JP3326160B2 - Horn antenna - Google Patents
Horn antennaInfo
- Publication number
- JP3326160B2 JP3326160B2 JP2000244556A JP2000244556A JP3326160B2 JP 3326160 B2 JP3326160 B2 JP 3326160B2 JP 2000244556 A JP2000244556 A JP 2000244556A JP 2000244556 A JP2000244556 A JP 2000244556A JP 3326160 B2 JP3326160 B2 JP 3326160B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- outer conductor
- coaxial
- conductor
- coaxial waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、円形導波管を接続
したホーンアンテナに関する。The present invention relates to a horn antenna connected to a circular waveguide.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般にホーンアンテナは、マイクロスト
リップアンテナなどに比較してアンテナ効率が高く、ま
た帯域も広くとれることが特徴であり、反射鏡アンテナ
の一次放射器やアレーアンテナの素子アンテナなどに広
く利用されている。2. Description of the Related Art In general, horn antennas are characterized by higher antenna efficiency and wider bandwidth than microstrip antennas, and are widely used as primary radiators of reflector antennas and element antennas of array antennas. It's being used.
【0003】ホーンアンテナの給電方法としては、図1
0に示すように同軸線路から導波管へのモード変換によ
り給電を行うのが一般的である。ここで91はホーンフ
レア部、92は円形導波管であり、中心軸に対して軸対
称構造である。また、94はコネクタ、93はプローブ
である。これと同様なものとして図11のような構成の
給電方法がある。ここでは、円形導波管92の後ろに円
形−矩形導波管変換器95を接続し、プローブ97を矩
形導波管96の中に設ける。この同軸−導波管変換を用
いた給電はホーンアンテナを単体で利用する場合には簡
単で良い方法であるように考えられるが、ここで整合性
の良い同軸−導波管変換器を構成するためにはプローブ
の形状を複雑にしたり、プローブのまわりを誘電体で覆
う等の必要があり、同軸−導波管変換器の構成が複雑に
なってしまう。FIG. 1 shows a method of feeding a horn antenna.
Generally, power is supplied by mode conversion from a coaxial line to a waveguide as shown in FIG. Here, reference numeral 91 denotes a horn flare portion, and 92 denotes a circular waveguide, which has an axially symmetric structure with respect to the central axis. Reference numeral 94 denotes a connector, and 93 denotes a probe. As a similar method, there is a power supply method having a configuration as shown in FIG. Here, a circular-rectangular waveguide converter 95 is connected behind the circular waveguide 92, and a probe 97 is provided in the rectangular waveguide 96. Feeding using this coaxial-waveguide conversion is considered to be a simple and good method when a horn antenna is used alone, but here a coaxial-waveguide converter with good matching is constructed. For this purpose, it is necessary to complicate the shape of the probe, cover the probe with a dielectric, or the like, which complicates the configuration of the coaxial-waveguide converter.
【0004】次に、円偏波化を行おうとした場合につい
て考える。この場合、円形導波管の内部に誘電体板を挿
入したり、円形導波管の内径を直交面で変えたりして構
成される円偏波器を接続して円偏波化するのが一般的な
方法である。しかし、この場合ホーンアンテナが長くな
ってしまう欠点がある。円偏波化の方法として、直交す
るプローブにより直交する偏波成分を取り出しアンテナ
とは別個の給電系により円偏波を合成する方法もある
が、この場合アンテナ全体が複雑になってしまう欠点が
ある。Next, the case where circular polarization is attempted will be considered. In this case, circular polarization is achieved by inserting a dielectric plate inside the circular waveguide or connecting a circular polarizer formed by changing the inner diameter of the circular waveguide on an orthogonal plane. This is a common method. However, in this case, there is a disadvantage that the horn antenna becomes long. As a method of circular polarization, there is a method of extracting orthogonal polarization components with an orthogonal probe and synthesizing circular polarization with a feed system separate from the antenna, but in this case, the disadvantage that the entire antenna becomes complicated is obtained. is there.
【0005】次に、アレー化した場合の問題点について
考える。ホーンアンテナをアレーアンテナ素子やクラス
ター型一次放射器などとして用いる場合には、給電系の
電力損失を小さくし所望の励振条件を実現するために導
波管系で構成される給電回路を用いることが必要であ
る。しかし、電力分配器や移相器等の導波管系のコンポ
ーネントは大きなものになってしまい、給電系の構成が
複雑になり重量も大きなものになってしまう。また、ア
レー化においてグレーティングローブを出さず利得を高
くするためには素子間隔を1波長以下の値に設定する必
要があるが、この場合の給電系を非常に密に配置するこ
とになり、給電系の構成が機械的に困難になってしま
う。Next, a problem in the case of arraying will be considered. When a horn antenna is used as an array antenna element or cluster-type primary radiator, a feed circuit composed of a waveguide system should be used to reduce the power loss of the feed system and achieve the desired excitation conditions. is necessary. However, the components of the waveguide system such as the power distributor and the phase shifter become large, so that the configuration of the feed system becomes complicated and the weight becomes large. In addition, in order to increase the gain without generating grating lobes in an array, it is necessary to set the element spacing to a value of one wavelength or less. In this case, the power supply system is arranged very densely. The construction of the system becomes mechanically difficult.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のホーンアンテナでは、同軸−導波管変換器を用いる
給電の場合には整合性を良くするためにプローブの構成
が複雑になる問題があった。また、アレー化、円偏波化
等の場合に給電系が大きくなってしまい、機械的に複雑
なものになることが多いという問題があった。As described above, in the conventional horn antenna, in the case of feeding using a coaxial-waveguide converter, the structure of the probe is complicated in order to improve the matching. was there. Further, in the case of arraying, circular polarization, and the like, there is a problem that the power supply system becomes large and often becomes mechanically complicated.
