JP3706522B2 - 衛星受信用コンバータの導波管装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は二周波数帯衛星受信用コンバータに関し、特に、衛星放送や衛星通信受信用アンテナのコンバータに関するものであって、KuバンドおよびKaバンドなどの2つの離れた周波数帯の、それぞれ2つの円偏波(右旋円偏波と左旋円偏波)を受信するコンバータの入力導波管部に関する。
【0002】
【従来の技術】
衛星放送や衛星通信受信用アンテナは、パラボラアンテナが多く使用されている。パラボラアンテナは、衛星に向けた反射鏡と、反射鏡によって集束された電波を受ける一次放射器と、一次放射器で受けた電波を増幅および周波数変換するコンバータで構成されているが、最近の小型のパラボラアンテナでは一次放射器とコンバータは一体化されたものが多い。
【0003】
現在は、Kuバンド(周波数約10.7〜14.5GHz)を利用した衛星放送、衛星通信が主流であるが、特に米国などにおいては、Kuバンドの周波数帯の割当が過密化してきており、また広い周波数帯域が必要な高品位テレビ放送や、高速化,大容量化が要求されているデータ通信のために、さらに周波数の高いKaバンド(周波数約20GHz)の利用が計画されている。
【0004】
このKuバンドとKaバンドは共存する関係にあり、当然2つの周波数帯の電波を1つのアンテナおよびコンバータで受信するという需要も出てくる。従来の二周波用一次放射器の技術として、たとえばCバンド(周波数約4GHz)とKuバンドを共用する一次放射器がある。
【0005】
図20は従来の二周波共用一次放射器の導波管内部を示す構造図であり、図21はその断面図である。
【0006】
図20および図21を参照して、二周波共用一次放射器は、二重構造の円形導波管(同軸導波管)となっており、外側導波管201に低い周波数帯f1(以下、f1と称する)の信号が通り、内側導波管211に高い周波数帯f2(以下、f2という)の信号が通る。この二周波共用一次放射器は、円偏波受信用であって外側導波管201の内側にはf1信号用の90度位相器202が設けられ、内側導波管211の内側にはf2信号用の90度位相器212が設けられている。
【0007】
図20において、右側から入ってきたf1の円偏波信号は、外側導波管201を通り、90度位相器202によって直線偏波信号に変換され、外側導波管201からステップ変換器203を介して矩形状の分岐導波管204に送られる。
【0008】
f2の円偏波信号は、内側導波管211を通り90度位相器212によって直線偏波信号に変換される。直線偏波に変換された信号f2は、導波管内のプローブ213によって受信され、同軸線路214を通って図示しないf2用コンバータ回路に送られる。
【0009】
同軸線路214は図21に示すように、中心導体215と、その外側の外部導体217と、中心導体215および外部導体217の間の誘電体216から構成されており、中心導体215はプローブ213と電気的に接続され、外部導体217は内側導波管211および外側導波管201にそれぞれ電気的に接続されている。
【0010】
なお、直線偏波に変換されたf1信号も、分岐導波管204から図示しないプローブを介してf1用コンバータ回路に送られる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図20に示すように、従来の二周波数共用一次放射器はもちろんKuバンドとKaバンドの周波数帯にも応用可能であるが、それぞれの周波数帯で1つの偏波(右旋円偏波または左旋円偏波)しか受信できないという問題がある。その理由は、f2用の同軸線路を1本しか配設できない点にある。f2の周波数帯において、2つの偏波(右旋円偏波と左旋円偏波)を受信しようとした場合、図20において水平に配設されたプローブ213と同軸線路214の他にさらにもう1本のプローブと同軸線路を直交する方向(図20でいえば垂直方向)に配設しなければならない。しかし、このような構造にした場合、外側導波管201は直交した2本のf2用同軸線路が貫通することになり、2本の直交する外側導体によって短絡されるため、外側導波管201にはどのような方向の偏波も通過させることができない。
【0012】
外側導波管201にf1信号を通過させることができるのは、f2用同軸線路に直交する偏波のみである。このため、f1,f2それぞれの周波数帯で1つの偏波しか受信できない。今日のように、衛星放送や衛星通信の周波数帯の割当が過密化してくると、電波資源の有効活用の観点から、同じ周波数帯でも2つの偏波を利用する通信手段がとられるようになってくるため、1つの周波数帯について1つの偏波しか受信できない一次放射器あるいはコンバータではその利用価値が低くなってしまう。
【0013】
