JP2521193B2

JP2521193B2 - 円−直線偏波変換器

Info

Publication number: JP2521193B2
Application number: JP3039502A
Authority: JP
Inventors: 栄二渋谷
Original assignee: DX Antenna Co Ltd
Current assignee: DX Antenna Co Ltd
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPH04256201A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円偏波の電波を直線偏
波の電波に変換する円−直線偏波変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような円−直線偏波変換器
としては、例えば図１０及び図１１に示すようなものが
あった。これは、例えばパラボラアンテナの一次放射器
におけるホーン部２に繋がる導波管部４内に設けたもの
で、この導波管部４の管軸に対してほぼ直角に配置され
た誘電体板６を有している。この誘電体板６のホーン部
２と反対側の面には、２つの給電プローブ８、１０が、
互いに直角に導波管部４内に突出するように設けられて
いる。これら給電プローブ８、１０は、伝送線路１２、
１４、結合用伝送線路１６を介してコネクタ１８に接続
されているが、伝送線路１２、１４は、給電プローブ
８、１０への給電に約９０度の位相差を与えるために、
λg ／４（λg は伝送波長）だけ長さが異ならせてあ
る。また、誘電体板６のホーン部２側の面には正方形の
パッチ素子２０が設けられている。このパッチ素子２０
は、給電プローブ８に沿う直線と、給電プローブ１０に
沿う直線との交点に、パッチ素子２０の中心が位置する
ように配置され、その周縁部が給電プローブ８、１０の
先端部と接触するような大きさにパッチ素子２０は形成
されている。なお、２２は、結合用伝送線路１６からの
放射を防止するための遮断部で、また誘電体板６におけ
る導波管部４内に位置していない部分の上下両面にも、
遮蔽用の接地パターン部２４が形成されている。各給電
プローブ８、１０、伝送線路１２、１４、結合用伝送線
路１６、パッチ素子２０、接地パターン部２４は、誘電
体板６の上下両面に形成された銅箔をエッチングするこ
とによって形成され、その上に半田メッキが施されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の円−直線偏波変
換器では、給電プローブ８、１０が９０度異なる角度に
配置されていることと、給電プローブ８、１０に給電さ
れる信号が９０度の位相差を有していることとが相まっ
て、コネクタ１８から供給された直線偏波の信号は円偏
波の信号に変換され、導波管部４及びホーン部２を介し
て放射される。一次放射器は可逆性を有しているので、
ホーン部２を介して導波管部４に入射した円偏波の信号
は、直線偏波の信号に変換されて、コネクタ１８に供給
される。図３に符号Ａで示すのは、この一次放射器のｆ
0（１１．８５ＧＨ_Z）を中心周波数とする帯域幅１Ｇ
Ｈ_Zにおける定在波比を示したもので、最良である中心
周波数f0においてでさえ、約１．１７５でしかない。ま
た、図１２は、この一次放射器の主偏波の指向特性を示
したもので、サイドローブレベルが約２３ｄＢあり、明
確にメインローブと第１及び第２のサイドローブとが切
れていない。また図１３は、この一次放射器の交差偏波
の指向特性を示したもので、０度の点では標準規格値２
５ｄＢよりも１ｄＢ小さい２４ｄＢしかなく、電気特性
上好ましくない。

【０００４】本発明は、上記の円−直線偏波変換器より
も特性が良好な円−直線偏波変換器を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、誘電体板の一方の面に互いにほぼ直角
に２つの給電プローブを配置し、誘電体板の一方の面に
伝送線路を配置し、これによって２つの給電プローブを
入出力部に接続する。これら給電プローブの一方は他方
と約λg ／４（λg は伝送波長）長さが異なっている。
これは、２つの給電プローブに９０度の位相差を持った
信号を供給するためである。誘電体板の一方の面と反対
側に、２つの給電プローブと電磁結合したパッチ素子が
設けられている。このパッチ素子は、２つの給電プロー
ブをそれぞれ通る直線の交点を通り、両給電プローブに
対してそれぞれ約４５度の角度をなす直線上であって、
上記の交点より両給電プローブ側に偏った位置に設けら
れている。

