JP3879548B2 - 導波管形偏分波器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる導波管形偏分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、例えば、特開平１１−３３０８０１号公報に示された従来の導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。また、図１４は、図１３に示す導波管偏分波器における水平偏波入力時の基本モードの電界分布を説明する分岐部側面図である。更に、図１５は、図１３に示す導波管偏分波器において水平偏波入力時に発生する不要高次モードの電界分布を説明する主導波管断面図である。
【０００３】
図１３〜１５において、３１は垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する方形主導波管、３２ａおよび３２ｂは主導波管３１の管軸に対して直角かつ対称に分岐する２つの方形分岐導波管、３３ａおよび３３ｂは主導波管６１内に挿入され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されている金属薄板、Ｐ１は主導波管３１の入力端子、Ｐ２は主導波管３１の出力端子、Ｐ３およびＰ４は分岐導波管３２ａおよび３２ｂの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【０００４】
次に動作について説明する．いま、主導波管３１の端子Ｐ１から入力された水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）は、主導波管３１の上側壁と金属薄板３３ａの間隔、金属薄板３３ａと３３ｂの間隔および金属薄板３３ｂと主導波管３１の下側壁の間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により主導波管３１の端子Ｐ２側へほとんど漏れることはない。また、図１４に示すように、金属薄板３３ａおよび３３ｂは円弧状の切り欠きが左右対称に施されているため、水平偏波入力時には等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面円弧状ベンドが左右対称に分岐部に置かれた状態の電界分布となり、従って、端子Ｐ１から入力された水平偏波の電波Ｈの基本モードは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ３およびＰ４へ効率的に出力される。
【０００５】
更に、２枚の金属薄板３３ａおよび３３ｂは同一形状であり、主導波管３１内において上下対称となり、かつ、中央付近より離れた位置に装荷されているため、図１５に示すように水平偏波入力時には金属薄板３３ａと３３ｂの間の領域では上下対称面が磁気壁となり、反射特性劣化の原因となる高次モードであるＴＥ２０モードは原理的に発生せず、従って、水平偏波入力時の反射特性劣化を水平偏波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）の遮断周波数の２倍に当たる付近の周波数帯域まで抑制できる効果がある．
【０００６】
一方、主導波管３１の端子Ｐ１から入力された垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）は、分岐導波管３２ａの幅広面の側壁間隔および分岐導波管３２ｂの幅広面の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により分岐導波管３２ａおよび３２ｂの端子Ｐ３およびＰ４側へほとんど漏れることはない。また、金属薄板３３ａおよび３３ｂは主導波管３１内において板面が垂直偏波Ｖの電界方向に対し直交するように装荷されており、かつ、金属薄板３３ａおよび３３ｂの厚みは使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、電波Ｖの基本モードは金属薄板３３ａおよび３３ｂではほとんど反射しない。従って、端子Ｐ１から入力された垂直偏波の電波Ｖの基本モードは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ３およびＰ４への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２へ効率的に出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導波管形偏分波器では、方形主導波管３１と、主導波管３１の管軸に対して直角かつ対称に分岐する２つの方形分岐導波管３２ａおよび３２ｂと、主導波管３１内に挿入された金属薄板３２ａおよび３２ｂとから構成し、主導波管３１の入力端子Ｐ１より入射される垂直偏波と水平偏波を、主導波管３１の出力端子Ｐ２と分岐導波管３２ａ、３２ｂの出力端子Ｐ３、Ｐ４とから各々出力しているため、主導波管３１の管軸方向に対して小形化および短軸化が困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、一般に、垂直偏波および水平偏波の基本モード（ＴＥ１０モードおよびＴＥ０１モード）の遮断周波数付近の周波数帯域では管内波長の周波数変化が激しく、これに伴い方形導波管３１の分岐部におけるインピーダンス不連続の周波数変化も急激であるため、従来の導波管形偏分波器では遮断周波数付近の周波数帯域における両偏波の反射特性劣化を抑制することが困難であった。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小形化、短軸化および広帯域化が可能で、かつ、高性能な導波管形偏分波器を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１１】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１２】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続された円形−方形導波管ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続された円形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１３】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる１つの方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管と、この第２の方形主導波管に接続された円形−方形導波管ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続された円形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１４】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記金属突起として、四角錐状または階段状または円弧状の切り欠きをもつ金属ブロックを設けたものである。
【００１５】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記金属突起として、弧状または直線状または階段状の切り欠きをもつ金属薄板を直交させて設けたものである。
【００１６】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第１の方形導波管多段変成器と、上記第２の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第２の方形導波管多段変成器と、上記第１および第２の方形導波管多段変成器に接続された第１の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路と、上記第３の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第３の方形導波管多段変成器と、上記第４の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第４の方形導波管多段変成器と、上記第３および第４の分岐導波管に接続された第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路とを備え、上記第１〜４の方形導波管多段変成器は各々上記第１〜４の分岐導波管から離れるに従ってその開口径が小さくなるようにしたものである。