それゆえに、この発明の主たる目的は、2つの周波数帯を受信するコンバータにおいて、各周波数帯の2つの異なる円偏波を受信する一次放射器を実現し得る二周波数帯衛星受信用コンバータを提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる導波管装置は、第1の導波管の内側に第2の導波管を同軸上に配設した二重の導波管を有する衛星受信用コンバータの導波管装置であって、第1の導波管と第2の導波管との間に配設される第1および第2の隔壁、および第2の導波管の内側に配設される第3の隔壁を備え、第3の隔壁は、第2の導波管における一方の側壁から他方の側壁への方向および入力部から出力部への方向に幅が階段状に広がるように形成され、出力部において第2の導波管の他方の側壁につながり、第1および第2の隔壁は、第1の導波管における側壁から第2の導波管の外壁への方向および入力部から出力部への方向に幅が階段状に広がり、かつ、入力部から出力部への方向に厚みが階段状に増すように形成され、出力部において第2の導波管の外壁につながるとともに、厚みが第2の導波管の外径と同一となる。
【0015】
またこの発明のさらに別の局面に係わる導波管装置は、第1の導波管の内側に第2の導波管を同軸上に配設した二重の導波管を有する衛星受信用コンバータの導波管装置であって、第1の導波管と第2の導波管との間に配設される第1および第2の隔壁、および第2の導波管の内側に配設される第3の隔壁を備え、第3の隔壁は、第2の導波管における一方の側壁から他方の側壁への方向および入力部から出力部への方向に幅がテーパ状に広がるように形成され、出力部において第2の導波管の他方の側壁につながり、第1および第2の隔壁は、第1の導波管における側壁から第2の導波管の外壁への方向および入力部から出力部への方向に幅がテーパ状に広がり、かつ、入力部から出力部への方向に厚みがテーパ状に増すように形成され、出力部において第2の導波管の外壁につながるとともに、厚みが第2の導波管の外径と同一となる。
【0032】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明に用いられる従来の正方形導波管の隔壁ポーラライザの構造を表わした透視図である。
【0033】
図1に示すように、隔壁ポーラライザは、正方形導波管1と隔壁2とから構成されている。入力部は通常の正方形導波管であり、ここに円偏波が入力される。入力部の奥に正方形導波管1の側壁から水平方向に隔壁2の突起が出ており、該隔壁は奥にいくに従って階段状に広がっていき、出力部では隔壁2が導波管のもう一方の側壁につながっていて、2つの矩形導波管に分割された構造になっている。
【0034】
図2は従来の隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、入力部から出力部間での導波管断面形状と、内部を通過する信号の電界方向を、図2の(a)から(d)および(e)から(h)に表わしている。図2の(a)および(e)は、隔壁ポーラライザの入力部において、電界が回転している様子(円偏波)を表わし、(a)は(e)に比べて時間的に偏波の回転角90度に相当する分遅れている。
【0035】
図2(a)から(d)は、垂直方向の電界が直交している水平方向の隔壁2には何ら影響を受けず、出力部の2つの矩形導波管まで通過する状態を表わしている。図2(e)から(h)は、電界が前記隔壁2と平行になっているため、電界はその向きを徐々に変え、出力部の2つの矩形導波管部では(h)に示すとおり、入力の電界と直交する方向に変っている状態を表わしている。
【0036】
同時に、隔壁2によって位相が遅れていくが、隔壁2の長さおよび形状を適当に設定することによって位相を90度遅らせ、出力部の2つの矩形導波管部(図2の(h)では、(d)と同相になるようにしている。すなわち、入力部では(a)より(e)の方の位相が90度進んでいたものが、隔壁2による水平方向電界の90度位相遅れのため、2つの矩形導波管出力部と(d)と(h)では信号が同位相となる。
【0037】
ここで、(d)と(h)とを比較すると、上側の矩形導波管は電界の方向が同じであるため、エネルギ的に加算された電界が生じ、直線偏波が出力されるが、下側の矩形導波管は電界の方向が逆であるため、打消し合ってここには電界が生じない。図示しないが、入力の円偏波の回転方向が逆の場合は、下側の矩形導波管に電界が生じ、上側の矩形導波管には電界が生じない。
【0038】
以上の動作によって、隔壁ポーラライザでは入力された円偏波が、その円偏波の回転方向によって2つの矩形導波管のいずれかに直線偏波となって出力される。隔壁ポーラライザは、出力部における2つの電界の方向が平行となるため、f2用の2本のプローブおよび同軸線路を互いに平行、つまり同一直線上に配設されることになる。
【0039】
なお、図1に示した隔壁ポーラライザの導波管形状は円形導波管を利用したものもある。
【0040】
図3はこの発明の第1の実施形態を表わす二周波共用隔壁ポーラライザの導波管の内部透視図である。この図3に示した第1の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、二重構造の正方形導波管であり、図3に示す左側の入力部は正方形の同軸導波管となっている。
【0041】
図3において、内側の正方形導波管21にはf2の円偏波が入力され、外側の正方形同軸導波管11にはf1の円偏波が入力される。f2用の内側の導波管構造は図1に示した隔壁ポーラライザと同じであり、入力部の奥に導波管の側壁から水平方向に第3の隔壁22の突起が形成されており、隔壁22は奥にいく従って階段状に広がっていき、出力部では隔壁22が導波管21のもう一方の側壁につながって、2つの矩形導波管に分割された構造になっている。
