JP2004266501A

JP2004266501A - コルゲート型円偏波器

Info

Publication number: JP2004266501A
Application number: JP2003053776A
Authority: JP
Inventors: Risui Kanbara; 理水蒲原; Hideki Asao; 英喜浅尾; Hisafumi Yoneda; 尚史米田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】コルゲート型円偏波器において、扱う周波数帯域に拘わらず良好な周波数対軸比特性を得るとともに、相対向するコルゲートの各先端間隔を十分に確保し、放電現象を防止する。
【解決手段】管内軸に平行な断面が連続した矩形状であって、該矩形状それぞれの前記軸側先端部の包絡線が、前記軸方向（Ｚ）の中央部を頂点として山状をなす形状のコルゲート２が相対向して前記軸方向に配置されたコルゲート型方形導波管１からなる円偏波器において、前記断面におけるコルゲート２の基底部包絡線が、管壁側（Ｏ側）に凸の非直線となるようにコルゲート２を配置する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コルゲートが相対向して管内軸方向に配置されたコルゲート型の方形導波管からなる円偏波器において、周波数対軸比特性の改善および相対向するコルゲートの各先端間で生じる放電の防止を図ったコルゲート型円偏波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衛星インターネットや携帯電話基地局等の通信分野ではマイクロ波を扱うが、このマイクロ波信号の処理に供する機器（例えばアンテナ給電系等）の一つとして、直線偏波を円偏波に変換するコルゲート型円偏波器がある。
上記コルゲート型円偏波器は、一般には方形の導波管であって、その管内軸方向にコルゲートを相対向して配置してなるものである。
また、上記コルゲートを管内軸と平行な断面でみた場合、連続した矩形状である。なお、この矩形状それぞれの管壁側の先端部を「コルゲート基底部」とし、管内軸側の先端部を「コルゲート先端部」とする。
【０００３】
従来のコルゲート型円偏波器は、コルゲート基底部側については、前記断面における基底部包絡線を直線にした配置形状であり、また、コルゲート先端部側については、前記断面における先端部包絡線が管内軸方向の中央部を頂点とした滑らかな２次または３次のＣｏｓカーブ（山状）になるようにコルゲートの個々の高さを変えて配置していた。この高さを変えた配置により、所望の周波数帯域で直線偏波を所望の周波数対軸比特性の円偏波に変換していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２９８１４号公報
【特許文献２】
特開昭６１−５２００４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコルゲート型円偏波器は以上のように構成され、コルゲート基底部側が、その断面における包絡線を直線にした配置形状のために扱う周波数帯域によってはコルゲート先端部分の包絡線形状が急峻なＣｏｓカーブとなり、所望の周波数対軸比特性が確保できないという問題があった。
また、上記のようにコルゲート先端部分の包絡線形状が急峻なＣｏｓカーブとなることにより、相対向するコルゲートの各先端間隔が狭くなり、放電現象が生じ易いという問題があり、さらには、この放電現象を回避するためにコルゲートの高さを制限した場合には、偏波器としての所定の性能を得ることが困難になるという問題もあった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、扱う周波数帯域に拘わらず良好な周波数対軸比特性が得られるとともに、相対向するコルゲートの各先端間隔を十分に確保することで放電現象を防止し、また、偏波器としての所定の性能が得られるようにしたコルゲート型円偏波器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るコルゲート型円偏波器は、管内軸に平行な断面におけるコルゲートの基底部包絡線が、管壁側に凸の非直線となるように前記コルゲートを配置したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１（Ａ）はこの発明の実施の形態１によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の方形開口側から見た正面図、図１（Ｄ）は図１（Ｂ）に対応する従来のコルゲート型円偏波器の断面図である。
図１（Ａ）において、幅Ｗで高さＨを有する方形の導波管１の内部に、コルゲート２を相対向させて管内軸方向（Ｚ）に配置することでコルゲート型円偏波器を構成している。
コルゲート２は図１（Ｂ）に示すように、その断面が連続した矩形状を有し、この矩形状それぞれの管内軸側（図示Ｉ側）の先端部包絡線が管内軸方向の中央部（Ｏ−Ｉ線位置）を頂点として２次または３次のＣｏｓカーブ（山状）を描く形状をなしている。
【０００９】
このコルゲート２が図１（Ｂ）または図１（Ｃ）に示すように、導波管１の上面側と下面側に相対向して配置されている。
また、図１（Ｂ）に示すように、コルゲート２の基底部包絡線は管壁側（図示Ｏ側）に凸の非直線にしている。
これに対し従来のコルゲート型円偏波器においては、図１（Ｄ）に示すように、そのコルゲートの基底部包絡線は直線である。この直線であることが前述のコルゲート先端部分の包絡線形状が急峻なＣｏｓカーブとなり、また、相対向するコルゲートの各先端間隔が狭くなる要因となっていた。
従って、従来の直線となるコルゲート配置を非直線の配置にすることで上記要因を解消できることとなる。この非直線配置化が本発明の基本的概念である。
【００１０】
図１（Ｂ）は、この非直線にするコルゲート２の配置を、コルゲート２の基底部の管内軸方向一端または他端各々からコルゲートの高さ（ｈ）が最大となる部分、即ち管内軸方向中央部（Ｏ−Ｉ線位置）、に向けて勾配を持たせて非直線にした配置としたものである。
上記配置により、コルゲート２の個々の高さを従来同様に維持しつつその先端部包絡線を従来に比し緩やかなＣｏｓカーブにでき、これにより所望の周波数対軸比特性が容易に実現できるとともに、相対向するコルゲート２の先端間隔（Ｇ）を広くすることができ、これにより、放電現象を防止し、偏波器としての所定の性能を容易に実現できることとなる。
【００１１】
また、以上説明のコルゲート型円偏波器を製造する際の原材料については金属または樹脂のいずれでもよい。
【００１２】
以上のように、この実施の形態１によれば、管内軸に平行な断面が連続した矩形状であって、該矩形状それぞれの前記軸側先端部の包絡線が、前記軸方向の中央部を頂点として山状をなす形状のコルゲートが相対向して前記軸方向に配置されたコルゲート型方形導波管からなる円偏波器において、前記断面におけるコルゲート２の基底部包絡線が、管壁側に凸の非直線となるように前記コルゲート２を配置し、その非直線にする配置が、コルゲート基底部の管内軸方向（Ｚ）一端または他端各々からコルゲートの高さが最大となる前記軸方向中央部に向けて勾配を持たせた配置としたので、扱う周波数帯域に拘わらず良好な周波数対軸比特性が得られるとともに、相対向するコルゲートの各先端間隔を十分に確保することで放電現象を防止し、また、偏波器としての所定の性能を得ることができる。
