JP2003283202A - 導波管形偏分波器 - Google Patents
導波管形偏分波器Info
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- H01P1/161—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer
Abstract
可能で、かつ、高性能な導波管形偏分波器を得る。 【解決手段】 水平偏波Hは、第3、第4の方形
分岐導波管2c、2dの上下の側壁間隔が使用周波数帯
の自由空間波長の半分以下である為遮断効果により端子
P4及びP5側へ殆ど漏れない。電界の向きは金属ブロ
ッ4及び短絡板3に沿って変えられ、2つの方形導波管
E面マイター状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布
となる。従って端子P1から入力された電波Hは端子P
1への反射及び端子P4、P5への漏洩を抑えつつ、端
子P2,P3へ効率的に出力される。更に、電波HのT
E01モードの遮断周波数近傍において分岐部からの反
射波と正方形導波管ステップ5による反射波が打消し合
う位置に正方形導波管ステップ5を設置することで、電
波Hの反射特性劣化を抑制できる。垂直偏波Vについて
も同様である。
Description
帯、UHF帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられ
る導波管形偏分波器に関するものである。
801号公報に示された従来の導波管形偏分波器の構成
を示す斜視図である。また、図14は、図13に示す導
波管偏分波器における水平偏波入力時の基本モードの電
界分布を説明する分岐部側面図である。更に、図15
は、図13に示す導波管偏分波器において水平偏波入力
時に発生する不要高次モードの電界分布を説明する主導
波管断面図である。
電波および水平偏波の電波を伝送する方形主導波管、3
2aおよび32bは主導波管31の管軸に対して直角か
つ対称に分岐する2つの方形分岐導波管、33aおよび
33bは主導波管61内に挿入され、かつ、円弧状の切
り欠きが左右対称に施されている金属薄板、P1は主導
波管31の入力端子、P2は主導波管31の出力端子、
P3およびP4は分岐導波管32aおよび32bの出力
端子、Hは水平偏波の電波、Vは垂直偏波の電波であ
る。
管31の端子P1から入力された水平偏波の電波Hの基
本モード(TE01モード)は、主導波管31の上側壁
と金属薄板33aの間隔、金属薄板33aと33bの間
隔および金属薄板33bと主導波管31の下側壁の間隔
が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように
設計されているため、それらの遮断効果により主導波管
31の端子P2側へほとんど漏れることはない。また、
図14に示すように、金属薄板33aおよび33bは円
弧状の切り欠きが左右対称に施されているため、水平偏
波入力時には等価的に反射特性に優れた2つの方形導波
管E面円弧状ベンドが左右対称に分岐部に置かれた状態
の電界分布となり、従って、端子P1から入力された水
平偏波の電波Hの基本モードは、端子P1への反射およ
び端子P2への漏洩を抑えつつ、端子P3およびP4へ
効率的に出力される。
は同一形状であり、主導波管31内において上下対称と
なり、かつ、中央付近より離れた位置に装荷されている
ため、図15に示すように水平偏波入力時には金属薄板
33aと33bの間の領域では上下対称面が磁気壁とな
り、反射特性劣化の原因となる高次モードであるTE2
0モードは原理的に発生せず、従って、水平偏波入力時
の反射特性劣化を水平偏波Hの基本モード(TE01モ
ード)の遮断周波数の2倍に当たる付近の周波数帯域ま
で抑制できる効果がある.
れた垂直偏波の電波Vの基本モード(TE10モード)
は、分岐導波管32aの幅広面の側壁間隔および分岐導
波管32bの幅広面の側壁間隔が使用周波数帯の自由空
間波長の半分以下となるように設計されているため、そ
れらの遮断効果により分岐導波管32aおよび32bの
端子P3およびP4側へほとんど漏れることはない。ま
た、金属薄板33aおよび33bは主導波管31内にお
いて板面が垂直偏波Vの電界方向に対し直交するように
装荷されており、かつ、金属薄板33aおよび33bの
厚みは使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく
設計されており、電波Vの基本モードは金属薄板33a
および33bではほとんど反射しない。従って、端子P
1から入力された垂直偏波の電波Vの基本モードは、端
子P1への反射および端子P3およびP4への漏洩を抑
えつつ、端子P2へ効率的に出力される。
器では、方形主導波管31と、主導波管31の管軸に対
して直角かつ対称に分岐する2つの方形分岐導波管32
aおよび32bと、主導波管31内に挿入された金属薄
板32aおよび32bとから構成し、主導波管31の入
力端子P1より入射される垂直偏波と水平偏波を、主導
波管31の出力端子P2と分岐導波管32a、32bの
出力端子P3、P4とから各々出力しているため、主導
波管31の管軸方向に対して小形化および短軸化が困難
であるという問題点があった。
基本モード(TE10モードおよびTE01モード)の
遮断周波数付近の周波数帯域では管内波長の周波数変化
が激しく、これに伴い方形導波管31の分岐部における
インピーダンス不連続の周波数変化も急激であるため、
従来の導波管形偏分波器では遮断周波数付近の周波数帯
域における両偏波の反射特性劣化を抑制することが困難
であった。
ためになされたものであり、小形化、短軸化および広帯
域化が可能で、かつ、高性能な導波管形偏分波器を得る
ことを目的としている。
偏分波器は、第1の方形主導波管と、この第1の主導波
管に対して直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波管
と、上記第1の主導波管の一方の端子に接続された短絡
板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第1
の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部
に向かって開口径が広がる方形導波管ステップと、この
方形導波管ステップに接続された第2の方形主導波管と
を備えたものである。
は、第1の方形主導波管と、この第1の主導波管に対し
て直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波管と、上記
第1の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上
記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第1の主導波
管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かっ
