JP2020088590A - 偏波回転器 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波信号の偏波面の回転角度の切り替えを効率的に行なう上で有利となり、試験や実験に要するコストの低減を図る上で有利な偏波回転器を提供する。【解決手段】移動体１６を第１停止位置Ｐ１に停止させると、供給源から方形導波管を介して入力ポート３０に供給された高周波信号は、入力ポート３０、第１変換部４８を構成する第１丸角変換導波管路５０を介して出力ポート３２に伝送され、出力ポート３２から円形導波管を介してモジュールに供給される。移動体１６を第２停止位置Ｐ２に停止させると、供給源から方形導波管を介して入力ポート３０に供給された高周波信号は、入力ポート３０、第２変換部５２を構成するツイスト導波管路５４および第２丸角変換導波管路５６を介して出力ポート３２に伝送され、出力ポート３２から円形導波管を介してモジュールに供給される。【選択図】図４

Description

本発明は、入力された電磁波の偏波面の角度を切り替えて出力する偏波回転器に関する。

例えば、レーダー装置を構成するモジュールの試験や実験においては、供給源から出力された高周波信号（電磁波）の電磁波の偏波面の角度を切り替えてモジュールに供給する場合がある。
従来は、供給源とモジュールとの間を、丸角変換導波管を用いて接続する接続状態と、ツイスト導波管と丸角変換導波管（円角変換導波管）を用いて接続する接続状態とを手作業で切り替えることで、高周波信号の偏波面の回転角度を切り替えてモジュールに供給している。

特開２０１５−１１５８２１号公報 再表２００５／０３４２７８号公報

しかしながら、上記従来技術では、高周波信号の偏波面の回転角度の切り替えを行なう毎にツイスト導波管や丸角変換導波管の接続、取り外しといった煩雑で手間がかかる作業を行わなければならない。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、高周波信号の偏波面の回転角度の切り替えを効率的に行なう上で有利となり、試験や実験に要するコストの低減を図る上で有利な偏波回転器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、方形導波管が接続される方形の開口が形成された入力ポートと、円形導波管が接続される円形の開口が形成された出力ポートと、前記入力ポートおよび前記出力ポートに対して選択的に接続される第１変換部と少なくとも１つの第２変換部とを備え、前記第１変換部は、前記入力ポートから前記出力ポートに至るにつれて断面形状が方形から円形に滑らかに変化する第１丸角変換導波管路で形成され、前記第２変換部は、前記入力ポート側に設けられ電磁波の偏波面を所定角度回転させるツイスト導波管路と、前記ツイスト導波管路の前記入力ポート側とは反対側の端部に接続され前記端部から前記出力ポートに至るにつれて断面形状が方形から円形に滑らかに変化する第２丸角変換導波管路で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、互いに対向する一対の端面壁を備え、前記入力ポートは、前記一対の端面壁の一方に形成され、前記出力ポートは、前記一対の端面壁の他方の端面壁に形成され、前記一対の端面壁の間に、前記一対の端面壁が対向する方向と直交する方向に移動可能に移動体を設け、Ｎを１以上の整数として前記第２変換部はＮ個設けられ、前記移動体を前記直交する方向に間隔をおいた前記Ｎ＋１の数の停止位置に停止可能に移動させる移動部を設け、前記移動体には、前記Ｎ＋１の数の停止位置のそれぞれにおいて、前記入力ポートおよび前記出力ポートに選択的に接続される前記第１変換部および前記Ｎ個の第２変換部が支持されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記ツイスト導波管路による前記偏波面の回転角度は１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度の何れかであることを特徴とする。

本発明によれば、高周波信号を、その偏波面の角度を維持した状態と偏波面の角度を回転させた状態とに簡単かつ確実に切り替えてモジュールに供給することができ、高周波信号の偏波面の回転角度の切り替えを効率的に行なう上で有利となり、試験や実験に要するコストの低減を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、移動部により移動体をＮ＋１個の停止位置に停止させるといった簡単な構成で、入力ポートに入力される高周波信号の偏波面の角度を切り替えて出力ポートから出力することができ、構成の簡素化を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、高周波信号を、その偏波面の角度を維持した状態と偏波面の角度を１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度の何れかに回転させた状態とに簡単かつ確実に切り替えてモジュールに供給することができ、高周波信号の偏波面の回転角度の切り替えを効率的に行なう上で有利となり、試験や実験に要するコストの低減を図る上で有利となる。

