JP2536155B2 - Cone horn antenna - Google Patents

Cone horn antenna

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JP2536155B2
JP2536155B2 JP1144738A JP14473889A JP2536155B2 JP 2536155 B2 JP2536155 B2 JP 2536155B2 JP 1144738 A JP1144738 A JP 1144738A JP 14473889 A JP14473889 A JP 14473889A JP 2536155 B2 JP2536155 B2 JP 2536155B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は,反射鏡アンテナの一次ホーンあるいはホ
ーンアンテナ単体として使用され,円形導波管の基本モ
ードであるTE11モードに,高次モードであるTM11モード
やTE12モードを加えた複数のモードで励振される円錐ホ
ーンアンテナに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is used as a primary horn of a reflector antenna or as a horn antenna alone, and is applicable to TE 11 mode, which is a fundamental mode of a circular waveguide, and higher mode. The present invention relates to a conical horn antenna excited in a plurality of modes including a TM 11 mode and a TE 12 mode.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は,例えば特開昭63−107206号公報に示された
ような従来の複モードホーンアンテナの構成説明図で,
図において,(1)は円錐ホーン,(2h),(3h)は低
い周波数帯用の円形導波管とフレア,(2i),(3i)は
高い周波数帯用の円形導波管とフレア,(4f)は両周波
数帯用の給電導波管である。上記円形導波管(2h)の内
径は,低い周波数帯においてはTE11モードとTM11モード
が伝搬し,高い周波数帯においてはTE11モード,TM11
ード及びTE12モードが伝搬する寸法としている。また,
上記円形導波管(2i)の内径は,低い周波数帯において
はTE11モードが伝搬し,高い周波数帯においてはTE11
ードとTM11モードが伝搬する寸法としている。
FIG. 4 is a structural explanatory view of a conventional multi-mode horn antenna as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-107206.
In the figure, (1) is a conical horn, (2h) and (3h) are circular waveguides and flares for low frequency bands, (2i) and (3i) are circular waveguides and flares for high frequency bands, (4f) is a feed waveguide for both frequency bands. The inner diameter of the circular waveguide (2h) is dimensioned so that TE 11 mode and TM 11 mode propagate in the low frequency band and TE 11 mode, TM 11 mode and TE 12 mode propagate in the high frequency band. . Also,
The inner diameter of the circular waveguide (2i) is set so that the TE 11 mode propagates in the low frequency band and the TE 11 mode and the TM 11 mode propagate in the high frequency band.

このように構成されたホーンアンテナにおいて,低い
周波数帯では円形導波管(2h)の両端の不連続部でTM11
モードを発生させ,TE11モードに所定の比率のTM11モー
ドを合成することにより,複モードとして良好な放射特
性を得ることができる。また,高い周波数帯では円形導
波管(2h)の両端の不連続部でTM11モードとTM12モード
が発生するが,この発生量を考慮したうえで,円形導波
管(2i)の両端の不連続部で所望のTM11モードを発生さ
せることができ,TE11モードに所定の比率のTM11モード
とTE12モードを合成することにより,トリプルモードと
して良好な放射特性を得ることができる。
In the horn antenna constructed in this way, TM 11 is used at the discontinuity at both ends of the circular waveguide (2h) in the low frequency band.
By generating a mode and synthesizing the TM 11 mode with a predetermined ratio to the TE 11 mode, good radiation characteristics can be obtained as a multiple mode. In the high frequency band, TM 11 mode and TM 12 mode are generated at the discontinuity at both ends of the circular waveguide (2h). Considering this generation amount, both ends of the circular waveguide (2i) are generated. The desired TM 11 mode can be generated at the discontinuity of, and a good radiation characteristic as a triple mode can be obtained by combining the TE 11 mode with a predetermined ratio of TM 11 mode and TE 12 mode. .

第5図は,例えば特開昭58−204604号公報に示された
ような従来の他の複モードホーンアンテナの構成説明図
で,図において,(1)は円錐ホーン,(2j),(3j)
は低い周波数帯用の円形導波管とフレア,(2k),(3
k)は高い周波数帯用の円形導波管とフレア,(4g),
(4h)それぞれ低い周波数帯用,高い周波数帯用の給電
導波管である。円形導波管(2j)の内径は前記同様であ
り,円形導波管(2k)の内径は低い周波数帯においては
TM11モードが伝搬せず,高い周波数帯においてはTE11
ードとTM11モードが伝般する寸法としている。
FIG. 5 is a structural explanatory view of another conventional multi-mode horn antenna as shown in, for example, JP-A-58-204604, in which (1) is a conical horn, (2j), (3j )
Is circular waveguide and flare for low frequency band, (2k), (3
k) is a circular waveguide and flare for high frequency band, (4g),
(4h) Feeding waveguides for low and high frequency bands, respectively. The inner diameter of the circular waveguide (2j) is the same as above, and the inner diameter of the circular waveguide (2k) is
TM 11 mode does not propagate, it is sized to TE 11 mode and the TM 11 mode is to transfer general in the high frequency band.