て開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波
管ステップに接続された第2の方形主導波管とを備えた
ものである。
は、第1の方形主導波管と、この第1の主導波管に対し
て直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波管と、上記
第1の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上
記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第1の主導波
管の他方の端子に接続された円形−方形導波管ステップ
と、この円形−方形導波管ステップに接続された円形主
導波管とを備えたものである。
は、第1の方形主導波管と、この第1の主導波管に対し
て直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波管と、上記
第1の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上
記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第1の主導波
管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かっ
て開口径が狭まる1つの方形導波管ステップと、この方
形導波管ステップに接続された第2の方形主導波管と、
この第2の方形主導波管に接続された円形−方形導波管
ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続され
た円形主導波管とを備えたものである。
は、上記金属突起として、四角錐状または階段状または
円弧状の切り欠きをもつ金属ブロックを設けたものであ
る。
は、上記金属突起として、弧状または直線状または階段
状の切り欠きをもつ金属薄板を直交させて設けたもので
ある。
は、上記第1の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾
曲した第1の方形導波管多段変成器と、上記第2の分岐
導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第2の方形導
波管多段変成器と、上記第1および第2の方形導波管多
段変成器に接続された第1の方形導波管E面T分岐回路
と、上記第3の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾
曲した第3の方形導波管多段変成器と、上記第4の分岐
導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第4の方形導
波管多段変成器と、上記第3および第4の分岐導波管に
接続された第2の方形導波管E面T分岐回路とを備えた
ものである。
は、上記第1〜第2の方形主導波管と、上記第1〜第4
の方形分岐導波管と、上記第1〜第4の方形導波管多段
変成器と、上記第1〜第2の方形導波管E面T分岐回路
と、上記短絡板と、上記金属突起と、上記方形導波管ス
テップとを、掘削加工された複数の金属ブロックを組み
合わせることにより構成したものである。
は、第1の方形主導波管と、この第1の主導波管に対し
て直角に分岐する第1〜第2の方形分岐導波管と、上記
第1の主導波管内の対称な位置に対をなして装荷された
第1〜第2の導体薄板と、上記第1の主導波管の他方の
端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が
狭まる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップ
に接続された第2の方形主導波管とを備えたものであ
る。
は、対称な円弧状または直線状または階段状の切り欠き
をもつ薄板である上記導体薄板を備えたものである。
は、上記第1〜第2の方形分岐導波管に対し、第1〜第
2の金属柱群を設けたものである。
は、上記第1〜第2の方形分岐導波管に対し、第1〜第
2の方形導波管ステップを設けたものである。
説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1による
導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。また、図
2は、図1に示す導波管形偏分波器における水平偏波入
力時の基本モードの電界分布を説明する分岐部側面図で
ある。
電波および水平偏波の電波を伝送する第1の正方形主導
波管、2a〜2dは正方形主導波管1の管軸に対して直
角かつ対称に分岐する第1〜第4の方形分岐導波管、3
は正方形主導波管1の一方の端子を塞ぐ短絡板、4は正
方形主導波管内1に、かつ、短絡板3上に設けられた四
角錘状の金属ブロック、5は正方形主導波管1の一方の
端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が
広がり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長
に比べて十分小さい正方形導波管ステップ、6は正方形
導波管ステップ5に接続され、かつ、垂直偏波の電波お
よび水平偏波の電波を伝送する第2の正方形主導波管、
P1は正方形主導波管6の入力端子、P2〜P5は方形
分岐導波管2a〜2dの出力端子、Hは水平偏波の電
波、Vは垂直偏波の電波である。
波の電波Hの基本モード(TE01モード)が端子P1
から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステ
ップ5、正方形主導波管1、方形分岐導波管2aおよび
2bを伝搬して端子P2およびP3から各分岐導波管の
基本モード(TE10モード)として出力される。
よび2dの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波
長の半分以下となるように設計されているため、それら
の遮断効果により端子P4およびP5側へほとんど漏れ
ることはない。また、図2に示すように、電界の向きが
金属ブロック4および短絡板3に沿って変えられるの
で、等価的に反射特性に優れた2つの方形導波管E面マ
イタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっ
ている。このため、端子P1から入力された電波Hは、
端子P1への反射および端子P4、P5への漏洩を抑え
つつ、端子P2、P3へ効率的に出力される。更に、正
方形導波管ステップ5はその段差が使用周波数帯の自由
空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射
特性は電波Hの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯
域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周