【0042】
f1用の外側導波管11には、第1の隔壁12および第2の隔壁13が配設されており、第1の隔壁12は外側導波管11の一方の壁面から水平方向に突起が出て、突起は奥にいくに従って階段状に広がってき、出力部では隔壁12が内側導波管21の外壁につながっている。第2の隔壁13は隔壁12と軸対称な位置の、内側導波管21の外壁面から水平方向に突起が出て、突起は奥にいくに従って階段状に広がっていき、出力部では隔壁13が外側導波管11の内壁面につながっている。
【0043】
なお、図3において隔壁12,13および14の形状を4段の階段状にしているが、隔壁の段数は4段に限定されるものではない。
【0044】
図4は図3に示した第1の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザを、入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。図4において、f2用の内側における隔壁ポーラライザの動作原理は図2に示した隔壁ポーラライザと同じである。f1用の外側の隔壁ポーラライザは図4の(a)から(d)を見ると、電界は直交している水平方向の第1の隔壁12および第2の隔壁13には何ら影響を受けず、出力部の2つの導波管まで通過する。
【0045】
図4の(e)から(h)を見ると、電界は隔壁12および13と平行になっているため、電界はその向きを徐々に変え、出力部の2つの導波管部では図4の(h)のとおり、入力の電界と直交する方向に変っている。同時に、隔壁12および13によって位相が遅れるが、隔壁12および13の長さおよび形状を適当に設定することによって位相を90度遅らせ、出力部の2つの導波管部(図4の(h)では、(d)と同相になるようにしている。すなわち、入力部では(a)より(e)の方の位相が90度進んでいたものが、隔壁12および13による水平方向電界の位相遅れのため、出力部では(d)と(h)が同相となる。ここで、(d)と(h)を比較すると、上側の導波管は電界の方向が同じであるため、エネルギ的に加算された電界が生じ、直線偏波が出力されるが、下側の導波管は電界の方向が逆であるため、打消し合ってここには電界が生じない。
【0046】
図示しないが、入力の円偏波の回転方向が逆の場合は、下側の導波管に電界が生じ、上側の導波管には電界が生じない。以上の動作によって、f1用の外側隔壁ポーラライザにおいても入力された円偏波が、その円偏波の回転方向によって2つの導波管のいずれかに直線偏波となって出力される。
【0047】
第1の実施形態の2周波共用隔壁ポーラライザは、図4の(d)および(h)に示すとおり、f1信号の2つの偏波およびf2信号の2つの偏波がすべて平行な方向で出力される。
【0048】
図5はこの発明の第2の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザを、入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わしたものである。図5において、f2用における内側の隔壁ポーラライザおよびf1用における外側の隔壁ポーラライザの動作原理は第1の実施の形態と同じであるが、この第2の実施形態では、内側導波管41の第3の隔壁42を、外側導波管31の第1の隔壁32および第2の隔壁33に対して直交する方向に設けている点で異なっている。
【0049】
これにより、第2の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、図5の(d)および(h)に示すとおり、内側隔壁ポーラライザの出力導波管によるf2信号における2つの偏波の電界方向は、外側の隔壁ポーラライザの出力導波管によるf1信号における2つの偏波の電界方向に対して直交する方向に出力される。
【0050】
第1および第2の実施形態ともにf1用の隔壁ポーラライザにおける出力部の2つの導波管は凹形状のいわゆるリッジ導波管となっている。
【0051】
図6はこの発明の第3の実施形態を表わす二周波共用隔壁ポーラライザを、入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。この第3の実施形態も入力部は二重構造の正方形の同軸導波管であり、内側の正方形導波管61にf2の円偏波が入力され、外側の正方形同軸導波管51にf1の円偏波が入力される。
【0052】
f2用の内側の導波管構造は、図1の隔壁ポーラライザと同じであり、入力部の奥に導波管61の側壁内側から水平方向に第3の隔壁62の突起が出ており、この隔壁62は奥にいくに従って階段状に広がっていき、出力部では隔壁62が導波管61のもう一方の側壁につながって2つの矩形導波管に分離した構造になっている。
【0053】