このように構成されたホーンアンテナにおいては,第
4図を用いて先に説明したのと同様な動作をし,前記同
様な効果を有することができるだけでなく,給電導波管
を低い周波数帯用と高い周波数帯用と別々に設けている
ので,二つの周波数帯を第4図に示した構成の場合より
離すことができるという利点がある。
In the horn antenna configured as described above, not only the same operation as described above with reference to FIG. Since the high frequency band and the high frequency band are separately provided, there is an advantage that the two frequency bands can be separated from the case of the configuration shown in FIG.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

第4図及び第5図に示すようなホーンアンテナでは,
低い周波数帯と高い周波数帯の周波数が大きく離れた場
合,円形導波管(2h),(2j)において低い周波数帯の
TM11モードを伝搬させるには円形導波管(2h),(2j)
の内径を大きくする必要があり,高い周波数帯のTE12
ード以上の高次モードも伝搬し,これらの高次モードに
よつて放射特性が劣化するという問題点がある。
In the horn antenna as shown in FIGS. 4 and 5,
When the frequencies of the low frequency band and the high frequency band are greatly separated, the low frequency band of the circular waveguides (2h) and (2j)
Circular waveguide (2h), (2j) to propagate TM 11 mode
It is necessary to increase the inner diameter of the antenna, and higher-order modes higher than the TE 12 mode in the high frequency band also propagate, and there is the problem that the radiation characteristics deteriorate due to these higher-order modes.

次に各モード及びそれらの合成について説明し,従来
の問題点を示す。
Next, each mode and their combination will be explained, and conventional problems will be shown.

第6図に円形導波管のTE11,TM11,TE12の各モードにつ
いて円形導波管の断面内における電界及びそのX成分と
Y成分の概略図を示す。図において交差偏波成分である
Y成分は,TE11モードのY成分に対してTM11モードとTE
12モードのY成分はいずれも反転しており,TE11モード
のY成分をTM11モードでもTE12モードでもほぼ同様に打
ち消すことができる。また,主偏波成分であるX成分に
ついては,TE11モードのX成分に対してTM11モードは主
に偏波励振方向であるE面の補正に寄与し,TE12モード
は主に偏波励振方向に垂直なH面の補正に寄与する。さ
らに,第7図にTE11,TM11,TE12の各モード単独で円錐ホ
ーンを励振した場合の放射パターンをE面,H面及び45゜
面について示す。また,各モードを合成して励振した場
合の放射パターンは第7図に示す各モードの放射パター
ンを合成することにより求めることができる。従つて,
第7図からTE11モードに対してTM11モードまたはTE12
ードを合成した場合に,特に主偏波成分についてはTM11
モードはE面の放射パターンに影響が大きく,TE12モー
ドはH面の放射パターンに影響が大きいことがわかる。
上記説明から従来のホーンアンテナにおいて次のような
問題点があることがわかる。即ち,従来のホーンアンテ
ナにおいて,円形導波管(2h)または(2j)の両端の不
連続部で発生する高い周波数帯のTM11モードとTE12モー
ドの発生量を考慮して,円形導波管(2i)または(2k)
側を設計した場合,追加できる高次モードはTM11モード
のみである。従つて,交差偏波成分は小さくすることが
できるが,主偏波成分については,TM11モードとTE12
ードの寄与部分が異なるため,円形導波管(2h)または
(2j)の両端の不連続部で発生するTE12モードを,円形
導波管(2i)または(2k)側で発生するTM11モードだけ
で補正することは困難であり,所望の放射パターンが得
られないという問題点がある。
FIG. 6 shows a schematic diagram of the electric field and its X component and Y component in the cross section of the circular waveguide for each of TE 11 , TM 11 and TE 12 modes of the circular waveguide. Y component is a cross-polarization component in the figure, TM the Y component of the TE 11 mode 11 mode and the TE
The Y components in the 12 modes are all inverted, and the Y components in the TE 11 mode can be canceled in almost the same manner in the TM 11 mode and the TE 12 mode. Regarding the X component, which is the main polarization component, the TM 11 mode mainly contributes to the correction of the E plane, which is the polarization excitation direction, compared to the X component of the TE 11 mode, and the TE 12 mode mainly It contributes to the correction of the H plane perpendicular to the excitation direction. In addition, Fig. 7 shows the radiation patterns when the conical horn is excited in each of TE 11 , TM 11 and TE 12 modes alone on the E-plane, H-plane and 45 ° plane. Further, the radiation pattern when the modes are combined and excited can be obtained by combining the radiation patterns of the modes shown in FIG. Therefore,
From Fig. 7, when the TM 11 mode or TE 12 mode is combined with the TE 11 mode, TM 11
It can be seen that the mode has a large effect on the radiation pattern on the E plane, and the TE 12 mode has a large effect on the radiation pattern on the H plane.
From the above description, it can be seen that the conventional horn antenna has the following problems. That is, in the conventional horn antenna, the circular waveguide (2h) or (2j) is considered to have a circular waveguide (2h) or (2j) in consideration of the generation amount of TM 11 mode and TE 12 mode in the high frequency band generated at the discontinuity. Tube (2i) or (2k)
When the side is designed, the only higher mode that can be added is the TM 11 mode. Therefore, the cross polarization component can be made small, but the contributions of the TM 11 mode and the TE 12 mode are different for the main polarization component, so that both ends of the circular waveguide (2h) or (2j) are It is difficult to correct the TE 12 mode generated at the discontinuity only with the TM 11 mode generated on the circular waveguide (2i) or (2k) side, and the desired radiation pattern cannot be obtained. There is.

