JP2018170677A - Antenna feed circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星搭載アンテナなどに用いられるアンテナ給電回路に関するものである。 The present invention relates to an antenna feeding circuit used for a satellite-mounted antenna or the like.
反射鏡を用いたマルチビームアンテナにおいて、反射鏡の一次放射器であるホーンアンテナは、ビーム方向に対応した位置に配置される。例えば、二次元的に密に配置したビーム配置を実現するためには、ホーンアンテナを密に配置する必要がある。従って、そのホーンアンテナに接続される給電回路は、コンパクトに構成される必要がある。 In a multi-beam antenna using a reflecting mirror, a horn antenna that is a primary radiator of the reflecting mirror is disposed at a position corresponding to the beam direction. For example, in order to realize a two-dimensional densely arranged beam arrangement, it is necessary to arrange horn antennas densely. Therefore, the power feeding circuit connected to the horn antenna needs to be configured compactly.
それらのホーンアンテナおよび給電回路同士は、隙間のない高密度配置となる。従って、隣接する給電回路同士が機械的に干渉することが、高密度配置の制約となる。 These horn antennas and power feeding circuits are arranged in high density without gaps. Therefore, mechanical interference between adjacent feeding circuits is a restriction on high-density arrangement.
特に、マルチビームアンテナの送受共用反射鏡アンテナの給電回路に用いられるOMJ(Ortho Mode Junction)回路は、高い周波数の信号を通過させるポートと、低い周波数の信号を分波合成する4分岐回路で構成される。ここで、衛星搭載アンテナでは、高い周波数の信号とは、典型的には受信信号に相当し、低い周波数の信号とは、典型的には送信信号に相当する。本説明においては、典型的な周波数と送信/受信の割当てとしているが、この割当ては逆でもよい。 In particular, an OMJ (Ortho Mode Junction) circuit used for a feeding circuit of a reflector antenna for a multi-beam antenna is configured with a port that allows a high-frequency signal to pass through and a four-branch circuit that demultiplexes and combines a low-frequency signal. Is done. Here, in a satellite-mounted antenna, a high frequency signal typically corresponds to a reception signal, and a low frequency signal typically corresponds to a transmission signal. In this description, typical frequency and transmission / reception assignments are used, but this assignment may be reversed.
そのOMJの入出力端子としては、ホーンアンテナを経由して低域帯および高域帯信号を受信する共通端子、高域帯信号を出力する高域帯端子、分岐導波管を経由し低域帯信号を出力する4つの低域帯端子がある。 The input / output terminals of the OMJ include a common terminal for receiving low and high band signals via a horn antenna, a high band terminal for outputting high band signals, and a low band via a branching waveguide. There are four low band terminals that output band signals.
低域帯信号が低域帯端子から入力され、各信号は、低域通過フィルタを通過し、OMJにおいて円偏波として合成され、共通端子を経てホーンアンテナへと出力される。なお、低域帯信号は、分岐導波管を経由して伝送されるが、高域帯端子の方向には高域帯導波管の寸法よりカットオフされるため反射し、共通端子の方向に伝送される。 A low-frequency band signal is input from a low-frequency band terminal, each signal passes through a low-pass filter, is synthesized as a circularly polarized wave at the OMJ, and is output to a horn antenna via a common terminal. Note that the low-band signal is transmitted via the branch waveguide, but is reflected in the direction of the high-band terminal because it is cut off from the dimensions of the high-band waveguide, and the direction of the common terminal Is transmitted.
共通端子から入力される高域帯信号は、共通導波管、高域導波管へと伝送し、OMJの4分岐回路には、高域信号を遮断する低域通過フィルタが装荷されており、高域帯信号は低域通過フィルタを通過できないため、外側の分岐導波管へは伝送しない。 The high-band signal input from the common terminal is transmitted to the common waveguide and the high-band waveguide, and the OMJ 4-branch circuit is loaded with a low-pass filter that cuts off the high-band signal. Since the high-band signal cannot pass through the low-pass filter, it is not transmitted to the outer branching waveguide.
