JP3343408B2 - 円偏波アンテナ - Google Patents
円偏波アンテナInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、円偏波アンテナに係
り、特に、直線偏波を円偏波に変換する偏波変換器を備
えた円偏波アンテナの性能向上に関する。
り、特に、直線偏波を円偏波に変換する偏波変換器を備
えた円偏波アンテナの性能向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】直線偏波アンテナを使用して、円偏波ア
ンテナを構成する方法として、直線偏波・円偏波変換器
（単に、「円偏波発生器」あるいは「偏波変換器」とも
称する）を利用することが、一般的に行われている。
ンテナを構成する方法として、直線偏波・円偏波変換器
（単に、「円偏波発生器」あるいは「偏波変換器」とも
称する）を利用することが、一般的に行われている。
【０００３】この様な、直線偏波・円偏波変換器には、
例えば、平行平板、ミアンダ線路を使用したもの等、多
種多様なものがある。
例えば、平行平板、ミアンダ線路を使用したもの等、多
種多様なものがある。
【０００４】その中でも、ミアンダ線路型偏波変換器
は、広い周波数帯域に渡って、良好な偏波変換特性（す
なわち、良好な円偏波を発生させる機能）を有している
ため、実用に供せられることが非常に多い。
は、広い周波数帯域に渡って、良好な偏波変換特性（す
なわち、良好な円偏波を発生させる機能）を有している
ため、実用に供せられることが非常に多い。
【０００５】さて、図１に、上記ミアンダ線路型偏波変
換器の１例を示す。
換器の１例を示す。
【０００６】ミアンダ線路型偏波変換器は、例えば、多
数のミアンダ線路１を配列して構成した薄い誘電体シー
トＢを、スペーサＣを介して、適当な間隔を設けて重ね
る層構造を有して構成されている。
数のミアンダ線路１を配列して構成した薄い誘電体シー
トＢを、スペーサＣを介して、適当な間隔を設けて重ね
る層構造を有して構成されている。
【０００７】この誘電体シートＢ片面には、多数のミア
ンダ線路１が配列され、ミアンダ線路の軸Ｙ（以下、
「線路軸」と称する）を、入射する直線偏波電界Ｅｉｎ
ｃに対して、ξなる角度を有するようにする。
ンダ線路１が配列され、ミアンダ線路の軸Ｙ（以下、
「線路軸」と称する）を、入射する直線偏波電界Ｅｉｎ
ｃに対して、ξなる角度を有するようにする。
【０００８】従来技術においては、ξ＝４５°となるよ
うにしていたため、Ｅｉｎｃは、同位相かつ同振幅を有
する直線偏波、すなわち、Ｙ軸成分Ｅｙと、これに直交
するＸ軸成分Ｅｘの２つの同振幅の直線偏波に分解さ
れ、偏波変換器内を伝搬する。
うにしていたため、Ｅｉｎｃは、同位相かつ同振幅を有
する直線偏波、すなわち、Ｙ軸成分Ｅｙと、これに直交
するＸ軸成分Ｅｘの２つの同振幅の直線偏波に分解さ
れ、偏波変換器内を伝搬する。
【０００９】この際、Ｅｘ、Ｅｙには、ミアンダ線路の
作用により、異なった位相差が発生し、変換器を伝搬し
終えたときに、「９０°」の位相が発生する様に、ミア
ンダ線路１の寸法、および、スペーサＣの厚さを調整し
ておくと、放射電界は良好な円偏波となる。
作用により、異なった位相差が発生し、変換器を伝搬し
終えたときに、「９０°」の位相が発生する様に、ミア
ンダ線路１の寸法、および、スペーサＣの厚さを調整し
ておくと、放射電界は良好な円偏波となる。
【００１０】このように、理想の円偏波の発生条件は、
アンテナ開口面における、直交する２つの直線偏波が同
振幅を有し、かつ、９０°の位相差を有することであ
り、この条件を、以下「条件１」と称することにする。
アンテナ開口面における、直交する２つの直線偏波が同
振幅を有し、かつ、９０°の位相差を有することであ
り、この条件を、以下「条件１」と称することにする。
【００１１】また、図２は、上記ミアンダ線路型偏波変
換器Ｄを使用した円偏波アンテナの１例であり、Ｆは、
スロットアレー導波管アンテナ、Ｇは、金属フレア、Ｈ
は、垂直偏波抑圧格子である。
換器Ｄを使用した円偏波アンテナの１例であり、Ｆは、
スロットアレー導波管アンテナ、Ｇは、金属フレア、Ｈ
は、垂直偏波抑圧格子である。
【００１２】この場合、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄ
は、金属フレアＧの開口面前方に配置されるのが一般的
である。また、その他のアンテナ、例えば、ホーンアン
テナ、コーナーリフレクタアンテナ等の電波収束機能を
有する開口面アンテナに応用する場合にも、偏波変換器