【0007】本発明は、アンテナ励振において整合のと
りやすく、アレー化、クラスター化等の場合にも給電系
が容易かつコンパクトに構成できるホーンアンテナを提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a horn antenna in which matching can be easily achieved in antenna excitation, and a feed system can be easily and compactly formed even in the case of arraying and clustering.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の請求項1のホーンアンテナは、円形導波管
と、前記円形導波管より小径の外導体の端部を、段部を
介して前記円形導波管の端部に共軸的に接続させた同軸
導波管と、前記同軸導波管に直交して設けられ、トリプ
レートラインもしくはサスペンデットラインにより構成
される平面型給電回路と、前記平面型給電回路に形成さ
れ、前記同軸導波管の内外導体間に電気的に露出された
励振部とを具備することを特徴とするホーンアンテナで
ある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a horn antenna comprising a circular waveguide and an end portion of an outer conductor having a smaller diameter than the circular waveguide. Department
A coaxial waveguide coaxially connected to an end of the circular waveguide through a flat feeder circuit provided orthogonally to the coaxial waveguide and configured by a triplate line or a suspended line And formed in the planar power supply circuit.
Is electrically exposed between the inner and outer conductors of the coaxial waveguide.
A horn antenna comprising an excitation unit .
【0009】請求項2の本発明によるホーンアンテナ
は、円形導波管と、テーパー部と該テーパー部の小径側
に続く同径の円筒部からなり、前記テーパー部の大径側
が前記円形導波管に接続された外導体と、前記外導体の
円筒部内に位置する円柱部と該円柱部から前記外導体の
テーパー部内に延びる先細りのテーパー部とからなる内
導体とを備えた同軸導波管と、前記同軸導波管に直交し
て設けられ、トリプレートラインもしくはサスペンデッ
トラインにより構成される平面型給電回路と、前記平面
型給電回路に形成され、前記同軸導波管の内外導体間に
電気的に露出された励振部とを具備することを特徴とす
る。請求項3の本発明によるホーンアンテナは、円形導
波管と、前記円形導波管の一端に第1の段部を介して一
端が接続する前記円形導波管より小径の円筒形の第1の
外導体と、前記第1の外導体の他端に第2の段部を介し
て一端が接続する前記第1の外導体より小径の第2の外
導体と、前記第1の外導体内に共軸的に配置された第1
の内導体と、前記第2の外導体内に配置され前記第1の
内導体に共軸的に接続する前記第1の内導体より大径の
第2の内導体とを備えた同軸導波管と、前記同軸導波管
に直交して設けられ、トリプレートラインもしくはサス
ペンデットラインにより構成される平面型給電回路と、
前記平面型給電回路に形成され、前記同軸導波管の内外
導体間に電気的に露出された励振部とを具備することを
特徴とする。請求項4の本発明によるホーンアンテナ
は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のホーンアン
テナであって、前記励振部を前記平面型給電回路の中に
2カ所設け、前記二つの励振部が互いに直交する偏波成
分を前記同軸導波管内に励振し、その励振位相の差が9
0度になるように給電されることを特徴とする。請求項
5の本発明によるホーンアンテナは、請求項1乃至4の
いずれか1項に記載のホーンアンテナであって、前記同
軸導波管の外導体内径と内導体外径を、TEMモード以
外ではTE11モードの電波のみが伝搬するような値に
設定したことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a horn antenna comprising a circular waveguide, a tapered portion, and a small-diameter side of the tapered portion.
And a cylindrical portion of the same diameter following the large diameter side of the tapered portion.
Is an outer conductor connected to the circular waveguide, and the outer conductor
A cylindrical portion located within the cylindrical portion and the outer conductor from the cylindrical portion;
Tapered portion extending into the tapered portion
A coaxial waveguide with a conductor, and orthogonal to the coaxial waveguide.
And a triplate line or suspender
A planar power supply circuit composed of
Formed in the type feeding circuit, between the inner and outer conductors of the coaxial waveguide.
And an electrically exposed excitation unit . The horn antenna according to the third aspect of the present invention has a circular shape.
A waveguide and one end of the circular waveguide through a first step.
A cylindrical first end having a smaller diameter than the circular waveguide to which the end is connected;
An outer conductor and the other end of the first outer conductor via a second step
The second outer conductor having a smaller diameter than the first outer conductor to which one end is connected.
A conductor and a first coaxially disposed first coaxial conductor within the first outer conductor.
And the first conductor disposed in the second outer conductor.
A larger diameter than the first inner conductor coaxially connected to the inner conductor;
A coaxial waveguide having a second inner conductor, and the coaxial waveguide
Installed at right angles to the triplate line or suspension
A planar power supply circuit composed of pendant lines,
The planar power supply circuit is formed inside and outside the coaxial waveguide.
And an exciting portion electrically exposed between the conductors . A horn antenna according to a fourth aspect of the present invention is a horn antenna according to any one of the first to third aspects.
A tener, wherein the excitation unit is provided in the planar power supply circuit.
Two excitation parts are provided, and the two excitation parts are orthogonal to each other.
And the excitation phase difference is 9
Power is supplied so as to be 0 degrees . The horn antenna according to the fifth aspect of the present invention provides the horn antenna according to the first to fourth aspects.
The horn antenna according to any one of the preceding claims, wherein
Set the outer conductor inner diameter and inner conductor outer diameter of the axial waveguide
Outside, a value such that only TE11 mode radio waves propagate
It is characterized by having been set .
