JP2886029B2 - 交差偏波補償回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば衛星放送や衛星
通信において、互いに直交する２つの偏波成分のうち、
受信しようとする１つの偏波に他方の偏波成分が含まれ
る交差偏波を除去するための、交差偏波補償回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば衛星放送や衛星通信では、同一周
波数で互いに直交する垂直偏波及び水平偏波において、
異なる情報を伝送することが一般的である。このような
衛星放送や衛星通信を受信する場合、これら直交する２
つの偏波を同時にローノイズブロックコンバータに供給
し、これら２つの偏波をそれぞれ低い周波数に周波数変
換することがある。

【０００３】図５は、このような直交する２つの直線偏
波をローノイズブロックコンバータに入力する部分を示
したもので、例えばパラボラ反射鏡で反射され、その反
射鏡の焦点位置に配置された一次放射器から、導波管１
０内に導入された、直交する２つの直線偏波、例えば垂
直偏波と水平偏波とは、互いに直交するように配置され
たプローブ１２Ｖ、１２Ｈによって受信される。無論、
これらプローブ１２Ｖ、１２Ｈは、図６に示すように導
波管１０の終端部から約λg ／４（λg は受信しようと
する垂直及び水平偏波の電波の導波管内波長）の位置に
配置されている。

【０００４】これらプローブ１２Ｖ、１２Ｈによって受
信された垂直偏波及び水平偏波は、マイクロストリップ
ライン１４Ｖ、１４Ｈを経て、ローノイズブロックコン
バータの初段の増幅素子１６Ｈ、１６Ｖに供給され、以
後、垂直偏波は、垂直偏波用の高周波増幅回路、周波数
変換回路、中間周波増幅回路によって、水平偏波は、水
平偏波用の高周波増幅回路、周波数変換回路、中間周波
増幅回路によって、それぞれ処理され、水平偏波及び垂
直偏波をそれぞれ独立して、低い周波数に変換して、ロ
ーノイズブロックコンバータから取り出される。なお、
１８、２０はアース、２２Ｈ、２２Ｖはマイクロストリ
ップラインで、後続の回路素子に増幅素子１６Ｈ、１６
Ｖの出力を供給するためのものである。

【０００５】或いは、増幅素子１６Ｈ、１６Ｖの電源供
給線路に高周波スイッチング素子を設け、これらスイッ
チング素子によって増幅素子１６Ｈ、１６Ｖのいずれか
一方を動作させることにより選択された、垂直偏波及び
水平偏波の一方が、高周波増幅回路に供給され、以後、
周波数変換回路、中間周波増幅回路に供給され、水平及
び垂直偏波のうち選択された一方のみが低い周波数に変
換されて、ローノイズブロックコンバータから取り出さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような装置で
は、構成は簡単であるが、交差偏波成分を除去するため
の対策を施していないので、交差偏波識別度はプローブ
１２Ｈ、１２Ｖの性能に依存するため約１０乃至２０ｄ
Ｂしかとれず、充分とは言えない。１偏波のみの受信用
であれば、不要な成分を吸収するための吸収抵抗等の交
差偏波抑圧素子を設けることによって、交差偏波識別度
を向上させることもできるが、直交する２偏波の受信用
であるので、交差偏波抑圧素子を設けることはできな
い。従って、交差偏波成分も、所望の偏波成分と共に、
増幅、周波数変換されるので、受信した衛星信号の品質
が低下するという問題点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明では、第１及び第２の入力部と、第１及
び第２の出力部とを有する伝送ラインのみからなる伝送
ライン回路が設けられている。この伝送ライン回路は、
第１及び第２の入力部への同相の第１及び第２の入力信
号の供給に応じて、第１の出力部に、振幅が第１の振幅
値である、第１の入力信号に対応する第１の出力信号
と、振幅が第２の振幅値である、第２の入力信号に対応
する第２の出力信号とを、生成する。また、第２の出力
部に、振幅が第３の振幅値である、第１の入力信号に対
応する第３の出力信号と、振幅が第４の振幅値である、
第２の入力信号に対応する第４の出力信号とを発生す
る。この伝送ライン回路は、第１及び第２の出力信号が
互いに逆相となる状態に、第１及び第２の入力部から第
１及び第２の出力部まで伸びる伝送ラインを有し、かつ
この伝送ラインのインピーダンスを、第１の振幅値と第
２の振幅値との絶対値がほぼ等しい状態に、定めてあ
る。第１の入力部への第１の入力信号は、第２の入力部
への第２の入力信号に基づいて発生した交差偏波成分で
ある。