は、同様に、アンテナ開口面前方に配置される。
は、金属フレアＧの開口面前方に配置されるのが一般的
である。また、その他のアンテナ、例えば、ホーンアン
テナ、コーナーリフレクタアンテナ等の電波収束機能を
有する開口面アンテナに応用する場合にも、偏波変換器
は、同様に、アンテナ開口面前方に配置される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の様に、偏波変換器をアンテナ開口面前方に配置
した構造では、偏波変換器の大きさが、開口面とほぼ同
じか、それ以上の大きさとなり、製造コストの上昇やア
ンテナの大型化を招く等の問題があった。
来技術の様に、偏波変換器をアンテナ開口面前方に配置
した構造では、偏波変換器の大きさが、開口面とほぼ同
じか、それ以上の大きさとなり、製造コストの上昇やア
ンテナの大型化を招く等の問題があった。
【００１４】これらの問題を解決するため、偏波変換器
を金属フレアやホーンアンテナの内部に配置すると、図
３に示すように金属フレア内部の寸法Ｗ１、Ｗ２が異な
るために、発生する電磁界Ｅ1、Ｅ2に波長差が生じるた
め放射電波が良好な円偏波にならないという問題が発生
する。
を金属フレアやホーンアンテナの内部に配置すると、図
３に示すように金属フレア内部の寸法Ｗ１、Ｗ２が異な
るために、発生する電磁界Ｅ1、Ｅ2に波長差が生じるた
め放射電波が良好な円偏波にならないという問題が発生
する。
【００１５】そこで、本発明の目的は、ミアンダ線路型
偏波変換器Ｄの小型化を図るとともに、金属フレアＧの
影響を考慮して、ミアンダ線路偏波変換器Ｄを製造する
ため、製造コストの上昇の阻止や、放射電波が円偏波に
ならないという従来の欠点を改善することである。
偏波変換器Ｄの小型化を図るとともに、金属フレアＧの
影響を考慮して、ミアンダ線路偏波変換器Ｄを製造する
ため、製造コストの上昇の阻止や、放射電波が円偏波に
ならないという従来の欠点を改善することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、以下の手段が考えられる。
め、以下の手段が考えられる。
【００１７】まず、直線偏波を放射する直線状アレイア
ンテナと、該直線状アレイアンテナから放射された直線
偏波の垂直偏波成分を抑圧する垂直偏波抑圧格子と、ア
ンテナ軸に直交する断面のビームを絞るために、前記直
線状アレイアンテナおよび垂直偏波抑圧格子を覆うよう
に設けられ、その一部に開口を有する金属フレアと、ミ
アンダ型直線偏波・円偏波変換器を具備した構成にす
る。
ンテナと、該直線状アレイアンテナから放射された直線
偏波の垂直偏波成分を抑圧する垂直偏波抑圧格子と、ア
ンテナ軸に直交する断面のビームを絞るために、前記直
線状アレイアンテナおよび垂直偏波抑圧格子を覆うよう
に設けられ、その一部に開口を有する金属フレアと、ミ
アンダ型直線偏波・円偏波変換器を具備した構成にす
る。
【００１８】設けた構成にする。
【００１９】前記変換器を通過した電界が、前記金属フ
レア内を、金属フレアの開口面まで伝搬するときにうけ
る水平偏波および垂直偏波間の位相差をζとし、前記変
換器を構成するミアンダ線路の伸びる方向および前記金
属フレアの長手方向のなす角度をξとして、次式
レア内を、金属フレアの開口面まで伝搬するときにうけ
る水平偏波および垂直偏波間の位相差をζとし、前記変
換器を構成するミアンダ線路の伸びる方向および前記金
属フレアの長手方向のなす角度をξとして、次式
【００２０】
【数３】 ∠（（ｊｔａｎ（ξ）ｓｉｎ（ξ）＋ｃｏｓ（ξ））ｅｘｐ（ｊζ））−∠（ −ｊｔａｎ（ξ）ｃｏｓ（ξ）＋ｓｉｎ（ξ）） （ただし、ｅｘｐは、自然対数の底のべき乗、ｊは、虚
数単位、ｘ、ｙを実数として、∠は、∠（ｘ＋ｊｙ）＝
ｉｎｖｔａｎ（ｙ／ｘ）なる角度を示す。ここで、ｉｎ
ｖｔａｎは、逆正接関数を表す）の示す値が９０°とな
る条件を満たすように、角度ξを設定し、かつ、前記変
換器を前記金属フレア内の所定位置に設けた構成にす
る。
数単位、ｘ、ｙを実数として、∠は、∠（ｘ＋ｊｙ）＝
ｉｎｖｔａｎ（ｙ／ｘ）なる角度を示す。ここで、ｉｎ
ｖｔａｎは、逆正接関数を表す）の示す値が９０°とな
る条件を満たすように、角度ξを設定し、かつ、前記変
換器を前記金属フレア内の所定位置に設けた構成にす
る。
【００２１】
【作用】本発明においては、まず第一に、直線偏波を放
射する直線状アレイアンテナと、該直線状アレイアンテ
ナから放射された直線偏波の垂直偏波成分を抑圧する垂
直偏波抑圧格子と、アンテナ軸に直交する断面のビーム
を絞るために、前記直線状アレイアンテナおよび垂直偏
波抑圧格子を覆うように設けられ、その一部に開口を有