【0010】本発明のホーンアンテナでは、トリプレー
トラインもしくはサスペンデットラインにより構成され
る平面型給電回路を同軸導波管内にその一部を電気的に
露出させることにより、露出した部分が励振源となり同
軸導波管内に電波を放射する。この電波は同軸導波管か
ら円形導波管へ、同軸導波管の伝搬モードから円形導波
管の伝搬モードに変換されて伝達され、ホーンアンテナ
開口面から電波を放射する。In the horn antenna according to the present invention, a part of the planar feeder circuit constituted by the triplate line or the suspended line is electrically exposed in the coaxial waveguide, so that the exposed part becomes an excitation source and becomes coaxial. Emit radio waves into the waveguide. This radio wave is transmitted from the coaxial waveguide to the circular waveguide after being converted from the propagation mode of the coaxial waveguide to the propagation mode of the circular waveguide, and is radiated from the horn antenna opening surface.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明のホーンアンテナの
実施形態を図面を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a horn antenna according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は本発明のホーンアンテナの構成を示
す断面図である。本ホーンアンテナは、上部よりホーン
フレア31、円形導波管32、同軸導波管33、平面型
給電回路34、同軸導波管35、導体板36の順番で接
続されている。ここでホーンフレア31、円形導波管3
2、同軸導波管33、同軸導波管35、導体板36は全
て中心軸A−Aに対して軸対称な構造である。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a horn antenna according to the present invention. The horn antenna is connected from the top in the order of a horn flare 31, a circular waveguide 32, a coaxial waveguide 33, a planar feed circuit 34, a coaxial waveguide 35, and a conductor plate 36. Here, horn flare 31, circular waveguide 3
2. The coaxial waveguide 33, the coaxial waveguide 35, and the conductor plate 36 are all axially symmetric with respect to the central axis AA.
【0013】平面型給電回路34は、同軸導波管部33
と同軸導波管部35との間に設けられ、誘電体基板3
8,39により構成されている。誘電体基板38の上に
は導体膜のパターン40がエッチングにより形成されて
いる。導体膜のパターン40について誘電体基板39の
上から見た様子を示したものが図2である。The planar power supply circuit 34 includes a coaxial waveguide 33
And the coaxial waveguide portion 35 and the dielectric substrate 3
8, 39. A conductive film pattern 40 is formed on the dielectric substrate 38 by etching. FIG. 2 shows the state of the conductor film pattern 40 as viewed from above the dielectric substrate 39.
【0014】励振部41は、導体膜のパターン40によ
りトリプレートラインが形成されており、これはB点に
おいてコネクタ37と接続されている。このトリプレー
トラインは、その一部が部分Aにおいて同軸導波管3
3,35内に電気的に露出しており、この部分が励振部
41となり、同軸導波管33,35内に電波を放射させ
る。In the excitation section 41, a triplate line is formed by the conductor film pattern 40, and this is connected to the connector 37 at a point B. The triplate line is partially formed in the coaxial waveguide 3 in the portion A.
3 and 35, which are electrically exposed. This portion serves as an excitation unit 41, and radiates radio waves into the coaxial waveguides 33 and 35.
【0015】ここで、トリプレートラインから同軸導波
管33,35への電波の伝達を良くするためにC点にお
いて観測される入力インピーダンスを線路のインピーダ
ンスと一致させる必要があるが、これは1/4波長変成
器42とスタブ43を用いることで容易になる。すなわ
ち、入力インピーダンスの抵抗成分に関しては1/4波
長変成器42の線路幅を調整し、リアクタンス成分に関
してはスタブ43の線路長を調整することにより容易に
整合性を良くすることができる。Here, in order to improve the transmission of radio waves from the triplate line to the coaxial waveguides 33 and 35, it is necessary to match the input impedance observed at the point C with the line impedance. This is facilitated by using the / 4 wavelength transformer 42 and the stub 43. That is, for the resistance component of the input impedance, the line width of the quarter-wave transformer 42 is adjusted, and for the reactance component, the line length of the stub 43 is adjusted, so that the matching can be easily improved.
【0016】同軸導波管33,35内に発生した電波を
同軸導波管の一方向へよく伝搬させるために、同軸導波
管35の終端に導体板36を設け電波を反射させる。同
軸導波管35の深さを管内波長の1/4程度に選ぶこと
により底面からの反射波は上部へ伝搬する電波と同相な
って伝搬していく。同軸導波管33,35を伝搬する電
波は円形導波管の伝搬モードで変換されて伝搬してい
き、ホーン開口から放射される。In order to propagate the radio waves generated in the coaxial waveguides 33 and 35 in one direction of the coaxial waveguide, a conductor plate 36 is provided at the end of the coaxial waveguide 35 to reflect the radio waves. By selecting the depth of the coaxial waveguide 35 to be about 1/4 of the guide wavelength, the reflected wave from the bottom surface propagates in phase with the radio wave propagating to the upper portion. Radio waves propagating through the coaxial waveguides 33 and 35 are converted and propagated in the propagation mode of the circular waveguide, and are radiated from the horn aperture.
【0017】同軸導波管33と同軸導波管35の外導体
内径および内導体外径は同一であり、同軸導波管の外導
体内径をa、内導体外径をbとする。ここで、同軸導波
管が基本モードであるTE11に対しては伝搬し、次の
高次のモードであるTE21モードに対してはカットオ
フになるようにa,bを設定する。すなわち、The outer conductor inner diameter and the inner conductor outer diameter of the coaxial waveguide 33 and the coaxial waveguide 35 are the same, and the outer conductor inner diameter of the coaxial waveguide is a and the inner conductor outer diameter is b. Here, a and b are set so that the coaxial waveguide propagates to the fundamental mode TE11 and cuts off to the next higher-order mode TE21 mode. That is,
【数1】 の式が成立つようにa,bを設定する。(Equation 1) A and b are set so that the following equation is satisfied.