【００１３】
また、以上説明のコルゲート型円偏波器を製造する際の原材料については金属または樹脂のいずれでもよいので、当該偏波器の用途等による材料選択に自由度を持たせることができる。
【００１４】
実施の形態２．
図２（Ａ）はこの発明の実施の形態２によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
なお、符号については図１と共通にした。
この実施の形態２は、実施の形態１で説明したコルゲート２の基底部包絡線の非直線化を段階的に変化する非直線としたものである。
即ち、非直線にするコルゲートの配置を、コルゲート２の基底部の管内軸方向（Ｚ）一端または他端各々からコルゲートの高さが最大となる前記軸方向中央部（Ｏ−Ｉ線位置）向け、コルゲート２の各矩形状個々毎に、または矩形状を複数毎に段差を持たせて非直線にした配置としたものである。図２（Ｂ）のｄ１，ｄ２が段差を表す。同図はコルゲート２の各矩形状部分を４ブロックごとに段差を設けた例であるが、これとは別に各矩形状部分個々ごとに段差を設けてもよい。
【００１５】
上記配置により、コルゲート２の個々の高さを従来同様に維持しつつその先端部包絡線を従来に比し緩やかな段差にでき、これにより所望の周波数対軸比特性が容易に実現できるとともに、相対向するコルゲート２の先端間隔（Ｇ）を広くすることができ、これにより、放電現象を防止し、偏波器としての所定の性能を容易に実現できることとなる。
【００１６】
ここで、本発明の有効性について、この実施の形態２による上記「段差」を持たせた場合を例に説明する。
図３は当該円偏波器について、コルゲート２の各矩形状部分の個々ごとに順次段差を設けた場合（ａ）と段差を設けない場合（ｂ）それぞれの周波数対軸比の特性図であり、シミュレーションにより求めたものである。
図３から理解できるように、例えば軸比０．４以下の周波数帯域（図示矢印）をみると、段差を設けた方が帯域が広い。換言すれば、広い周波数帯域で軸比を小さくできることとなる。
なお、図３は一例であり、上記有効性については前記実施の形態１および後述の実施の形態においても同様である。
【００１７】
また、以上説明のコルゲート型円偏波器を製造する際の原材料についても金属または樹脂のいずれでもよい。
【００１８】
以上のように、この実施の形態２によれば、管壁側に凸の非直線が、コルゲート２の基底部の軸方向一端または他端各々からコルゲート２の高さが最大となる管内軸方向（Ｚ）の中央部に向け、コルゲート２の各矩形状個々毎に、または矩形状を複数毎に段差を持たせたので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３．
図４（Ａ）はこの発明の実施の形態３によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図４（Ａ）において、方形の導波管３はその管内軸方向（Ｚ）の中央部に向けて図示のように丸みを帯びた形状にしている。
その他符号については図１と共通にした。
この実施の形態３は、実施の形態１で説明したコルゲート２の基底部包絡線の非直線化を、丸みを帯びた勾配を持たせて非直線としたものである。
具体的には、非直線にするコルゲート２の配置を、コルゲート２の基底部の管内軸方向一端または他端各々からコルゲートの高さが最大となる前記軸方向中央部（Ｏ−Ｉ線位置）を頂点として丸みを帯びた勾配を持たせて非直線にした配置にするとともに、前記コルゲート２が相対向して配置された導波管３の筐体各面を、前記丸みと並行した同一の丸みを帯びた勾配を持たせた形状としたものである。
【００２０】
上記配置により、コルゲート２の個々の高さを従来同様に維持しつつその先端部包絡線を従来に比し緩やかな段差にでき、これにより所望の周波数対軸比特性が容易に実現できるとともに、相対向するコルゲート２の先端間隔（Ｇ）を広くすることができ、これにより、放電現象を防止し、偏波器としての所定の性能を容易に実現できることとなる。
【００２１】
また、以上説明のコルゲート型円偏波器を製造する際の原材料についても金属または樹脂のいずれでもよい。
【００２２】
以上のように、この実施の形態３によれば、管壁側に凸の非直線が、コルゲート２の基底部の管内軸方向一端または他端各々からコルゲートの高さが最大となる前記軸方向中央部を頂点として丸みを帯びた勾配を持たせてなるとともに、前記コルゲート２が相対向して配置された導波管３の筐体各面を、前記丸みと並行した同一の丸みを帯びた勾配を持たせた形状としたので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
実施の形態４．
図５（Ａ）はこの発明の実施の形態４によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図５（Ａ）において、方形の導波管４はコルゲート２ごとの上部側部材４ａと下部側部材４ｂとを密接して組み合わせた２分割構造のものである。
また、管内部に配置されるコルゲートの基底部形状は前述の実施の形態１乃至実施の形態３を適用したものである。
上記構造により、当該導波管４からなる円偏波器が成型器による量産が可能となり、単価を低減することが容易となる。
【００２４】
また、当該円偏波器を製造する際の原材料についても金属または樹脂のいずれでもよい。
【００２５】
以上のように、この実施の形態４によれば、コルゲート型円偏波器が、相対向して管内軸方向に配置されたコルゲート２ごとに上部側部材４ａと下部側部材４ｂとに２分割されたそれぞれを密接して組み合わせてなる構成としたので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる一方、当該導波管４からなる円偏波器が成型器による量産が可能となり、単価を低減することが容易となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、管内軸に平行な断面におけるコルゲートの基底部包絡線が、管壁側に凸の非直線となるように前記コルゲートを配置したので、扱う周波数帯域に拘わらず良好な周波数対軸比特性が得られるとともに、相対向するコルゲートの各先端間隔を十分に確保することで放電現象を防止し、また、偏波器としての所定の性能を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の実施の形態１によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）の方形開口側から見た正面図、（Ｄ）は（Ｂ）に対応する従来のコルゲート型円偏波器の断面図である。
【図２】（Ａ）はこの発明の実施の形態２によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２における有効性説明のための周波数対軸比の特性図である。
【図４】（Ａ）はこの発明の実施の形態３によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】（Ａ）はこの発明の実施の形態４によるコルゲート型円偏波器の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１，３，４導波管、２コルゲート、４ａ上部側部材、４ｂ下部側部材。