する金属フレアと、ミアンダ線路型偏波変換器を具備す
る円偏波アンテナに、前記ミアンダ線路型偏波変換器を
前記金属フレア内に挿入し、装着する。
射する直線状アレイアンテナと、該直線状アレイアンテ
ナから放射された直線偏波の垂直偏波成分を抑圧する垂
直偏波抑圧格子と、アンテナ軸に直交する断面のビーム
を絞るために、前記直線状アレイアンテナおよび垂直偏
波抑圧格子を覆うように設けられ、その一部に開口を有
する金属フレアと、ミアンダ線路型偏波変換器を具備す
る円偏波アンテナに、前記ミアンダ線路型偏波変換器を
前記金属フレア内に挿入し、装着する。
【００２２】この際、前記偏波変換器を構成するミアン
ダ線路の伸びる方向および前記金属フレアの長手方向の
なす角度をξを、前記「条件１」を満足するようにす
る。
ダ線路の伸びる方向および前記金属フレアの長手方向の
なす角度をξを、前記「条件１」を満足するようにす
る。
【００２３】これにより、前記偏波変換器から出力され
る電界は、この時点では円偏波とはならない。また、前
記偏波変換器から放射した電磁波が、前記金属フレア内
を伝搬し、さらに、アンテナ開口面に到達したとき、良
好な円偏波となる。
る電界は、この時点では円偏波とはならない。また、前
記偏波変換器から放射した電磁波が、前記金属フレア内
を伝搬し、さらに、アンテナ開口面に到達したとき、良
好な円偏波となる。
【００２４】なお、ミアンダ線路１の寸法、スペーサＣ
の厚さを調整して、偏波変換器Ｄの有する位相特性を変
更して、より良好な円偏波を発生させる円偏波アンテナ
を構成するのも好ましい。
の厚さを調整して、偏波変換器Ｄの有する位相特性を変
更して、より良好な円偏波を発生させる円偏波アンテナ
を構成するのも好ましい。
【００２５】このように、偏波変換器Ｄの寸法を小さく
するとともに、金属フレアＧの影響を考慮して、偏波変
換器Ｄを設計するため、偏波変換器を装着した円偏波ア
ンテナであっても、変換器自体の小型化を図ることがで
き、その結果、製造コストの大幅な低減も図れる。
するとともに、金属フレアＧの影響を考慮して、偏波変
換器Ｄを設計するため、偏波変換器を装着した円偏波ア
ンテナであっても、変換器自体の小型化を図ることがで
き、その結果、製造コストの大幅な低減も図れる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明について、図面を参照して説明
する。
する。
【００２７】図４、図５は、それぞれ、本発明にかかる
第一実施例である円偏波アンテナの断面図、正面図であ
り、Ｆは、スロットアレー導波管アンテナ、Ｈは、垂直
偏波抑圧格子、Ｇは、金属フレア、Ｄは、ミアンダ線路
型偏波変換器である。
第一実施例である円偏波アンテナの断面図、正面図であ
り、Ｆは、スロットアレー導波管アンテナ、Ｈは、垂直
偏波抑圧格子、Ｇは、金属フレア、Ｄは、ミアンダ線路
型偏波変換器である。
【００２８】図４に示すように、このミアンダ線路型偏
波変換器Ｄは、金属フレアＧの内部に設けられた垂直偏
波抑圧格子Ｈに、隙間を空けないように密着して配置す
る。
波変換器Ｄは、金属フレアＧの内部に設けられた垂直偏
波抑圧格子Ｈに、隙間を空けないように密着して配置す
る。
【００２９】また、アンテナＦから放射され、垂直偏波
抑圧格子Ｈを通過した直線偏波電界Ｅｉｎｃの有する偏
波面と、ミアンダ線路軸Ｙとのなす角度をξとする。
抑圧格子Ｈを通過した直線偏波電界Ｅｉｎｃの有する偏
波面と、ミアンダ線路軸Ｙとのなす角度をξとする。
【００３０】この際、偏波変換器Ｄにおいては、開口面
で円偏波が発生する、すなわち、前記角度ξが、前記
「条件１」を満足するように設定されている。
で円偏波が発生する、すなわち、前記角度ξが、前記
「条件１」を満足するように設定されている。
【００３１】ミアンダ線路製造時に、かかる条件を満た
すように、ミアンダ線路を配置、製造すれば、このこと
は実現しうる。
すように、ミアンダ線路を配置、製造すれば、このこと
は実現しうる。
【００３２】あるいは、さらに特性を向上させるため
に、上記のように角度ξを設定することに加えて、「条
件１」をさらに厳密に実現すべく、ミアンダ線路１の幅
等の寸法、スペーサーＣの厚さ等を調整し、設定した偏
波変換器Ｄを金属フレア内に配置するのが好ましい。
に、上記のように角度ξを設定することに加えて、「条
件１」をさらに厳密に実現すべく、ミアンダ線路１の幅
等の寸法、スペーサーＣの厚さ等を調整し、設定した偏
波変換器Ｄを金属フレア内に配置するのが好ましい。
【００３３】なお、かかる調整は、例えば、ミアンダ線
