JP3739637B2 - 一次放射器 - 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、導波管の内部に９０度位相素子としての誘電体板を配設した一次放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５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。この従来例に係る一次放射器は、一端側を開口し他端側を閉塞面とした導波管１０と、導波管１０の内部に配置された誘電体板１１と、導波管１０の外壁面から内部に挿入された一対のプローブ１２，１３とを備えており、これらプローブ１２，１３は導波管１０の閉塞面に対して管内波長の約１／４波長分だけ離れている。導波管１０は断面方形の空洞部を有する方形導波管であり、このような方形導波管は断面円形の円形導波管に比べて、例えばプローブ１２，１３に接続されるＰＣＢ基板（図示せず）の面積を低減することができる等の利点を有する。誘電体板１１は９０度位相素子として機能するもので、均一な厚みを有する誘電体材料によって形成されている。この誘電体板１１は導波管１０の内部の対角線上に位置する両角部に固定されており、その長手方向の両端は入力インピーダンスおよび出力インピーダンスを良好にするためにＶ字状に切り欠かれている。両プローブ１２，１３は互いに直交しており、誘電体板１１は両プローブ１２，１３に対してそれぞれ約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、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円偏波を受信する場合、この円偏波は導波管１０の開口端から内部に導かれた後、導波管１０の内部で誘電体板１１により直線偏波に変換される。すなわち、円偏波は等振幅で互いに９０度の位相差を持つ２つの直線偏波の合成ベクトルが回転している偏波であるため、円偏波が誘電体板１１を通過することにより、９０度ずれている位相が同相となって直線偏波に変換される。図５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、これら垂直偏波および水平偏波をそれぞれプローブ１２，１３に結合させて受信すれば、その受信信号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信号に周波数変換して出力することができる。
【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一次放射器では、断面方形の導波管１０の内部における電界分布は図６に示すようになる。同図から明らかなように、電界Ｅ１（破線）と電界Ｅ２（実線）は導波管１０の角部を中心として円弧状に広がる強度分布となり、導波管１０の角部に固定された誘電体板１１の両縁部に電界Ｅ１が存在しないことがわかる。これは電界Ｅ１，Ｅ２が導波管１０の各平坦面に垂直に向かうからであり、その結果、誘電体板１１内を伝播する偏波成分が少なくなる。このような理由から、誘電体板１１によって９０度ずれている位相を同相にするためには、誘電体板１１を導波管１０の中心軸に沿って充分に長くしなければならず、つまり、必要とされる円偏波変換部の長さが大きくなり、一次放射器の小型化が妨げられるという問題があった。
【０００５】
なお、誘電体板１１を導波管１０の相対向する平坦面に垂直に固定すれば、誘電体板１１内を伝播する偏波成分は多くなるが、この場合、誘電体板１１に対して約４５度傾くプローブ１２，１３を導波管１０の角部に設置する必要があるため、今度はプローブ１２，１３の周囲に電界が存在しなくなり、誘電体板１１で変換された直線偏波をプローブ１２，１３に結合させることができなくなる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、９０度位相素子である誘電体板の長さを短縮し、小型化に好適な一次放射器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一次放射器は、一端側に方形状の開口を有する第１導波管と、この第１導波管の内部に前記開口の互いに平行な二辺と略直交するように配設された誘電体板と、前記第１導波管の他端側に同軸的に連続形成された断面方形状の第２導波管と、この第２導波管の内壁面から中心軸方向へ突出するプローブとを備え、前記誘電体板に対して前記第２導波管の内壁面を略４５度傾けたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された一次放射器では、第１導波管の内部に配置した誘電体板が第２導波管の平坦面に対して略４５度傾いており、この誘電体板は第１導波管の開口の互いに平行な二辺と略直交しているため、誘電体板の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大きくなり、一次放射器の小型化を実現することができる。この場合において、第１導波管の開口形状としては正四角形が好適であるが、それ以外にも正六角形や正八角形等の対向する二辺が互いに平行な正多角形を採用することができる。
【０００９】
上記の構成において、第２導波管の隣接する内壁面間の角部を第１導波管の開口に内接する大きさに設定することが好ましく、このようにすると断面方形状の導波管の一部を圧延して拡げることにより、軸線方向に連続した第１導波管と第２導波管を簡単に製作することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る一次放射器の構成図、図２は該一次放射器の左側面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は該一次放射器の斜視図である。
【００１１】
