JP2928124B2 - 偏分波器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は衛星通信の送受信共用ア
ンテナに用いて好適な導波管型の偏分波器に関し、特に
導波管の管軸長方向の長さを低減した偏分波器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】衛星通信の送受信共用アンテナでは、送
信波と受信波を分波することが要求されるため、偏分波
器が用いられる。この場合、分波する２つの信号波が直
交偏波の場合には、例えば図４に示すように、特開平５
−２１８７０２号公報に記載された技術が採用される。
この技術は、円形導波管４１の一方の端部に送信信号を
送出する送信側矩形導波管４２を円形導波管４１の管軸
方向と平行に連通状態に接続している。また、円形導波
管４１の管壁の一部に結合孔４６を開設し、ここに受信
信号を導入する受信側矩形導波管４３を管軸方向と垂直
な方向に接続している。

【０００３】したがって、送信側矩形導波管４２から送
出される送信信号は、電界が垂直に向けられた状態で円
形導波管４１内を伝搬されるため、受信側矩形導波管４
３にリークされることはない。一方、円形導波管４１内
を伝搬される受信信号は電界が水平に向けられているた
め、受信側矩形導波管４３に伝搬されるが、送信側矩形
導波管４２にリークされることはない。

【０００４】しかしながら、このような偏分波器は直交
偏波には有効であるが、電界方向が等しい平行偏波の２
つの信号波を分波することは困難である。そこで、異な
る周波数の平行偏波からなる２つの信号波を分波する構
成として、図５に示すような偏分波器が提案されてい
る。この偏分波器は、円形導波管５１に送信側矩形導波
管５２を接続し、かつ結合孔５６を介して受信側矩形導
波管５３を接続している。そして、円形導波管５１と送
信側矩形導波管５２との間に、第２円形導波管５７と丸
角変換導波管５８を介挿したものである。

【０００５】第２円形導波管５７は受信信号が伝搬せず
送信信号のみが伝搬可能な径寸法とされており、丸角変
換導波管５８は第２円形導波管５７と送信側矩形導波管
５２との間のインピーダンス整合をとるためのものであ
る。なお、ここでは、送信信号周波数ｆＨが受信信号周
波数ｆＬよりも高周波数の場合であり、第２円形導波管
の管径は円形導波管よりも小さくされる。

【０００６】この図５の偏分波器では、受信信号は第２
円形導波管５７を伝搬されることがないため送信側矩形
導波管５２に伝搬されることはない。また、受信側矩形
導波管５３の結合孔５６を受信信号の周波数帯で設計し
ておくことで送信信号に対しては結合孔がショート面と
なり、送信信号が受信側矩形導波管５３に伝搬されるこ
とはない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな図５に示す偏分波器は、円形導波管５１の管軸方向
に第２円形導波管５７と丸角変換導波管５８を接続し、
更に送信側矩形導波管５２を接続しているため、管軸方
向の寸法が極めて長くなり、衛星通信用アンテナ等へ適
用することが難しいという問題がある。

【０００８】この管軸方向の長さを低減する点について
は、特開平５−２０６７０２号公報に１つの技術が提案
されているが、この技術は直交偏波を分波するものであ
り、前記したような平行偏波を分波する場合にはそのま
ま適用することはできない。また、直交偏波を分波する
場合でも、二重同軸線路やプローブ等の構成部品が必要
とされるため、構造が複雑になる。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、平行偏波の２つの信号
波を分波することを可能とする一方で、その管軸方向の
長さを低減した偏分波器を提供することにある。また、
本発明の他の目的は、直交偏波の信号波を分波する一方
で、管軸方向の長さを低減し、かつ構成の簡略化を可能
にした偏分波器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の偏分波器は、偏
波面が平行でかつ周波数が異なる第１及び第２の偏波を
導波する円形導波管と、この円形導波管の一方の端部に
設けられて前記第１の偏波に対して第１結合孔を介して
接続される第１の矩形導波管と、円形導波管の管壁の一
部に設けられて前記第２の偏波に対して第２結合孔を介
して接続される第２の矩形導波管とを備えており、第１
の矩形導波管はその管軸が円形導波管の管軸と垂直に向
けられ、第２の矩形導波管はその管軸が円形導波管の管
軸及び第１の矩形導波管の管軸に対してそれぞれ垂直に
向けられる。

【００１１】また、本発明の他の偏分波器は、第１の矩
形導波管はその管軸が円形導波管の管軸と垂直に向けら
れ、第２の矩形導波管はその管軸が第１の矩形導波管の
管軸と平行に向けられる。