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので,多数の周波数帯及び大きく離れた周波数帯
において,交差偏波成分が小さくかつ主偏波成分が所望
の形状をした良好な放射特性を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and in a large number of frequency bands and frequency bands widely separated from each other, the cross polarization component is small and the main polarization component has a desired shape. The purpose is to obtain radiation characteristics.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この多周波数帯共用円錐ホーンアンテナは円錐ホーン
及び低い周波数帯f1から高い周波数帯fnまでの各周波数
帯に対応する高次モード発生部を開口側から給電側に順
次接続した構造を有し,上記高次モード発生部のうちの
少なくとも一つの周波数帯fi用の高次モード発生部を,
上記周波数帯fiよりも低い周波数帯fi-1においては高次
モードが伝搬しない条件Aとその周波数帯fiにおいては
TM11モードとTE12モードの高次モードが伝搬する条件B
を満足する内径の第1の円形導波管と,さらに上記条件
Aとその周波数帯fiにおいてはTM11モードのみの高次モ
ードが伝搬する条件Cを満足する内径の第2の円形導波
管を組み合わせ,第1の円形導波管を開口側に配し,上
記2つの円形導波管接続した構成とした。
This multi-frequency-band conical horn antenna has a structure in which a conical horn and high-order mode generators corresponding to each frequency band from low frequency band f 1 to high frequency band f n are sequentially connected from the opening side to the feeding side. , A high-order mode generator for at least one frequency band f i of the above-mentioned high-order mode generators,
In the frequency band f i the frequency band f i-1 is lower than the condition A higher-order mode does not propagate in the frequency band f i
Condition B for propagating higher order modes of TM 11 mode and TE 12 mode
And a second circular waveguide having an inner diameter satisfying the condition C for propagating the higher-order mode of only TM 11 mode in the condition A and its frequency band f i . The tubes are combined, the first circular waveguide is arranged on the opening side, and the above two circular waveguides are connected.

〔作用〕[Action]

この発明においては,ある周波数帯fi用の高次モード
発生部を上記のように所定の内径の第1及び第2の円形
導波管を組み合わせて構成しており,第1の円形導波管
ではTM11モードとTE12モードの高次モードが伝搬し,第
2の円形導波管ではTM11モードの高次モードが伝搬す
る。従つて,まず第1の円形導波管部を所望のTE12モー
ド発生量を得られるように,次に第2の円形導波管部を
第1の円形導波管部でのTM11モード発生量を考慮して所
望のTM11モード発生量を得られるように,2段階で各円形
導波管の軸長及び両側のフレアの開き角を適切な値に設
計することができ,所望のTM11モードとTE12モードの発
生量を得ることができる。また,上記周波数帯f1よりも
低い周波数帯においては高次モードが伝搬しないので,
これらの円形導波管の両端の不連続部の形状の相異によ
り,低い周波数帯の放射特性は変化しない。以上のこと
より,ある周波数帯fiにおいて,周波数帯fiよりも低い
周波数帯の放射特性を劣化させずに所望のTM11モードと
TE12モードを発生させることができ,交差偏波成分だけ
でなく主偏波成分についても所望の放射特性を得ること
ができる。
In the present invention, the higher-order mode generator for a certain frequency band f i is constructed by combining the first and second circular waveguides having the predetermined inner diameters as described above. Higher-order modes of TM 11 mode and TE 12 mode propagate in the tube, and higher-order modes of TM 11 mode propagate in the second circular waveguide. Therefore, first, in order to obtain the desired TE 12 mode generation amount in the first circular waveguide part, then in the second circular waveguide part, the TM 11 mode is generated in the first circular waveguide part. In order to obtain the desired TM 11 mode generation amount in consideration of the generation amount, the axial length of each circular waveguide and the flare opening angle on both sides can be designed to appropriate values in two steps. The amount of TM 11 mode and TE 12 mode generated can be obtained. Also, since higher-order modes do not propagate in the frequency band lower than the above frequency band f 1 ,
Due to the difference in the shape of the discontinuity at both ends of these circular waveguides, the radiation characteristics in the low frequency band do not change. From the above, in a certain frequency band f i , the desired TM 11 mode can be obtained without degrading the radiation characteristics in the frequency band lower than the frequency band f i.
The TE 12 mode can be generated, and the desired radiation characteristics can be obtained not only for the cross polarization component but also for the main polarization component.