波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐
部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近
傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ
5による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステ
ップ5を設置することにより、電波Hの基本モードの遮
断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特
性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域におけ
る反射特性劣化を抑制することが可能となる。
E10モード)が端子P1から入力されたとすると、こ
の電波は正方形導波管ステップ5、正方形主導波管1、
方形分岐導波管2cおよび2dを伝搬して端子P4およ
びP5から各分岐導波管の基本モード(TE10モー
ド)として出力される。
よび2bの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波
長の半分以下となるように設計されているため、それら
の遮断効果により端子P2およびP3側へほとんど漏れ
ることはない。また、図2に示すように、電界の向きが
金属ブロック4および短絡板3に沿って変えられるの
で、等価的に反射特性に優れた2つの方形導波管E面マ
イタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっ
ている。このため、端子P1から入力された電波Vは、
端子P1への反射および端子P2、P3への漏洩を抑え
つつ、端子P4、P5へ効率的に出力される。更に、正
方形導波管ステップ5はその段差が使用周波数帯の自由
空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射
特性は電波Vの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯
域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周
波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐
部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近
傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ
5による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステ
ップ5を設置することにより、電波Vの基本モードの遮
断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特
性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域におけ
る反射特性劣化を抑制することが可能となる。
端子P2〜P5を出力端子とした場合についての記述で
あるが、端子P2〜P5を入力端子、端子P1を出力端
子とし、端子P2およびP3からの入力波を逆相かつ等
振幅とし、端子P4およびP5からの入力波を逆相かつ
等振幅とした場合についても同様である。
ば、第1〜第2の正方形主導波管と、第1〜第4の方形
分岐導波管と、正方形主導波管の一方の端子を塞ぐ短絡
板と、短絡板上に設けられた四角錘状の金属ブロック
と、第1の正方形主導波管と第2の正方形主導波管に挟
まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる正方
形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、
正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広
い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレー
ション特性を実現できるという効果が得られる。また、
4つの方形分岐導波管を正方形主導波管の管軸に対して
直角かつ対称に分岐させているため、正方形主導波管の
管軸方向に対して小形化を図ることができるという効果
が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構
成となっているため、加工難易度を低くでき、結果的
に、低コスト化を図ることができるという効果が得られ
る。
形態2による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図であ
る。図3において、7は第1の正方形主導波管1の一方
の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径
が狭まる正方形導波管ステップ、8は正方形導波管ステ
ップ7に接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏
波の電波を伝送する第2の正方形主導波管、9は第2の
正方形主導波管8に接続された円形−正方形導波管ステ
ップ、10は円形−正方形導波管ステップ9に接続さ
れ、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送
する円形主導波管、P1は円形主導波管10の入力端
子、P2〜P5は方形分岐導波管2a〜2dの出力端
子、Hは水平偏波の電波、Vは垂直偏波の電波である。
波の電波Hの基本モード(TE01モード)が端子P1
から入力されたとすると、この電波は円形−正方形導波
管ステップ9、正方形主導波管8、正方形導波管ステッ
プ7、正方形主導波管1、方形分岐導波管2aおよび2
bを伝搬して端子P2およびP3から各分岐導波管の基
本モード(TE10モード)として出力される。
よび2dの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波
長の半分以下となるように設計されているため、それら
の遮断効果により端子P4およびP5側へほとんど漏れ
ることはない。また、図2に示すように、電界の向きが
金属ブロック4および短絡板3に沿って変えられるの
で、等価的に反射特性に優れた2つの方形導波管E面マ
イタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっ
ている。このため、端子P1から入力された電波Hは、
端子P1への反射および端子P4、P5への漏洩を抑え
つつ、端子P2、P3へ効率的に出力される。更に、円
形−正方形導波管ステップ9、正方形主導波管8、およ
び、正方形導波管ステップ7は円形−方形導波管多段変
成器として動作するため、円形主導波管10の直径、正