OMJに装荷された低域通過フィルタは、高域帯導波管軸に対して垂直方向に延びる導波管に設置されたスタブ型フィルタ形式が採用される。導波管の両側にスタブ構造を有する形状は、低域通過フィルタの特性を有し、片側にスタブ構造を有する形状の場合は、帯域阻止フィルタの特性を有する。 The low-pass filter loaded on the OMJ employs a stub filter type installed in a waveguide extending in a direction perpendicular to the high-band waveguide axis. The shape having the stub structure on both sides of the waveguide has the characteristics of a low-pass filter, and the shape having the stub structure on one side has the characteristics of a band rejection filter.
なお、分岐導波管内に高域帯の信号が入り込むことによる特性劣化を抑制するため、分岐導波管内の4分岐回路接続部の近くにフィルタを配置しなければならない。また、高域信号を十分に遮断するためには、スタブ段数を多くする必要があり、フィルタが長くなり、給電回路の径を大きくしてしまう。 Note that a filter must be disposed near the four-branch circuit connection in the branching waveguide in order to suppress characteristic deterioration due to the high-band signal entering the branching waveguide. Further, in order to sufficiently block the high-frequency signal, it is necessary to increase the number of stub stages, and the filter becomes long and the diameter of the power feeding circuit is increased.
特許文献1は、偏波分離回路としてOMJを用いて、そのOMJに対して低域通過フィルタを装荷することを開示している。
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述したように、高域信号を十分に遮断するためには、スタブ段数を多くする必要がある。このことは、給電回路全体の径寸法が大きくなってしまう原因となっていた。特に、マルチビームアンテナにおける給電回路は、給電回路の径を小さくして、密接して配置する必要があるため、小型化が必須である。
However, the prior art has the following problems.
As described above, in order to sufficiently block the high frequency signal, it is necessary to increase the number of stub stages. This has been a cause of an increase in the diameter of the entire power feeding circuit. In particular, the power feeding circuit in the multi-beam antenna needs to be closely arranged by reducing the diameter of the power feeding circuit, and thus downsizing is essential.
上述した特許文献1は、偏波分離回路としてOMJを用いて、そのOMJに対して低域通過フィルタを装荷する方法は開示しているものの、アンテナ給電部を小型化する回路形状については、開示も示唆もされていない。
Although the above-mentioned
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、高域信号の十分な遮断性能を備えた上で、従来装置よりも小型化を実現したアンテナ給電回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an antenna feeding circuit that has a sufficient high-frequency signal blocking performance and is smaller than conventional devices. Objective.
本発明に係るアンテナ給電回路は、高い周波数の信号を通過させる導波管と、低い周波数の信号を分波合成する4分岐回路で構成される導波管とを含んで構成されたアンテナ給電回路であって、4分岐回路に接続される分岐導波管のそれぞれは、4分岐回路の管軸方向に対して垂直方向に延びた導波管が高域帯導波管軸の管軸方向に対して平行に折り曲げた構造であり、4分岐回路との接続部近くに低域通過機能を有する低域通過フィルタ部が装荷されており、さらに導波管を折曲げた先にフィルタが装荷されているものである。 An antenna feeding circuit according to the present invention includes an antenna feeding circuit configured to include a waveguide that allows a high-frequency signal to pass through and a waveguide that includes a four-branch circuit that demultiplexes and synthesizes a low-frequency signal. Each of the branch waveguides connected to the four-branch circuit has a waveguide extending in a direction perpendicular to the tube axis direction of the four-branch circuit in the tube axis direction of the high-band waveguide axis. A low-pass filter unit having a low-pass function is loaded near the connection with the four-branch circuit, and the filter is loaded at the end of the waveguide. It is what.