【0018】ここで、c=a/b,λ0 は電波の自由空
間波長、πは円周率である。xm1(m=1,2)は次の
ベッセル−ノイマン関数の微分方程式の最初の根であ
る。)Here, c = a / b, λ 0 is the free space wavelength of the radio wave, and π is the pi. xm1 (m = 1, 2) is the first root of the following differential equation of the Bessel-Neumann function. )
【数2】 J´mはm次のベッセル関数の微分、N´mはm次のノ
イマン関数の微分である。(Equation 2) J'm is the derivative of the m-order Bessel function, and N'm is the derivative of the m-order Neumann function.
【0019】このようにa,bを選ぶことにより、同軸
導波管33,35には基本モードを伝搬させ、TE21
モード以上の不要な高次モードの伝搬を防ぐことができ
る。例として、c=1.1の場合、0.17λ0 <a<
0.33λ0 とすればTE11モードが伝搬し、高次モ
ードは伝搬しない。同様な条件を円形導波管の場合にあ
てはめると0.29λ0 <半径<0.49λ0 となるの
で、同軸導波管33,35の場合には円形導波管に比較
して小さな径で基本モードを伝搬できることがわかる。By selecting a and b in this way, the fundamental mode is propagated through the coaxial waveguides 33 and 35, and the TE 21
Unnecessary higher-order modes or more can be prevented from propagating. For example, when c = 1.1, 0.17λ0 <a <
If it is 0.33λ0, the TE11 mode propagates and the higher-order mode does not propagate. If the same conditions are applied to the case of a circular waveguide, 0.29λ0 <radius <0.49λ0, so that in the case of the coaxial waveguides 33 and 35, the fundamental mode has a smaller diameter than the circular waveguide. Can be transmitted.
【0020】以上の説明からわかるように、本実施例の
ホーンアンテナにより給電系と一体化した構成が可能に
なり、同軸導波管および平面型給電回路を用いているこ
とによりアンテナ全体が非常にコンパクトになる。ま
た、励振点における整合が平面回路を用いていることで
容易に行える。さらに、トリプレート構造の給電回路を
用いていることによりMMICによるコンポーネントが
内装でき、アクティブアンテナとして非常に有効であ
る。As can be seen from the above description, the horn antenna of this embodiment can be integrated with the feed system, and the use of the coaxial waveguide and the planar feed circuit makes the whole antenna very simple. Become compact. Further, the matching at the excitation point can be easily performed by using the planar circuit. Further, the use of a feeder circuit having a triplate structure allows components including MMICs to be installed therein, which is very effective as an active antenna.
【0021】以上に示した実施例において、同軸導波管
と円形導波管の伝搬モードの特性インピーダンスが同じ
になるように導波管の大きさを設定すれば、整合良く電
波が伝搬していく。しかし、同軸導波管と円形導波管の
伝搬モードの特性インピーダンスは必ずしも同じにはで
きないので、この場合同軸導波管と円形導波管の接続点
で反射特性が悪くなる。以下に、この点の改善の方法に
ついて説明する。In the embodiment described above, if the size of the waveguide is set so that the characteristic impedance of the propagation mode of the coaxial waveguide and that of the circular waveguide are the same, radio waves can propagate with good matching. Go. However, since the characteristic impedance of the propagation mode of the coaxial waveguide and that of the circular waveguide are not necessarily the same, in this case, the reflection characteristic is deteriorated at the connection point between the coaxial waveguide and the circular waveguide. Hereinafter, a method of improving this point will be described.
【0022】図3に上記問題点を改善した本発明の実施
例を示す。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention in which the above problem is solved.
【0023】この実施例の特徴は、図1に示したホーン
アンテナの円形導波管32と同軸導波管33の間に同軸
導波管テーパ部50を接続したことである。同軸導波管
テーパ部50は、同軸導波管33の特性インピーダンス
を円形導波管の特性インピーダンスへゆるやかに変換し
ていき、電波伝搬の整合性を良くするために設けてい
る。この場合、同軸導波管テーパ部50の代りに図4に
示すように同軸導波管変成器部51を設ける構成も考え
られる。同軸導波管変成器部51の長さを伝搬モードの
管内波長の1/4に選定し、その特性インピーダンスZ
rを次のようになるように外導体内径と内導体外径を設
定する。This embodiment is characterized in that a coaxial waveguide taper 50 is connected between the circular waveguide 32 and the coaxial waveguide 33 of the horn antenna shown in FIG. The coaxial waveguide taper portion 50 is provided to gradually convert the characteristic impedance of the coaxial waveguide 33 into the characteristic impedance of the circular waveguide, and to improve the matching of radio wave propagation. In this case, a configuration in which a coaxial waveguide transformer section 51 is provided as shown in FIG. The length of the coaxial waveguide transformer section 51 is selected to be 1/4 of the guide mode wavelength in the propagation mode, and its characteristic impedance Z
The inner diameter of the outer conductor and the outer diameter of the inner conductor are set so that r is as follows.
【0024】[0024]
【数3】 ここでZCRは円形導波管32の特性インピーダンス、Z
cxは同軸導波管33の特性インピーダンスである。こう
することにより、図3の構成の場合と同様に電波伝搬の
整合性が良くなる。(Equation 3) Here, ZCR is the characteristic impedance of the circular waveguide 32, Z
cx is the characteristic impedance of the coaxial waveguide 33. By doing so, the consistency of radio wave propagation is improved as in the case of the configuration of FIG.