〔実施例〕〔Example〕

以下,この発明の一実施例を図を用いて説明する。第
1図はこの発明の一実施例を示す構成説明図であり,
(1)は円錐ホーン,(2a),(3a)は周波数帯f1用の
円形導波管とフレア,(2b),(2c)は周波数帯f2用の
内径の異なる第1,第2の円形導波管,(3b),(3c)は
周波数帯f2用の第1,第2のフレア,(4a),(4b)はそ
れぞれ周波数帯f1とf2用の給電導波管である。なお,こ
のホーンアンテナは周波数帯f1とf2で使用され,周波数
帯f1の周波数が周波数帯f2の周波数より低いとする。ま
た,周波数帯f1と周波数帯f2の周波数が従来より離れた
場合について説明する。ここで,円形導波管(2a)の内
径は周波数帯f1においてTM11モードが伝搬する寸法とす
る。さらに第1の円形導波管(2b)の内径は周波数帯f1
においては高次モードが伝搬しない下記の条件A1と周波
数帯f2においてTM11モードとTE12モードが伝搬する下記
の条件B1を満足する寸法であり,第2の円形導波管(2
c)の内径は上記条件A1と周波数帯f2においてTM11モー
ドが伝搬する下記の条件C1を満足する寸法である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing an embodiment of the present invention.
(1) is a conical horn, (2a), (3a) is circular waveguide and flared for the frequency band f 1, (2b), (2c) is first of different inner diameter for the frequency band f 2, a second Circular waveguides, (3b) and (3c) are first and second flares for the frequency band f 2 , and (4a) and (4b) are feed waveguides for the frequency bands f 1 and f 2, respectively. Is. Note that this horn antenna is used in frequency bands f 1 and f 2 , and the frequency of frequency band f 1 is lower than the frequency of frequency band f 2 . In addition, the case where the frequencies of the frequency band f 1 and the frequency band f 2 are far apart from the conventional one will be described. Here, the inner diameter of the circular waveguide (2a) is set to the dimension in which the TM 11 mode propagates in the frequency band f 1 . Furthermore, the inner diameter of the first circular waveguide (2b) is the frequency band f 1
, The dimensions satisfy the following condition A 1 in which higher-order modes do not propagate and the condition B 1 in which TM 11 mode and TE 12 mode propagate in the frequency band f 2 and the second circular waveguide (2
The inside diameter in c) is a dimension that satisfies the above condition A 1 and the following condition C 1 in which the TM 11 mode propagates in the frequency band f 2 .

ここで,上記の条件A1,条件B1,条件C1は円形導波管の
内径をD,周波数帯f1の最低周波数をf1l,最高周波数をf
1h,周波数帯f2の最低周波数をf2l,最高周波数をf2hとす
ると次式のように表わせる。
Here, the above conditions A 1 , B 1 , and C 1 are the inner diameter of the circular waveguide is D, the lowest frequency of the frequency band f 1 is f 1l , and the highest frequency is f 1 .
1h , the lowest frequency of the frequency band f 2 is f 2l , and the highest frequency is f 2h .

条件A1 条件B1 条件C1 ただし,(1)式〜(3)式において Cは光速 を示す。Condition A 1 Condition B 1 Condition C 1 However, in the formulas (1) to (3), C is the speed of light. Indicates.

なお,上記各円形導波管の軸長及び各フレアの開き角
は後述のごとく定められるものとする。
The axial length of each circular waveguide and the opening angle of each flare shall be determined as described later.

このような構造の円錐ホーンアンテナにおいて,周波
数帯f1の電波は給電導波管(4a)から給電されて円形導
波管の基本モードであるTE11になつた後,円形導波管
(2a)の両端の不連続部でTE11モードが高次モードのTM
11に変換される。ここでは円形導波管(2a)の軸長とフ
レア(3a)の開き角の二つの自由度があるので,TM11
ードの発生量の振幅と位相を制御することができ,TE11
モードに所望の比率TM11モードを合成することができる
ので,交差偏波成分が小さくかつ主偏波成分のE面とH
面の形がほぼ等しい良好な放射特性を得ることができ
る。
In the conical horn antenna with such a structure, the radio wave in the frequency band f 1 is fed from the feed waveguide (4a) to TE 11 which is the fundamental mode of the circular waveguide, and then the circular waveguide (2a ) The TE 11 mode is the higher mode TM at the discontinuity at both ends
Converted to 11 . Since there are two degrees of freedom here, the axial length of the circular waveguide (2a) and the opening angle of the flare (3a), it is possible to control the amplitude and phase of the TM 11 mode generation amount, and the TE 11
Since the desired ratio TM 11 mode can be combined with the mode, the cross polarization component is small and the E plane and H of the main polarization component are
It is possible to obtain good radiation characteristics in which the shapes of the surfaces are almost equal.