実施の形態に係る偏波回転器の正面図である。 実施の形態に係る偏波回転器の後面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ａ）は移動体が第１停止位置Ｐ１に位置した状態を示し、（Ｂ）は移動体が第２停止位置Ｐ２に位置した状態を示している。 実施の形態に係る偏波回転器の分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図３、図５に示すように、偏波回転器１０は、入力ポート３０および出力ポート３２を有するケース１２と、ベース１４と、移動体１６と、モータ１８とを含んで構成されている。

図３に示すように、ベース１４は、平面視長方形状を呈している。
ベース１４の上部には、ベース１４の長手方向の中央部でベース１４の幅方向に貫通するベース凹部１４０２が設けられている。
ベース凹部１４０２の底面の両側には軸受４０が配置されている。
ベース凹部１４０２の底部の長手方向の中央部には、ベース１４の高さ方向に貫通するベース溝部１４０４がベース１４の幅方向に延在形成されている。

図３に示すように、モータ１８は、ベース１４の下部にブラケット４２を介して取り付けられている。本実施の形態では、モータ１８はステッピングモータで構成されている。
モータ１８の出力軸１８０２にはこの出力軸１８０２と軸心を合致させて円板４４が結合されており、円板４４は、ベース溝部１４０４の下部に収容されている。
円板４４の軸心から離れた円板４４の上面の箇所に係合ピン４６が突設されている。
したがって、モータ１８により円板４４が回転することで、係合ピン４６はベース溝部１４０４内で出力軸１８０２を中心に回転する。

図３、図４に示すように、移動体１６は、下部材３４と、この下部材３４の上に取着された第１上部材３６および第２上部材３８とで構成され、後述する第１変換部３６および第２変換部３８を支持するものである。
下部材３４は、平面視長方形状を呈している。
下部材３４の下面３４０４の両側は軸受４０によりベース１４上でスライド可能に支持されている。
図３に示すように、下部材３４の下部中央には、ベース溝部１４０４に収容される突出部３４０２が設けられている。
突出部３４０２の下面３４０６の幅方向および長手方向の中央部には、突出部３４０２の幅方向に貫通形成された、言い換えると、ベース凹部１４０２の延在方向と直交する方向に貫通形成された係合溝３４１０が下方に開放状に形成されている。
この係合溝３４１０には係合ピン４６が係合している。

図３、図４に示すように、第１上部材３６および第２上部材３８は、それぞれ下部材３４の長手方向の寸法と同じ寸法の長さＬと、下部材３４の幅方向の寸法の１／２の寸法の幅Ｗと、幅Ｗよりも小さい寸法の高さＨとを有した断面矩形を呈する細長状を呈している。
第１上部材３６および第２上部材３８は、長手方向を下部材３４の長手方向に合致させると共に、幅方向を下部材３４の幅方向に合致させ、幅方向に並べられた状態で下部材３４の上面にボルトＢを介して固定されている。
第１上部材３６および第２上部材３８が下部材３４の上面に固定された状態で、第１部材３６、第２部材３８、下部材３４の長さＬ方向の両側の端面は同一面上に位置している

第１上部材３６は、入力ポート３０および出力ポート３２に対して選択的に接続される第１変換部４８を備えている。
第１変換部４８は、第１上部材３６の幅Ｗ方向および高さＨ方向の中央で第１上部材３６の長手方向（長さＬ方向）の全長にわたって貫通形成されている。
第１変換部４８は、入力ポート３０から出力ポート３２に至るにつれて断面形状が方形から円形に滑らかに変化する第１丸角変換導波管路５０で形成されている。
入力ポート３０側に位置する第１上部材３６の端面には、第１変換部４８の方形の入力用開口３６０２が位置し、出力ポート３２側に位置する第１上部材３６の端面には、第１変換部４８の円形の出力用開口３６０４が位置している。

第２上部材３８は、入力ポート３０および出力ポート３２に対して選択的に接続される第２変換部５２を備えている。
第２変換部５２は、第２上部材３８の幅Ｗ方向および高さＨ方向の中央で第２上部材３８の長手方向（長さＬ方向）の全長にわたって貫通形成されている。
第２変換部５２は、入力ポート３０側に設けられ電磁波の偏波面を所定角度回転させるツイスト導波管路５４と、ツイスト導波管路５４の入力ポート３０側とは反対側の端部に接続され端部から出力ポート３２に至るにつれて断面形状が方形から円形に滑らかに変化する第２丸角変換導波管路５６とで構成されている。
本実施の形態では、ツイスト導波管路５４による偏波面の回転角度が９０度である場合について説明するが、偏波面の回転角度は９０度以外の角度であってもよいことは無論である。
入力ポート３０側に位置する第２上部材３８の端面には、第２変換部５２の方形の入力用開口３８０２が位置し、出力ポート３２側に位置する第２上部材３８の端面には、第２変換部５２の円形の出力用開口３８０４が位置している。

図１〜図３に示すように、ケース１２は、上カバー２０と、入力ポート用端面壁２２と、出力ポート用端面壁２４と、一対の側壁２６、２８とを備えている。
上カバー２０は、長方形の板状を呈するカバー本体２００２と、カバー本体２００２の四辺に沿って形成された取り付け面２００４とを備えている。
入力ポート用端面壁２２と、出力ポート用端面壁２４とは長方形の板状を呈し、上カバー２０の一対の短辺の取り付け面２００４に取着され取り付け面２００４から垂設され、互いに対向して平行している。
一対の側壁２６、２８は長方形の板状を呈し、上カバー２０の一対の長辺の取り付け面２００４に取着され取り付け面２００４からそれぞれ垂設されており、互いに対向して平行している。

図１に示すように、入力ポート用端面壁２２の長手方向の中央部かつ上部に、方形導波管が接続される単一の入力ポート３０が形成されている。
入力ポート３０は、上下に縦長の長方形状の開口３００２と、開口３００２の周囲に形成された複数のねじ孔３００４と、開口３００２の周囲に開口３００２の軸心を挟んで１８０度の位相をずらして設けられた一対の位置決めピン３００６と、開口３００２の周囲に開口３００２の軸心を挟んで１８０度の位相をずらして設けられた一対の位置決め孔３００８とを含んで構成されている。

図２に示すように、出力ポート用端面壁２４の長手方向の中央部かつ上部に、円形導波管が接続される単一の出力ポート３２が形成されている。
出力ポート３２は、円形の開口３２０２と、開口３２０２の周囲に形成された複数のねじ孔３２０４と、開口３２０２の周囲に開口３２０２の軸心を挟んで１８０度の位相をずらして設けられた一対の位置決めピン３２０６と、開口３２０２の周囲に開口３２０２の軸心を挟んで１８０度の位相をずらして設けられた一対の位置決め孔３２０８とを含んで構成されている。

図３に示すように、入力ポート用端面壁２２の下部と出力ポート用端面壁２４の下部は、ベース１４の長手方向の両端面に取着され、一対の側壁２６、２８の下部は、ベース１４の幅方向の両側面に取着されている。
このように入力ポート用端面壁２２、出力ポート用端面壁２４、一対の側壁２６、２８がベース１４に取着された状態で上カバー２０の下面は、第１上部材３６、第２上部材３８の上面に摺動可能に接触し、入力ポート用端面壁２２および出力ポート用端面壁２４は、第１上部材３６、第２上部材３８の長さＬ方向の両端面に摺動可能に接触している。
また、上述のように、係合ピン４６はベース溝部１４０４内で出力軸１８０２を中心に回転し、係合ピン４６は係合溝３４１０に係合しているので、モータ１８により円板４４が回転すると、係合ピン４６が係合溝３４１０内を移動し、これにより下部材３４は軸受４０を介してベース凹部１４０２の延在方向に直線往復移動する。
具体的には、モータ１８の駆動により、移動体１６が第１停止位置Ｐ１と第２停止位置Ｐ２との間で往復移動されるように係合ピン４６および係合溝３４１０が形成されている。
したがって、本実施の形態では、移動体１６を第１停止位置Ｐ１と第２停止位置Ｐ２とに停止可能に移動させる移動部が、モータ１８、係合ピン４６、係合溝３４１０を含んで構成されている。

次に偏波回転器１０の動作について説明する。
図４（Ａ）に示すように、モータ１８の駆動により移動体１６が第１停止位置Ｐ１に停止すると、入力ポート３０と第１変換部４８の入力用開口３６０２が合致し、第１変換部４８の出力用開口３６０４と出力ポート３２とが合致し、入力ポート３０と出力ポート３２とが第１変換部４８で接続される。
また、図４（Ｂ）に示すように、モータ１８の駆動により移動体１６が第２停止位置Ｐ２に停止すると、入力ポート３０と第２変換部５２の入力用開口３８０２が合致し、第２変換部５２の出力用開口３８０４と出力ポート３２とが合致し、入力ポート３０と出力ポート３２とが第２変換部５２で接続される。
すなわち、モータ１８の駆動により、移動体１６は、入力ポート用端面壁２２および出力ポート用端面壁２４が対向する方向と直交する方向に間隔をおいた停止位置Ｐ１、Ｐ２に停止可能に移動される。
そして、移動体１６の第１変換部４８および第２変換部５２は、移動体１６の停止位置Ｐ１、Ｐ２のそれぞれにおいて、入力ポート３０と出力ポート３２とに選択的に接続される。

なお、移動体１６を第１、第２停止位置Ｐ１、Ｐ２に停止させる制御は、モータ１８の駆動信号を制御して移動体１６の移動量を制御することで行われる。
また、本実施の形態では、モータ１８がステッピングモータである場合について説明したが、モータ１８としてフィードバック制御により回転制御を行なうサーボモータ１８を用いてもよい。
また、移動体１６の第１、第２停止位置Ｐ１、Ｐ２のそれぞれを検出する第１、第２リミットスイッチを設け、それら２個のリミットスイッチの検出状態に応じてモータ１８の回転制御を行なうなど、従来公知の様々な制御方法が使用可能である。

次に、偏波回転器１０の使用方法について具体的に説明する。
以下では、高周波信号の供給源から出力される高周波信号を、偏波回転器１０を介してモジュールに供給する場合について説明する。
まず、入力ポート３０と供給源を方形導波管を介して接続すると共に、出力ポート３２とモジュールを円形導波管を介して接続する。

モータ１８の回転制御により、図４（Ａ）に示すように、移動体１６を第１停止位置Ｐ１に停止させると、供給源から方形導波管を介して入力ポート３０に供給された高周波信号（電磁波）は、入力ポート３０、第１変換部４８を構成する第１丸角変換導波管路５０を介して出力ポート３２に伝送され、出力ポート３２から円形導波管を介してモジュールに供給される。
したがって、移動体１６が第１停止位置Ｐ１に位置した場合は、供給源から供給される高周波信号はその偏波面の回転角度がそのまま維持された状態で偏波回転器１０からモジュールに供給される。
モータ１８の回転制御により、図４（Ｂ）に示すように、移動体１６を第２停止位置Ｐ２に停止させると、供給源から方形導波管を介して入力ポート３０に供給された高周波信号（電磁波）は、入力ポート３０、第２変換部５２を構成するツイスト導波管路５４および第２丸角変換導波管路５６を介して出力ポート３２に伝送され、出力ポート３２から円形導波管を介してモジュールに供給される。
したがって、移動体１６が第２停止位置Ｐ２に位置した場合は、供給源から供給される高周波信号はその偏波面の回転角度が９０度回転された状態で偏波回転器１０からモジュールに供給される。

なお、高周波信号をホーンアンテナを介してモジュールに供給する場合は、円形導波管に代えて、円形の開口が形成されたフランジと、フランジに連続するホーン部とを有するホーンアンテナを用意し、このホーンアンテナのフランジを偏波回転器１０の出力ポート３２に接続すればよい。

本実施の形態では、高周波信号を、その偏波面の角度を維持した状態と偏波面の角度を９０度回転させた状態とに簡単かつ確実に切り替えてモジュールに供給することができる。
したがって、従来のように供給源とモジュールとの間を、丸角変換導波管を用いて接続する接続状態と、ツイスト導波管と丸角変換導波管を用いて接続する接続状態とを手作業で切り替えることで、高周波信号の偏波面の回転角度の切り替えを行なう場合に比較して、高周波信号の偏波面の回転角度の切り替えを効率的に行なう上で有利となり、試験や実験に要するコストの低減を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、モータ１８により移動体１６を２個の停止位置Ｐ１、Ｐ２に停止させるといった簡単な構成で、入力ポート３０に入力される高周波信号の偏波面の角度を切り替えて出力ポート３２から出力することができ、構成の簡素化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、移動部がモータ１８、係合ピン４６，係合溝３４１０を含んで構成されている場合について説明したが、移動部としてモータと送りねじを用いるなど従来公知の様々な移動機構が使用可能であり、モータに代えて従来公知の様々なアクチュエータが使用可能である。さらに移動部は、アクチュエータを用いずに送りねじ機構を用いて手動により移動体１６を移動させる手動式で構成するなど任意である。

なお、本実施の形態では、移動体１６に第２変換部５２を１つ設けた場合について説明したが、ツイスト導波管路５４による偏波面の回転角度を互いに異ならせた第２変換部５２を２つ以上設けてもよい。
例えば、偏波面の回転角度が１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度といったように異なる複数の第２変換部５２を設けても良い。
この場合には、移動部により移動体１６を一対の端面壁２２、２４が対向する方向と直交する方向に間隔をおいた３以上の数の停止位置に停止可能に移動させるようにすればよい。
言い換えると、Ｎを１以上の整数として第２変換部５２をＮ個設け、移動体１６を一対の端面壁２２、２４が対向する方向と直交する方向に間隔をおいたＮ＋１の数の停止位置に停止可能に移動させる移動部を設け、移動体１６には、Ｎ＋１の数の停止位置のそれぞれにおいて、入力ポート３０および出力ポート３２に選択的に接続される第１変換部４８およびＮ個の第２変換部５２を設ければ良い。

１０ 偏波回転器
１６ 移動体
１８ モータ
２２ 入力ポート用端面壁
２４ 出力ポート用端面壁
３０ 入力ポート
３００２ 方形の開口
３２ 出力ポート
３２０２ 円形の開口
４８ 第１変換部
５０ 第１丸角変換導波管路
５２ 第２変換部
５４ ツイスト導波管路
５６ 第２丸角変換導波管路
Ｐ１ 第１停止位置
Ｐ２ 第２停止位置

Claims (3)

1. 方形導波管が接続される方形の開口が形成された入力ポートと、
   円形導波管が接続される円形の開口が形成された出力ポートと、
   前記入力ポートおよび前記出力ポートに対して選択的に接続される第１変換部と少なくとも１つの第２変換部とを備え、
   前記第１変換部は、前記入力ポートから前記出力ポートに至るにつれて断面形状が方形から円形に滑らかに変化する第１丸角変換導波管路で形成され、
   前記第２変換部は、前記入力ポート側に設けられ電磁波の偏波面を所定角度回転させるツイスト導波管路と、前記ツイスト導波管路の前記入力ポート側とは反対側の端部に接続され前記端部から前記出力ポートに至るにつれて断面形状が方形から円形に滑らかに変化する第２丸角変換導波管路で形成されている、
   ことを特徴とする偏波回転器。
2. 互いに対向する一対の端面壁を備え、
   前記入力ポートは、前記一対の端面壁の一方に形成され、
   前記出力ポートは、前記一対の端面壁の他方の端面壁に形成され、
   前記一対の端面壁の間に、前記一対の端面壁が対向する方向と直交する方向に移動可能に移動体を設け、
   Ｎを１以上の整数として前記第２変換部はＮ個設けられ、
   前記移動体を前記直交する方向に間隔をおいた前記Ｎ＋１の数の停止位置に停止可能に移動させる移動部を設け、
   前記移動体には、前記Ｎ＋１の数の停止位置のそれぞれにおいて、前記入力ポートおよび前記出力ポートに選択的に接続される前記第１変換部および前記Ｎ個の第２変換部が支持されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の偏波回転器。
3. 前記ツイスト導波管路による前記偏波面の回転角度は１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度の何れかである、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の偏波回転器。

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