【0025】図3と図4に示した構成により、円形導波
管と同軸導波管の特性インピーダンスを一致させなくて
も整合がとれるため同軸導波管の径を自由に設定でき、
その大きさをできるだけコンパクトな構造にすることが
可能である。With the configuration shown in FIGS. 3 and 4, matching can be achieved without matching the characteristic impedances of the circular waveguide and the coaxial waveguide, so that the diameter of the coaxial waveguide can be set freely.
Its size can be made as compact as possible.
【0026】ここまでは直線偏波の励振の場合について
述べてきたが、励振部41の構造を変えることにより円
偏波の励振が容易に行える。以下にその場合の実施例に
ついて述べる。Up to this point, the case of exciting linearly polarized waves has been described, but circularly polarized waves can be easily excited by changing the structure of the exciting section 41. An embodiment in that case will be described below.
【0027】円偏波化を行う場合には、図1の実施例で
示したホーンアンテナにおいて平面型給電回路34の一
部を変更するだけで容易に円偏波化が行える。図5に
は、円偏波励振を行う場合の平面型給電回路34の構成
を示す。ここでは誘電体基板39の上に導体膜のパター
ン60がエッチングにより形成されておりトリプレート
ラインの給電回路となっている。ここで、励振部61,
62が互いに垂直な位置関係にあり、90度ハイブリッ
ドに接続され、90度の位相差により励振され円偏波が
放射できる。ここで給電点D,Fには互いに逆の円偏波
が生じ、右旋、左旋の円偏波が同時に送信もしくは受信
が行える。以上のような構成により左右の円偏波を同時
に送信もしくは受信できるアンテナが、平面の給電回路
の構成を若干変更するだけで容易に実現でき、しかもコ
ンパクトに形成できる。When circular polarization is performed, circular polarization can be easily performed only by changing a part of the planar feed circuit 34 in the horn antenna shown in the embodiment of FIG. FIG. 5 shows the configuration of the planar power supply circuit 34 when circularly polarized wave excitation is performed. Here, a conductive film pattern 60 is formed on the dielectric substrate 39 by etching, and serves as a feeder circuit for a triplate line. Here, the excitation unit 61,
Reference numerals 62 are perpendicular to each other, are connected to a 90-degree hybrid, are excited by a 90-degree phase difference, and can emit circularly polarized waves. Here, mutually opposite circularly polarized waves are generated at the feeding points D and F, so that right-handed and left-handed circularly polarized waves can be simultaneously transmitted or received. With the above configuration, an antenna capable of simultaneously transmitting or receiving left and right circularly polarized waves can be easily realized by slightly changing the configuration of the planar power supply circuit, and can be formed compact.
【0028】次に、同軸導波管では径の大きさにかかわ
らず発生する可能性のあるTEMモードについて考え
る。Next, consider a TEM mode that may occur in the coaxial waveguide regardless of the diameter.
【0029】ここまでの説明では、TEMモードに関し
て特に議論していない。なぜなら、同軸導波管33,3
5内に仮にTEMモードが発生しても、円形導波管では
TEMモードは伝搬しないのでアンテナからの放射特性
に関してはあまり問題にならないからである。しかし、
場合によっては同軸導波管33,35内で共振現象が生
じて、アンテナ全体の特性に悪影響を及ぼすことが考え
られる。The above description does not particularly discuss the TEM mode. Because the coaxial waveguides 33, 3
This is because even if a TEM mode is generated in 5, the TEM mode does not propagate in the circular waveguide, so that the radiation characteristic from the antenna does not matter much. But,
In some cases, a resonance phenomenon occurs in the coaxial waveguides 33 and 35, which may adversely affect the characteristics of the entire antenna.
【0030】図6に、TEMモードの発生を阻止するた
めの平面型給電回路34の構成例を示す。ここでは誘電
体基板9上にエッチングされた導体膜のパターン65を
示す。励振部63,64がホーンアンテナの中心軸を中
心にして180度対称な位置にあり、各々180度ハイ
ブリッドに接続されている。ここで点G,Hはコネクタ
と接続され、点Gでは終端され、点Hは入出力ポートと
なる。このような構成により、励振部63,64は互い
に逆相で励振されることになり、これからTE11モー
ドのみ同軸導波管内に励振される。TEMモードに対し
ては二つの励振部からの励振が互いに打ち消すかたちに
なるため、同軸導波管内には発生しない。このような構
成により、同軸導波管内にTEMモードが発生して、ア
ンテナ特性に悪影響を及ぼすことがなくなる。FIG. 6 shows a configuration example of the planar power supply circuit 34 for preventing the occurrence of the TEM mode. Here, a conductive film pattern 65 etched on the dielectric substrate 9 is shown. Exciters 63 and 64 are located at 180-degree symmetry about the central axis of the horn antenna, and are connected to a 180-degree hybrid. Here, the points G and H are connected to the connector, terminated at the point G, and the point H is an input / output port. With such a configuration, the excitation units 63 and 64 are excited in mutually opposite phases, and only the TE11 mode is excited in the coaxial waveguide. For the TEM mode, the excitation from the two excitation units cancels each other out, and therefore does not occur in the coaxial waveguide. With such a configuration, the occurrence of the TEM mode in the coaxial waveguide does not adversely affect the antenna characteristics.
【0031】本発明のアンテナは以下のように構成を変
えても同様な効果が得られる。The same effect can be obtained by changing the configuration of the antenna of the present invention as follows.
【0032】図1では円錘ホーンアンテナの場合につい
て示したが、ここでホーンフレア部にコルゲートホーン
やステップホーンを用いてコルゲートモードやデュアル
モードのホーンアンテナを構成することができる。この
場合、反射鏡アンテナとして効率の良い一次放射器が構
成できる。Although FIG. 1 shows the case of a cone horn antenna, a corrugated horn or a dual mode horn antenna can be constructed by using a corrugated horn or a step horn in the horn flare portion. In this case, an efficient primary radiator can be configured as a reflector antenna.