方形主導波管8の径、および、正方形主導波管8の管軸
長を適当に設計することにより、多段変成器の反射特性
として電波Hの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯
域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周
波数帯域では反射損が非常に小さく出来る。これは、上
記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波
数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ス
テップ7および円形−正方形導波管ステップ9による反
射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ7およ
び円形−正方形導波管ステップ9を設置することによ
り、電波Hの基本モードの遮断周波数よりある程度高い
周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周
波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制する
ことが可能となる。
E10モード)が端子P1から入力されたとすると、こ
の電波は円形−正方形導波管ステップ9、正方形主導波
管8、正方形導波管ステップ7、正方形主導波管1、方
形分岐導波管2cおよび2dを伝搬して端子P4および
P5から各分岐導波管の基本モード(TE10モード)
として出力される。
よび2bの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波
長の半分以下となるように設計されているため、それら
の遮断効果により端子P2およびP3側へほとんど漏れ
ることはない。また、図2に示すように、電界の向きが
金属ブロック4および短絡板3に沿って変えられるの
で、等価的に反射特性に優れた2つの方形導波管E面マ
イタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっ
ている。このため、端子P1から入力された電波Vは、
端子P1への反射および端子P2、P3への漏洩を抑え
つつ、端子P4、P5へ効率的に出力される。更に、円
形−正方形導波管ステップ9、正方形主導波管8、およ
び、正方形導波管ステップ7は円形−方形導波管多段変
成器として動作するため、円形主導波管10の直径、正
方形主導波管8の径、および、正方形主導波管8の管軸
長を適当に設計することにより、多段変成器の反射特性
として電波Vの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯
域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周
波数帯域では反射損が非常に小さく出来る。これは、上
記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波
数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ス
テップ7および円形−正方形導波管ステップ9による反
射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ7およ
び円形−正方形導波管ステップ9を設置することによ
り、電波Vの基本モードの遮断周波数よりある程度高い
周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周
波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制する
ことが可能となる。
端子P2〜P5を出力端子とした場合についての記述で
あるが、端子P2〜P5を入力端子、端子P1を出力端
子とし、端子P2およびP3からの入力波を逆相かつ等
振幅とし、端子P4およびP5からの入力波を逆相かつ
等振幅とした場合についても同様である。
ば、第1〜第2の正方形主導波管と、1つの円形主導波
管と、第1〜第4の方形分岐導波管と、第1の正方形主
導波管の一方の端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けら
れた四角錘状の金属ブロックと、第1の正方形主導波管
と第2の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に
向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップと、第2
の正方形主導波管と円形主導波管に挟まれた円形−正方
形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、
正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広
い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレー
ション特性を実現できるという効果が得られる。また、
4つの方形分岐導波管を正方形主導波管の管軸に対して
直角かつ対称に分岐させているため、正方形主導波管の
管軸方向に対して小形化を図ることができるという効果
が得られる。また、入力端子の導波管開口形状が円形と
なっているため本偏分波器と円形ホーンアンテナ一次放
射器とを合わせて使う場合にはこれらのコンポーネント
間の整合性が良く、従って、通常偏分波器とアンテナ一
次放射器と間に設けられるインピーダンス変成器の削減
を図り、更なる小形化を図ることができるという効果が
得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構成
となっているため、加工難易度を低くでき、結果的に、
低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
は、短絡板3上に四角錘状の金属ブロック4を設けたも
のを示したが、図4に示すように、金属ブロック4に代
えて、短絡板3上に円弧状の切り欠きをもつ2枚の金属
薄板24aおよび24bを直交させて設ければ、広帯域
化および小形化の効果を損なうことなく更に偏分波器の
軽量化を図ることができるという効果が得られる。
形態4による導波管形偏分波器の構成を示す平面図であ
る。また、図6は、この発明の実施の形態4による導波
管形偏分波器の構成を示す側面図である。図5および図
6において、11a〜11dは第1〜第4の方形分岐導
波管2a〜2dに各々接続され、かつ、管軸がそのH面
において湾曲し、かつ、その開口径が方形分岐導波管2
a〜2dから離れるに従って小さくなる第1〜第4の方
形導波管多段変成器、12aは第1の方形導波管多段変
成器11aおよび第2の方形導波管多段変成器11bに
接続された第1の方形導波管E面T分岐回路、12bは
第3の方形導波管多段変成器11cおよび第4の方形導
波管多段変成器11dに接続された第2の方形導波管E
面T分岐回路、P1は第2の正方形主導波管6の入力端
子、P2は方形導波管E面T分岐回路12aの出力端
子、P3は方形導波管E面T分岐回路12bの出力端
子、Hは水平偏波の電波、Vは垂直偏波の電波である。
波の電波Hの基本モード(TE01モード)が端子P1
から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステ
ップ5、正方形主導波管1、方形分岐導波管2aおよび
2b、方形導波管多段変成器11aおよび11bを伝搬
し、方形導波管E面T分岐回路12aにて再び合成され
て端子P2から各分岐導波管の基本モード(TE10モ
ード)として出力される。
よび2dの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波
長の半分以下となるように設計されているため、それら
の遮断効果により方形導波管2cおよび2d側へほとん
ど漏れることはない。また、図2に示すように、電界の
向きが金属ブロック4および短絡板3に沿って変えられ
るので、等価的に反射特性に優れた2つの方形導波管E
面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布と
なっている。このため、端子P1から入力された電波H
は、端子P1への反射および方形導波管2cおよび2d
への漏洩を抑えつつ、方形導波管2aおよび2bへ効率
的に出力される。また、正方形導波管ステップ5はその
段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく
設計されており、その反射特性は電波Hの基本モードの
遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断
周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に
小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似してお
り、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反
射波と正方形導波管ステップ5による反射波が打ち消し
合う位置に正方形導波管ステップ5を設置することによ
り、電波Hの基本モードの遮断周波数よりある程度高い
周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周
波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制する
ことが可能となる。更に、方形導波管多段変成器11a
および11bは管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の
段差が設けられ、かつ、各段差の間隔が導波管中心線に
ついて管内波長の約1/4となっているため、結局、方
形分岐導波管2aおよび2bに分離された電波Hを、方
形導波管E面T分岐回路12aにて合成し、かつ、反射
特性を損なうことなく端子P2へ効率的に出力すること
ができる。
E10モード)が端子P1から入力されたとすると、こ
の電波は正方形導波管ステップ5、正方形主導波管1、
方形分岐導波管2cおよび2d、方形導波管多段変成器
11cおよび11dを伝搬し、方形導波管E面T分岐回
路12bにて合成されて端子P3から各分岐導波管の基
本モード(TE10モード)として出力される。
よび2bの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波
長の半分以下となるように設計されているため、それら
の遮断効果により方形導波管2aおよび2b側へほとん
ど漏れることはない。また、図2に示すように、電界の
向きが金属ブロック4および短絡板3に沿って変えられ
るので、等価的に反射特性に優れた2つの方形導波管E
面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布と
なっている。このため、端子P1から入力された電波V
は、端子P1への反射および方形導波管2aおよび2b
への漏洩を抑えつつ、方形導波管2cおよび2dへ効率
的に出力される。また、正方形導波管ステップ5はその
段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく
設計されており、その反射特性は電波Vの基本モードの
遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断
周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に
小さい。
おり、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの
反射波と正方形導波管ステップ5による反射波が打ち消
し合う位置に正方形導波管ステップ5を設置することに
より、電波Vの基本モードの遮断周波数よりある程度高
い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断
周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制す
ることが可能となる。更に、方形導波管多段変成器11
cおよび11dは管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数
の段差が設けられ、かつ、各段差の間隔が導波管中心線
について管内波長の約1/4となっているため、結局、
方形分岐導波管2cおよび2dに分離された電波Vを、
方形導波管多段変成器11a、11bおよび方形導波管
E面T分岐回路12aとの干渉を避けて方形導波管E面
T分岐回路12bにて合成し、かつ、反射特性を損なう
ことなく端子P3へ効率的に出力することができる。
端子P2〜P3を出力端子とした場合についての記述で
あるが、端子P2〜P3を入力端子、端子P1を出力端
子とした場合についても同様である。
ば、第1〜第2の正方形主導波管と、第1の正方形主導
波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第1〜第
4の方形分岐導波管と、第1の正方形主導波管の一方の
端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けられた四角錘状の
金属ブロックと、第1の正方形主導波管と第2の正方形
主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径
が広がる正方形導波管ステップと、第1〜第2の方形分
岐導波管に接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側
壁面に複数の段差が設けられた第1〜第2の方形導波管
多段変成器と、第3〜第4の方形分岐導波管に接続さ
