JP2004254180A

JP2004254180A - 一次放射器

Info

Publication number: JP2004254180A
Application number: JP2003044284A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nakagawa; 真志中川; Shigetaka Suzuki; 重孝鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】誘電体フィーダのインピーダンス変換部に発生するヒケの悪影響を低減して性能の安定化が図れる一次放射器を提供すること。
【解決手段】誘電体フィーダ１１を構成する第１の分割体１４と第２の分割体１５は合成樹脂材料を射出成形したものであり、第１の分割体１４は導波管１０の開口端から突出する放射部１４ａを有し、第２の分割体１５は導波管１０の内部に挿入・固定されるインピーダンス変換部１５ａと位相変換部１５ｂを有する。このインピーダンス変換部１５ａは位相変換部１５ｂに向かって円弧状に窄まる一対の湾曲面１５ｆを有し、これら湾曲面１５ｆの外表面中央部分に突起１５ｇを形成することにより、第２の分割体１５を射出成形する際に突起１５ｇの周囲にヒケＨを積極的に発生させ、ヒケＨの発生場所のバラツキに起因するインピーダンス不整合を解消するようにした。
【選択図】図３

Description

【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、導波管の開口端に合成樹脂製の誘電体フィーダを保持した一次放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、合成樹脂製の誘電体フィーダに放射部とインピーダンス変換部を一体形成し、この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が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５はこのような誘電体フィーダを使用した従来の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とは管内波長λ_１の約λ_１／４だけ離れている。誘電体フィーダ２はポリエチレン等の比較的誘電率の高い合成樹脂で成形されており、保持部２ａを境にして放射部２ｂとインピーダンス変換部２ｃとが一体形成されている。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の開口端に固定されている。放射部２ｂとインピーダンス変換部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の開口端から外部へ突出し、インピーダンス変換部２ｃは導波管１の内部へ延びている。
【０００４】
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のインピーダンス変換部２ｃでインピーダンス整合されて導波管１内に進入する。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、例えば水平偏波は第１プローブ３で、垂直偏波は第２プローブ４でそれぞれ検出された後、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。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２５６８２２号公報（第３頁、図１）
【０００６】
【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一次放射器は、導波管１の開口端に放射部２ｂを有する誘電体フィーダ２が保持されているので、導波管の開口端をラッパ状に広げて電波を導入するようにし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や、導波管の形状を単純化できるという利点がある。
【０００７】
しかしながら、合成樹脂を射出成形することで形成される誘電体フィーダ２においては、溶融樹脂の冷却過程で内部に不規則な気泡ができ、この気泡発生をなくす方向へ表面がひかれることにより、射出成形後の誘電体フィーダ２の表面にヒケと呼ばれる凹面が発生するため、誘電体フィーダ２内を進行する電波がヒケ部分で不所望に反射し、誘電体フィーダ２の特性を劣化させるという問題があった。その際、ヒケの発生する場所が不規則であるため、インピーダンス変換部２ｃの外表面に不規則なヒケが発生すると、所望のインピーダンス整合を取ることができなくなるため、誘電体フィーダ２の特性が大幅に劣化してしまい、電波の受信効率が低下するという問題があった。