【0033】また、平面型給電回路においては誘電体基
板による2層構造の例について示したが、ここで誘電体
基板の代わりにハニカムのサンドイッチ構造などを用い
ても良く、サスペンデットラインによる給電系を構成し
ても同様の効果が得られる。さらに、層の数を増やして
平面回路を多層に構成した複雑な給電回路を非常にコン
パクトにすることも容易に行え、MMICデバイスを組
み込み多機能のアンテナを構成することもできる。In the planar power supply circuit, an example of a two-layer structure using a dielectric substrate has been described. However, a honeycomb sandwich structure may be used instead of the dielectric substrate, and a power supply system using a suspended line may be used. The same effect can be obtained even if it is configured. Further, it is easy to make a complicated power supply circuit having a multi-layered planar circuit by increasing the number of layers very small, and a multifunctional antenna can be formed by incorporating an MMIC device.
【0034】次に、本発明のホーンアンテナをアレー化
した場合の実施例を示す。Next, an embodiment in which the horn antenna of the present invention is formed into an array will be described.
【0035】図7には、本発明のホーンアンテナをアレ
ー化してその中の4素子(ホーンアンテナP,Q,R,
S)だけ取り出して上面より見た図を示す。図7のA−
Aの線においてアンテナを縦に切断した場合の断面図を
図8に示す。ここで素子アンテナであるホーンアンテナ
P,Q,R,Sは、各々上部よりホーンフレア71、円
形導波管72、同軸導波管テーパ73、同軸導波管7
4、平面型給電回路77、同軸導波管78、導体板79
の順番で接続されている。平面型給電回路77は誘電体
基板75,76を重ね合わせて構成され、これらを固定
するためにビス80を用いる。同軸導波管74,78は
TE11モードが伝搬し、これ以上の高次のモードが伝
搬しない径に設定する。こうすることにより、先に述べ
たように円形導波管72に比較して同軸導波管74,7
8を小さくすることができ、アレーアンテナの素子間隔
を小さくしても平面型給電回路77による給電系の構成
が可能である。FIG. 7 shows an array of the horn antenna of the present invention, in which four elements (horn antennas P, Q, R,
The figure which took out only S) and was seen from the upper surface is shown. A- of FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view when the antenna is cut vertically along the line A. Here, the horn antennas P, Q, R, and S, which are element antennas, are respectively horn flare 71, circular waveguide 72, coaxial waveguide taper 73, and coaxial waveguide 7 from the top.
4. Planar feeding circuit 77, coaxial waveguide 78, conductor plate 79
Are connected in this order. The planar power supply circuit 77 is configured by superposing dielectric substrates 75 and 76, and uses a screw 80 to fix them. The diameter of the coaxial waveguides 74 and 78 is set so that the TE11 mode propagates and no higher-order mode propagates. By doing so, the coaxial waveguides 74 and 7 are compared with the circular waveguide 72 as described above.
8 can be made smaller, and even if the element spacing of the array antenna is made smaller, a feeder system configuration using the planar feeder circuit 77 is possible.
【0036】図9に平面型給電回路の構成例を示す。こ
の図は誘電体基板76の上にエッチングされた導体のパ
ターン81を上から見た図であり、トリプレートライン
による給電回路となっている。トリプレートラインはA
部分で同軸導波管74,78内に電気的に露出してお
り、そこが励振部となり同軸導波管74,78へ電波を
放射する。同軸導波管テーパ部73は同軸導波管74か
ら円形導波管72への電波の伝搬を整合良く行うために
設けている。FIG. 9 shows a configuration example of a planar power supply circuit. This figure is a view of the conductor pattern 81 etched on the dielectric substrate 76 as viewed from above, and constitutes a feed circuit by a triplate line. Triplate line is A
The portion is electrically exposed to the inside of the coaxial waveguides 74 and 78, and serves as an excitation unit and radiates radio waves to the coaxial waveguides 74 and 78. The coaxial waveguide taper portion 73 is provided in order to perform radio wave propagation from the coaxial waveguide 74 to the circular waveguide 72 with good matching.
【0037】以上のようなアレーアンテナを構成するこ
とにより、給電系が平面型の給電回路により容易に実現
され、任意の励振分布を実現することも容易に行える。
また、1/4波長変成器やスタブ等の整合のために回路
や円偏波化のためのハイブリッド結合器やT分岐等の回
路を組み込むことも非常に簡単に行える。この場合に
も、給電系が薄型に構成できるのでアンテナ全体の大き
さも非常に小さく軽量になる。従って、衛星搭載用や移
動体搭載用のアンテナとして有効である。また、同軸導
波管の径は円形導波管を用いる場合に比較して小さくで
きるので、素子間隔を1波長以下に設定した密な配置に
よりアレーアンテナを構成でき、グレーティングローブ
の発生を押さえ利得を最大にしようとする場合にも対応
できる。さらに、MMICデバイスを組み込むことも比
較的簡単に行われ、将来需要の高まるアクティブアレー
アンテナとしても重要である。By configuring the above array antenna, the feed system can be easily realized by a planar feed circuit, and an arbitrary excitation distribution can be easily realized.