これらの図に示すように、本実施形態例に係る一次放射器は、一端側に開口１ａを有する中空構造の第１導波管１と、この第１導波管１の他端側に同軸的に連続する中空構造の第２導波管２と、第１導波管１の内部に配設された誘電体板３と、第２導波管２の外壁面から内部に挿入された一対のプローブ４，５とを具備しており、これらプローブ４，５は第２導波管２の図示右端の閉塞面に対して管内波長の約１／４波長分だけ離れている。
【００１２】
第１導波管１は円偏波変換部を構成するもので、図２から明らかなように、第１導波管１の図示左端の開口１ａは正四角形であるが、図３から明らかなように、第１導波管１の途中の断面形状は八角形となっている。一方、第２導波管２は断面方形の空洞部を有する正四角形導波管であり、第１導波管１の開口１ａの各辺と第２導波管２の空洞部の各辺とは略４５度傾いている。すなわち、第１導波管１は逆向きの二等辺三角形を交互に隣接した略八面体であり、一方の二等辺三角形は開口１ａの各辺と第２導波管２の角部との間に位置し、他方の二等辺三角形は開口１ａの角部と第２導波管２の各辺との間に位置している。なお、本実施形態例においては、第２導波管２の空洞部の各角部が第１導波管１の開口１ａの各辺に内接する大きさになるように、開口１ａの一辺の長さＬ１に対する第２導波管２の空洞部の一辺の長さＬ２をＬ２＝Ｌ１／√２の関係に設定してあるが、開口１ａに対する第２導波管２の大きさはこれに限定されず、必要に応じて適宜変更することも可能である。
【００１３】
誘電体板３はポリエチレン等の誘電材料からなる９０度位相素子であり、この誘電体板３は開口１ａの互いに平行な二辺と略直交するように第１導波管１の内部に固定されている。したがって、誘電体板３と第２導波管２の各内壁面とは略４５度傾いた状態になり、誘電体板３は両プローブ４，５に対してそれぞれ約４５度傾いた状態で設置される。
【００１４】
このように構成された一次放射器において、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円偏波を受信する場合、この円偏波は第１導波管１の開口１ａから内部に導かれた後、円偏波変換部である第１導波管１の内部で誘電体板３により直線偏波に変換される。そして、この直線偏波を第２導波管２の内部で両プローブ４，５に結合させ、両プローブ４，５からの受信信号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信号に周波数変換して出力することにより、衛星から送信された円偏波を受信することができる。その際、誘電体板３は第１導波管１の内部で開口１ａの互いに平行な二辺と略直交しており、誘電体板３内を伝播する偏波成分が多くなるため、円偏波変換部を短縮して誘電体板３の長さを短くしても、９０度ずれている位相を同相にすることができる。一方、第１導波管１に連続する第２導波管２について見ると、第２導波管２の各内壁面が誘電体板３と略４５度傾いているため、円偏波変換部の誘電体板３で変換された直線偏波を両プローブ４，５に確実に結合させることができる。したがって、誘電体板３の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大きくなり、その分、円偏波変換部の長さを短くすることができるため、一次放射器の小型化を実現することができる。
【００１５】
上述した実施形態例に係る一次放射器によれば、第１導波管１の内部に配置した誘電体板３が第２導波管２の平坦面に対して略４５度傾いており、この誘電体板３は第１導波管１の開口１ａの互いに平行な二辺と略直交しているため、誘電体板３の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大きくなり、一次放射器の小型化を実現することができる。また、第２導波管２の隣接する内壁面間の角部が第１導波管１の開口１ａに内接する大きさに設定されているため、例えば、第２導波管２と同じ断面形状を有する方形導波管の一部を圧延して拡げることにより、軸線方向に連続した第１導波管１と第２導波管２を簡単に製作することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
導波管を同軸的に連続形成された第１導波管と第２導波管とに分け、第１導波管の開口を方形状にしてその内部に誘電体板を配設すると共に、この誘電体板に対して断面方形状の第２導波管の内壁面を略４５度傾けると、第１導波管内で誘電体板内を伝播する偏波成分を多くしても、第２導波管内で直線偏波をプローブに確実に結合させることができるため、必要とされる誘電体板の長さを短縮して一次放射器の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態例に係る一次放射器の構成図である。
【図２】 該一次放射器の左側面図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】 該一次放射器の斜視図である。
【図５】 従来例に係る一次放射器の説明図である。
【図６】 該一次放射器に備えられる誘電体板と電界の分布状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 第１導波管
１ａ 開口
２ 第２導波管
３ 誘電体板
４，５ プローブ