【０００８】
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、誘電体フィーダのインピーダンス変換部に発生するヒケの悪影響を低減して性能の安定化が図れる一次放射器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の一次放射器では、一端に電波の導入用開口を有する導波管と、この導波管の中心軸方向へ突出するプローブと、前記導波管に保持された合成樹脂製の誘電体フィーダとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と該放射部から前記導波管の内部に向かって窄まるインピーダンス変換部とを設けると共に、このインピーダンス変換部の外表面に突起を形成した。
【００１０】
このように構成された一次放射器においては、合成樹脂製の誘電体フィーダを成形する際に、インピーダンス変換部の外表面に形成した突起の周囲にヒケを積極的に発生させることができるため、ヒケの発生場所のバラツキに起因するインピーダンス不整合を解消し、誘電体フィーダの特性を維持して一次放射器の性能を安定化することができる。
【００１１】
上記の構成において、インピーダンス変換部が導波管の中心軸を含む平面を介して対向する一対の湾曲面を有し、これら湾曲面に突起をそれぞれ形成すると共に、この平面をプローブに対して略４５度の角度で交差させることが好ましく、一対の突起をこのような位置関係に形成すると、各突起がプローブの検出に悪影響を及ぼさないため、電波の受信効率の低下を効果的に防止することができる。
【００１２】
また、上記の構成において、誘電体フィーダに放射部とインピーダンス変換部を一体成形しても良いが、誘電体フィーダが放射部を有する第１の分割体とインピーダンス変換部を有する第２の分割体とで構成されると共に、第１の分割体の中心部に設けた貫通孔に第２の分割体の端面に設けた軸部を挿入することにより、これら第１および第２の分割体を一体化することが好ましい。このように誘電体フィーダが互いに分割して一体化された第１および第２の分割体で構成されていると、第１および第２の分割体の単独での体積（容積）が減じられるため、その分、ヒケの発生を抑制することができる。
【００１３】
【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は本発明の実施形態例に係る一次放射器の断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３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４は該誘電体フィーダを分解して示す説明図である。
【００１４】
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、一端が開口され他端を閉塞面１０ａとした断面円形の導波管１０と、この導波管１０の開口端に保持された誘電体フィーダ１１と具備しており、導波管１０の内部には第１プローブ１２と第２プローブ１３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１２，１３と閉塞面１０ａとの距離は管内波長λｇの約１／４波長だけ離れており、両プローブ１２，１３は図示せぬコンバータ回路に接続されている。
【００１５】
誘電体フィーダ１１は第１の分割体１４と第２の分割体１５とで構成されており、これら第１および第２の分割体１４，１５はいずれも誘電正接の低い合成樹脂材料で成形されている。本実施形態例の場合、第１および第２の分割体１４，１５は価格の点を考慮して安価で誘電正接の低いポリエチレン（誘電率ε＝２．２５）が用いられている。
【００１６】
第１の分割体１４はラッパ状に広がる円錐形状の放射部１４ａを有し、この放射部１４ａの中心部には円形の貫通孔１４ｂが穿設されている。貫通孔１４ｂの内周面には嵌合凸部１４ｃが形成されており、第１の分割体１４は射出成形時に嵌合凸部１４ｃをパーティングラインとして型開きされるようになっている。また、放射部１４ａの先広がりの端面には環状溝１４ｄが形成されており、この環状溝１４ｄの深さは当該環状溝１４ｄを伝播する電波波長の約１／４波長に設定されている。
【００１７】
第２の分割体１５はインピーダンス変換部１５ａと位相変換部１５ｂを有しており、インピーダンス変換部１５ａの端面中央には円筒状の軸部１５ｃが形成されている。軸部１５ｃの外周面には嵌合凹部１５ｄが形成されており、この軸部１５ｃを貫通孔１４ｂに挿入してインピーダンス変換部１５ａの端面を放射部１４ａの後端面に突き合わせることにより、嵌合凸部１４ｃと嵌合凹部１５ｄがスナップ結合されて第１および第２の分割体１４，１５が一体化されるようになっている。なお、軸部１５ｃの先端面にも環状溝１５ｅが形成されており、第１および第２の分割体１４，１５を一体化した時点で両者の環状溝１４ｄ，１５ｅは同心円状に配列される。