It is also very easy to incorporate a circuit for matching a quarter-wave transformer or a stub, or a circuit such as a hybrid coupler for circular polarization or a T-branch. Also in this case, since the feeding system can be configured to be thin, the size of the entire antenna is very small and light. Therefore, it is effective as an antenna for mounting on a satellite or a mobile object. In addition, the diameter of the coaxial waveguide can be reduced as compared with the case of using a circular waveguide, so that an array antenna can be configured by a dense arrangement in which the element spacing is set to one wavelength or less, and the generation of grating lobes is suppressed. Can also be used to maximize Furthermore, MMIC devices can be incorporated relatively easily, and are also important as active array antennas, which will increase in demand in the future.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明のホーンアンテナによれば、給電
系を一体化したホーンアンテナが薄型かつコンパクトに
実現できる。また、簡単な構成の給電回路により円偏波
化が行え、右旋と左旋の偏波の切り換えも容易に行え
る。さらに、給電回路の励振点における入力インピーダ
ンスの整合や同軸導波管から円形導波管の整合をとるこ
とが簡単に行え、効率の良いアンテナを実現できる。ま
た、アレー化した場合にも任意の励振分布を設定するよ
うな給電系をコンパクトに構成することができる。According to the horn antenna of the present invention, a horn antenna integrated with a feed system can be realized thin and compact. Moreover, circular polarization can be performed by a feed circuit having a simple configuration, and switching between right-handed and left-handed polarization can be easily performed. Further, it is possible to easily match the input impedance at the excitation point of the feeder circuit and to match the circular waveguide from the coaxial waveguide, thereby realizing an efficient antenna. In addition, even in the case of an array, a power supply system that sets an arbitrary excitation distribution can be configured compactly.
【図1】本発明の一実施例におけるホーンアンテナの構
成を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a horn antenna according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のホーンアンテナの平面型給電回路の構成
を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a planar power supply circuit of the horn antenna of FIG. 1;
【図3】本発明の他の実施例によるホーンアンテナの断
面図。FIG. 3 is a sectional view of a horn antenna according to another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の他の実施例によるホーンアンテナの断
面図。FIG. 4 is a sectional view of a horn antenna according to another embodiment of the present invention.
【図5】本発明のホーンアンテナの平面型給電回路の構
成の他例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing another example of the configuration of the planar power supply circuit of the horn antenna of the present invention.
【図6】本発明のホーンアンテナの平面型給電回路の構
成のさらに他例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing still another example of the configuration of the planar power supply circuit of the horn antenna of the present invention.
【図7】本発明のホーンアンテナをアレー化した場合の
実施例を示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing an embodiment in which the horn antenna of the present invention is formed into an array.
【図8】図7に示すホーンアンテナのA−Aによる断面
図。FIG. 8 is a sectional view of the horn antenna shown in FIG.
【図9】本発明のホーンアンテナをアレー化した場合の
平面型給電回路の構成を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a planar power supply circuit when a horn antenna of the present invention is formed into an array.
【図10】従来におけるホーンアンテナの一例の構成を
示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of an example of a conventional horn antenna.
【図11】従来におけるホーンアンテナの他の構成を示
す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing another configuration of a conventional horn antenna.
31,71 ホーンフレア 32,72 円形導波管 33,35,74,78 同軸導波管 34,77 平面型給電回路 38,39,75,76 誘電体基板 36,79 導体板 41,61,62 励振部 42 1/4波長変成器 43 スタブ 50,73 同軸導波管テーパ部 51 同軸導波管変成器部 31, 71 Horn flare 32, 72 Circular waveguide 33, 35, 74, 78 Coaxial waveguide 34, 77 Planar power supply circuit 38, 39, 75, 76 Dielectric substrate 36, 79 Conductor plate 41, 61, 62 Excitation section 42 1/4 wavelength transformer 43 Stub 50, 73 Coaxial waveguide taper section 51 Coaxial waveguide transformer section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−262702(JP,A) 特開 昭63−39206(JP,A) 特開 昭57−168506(JP,A) 米国特許4996535(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 13/02 H01P 1/16 H01P 5/107 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-262702 (JP, A) JP-A-63-39206 (JP, A) JP-A-57-168506 (JP, A) US Patent 4,996,535 (US , A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01Q 13/02 H01P 1/16 H01P 5/107
Claims (5)
て前記円形導波管の端部に共軸的に接続させた同軸導波
管と、 前記同軸導波管に直交して設けられ、トリプレートライ
ンもしくはサスペンデットラインにより構成される平面
型給電回路と、 前記平面型給電回路に形成され、前記同軸導波管の内外
導体間に電気的に露出された励振部とを具備することを
特徴とするホーンアンテナ。1. A coaxial waveguide in which a circular waveguide and an end of an outer conductor smaller in diameter than the circular waveguide are coaxially connected to an end of the circular waveguide via a step. A tube, a planar power supply circuit provided orthogonal to the coaxial waveguide, and configured by a triplate line or a suspended line; and a planar power supply circuit formed between the inner and outer conductors of the coaxial waveguide. A horn antenna comprising an electrically exposed excitation unit.
からなり、前記テーパー部の大径側が前記円形導波管にAnd the large-diameter side of the tapered portion corresponds to the circular waveguide.
接続された外導体と、前記外導体の円筒部内に位置するA connected outer conductor, located within the cylindrical portion of the outer conductor
円柱部と該円柱部から前記外導体のテーパー部内に延びA cylindrical portion extending from the cylindrical portion into the tapered portion of the outer conductor;
る先細りのテーパー部とからなる内導体とを備えた同軸Coaxial with an inner conductor consisting of a tapered portion
導波管と、A waveguide, 前記同軸導波管に直交して設けられ、トリプレートライA tri-plate line is provided orthogonal to the coaxial waveguide.
ンもしくはサスペンデットラインにより構成される平面Plane consisting of two or suspended lines
型給電回路と、Type power supply circuit, 前記平面型給電回路に形成され、前記同軸導波管の内外The planar power supply circuit is formed inside and outside the coaxial waveguide.
導体間に電気的に露出された励振部とを具備することをHaving an exciting part electrically exposed between the conductors.