【０００８】また、上記回路は、第１及び第２の入力部
からと、第１及び第２の出力部とから見て、対称に構成
することができる。

【０００９】

【作用】本発明によれば、第２の入力信号に基づく交差
偏波成分である第１の入力信号によって、第１の出力部
に第１の出力信号が発生している。また、第２の入力信
号に基づいて、第１の出力部に第２の出力信号が発生し
ている。これら第１及び第２の出力信号は、位相が逆相
であって、かつその振幅値である第１の振幅値と第２の
振幅値とは、その絶対値がほぼ等しい。従って、第１の
出力部では、第１の出力信号と第２の出力信号との加算
値はほぼ零となり、交差偏波成分が除去される。また、
上記回路は、第１及び第２の入力部からと、第１及び第
２の出力部とから見て、対称に構成すると、その対称性
から、第２の入力部に生じた、第１の入力部に供給され
た信号に基づく交差偏波成分も、第２の出力部において
除去される。

【００１０】

【実施例】この実施例の交差偏波補償回路２０を、図２
に示す。この交差偏波補償回路２０は、第１の入力部
ａ、第２の入力部ｂ、第１の出力部ｃ、第２の出力部ｄ
を有し、これらの間を伝送ライン２２、２４、２６、２
８、３０、３２、３４で梯子状に所定の幅を持つマイク
ロストリップ線路で接続してある。

【００１１】即ち、第１の入力部ａと第１の出力部ｃと
の間を伝送ライン２２が接続しており、第２の入力部ｂ
と第２の出力部ｄとの間を伝送ライン２４が接続してい
る。第１の入力部ａと第２の入力部ｂとの間を伝送ライ
ン２６、２８が接続しており、第１の出力部ｃと第２の
出力部ｄとの間を伝送ライン３０、３２が接続してい
る。そして、伝送ライン２６、２８の接続点ｅと、伝送
ライン３０、３２の接続点ｆとを、伝送ライン３４が接
続している。

【００１２】これら伝送ライン２２、２４、２６、２
８、３０、３２、３４は、いずれも、その長さがλｇ／
４（λｇは、受信しようとする垂直及び水平偏波の電波
のストリップライン上の伝送波長）に選択されている。
また、伝送ライン２２、２４は、そのインピーダンスが
共にＺ１とされ、伝送ライン２６、２８、３０、３２
は、そのインピーダンスが共にＺ２とされ、伝送ライン
３４は、そのインピーダンスがＺ３とされている。

【００１３】従って、この交差偏波補償回路２０は、第
１及び第２の入力部ａ、ｂ側と、第１及び第２の出力部
ｃ、ｄ側とから見ると、対称に構成されている。

【００１４】この交差偏波補償回路２０の第２の入力部
ｂに、第２の入力信号Ｂ、例えば値が「１」の電力を供
給すると、第１の出力部ｃには、主に次の４つの経路を
通って信号Ｂ１乃至Ｂ４が生じる。即ち１）第２の入力
部ｂ−接続点ｅ−第１の入力部ａ−第１の出力部ｃ、
２）第２の入力部ｂ−第２の出力部ｄ−接続点ｆ−第１
の出力部ｃ、３）第２の入力部ｂ−接続点ｅ−接続点ｆ
−第１の出力部ｃ、４）第２の入力部ｂ−第２の出力部
ｄ−接続点ｆ−接続点ｅ−第１の入力部ａ−第１の出力
部ｃである。この場合、１）、２）、３）は、線路長が
いずれも（３／４）λｇであり、４）は、線路長が（５
／４）λｇである。これら以外にも、第２の入力部ｂか
ら第１の出力部ｃへの伝送経路は、種々にあるが、いず
れも、その線路長は、上記の１）乃至４）の線路長に伝
送波長λｇの整数倍を加えた長さになる。

【００１５】また、１）乃至４）の場合に、第１の出力
部ｃに生じる信号Ｂ１乃至Ｂ４の振幅の絶対値｜Ｂ１｜
乃至｜Ｂ４｜のうち、｜Ｂ１｜乃至｜Ｂ３｜は、線路長
がいずれも（３／４）λｇと等しいのでほぼ等しく、｜
Ｂ４｜は（５／４）λｇと｜Ｂ１｜乃至｜Ｂ３｜よりも
長いので、｜Ｂ１｜乃至｜Ｂ３｜よりも電力が小さくな
る。