f1用の外側導波管51には、第1の隔壁52および第2の隔壁53が配設されており、第1の隔壁52は外側導波管51の一方の内壁面から水平方向に突起が出て、突起は奥にいくに従って幅および厚みともに広がっていき、出力部では第1の隔壁52が内側導波管61の外壁につながると同時に、厚みは内側導波管61の外径と同じ寸法になっている。第2の隔壁53は前記隔壁52と軸対称な位置の、内側導波管61の外壁面から水平方向に突起が出て、突起は奥にいくに従って幅および厚みともに広がっていき、出力部では隔壁53が外側導波管51の内隔壁につながると同時に、厚みは内側導波管61の外径と同じ寸法になっている。
【0054】
この第3の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザでは、図6の(d)および(h)に示すとおり、f1信号の2つの偏波およびf2信号の2つの偏波がすべて平行な方向で出力される。
【0055】
図7はこの発明の第4の実施形態を表わす二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。f2用の内側における隔壁ポーラライザおよびf1用の外側における隔壁ポーラライザの動作原理は図6に示した第3の実施形態と同じであるが、この第4の実施形態では、内側導波管81の第3の隔壁82を、外側導波管71の第1の隔壁72および第2の隔壁73に対して直交する方向に向けている点が異なる。
【0056】
これにより、この第4の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、図7の(d)および(h)に示すとおり、内側隔壁ポーラライザの出力導波管の、f2信号における2つの偏波の電界方向は、外側の隔壁ポーラライザにおける出力導波管のf1信号における2つの偏波電界の方向に対して直交する方向に出力される。
【0057】
なお、第3および第4の実施形態では、f1用隔壁ポーラライザにおける出力部の2つの導波管は、矩形導波管となっている。
【0058】
図8はこの発明の第5の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザを、入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。この第5の実施形態では、導波管は二重構造の円形導波管であり、その入力部は円形の同軸導波管となっている。図8において、内側の円形導波管101にf2の円偏波が入力され、外側の円形同軸導波管91にf1の円偏波が入力される。f2用の内側の円形導波管101は、入力部の奥に円形導波管101の内壁から水平方向に第3の隔壁102の突起が形成されており、この隔壁102は奥にいくに従って幅が広がっていき、出力部では隔壁102が導波管101のもう一方の壁につながって、2つの半円形導波管に分離した構造になっている。
【0059】
f1用の外側の円形導波管91には、第1の隔壁92および第2の隔壁93が配設されており、第1の隔壁92は外側導波管91の一方の内壁面から水平方向に突起が出て、突起は奥にいくに従って幅が広がっていき、出力部では前記隔壁92が内側導波管101の外壁につながっている。第2の隔壁93は前記隔壁92と軸対称の位置の、内側導波管101の外壁面から水平方向に突起が出て突起は奥にいくに従って幅が広がっていき、出力部では隔壁93が外側導波管91の壁面につながっている。
【0060】
f2用の内側隔壁ポーラライザの動作原理は、図1に示した正方形導波管による隔壁ポーラライザと同じである。f1用の外側隔壁ポーラライザは、図8の(a)から(d)を見ると、電界は直交している水平方向の第1の隔壁92および第2の隔壁93には何ら影響を受けず、出力部の2つの導波管まで通過する。
【0061】
図8の(e)から(h)を見ると、電界は隔壁92および93と平行になっているため、電界はその向きを徐々に変え、出力部の2つの導波管部では図8(h)に示すとおり、入力が電界と直交する方向に変っている。同時に、隔壁92および93によって位相が遅れるが、隔壁92および93の長さおよび形状を適当に設定することによって位相を90度遅らせ、出力部の2つの導波管部(図8(h))では、(d)と同相になるようにしている。すなわち、入力部では(a)より(e)の方の位相が90度進んでいたものが、隔壁92および93による水平方向電界の位相遅れのため、出力部では(d)と(h)が同相となる。ここで、(d)と(h)を比較すると、上側の導波管は電界の方向が同じであるため、エネルギ的に加算された電界が生じ、直線偏波が出力されるが、下側の導波管は電界の方向が逆であるため、打消し合ってここには電界が生じない。
【0062】
なお、図示しないが、入力の円偏波の回転方向が逆の場合は、下側の導波管に電界が生じ、上側の導波管には電界が生じない。また、この第5の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、図8(d)および(h)に示すとおり、f1の2つの偏波およびf2の2つの偏波がすべて平行な方向で出力される。
【0063】