路型偏波変換器によって発生する水平偏波および垂直偏
波間の位相差をφとして、次式
路型偏波変換器によって発生する水平偏波および垂直偏
波間の位相差をφとして、次式
【００３４】
【数４】 ∠（（ｅｘｐ（ｊφ）ｔａｎ（ξ）ｓｉｎ（ξ）＋ｃｏｓ（ξ））ｅｘｐ（ｊ ζ））−∠（ｅｘｐ（−ｊφ）ｔａｎ（ξ）ｃｏｓ（ξ）＋ｓｉｎ（ξ）） （ただし、ｅｘｐは、自然対数の底のべき乗、ｊは、虚
数単位、ｘ、ｙを実数として、∠は、∠（ｘ＋ｊｙ）＝
ｉｎｖｔａｎ（ｙ／ｘ）なる角度を示す。ここで、ｉｎ
ｖｔａｎは、逆正接関数を表す）の示す値が９０°とな
るようにすればよい。
数単位、ｘ、ｙを実数として、∠は、∠（ｘ＋ｊｙ）＝
ｉｎｖｔａｎ（ｙ／ｘ）なる角度を示す。ここで、ｉｎ
ｖｔａｎは、逆正接関数を表す）の示す値が９０°とな
るようにすればよい。
【００３５】上記実施例について、図面を参照して、さ
らに詳しく説明する。
らに詳しく説明する。
【００３６】図６は、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄによ
り発生した、直交する２つの直線偏波の電界ベクトル
の、金属フレアＧに入射する時点（ミアンダ線路型偏波
変換器Ｄ通過直後）での、状態を示す図である。
り発生した、直交する２つの直線偏波の電界ベクトル
の、金属フレアＧに入射する時点（ミアンダ線路型偏波
変換器Ｄ通過直後）での、状態を示す図である。
【００３７】ここで、ミアンダ線路の線路軸をＹ軸と
し、Ｙ軸に直交するミアンダ線路の格子方向にＸ軸をと
る。また、金属フレアＧの長手方向とこれに直交する方
向を、それぞれＵ軸、Ｖ軸とする。
し、Ｙ軸に直交するミアンダ線路の格子方向にＸ軸をと
る。また、金属フレアＧの長手方向とこれに直交する方
向を、それぞれＵ軸、Ｖ軸とする。
【００３８】また、Ｙ軸とＵ軸とのなす角度をξとし、
今、入射する直線偏波の入射電界ベクトルＥincがＵ軸
上に存在すると考える。
今、入射する直線偏波の入射電界ベクトルＥincがＵ軸
上に存在すると考える。
【００３９】このＥincは、ミアンダ線路型偏波変換器
Ｄに入射する時点で、Ｘ、Ｙ軸上において直交する２つ
の直線偏波Ｅｘ、Ｅｙに分離して考えると、各々、
Ｄに入射する時点で、Ｘ、Ｙ軸上において直交する２つ
の直線偏波Ｅｘ、Ｅｙに分離して考えると、各々、
【００４０】
【数５】
【００４１】と表すことができる。
【００４２】これらＥｘ、Ｅｙなる電界成分は、ミアン
ダ線路型偏波変換器Ｄ内を伝搬して行くにつれ、その位
相だけが徐々に変化し、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄを
通過し終え、金属フレアＧに入射する時点で、両者には
変換器の特性によって、ある位相差が生じることにな
る。
ダ線路型偏波変換器Ｄ内を伝搬して行くにつれ、その位
相だけが徐々に変化し、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄを
通過し終え、金属フレアＧに入射する時点で、両者には
変換器の特性によって、ある位相差が生じることにな
る。
【００４３】この時の、Ｘ、Ｙ軸方向における電界ベク
トルＥｘ、Ｅｙを、それぞれＥｘd、Ｅｙdとすると、Ｕ
軸、Ｖ軸方向における電界成分Ｅu、Ｅvは、図６を参照
して座標系の回転公式より、それぞれ次式で表される。
トルＥｘ、Ｅｙを、それぞれＥｘd、Ｅｙdとすると、Ｕ
軸、Ｖ軸方向における電界成分Ｅu、Ｅvは、図６を参照
して座標系の回転公式より、それぞれ次式で表される。
【００４４】
【数６】
【００４５】さらに、ＥｘdをＥｙdで正規化し、振幅比
Ｅｘd／ＥｙdをＥ、Ｅｙdの位相を基準とした時のＥｘd
の相対位相をφとした場合、
Ｅｘd／ＥｙdをＥ、Ｅｙdの位相を基準とした時のＥｘd
の相対位相をφとした場合、
【００４６】
【数７】
【００４７】となる。なお、ここで新たに、Ｅｕ／Ｅｙ
d、Ｅｖ／Ｅｙdをそれぞれ、Ｅｕ／Ｅｙd、Ｅｖとして
いる。また、以下「ｅ」は、自然対数の底のべき乗を、
「ｊ」は、虚数単位を表すこととする。
d、Ｅｖ／Ｅｙdをそれぞれ、Ｅｕ／Ｅｙd、Ｅｖとして
いる。また、以下「ｅ」は、自然対数の底のべき乗を、
「ｊ」は、虚数単位を表すこととする。
【００４８】今、ミアンダ線路型変換器Ｄから金属フレ
アＧの開口面までの距離をｂとし、この間に発生する二
つの直線偏波の位相変化量を、それぞれｋub、ｋvbとす
る。
アＧの開口面までの距離をｂとし、この間に発生する二
つの直線偏波の位相変化量を、それぞれｋub、ｋvbとす
る。
【００４９】さらに、開口面におけるＵ軸、Ｖ軸方向の
電界成分を、それぞれＥua、Ｅvaとすると、
