JP3668649B2 - Primary radiator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星放送反射式アンテナ等に備えられる一次放射器に係り、特に、円偏波を直線偏波に変換するのに好適な一次放射器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7はこの種の一次放射器の従来例を示すものであり、同図(a)は左側面図、同図(b)は断面図である。この一次放射器は、一端にホーン部1aを有し他端を閉塞面1bとした導波管1と、導波管1の内部に設置された90度移相板2と、導波管1の壁面から内部に挿入された第1および第2プローブ3,4とを具備しており、これらプローブ3,4と閉塞面1aとの距離は管内波長の約1/4波長分だけ離れている。ホーン部1aは円錐状に開口しており、このホーン部1aを含め導波管1は亜鉛ダイキャスト等で一体成形されている。90度移相板2は所定の厚さを有する誘電体板からなり、この90度移相板2はホーン部1aの開口端から挿入され、導波管1の内壁に圧入等により固定されている。両プローブ3,4は互いに直交しており、90度移相板2は第1および第2プローブ3,4に対して略45度傾いた状態で設置されている。
【0003】
このように構成された一次放射器において、衛星から送信された左旋円偏波および右旋円偏波は、ホーン部1aから導波管1の内部に導かれ、90度移相板2により直線偏波に変換される。図7に示す例では、左旋円偏波が垂直偏波に変換され、右旋円偏波が水平偏波に変換されるため、左旋円偏波は導波管1内に垂直に設置されている第1プローブ3により受信され、右旋円偏波は導波管1内に水平に設置されている第2プローブ4により受信され、その受信信号は図示せぬコンバータ回路でIF周波数信号に周波数変換されて出力される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の如く構成された従来の一次放射器においては、導波管1の先端から突出するホーン部1aには所望の開口径と長さが必要であり、しかも、このホーン部1aに続く導波管1の内部に90度移相板2を固定する必要があるため、一次放射器が導波管1の軸線方向に長くなるという問題があった。特に、導波管1の内部に固定される90度移相板2については、円偏波を直線偏波に変換するために十分な長さを必要とするため、導波管1の全長が90度移相板2の設置スペースによって大きくなり、このことが一次放射器の小型化を妨げる大きな要因となっていた。また、90度移相板2はホーン部1aから挿入されて導波管1の内部に固定されるが、この90度移相板2を両プローブ3,4に対して略45度傾いた状態で精度良く固定するのは困難であり、組立作業性が悪いという問題もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導波管の開口端に放射部を有する誘電体フィーダを保持すると共に、この誘電体フィーダの放射部とは反対側の部位にプローブに対して約45度の角度で交叉して導波管の径方向へ延びる90度移相部を形成し、この90度移相部を幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起にて構成することとする。このように構成すると、誘電体フィーダがホーン部と90度移相板としての両機能を有するため、一次放射器の全長を大幅に短くすることができると共に、段付き溝または段付き突起からなる90度移相部によって直交する偏波に対してインピーダンス整合することができ、しかも、90度移相部をプローブに対して精度良く位置合わせすることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の一次放射器では、一端に電波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開口端に保持された誘電材料からなる誘電体フィーダと、前記導波管内に挿入されたプローブとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と前記導波管の内面に固定される保持部とを設けると共に、この保持部の端面に前記プローブと約45度の角度で交叉して前記導波管の径方向へ延びる90度移相部を形成し、前記90度移相部が溝幅の異なる複数の凹溝を前記導波管の管軸方向へ連続させた段付き溝からなり、前記各凹溝がそれぞれ電波の約1/4波長の深さを有する構成とした。
【0007】
また、本発明の一次放射器では、一端に電波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開口端に保持された誘電材料からなる誘電体フィーダと、前記導波管内に挿入されたプローブとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と前記導波管の内面に固定される保持部とを設けると共に、この保持部の端面に前記プローブに対して約45度の角度で交叉して前記導波管の径方向へ延びる90度移相部を形成し、前記90度移相部が板厚の異なる複数の凸部を前記導波管の管軸方向へ連続させた段付き突起からなり、前記各凸部がそれぞれ電波の約1/4波長の高さを有する構成とした。
【0008】
このように構成すると、誘電体フィーダの放射部から入力した円偏波が90度移相部で直線偏波に変換されるため、一次放射器の全長を大幅に短くすることができと共に、90度移相部が幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起からなるため、直交する偏波に対してインピーダンス整合することができ、しかも、90度移相部が誘電体フィーダに一体形成されているため、90度移相部をプローブに対して精度良く位置合わせすることができる。その際、段付き溝を構成する凹溝や段付き突起を構成する凸部の数は特に限定されないが、段付き溝を幅広な凹溝の底面に幅狭な凹溝を連続させた2段構成にしたり、段付き突起を幅広な凸部の端面に幅狭な凸部を突出させた2段に構成にすると、90度移相部の長さを効果的に短縮することができて好ましい。