【００１８】
インピーダンス変換部１５ａは位相変換部１５ｂに向かって円弧状に窄まる一対の湾曲面１５ｆを有しており、これら湾曲面１５ｆは導波管１０の中心軸を含む平面Ｐを介して対向している（図２参照）。各湾曲面１５ｆの断面形状は近似的な二次曲線となっており、その外表面の中央部分にそれぞれ断面台形状の突起１５ｇが形成されている。すなわち、両突起１５ｇは平面Ｐに対して直交する平面Ｑで対向している。これら突起１５ｇは第２の分割体１５を射出成形する際に発生するヒケの場所をコントロールするためのものであり、図３の×印で示すように、射出成形後の第２の分割体１５には突起１５ｇの周囲にヒケＨが発生する。なお、インピーダンス変換部１５ａの端面はほぼ円形であるが、その周縁に略９０度の間隔を存して４つの平坦状の取付面１５ｈが形成されており、これら取付面１５ｈによって第２の分割体１４を導波管１０に対して高い位置精度で固定することができるようになっている。
【００１９】
位相変換部１５ｂはインピーダンス変換部１５ａの先窄まり部分に連続しており、誘電体フィーダ１１内に侵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１５ｂはほぼ均一な厚みを有する板状部材であり、その先端部に複数の切欠き１５ｉが形成されている。各切欠き１５ｉの深さは管内波長λｇの約１／４波長に設定されており、位相変換部１５ｂの端面と切欠き１５ｉ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。
【００２０】
このように構成された誘電体フィーダ１１は、第１および第２の分割体１４，１５を一体化した状態で導波管１０の開口内に挿入することにより、第１の分割体１４の放射部１４ａと第２の分割体１４の軸部１５ｃが導波管１０の開口端から突出し、第２の分割体１４のインピーダンス変換部１５ａと位相変換部１５ｂが導波管１０の内部に挿入・固定される。その際、図３から明らかなように、両プローブ１２，１３は上記平面Ｐに対してそれぞれ略４５度の角度で交差しており、すなわち、両プローブ１２，１３は両突起１５ｇを通る平面Ｑに対してもそれぞれ略４５度の角度で交差している。
【００２１】
次に、上記実施形態例に係る一次放射器の動作について説明する。
【００２２】
衛星から円偏波信号が送信されると、この電波は衛星放送反射式アンテナの反射鏡で収束した後、誘電体フィーダ１１内を伝播して一次放射器の内部に入力される。ここで、衛星から送信された円偏波信号が放射部１４ａと軸部１５ｃの端面から誘電体フィーダ１１の内部に進入する際、誘電体フィーダ１１の端面に電波波長の約１／４波長の深さを有する複数の環状溝１４ｄ，１５ｅが形成されているので、放射部１４ａの端面と環状溝１４ｄ，１５ｅ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１４ａの端面に向かう電波の反射成分が大幅に低減される。しかも、この放射部１４ａは導波管１０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１１内に収束させることができ、放射部１４ａの軸線方向の長さを短くすることができる。
【００２３】
また、放射部１４ａの端面から進入した電波は誘電体フィーダ１１内を伝播してインピーダンス変換部１５ａに至り、このインピーダンス変換部１５ａに形成した一対の湾曲面１５ｆでインピーダンス整合されて位相変換部１５ｂへと伝播した後、位相変換部１５ｂで直線偏波に変換されて導波管１０の内部に進入する。その際、第２の分割体１５の射出成形時に両湾曲面１５ｆの外表面にヒケヒケＨが発生するが、両湾曲面１５ｆの外表面中央部分に突起１５ｇが形成されているため、これら突起１５ｇの周囲にヒケＨが積極的に発生することとな、ヒケＨの発生場所を射出成形時に精度良くコントロールすることができる。したがって、ヒケＨの発生によってインピーダンス整合性は若干低下するものの、この低下分を見越して両湾曲面１５ｆの形状等を調整することにより、ヒケＨの発生場所のバラツキに起因するインピーダンス不整合を解消することができる。さらに、位相変換部１５ｂの端面に約λｇ／４波長の深さを有する切欠き１５ｉが形成されているので、切欠き１５ｉの底面と位相変換部１５ｂの端面で反射した電波の位相は逆転してキャンセルされ、位相変換部１５ｂの端面におけるインピーダンス不整合も解消することができる。
【００２４】
そして、位相変換部１５ｂから導波管１０の内部に入力した直線偏波のうち、例えば水平偏波を第１プローブ１２に結合させ、垂直偏波を第２プローブ１３に結合させ、これらプローブ１２，１３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することにより、衛星から送信された電波を受信することができる。
【００２５】
上記実施形態例にあっては、ポリエチレン等の合成樹脂材料で射出成形された誘電体フィーダ１１（第１および第２の分割体１４，１５）のうち、インピーダンス変換部１５ａを有する第２の分割体１５の両湾曲面１５ｆの外表面に突起１５ｇを形成したので、これら突起１５ｇの周囲に射出成形時のヒケＨを積極的に発生させることができ、ヒケＨの発生場所のバラツキに起因するインピーダンス不整合を解消することができる。また、これら突起１５ｇを通る平面Ｑが両プローブ１２，１３に対して略４５度の角度で交差するように設定したので、各突起１５ｇによってプローブ１２，１３の検出に悪影響を及ぼすことはなく、電波の受信効率の低下を効果的に防止することができる。さらに、放射部１４ａを有する第１の分割体１４の中心部に貫通孔１４ｂを設けると共に、インピーダンス変換部１５ａと位相変換部１５ｂを有する第２の分割体１５に軸部１５ｃを設け、この軸部１５ｃを貫通孔１４ｂに挿入して第１および第２の分割体１４，１５を一体化することによって誘電体フィーダ１１を構成したので、第１および第２の分割体１４，１５の単独での体積（容積）が減じられ、その分、ヒケの発生を抑制することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態例では、誘電体フィーダ１１を互いに一体化される第１の分割体１４と第２の分割体１５の２ピース構造とした場合について説明したが、これら第１および第２の分割体を一体成形した１ピース構造の誘電体フィーダにも適用可能であり、その場合、１ピース構造の誘電体フィーダが有するインピーダンス変換部の外表面に突起を形成すれば良い。
【００２７】
また、上記実施形態例では、衛星から送信された円偏波を受信する一次放射器について説明したが、本発明は直偏波受信用の一次放射器にも適用可能であり、この場合は、誘電体フィーダの位相変換部を省略すれば良い。
【００２８】
さらに、上記実施形態例では、断面形状が円形の導波管を用いた場合について説明したが、断面方形等の他形状の導波管を用いても良いことはいうまでもない。
【００２９】
【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。
【００３０】
合成樹脂材料で成形した誘電体フィーダのインピーダンス変換部の外表面に突起を形成したので、誘電体フィーダを成形する際に突起の周囲にヒケを積極的に発生させて、ヒケの発生場所のバラツキに起因するインピーダンス不整合を解消することができ、その結果、誘電体フィーダの特性を維持して一次放射器の性能を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る一次放射器の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】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４】該誘電体フィーダを分解して示す説明図である。
【図５】従来例に係る一次放射器の断面図である。
【符号の説明】
１０導波管
１０ａ閉塞面
１１誘電体フィーダ
１２第１プローブ
１３第２プローブ
１４第１の分割体
１４ａ放射部
１４ｂ貫通孔
１４ｃ嵌合凸部
１４ｄ環状溝
１５第２の分割体
１５ａインピーダンス変換部
１５ｂ位相変換部
１５ｃ軸部
１５ｄ嵌合凹部
１５ｅ環状溝
１５ｆ湾曲面
１５ｇ突起
１５ｈ取付面
１５ｉ切欠き
Ｐ，Ｑ平面
Ｈヒケ

Claims

一端に電波の導入用開口を有する導波管と、この導波管の中心軸方向へ突出するプローブと、前記導波管に保持された合成樹脂製の誘電体フィーダとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と該放射部から前記導波管の内部に向かって窄まるインピーダンス変換部とを設けると共に、このインピーダンス変換部の外表面に突起を形成したことを特徴とする一次放射器。
請求項１の記載において、前記インピーダンス変換部が前記導波管の中心軸を含む平面を介して対向する一対の湾曲面を有し、これら湾曲面に前記突起をそれぞれ形成すると共に、前記平面を前記プローブに対して略４５度の角度で交差させたことを特徴とする一次放射器。
請求項１または２の記載において、前記誘電体フィーダが前記放射部を有する第１の分割体と前記インピーダンス変換部を有する第２の分割体とで構成されると共に、第１の分割体の中心部に設けた貫通孔に前記第２の分割体の端面に設けた軸部を挿入することにより、これら第１および第２の分割体を一体化したことを特徴とする一次放射器。