れ、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差
が設けられた第3〜第4の方形導波管多段変成器と、第
1〜第2の方形導波管E面T分岐回路とから偏分波器を
構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断
周波数近傍を含む広い周波数帯域において良好な反射特
性およびアイソレーション特性を実現できるという効果
が得られる。また、4つの方形分岐導波管により分離さ
れた水平偏波の電波Hと垂直偏波の電波Vを各々合成す
る合成回路部を含めた偏分波器全体について正方形主導
波管の管軸方向に対し小形化を図ることができるという
効果が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いな
い構成となっているため、加工難易度を低くでき、結果
的に、低コスト化を図ることができるという効果が得ら
れる。
は、第1の正方形主導波管1と、第2の正方形主導波管
6と、正方形主導波管1の管軸に対して直角かつ対称に
分岐させた第1〜第4の方形分岐導波管2a〜2dと、
正方形主導波管1の一方の端子を塞ぐ短絡板3と、短絡
板3上に設けられた四角錘状の金属ブロック4と、正方
形主導波管1と正方形主導波管6に挟まれ、かつ、上記
分岐部に向かって開口径が広がる正方形導波管ステップ
5と、方形分岐導波管2aに接続され、かつ、管軸が湾
曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられた第1方
形導波管多段変成器11aと、方形分岐導波管2bに接
続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の
段差が設けられた第2方形導波管多段変成器11bと、
方形分岐導波管2cに接続され、かつ、管軸が湾曲し、
かつ、下側壁面に複数の段差が設けられた第3の方形導
波管多段変成器11cと、方形分岐導波管2dに接続さ
れ、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差
が設けられた第4の方形導波管多段変成器11dと、第
1〜第2の方形導波管E面T分岐回路12a〜12bと
を設けたものを示したが、この実施の形態5では、図7
に示すように、これらの全てのコンポーネントを、第1
〜第3の金属ブロック13〜15を掘削加工し、その
後、組み合わせることにより構成する。なお、金属ブロ
ック4以外は、図7において破線で示した部分が図6に
おいて実線および破線で示した部分に対応する。従来、
導波管回路を構成する場合、各コンポーネント同士をフ
ランジで接続する必要があり、このフランジ部分の占有
面積は導波管の大きさよりもかなり大きいため、コンポ
ーネントの数が増大すれば、この数に比例してフランジ
の数も増大し、その分フランジの占有面積も増大する。
しかし、この実施の形態5によれば、掘削加工した各コ
ンポーネントを組み合わせるだけなので、各コンポーネ
ント間の接続に必要なフランジ等の接続支持機構が大幅
に削減され、正方形主導波管の管軸方向に対して大幅な
小形化を図ることができるという効果が得られる。ま
た、軽量化を図ることができるという効果が得られる。
形態6による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図であ
る。また、図9は、図8に示す導波管形偏分波器におけ
る水平偏波入力時の基本モードの電界分布を説明する分
岐部側面図である。更に、図10は、図8に示す導波管
形偏分波器において水平偏波入力時に発生する不要高次
モードの電界分布を説明する主導波管断面図である。
波および水平偏波の電波を伝送する第1の正方形主導波
管、17a〜17bは正方形主導波管16の管軸に対し
て直角かつ対称に分岐する2つの第1〜第2の方形分岐
導波管、18a〜18bは正方形主導波管16内に挿入
され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されてい
る金属薄板、19は正方形主導波管16の一方の端子に
接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭ま
り、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比
べて十分小さい正方形導波管ステップ、20は正方形導
波管ステップに接続され、かつ、垂直偏波の電波および
水平偏波の電波を伝送する第2の正方形主導波管、21
a〜21bは方形分岐導波管17a〜17b内に、か
つ、正方形導波管16との接続部に近いところに設けら
れた第1〜第2の金属柱群、22a〜22bは方形分岐
導波管17a〜17bに接続され、かつ、上記分岐部に
向かって開口径が狭まり、かつ、その段差が使用周波数
帯の自由空間波長に比べて十分小さい第1〜第2の方形
導波管ステップ、23a〜23bは方形導波管ステップ
22a〜22bに接続された第3〜第4の方形分岐導波
管、P1は第2の正方形主導波管20の入力端子、P2
は第1の正方形主導波管16の出力端子、P3〜P4は
第3〜第4の分岐導波管23a〜23bの出力端子、V
は垂直偏波の電波、Hは水平偏波の電波である。
波の電波Hの基本モード(TE01モード)が端子P1
から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステ
ップ19、正方形主導波管16、金属柱群21a〜21
b、方形分岐導波管17aおよび17b、方形導波管ス
テップ22aおよび22b、方形分岐導波管23aおよ
び24bを伝搬して端子P3およびP4から各分岐導波
管の基本モード(TE10モード)として出力される。
上側壁と金属薄板18aの間隔、金属薄板18aと18
bの間隔、および、金属薄板18bと主導波管16の下
側壁の間隔が各々使用周波数帯の自由空間波長の半分以
下となるように設計されているため、それらの遮断効果
により正方形主導波管16の端子P2側へほとんど漏れ
ることはない。また、図9に示すように、電界の向きが
金属薄板18a〜18bに沿って変えられるので、等価
的に反射特性の非常に優れた2つの方形導波管E面円弧
状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となってい
る。このため、端子P1から入力された電波Hは、端子
P1への反射および端子P2への漏洩を抑えつつ、端子
P2、P3へ効率的に出力される。
一形状であり、正方形主導波管16内において上下対称
となり、かつ、中央付近より離れた位置に装荷されてい
るため、図10に示すように、水平偏波入力時には金属
薄板18aと18bの間の領域では上下対称面が磁気壁
となり、反射特性劣化の原因となる高次モードであるT
E20モードは原理的に発生せず、従って、水平偏波入
力時の反射特性劣化を水平偏波Hの基本モード(TE0
1モード)の遮断周波数の2倍に当たる付近の周波数帯
域まで抑制できる効果がある.