【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、導波管の内部に９０度位相素子としての誘電体板を配設した一次放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５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。この従来例に係る一次放射器は、一端側を開口し他端側を閉塞面とした導波管１０と、導波管１０の内部に配置された誘電体板１１と、導波管１０の外壁面から内部に挿入された一対のプローブ１２，１３とを備えており、これらプローブ１２，１３は導波管１０の閉塞面に対して管内波長の約１／４波長分だけ離れている。導波管１０は断面方形の空洞部を有する方形導波管であり、このような方形導波管は断面円形の円形導波管に比べて、例えばプローブ１２，１３に接続されるＰＣＢ基板（図示せず）の面積を低減することができる等の利点を有する。誘電体板１１は９０度位相素子として機能するもので、均一な厚みを有する誘電体材料によって形成されている。この誘電体板１１は導波管１０の内部の対角線上に位置する両角部に固定されており、その長手方向の両端は入力インピーダンスおよび出力インピーダンスを良好にするためにＶ字状に切り欠かれている。両プローブ１２，１３は互いに直交しており、誘電体板１１は両プローブ１２，１３に対してそれぞれ約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、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円偏波を受信する場合、この円偏波は導波管１０の開口端から内部に導かれた後、導波管１０の内部で誘電体板１１により直線偏波に変換される。すなわち、円偏波は等振幅で互いに９０度の位相差を持つ２つの直線偏波の合成ベクトルが回転している偏波であるため、円偏波が誘電体板１１を通過することにより、９０度ずれている位相が同相となって直線偏波に変換される。図５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、これら垂直偏波および水平偏波をそれぞれプローブ１２，１３に結合させて受信すれば、その受信信号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信号に周波数変換して出力することができる。
【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一次放射器では、断面方形の導波管１０の内部における電界分布は図６に示すようになる。同図から明らかなように、電界Ｅ１（破線）と電界Ｅ２（実線）は導波管１０の角部を中心として円弧状に広がる強度分布となり、導波管１０の角部に固定された誘電体板１１の両縁部に電界Ｅ１が存在しないことがわかる。これは電界Ｅ１，Ｅ２が導波管１０の各平坦面に垂直に向かうからであり、その結果、誘電体板１１内を伝播する偏波成分が少なくなる。このような理由から、誘電体板１１によって９０度ずれている位相を同相にするためには、誘電体板１１を導波管１０の中心軸に沿って充分に長くしなければならず、つまり、必要とされる円偏波変換部の長さが大きくなり、一次放射器の小型化が妨げられるという問題があった。
【０００５】
なお、誘電体板１１を導波管１０の相対向する平坦面に垂直に固定すれば、誘電体板１１内を伝播する偏波成分は多くなるが、この場合、誘電体板１１に対して約４５度傾くプローブ１２，１３を導波管１０の角部に設置する必要があるため、今度はプローブ１２，１３の周囲に電界が存在しなくなり、誘電体板１１で変換された直線偏波をプローブ１２，１３に結合させることができなくなる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、９０度位相素子である誘電体板の長さを短縮し、小型化に好適な一次放射器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一次放射器は、一端側に方形状の開口を有する第１導波管と、この第１導波管の内部に前記開口の互いに平行な二辺と略直交するように配設された誘電体板と、前記第１導波管の他端側に同軸的に連続形成された断面方形状の第２導波管と、この第２導波管の内壁面から中心軸方向へ突出するプローブとを備え、前記誘電体板に対して前記第２導波管の内壁面を略４５度傾けたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された一次放射器では、第１導波管の内部に配置した誘電体板が第２導波管の平坦面に対して略４５度傾いており、この誘電体板は第１導波管の開口の互いに平行な二辺と略直交しているため、誘電体板の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大きくなり、一次放射器の小型化を実現することができる。この場合において、第１導波管の開口形状としては正四角形が好適であるが、それ以外にも正六角形や正八角形等の対向する二辺が互いに平行な正多角形を採用することができる。
【０００９】
上記の構成において、第２導波管の隣接する内壁面間の角部を第１導波管の開口に内接する大きさに設定することが好ましく、このようにすると断面方形状の導波管の一部を圧延して拡げることにより、軸線方向に連続した第１導波管と第２導波管を簡単に製作することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る一次放射器の構成図、図２は該一次放射器の左側面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は該一次放射器の斜視図である。
【００１１】
これらの図に示すように、本実施形態例に係る一次放射器は、一端側に開口１ａを有する中空構造の第１導波管１と、この第１導波管１の他端側に同軸的に連続する中空構造の第２導波管２と、第１導波管１の内部に配設された誘電体板３と、第２導波管２の外壁面から内部に挿入された一対のプローブ４，５とを具備しており、これらプローブ４，５は第２導波管２の図示右端の閉塞面に対して管内波長の約１／４波長分だけ離れている。
【００１２】
第１導波管１は円偏波変換部を構成するもので、図２から明らかなように、第１導波管１の図示左端の開口１ａは正四角形であるが、図３から明らかなように、第１導波管１の途中の断面形状は八角形となっている。一方、第２導波管２は断面方形の空洞部を有する正四角形導波管であり、第１導波管１の開口１ａの各辺と第２導波管２の空洞部の各辺とは略４５度傾いている。すなわち、第１導波管１は逆向きの二等辺三角形を交互に隣接した略八面体であり、一方の二等辺三角形は開口１ａの各辺と第２導波管２の角部との間に位置し、他方の二等辺三角形は開口１ａの角部と第２導波管２の各辺との間に位置している。なお、本実施形態例においては、第２導波管２の空洞部の各角部が第１導波管１の開口１ａの各辺に内接する大きさになるように、開口１ａの一辺の長さＬ１に対する第２導波管２の空洞部の一辺の長さＬ２をＬ２＝Ｌ１／√２の関係に設定してあるが、開口１ａに対する第２導波管２の大きさはこれに限定されず、必要に応じて適宜変更することも可能である。