【0009】
また、上記の構成において、前記放射部が前記導波管の開口端から突出方向へ広がるラッパ状に形成されていると共に、該放射部の端面に複数の環状溝が形成されていると、放射部の端面と環状溝の底面で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされるため、放射部に向かう電波の反射成分がほとんどなくなり、電波を効率良く誘電体フィーダに収束させることができる。
【0010】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると、図1は本発明の第1実施例に係る一次放射器の断面図、図2は図1の矢印A方向から見た側面図、図3は該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの斜視図である。
【0011】
これらの図に示すように、本実施例に係る一次放射器は、一端を開口し他端を閉塞面5aとした断面円形の導波管5と、この導波管5の開口端に保持された誘電体フィーダ6とを具備しており、導波管5の内部には第1プローブ7と第2プローブ8が互いに直交するように設置されている。これらプローブ7,8と閉塞面5aとの距離は管内波長λgの約1/4波長分だけ離れており、両プローブ7,8は図示せぬコンバータ回路に接続されている。
【0012】
誘電体フィーダ6は誘電正接の低い誘電材料からなり、本実施例の場合は価格の点を考慮して安価なポリエチレン(誘電率ε=2.25)が用いられている。この誘電体フィーダ6は、一端面に90度移相部としての凹部9を有する保持部6aと、保持部6aの他端から円錐状に連続する放射部6bとで構成されており、放射部6bは導波管5の開口端から外部に突出している。保持部6aの外径は導波管5の内径とほぼ同じに設定されており、この保持部6aを導波管5の開口端内面に圧入することにより、誘電体フィーダ6は導波管5に固定されている。凹部9は幅広な凹溝9aの底面に幅狭な凹溝9bを連続させた段付き孔であり、両凹溝9a,9bの深さは誘電体フィーダ6内を伝播する電波波長λεの約1/4波長に設定されている。図2に示すように、凹部9(凹溝9a,9b)は導波管5の径方向へ延びており、その延出方向は第1および第2プローブ7,8に対してそれぞれ略45度の角度で交叉している。
【0013】
このように構成された一次放射器において、衛星から送信された左旋円偏波および右旋円偏波は、放射部6bから進入して誘電体フィーダ6内を伝播し、保持部6aの端面に形成された凹部9により、左旋円偏波は垂直偏波に変換され、右旋円偏波は水平偏波に変換される。その際、凹部9を構成する両凹溝9a,9bの深さは誘電体フィーダ6内を伝播する電波波長λεの約1/4波長に設定されているため、保持部6aの端面および幅狭な凹溝9bの底面で反射した電波と、幅広な凹溝9aの底面で反射した電波との位相が逆転してキャンセルされる。これにより、誘電体フィーダ6内を伝播して導波管5内に向かう電波の反射成分がほとんどなくなり、誘電体フィーダ6と導波管5とのインピーダンス整合が良好になる。そして、導波管5に入力した水平偏波と垂直偏波からなる直線偏波のうち、垂直偏波に変換された左旋円偏波は第1プローブ7により受信され、水平偏波に変換された右旋円偏波は第2プローブ8により受信され、その受信信号は図示せぬコンバータ回路でIF周波数信号に周波数変換されて出力される。
【0014】
上記した第1実施例にあっては、放射部6bを有する誘電体フィーダ6の保持部5aの端面に形成された凹部9が円偏波を直線偏波に変換する90度移相部として機能するため、導波管5と誘電体フィーダを含む一次放射器の全長を小型化することができる。また、保持部6aに十分な長さを確保しても誘電体フィーダ6の全長が長くならないため、誘電体フィーダ6の姿勢を安定化することができ、しかも、誘電体フィーダ6に90度移相部としての凹部9が一体形成されているため、凹部9をプローブ7,8に対して精度良く位置合わせすることができる。さらに、凹部9が2つの凹溝9a,9bを階段状に連続させた段付き孔からなり、両凹溝9a,9bの深さが誘電体フィーダ6内を伝播する電波波長λεの約1/4波長に設定されているため、各凹溝9a,9bの底面と開放端で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされ、誘電体フィーダ6と導波管5とのインピーダンス整合が良好になる。
【0015】
図4は本発明の第2実施例に係る一次放射器の断面図、図5は図4の矢印B方向から見た側面図であり、図1〜図3に対応する部分には同一符号を付してある。
【0016】
この第2実施例が前述した第1実施例と相違する点は、誘電体フィーダ6の保持部6aの端面に90度移相部としての凸部10を形成したことにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。この凸部10は凹部9を逆にした形状、すなわち、幅広な凸部10aの端面から幅狭な凸部10bが突出する段付き突起であり、両凸部10a,10bの高さは誘電体フィーダ6内を伝播する電波波長λεの約1/4波長に設定されている。したがって、誘電体フィーダ6内を伝播して保持部6aの端面に向かう電波のうち、両凸部10a,10bの端面と底面側で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされるため、誘電体フィーダ6内を伝播する電波の反射成分がほとんどなくなり、誘電体フィーダ6と導波管5のインピーダンス整合が良好になる。
【0017】
このように構成された一次放射器では、保持部6aの端面に形成した凸部10が円偏波を直線偏波に変換する90度移相部として機能するため、第1実施例に比べると誘電体フィーダ6の全長は若干長くなるものの、ほぼ同様の効果を奏することができる。
【0018】
なお、本発明による一次放射器は上記各実施例に限定されず、種々の変形例を採用することができる。例えば、90度移相部として機能する凹部9や凸部10の段数を適宜増減したり、導波管5や誘電体フィーダ6の保持部6aの断面形状を円形に代えて角形にすることも可能である。