電界成分を、それぞれＥua、Ｅvaとすると、
【００５０】
【数８】
【００５１】となる。一方、ミアンダ線路型偏波変換器
Ｄの損失を無視してＥを計算すると、
Ｄの損失を無視してＥを計算すると、
【００５２】
【数９】
【００５３】となり、（式９）を（式８）に代入する
と、
と、
【００５４】
【数１０】
【００５５】となる。
【００５６】次に、位相変化量ｋub、ｋvbを、図４の座
標系Ｕ、Ｖ、Ｚに基づく断面図を使用して計算する。
標系Ｕ、Ｖ、Ｚに基づく断面図を使用して計算する。
【００５７】金属フレアＧは、Ｖ軸方向（断面方向）に
充分長いため、電界Ｅvの伝搬位相ｋvbは、長さｂの自
由空間を伝搬した時の位相変化量に等しい。
充分長いため、電界Ｅvの伝搬位相ｋvbは、長さｂの自
由空間を伝搬した時の位相変化量に等しい。
【００５８】したがって、使用電波の波長をλとする
と、
と、
【００５９】
【数１１】
【００６０】となる。
【００６１】しかしながら、これに対して、金属フレア
内の電界Ｅuは、導波管と同じ様な境界条件（電界の接
線成分が「０」である）を科すことになるので、金属フ
レア開口面から距離ｚにおける、金属フレア内の波長を
λｇとすると、ｚの位置における位相定数βｖは、
内の電界Ｅuは、導波管と同じ様な境界条件（電界の接
線成分が「０」である）を科すことになるので、金属フ
レア開口面から距離ｚにおける、金属フレア内の波長を
λｇとすると、ｚの位置における位相定数βｖは、
【００６２】
【数１２】
【００６３】となる。また、ｚの位置における金属フレ
アの幅をａとすると、境界条件より、
アの幅をａとすると、境界条件より、
【００６４】
【数１３】
【００６５】となる。したがって、次式が導かれる。
【００６６】
【数１４】
【００６７】さらに、ａを開き角θ、開口面幅ｗ（図４
参照）で表現すると、次式となる。
参照）で表現すると、次式となる。
【００６８】
【数１５】
【００６９】したがって、βｖは、次式となる。
【００７０】
【数１６】
【００７１】式１６は、金属フレア内の位置ｚでの位相
定数であり、ｚによって変化する値である。したがっ
て、金属フレアＧの開口面からミアンダ線路型偏波変換
器Ｄの出力面までの距離をｂとすると、電界が距離ｂを
伝搬する間の位相変化量ｋubは、
定数であり、ｚによって変化する値である。したがっ
て、金属フレアＧの開口面からミアンダ線路型偏波変換
器Ｄの出力面までの距離をｂとすると、電界が距離ｂを
伝搬する間の位相変化量ｋubは、
【００７２】
【数１７】
【００７３】となる。
【００７４】なお、式１７は、解析的な積分演算ができ
ないため、例えば、台形公式等を利用した数値積分演算
を行って求めれば良い。
ないため、例えば、台形公式等を利用した数値積分演算
を行って求めれば良い。
【００７５】１例として、各種パラメータを以下のよう
に設定して、電界の伝搬による位相の変化量を計算す
る。
に設定して、電界の伝搬による位相の変化量を計算す
る。
【００７６】 使用周波数 ：９３９２．５（ＭＨｚ） フレア開き角 ：θ＝３６．３（°） フレア開口幅 ：ｗ＝９０．９（ｍｍ） フレア内伝搬距離：ｂ＝７５．７（ｍｍ） を、上記式１１、式１７に代入して、位相変化量を計算
すると、 ｋvb＝８５３．２（°） ｋub＝８２３．１（°） となり、電界Ｅu、Ｅvの間で生じる位相差ξ（「ｋvb−
ｋub」）は、約３０°となる。
すると、 ｋvb＝８５３．２（°） ｋub＝８２３．１（°） となり、電界Ｅu、Ｅvの間で生じる位相差ξ（「ｋvb−
ｋub」）は、約３０°となる。
【００７７】したがって、自由空間で良好な円偏波変換
特性を有する変換器を、フレア内に設置するだけでは、
上記位相差の影響によって、フレアから外部に向けて放
射される電界の軸比は劣化する。
特性を有する変換器を、フレア内に設置するだけでは、
上記位相差の影響によって、フレアから外部に向けて放
射される電界の軸比は劣化する。
【００７８】今、フレア内の伝搬によって発生する、Ｕ
軸に沿った電界に対する、Ｖ軸に沿った電界の相対的な
位相ξを３０°とし、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄによ
って生じる電界Ｅｘの、Ｅｙに対する相対位相φを９０
°として、式６から、金属フレアＧの開口面における放
射電界の軸比を計算してみる。
軸に沿った電界に対する、Ｖ軸に沿った電界の相対的な
位相ξを３０°とし、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄによ
って生じる電界Ｅｘの、Ｅｙに対する相対位相φを９０