【００１６】図３に１）乃至４）の場合の各部の位相位
置ｂを０度とする波形を示す。第１の出力部ｃに生じる
出力信号Ｂｃは、上記のＢ１乃至Ｂ４を合成したものと
なるので、｜Ｂ１｜＋｜Ｂ２｜＋｜Ｂ３｜−｜Ｂ４｜と
なり、その位相は、第２の入力信号Ｂよりも（３／４）
λｇ進んだものとなる。

【００１７】また、この交差偏波補償回路２０の第２の
入力部ｂに、第２の入力信号Ｂを供給すると、第２の出
力部ｄには、主に次の４つの経路を通って信号Ｂ５乃至
Ｂ８が生じる。即ち、５）第２の入力部ｂ−第２の出力
部ｄ、６）第２の入力部ｂ−接続点ｅ−接続点ｆ−第２
の出力部ｄ、７）第２の入力部ｂ−接続点ｅ−第１の入
力部ａ−第１の出力部ｃ−接続点ｆ−第２の出力部ｄ、
８）第２の入力部ｂ−接続点ｅ−接続点ｆ−第１の出力
部ｃ−第１の入力部ａ−接続点ｅ−接続点ｆ−第２の出
力部ｄである。この場合、５）では線路長はλｇ／４、
６）では線路長は（３／４）λｇ、７）では線路長は
（５／４）λｇ、８）では線路長は（７／４）λｇとな
る。これら以外にも、第２の入力部ｂから第２の出力部
ｄへの伝送経路は、種々にあるが、いずれも、その線路
長は、上記の７）乃至８）の線路長に伝送波長λｇの整
数倍を加えた長さになる。

【００１８】また、７）乃至８）の場合に、第２の出力
部ｄに生じる信号Ｂ５乃至Ｂ８の振幅の絶対値｜Ｂ５｜
乃至｜Ｂ８｜は、線路長がそれぞれ異なるので、｜Ｂ５
｜＞｜Ｂ６｜＞｜Ｂ７｜＞｜Ｂ８｜となる。

【００１９】図４に５）乃至８）の場合の各部の位相位
置ｂを０度とする波形を示す。第２の出力部ｄに生じる
出力信号Ｂｄは、上記のＢ５乃至Ｂ８を合成したものと
なるので、｜Ｂ５｜−｜Ｂ６｜＋｜Ｂ７｜−｜Ｂ８｜と
なり、その位相は、第２の入力信号Ｂよりもλｇ／４進
んだものとなる。

【００２０】第１の入力部ａに、第２の入力信号Ｂと同
じ信号Ａを供給したとき、第１の出力部ｃに生じる出力
信号Ａｃと、第２の出力部ｄに生じる出力信号Ａｄと
は、回路２０の対称性から、｜Ａｃ｜＝｜Ｂｄ｜、｜Ａ
ｄ｜＝｜Ｂｃ｜となり、Ａｃの位相は出力信号Ａよりλ
ｇ／４だけ進み、Ａｄの位相は出力信号Ａより（３／
４）λｇ進んでいる。

【００２１】仮に垂直偏波を電力１の信号Ａとして第１
の入力部ａに供給し、水平偏波を電力１の信号Ｂとして
第２の入力部ｂに供給する場合を考える。ここで、信号
Ａには、垂直偏波の成分の１／１００が交差偏波成分と
して含まれていると仮定する。この信号Ａの交差偏波成
分によって第１の出力部ｃには、振幅の絶対値が｜Ａｃ
｜／１００で、位相がλｇ／４だけ進んだ交差偏波信号
Ａαが発生する。また、信号Ｂによって第１の出力部ｃ
には、振幅の絶対値が｜Ｂｃ｜で、位相が（３／４）λ
ｇだけ進んだ信号Ｂαが発生する。