【0019】
また、誘電体フィーダの放射部の形状も上記各実施例の円錐形に限定されず、放射部自体の長さもより縮めるために、図6に示すように、放射部6bをラッパ状に広がる形状にしても良い。この場合、放射部6bの端面に複数の環状溝11を形成し、各環状溝7の深さを空気中を伝播する電波波長λ0の約1/4波長に設定すると、放射部6bの端面と環状溝11の底面で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされるため、放射部6bに向かう電波の反射成分がほとんどなくなり、電波を効率良く誘電体フィーダ6に収束させることができる。
【0020】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0021】
導波管の開口端に放射部を有する誘電体フィーダを保持すると共に、この誘電体フィーダの放射部とは反対側の部位にプローブと約45度の角度で交叉して導波管の径方向へ延びる90度移相部を形成し、この90度移相部を幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起にて構成すると、放射部から誘電体フィーダ内に入力した円偏波が90度移相部で直線偏波に変換されるため、一次放射器の全長を大幅に短くすることができると共に、90度移相部が幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起からなるため、直交する偏波に対してそれぞれ良好にインピーダンス整合することができ、しかも、90度移相部が誘電体フィーダに一体形成されているため、90度移相部をプローブに対して精度良く位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る一次放射器の断面図である。
【図2】図1の矢印A方向から見た側面図である。
【図3】該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの斜視図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る一次放射器の断面図である。
【図5】図4の矢印B方向から見た側面図である。
【図6】誘電体フィーダの変形例を示す断面図である。
【図7】従来例に係る一次放射器の説明図である。
【符号の説明】
5 導波管
5a 閉塞面
6 誘電体フィーダ
6a 保持部
6b 放射部
7 第1プローブ
8 第2プローブ
9 凹部
9a,9b 凹溝
10,10a,10b 凸部
11 環状溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a primary radiator provided in a satellite broadcast reflection antenna or the like, and more particularly to a primary radiator suitable for converting circularly polarized waves into linearly polarized waves.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows a conventional example of this type of primary radiator, wherein FIG. 7 (a) is a left side view and FIG. 7 (b) is a cross-sectional view. The primary radiator includes a waveguide 1 having a horn portion 1a at one end and a closed surface 1b at the other end, a 90-degree phase shift plate 2 installed inside the waveguide 1, and a waveguide 1 The first and
[0003]
In the primary radiator configured as described above, the left-handed circularly polarized wave and the right-handed circularly polarized wave transmitted from the satellite are guided into the waveguide 1 from the horn portion 1a and linearly moved by the 90-degree phase shift plate 2. Converted to polarization. In the example shown in FIG. 7, since the left-handed circularly polarized wave is converted into the vertically polarized wave and the right-handed circularly polarized wave is converted into the horizontally polarized wave, the left-handed circularly polarized wave is installed vertically in the waveguide 1. The right-handed circularly polarized wave is received by the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional primary radiator configured as described above, the horn portion 