特徴とするホーンアンテナ。Horn antenna featured.
する前記円形導波管より小径の円筒形の第1の外導体Cylindrical first outer conductor smaller in diameter than the circular waveguide
と、前記第1の外導体の他端に第2の段部を介して一端And one end of the first outer conductor via a second step portion to the other end of the first outer conductor.
が接続する前記第1の外導体より小径の第2の外導体A second outer conductor smaller in diameter than the first outer conductor to which the first outer conductor is connected
と、前記第1の外導体内に共軸的に配置された第1の内And a first inner shaft coaxially arranged in the first outer conductor.
導体と、前記第2の外導体内に配置され前記第1の内導A conductor and the first inner conductor disposed within the second outer conductor;
体に共軸的に接続する前記第1の内導体より大径の第2A second inner conductor having a larger diameter than the first inner conductor coaxially connected to the body;
の内導体とを備えた同軸導波管と、A coaxial waveguide having an inner conductor of 前記同軸導波管に直交して設けられ、トリプレートライA tri-plate line is provided orthogonal to the coaxial waveguide.
ンもしくはサスペンデットラインにより構成される平面Plane consisting of two or suspended lines
型給電回路と、Type power supply circuit, 前記平面型給電回路に形成され、前記同軸導波管の内外The planar power supply circuit is formed inside and outside the coaxial waveguide.
導体間に電気的に露出された励振部とを具備することをHaving an exciting part electrically exposed between the conductors.
特徴とするホーンアンテナ。Horn antenna featured.
2カ所設け、前記二つの励振部が互いに直交する偏波成
分を前記同軸導波管内に励振し、その励振位相の差が9
0度になるように給電されることを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1項に記載のホーンアンテナ。 Wherein provided at two of the excitation portion in the planar feeding circuit, the polarization components the two excitation portion are perpendicular to each other and excited in the coaxial waveguide, the difference between the excitation phase is 9
Claim 1, characterized in that it is powered so that the 0 °
A horn antenna according to any one of claims 1 to 3 .
径を、TEMモード以外ではTE11モードの電波のみ
が伝搬するような値に設定したことを特徴とする請求項
1乃至4のいずれか1項に記載のホーンアンテナ。 5. A claims the outer conductor internal diameter and the inner conductor outer diameter of the coaxial waveguide, other than TEM mode is characterized by being set to a value such that only radio waves TE11 mode propagates
The horn antenna according to any one of items 1 to 4 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000244556A JP3326160B2 (en) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | Horn antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000244556A JP3326160B2 (en) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | Horn antenna |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16855691A Division JP3238164B2 (en) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | Low sidelobe reflector antenna |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001068920A JP2001068920A (en) | 2001-03-16 |
JP3326160B2 true JP3326160B2 (en) | 2002-09-17 |
Family
ID=18735232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000244556A Expired - Fee Related JP3326160B2 (en) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | Horn antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3326160B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4542913B2 (en) * | 2005-02-03 | 2010-09-15 | Okiセミコンダクタ株式会社 | Mobile terminal device |
US8026859B2 (en) * | 2008-08-07 | 2011-09-27 | Tdk Corporation | Horn antenna with integrated impedance matching network for improved operating frequency range |
JP2011199499A (en) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna device and array antenna device |
JP2013098626A (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Nisshin:Kk | Microwave processing method |
JP6161345B2 (en) * | 2013-03-19 | 2017-07-12 | 三菱電機株式会社 | Polarization separation circuit |
JP7218334B2 (en) * | 2020-09-09 | 2023-02-06 | アンリツ株式会社 | Communication antenna and antenna device provided with the same |
-
2000
- 2000-08-11 JP JP2000244556A patent/JP3326160B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001068920A (en) | 2001-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6853351B1 (en) | Compact high-power reflective-cavity backed spiral antenna | |
JP4343982B2 (en) | Waveguide notch antenna | |
JP4856078B2 (en) | Reflective antenna | |
US5406292A (en) | Crossed-slot antenna having infinite balun feed means | |
JP2533985B2 (en) | Bicone antenna with hemispherical beam | |
US11367935B2 (en) | Microwave circular polarizer | |
JP2007531346A (en) | Broadband phased array radiator | |
KR20060066717A (en) | Broadband multi-dipole antenna with frequency-independent radiation characteristics | |
JP5420654B2 (en) | Wideband long slot array antenna using simple feed element without balun | |
US20130044037A1 (en) | Circuitry-isolated mems antennas: devices and enabling technology | |
JP2000261235A (en) | Triplate line feeding type microstrip antenna | |
JP2010220047A (en) | Antenna device and array antenna device | |
JP3289833B2 (en) | Antenna feeding architecture for use with a continuous transverse stub antenna array | |
JP5495935B2 (en) | Antenna device | |
JP3326160B2 (en) | Horn antenna | |
Sun et al. | Circularly Polarized Elliptical Cavity-Backed Patch Antenna Array for Millimeter-Wave Applications | |
JPH0522016A (en) | Low side lobe reflection mirror antenna and horn antenna | |
JPH04286204A (en) | Microstrip antenna | |
JP3188174B2 (en) | Folded waveguide | |
JP7162540B2 (en) | Waveguide-to-transmission line converter, waveguide slot antenna, and waveguide slot array antenna | |
JP2825261B2 (en) | Coaxial horn antenna | |
JPH02104102A (en) | Multi-surface waveguide coupler | |
JP5317842B2 (en) | ANTENNA DEVICE AND ARRAY ANTENNA DEVICE | |
Qu et al. | A wideband planar differential antenna loaded with metasurface | |
JP3021480B2 (en) | Dual frequency array feed |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020625 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |