JP3101930B2 - 同軸導波管変換器 - Google Patents

同軸導波管変換器

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    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/16Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H01P1/161Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は夫々導波管モードの垂直
偏波及び水平偏波の電波を夫々同軸モードの電気信号に
変換したり、その逆の変換をする為に用いられる同軸導
波管変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】図11に示される如く、一端11gが開口し
他端が短絡壁12gによって閉ざされている円形導波管10
g内に、管内に導入された垂直偏波及び水平偏波の電波
から夫々同軸モードの電気信号を得る為の二つのプロー
ブ17g, 18gを、円形導波管の軸線方向に間隔を隔てて配
設した構成のものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来の同軸導波管
変換器では、前側即ち開口部11gに近い側のプローブ17
gと後側のプローブ18gとの間に取り扱う周波数帯域で
の波長の4分の1の距離Xを必要とし、また後側のプロ
ーブ18gと短絡壁12gとの間にも同じ距離Yを必要とす
る。この為円形導波管10gは、前側のプローブ17gの箇
所から短絡壁12gの箇所まで、上記波長の2分の1とい
う比較的大きい奥行寸法がなくてはならず、形態が大型
になるという問題点があった。尚形態の小型化の為に上
記プローブ相互間の距離や短絡壁との間の距離を小さく
すると、挿入損失あるいは交差偏波識別度等の電気的特
性が悪化してしまう問題点があった。
【0004】本願発明は上記従来技術の問題点(技術的
課題)を解決する為になされたもので、短絡壁に導体棒
を付設し、二つのプローブを円形導波管の軸線に垂直な
平面内に設けることによって、形態を小型化できると共
に、そのように小型化しても良好な電気的特性を得るこ
とができるようにした同軸導波管変換器を提供すること
を目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願発明における同軸導
波管変換器は、一端が電波の導入の為に開口し、他端が
短絡壁によって閉ざされている円形導波管内に、管内に
導入された垂直偏波及び水平偏波の電波から夫々同軸モ
ードの電気信号を得る為の二つのプローブを配設してい
る同軸導波管変換器において、上記短絡壁には、導体棒
が上記円形導波管の軸線の位置において導体棒の軸線が
導波管の軸線に一致する状態に立設され、上記二つのプ
ローブは、共に、円形導波管の軸線に垂直な一つの平面
内に、各々のプローブの軸線が円形導波管の軸線の位置
において直交する状態に設けられ、しかも上記二つのプ
ローブの位置は、短絡壁近くにおいて導体棒の長さの範
囲内に定めたものである。
【0006】
【作用】夫々導波管モードの垂直偏波及び水平偏波の電
波が円形導波管内に入来すると、二つのプローブのうち
一方には垂直偏波の電波から同軸モードの電気信号が誘
起され、他方には水平偏波の電波から同軸モードの電気
信号が誘起される。
【0007】
【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。1はパラボラアンテナにおけるコンバータ付一次放
射器を示す。該コンバータ付一次放射器1は、一次放射
器2と、それに取付けた回路基板3,4と、一次放射器
2の開口部を覆う為のキャップ5と、上記回路基板3,
4を保護する為のカバー6とから構成されている。
【0008】一次放射器2について説明する。8は同軸
導波管変換器、9はホーンで、両者は図示の如く一連に
形成されている。同軸導波管変換器8について説明す
る。10は円形導波管で、導電性の良好な金属材料例えば
アルミニウムで構成され、その内径Dは取り扱う周波数
帯域例えば11.7〜12.2GHz の電波が良好に伝播される寸
法例えば15.74mm に形成される。11は該円形導波管10に
おける一端の開口部、12は円形導波管10の他端を閉ざす
短絡壁で、導波管10とは一体に形成してある。14は導体
棒で、導電性の良好な金属材料で形成され、円形導波管
10の軸線10aの位置に位置する状態で短絡壁12に付設し
てある。本例では短絡壁12と一体に形成してあるが、別
体形成の後短絡壁12に取付けても良い。尚その取付け
は、導体棒14が短絡壁12に対して、取り扱い周波数の帯
域において短絡状態となっておれば良く、短絡壁12に直
接取り付けても良いは勿論のこと、両者間に薄い誘電体
の膜を介在した状態で取付けてあっても良い。上記導体
棒14の形状はこの例では円柱であるが、その他に楕円柱
や角柱であっても良い。
【0009】次に図2に示される17, 18はプローブで、
例えばプローブ17は垂直偏波の電波受信用として用いら
れ、プローブ18は水平偏波の電波受信用として用いられ
る。これらのプローブ17, 18は何れも良導電材料で形成
され、円形導波管10に穿設された透孔19に対してそこを
貫通する状態で絶縁体20を介して取付けてある。上記両
プローブ17, 18は図1、2の関係から明らかなように上
記円形導波管10の軸線10aに対して垂直な平面内に設け
られており、しかも図2から明らかなように各プローブ
17, 18の軸線が円形導波管10の軸線10aの位置において
直交する状態としてある。尚これらのプローブにおい
て、17a, 18aは円形導波管10内への突出部を示し、導
波管内の電波から電気信号を取り出す為の部分であり、
17b, 18bは円形導波管10の外周壁からの突出部で、回
路基板との電気接続用の部分となっている。17c, 18c
は上記内外の両突出部を相互に接続する接続部である。
【0010】次に22は円形導波管10の外周壁に設けた回
路基板取付部で、平坦面に形成されている。その平坦面
の向きは円形導波管10内に導入される二つの電波の偏波
面の方向に対して共に45°となる向きにしてある。この
取付部22は図1から明らかなようにホーン9の外周壁の
一部にまでわたる長さに構成してある。尚24は円形導波
管10と一体に形成したカバー取付部である。
【0011】次に上記ホーン9は周知の如き電波の導入
並びに放射の為のものであり、その内周面には周知の複
数のステップ25, 26, 27, 28が形成されている。29はホ
ーン9に備えさせたキャップ止部で、前記キャップ5は
この部分に止付けてある。次に前記回路基板3,4とし
ては何れもプリント基板が用いられ、夫々種々の電子部
品32, 34を取付けて周知のコンバータ回路が形成されて
いる。これらの回路基板の内、回路基板3は上記回路基
板取付部22に密着状に取付固定されており、その状態に
おいて、該回路基板32に備えられた接続端子に前記プロ
ーブ17, 18における突出部17b, 18bが半田付け手段に
よって接続してある。又回路基板4は上記一次放射器2
の外周に備えられた図示外の取付部に周知の取付手段を
もって取付けてある。次に前記カバー6は図1、2に示
されるように被せ付けられ、カバー取付部24に止付ねじ
35を用いて止付けてある。このカバー6とキャップ5と
の重合部36には、カバー内部の防水性を図る為にシール
材が塗布してある。
【0012】上記構成のものにあっては、夫々導波管モ
ードの垂直偏波並びに水平偏波の二つの電波が一次放射
器2の内部に入来すると、即ちホーン9を通して同軸導
波管変換器8における円形導波管10の内部に導入される
と、それらの電波の内、導波管モードの垂直偏波の電波
からはプローブ17における突出部17aに同軸モードの電
気信号が得られ、その信号は接続部17cを介して突出部
17bに至る。又上記電波の内導波管モードの水平偏波の
電波からはプローブ18における突出部18bに同軸モード
の電気信号が得られ、その信号は接続部18cを介して突
出部18bに至る。各突出部17b, 18bに至った信号は回
路基板3に与えられ、そこで周知の如く周波数変換その
他の処理がなされ、その後コンバータ付一次放射器1に
おける図示外の出力端子から出力される。
【0013】上記のような動作の場合において、同軸導
波管変換器8により垂直偏波及び水平偏波の電波から夫
々同軸モードの電気信号を得る場合、本例の変換器8に
おいては導体棒14が備わっており、またプローブ17, 18
が前述のように配設してある為、挿入損失少なく上記電
気信号を得ることができ、また各プローブ17, 18には交
差偏波識別度高く各々の信号を得ることができる。
【0014】尚、上記の様な同軸導波管変換器は、送信
用のものであっても良い。その場合、プローブ17,18に
夫々同軸モードの信号が与えられると、それらは夫々導
波管モードの垂直偏波及び水平偏波の電波に変換され
て、開口部11から出力される。
【0015】次に上記導体棒14の寸法並びにプローブ1
7, 18における突出部17a, 18aの長さやそれらと短絡
壁12との間隔について説明する。先ずプローブ17, 18に
おける突出部17a, 18aの長さは、例えば取り扱い周波
数帯域の電波の自由空間での波長λの約5分の1に設定
される。尚この長さは、プローブの突出部17a,18aの直
径を太く、或いは細く選ぶことによって、上記波長λの
約6分の1から4分の1の間で任意に設定することが出
来る。また導体棒14の直径dは、円形導波管10側のイン
ピーダンスとプローブ17,18側のインピーダンスとの整
合を良好にとり得るよう、円形導波管10の内径Dの例え
ば4分の1に設定される。この直径dはより細くしても
或いはプローブ17,18に接触しない範囲でより太くして
も良い。上記のように導体棒14の直径dが定まるとプロ
ーブ17, 18と短絡壁12との間隔L1が設定される。その基
準としては上記導体棒14の直径dが円形導波管10の内径
の4分の1の場合、上記波長λの6分の1に設定され
る。しかし直径dがより太い場合には上記の距離L1を例
えば上記波長の9分の1程度までの範囲で短くすること
ができる。又上記直径dが細い場合には上記距離L1を上
記波長λの3分の1程度までの範囲で大きくすることが
できる。上記のようにして距離L1が設定されると次に導
体棒14の長さL2が設定される。この長さL2は、導体棒14
における開口部11側の端とその導体棒14においてプロー
ブ17, 18と対応する位置との間の長さL3が上記波長λの
約4分の1となるように設定される。即ち上記距離L1に
上記4分の1波長を加えた長さに設定される。
【0016】次に上記寸法を種々に設定した具体例を次
の表1に示し、各々の具体例における挿入損失の特性を
図5に、交差偏波識別度の特性を図6に、リターンロス
の特性を図7に夫々示す。
【0017】
【表1】
【0018】図5において挿入損失の基準値は例えば0.