【０００６】

【作用】本発明によれば、２つの給電プローブが９０度
異なる位置に配置されており、かつ９０度の位相差を有
する信号が供給されるので、直線偏波の信号を円偏波の
信号に変換することができる。この円偏波の信号は、２
つの給電プローブと電磁結合しているパッチ素子を介し
て放射される。パッチ素子は、２つの給電プローブをそ
れぞれ通る直線の交点を通り、両給電プローブに対して
それぞれ約４５度の角度をなす直線上であって、上記の
交点より両給電プローブ側に偏った位置に設けられてい
るので、定在波比、主偏波の指向特性及び交差偏波の指
向特性が改善される。

【０００７】

【実施例】第１の実施例を図１乃至図５に示す。図１及
び図２に示すように、この実施例も、この発明による円
−直線偏波変換器を一次放射器に実施したもので、ホー
ン部３０と、これに繋がる円形導波管部３２とを備えた
本体部３４を有している。本体部３４には、誘電体板３
６が、その一部が導波管部３２内に位置するように設け
られている。この誘電体板３６は、導波管部３２の管軸
に対してほぼ直角に配置されている。この誘電体板３６
のホーン部３０とは反対側の面には、導波管部３２内に
突出するように、かつ互いに９０度の角度をなすように
２つの給電プローブ３８、４０が配置されている。これ
ら給電プローブ３８、４０は、伝送線路４２、４４を介
して結合用伝送線路４６に接続され、この結合用伝送線
路４６は、コネクタ４８に接続されている。伝送線路４
２、４４は、上述した従来のものと同様にλg ／４（λ
g は伝送波長）だけ長さが異なっており、これによって
コネクタ４８から給電プローブ３８、４０に供給された
信号は９０度の位相差を有するものとなる。

【０００８】誘電体板３６のホーン部３０側の面には、
給電プローブ３８、４０のマッチング結合用素子として
作用するパッチ素子５０が設けられている。このパッチ
素子５０は、図１から明らかなように正方形に形成され
ている。このパッチ素子５０は、給電プローブ３８に沿
う直線と、給電プローブ４０に沿う直線との交点５２を
通り、給電プローブ３８、４０に対して４５度をなす直
線５４上にあり、しかも、その直線における交点５２よ
りも給電プローブ３８、４０側によった位置に、両給電
プローブ３８、４０と重なりあわないように配置されて
いる。

【０００９】５６は、結合用伝送線路４６からの放射を
防止するための遮断部である。また、誘電体板３６の導
波管部３２内に位置していない部分の上下両面には、本
体部３４と接触するように接地パターン部５８が設けら
れている。なお、給電プローブ３８、４０、伝送線路４
２、４４、結合用伝送線路４６、パッチ素子５０、接地
パターン部５８は、誘電体板３６の上下両面に一様に形
成された銅箔をエッチングすることによって形成され、
そのエッチングパターン上には半田メッキが施されてい
る。

【００１０】この一次放射器では、例えばホーン部３０
の開口径Ｄ１は３０mm、ホーン部３０の長さＬ１は１５
mm、導波管部３２の開口径Ｄ２は１７．５mm、導波管部
３２の先端から誘電体板３６の上面までの長さＬ２は１
０mm、誘電体板３６の上面から導波管部３２の下端まで
の長さＬ３は８mm、遮断部５６の高さＬ４は４mm、誘電
体板３６の厚さｔは０．８mm、各ストリップラインの幅
は約２mm、パッチ素子５０の大きさは４mm×４mmであ
る。

【００１１】図３に符号Ｂで示すのは、この一次放射器
のｆ0 （１１．８５ＧＨ_Z）を中心周波数とする帯域幅
１ＧＨ_Zにおける定在波比を示したもので、最も悪い１
２．３５ＧＨz でも、定在波比が１．０８もあり、図１
０及び図１１に示した従来のものの定在波比（符号Ａ）
と比較して、格段と向上している。図４は、この一次放
射器の主偏波の指向特性を示したもので、サイドローブ
レベルが約２５ｄＢあり、メインローブが第１及び第２
サイドローブと良く切れており、上述した従来のものよ
り主偏波指向特性が改善されている。図５は、この一次
放射器の交差偏波の指向特性を示したもので、０度の点
では３０ｄＢあり、標準規格値２５ｄＢ以上となり、上
述した従来のものよりも交差偏波特性が改善されてい
る。

【００１２】図６及び図７に第２の実施例を示す。この
実施例は、本発明による円−直線偏波変換器を多数配列
して、円偏波アレーアンテナを構成したものである。な
お、図６及び図７には、このアレーアンテナの１素子を
構成する円−直線偏波変換器のみを示している。この円
−直線偏波変換器は、第１の実施例と同様に誘電体板３
６ａの裏面に１対の給電プローブ３８ａ、４０ａを設け
てある。これらは伝送線路４２ａ、４４ａ、結合用伝送
線路４６ａを介して入出力部（図示せず）に接続されて
いる。誘電体板３６ａの表面側にはパッチ素子５０ａ
が、第１の実施例のパッチ素子５０と同様に設けられて
いる。５８ａは遮蔽用パターン部である。この円−直線
偏波変換器の上方には、所定の間隔、例えばλg ／４だ
け隔てて上面に銅箔６０及び半田メッキ部６２を有する
誘電体板６４が設けられている。これら銅箔６０及び半
田メッキ部６２には、放射用開口６６がパッチ素子５０
ａと対応するように設けられている。また、誘電体板３
６ａの下方には、所定の間隔、例えばλg ／４だけ隔て
て地導体６８が構成されている。この実施例でも、第１
の実施例と同様に円偏波を直線偏波に、或いは直線偏波
を円偏波に変換することができる。

【００１３】第３の実施例を図８に示す。この実施例
は、パッチ素子の形状が異なる以外、第１または第２の
実施例と同様に構成されている。この実施例のパッチ素
子５０ｂは、正方形の各角部をカットした形状で、この
場合も配置位置は、給電プローブ３８（３８ａ）、４０
（４０ａ）をそれぞれ通る直線の交点５２を通り、上記
の両直線に対してそれぞれ４５度をなす直線５４上に両
給電プローブと重なりあわないように配置されている。

【００１４】第４の実施例を図９に示す。この実施例
も、パッチ素子の形状が異なる以外、第１または第２の
実施例と同様に構成されている。この実施例のパッチ素
子５０ｃは、正八角形状に形成されており、第３の実施
例と同様に配置されている。

【００１５】上記の各実施例では、パッチ素子は、正方
形または八角形としたが、他に公知のパッチ素子、例え
ば円形のものや、正方形、八角形、円形の中心部分をく
り抜いた形状のものを使用することもできる。また、第
２の実施例では、パッチ素子を誘電体板３６ａ上に設け
たが、誘電体板６４の放射用開口６６内に設けることも
できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、２つの給電プローブが
９０度異なる位置に配置されており、かつこれら２つの
給電プローブに９０度の位相差を有する信号が供給され
るので、直線偏波の信号を円偏波の信号に変換すること
ができる。この円偏波の信号は、２つの給電プローブと
電磁結合しているパッチ素子を介して放射される。パッ
チ素子は、２つの給電プローブをそれぞれ通る直線の交
点を通り、両給電プローブに対してそれぞれ約４５度の
角度をなす直線上であって、上記の交点より両給電プロ
ーブ側に偏った位置に設けられているので、第１の実施
例に関連して説明したように、定在波比、主偏波の指向
特性及び交差偏波の指向特性が改善される。なお、円偏
波を直線偏波に変換する場合にも、同様に定在波比、主
偏波の指向特性及び交差偏波の指向特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】第１の実施例と従来の円−直線偏波変換器を備
えた一次放射器の定在波特性を示す図である。

【図４】第１の実施例の主偏波の指向特性図である。

【図５】第１の実施例の交差偏波の指向特性図である。

【図６】第２の実施例の平面図である。

【図７】第２の実施例の縦断面図である。

【図８】第３の実施例の部分省略拡大平面図である。

【図９】第４の実施例の部分省略拡大平面図である。

【図10】従来の円−直線偏波変換器を備えた一次放射器
の平面図である。

【図11】図10のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図12】図10の円−直線偏波変換器の主偏波の指向特性
図である。

【図13】図10の円−直線偏波変換器の交差偏波の指向特
性図である。

【符号の説明】

３６誘電体板３８、４０給電プローブ４２、４４伝送線路５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃパッチ素子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体板と、この誘電体板の一方の面に
互いにほぼ直角に配置された２つの給電プローブと、上
記誘電体板の上記一方の面に配置され上記２つの給電プ
ローブを入出力部に接続しており一方が他方と約λg ／
４（λgは伝送波長）長さが異なる伝送線路と、上記一
方の面と反対側において上記２つの給電プローブをそれ
ぞれ通る直線の交点を通り上記両給電プローブに対して
それぞれ約４５度の角度をなす直線上の上記交点より上
記両給電プローブ側に偏った位置に設けられているパッ
チ素子とを、具備する円−直線偏波変換器。