°として、式６から、金属フレアＧの開口面における放
射電界の軸比を計算してみる。
【００７９】図７はその計算結果を示したものであり、
横軸は金属フレアの長手方向を示すＵ軸と、ミアンダ線
路型偏波変換器の、ｙ軸（図６参照）とのなす角ξであ
る。
横軸は金属フレアの長手方向を示すＵ軸と、ミアンダ線
路型偏波変換器の、ｙ軸（図６参照）とのなす角ξであ
る。
【００８０】図７を参照するとわかるように、角度ξを
約３５°に設定して、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄを金
属フレアＧ内部に置けば、放射電波の軸比は、角度δを
「４５°」にした場合の４．８（ｄＢ）から１．９（ｄ
Ｂ）へと改善される。
約３５°に設定して、ミアンダ線路型偏波変換器Ｄを金
属フレアＧ内部に置けば、放射電波の軸比は、角度δを
「４５°」にした場合の４．８（ｄＢ）から１．９（ｄ
Ｂ）へと改善される。
【００８１】図８は、角度ξと前記相対位相φの２つを
変数をパラメータとした場合の、軸比の値の変化の様子
を示しており、金属フレア内で発生する位相差ξは、３
０°として計算した。
変数をパラメータとした場合の、軸比の値の変化の様子
を示しており、金属フレア内で発生する位相差ξは、３
０°として計算した。
【００８２】この図８から、ξ、φを同時に調整するこ
とにより、放射電界の軸比を１．０（ｄＢ）以下にでき
ることが分かる。
とにより、放射電界の軸比を１．０（ｄＢ）以下にでき
ることが分かる。
【００８３】計算によれば、ξが３２°、φが１０４°
の時、軸比０．１３(ｄＢ)が実現可能であることがわか
った。
の時、軸比０．１３(ｄＢ)が実現可能であることがわか
った。
【００８４】以上の計算を、各種の形状を有する金属フ
レア、ホーンアンテナ等に対して行い、適切な偏波変換
位相特性を有する変換器を、適切な設置傾き角（例え
ば、図５に示す、角度ξ）を有した状態で、金属フレア
内の適切な位置に設けることにより、良好な特性を有す
る円偏波アンテナを、安価に実現することが可能であ
る。 なおい、ここでは偏波変換器として、主としてミ
アンダ線路型偏波変換器を例にとり説明してきたが、も
ちろん、ミアンダ線路型偏波変換器に限られないことは
言うまでもなく、例えば、平行平板型偏波変換器等の他
の偏波変換器を使用しても良い。
レア、ホーンアンテナ等に対して行い、適切な偏波変換
位相特性を有する変換器を、適切な設置傾き角（例え
ば、図５に示す、角度ξ）を有した状態で、金属フレア
内の適切な位置に設けることにより、良好な特性を有す
る円偏波アンテナを、安価に実現することが可能であ
る。 なおい、ここでは偏波変換器として、主としてミ
アンダ線路型偏波変換器を例にとり説明してきたが、も
ちろん、ミアンダ線路型偏波変換器に限られないことは
言うまでもなく、例えば、平行平板型偏波変換器等の他
の偏波変換器を使用しても良い。
【００８５】以下、他の実施例について述べる。
【００８６】上記の実施例では、変換器の一例として、
ミアンダ線路型偏波変換器を採用し、該変換器を、垂直
偏波抑圧格子と、隙間を設けずに密着させて設置した構
成としたが、図９に示す第２実施例のように、ミアンダ
線路型偏波変換器Ｄを、垂直偏波抑圧格子Ｈと金属フレ
アＧの開口面の間の任意の位置に置いても良い。もちろ
ん前述の条件を満たしていることが前提となることは言
うまでもない。
ミアンダ線路型偏波変換器を採用し、該変換器を、垂直
偏波抑圧格子と、隙間を設けずに密着させて設置した構
成としたが、図９に示す第２実施例のように、ミアンダ
線路型偏波変換器Ｄを、垂直偏波抑圧格子Ｈと金属フレ
アＧの開口面の間の任意の位置に置いても良い。もちろ
ん前述の条件を満たしていることが前提となることは言
うまでもない。
【００８７】また、図１０に示す第３の実施例のよう
に、ミアンダ線路型偏波変換器の替わりに、金属平板を
平行に配置して構成した、平行平板型偏波変換器Ｉを使
用した実施例も考えられ、使用する偏波変換器は、前述
のようなミアンダ線路型偏波変換器に限られないことは
いうまでもない。なお、図１０に示す実施例の場合、ミ
アンダ線路型偏波変換器における線路軸ＹとＸ軸は、そ
れぞれ、平行平板型偏波変換器を構成する平板の接戦方
向軸Ｙ’、法線方向軸Ｘ’に対応して考えれば、上記の
説明がそのままあてはまる。
に、ミアンダ線路型偏波変換器の替わりに、金属平板を
平行に配置して構成した、平行平板型偏波変換器Ｉを使
用した実施例も考えられ、使用する偏波変換器は、前述
のようなミアンダ線路型偏波変換器に限られないことは
いうまでもない。なお、図１０に示す実施例の場合、ミ