次に周波数帯f2の電波については,給電導波管(4b)
からTE11モードとして給電される。上記構成から第1の
円形導波管(2b)と第2の円形導波管(2c)の両端の不
連続部ではそれぞれTM11とTE12モード,TM11モードを発
生する。また,周波数帯f1と周波数帯f2の周波数がある
程度離れた場合,円形導波管(2a)の両端の不連続部に
おいて,上記TE11モードの一部がTM11,TE12,TM12,TE13,
TM13等の各高次モードに変換される。しかし,円形導波
管(2a)の軸長及びフレア(3a)の開き角は周波数帯f1
における条件から定まつており,数端数帯f2に対する自
由度はない。従つて,上記不連続部において発生した各
モードによる放射パターンを求め,上記放射パターンの
主偏波成分のH面については円形導波管(2b)の両端の
不連続部で発生するTE12モードで補正し,さらにE面に
ついては円形導波管(2b)の両端の不連続部で発生する
TM11モードを考慮した後,円形導波管(2c)の両端の不
連続部で発生するTM11モードで補正することができる。
Next, for radio waves in the frequency band f 2 , the feed waveguide (4b)
Power is supplied from TE 11 mode. Each In discontinuity across TM 11 and TE 12 mode of the first circular waveguide from the structure (2b) and the second circular waveguide (2c), to generate the TM 11 mode. In addition, when the frequencies of the frequency band f 1 and the frequency band f 2 are separated to some extent, some of the TE 11 modes are TM 11 , TE 12 , TM 12 at the discontinuity at both ends of the circular waveguide (2a). , TE 13 ,
Converted to each higher-order mode such as TM 13 . However, the axial length of the circular waveguide (2a) and the opening angle of the flare (3a) depend on the frequency band f 1
And constant pine from the conditions in, there is no degree of freedom with respect to the number fraction band f 2. Therefore, the radiation pattern of each mode generated in the above discontinuity is obtained, and for the H plane of the main polarization component of the above radiation pattern, the TE 12 mode generated at both discontinuities of the circular waveguide (2b). And the E-plane occurs at the discontinuity at both ends of the circular waveguide (2b).
After considering TM 11 mode it can be corrected by the TM 11 mode generated by the discontinuous portions at both ends of the circular waveguide (2c).

このように周波数帯f1における高次モードの発生量を
変えることなく,周波数帯f2におけるTM11モードとTE12
モードの発生量を個々に制御できるので,上記両方の周
波数帯において良好な放射特性を実現することができ
る。
Thus, the TM 11 mode and the TE 12 mode in the frequency band f 2 can be maintained without changing the amount of higher-order modes generated in the frequency band f 1 .
Since the amount of generated modes can be controlled individually, good radiation characteristics can be realized in both of the above frequency bands.

第1図に示した実施例では,周波数帯f1用の給電導波
管(4a)がホーンアンテナの途中に接続された場合につ
いて説明したが,周波数帯f2用の給電導波管(4b)の位
置に周波数帯f1と周波数帯f2で共用できる寸法の給電導
波管を設置して,両周波数帯の電波を給電しても同様の
効果を得ることができる。さらに第1図では高次モード
を発生させる構造として円形導波管とフレアを用いた場
合について説明したが,第2図に一例を示すように第1
及び第2の円形導波管の一方または両方の内部にアイリ
ス(5)を設けた場合,あるいはフレアの代わりにステ
ツプを用いた場合でも同様の効果を得ることができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the case where the feed waveguide (4a) for the frequency band f 1 is connected in the middle of the horn antenna has been described, but the feed waveguide (4b) for the frequency band f 2 is described. The same effect can be obtained by installing a feeding waveguide of a size that can be shared by frequency band f 1 and frequency band f 2 at position () and feeding radio waves in both frequency bands. Further, in FIG. 1, the case where the circular waveguide and the flare are used as the structure for generating the higher-order mode has been described, but as shown in FIG.
The same effect can be obtained when the iris (5) is provided inside one or both of the second and second circular waveguides or when a step is used instead of the flare.

また,第3図はこの発明の他の実施例を示す構成説明
図であり,このホーンアンテナは三つの周波数帯f1,f2,
f3で使用される。ここで,周波数帯f1の周波数が最も低
く,周波数帯f3の周波数が最も高いとする。
Further, FIG. 3 is a structural explanatory view showing another embodiment of the present invention. This horn antenna has three frequency bands f 1 , f 2 ,
Used in f 3 . Here, it is assumed that the frequency in the frequency band f 1 is the lowest and the frequency in the frequency band f 3 is the highest.