差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設
計されており、その反射特性は電波Hの基本モードの遮
断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周
波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小
さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、
従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波
と正方形導波管ステップ19による反射波が打ち消し合
う位置に正方形導波管ステップ19を設置することによ
り、電波Hの基本モードの遮断周波数よりある程度高い
周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周
波数近傍の周波数帯域における反射特性を改善すること
が可能となる。
bはその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十
分小さく設計されており、その反射特性は電波Hの基本
モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大き
く、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損
が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似
しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部か
らの反射波と方形導波管ステップ22a〜22bによる
反射波が打ち消し合う位置に方形導波管ステップ22a
〜22bを設置することにより、電波Hの基本モードの
遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射
特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域にお
ける反射特性を更に良く改善することが可能となる。
E10モード)が端子P1から入力されたとすると、こ
の電波は正方形導波管ステップ19、正方形主導波管1
6を伝搬して端子P2から正方形導波管の基本モード
(TE10モード)として出力される。
および17bの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空
間波長の半分以下となるように設計されているため、そ
れらの遮断効果により端子P3およびP4側へほとんど
漏れることはない。また、金属薄板18a〜18bの幅
広面は、電波Vの基本モードの電界方向と直交してお
り、かつ、各金属薄板の厚みは自由空間波長に比して十
分に小さいので電波Vの反射特性を損なうことはない.
このため、端子P1から入力された電波Vは、端子P1
への反射および端子P3およびP4への漏洩を抑えつ
つ、端子P2へ効率的に出力される。
偏波の電波V入射時に分岐部で発生した不要高次モード
の方形分岐導波管分岐部17a〜17b側への漏れこみ
が遮断されるため、分岐部付近での電磁界の乱れが抑圧
され、結局、広帯域に渡って良好な反射特性が得られる
差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設
計されており、その反射特性は電波Vの基本モードの遮
断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周
波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小
さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、
従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波
と正方形導波管ステップ19による反射波が打ち消し合
う位置に正方形導波管ステップ19を設置することによ
り、電波Vの基本モードの遮断周波数よりある程度高い
周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周
波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制する
ことが可能となる。
端子P2〜P4を出力端子とした場合についての記述で
あるが、端子P2〜P4を入力端子、端子P1を出力端
子とし、端子P3およびP4からの入力波を逆相かつ等
振幅とした場合についても同様である。
ば、第1〜第2の正方形主導波管と、第1の正方形主導
波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第1〜第
2の方形分岐導波管と、第1の正方形主導波管内に挿入
され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されてい
る2枚の金属薄板と、第1の正方形主導波管と第2の正
方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開
口径が狭まる正方形導波管ステップと、第1〜第2の方
形分岐導波管内に各々装荷された第1〜第2の金属柱群
と、第3〜第4の方形分岐導波管と、第1〜第2の方形
分岐導波管と第3〜第4の方形分岐導波管に挟まれ、か
つ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる第1〜第2の
方形導波管ステップとから偏分波器を構成しているた
め、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍、お
よび、同遮断周波数の2倍に当たる付近を含む非常に広
い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレー
ション特性を実現できるという効果が得られる。
は、正方形主導波管1の一方の端子に接続され、かつ、
上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差
が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方
形導波管ステップ5を設けたものを示したが、図12に
示すように、正方形導波管ステップ5に代えて上記分岐
部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップ7を
設ければ、正方形導波管ステップ7での反射波の反射位
相が正方形導波管ステップ5を設けたの場合の反射位相
と異なるため、遮断周波数帯近傍において分岐部からの
反射波と正方形導波管ステップ7による反射波が打ち消
し合う位置が正方形導波管ステップ5を設けたの場合の
打ち消し合う位置よりも分岐部に近くなることがあり、
この場合、更に偏分波器の小形化を図ることができると
いう効果が得られる。
は、正方形主導波管1の一方の端子に接続され、かつ、
上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差
が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方