本発明によれば、分岐導波管を高域帯導波管軸と平行に曲げることにより小型化の効果を得る。また、給電回路の高域帯導波管に対して垂直方向に接続される低域通過機能を有する低域通過フィルタ部と、導波管を曲げた先にさらにフィルタを接続されて構成されている。この結果、低域通過フィルタのスタブ段数が減少するが後段のフィルタ特性を併せ持つことによって、高域信号の十分な遮断性能を備えた上で、従来装置よりも小型化を実現したアンテナ給電回路を得ることができる。 According to the present invention, the effect of miniaturization is obtained by bending the branching waveguide in parallel with the high band waveguide axis. In addition, a low-pass filter unit having a low-pass function connected in a vertical direction with respect to the high-pass waveguide of the power feeding circuit, and a filter is further connected to the bent end of the waveguide. Yes. As a result, the number of stub stages in the low-pass filter is reduced, but the antenna feed circuit that realizes a smaller size than the conventional device while having sufficient high-frequency signal blocking performance by combining the filter characteristics of the latter stage. Can be obtained.
以下、本発明のアンテナ給電回路の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an antenna feeding circuit of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるアンテナ給電回路の構成を示す斜視図である。図1に示すアンテナ給電回路は、共通端子1、高域帯端子2、4つの低域帯分岐端子3a〜3d、共通導波管4、高域帯導波管(円形)5、4つの低域帯分岐導波管6a〜6d、4分岐回路7、および高域帯導波管(矩形)8を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an antenna feeding circuit according to
共通導波管4と高域帯導波管(円形)5が、4分岐回路7および高域帯導波管(矩形)8を介して接続されている。そして、共通導波管4の一端に共通端子1が設けられ、高域帯導波管(円形)5の一端に高域帯端子2が設けられている。
The
また、4分岐回路7の管壁には、結合孔を介して低域帯分岐導波管6a〜6dの一端が、周方向に90度の間隔で4本接続されている。このとき、低域帯分岐導波管6a〜6dには4分岐回路7に近接配置された低域通過フィルタが備えられている。また、低域帯分岐導波管6a〜6dの他端には、低域帯分岐端子3a〜3dが設けられている。
Further, four ends of the low-band branch waveguides 6a to 6d are connected to the tube wall of the four-
なお、本実施の形態1では、共通導波管4と高域帯導波管(円形)5は、円形からなり、低域帯分岐導波管6a〜6dは、矩形からなるものについて示している。ただし、高域帯導波管(円形)5は、円形導波管の形状としているが、矩形導波管としてもよい。
In the first embodiment, the
低域帯分岐導波管6a〜6dの幅広面は、管軸方向と垂直となるように設けられている。また、低域帯分岐導波管6a〜6dの4分岐回路7への接続部は、高域帯導波管8の管軸方向に対して垂直となるように設置されている。なお、低域帯分岐端子3c、3dは、図1には現れていない。
The wide surfaces of the low-band branching waveguides 6a to 6d are provided so as to be perpendicular to the tube axis direction. Further, the connection portions of the low-band branch waveguides 6 a to 6 d to the four-
図2は、本発明の実施の形態1による低域帯分岐導波管6を示した斜視図である。図1に示した4つの低域帯分岐導波管6a〜6dは、同一形状を有しており、図2では、低域帯分岐導波管6として示している。低域帯分岐導波管は、小型化のために、高域帯導波管軸に対して平行な方向に折り曲げている。図2に示す通り、低域帯分岐導波管6におけるフィルタは、機能上、高域帯導波管軸に対して垂直部に設置されたフィルタ部61(以下、垂直部フィルタ部61と称す)と、高域帯導波管軸に対して平行部に設置されたフィルタ部62(以下、平行部フィルタ部62と称す)と、に分別される。
FIG. 2 is a perspective view showing the low-
垂直部フィルタ部61は、結合孔を介して、4分岐回路7への接続部は、高域帯導波管8の管軸方向に対して垂直となるように接続されている。また、垂直部フィルタ部61の接続先に配置される水平部フィルタ部62は、高域帯導波管8の管軸方向と平行な方向に接続されている。分岐導波管内に高域帯の信号が入り込むことによる特性劣化を抑制するために、分岐導波管内の4分岐回路接続部の近くに垂直部フィルタ部61を配置している。
The
次に、本実施の形態1におけるアンテナ給電回路の具体的な動作について説明する。図3は、本発明の実施の形態1におけるアンテナ給電回路の動作説明図である。図3においては、低域帯分岐導波管7を挟んで180°の位置で互いに対向する低域帯分岐導波管6aと低域帯分岐導波管6cを通る、管軸方向の縦断面図を示している。ただし、以下では、すべての低域帯分岐導波管6a〜6dに関する説明とする。
Next, a specific operation of the antenna feeding circuit according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the antenna feeding circuit according to
低域帯分岐端子3a〜3dから低周波数帯の直交する偏波が入力された場合には、この低周波数帯の信号(低域帯信号)は、図3中に実線矢印として示された流れに沿うこととなる。すなわち、低域帯信号は、低域帯分岐導波管6a〜6dのそれぞれの低域帯分岐端子3a〜3dから入力され、4分岐回路7、共通導波管4を経由して、共通端子1に出力される。ここで、4分岐回路7を経由して高域帯端子2の方向には高域帯導波管8の寸法よりカットオフされるため、伝送しない。