1a protruding from the tip of the waveguide 1 needs to have a desired opening diameter and length, and continues to the horn portion 1a. Since it is necessary to fix the 90-degree phase shift plate 2 inside the waveguide 1, there is a problem that the primary radiator becomes longer in the axial direction of the waveguide 1. In particular, the 90-degree phase shift plate 2 fixed inside the waveguide 1 needs a sufficient length to convert circularly polarized light into linearly polarized light. The size increases due to the installation space of the 90-degree phase shift plate 2, and this is a major factor that hinders downsizing of the primary radiator. The 90-degree phase shift plate 2 is inserted from the horn 1a and fixed inside the waveguide 1. The 90-degree phase shift plate 2 is tilted by about 45 degrees with respect to the
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention holds the dielectric feeder having a radiating portion on the open end of the waveguide, the radiation portion of the dielectric feeder intersect at an angle of about 45 degrees with respect to the probe at a site opposite A 90-degree phase shift portion extending in the radial direction of the waveguide is formed, and the 90-degree phase shift portion is configured by a stepped groove or a stepped projection having a step in the width direction . If comprised in this way, since a dielectric feeder has both functions as a horn part and a 90-degree phase shift plate, while being able to greatly shorten the full length of a primary radiator, it consists of a stepped groove | channel or a stepped protrusion. Impedance matching can be performed with respect to orthogonal polarization by the 90-degree phase shift section, and the 90-degree phase shift section can be accurately aligned with the probe.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the primary radiator of the present invention, a waveguide having an opening for introducing a radio wave at one end thereof, a dielectric feeder made of a dielectric material held at the opening end of the waveguide, and inserted into the waveguide. The dielectric feeder is provided with a radiating portion protruding from the open end of the waveguide and a holding portion fixed to the inner surface of the waveguide, and the probe is disposed on the end surface of the holding portion. A 90-degree phase shift portion extending in the radial direction of the waveguide is formed by crossing at an angle of about 45 degrees, and the 90-degree phase shift portion includes a plurality of concave grooves having different groove widths. Each groove has a depth of about ¼ wavelength of the radio wave .