Claims

管内軸に平行な断面が連続した矩形状であって、該矩形状それぞれの前記軸側先端部の包絡線が、前記軸方向の中央部を頂点として山状をなす形状のコルゲートが相対向して前記軸方向に配置されたコルゲート型方形導波管からなる円偏波器において、
前記断面におけるコルゲートの基底部包絡線が、管壁側に凸の非直線となるように前記コルゲートを配置したことを特徴とするコルゲート型円偏波器。
管壁側に凸の非直線が、コルゲート基底部の管内軸方向一端または他端各々からコルゲートの高さが最大となる前記軸方向中央部に向けて勾配を持たせてなることを特徴とする請求項１記載のコルゲート型円偏波器。
管壁側に凸の非直線が、コルゲート基底部の管内軸方向一端または他端各々からコルゲートの高さが最大となる前記軸方向中央部に向け、コルゲートの各矩形状個々毎に、または矩形状を複数毎に段差を持たせてなることを特徴とする請求項１記載のコルゲート型円偏波器。
管壁側に凸の非直線が、コルゲート基底部の管内軸方向一端または他端各々からコルゲートの高さが最大となる前記軸方向中央部を頂点として丸みを帯びた勾配を持たせてなるとともに、
前記コルゲートが相対向して配置された導波管筐体の各面を、前記丸みと並行した同一の丸みを帯びた勾配を持たせた形状としたことを特徴とする請求項１記載のコルゲート型円偏波器。
コルゲート型円偏波器が、相対向して管内軸方向に配置されたコルゲートごとに上部側部材と下部側部材とに２分割されたそれぞれを密接して組み合わせてなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のコルゲート型円偏波器。
コルゲート型円偏波器が、金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のコルゲート型円偏波器。
コルゲート型円偏波器が、樹脂材料で形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のコルゲート型円偏波器。