When orthogonally polarized waves in the low frequency band are input from the low frequency
一方、共通端子1から高周波数帯の直交する偏波が入力された場合には、この高周波数帯の信号(広域帯信号)は、図3中の点線矢印として示された流れに沿うこととなる。すなわち、高域帯信号は、共通導波管4、4分岐回路7、高域帯導波管(矩形)8、および高域帯導波管(円形)5を経由して、高域帯端子2に出力される。
On the other hand, when orthogonal polarized waves in the high frequency band are input from the
このとき、4分岐回路7には、低域帯分岐導波管6a〜6dが接続されている。しかしながら、低域帯分岐導波管6a〜6dのそれぞれは、低域通過フィルタ部61を備えた構成となっている。このように、低域通過フィルタ部61があるため、高域帯信号は、矩形分岐導波管6a〜6dには伝送されない。
At this time, the low-frequency branch waveguides 6 a to 6 d are connected to the four-
低域帯分岐導波管を高域帯導波管軸と平行となるように曲げ、低域帯分岐導波管の垂直部フィルタ部および平行部フィルタ部を分割配置することによって、高域帯遮断性能を維持したまま、アンテナ給電回路の外径を小型化することができる。 By bending the low-band branch waveguide so that it is parallel to the high-band waveguide axis and dividing the vertical and parallel filter sections of the low-band branch waveguide, the high-band The outer diameter of the antenna feeding circuit can be reduced while maintaining the blocking performance.
実施の形態2.
本実施の形態2は、平行部フィルタ部を帯域阻止フィルタとしたものである。帯域阻止フィルタは、片側スタブ構造であるが、そのスタブの凸部を高域帯導波管側に向けた構造とする。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, the parallel filter section is a band rejection filter. The band rejection filter has a one-sided stub structure, and has a structure in which the convex portion of the stub faces the high-band waveguide side.
図1および図2は、その構造を表したものである。図4は、本発明の実施の形態2における低域帯分岐導波管6a〜6dのフィルタ特性例を示した図である。具体的には、この図4は、低周波数帯において、共通端子1から信号が入力されたときに、低域帯分岐導波管6a〜6dを介して、低域帯分岐端子3a〜3dから出力される信号のフィルタ性能を示す特性図である。
1 and 2 show the structure. FIG. 4 is a diagram showing an example of filter characteristics of the low-band branching waveguides 6a to 6d in the second embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4 shows that when a signal is input from the
高周波数帯の偏波を遮断する低域通過フィルタ部61を装荷し、帯域阻止フィルタ部62を設けていない従来の矩形分岐導波管の構成と、低域通過フィルタ部61を装荷するとともに帯域阻止フィルタ部62を設けた本実施の形態1による低域帯分岐導波管6a〜6dの構成について、フィルタ性能を比較したものが、この図4である。
A low-
図4において、点線で図示した特性は、帯域阻止フィルタ部62を設けていない従来構成による特性であり、実線で図示した特性は、帯域阻止フィルタ部62を設けた本実施の形態1の構成による特性である。帯域阻止フィルタ部62が設けられていない、点線で図示された特性においては、緩慢なフィルタ特性21となっている。これに対して、帯域阻止フィルタ部62が設けられた、実線で図示された特性においては、急峻なフィルタ特性22が得られている。
In FIG. 4, the characteristic indicated by the dotted line is a characteristic according to the conventional configuration in which the band
以上のように、実施の形態1、2によれば、低域通過フィルタの機能を有する回路を途中で折り曲げて、その接続先に帯域阻止フィルタの機能を有する回路が装荷された形状としている。このような構成を採用することで、後段の帯域阻止フィルタの帯域阻止特性を持たせつつ、外形部に突出する低域通過フィルタ回路の長さを短くし、回路の外形部の小型化を図ることができる。すなわち、高域信号の十分な遮断性能を備えた上で、従来装置よりも小型化を実現したアンテナ給電回路を得ることができる。 As described above, according to the first and second embodiments, the circuit having the function of a low-pass filter is bent halfway, and the circuit having the function of the band rejection filter is loaded at the connection destination. By adopting such a configuration, the length of the low-pass filter circuit protruding from the outer portion is shortened and the outer portion of the circuit is reduced in size while having the band rejection characteristic of the subsequent band elimination filter. be able to. That is, it is possible to obtain an antenna feeding circuit that has a sufficient cutoff performance for high-frequency signals and is smaller than the conventional device.