【００１２】

【００１３】

【作用】第１の矩形導波管の管軸が円形導波管の管軸と
垂直な方向に向けられるため、円形導波管の管軸方向の
長さを低減することが可能となる。また、第２の矩形導
波管の管軸が第１の矩形導波管の管軸と平行な方向に向
けられるため、円形導波管の管軸に対して一垂直方向に
のみ矩形導波管が存在され、他方向の長さが低減され
る。また、第１及び第２の結合孔を円形導波管の垂直面
上に開設することで、他の構成部品を用いることなく垂
直偏波の分波が可能となる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の第１実施例を示す図であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）はその右側から見た側面図であ
る。この実施例では、高周波数ｆＨの送信信号と、低周
波数ｆＬの受信信号が平行偏波であり、これらの信号を
分波する偏分波器の例を示している。円形導波管１１の
一方の端部には横長の第１結合孔１５が開設され、この
第１結合孔１５を介して送信側矩形導波管１２が接続さ
れる。この送信側矩形導波管１２は、その管軸が円形導
波管１１の管軸と垂直となるように接続され、かつ送信
側矩形導波管１２における送信信号ｆＨの電界方向が円
形導波管１１の管軸方向に向けられるように設定され
る。また、第１結合孔１５は水平方向に開設される。

【００１５】また、前記円形導波管１１の管壁の一部、
ここでは真横位置に横長の第２結合孔１６が開設され、
この第２結合孔１６を介して受信側導波管１３が接続さ
れる。この受信側導波管１３は管軸が水平方向に向けら
れており、受信信号ｆＬの電界方向が垂直方向に向けら
れるように設定される。また、第２結合孔１６は水平方
向に開設される。更に、前記受信側導波管１３には、受
信信号ｆＬ帯を通過可能な受信フィルタ１４を接続して
いる。

【００１６】そして、この実施例では、前記送信側矩形
導波管１２の下端部１２ａは図外の送信機に接続され、
前記受信フィルタ１４を含む受信側矩形導波管１３の先
端部１３ａは図外の受信機に接続され、円形導波管１１
の他方の端部１１ａは送受共用アンテナに接続されてい
るものとする。また、送信信号と受信信号は円形導波管
１１においては、その電界方向が垂直方向に向けられた
状態で伝搬されるものとする。

【００１７】この構成の偏分波器によれば、図外の送信
機からの送信信号は送信側矩形導波管１２内を伝搬され
た後、第１結合孔１５から円形導波管１１内に伝搬され
る。このとき、送信側矩形導波管１２の上端の短絡側と
第１結合孔１５との距離を送信信号ｆＨの周波数に基づ
いて適切に設定することで、定在波の少ない特性とな
り、送信信号は第１結合孔１５を介して円形導波管１１
に励振されることになる。そして、送信信号ｆＨは円形
導波管１１を伝搬し送受信共用アンテナに給電される。

【００１８】一方、送受信共用アンテナから伝搬される
受信信号ｆＬは、第２結合孔１６の寸法を受信信号の周
波数帯で設計し、かつ第２結合孔１６と円形導波管１１
の一方の端部との距離を受信信号の周波数に基づいて適
切に設定することで、受信信号の円形導波管１１内にお
ける定在波が少ない特性が得られ、受信信号は第２結合
孔１６を介して受信側矩形導波管１３に励振され、受信
側矩形導波管１３内を伝搬して受信機に入力される。

【００１９】ここで、前記第２結合孔１６は受信信号の
周波数帯で設計しているため、理論的には円形導波管１
１を伝搬される送信信号が受信側矩形導波管にリークさ
れることはないが、実際にはその一部がリークされるこ
とがある。しかしながら、受信側矩形導波管１３には受
信フィルタ１４が接続されているため、送信信号はこの
受信フィルタ１４で遮断されることになり、受信機にま
で到達されることはない。

【００２０】また、前記第１結合孔１５は送信信号の周
波数に基づいて設計しているため、受信信号が送信側矩
形導波管１２にリークされることはない。また、一部が
リークされた場合でも、送信側矩形導波管１２内にリー
クされた時点で減衰され、送信機に向けて伝搬されるこ
とは殆どない。