4dB であり、具体例1、2、3がそれ以下となって基準
値を満足している。又図6において、交差偏波識別度の
基準値は20dBであり、具体例1、2、3、5がそれ以上
となって基準値を満足している。図7においてリターン
ロスの基準値は17dBであり、具体例1、2、3がそれ以
上となって基準値を満足している。
【0019】次に図8は本願の異なる実施例を示すもの
で、導体棒14eに円錐形状の整合部37を一体的に備えさ
せた例を示すものである。このような整合部37を備えさ
せると、電波の受信の場合においては導波管モードから
同軸モードに効率良く変換を行うことができ、又送信の
場合には同軸モードから導波管モードに効率良く変換を
行うことができる。なお、機能上前図のものと同一又は
均等構成と考えられる部分には、前図と同一の符号にア
ルファベットのeを付して重複する説明を省略した。
(また次図以降のものにおいてはアルファベットのfを
付して重複する説明を省略する。)
【0020】次に図9、図10は円偏波の受信ができるよ
う同軸導波管変換器8fの前に円直線偏波変換器38を接続
した例を示すものである。40は該変換器38における導波
管で、変換器8fの円形導波管10fと一体に形成されてい
る。41は位相差板で、該位相差板41に対して偏波面が直
角の電波と、偏波面が平行の電波とがこの位相差板41を
通過した時に、相互の位相差が90度となるようにその長
さが設定されており、導波管40に形成されたスリット4
2, 42にその両端を嵌め込むことによって導波管40に固
定してある。このような構成のものにおいては、変換器
38に右旋円偏波の電波が入来するとその電波は変換器38
を通ることによって垂直偏波の電波に変換され、それが
同軸導波管変換器8fに至ってプローブ17fにより電気信
号が取り出される。一方左旋円偏波の電波が変換器38に
入来するとその電波は水平偏波の電波に変換され、それ
が変換器8fに至ってプローブ18fにより電気信号が取り
出される。
【0021】
【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、円形
導波管10内に夫々導波管モードの垂直偏波及び水平偏波
の電波が入来した場合、それらを個別のプローブ17,18
に夫々同軸モードの信号に変換して取り出すことが出来
るは勿論のこと、
【0022】上記円形導波管10の短絡壁12には、導体棒
14が円形導波管10の軸心10aの位置に位置する状態に付
設され、上記二つのプローブ17,18は、円形導波管10の
軸線10aに垂直な一つの平面内で、かつ、短絡壁近くに
おける導体棒の長さの範囲内において、各々のプローブ
17,18の軸線が円形導波管の軸線10aの位置にて直交す
る状態に設けられた構成だから、上記両プローブ17, 18
から短絡壁12までの距離が小さくて(例えば取り扱う周
波数帯域での波長の6分の1から9分の1程度)足りる
特長がある。このことは円形導波管10における上記プロ
ーブ17,18の箇所から短絡壁12の箇所までの奥行寸法が
小さくてよいことであり、その形態の小型化を図り得る
効果がある。
【0023】しかも上記のように小型化できるものであ
っても、上記のような構成であるから、円形導波管10内
に入来した夫々導波管モードの垂直偏波及び水平偏波の
電波から、個別のプローブ17,18に夫々同軸モードの電
気信号を得る場合、各々の電気信号を図5〜図7の如く
各種の電気的特性が良好な状態で得ることのできる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンバータ付一次放射器の縦断面図。
【図2】図1におけるII−II線断面図。
【図3】一次放射器の底面図。
【図4】一次放射器の左側面図。
【図5】挿入損失の特性を示すグラフ。
【図6】交差偏波識別度の特性を示すグラフ。
【図7】リターンロスの特性を示すグラフ。
【図8】異なる実施例を示す縦断面部分図。
【図9】更に異なる実施例を示す縦断面図。
【図10】図9の例の左側面図。
【図11】従来例を示す略示斜視図。
【符号の説明】
8 同軸導波管変換器 10 円形導波管 12 短絡壁 14 導体棒 17, 18 プローブ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端が電波の導入の為に開口し、他端が
    短絡壁によって閉ざされている円形導波管内に、管内に
    導入された垂直偏波及び水平偏波の電波から夫々同軸モ
    ードの電気信号を得る為の二つのプローブを配設してい
    る同軸導波管変換器において、上記短絡壁には、導体棒
    が上記円形導波管の軸線の位置において導体棒の軸線が
    導波管の軸線に一致する状態に設され、上記二つのプ
    ローブは、共に、円形導波管の軸線に垂直な一つの平面
    内に、各々のプローブの軸線が円形導波管の軸線の位置
    において直交する状態に設けられ、しかも上記二つのプ
    ローブの位置は、短絡壁近くにおいて導体棒の長さの範
    囲内に定められていることを特徴とする同軸導波管変換
    器。
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