[0007]
In the primary radiator of the present invention, a waveguide having an opening for introducing a radio wave at one end, a dielectric feeder made of a dielectric material held at the opening end of the waveguide, and the waveguide The dielectric feeder is provided with a radiation portion protruding from the open end of the waveguide and a holding portion fixed to the inner surface of the waveguide, and the end surface of the holding portion is provided with the A 90-degree phase shift portion extending in the radial direction of the waveguide is formed by crossing at an angle of about 45 degrees with respect to the probe, and the 90-degree phase shift portion guides the plurality of convex portions having different plate thicknesses to the waveguide. The projections are stepped projections continuous in the tube axis direction of the tube, and each of the convex portions has a height of about a quarter wavelength of the radio wave.
[0008]
If comprised in this way, since the circularly polarized wave input from the radiation | emission part of the dielectric feeder will be converted into a linear polarization | polarized-light by a 90 degree | times phase-shifting part, the full length of a primary radiator can be reduced significantly, and 90 Since the phase shift part is composed of a stepped groove or a stepped protrusion having a step in the width direction, impedance matching can be performed with respect to orthogonal polarized waves, and the 90 degree phase shift part is in the dielectric feeder. Since it is integrally formed, the 90-degree phase shift portion can be accurately aligned with the probe. At that time, the number of the concave grooves constituting the stepped groove and the number of convex parts constituting the stepped protrusion is not particularly limited, but the stepped groove is a two-stage having a narrow concave groove continuously on the bottom surface of the wide concave groove. It is preferable to use a two-step structure in which the stepped protrusion is formed on the end surface of the wide protrusion, or the length of the 90-degree phase shift portion can be effectively shortened. .
[0009]
Further, in the above configuration, when the radiating portion is formed in a trumpet shape extending in the protruding direction from the open end of the waveguide, and a plurality of annular grooves are formed on the end face of the radiating portion, Since the phase of the radio wave reflected by the end face of the portion and the bottom surface of the annular groove is reversed and canceled, there is almost no reflection component of the radio wave toward the radiating portion, and the radio wave can be efficiently converged on the dielectric feeder.
[0010]
【Example】
Embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a primary radiator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view seen from the direction of arrow A in FIG. It is a perspective view of the dielectric material feeder with which a radiator is equipped.
[0011]
As shown in these drawings, the primary radiator according to the present embodiment is held by a
[0012]
The
[0013]
In the primary radiator configured as described above, the left-handed circularly polarized wave and the right-handed circularly polarized wave transmitted from the satellite enter from the radiating
[0014]
In the first embodiment described above, the
[0015]
4 is a cross-sectional view of a primary radiator according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a side view seen from the direction of arrow B in FIG. 4, and parts corresponding to those in FIGS. It is attached.
[0016]
The second embodiment is different from the first embodiment described above in that a convex portion 10 as a 90-degree phase shift portion is formed on the end face of the holding portion 6a of the
[0017]
In the primary radiator configured as described above, the convex portion 10 formed on the end face of the holding portion 6a functions as a 90-degree phase shift portion that converts circularly polarized light into linearly polarized light. Therefore, compared to the first embodiment. Although the overall length of the
[0018]
In addition, the primary radiator by this invention is not limited to said each Example, A various modification can be employ | adopted. For example, the number of steps of the
[0019]
Further, the shape of the radiating portion of the dielectric feeder is not limited to the conical shape of each of the above embodiments, and the radiating
[0020]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form as described above, and has the following effects.
[0021]
Holds the dielectric feeder having a radiating portion on the open end of the waveguide, the radial direction of the dielectric crossover to waveguide at an angle of the probe and approximately 45 degrees at the site opposite to the radiating portion of the feeder If the 90-degree phase shift part is formed with a stepped groove or stepped protrusion having a step in the width direction, the circular deviation input from the radiating part into the dielectric feeder is formed. since the wave is converted into linear polarization with 90 degree phase shifting unit, Rutotomoni can greatly reduce the overall length of the primary radiator, stepped
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a primary radiator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view as seen from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a dielectric feeder provided in the primary radiator.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a primary radiator according to a second embodiment of the present invention.
5 is a side view seen from the direction of arrow B in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the dielectric feeder.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a primary radiator according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
5
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