【００２１】したがって、この第１実施例の偏分波器で
は、円形導波管１１の端部には第２円形導波管や丸角変
換導波管等が接続されることがなく、しかも送信側矩形
導波管１２もその管軸が円形導波管１１と垂直な方向で
あるために、円形導波管１１の管軸方向の長さを極めて
短いものとして構成することができる。これにより、こ
の実施例の偏分波器を小型の送受信共用アンテナへ適用
することが可能となる。

【００２２】図２は本発明の第２実施例を示す図であ
り、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその右方向からの側面図
である。この実施例においても、高周波の送信信号ｆＨ
と低周波の受信信号ｆＬが共に平行偏波の場合の偏分波
器の例を示している。この実施例では、円形導波管２１
に第１結合孔１５を介して接続する送信側矩形導波管２
２の構成は第１実施例と同じであるが、受信側矩形導波
管２３はその管軸が円形導波管２１の管軸と垂直でかつ
送信側矩形導波管２２の管軸と平行になるように構成し
ている。なお、第２結合孔２６の構成は第１実施例と同
じである。ただし、受信側矩形導波管２３の短絡側と第
２結合孔２６との距離は受信信号ｆＬの周波数に基づい
て適切に設計している。また、受信側矩形導波管２３に
は受信フィルタ２４を接続している。

【００２３】この構成では、送信側矩形導波管２２から
円形導波管２１に向けての送信信号の伝搬については第
１実施例と同じである。また、送信側矩形導波管２２に
受信信号がリークされた場合も同じである。一方、受信
信号についても略第１実施例と同じであるが、ここでは
受信側矩形導波管２３の短絡側と第２結合孔２６との距
離を適切に設定していることで、送信信号ｆＨの一部が
受信側矩形導波管２３にリークされた場合でも、リーク
された時点で送信信号が減衰される。また、減衰が十分
でない場合でも、受信側矩形導波管２３に接続した受信
フィルタ２４により遮断され、受信機に入力されること
が防止される。

【００２４】この第２実施例では、送信側矩形導波管２
２と受信側矩形導波管２３の管軸が平行であるため、円
形導波管２１の管軸方向の長さを低減できることは第１
実施例と同じであるが、これに加えて円形導波管２１の
管軸と直角な方向の長さを一方向に限定することがで
き、第１実施例のように円形導波管２１の管軸に対して
二方向に矩形導波管が延長される構成に比較して、偏分
波器の外形寸法を更に小さくすることが可能となる。

【００２５】図３は本発明の第３実施例を示す図であ
り、（ａ）は斜視図、（ｂ）は右方向の側面図である。
この実施例では、送信信号ｆＨと受信信号ｆＬとが直交
偏波の例を示しており、円形導波管３１内において、送
信信号ｆＨの電界方向が垂直方向であり、受信信号ｆＬ
の電界方向が水平方向の例を示している。図３において
円形導波管３１に第１結合孔３５を介して接続される送
信側矩形導波管３２の構成は第１及び第２実施例と同じ
であるが、第２結合孔３６は円形導波管３１の下側の管
壁に開設しており、第１結合孔３５とは垂直方向に異な
る面上に開設されている。また、この第２結合孔３６を
介して接続される受信側矩形導波管３３はその管軸方向
が第２実施例と同様に円形導波管３１の管軸と垂直でか
つ送信側矩形導波管３２の管軸と平行になるように構成
している。

【００２６】この構成では、送信側矩形導波管３２から
円形導波管３１に向けての送信信号の伝搬については第
１実施例と同じである。また、円形導波管３１内の受信
信号は第２結合孔３６が円形導波管３１の下側管壁に開
設されていることから、受信信号は受信側矩形導波管３
３に伝搬される。このとき、第１及び第２の各結合孔３
５，３６は互いに垂直方向に向けられているため、送信
信号、受信信号がそれぞれ受信側矩形導波管３３、送信
側矩形導波管３２にリークすることは防止される。

【００２７】この第３実施例においても、第２実施例と
同様に送信側矩形導波管３２と受信側矩形導波管３３の
管軸が平行であるため、円形導波管３１の管軸方向の長
さを低減でき、しかも円形導波管３１の管軸と直角な方
向の長さを一方向に限定することができ、偏分波器の外
形寸法を更に小さくすることが可能となる。また、従来
技術のように、円形導波管に二重同軸線路やプローブ等
を配設する必要がないため、構成を簡略化することが可
能である。

【００２８】ここで、前記実施例では送信信号が受信信
号よりも高周波の場合を例にして説明したが、逆に受信
信号が送信信号よりも高周波の場合でも本発明を同様に
適用することができる。また、前記実施例では、送信信
号と受信信号と分波する例を示しているが、周波数が異
なる２つの信号波、或いは直交偏波された２つの信号波
を分波する目的であれば、その信号波の用途が限定され
るものでないことは言うまでもない。