図9はこの発明の第6の実施形態を表わす二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図である。f2用の内側の隔壁ポーラライザおよびf1用の外側における隔壁ポーラライザの動作原理は図8に示した第5の実施形態と同じであるが、この第6の実施形態では、内側の導波管の隔壁を外側の導波管の隔壁に対して直交する方向に向けている点が異なる。これにより、第6の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、図9(d)および(h)に示すとおり、内側の隔壁ポーラライザの出力導波管におけるf2信号の2つの偏波の電界方向は、外側の隔壁ポーラライザの出力導波管におけるf1信号の2つの偏波の電界方向に対して直交している。
【0064】
なお、第5および第6の実施形態ともに、f2用の隔壁ポーラライザにおける出力部の2つの導波管は半円形導波管となり、f1用の隔壁ポーラライザにおける出力部の2つの導波管は扇形の導波管となっている。
【0065】
図10はこの発明の第1,第2,第5および第6の実施形態において、形状が板状に形成された第1〜第3の隔壁の一例を表わす図であり、隔壁の幅は入力側から出力側にいくに従ってステップ(階段)状に広がっている。
【0066】
図11はこの発明の第1,第2,第5および第6の実施形態において、形状が板状であって、第1〜第3の隔壁の一例を表わし、隔壁の幅は入力側から出力側にいくに従って緩やかに広がるテーパ形状となっている。
【0067】
図12はこの発明の第3および第4の実施形態において、外側導波管に配設された第1および第2の隔壁の一例を表わす図であり、入力側から出力側にいくに従って、隔壁の幅がステップ(階段)状に広がると同時に、厚みもステップ(階段)状に厚くなり、出力側では隔壁の厚みが内側導波管の外径寸法と同じになっている。これにより、外側の隔壁ポーラライザにおける出力導波管の形状を矩形導波管とすることができる。
【0068】
図13はこの発明の第3および第4の実施形態において、外側導波管に配設された第1および第2の隔壁の一例を表わす図であり、隔壁は入力側から出力側にいくに従って、幅および厚みともに緩やかに広がるテーパ形状とし、出力側では隔壁の厚みが内側導波管の外側寸法と同じにしている。これにより、外側の隔壁ポーラライザにおける出力導波管の形状が矩形導波管となる。
【0069】
図14はこの発明の第7の実施形態を示す導波管−プローブ変換部の断面図であり、第1の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザにつながる導波管−プローブ変換部を示す。そして、図14(a)は側面断面図であり、(b)は図14(a)の線A−A′に添う正面断面図である。導波管−プローブ変換部は、隔壁ポーラライザによって円偏波から直線偏波に変換された信号を、プローブを介して同軸線路に給電する。
【0070】
図3に示した第1の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザの外側導波管11において、その上下壁面には図14(a)に示すように貫通孔が形成されていて、それぞれには第1のプローブ14と同軸線路16および第2のプローブ15と同軸線路17が配設される。そして、第1のプローブ14および第2のプローブ15によって右旋円偏波および左旋円偏波から2つの直線偏波に変換されたf1信号が受信され、同軸線路16および17を介して外側導波管11の外側へ出力される。
【0071】
また、内側導波管21の上下壁面には貫通孔が形成されていて、そこに第3のプローブ24と同軸線路26および第4のプローブ25と同軸線路27とが配設される。これらの第3のプローブ24および第4のプローブ25によって2つの直線偏波に変換されたf2信号が受信され、同軸線路26および27を介して外側導波管21の外側へ出力される。同軸線路26および27は外側導波管11の内部を貫通して外側導波管11の外側へ出力される。
【0072】
第1の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、f1の2つの偏波およびf2の2つの偏波がすべて平行な方向で出力されるため、図14においてf2信号用の第3のプローブ24および第4のプローブ25は、f1信号用の第1のプローブ14および第2のプローブ15と平行に配設する必要がある。
【0073】
また、導波管内の信号をプローブで受信する場合、プローブから導波管内波長のおよそ1/4(λg/4)離れた位置で導波管を短絡する必要がある。第7の実施形態では、図14に示すとおりf2用の第3のプローブ24および第4のプローブ25用の短絡を、内側導波管の閉塞部28および29で行ない、第3および第4のプローブ24,25を閉塞部28および29からおよそλg/4離れた位置に配設している。
【0074】
f1用の第1のプローブ14および第2のプローブ15用の短絡手段として第3のプローブ24および第4のプローブ25の同軸線路26および27の外側導体を利用し、第1のプローブ14および第2のプローブ15は同軸線路26および27からおよそλg/4離れた位置に配設している。
【0075】
なお、それぞれの同軸線路26,27の出力は図示しないがそれぞれのコンバータ回路に接続される。
【0076】