【００１７】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１〜第２の方形主導波管と、上記第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１〜第４の方形導波管多段変成器と、上記第１〜第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路と、上記短絡板と、上記金属突起と、上記方形導波管ステップとを、掘削加工された複数の金属ブロックを組み合わせることにより構成したものである。
【００１８】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第２の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管内の対称な位置に対をなして装荷された第１〜第２の導体薄板と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１の方形主導波管の上側壁と上記第１の導体薄板の間隔、上記第１の導体薄板と上記第２の導体薄板の間隔、上記第２の導体薄板と上記第１の方形主導波管の下側壁の間隔、及び上記第１〜第２の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は各々電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１９】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、対称な円弧状または直線状または階段状の切り欠きをもつ薄板である上記導体薄板を備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１〜第２の方形分岐導波管に対し、第１〜第２の金属柱群を設けたものである。
【００２１】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１〜第２の方形分岐導波管に対し、第１〜第２の方形導波管ステップを設けたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す導波管形偏分波器における水平偏波入力時の基本モードの電界分布を説明する分岐部側面図である。
【００２３】
図１および図２において、１は垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第１の正方形主導波管、２ａ〜２ｄは正方形主導波管１の管軸に対して直角かつ対称に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管、３は正方形主導波管１の一方の端子を塞ぐ短絡板、４は正方形主導波管内１に、かつ、短絡板３上に設けられた四角錘状の金属ブロック、５は正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ、６は正方形導波管ステップ５に接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第２の正方形主導波管、Ｐ１は正方形主導波管６の入力端子、Ｐ２〜Ｐ５は方形分岐導波管２ａ〜２ｄの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【００２４】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ａおよび２ｂを伝搬して端子Ｐ２およびＰ３から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００２５】
ここで、電波Ｈは、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ４およびＰ５側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ４、Ｐ５への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２、Ｐ３へ効率的に出力される。更に、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００２６】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄを伝搬して端子Ｐ４およびＰ５から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００２７】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管２ａおよび２ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ２およびＰ３側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２、Ｐ３への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ４、Ｐ５へ効率的に出力される。更に、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００２８】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ５を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ５を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とし、端子Ｐ２およびＰ３からの入力波を逆相かつ等振幅とし、端子Ｐ４およびＰ５からの入力波を逆相かつ等振幅とした場合についても同様である。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、第１〜第４の方形分岐導波管と、正方形主導波管の一方の端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けられた四角錘状の金属ブロックと、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる正方形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。また、４つの方形分岐導波管を正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させているため、正方形主導波管の管軸方向に対して小形化を図ることができるという効果が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構成となっているため、加工難易度を低くでき、結果的に、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。図３において、７は第１の正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップ、８は正方形導波管ステップ７に接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第２の正方形主導波管、９は第２の正方形主導波管８に接続された円形−正方形導波管ステップ、１０は円形−正方形導波管ステップ９に接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する円形主導波管、Ｐ１は円形主導波管１０の入力端子、Ｐ２〜Ｐ５は方形分岐導波管２ａ〜２ｄの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【００３１】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、正方形導波管ステップ７、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ａおよび２ｂを伝搬して端子Ｐ２およびＰ３から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００３２】