【００２９】また、前記各実施例における矩形導波管の
方向は一例を示しているものであり、矩形導波管を円形
導波管と一体的に、或いは矩形導波管を円形導波管に対
して円形導波管の管軸回りに回転させた構成としてもよ
いことは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、円形導波
管の一方の端部に設けた第１結合孔を介して接続される
第１の矩形導波管は、その管軸が円形導波管の管軸と垂
直に向けられ、円形導波管の管壁の一部に設けた第２結
合孔を介して接続される第２の矩形導波管は、その管軸
が円形導波管の管軸及び第１の矩形導波管の管軸に対し
てそれぞれ垂直に向けられるので、平行偏波の分波を可
能とする一方で、特に第１の矩形導波管の円形導波管の
管軸方向の長さを縮小し、偏分波器の小型化が可能とな
る。

【００３１】また、本発明の他の偏分波器は、第１の矩
形導波管はその管軸が円形導波管の管軸と垂直に向けら
れ、第２の矩形導波管はその管軸が第１の矩形導波管の
管軸と平行に向けられるので、円形導波管の管軸に対し
て一垂直方向にのみ第１及び第２の矩形導波管が存在さ
れることになり、円形導波管の管軸に対して垂直他方向
における長さを縮小し、偏分波器の小型化が可能とな
る。

【００３２】更に、本発明の他の偏分波器は、第１の矩
形導波管はその管軸が円形導波管の管軸と垂直に向けら
れ、第２の矩形導波管はその管軸が第１の矩形導波管の
管軸と平行に向けられ、かつ各矩形導波管と円形導波管
とを連通させる第１結合孔と第２結合孔はそれぞれ円形
導波管における垂直な面上に開設されることにより、他
の構成部品を用いることなく垂直偏波の分波が可能とな
り、偏分波器の構成の簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏分波器の第１実施例の斜視図とその
右側面図である。

【図２】本発明の偏分波器の第２実施例の斜視図とその
右側面図である。

【図３】本発明の偏分波器の第３実施例の斜視図とその
右側面図である。

【図４】従来の偏分波器の一例の斜視図とその右側面図
である。

【図５】従来の偏分波器の他の例の斜視図とその右側面
図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１ 円形導波管 １２，２２，３２ 送信側矩形導波管 １３，２３，３３ 受信側矩形導波管 １４，２４ 受信フィルタ １５，２５，３５ 第１結合孔 １６，２６，３６ 第２結合孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01P 1/16 H01P 1/161 H01P 1/17 H01P 1/213

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏波面が平行でかつ周波数が異なる第１
   及び第２の偏波する円形導波管と、この円形導波管の一
   方の端部に設けられて前記第１の偏波に対して第１結合
   孔を介して接続される第１の矩形導波管と、前記円形導
   波管の管壁の一部に設けられて前記第２の偏波に対して
   第２結合孔を介して接続される第２の矩形導波管とを備
   え、前記第１の矩形導波管はその管軸が前記円形導波管
   の管軸と垂直に向けられ、前記第２の矩形導波管はその
   管軸が前記円形導波管の管軸及び前記第１の矩形導波管
   の管軸に対してそれぞれ垂直に向けられたことを特徴と
   する偏分波器。
2. 【請求項２】 偏波面が平行でかつ周波数が異なる第１
   及び第２の偏波を導波する円形導波管と、この円形導波
   管の一方の端部に設けられて前記第１の偏波に対して第
   １結合孔を介して接続される第１の矩形導波管と、前記
   円形導波管の管壁の一部に設けられて前記第２の偏波に
   対して第２結合孔を介して接続される第２の矩形導波管
   とを備え、前記第１の矩形導波管はその管軸が前記円形
   導波管の管軸と垂直に向けられ、前記第２の矩形導波管
   はその管軸が前記第１の矩形導波管の管軸と平行に向け
   られたことを特徴とする偏分波器。
3. 【請求項３】 前記第１結合孔と第２結合孔は、前記円
   形導波管における同一面上の位置に開設されてなる請求
   項１または２に記載の偏分波器。
4. 【請求項４】 前記第２の矩形導波管には、前記第１の
   矩形導波管内を導波する偏波を遮断するためのフィルタ
   を接続してなる請求項３に記載の偏分波器。