【００１３】
誘電体板３はポリエチレン等の誘電材料からなる９０度位相素子であり、この誘電体板３は開口１ａの互いに平行な二辺と略直交するように第１導波管１の内部に固定されている。したがって、誘電体板３と第２導波管２の各内壁面とは略４５度傾いた状態になり、誘電体板３は両プローブ４，５に対してそれぞれ約４５度傾いた状態で設置される。
【００１４】
このように構成された一次放射器において、例えば衛星から送信された右旋円偏波および左旋円偏波を受信する場合、この円偏波は第１導波管１の開口１ａから内部に導かれた後、円偏波変換部である第１導波管１の内部で誘電体板３により直線偏波に変換される。そして、この直線偏波を第２導波管２の内部で両プローブ４，５に結合させ、両プローブ４，５からの受信信号を図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信号に周波数変換して出力することにより、衛星から送信された円偏波を受信することができる。その際、誘電体板３は第１導波管１の内部で開口１ａの互いに平行な二辺と略直交しており、誘電体板３内を伝播する偏波成分が多くなるため、円偏波変換部を短縮して誘電体板３の長さを短くしても、９０度ずれている位相を同相にすることができる。一方、第１導波管１に連続する第２導波管２について見ると、第２導波管２の各内壁面が誘電体板３と略４５度傾いているため、円偏波変換部の誘電体板３で変換された直線偏波を両プローブ４，５に確実に結合させることができる。したがって、誘電体板３の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大きくなり、その分、円偏波変換部の長さを短くすることができるため、一次放射器の小型化を実現することができる。
【００１５】
上述した実施形態例に係る一次放射器によれば、第１導波管１の内部に配置した誘電体板３が第２導波管２の平坦面に対して略４５度傾いており、この誘電体板３は第１導波管１の開口１ａの互いに平行な二辺と略直交しているため、誘電体板３の長さを短縮しても直交偏波に対する位相差が大きくなり、一次放射器の小型化を実現することができる。また、第２導波管２の隣接する内壁面間の角部が第１導波管１の開口１ａに内接する大きさに設定されているため、例えば、第２導波管２と同じ断面形状を有する方形導波管の一部を圧延して拡げることにより、軸線方向に連続した第１導波管１と第２導波管２を簡単に製作することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
導波管を同軸的に連続形成された第１導波管と第２導波管とに分け、第１導波管の開口を方形状にしてその内部に誘電体板を配設すると共に、この誘電体板に対して断面方形状の第２導波管の内壁面を略４５度傾けると、第１導波管内で誘電体板内を伝播する偏波成分を多くしても、第２導波管内で直線偏波をプローブに確実に結合させることができるため、必要とされる誘電体板の長さを短縮して一次放射器の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態例に係る一次放射器の構成図である。
【図２】 該一次放射器の左側面図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】 該一次放射器の斜視図である。
【図５】 従来例に係る一次放射器の説明図である。
【図６】 該一次放射器に備えられる誘電体板と電界の分布状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 第１導波管
１ａ 開口
２ 第２導波管
３ 誘電体板
４，５ プローブ
Claims (2)
- 一端側に方形状の開口を有する第１導波管と、この第１導波管の内部に前記開口の互いに平行な二辺と略直交するように配設された誘電体板と、前記第１導波管の他端側に同軸的に連続形成された断面方形状の第２導波管と、この第２導波管の内壁面から中心軸方向へ突出するプローブとを備え、前記誘電体板に対して前記第２導波管の内壁面を略４５度傾けたことを特徴とする一次放射器。
- 請求項１の記載において、前記第２導波管の隣接する内壁面間の角部が前記開口に内接する大きさに設定したことを特徴とする一次放射器。
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|---|---|---|---|
| JP2000227473A JP3739637B2 (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 一次放射器 |
| DE60101025T DE60101025D1 (de) | 2000-07-27 | 2001-07-24 | Primärstrahler mit einer kürzeren dielektrischen Platte |
| EP01306332A EP1176666B1 (en) | 2000-07-27 | 2001-07-24 | Primary radiator having a shorter dielectric plate |
| US09/915,581 US6437754B2 (en) | 2000-07-27 | 2001-07-26 | Primary radiator having a shorter dielectric plate |
Applications Claiming Priority (1)
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