アンダ線路型偏波変換器における線路軸ＹとＸ軸は、そ
れぞれ、平行平板型偏波変換器を構成する平板の接戦方
向軸Ｙ’、法線方向軸Ｘ’に対応して考えれば、上記の
説明がそのままあてはまる。
【００８８】以上のように、フレアやホーンアンテナ等
の開口面の存在する位置に偏波変換器を取り付ける等の
従来技術に替えて、条件１を満足するようにして、アン
テナ内部の所定位置に、偏波変換器を設定し配置すれ
ば、小型かつ安価な円偏波アンテナを実現できる。本発
明によれば、簡単な構造で、良好な円偏波を放射し、か
つ、偏波変換器自体の小型化が可能になる効果がある。
の開口面の存在する位置に偏波変換器を取り付ける等の
従来技術に替えて、条件１を満足するようにして、アン
テナ内部の所定位置に、偏波変換器を設定し配置すれ
ば、小型かつ安価な円偏波アンテナを実現できる。本発
明によれば、簡単な構造で、良好な円偏波を放射し、か
つ、偏波変換器自体の小型化が可能になる効果がある。
【００８９】
【発明の効果】アンテナ内に装着する偏波変換器が小型
であり、良好な円偏波を放射する円偏波アンテナを実現
できる。
であり、良好な円偏波を放射する円偏波アンテナを実現
できる。
【図１】ミアンダ線路型偏波変換器の構造の説明図であ
る。
る。
【図２】偏波変換器を使用した、従来の円偏波アンテナ
の説明図である。
の説明図である。
【図３】直交する２つの直線偏波の位相定数が異なるこ
との説明図である。
との説明図である。
【図４】本発明にかかる実施例の断面図である。
【図５】本発明にかかる実施例の正面図である。
【図６】直線偏波電界と、変換器およびフレアの座標系
の説明図である。
の説明図である。
【図７】変換器傾き角と軸比の関係を示す説明図であ
る。
る。
【図８】変換器傾き角および変換器位相特性と、軸比と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図９】本発明にかかる他の実施例の説明図である。
【図１０】本発明にかかる他の実施例の説明図である。
１…ミアンダ線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−206006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−227204（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−130006（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−136624（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−167340（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206007（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−173809（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−114519（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 15/24 H01P 1/17 H01Q 21/24
Claims (2)
- 【請求項１】直線偏波を放射する直線状アレイアンテナ
と、該直線状アレイアンテナから放射された直線偏波の
垂直偏波成分を抑圧する垂直偏波抑圧格子と、アンテナ
軸に直交する断面のビームを絞るために、前記直線状ア
レイアンテナおよび垂直偏波抑圧格子を覆うように設け
られ、その一部に開口を有する金属フレアと、ミアンダ
型直線偏波・円偏波変換器を具備し、 前記変換器を通過した電界が、前記金属フレア内を、金
属フレアの開口面まで伝搬するときにうける水平偏波お
よび垂直偏波間の位相差をζとし、前記変換器を構成す
るミアンダ線路の伸びる方向および前記金属フレアの長
手方向のなす角度をξとして、次式 【数１】 ∠（（ｊｔａｎ（ξ）ｓｉｎ（ξ）＋ｃｏｓ（ξ））ｅｘｐ（ｊζ））−∠（ −ｊｔａｎ（ξ）ｃｏｓ（ξ）＋ｓｉｎ（ξ）） （ただし、ｅｘｐは、自然対数の底のべき乗、ｊは、虚
数単位、ｘ、ｙを実数として、∠は、∠（ｘ＋ｊｙ）＝
ｉｎｖｔａｎ（ｙ／ｘ）なる角度を示す。ここで、ｉｎ
ｖｔａｎは、逆正接関数を表す）の示す値が９０°とな
る条件を満たすように、角度ξを設定し、かつ、前記変
換器を前記金属フレア内の所定位置に設けたことを特徴
とする円偏波アンテナ。 - 【請求項２】請求項１において、さらに、ミアンダ線路