図において,(1)は円錐ホーン,(2d),(3d)は
周波数帯f1用の高次モード発生部で円形導波管とフレ
ア,(2e),(3e)は周波数帯f2用の高次モード発生部
で円形導波管とフレア,(2f),(2g),(3f),(3
g)は周波数帯f3用の高次モード発生部でそれぞれ第1
と第2の円形導波管と第1と第2のフレア,(4c),
(4d),(4e)はそれぞれ周波数帯f1,f2,f3用の給電導
波管である。
In the figure, (1) is a conical horn, (2d) and (3d) are high-order mode generators for the frequency band f 1 , circular waveguides and flares, (2e) and (3e) are for the frequency band f 2 . Circular waveguide and flare in the higher-order mode generator of (2f), (2g), (3f), (3
g) is a high-order mode generator for frequency band f 3
And the second circular waveguide and the first and second flares, (4c),
(4d) and (4e) are feed waveguides for the frequency bands f 1 , f 2 , and f 3 , respectively.

ここで,各周波数帯の関係にもよるが,各円形導波管
の内径を次のように定める場合を例として説明する。即
ち,周波数帯f1では円形導波管(2d)の内部を高次モー
ドとしてTM11モードのみが伝搬し,周波数帯f2では円形
導波管(2d)及び(2e)の内部を高次モードとしてTM11
モードのみが伝搬し,数端数帯f3では円形導波管(2d)
及び(2e)の内部をTM11,TE12,TM12等々の多数の高次モ
ードが伝搬し,第1の円形導波管(2f)の内径は周波数
帯f1及びf2においては高次モードが伝搬しに下記の条件
A2と周波数帯f3において高次モードとしてTM11モードと
TE12モードが伝搬する下記の条件B2満足し,第2の円形
導波管(2g)の内径は上記条件A2と周波数帯f3において
高次モードとしてTM11モードのみが伝搬する下記の条件
C2を満足するものとする。
Here, the case where the inner diameter of each circular waveguide is determined as follows will be described as an example, depending on the relationship of each frequency band. That is, in the frequency band f 1 , only the TM 11 mode propagates as a higher-order mode inside the circular waveguide (2d), and in the frequency band f 2 higher-order inside the circular waveguides (2d) and (2e). TM 11 as mode
Only mode propagates and circular waveguide (2d) in the fractional band f 3
And, a number of higher-order modes such as TM 11 , TE 12 and TM 12 propagate inside (2e), and the inner diameter of the first circular waveguide (2f) is higher in the frequency bands f 1 and f 2 . The following conditions for the mode to propagate
TM 11 mode as a higher-order mode in A 2 and frequency band f 3
The following condition B 2 in which the TE 12 mode propagates is satisfied, and the inner diameter of the second circular waveguide (2g) is as follows: In the condition A 2 and the frequency band f 3 , only the TM 11 mode propagates as a higher-order mode. conditions
Satisfy C 2 .

ここで,上記の条件A2,条件B2,条件C2は円形導波管の
内径をD,周波数帯f2の最低周波数をf2l,最高周波数をf
2h,周波数帯f3の最低周波数をf3l,最高周波数をf3hとす
ると次式のように表わされる。
Here, the above conditions A 2 , B 2 , and C 2 are the inner diameter of the circular waveguide is D, the minimum frequency of the frequency band f 2 is f 2l , and the maximum frequency is f 2 .
2h , the lowest frequency of frequency band f 3 is f 3l , and the highest frequency is f 3h .

条件A2 条件B2 条件C2 ただし,(4)式〜(6)式において, は(1)式〜(3)式と同一である。Condition A 2 Condition B 2 Condition C 2 However, in equations (4) to (6), Is the same as the expressions (1) to (3).