【００２２】ここで、信号Ａの信号源から第１の入力部
ａまでの伝送ライン３６と、信号Ｂの信号源から第２の
入力部ｂまでの伝送ライン３８との長さを共に等しく、
かつ両伝送ライン３６、３８のインピーダンスをＺ0 と
すると、第１の入力部ａ、第２の入力部ｂでの信号Ａ、
Ｂは共に同相となる。そして、上記の交差偏波補償回路
２０の上述した対称性から、｜Ａｃ｜＝｜Ｂｄ｜であ
る。従って、伝送ライン２２乃至３４のインピーダンス
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３を、｜Ｂｄ｜／１００＝｜Ｂｃ｜とな
るように選択しておけば、第１の出力部ｃに生じている
Ａαの絶対値｜Ａｃ｜／１００は、｜Ｂｄ｜／１００に
等しく、これは、第１の出力部ｃに生じているＢαの絶
対値｜Ｂｃ｜と等しい。そして、Ａαの位相はａ点より
λｇ／４、Ｂαの位相はｂ点より（３／４）λｇそれぞ
れ進んでおり、逆位相であるので、ＡαとＢαの加算値
である、第１の出力部ｃの出力信号には、交差偏波成分
が発生しない。

【００２３】なお、第２の入力部ｂに供給した信号Ｂに
よって、信号Ｂα以外にも、第２の出力部ｄや第１の入
力部ａにも信号が生じる。しかし、第２の出力部ｄに生
じる信号は、本来伝送しようとするものであるので、問
題はない。

【００２４】第１の入力部ａに生じた信号Ｂβは、伝送
ライン３６を介して信号Ａの信号源に至り、ここで一部
反射されて、再び第１の入力部ａに戻る。これの振幅は
非常に微弱であるが、第１の出力部ｃに伝送されると、
信号Ａの信号源で反射されているので、Ｂαと逆相にな
り、交差偏波を除去する性能を劣化させる。この劣化を
補償する必要のあるときには、伝送ライン２２乃至３４
のインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３を、｜Ｂｄ｜／１０
０＝｜Ｂｃ｜となるように選択するのに代えて、｜Ｂｃ
｜＝｜Ｂｄ｜／１００＋｜Ｂβ｜／γとなるように、伝
送ライン２２乃至３４のインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ
３を選択すればよい。但し、｜Ｂβ｜／γは、Ｂβが反
射して第１の出力部ｃに生じたときの振幅の絶対値であ
る。

【００２５】上記の説明は、第１の入力部ａに交差偏波
成分が生じた場合の説明であるが、交差偏波補償回路２
０の対称性により、第２の入力部ｂに交差偏波成分が生
じた場合にも、同様にして交差偏波成分を除去できる。

【００２６】図１は、上記の交差偏波補償回路２０を、
垂直偏波及び水平偏波の受信用のローノイズブロックコ
ンバータに実施した実施例を示すもので、交差偏波補償
回路２０は、マイクロストリップラインによって構成さ
れており、その第１の入力部ａは、マイクロストリップ
ラインによって構成した伝送ライン３６を介して垂直偏
波受信用のプローブ４０Ｖに接続されている。同様に、
第２の入力部ｂは、マイクロストリップライン３８を介
して水平偏波受信用のプローブ４０Ｈに接続されてい
る。これら両プローブ４０Ｈ、４０Ｖは、導波管４２内
に互いに直交するように配置されている。無論、両プロ
ーブ４０Ｈ、４０Ｖは、図６に示したプローブ１２Ｈ、
１２Ｖと同様に導波管４２の閉塞端部からλｇ／４の位
置に配置されている。

【００２７】交差偏波補償回路２０の第１の出力部ｃ
は、マイクロストリップラインによって構成したインピ
ーダンスがＺ０の伝送ライン４４Ｖを介してローノイズ
ブロックコンバータの垂直偏波受信用の回路の初段の増
幅素子４６Ｖに入力されている。同様に、交差偏波補償
回路２０の第２の出力部ｄは、マイクロストリップライ
ンによって構成したインピーダンスがＺ０の伝送ライン
４４Ｈを介してローノイズブロックコンバータの水平偏
波受信用の回路の初段の増幅素子４６Ｈに入力されてい
る。４８、５０はアースである。

【００２８】上記の実施例では、交差偏波成分を１／１
００として説明し、これを除去するように説明したが、
これは説明の便宜上であって、交差偏波成分の大きさ
は、使用するアンテナ（プローブ）に応じた大きさとす
ることができ、また補償する値もアンテナ（プローブ）
の性能により所要の値を選択することができる。