形導波管ステップ5を設けたものを示したが、図11に
示すように、正方形導波管ステップ5および第2の正方
形主導波管6に代えて円形−正方形導波管ステップ9お
よび円形主導波管10を設ければ、円形−正方形導波管
ステップ9での反射波の反射位相が正方形導波管ステッ
プ5を設けたの場合の反射位相と異なるため、遮断周波
数帯近傍において分岐部からの反射波と円形−正方形導
波管ステップ9による反射波が打ち消し合う位置が正方
形導波管ステップ5を設けたの場合の打ち消し合う位置
よりも分岐部に近くなることがあり、この場合、更に偏
分波器の小形化を図ることができるという効果が得られ
る。
波器の斜視図である。
波器の斜視図である。
波器の斜視図である。
波器の平面図である。
波器の側面図である。
波器の概略構成図である。
波器の斜視図である。
明図である。
分波器の斜視図である。
分波器の斜視図である。
明図である。
3 短絡板、 4四角錐状金属ブロック、 5 正方
形導波管ステップ、 6 正方形主導波管、7 正方形
導波管ステップ、 8 正方形主導波管、 9 円形−
正方形導波管ステップ、 10 円形主導波管、 11
a〜11d 方形導波管多段変成器、 12a〜12b
方形導波管E面T分岐回路、 13〜15 金属ブロ
ック、 16 正方形主導波管、 17a〜17b 方
形分岐導波管、 18a〜18b 金属薄板、 19
正方形導波管ステップ、 20 正方形主導波管、21
a〜21b 金属柱群、 22a〜22b 方形導波管
ステップ、 23a〜23b 方形分岐導波管、 24
a〜24b 金属薄板、 31 方形主導波管、 32
a〜32b 方形分岐導波管、 33a〜33b 金属
薄板。
Claims (12)
- 【請求項1】 第1の方形主導波管と、この第1の主導
波管に対して直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波
管と、上記第1の主導波管の一方の端子に接続された短
絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第
1の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐
部に向かって開口径が広がる方形導波管ステップと、こ
の方形導波管ステップに接続された第2の方形主導波管
とを備えたことを特徴とする導波管形偏分波器。 - 【請求項2】 第1の方形主導波管と、この第1の主導
波管に対して直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波
管と、上記第1の主導波管の一方の端子に接続された短
絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第
1の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐
部に向かって開口径が狭まる方形導波管ステップと、こ
の方形導波管ステップに接続された第2の方形主導波管
とを備えたことを特徴とする導波管形偏分波器。 - 【請求項3】 第1の方形主導波管と、この第1の主導
波管に対して直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波
管と、上記第1の主導波管の一方の端子に接続された短
絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第
1の主導波管の他方の端子に接続された円形−方形導波
管ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続さ
れた円形主導波管とを備えたことを特徴とする導波管形
偏分波器。 - 【請求項4】 第1の方形主導波管と、この第1の主導
波管に対して直角に分岐する第1〜第4の方形分岐導波
管と、上記第1の主導波管の一方の端子に接続された短
絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第
1の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐
部に向かって開口径が狭まる1つの方形導波管ステップ
と、この方形導波管ステップに接続された第2の方形主
導波管と、この第2の方形主導波管に接続された円形−
方形導波管ステップと、この円形−方形導波管ステップ
に接続された円形主導波管とを備えたことを特徴とする
導波管形偏分波器。 - 【請求項5】 上記金属突起として、四角錐状または階
段状または円弧状の切り欠きをもつ金属ブロックを設け
たことを特徴とする請求項1〜4記載の導波管形偏分波
器。 - 【請求項6】 上記金属突起として、円弧状または直線
状または階段状の切り欠きをもつ金属薄板を直交させて
設けたことを特徴とする請求項1〜4および5記載の導
波管形偏分波器。 - 【請求項7】 上記第1の分岐導波管に接続され、か
つ、管軸の湾曲した第1の方形導波管多段変成器と、上
記第2の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した
第2の方形導波管多段変成器と、上記第1および第2の
方形導波管多段変成器に接続された第1の方形導波管E
面T分岐回路と、上記第3の分岐導波管に接続され、か
つ、管軸の湾曲した第3の方形導波管多段変成器と、上
記第4の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した
第4の方形導波管多段変成器と、上記第3および第4の
分岐導波管に接続された第2の方形導波管E面T分岐回
路とを備えたことを特徴とする請求項1〜6記載の導波
管形偏分波器。 - 【請求項8】 上記第1〜第2の方形主導波管と、上記
第1〜第4の方形分岐導波管と、上記第1〜第4の方形
導波管多段変成器と、上記第1〜第2の方形導波管E面
T分岐回路と、上記短絡板と、上記金属突起と、上記方
形導波管ステップとを、掘削加工された複数の金属ブロ
ックを組み合わせることにより構成したことを特徴とす
る請求項7記載の導波管形偏分波器。 - 【請求項9】 第1の方形主導波管と、この第1の主導
波管に対して直角に分岐する第1〜第2の方形分岐導波
管と、上記第1の主導波管内の対称な位置に対をなして
装荷された第1〜第2の導体薄板と、上記第1の主導波
管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かっ
て開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波
管ステップに接続された第2の方形主導波管とを備えた
ことを特徴とする導波管形偏分波器。 - 【請求項10】 上記導体薄板は、対称な円弧状または
直線状または階段状の切り欠きをもつ薄板であることを
特徴とする請求項9記載の導波管形偏分波器。 - 【請求項11】 上記第1〜第2の方形分岐導波管に対
し、第1〜第2の金属柱群を設けたことを特徴とする請
求項9〜10記載の導波管形偏分波器。 - 【請求項12】 上記第1〜第2の方形分岐導波管に対
し、第1〜第2の方形導波管ステップを設けたことを特
徴とする請求項9〜11記載の導波管形偏分波器。
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