０°）分だけずれて打ち
消され、ネジ８での反射に起因する性能劣化を防止する
ことができる。なお、ネジ８に接着剤を併用して誘電体
フィーダ２の取付け強度を高めることも可能であるが、
この場合も、接着剤を塗布する時点で位相変換部７はネ
ジ８によって固定されているため、位置決め用治具は不
要となる。

【００１９】図７は本発明の第２実施形態例に係る一次
放射器の構成図、図８は該一次放射器の要部を示す説明
図であり、図１〜図５に対応する部分には同一符号を付
してある。

【００２０】本実施形態例が前述した第１実施形態例と
相違する点は、導波管１の内壁面に一対の切り起し片１
ｂを折曲げ形成し、これら切り起し片１ｂを係止部とし
て位相変換部７を導波管１の内部に固定したことにあ
り、それ以外の構成は基本的に同じである。すなわち、
第１実施形態例の取付孔１ａと同様に、導波管１の材料
である金属板の内壁面には一対の切り起し片１ｂが形成
されており、これら切り起し片１ｂは導波管１の中心軸
を通る同一平面内に位置し、かつ導波管１の管軸方向に
沿って管内波長の約１／４波長だけ離れている。一方、
位相変換部７の両側面には長手方向に延びる凹溝７ｃが
形成されており、図８に示すように、この位相変換部７
を導波管１の内部に挿入し、両切り起し片１ｂの先端を
対応する凹溝７ｃに係止することにより、位相変換部７
が導波管１の内部に位置決め・固定されると共に、誘電
体フィーダ２の抜け止めが図られている。

【００２１】このように構成された第２実施形態例にお
いても、位相変換部７を固定する両切り起し片１ｂの間
隔が管内波長の約１／４波長に設定されているため、両
切り起し片１ｂでの反射が打ち消されて性能劣化を防止
することができる。また、導波管１の内壁面に折曲げ形
成した切り起し片１ｂを係止部として用いたため、係止
部としてネジを用いた第１実施形態例に比べると、部品
点数を削減することができ、組立作業性もより向上す
る。

【００２２】なお、上記各実施形態例では、一対の係止
部（ネジ８または切り起し片１ｂ）を導波管１の中心軸
を介して１８０°対向する位置に配設した場合について
説明したが、各係止部の間隔が管内波長の約１／４波長
だけ離れているという条件を満足すれば、各係止部を位
相変換部７の一方の側面と対向する位置に配設してもよ
い。

【００２３】また、上記各実施形態例では、誘電体フィ
ーダ２に放射部５とインピーダンス変換部６および位相
変換部７を一体成形し、この誘電体フィーダ２を金属板
で形成した導波管１に保持した一次放射器について説明
したが、ホーン部を有する導波管をダイキャスト成形
し、この導波管の内部に位相変換部材としての誘電体板
を保持した一次放射器にも本発明を適用可能であり、こ
の場合は、第１実施形態例で説明したネジ８と同様の固
定方法を用いて誘電体板を導波管の内部に固定すればよ
い。

【００２４】

【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。

【００２５】導波管内に挿入した位相変換部材をネジや
切り起し片からなる複数の係止部によって導波管の内壁
面に固定するようにしたため、特別な位置決め用治具が
不要になって組立作業性を簡略化することができ、しか
も、各係止部の間隔が管内波長の約１／４波長に設定さ
れているため、各係止部での電波の反射が打ち消されて
反射成分を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態例に係る一次放射器の構
成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】図１の矢視Ｂ方向の正面図である。

【図４】該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの斜
視図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図６】反射の打ち消し動作を示す説明図である。

【図７】本発明の第２実施形態例に係る一次放射器の構
成図である。

【図８】該一次放射器の要部を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 導波管 １ａ 取付孔 １ｂ 切り起し片（係止部） １ｃ 凹溝 ２ 誘電体フィーダ ３ 蓋体３ ４ プローブ ５ 放射部 ６ インピーダンス変換部 ６ａ 湾曲面 ７ 位相変換部 ７ａ 凹部 ８ ネジ（係止部）

【手続補正書】

【提出日】平成１３年６月２９日（２００１．６．２
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 和広 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5J012 FA03 5J045 AA07 AA16 CA04 DA01 DA18 EA07 HA01 JA15 NA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に開口を有する導波管と、この開
   口から導波管の内部に挿入された位相変換部材と、この
   位相変換部材を前記導波管の内壁面に固定する複数の係
   止部と、前記導波管の内部で前記位相変換部材に対して
   略４５度の角度で交差するプローブとを備え、前記各係
   止部が前記導波管の中心軸を通る同一平面内で管内波長
   の約１／４波長の間隔を存して離れていることを特徴と
   する一次放射器。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、前記導波管が
   金属板を巻回して形成した金属板製導波管からなり、前
   記係止部がこの導波管の内壁面に折曲げ形成された切り
   起し片からな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、前記導波管が
   金属板を巻回して形成した金属板製導波管からなると共
   に、この導波管に複数の取付孔が穿設されており、前記
   係止部が前記取付孔を挿通して前記導波管内に螺入され
   たネジからなることを特徴とする一次放射器。