【００２９】また、上記の実施例では、信号源としてプ
ローブ４０Ｖ、４０Ｈを用いたが、パッチ等の共振素子
を使用することもできる。また、上記の実施例では、共
通の導波管４２内にプローブ４０Ｖ、４０Ｈを設けた
が、２個の導波管内に、それぞれ１個ずつプローブを設
け、これらプローブからの信号を交差偏波補償回路２０
の第１の入力部ａ、第２の入力部ｂに供給してもよい。

【００３０】また、上記の実施例では、水平偏波用の回
路と垂直偏波用の回路とを設けたローノイズブロックコ
ンバータを使用したが、水平偏波及び垂直偏波共用の回
路を設け、増幅素子４６Ｈ、４６Ｖの電源供給線路にス
イッチング素子を設け、これを利用して、第１の出力部
ｃ及び第２の出力部ｄの出力のうち選択したものを、水
平偏波及び垂直偏波共用の回路に供給するようにしても
よい。

【００３１】また、上記の実施例では、垂直偏波と水平
偏波を受信する場合について説明したが、右旋及び左旋
の円偏波の双方または一方を受信する場合にも、交差偏
波補償回路２０を使用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、伝送ラ
インのみからなる伝送ライン回路の第１の入力部に供給
された第１の入力信号に基づく第１の出力信号と、第２
の入力部に供給された第２の入力信号に基づく第２の出
力信号とが互いに逆相となる状態に、第１及び第２の入
力部から第１及び第２の出力部まで伝送ラインを設け、
かつ第１の出力信号の振幅値と第２の出力信号の振幅値
との絶対値がほぼ等しい状態に、上記伝送ラインのイン
ピーダンスを定めてあるので、第１の入力信号が、第２
の入力部への第２の入力信号に基づいて発生した交差偏
波成分であっても、第１の出力部に、この交差偏波成分
が発生するのを防止することができる。しかも、このよ
うな交差偏波成分の除去を伝送ラインのみで行っている
ので、構成が簡単であり、例えばローノイズブロックコ
ンバータ等に容易に組み込むことができる上に、いちい
ち伝送ラインを調整する必要がなく、安定した特性を得
ることができる。さらに、第１及び第２の入力部から
と、第１及び第２の出力部とから見て、上記回路を対称
に構成してあるので、第２の出力部に生じる交差偏波成
分も同様に除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による交差偏波補償回路を実施したロー
ノイズブロックコンバータの１実施例の構成を示す図で
ある。

【図２】同実施例における交差偏波補償回路の平面図で
ある。

【図３】図２の回路において第２の入力部に加えた信号
によって第１の出力部ｃに伝送される各信号を示す図で
ある。

【図４】図２の回路において第２の入力部に加えた信号
によって第２の出力部ｄに伝送される各信号を示す図で
ある。

【図５】従来のローノイズブロックコンバータの構成を
示す図である。

【図６】図５のローノイズブロックコンバータに接続さ
れている導波管の縦断面図である。

【符号の説明】

ａ 第１の入力部 ｂ 第２の入力部 ｃ 第１の出力部 ｄ 第２の出力部 ２０ 交差偏波補償回路 ２２−３４ 伝送ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01P 1/161 H01P 5/22 H04J 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の入力部と、第１及び第２
   の出力部とを有し、第１及び第２の入力部への同相の第
   １及び第２の入力信号の供給に応じて、第１の出力部
   に、振幅が第１の振幅値である、第１の入力信号に対応
   する第１の出力信号と、振幅が第２の振幅値である、第
   ２の入力信号に対応する第２の出力信号とを、生成し、
   かつ第２の出力部に、振幅が第３の振幅値である、第１
   の入力信号に対応する第３の出力信号と、振幅が第４の
   振幅値である、第２の入力信号に対応する第４の出力信
   号とを発生する伝送ラインのみからなる伝送ライン回路
   を、有し、この伝送ライン回路は、第１及び第２の出力
   信号が互いに逆相となる状態に、第１及び第２の入力部
   から第１及び第２の出力部まで伸びる伝送ラインを有
   し、かつこの伝送ラインのインピーダンスを、第１の振
   幅値と第２の振幅値との絶対値がほぼ等しい状態に、定
   めてなり、第１の入力部の第１の入力信号が、第２の入
   力部への第２の入力信号に基づいて発生した交差偏波成
   分である交差偏波補償回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の交差偏波補償回路におい
   て、第１及び第２の入力部からと、第１及び第２の出力
   部とから見て、対称に構成してなる交差偏波補償回路。