図15はこの発明の第8の実施形態を示す導波管−プローブ変換部の断面図であり、図5に示した第2の実施形態の二周波共有隔壁ポーラライザにつながる導波管−プローブ変換部を示す。第2実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザの外側導波管31で2つの直線偏波に変換されたf1信号は第1のプローブ34および第2のプローブ35でそれぞれ受信され、同軸線路36および37を介して外側導波管31の外側へ出力される。また、内側導波管41で2つの直線偏波に変換されたf2信号は、第3のプローブ44および第4のプローブ45でそれぞれ受信され、同軸線路46および47を介して外側導波管31の外側へ出力される。同軸線路は外側導波管11の内部を貫通して外側導波管の外側へ出力される。
【0077】
第2の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、内側隔壁ポーラライザの出力導波管におけるf2信号の2つの偏波の電界方向が、外側の隔壁ポーラライザの出力導波管におけるf1信号の2つの偏波の電界方向に対して直交する方向に出力されるため、図15に示すf2信号用の第3のプローブ44および第4のプローブ45はf1信号用の第1のプローブ34および第2のプローブ35と直交する方向に配設される。
【0078】
また、第8の実施形態では、f2用の第3のプローブ44および第4のプローブ45用の短絡をおよそλg/4離れた位置に設けた内側導波管41の閉塞部48および49で行なわれ、f1用の第1のプローブ34および第2のプローブ35用の短絡はおよそλg/4離れた位置に設けた外側導波管31の閉塞部38および39で行なわれる。
【0079】
なお、それぞれの同軸線路の出力は、図示しないがそれぞれのコンバータ回路に接続される。
【0080】
図16はこの発明の第9の実施形態を表わす導波管−プローブ変換部の断面図であり、図6に示した第4の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザにつながる導波管−プローブ変換部を示す。第4の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザの外側導波管71で2つの直線偏波に変換されたf1信号は、第1のプローブ74および第2のプローブ75でそれぞれ受信され、同軸線路76および77を介して外側導波管71の外側へ出力される。これらの第1のプローブ74および第2のプローブ75と同軸線路76および77は外側導波管71の上下壁に形成された貫通孔に挿入されている。
【0081】
また、内側導波管81で2つの直線偏波に変換されたf2信号は、第3のプローブ84および第4のプローブ85でそれぞれ受信され、同軸線路86および87を介して外側導波管71の外側へ出力される。これらの第3のプローブ84および第4のプローブ85と同軸線路86および87は外側導波管71の第1の隔壁72および第2の隔壁73に形成された貫通孔に挿入されている。なお、それぞれの同軸線路の出力は図示しないがそれぞれのコンバータ回路に接続されている。
【0082】
図17はこの発明の第10の実施形態を表わす導波管−プローブ変換部の断面図であり、特に図17(a)は側面断面図を示し、図17(b)は図17(a)の線A−A′に沿う断面図である。前述の第5の実施形態で説明した二周波共用隔壁ポーラライザの外側導波管91で2つの直線偏波に変換されたf1信号は第1のプローブ94および第2のプローブ95でそれぞれ受信され、同軸線96および97を介して外側導波管11の外側へ出力される。第1のプローブ94および第2のプローブ95と同軸線路96および97は外側導波管に形成された貫通孔に挿入されている。
【0083】
また、内側導波管101で2つの直線偏波に変換されたf2信号は第3のプローブ104および第4のプローブ105でそれぞれ受信され、同軸線路106および107を介して外側導波管11の外側へ出力される。これらの同軸線路106および107は外側導波管91の内部を貫通するように形成された貫通孔に挿入されている。
【0084】
図8に示した第5の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザは、f1の2つの偏波およびf2の2つの偏波がすべて平行な方向で出力されるため、図17においてf2信号用の第3のプローブ104および第4のプローブ105はf1信号用の第1のプローブ94および第2のプローブ95と平行に配設する必要がある。また、第10の実施形態では、図17に示すように、f2用の第3のプローブ104および第4のプローブ105用の短絡が内側導波管101の閉塞部108および109で行なわれ、第3および第4のプローブを閉塞部からおよそλg/4離れた位置に配設される。
【0085】
f1用の第1のプローブ94および第2のプローブ95用の短絡手段としては、第3のプローブ104および第4のプローブ105の同軸線路106および107の外側導体が利用され、第1のプローブ94および第2のプローブ95は同軸線路106および107からおよそλg/4離れた位置に配設される。
【0086】
なお、それぞれの同軸線路の出力は、図示しないがそれぞれのコンバータ回路に接続されている。
【0087】