このような構造のホーンアンテナにおいて,前記同様
に各周波数帯f1,f2,f3の電波がそれぞれの給電導波管
(4c),(4d),(4e)から給電されてTE11モードにな
つた後,その一部が各円形導波管(2d)〜(2g)の両端
の不連続部で以下に述べるような高次モードに変換され
る。周波数帯f1では円形導波管(d)とフレア(3d)を
設計することによりTM11モードの所望の発生量を得るこ
とができ,周波数帯f2では円形導波管(2d)の両端の不
連続部から発生するTM11モードを考慮した後に,円形導
波管(2e)とフレア(3e)を設計することによりTM11
ードの所望の発生量を得ることができる。周波数帯f3
は,円形導波管(2d)の両端及び円形導波管(2e)の両
端から発生する各種高次モードを考慮した後に,第1の
円形導波管(2f)と第1のフレア(3f)を設計すること
によりTE12モードの所望の発生量を得ることができ,さ
らに円形導波管(2f)の両端の不連続部から発生すTM11
モードを考慮に入れて第2の円形導波管(2g)と第2の
フレア(3g)を設計することによりTM11モードの所望の
発生量を得ることができる。以上のことより三つの周波
数帯f1,f2,f3において,それぞれ所望の高次モードの発
生量を得ることができるので,各周波数帯において良好
な放射特性を得ることができる。
In the horn antenna having such a structure, radio waves in the frequency bands f 1 , f 2 , and f 3 are fed from the feeding waveguides (4c), (4d), and (4e) in the same manner as described above, and the TE 11 mode is obtained. After that, a part of it is converted into higher-order modes as described below at the discontinuities at both ends of each circular waveguide (2d) to (2g). In the frequency band f 1 , the desired amount of TM 11 mode can be obtained by designing the circular waveguide (d) and flare (3d). In the frequency band f 2 , both ends of the circular waveguide (2d) can be obtained. After considering the TM 11 mode generated from the discontinuity part, the desired generation amount of TM 11 mode can be obtained by designing the circular waveguide (2e) and flare (3e). In the frequency band f 3 , after considering various higher-order modes generated from both ends of the circular waveguide (2d) and both ends of the circular waveguide (2e), the first circular waveguide (2f) and the first circular waveguide (2f) are considered. flare (3f) can be obtained a desired generation amount of TE 12 mode by designing further TM 11 be generated from the discontinuity of the two ends of the circular waveguide (2f)
By designing the second circular waveguide (2g) and the second flare (3g) taking the mode into consideration, it is possible to obtain a desired TM 11 mode generation amount. As described above, desired generation amounts of higher-order modes can be obtained in each of the three frequency bands f 1 , f 2 , and f 3 , so that good radiation characteristics can be obtained in each frequency band.

以上は周波数帯が二つあるいは三つの場合について説
明したが,周波数帯が一般に複数のn個の場合でも同様
の効果を有する。すなわち,最も低い周波数帯をf1,最
も高い周波数帯をfnとし,周波数f1から周波数帯fnまで
の各周波数帯に対応する高次モード発生部を開口側から
給電側に順次接続し,さらに上記各高次モード発生部の
うちの少なくとも一つの周波数帯fi用の高次モード発生
部を,上記のある周波数帯fiよりも低い周波数帯fi-1
おいては高次モードが伝搬しない下記の条件Aとその周
波数帯fiにおいてはTM11モードとTE12モードの高次モー
ドが伝搬する下記の条件Bを満足する内径の第1の円形
導波管と,さらに上記条件Aとその周波数帯fiにおいて
はTM11モードのみの高次モードが伝搬する下記の条件C
を満足する内径の第2の円形導波管の組み合わせで第1
の円形導波管を開口側に配し,上記二つの円形導波管の
間をフレアで接続することにより構成し,周波数帯fi
おいて良好な放射特性を得ることができる。このような
設計を低い方の周波数帯から順次行うことにより,各周
波数帯において良好な放射特性を実現することができ
る。
In the above, the case where the number of frequency bands is two or three has been described, but the same effect can be obtained even when the number of frequency bands is generally n. That is, the lowest frequency band is f 1 , the highest frequency band is f n, and the higher-order mode generators corresponding to each frequency band from frequency f 1 to frequency band f n are sequentially connected from the opening side to the feeding side. In addition, at least one high-order mode generator for each frequency band f i among the above-mentioned higher-order mode generators has a higher-order mode in a frequency band f i-1 lower than the above-mentioned certain frequency band f i. A first circular waveguide having an inner diameter satisfying the following condition B in which the higher-order modes of TM 11 mode and TE 12 mode propagate in the following condition A in which it does not propagate and its frequency band f i , and the above condition A And in the frequency band f i , the following condition C in which the higher mode of TM 11 mode only propagates
With a combination of a second circular waveguide having an inner diameter satisfying
The circular waveguide is placed on the opening side, and the two circular waveguides are connected by flare, so that good radiation characteristics can be obtained in the frequency band f i . By performing such a design sequentially from the lower frequency band, good radiation characteristics can be realized in each frequency band.

ここで,上記の条件A,条件B,条件Cは円形導波管の内
径をD,周波数帯fi-1の最低周波数をfi-1l,最高周波数を
fi-1h,周波数帯fiの最低周波数をfil,最高周波数をfih
とすると次式のように表わせる。
Here, the above conditions A, B, and C are the inner diameter of the circular waveguide is D, the lowest frequency of the frequency band f i-1 is f i-1l , and the highest frequency is
f i-1h , the lowest frequency of the frequency band f i is f il , the highest frequency is f ih
Then, it can be expressed as the following equation.

条件A 条件B 条件C ただし,(7)式〜(9)式において, は(1)式〜(3)式と同一である。Condition A Condition B Condition C However, in equations (7) to (9), Is the same as the expressions (1) to (3).