およびスペーサーを有して構成される前記変換器によっ
て発生する水平偏波および垂直偏波間の位相差をφとし
て、次式 【数２】 ∠（（ｅｘｐ（ｊφ）ｔａｎ（ξ）ｓｉｎ（ξ）＋ｃｏｓ（ξ））ｅｘｐ（ｊ ζ））−∠（ｅｘｐ（−ｊφ）ｔａｎ（ξ）ｃｏｓ（ξ）＋ｓｉｎ（ξ）） （ただし、ｅｘｐは、自然対数の底のべき乗、ｊは、虚
数単位、ｘ、ｙを実数として、∠は、∠（ｘ＋ｊｙ）＝
ｉｎｖｔａｎ（ｙ／ｘ）なる角度を示す。ここで、ｉｎ
ｖｔａｎは、逆正接関数を表す）の示す値が９０°とな
るように、ミアンダ線路幅を含むミアンダ線路寸法、お
よび、スペーサー幅を設定したことを特徴とする円偏波
アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20946993A JP3343408B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 円偏波アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20946993A JP3343408B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 円偏波アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766624A JPH0766624A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3343408B2 true JP3343408B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=16573383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20946993A Expired - Fee Related JP3343408B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 円偏波アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3343408B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018007212A1 (de) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Steuerbares phasenstellglied für elektromagnetische wellen |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7099795B2 (ja) | 2018-10-12 | 2022-07-12 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | アンテナ及び無線デバイス |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20946993A patent/JP3343408B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018007212A1 (de) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Steuerbares phasenstellglied für elektromagnetische wellen |
| IL264101A (en) * | 2016-07-08 | 2019-01-31 | Draexlmaier Lisa Gmbh | Controllable phase control component for electromagnetic waves |
| US10868349B2 (en) | 2016-07-08 | 2020-12-15 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Controllable phase control element for electromagnetic waves |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766624A (ja) | 1995-03-10 |
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