図18はこの発明の第11の実施形態を表わす導波管−プローブ変換部の断面図であり、図9に示した第6の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザにつながる導波管−プローブ変換部を示す。この第11の実施形態は、第8の実施形態の導波管−プローブ変換部に準じるため、その詳細な説明を省略する。
【0088】
図19はこの発明の第12の実施形態を表わす導波管−プローブ変換部の断面図であり、第1,第3および第5の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザにつながるものである。この第12の実施形態では、外側導波管111におけるf1用の2つの出力導波管部分にf1用の第1のプローブ114と第2のプローブ115とが配設され、内側導波管121は外側導波管111の後方に突出し、突出した部分に貫通孔が形成され、そこにf2用の第3のプローブ124と第4のプローブ125のプローブが配設される。
【0089】
また、図19に示した内側導波管121と第3のプローブ124と第4のプローブ125を導波管の軸方向に90度回転させれば、前述の第2,第4および第6の実施形態の二周波共用隔壁ポーラライザにも接続することが可能である。
【0090】
なお、この実施形態では、f2用の第3のプローブ124および第4のプローブ125用の短絡は、およそλg/4離れた位置に設けた内側導波管121の閉塞部128および129で行なわれ、f1用の第1のプローブ114および第2のプローブ115用の短絡は、およそλg/4離れた位置に設けた外側導波管111の閉塞部128および129で行なわれる。
【0091】
この実施形態においても、それぞれの同軸線路116,117,126,127の出力は図示しないがそれぞれのコンバータ回路に接続されている。
【0092】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0093】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第1の導波管の内側に第2の導波管を同軸上に配設し、第1の導波管と第2の導波管との間に複数の隔壁を配設し、第2の導波管の内側に1つの隔壁を配設することにより、各周波数帯の2つの異なる円偏波(右旋円偏波と左旋円偏波)を受信する一次放射器を実現することができる。
【0094】
さらに、第1および第2の隔壁を平行に配設することにより、第1の信号における2つの偏波および第2の信号における2つの偏波をすべて平行な方向で出力することができる。また、この4つの偏波を受信するプローブを平行に配置しあるいは第1の信号における2つのプローブを第2の信号における2つの同軸線路前方に配設することにより、外側導波管の第1の信号における2つの偏波を第2の信号用のための2本の同軸線路に干渉されることなく受信することができる。
【0095】
さらに、第1の信号用の同軸線路と第2の信号用の同軸線路を導波管の軸方向にずらして配設することにより、第1の信号用の回路基板と第2の信号用の回路基板を2枚ずらして配設することができ、回路間の干渉を軽減することができる。
【0096】
また、第1および第2の隔壁を直交するように配設することにより、第1の信号における2つの偏波と第2の信号における2つの偏波を直交する方向で出力することができる。したがって、第1の信号用における2つのプローブと第2の信号用における2つのプローブを直交する方向に配設することにより、外側導波管の第1の信号における2つの偏波を第2の信号用の2本の同軸線路に干渉されることなく受信することができる。さらに、第1の信号用の同軸線路と第2の信号用の同軸線路を同一平面上に配設することが可能となるため、第1の信号用の回路と第2の信号用の回路を同一基板上に構成することができ、コンバータの形状の小型化に寄与することができる。
【0097】
さらに第2の同軸線路を第1の同軸線路よりも後方に突出させ、突出した部分に第2の信号用のプローブを配設することにより、第1の導波管に配設された第1の信号用のプローブと干渉されることはなく、第1の信号用の回路基板と第2の信号用の回路基板を2枚ずらして配設することができ、第1の信号用回路と第2の信号用回路を距離的に離すことができ、回路間の干渉を軽減できる。
【0098】
さらに、第2の信号のための第2の導波管を第1の隔壁および第2の隔壁によって支持することができ、構造的に堅牢な二周波共用一時放射器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に用いられる従来の正方形導波管の隔壁ポーラライザの構造を示す透視図である。
【図2】 図1に示した正方形導波管の隔壁ポーラライザを入力部正面から見た内部断面図であり、その動作原理を示す。
【図3】 この発明の第1の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザの導波管内部透視図である。
【図4】 この発明の第1の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を示す。
【図5】 この発明の第2の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。