また,上記第3図に示した実施例及び上記周波数帯が
複数n個の場合にも,第1図にて示した実施例に対して
前述したと同様で,次に記す(1)〜(3)の実施態様
においても同様の効果が得られることは自明である。即
ち,(1)各周波数帯用の給電導波管の複数本をホーン
アンテナの給電側の一本の給電導波管で兼用する,
(2)高次モードを発生させる構造として第1または第
2の円形導波管の一方または両方の内部にアイリスを設
ける,(3)高次モードを発生させる構造としてフレア
の代わりにステップを用いる,である。
Further, also in the case of the embodiment shown in FIG. 3 and the case where the number of the frequency bands is a plurality of n, it is the same as described above for the embodiment shown in FIG. 1, and the following (1) to ( It is obvious that the same effect can be obtained in the embodiment of 3). That is, (1) a plurality of feed waveguides for each frequency band are also used as one feed waveguide on the feed side of the horn antenna,
(2) An iris is provided inside one or both of the first and second circular waveguides as a structure for generating a higher-order mode, and (3) a step is used instead of flare as a structure for generating a higher-order mode. ,.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は以上説明したように構成されているので,
複数の周波数帯において,それぞれ交差偏波成分を打ち
消すとともに主偏波成分のE面とH面を補正できる所望
の高次モードの発生量を得ることができるので,各周波
数帯において交差偏波成分が小さく,主偏波成分が回転
対称である良好な放射パターンを得ることができる。
Since the present invention is configured as described above,
Since it is possible to obtain the desired amount of higher-order modes that can cancel the cross polarization components and correct the E and H planes of the main polarization components in a plurality of frequency bands, the cross polarization components can be obtained in each frequency band. It is possible to obtain a good radiation pattern in which the main polarization component is rotationally symmetric.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成説明図,第2図
及び第3図はこの発明の他の実施例を示す構成説明図,
第4図及び第5図は従来の複モードホーンアンテナの構
成説明図,第6図は円形導波管の断面内における各モー
ドの電解及びそのX成分とY成分を示す概略図,第7図
は円錐ホーンを各モードで励振した場合の放射パターン
を示す特性図である。 図において,(1)は円錐ホーン,(2a)〜(2k)は円
形導波管,(3a)〜(3k)はフレア,(4a)〜(4h)は
給電導波管,(5a)〜(5b)はアイリスである。 なお,各図中同一符号は,同一あるいは相当部分を示
す。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are structural explanatory views showing another embodiment of the present invention.
4 and 5 are explanatory views of the structure of a conventional multi-mode horn antenna, and FIG. 6 is a schematic view showing electrolysis of each mode and its X and Y components in a cross section of a circular waveguide, and FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a radiation pattern when a conical horn is excited in each mode. In the figure, (1) is a conical horn, (2a) to (2k) are circular waveguides, (3a) to (3k) are flares, (4a) to (4h) are feeding waveguides, (5a) to (5b) is an iris. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の周波数帯で使用され,円形導波管の
基本モード(TE11)に高次モードを加えた複数のモード
で励振される円錐ホーンアンテナにおいて,上記円錐ホ
ーンアンテナが円錐ホーン及び低い周波数帯f1から高い
周波数帯fnまでの各周波数帯に対応する高次モード発生
部を開口側から給電側に順次接続した構造を有し,上記
各高次モード発生部のうちの少なくとも一つの周波数帯
fi用の高次モード発生部が,上記周波数帯fiよりも低い
周波数帯fi-1においては高次モードが伝搬しない条件A
とその周波数帯fiにおいてはTM11モードとTE12モードの
高次モードが伝搬する条件Bを満足する内径の第1の円
形導波管と,さらに上記条件Aとその周波数帯fiにおい
てはTM11のみの高次モードが伝搬する条件Cを満足する
内径の第2の円形導波管を組み合わせ,第1の円形導波
管を開口側に配し,上記二つの円形導波管を接続した構
成であることを特徴とする円錐ホーンアンテナ。
1. A conical horn antenna which is used in a plurality of frequency bands and which is excited in a plurality of modes in which a higher mode is added to a fundamental mode (TE 11 ) of a circular waveguide, wherein the conical horn antenna is a conical horn. And a structure in which the higher-order mode generators corresponding to each frequency band from the lower frequency band f 1 to the higher frequency band f n are sequentially connected from the opening side to the feeding side. At least one frequency band
Condition A in which the higher-order mode generator for f i does not propagate higher-order modes in the frequency band f i-1 lower than the above-mentioned frequency band f i
And the frequency band f i , the first circular waveguide having an inner diameter satisfying the condition B for propagating the higher modes of the TM 11 mode and the TE 12 mode, and the condition A and the frequency band f i The second circular waveguide having an inner diameter satisfying the condition C for propagating the higher-order mode of TM 11 is combined, the first circular waveguide is arranged on the opening side, and the two circular waveguides are connected. A conical horn antenna having the above configuration.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58204604A (en) * 1982-05-24 1983-11-29 Mitsubishi Electric Corp Double mode horn antenna

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