さらに、帯域阻止フィルタの機能を実現するための凸部を、高域帯導波管の管壁側を向くように構成することで、アンテナ給電回路の外径をさらに小型化することができる。 Furthermore, the outer diameter of the antenna feeding circuit can be further reduced by configuring the convex portion for realizing the function of the band rejection filter so as to face the tube wall side of the high band waveguide.
なお、図1では、第1の低域帯分岐導波管6a〜6dの一例として、コルゲート形低域通過フィルタを装荷した構成について示した。しかしながら、低域帯分岐導波管6a〜6dは、この構成には限定されず、ワッフルアイアン形低域通過フィルタなどを装荷してもよい。さらに、低域帯分岐導波管6a〜6dと4分岐回路7との接続部である結合孔には、アイリスや他の整合素子を設けてもよい。
FIG. 1 shows a configuration in which a corrugated low-pass filter is loaded as an example of the first low-band branching waveguides 6a to 6d. However, the low-band branching waveguides 6a to 6d are not limited to this configuration, and may be loaded with a waffle iron type low-pass filter or the like. Further, an iris or other matching element may be provided in the coupling hole which is a connection portion between the low-band branching waveguides 6a to 6d and the four-
1 共通端子、2 高域帯端子、3a〜3d 低域帯分岐端子、4 共通導波管、5 高域帯導波管(円形)、6、6a〜6d 低域帯分岐導波管、7 4分岐回路、8 高域帯導波管(矩形)、61 低域帯分岐導波管の高域帯導波管軸に対して垂直部に設置されたフィルタ部、62 低域帯分岐導波管の高域帯導波管軸に対して平行部に設置されたフィルタ部。 1 common terminal, 2 high band terminal, 3a to 3d low band branch terminal, 4 common waveguide, 5 high band waveguide (circular), 6, 6a to 6d low band branch waveguide, 7 4-branch circuit, 8 high-band waveguide (rectangular), 61 filter section installed in the vertical section with respect to the high-band waveguide axis of the low-band branch waveguide, 62 low-band branch waveguide A filter unit installed in a parallel part with respect to the high band waveguide axis of the tube.
Claims (2)
アンテナ給電回路。 An antenna feeding circuit configured to include a high-band waveguide that allows a high-frequency signal to pass through and a waveguide that includes a four-branch circuit that demultiplexes and synthesizes a low-frequency signal. Each of the branching waveguides connected to the circuit has a waveguide extending in a direction perpendicular to the tube axis direction of the high band waveguide and parallel to the tube axis direction of the high band waveguide. A low-pass filter section having a low-pass function is loaded near the connection with the four-branch circuit, and the waveguide is bent before the high-pass waveguide axis. Antenna feed circuit loaded with parallel filter parts that are parallel to each other.
請求項1に記載のアンテナ給電回路。 The band section filter is used as the parallel section filter section, and the convex section for realizing the function of the band stop filter is configured to face the tube wall side of the high band waveguide. The antenna feeding circuit described.
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