【図6】 この発明の第3の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。
【図7】 この発明の第4の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。
【図8】 この発明の第5の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。
【図9】 この発明の第6の実施形態を示す二周波共用隔壁ポーラライザを入力部正面から見た断面図であり、その動作原理を表わす。
【図10】 この発明における二周波共用隔壁ポーラライザの隔壁を板状でステップ形状に形成した例を示す図である。
【図11】 隔壁を板状でテーパ形状に形成した例を示す図である。
【図12】 隔壁をブロック状でステップ形状に形成した例を示す図である。
【図13】 隔壁をブロック状でテーパ形状に形成した例を示す図である。
【図14】 この発明の第7の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザの導波管−プローブ変換部の正面断面図および側面断面図である。
【図15】 この発明の第8の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザの導波管−プローブ変換部の正面断面図および側面断面図である。
【図16】 この発明の第9の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザの導波管−プローブ変換部の正面断面図である。
【図17】 この発明の第10の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザの導波管−プローブ変換部の正面断面図および側面断面図である。
【図18】 この発明の第11の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザの導波管−プローブ変換部の正面断面図および側面断面図である。
【図19】 この発明の第12の実施形態における二周波共用隔壁ポーラライザの導波管−プローブ変換部の側面断面図である。
【図20】 従来の二周波共用一次放射器の内部透視図である。
【図21】 従来の二周波共用一次放射器の内部断面図である。
【符号の説明】
1 正方形導波管、2 隔壁、11,31,51,71 外側正方形導波管、21,41,61,81 内側正方形導波管、12,32,52,72,92 第1の隔壁、13,33,53,73,93 第2の隔壁、22,42,62,82,102 第3の隔壁、91 外側円形導波管、101 内側円形導波管、14,34,74,94 第1のプローブ、15,35,75,95 第2のプローブ、16,17,36,37,76,77,96,97 f1用の同軸線路、26,27,46,47,86,87,106,107 f2用の同軸線路、38,39,110,119 f1用の導波管の閉塞部、28,29,48,108,109 f2用導波管の閉塞部。
Claims (2)
- 第1の導波管の内側に第2の導波管を同軸上に配設した二重の導波管を有する衛星受信用コンバータの導波管装置であって、
前記第1の導波管と前記第2の導波管との間に配設される第1および第2の隔壁、および
前記第2の導波管の内側に配設される第3の隔壁を備え、
前記第3の隔壁は、前記第2の導波管における一方の側壁から他方の側壁への方向および入力部から出力部への方向に幅が階段状に広がるように形成され、前記出力部において前記第2の導波管の前記他方の側壁につながり、
前記第1および第2の隔壁は、前記第1の導波管における側壁から前記第2の導波管の外壁への方向および前記入力部から前記出力部への方向に幅が階段状に広がり、かつ、前記入力部から前記出力部への方向に厚みが階段状に増すように形成され、前記出力部において前記第2の導波管の前記外壁につながるとともに、厚みが前記第2の導波管の外径と同一となることを特徴とする、衛星受信用コンバータの導波管装置。 - 第1の導波管の内側に第2の導波管を同軸上に配設した二重の導波管を有する衛星受信用コンバータの導波管装置であって、
前記第1の導波管と前記第2の導波管との間に配設される第1および第2の隔壁、および
前記第2の導波管の内側に配設される第3の隔壁を備え、
前記第3の隔壁は、前記第2の導波管における一方の側壁から他方の側壁への方向および入力部から出力部への方向に幅がテーパ状に広がるように形成され、前記出力部において前記第2の導波管の前記他方の側壁につながり、
前記第1および第2の隔壁は、前記第1の導波管における側壁から前記第2の導波管の外壁への方向および前記入力部から前記出力部への方向に幅がテーパ状に広がり、かつ、前記入力部から前記出力部への方向に厚みがテーパ状に増すように形成され、前記出力部において前記第2の導波管の前記外壁につながるとともに、厚みが前記第2の導波管の外径と同一となることを特徴とする、衛星受信用コンバータの導波管装置。
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