ここで、電波Ｈは、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ４およびＰ５側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ４、Ｐ５への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２、Ｐ３へ効率的に出力される。更に、円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、および、正方形導波管ステップ７は円形−方形導波管多段変成器として動作するため、円形主導波管１０の直径、正方形主導波管８の径、および、正方形主導波管８の管軸長を適当に設計することにより、多段変成器の反射特性として電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さく出来る。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００３３】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、正方形導波管ステップ７、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄを伝搬して端子Ｐ４およびＰ５から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００３４】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管２ａおよび２ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ２およびＰ３側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２、Ｐ３への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ４、Ｐ５へ効率的に出力される。更に、円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、および、正方形導波管ステップ７は円形−方形導波管多段変成器として動作するため、円形主導波管１０の直径、正方形主導波管８の径、および、正方形主導波管８の管軸長を適当に設計することにより、多段変成器の反射特性として電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さく出来る。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００３５】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ５を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ５を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とし、端子Ｐ２およびＰ３からの入力波を逆相かつ等振幅とし、端子Ｐ４およびＰ５からの入力波を逆相かつ等振幅とした場合についても同様である。
【００３６】
以上のように、この実施の形態２によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、１つの円形主導波管と、第１〜第４の方形分岐導波管と、第１の正方形主導波管の一方の端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けられた四角錘状の金属ブロックと、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップと、第２の正方形主導波管と円形主導波管に挟まれた円形−正方形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。また、４つの方形分岐導波管を正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させているため、正方形主導波管の管軸方向に対して小形化を図ることができるという効果が得られる。また、入力端子の導波管開口形状が円形となっているため本偏分波器と円形ホーンアンテナ一次放射器とを合わせて使う場合にはこれらのコンポーネント間の整合性が良く、従って、通常偏分波器とアンテナ一次放射器と間に設けられるインピーダンス変成器の削減を図り、更なる小形化を図ることができるという効果が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構成となっているため、加工難易度を低くでき、結果的に、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００３７】
実施の形態３．
上記発明の実施の形態２では、短絡板３上に四角錘状の金属ブロック４を設けたものを示したが、図４に示すように、金属ブロック４に代えて、短絡板３上に円弧状の切り欠きをもつ２枚の金属薄板２４ａおよび２４ｂを直交させて設ければ、広帯域化および小形化の効果を損なうことなく更に偏分波器の軽量化を図ることができるという効果が得られる。
【００３８】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の構成を示す平面図である。また、図６は、この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の構成を示す側面図である。図５および図６において、１１ａ〜１１ｄは第１〜第４の方形分岐導波管２ａ〜２ｄに各々接続され、かつ、管軸がそのＨ面において湾曲し、かつ、その開口径が方形分岐導波管２ａ〜２ｄから離れるに従って小さくなる第１〜第４の方形導波管多段変成器、１２ａは第１の方形導波管多段変成器１１ａおよび第２の方形導波管多段変成器１１ｂに接続された第１の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路、１２ｂは第３の方形導波管多段変成器１１ｃおよび第４の方形導波管多段変成器１１ｄに接続された第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路、Ｐ１は第２の正方形主導波管６の入力端子、Ｐ２は方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａの出力端子、Ｐ３は方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ｂの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【００３９】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ａおよび２ｂ、方形導波管多段変成器１１ａおよび１１ｂを伝搬し、方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａにて再び合成されて端子Ｐ２から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００４０】
ここで、電波Ｈは、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により方形導波管２ｃおよび２ｄ側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および方形導波管２ｃおよび２ｄへの漏洩を抑えつつ、方形導波管２ａおよび２ｂへ効率的に出力される。また、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。更に、方形導波管多段変成器１１ａおよび１１ｂは管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられ、かつ、各段差の間隔が導波管中心線について管内波長の約１／４となっているため、結局、方形分岐導波管２ａおよび２ｂに分離された電波Ｈを、方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａにて合成し、かつ、反射特性を損なうことなく端子Ｐ２へ効率的に出力することができる。
【００４１】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄ、方形導波管多段変成器１１ｃおよび１１ｄを伝搬し、方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ｂにて合成されて端子Ｐ３から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００４２】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管２ａおよび２ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により方形導波管２ａおよび２ｂ側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および方形導波管２ａおよび２ｂへの漏洩を抑えつつ、方形導波管２ｃおよび２ｄへ効率的に出力される。また、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。
【００４３】
これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。更に、方形導波管多段変成器１１ｃおよび１１ｄは管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられ、かつ、各段差の間隔が導波管中心線について管内波長の約１／４となっているため、結局、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄに分離された電波Ｖを、方形導波管多段変成器１１ａ、１１ｂおよび方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａとの干渉を避けて方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ｂにて合成し、かつ、反射特性を損なうことなく端子Ｐ３へ効率的に出力することができる。
【００４４】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ３を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ３を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とした場合についても同様である。
【００４５】
以上のように、この実施の形態４によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、第１の正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第１〜第４の方形分岐導波管と、第１の正方形主導波管の一方の端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けられた四角錘状の金属ブロックと、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる正方形導波管ステップと、第１〜第２の方形分岐導波管に接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられた第１〜第２の方形導波管多段変成器と、第３〜第４の方形分岐導波管に接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられた第３〜第４の方形導波管多段変成器と、第１〜第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路とから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。また、４つの方形分岐導波管により分離された水平偏波の電波Ｈと垂直偏波の電波Ｖを各々合成する合成回路部を含めた偏分波器全体について正方形主導波管の管軸方向に対し小形化を図ることができるという効果が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構成となっているため、加工難易度を低くでき、結果的に、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００４６】
実施の形態５．
上記発明の実施の形態４では、第１の正方形主導波管１と、第２の正方形主導波管６と、正方形主導波管１の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第１〜第４の方形分岐導波管２ａ〜２ｄと、正方形主導波管１の一方の端子を塞ぐ短絡板３と、短絡板３上に設けられた四角錘状の金属ブロック４と、正方形主導波管１と正方形主導波管６に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる正方形導波管ステップ５と、方形分岐導波管２ａに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられた第１方形導波管多段変成器１１ａと、方形分岐導波管２ｂに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられた第２方形導波管多段変成器１１ｂと、方形分岐導波管２ｃに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられた第３の方形導波管多段変成器１１ｃと、方形分岐導波管２ｄに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられた第４の方形導波管多段変成器１１ｄと、第１〜第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａ〜１２ｂとを設けたものを示したが、この実施の形態５では、図７に示すように、これらの全てのコンポーネントを、第１〜第３の金属ブロック１３〜１５を掘削加工し、その後、組み合わせることにより構成する。なお、金属ブロック４以外は、図７において破線で示した部分が図６において実線および破線で示した部分に対応する。従来、導波管回路を構成する場合、各コンポーネント同士をフランジで接続する必要があり、このフランジ部分の占有面積は導波管の大きさよりもかなり大きいため、コンポーネントの数が増大すれば、この数に比例してフランジの数も増大し、その分フランジの占有面積も増大する。しかし、この実施の形態５によれば、掘削加工した各コンポーネントを組み合わせるだけなので、各コンポーネント間の接続に必要なフランジ等の接続支持機構が大幅に削減され、正方形主導波管の管軸方向に対して大幅な小形化を図ることができるという効果が得られる。また、軽量化を図ることができるという効果が得られる。
【００４７】
実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。また、図９は、図８に示す導波管形偏分波器における水平偏波入力時の基本モードの電界分布を説明する分岐部側面図である。更に、図１０は、図８に示す導波管形偏分波器において水平偏波入力時に発生する不要高次モードの電界分布を説明する主導波管断面図である。
【００４８】
図８〜１０において、１６は垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第１の正方形主導波管、１７ａ〜１７ｂは正方形主導波管１６の管軸に対して直角かつ対称に分岐する２つの第１〜第２の方形分岐導波管、１８ａ〜１８ｂは正方形主導波管１６内に挿入され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されている金属薄板、１９は正方形主導波管１６の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ、２０は正方形導波管ステップに接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第２の正方形主導波管、２１ａ〜２１ｂは方形分岐導波管１７ａ〜１７ｂ内に、かつ、正方形導波管１６との接続部に近いところに設けられた第１〜第２の金属柱群、２２ａ〜２２ｂは方形分岐導波管１７ａ〜１７ｂに接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい第１〜第２の方形導波管ステップ、２３ａ〜２３ｂは方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂに接続された第３〜第４の方形分岐導波管、Ｐ１は第２の正方形主導波管２０の入力端子、Ｐ２は第１の正方形主導波管１６の出力端子、Ｐ３〜Ｐ４は第３〜第４の分岐導波管２３ａ〜２３ｂの出力端子、Ｖは垂直偏波の電波、Ｈは水平偏波の電波である。
【００４９】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ１９、正方形主導波管１６、金属柱群２１ａ〜２１ｂ、方形分岐導波管１７ａおよび１７ｂ、方形導波管ステップ２２ａおよび２２ｂ、方形分岐導波管２３ａおよび２４ｂを伝搬して端子Ｐ３およびＰ４から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００５０】
ここで、電波Ｈは、正方形主導波管１６の上側壁と金属薄板１８ａの間隔、金属薄板１８ａと１８ｂの間隔、および、金属薄板１８ｂと主導波管１６の下側壁の間隔が各々使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により正方形主導波管１６の端子Ｐ２側へほとんど漏れることはない。また、図９に示すように、電界の向きが金属薄板１８ａ〜１８ｂに沿って変えられるので、等価的に反射特性の非常に優れた２つの方形導波管Ｅ面円弧状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２、Ｐ３へ効率的に出力される。
【００５１】
また、２枚の金属薄板１８ａ〜１８ｂは同一形状であり、正方形主導波管１６内において上下対称となり、かつ、中央付近より離れた位置に装荷されているため、図１０に示すように、水平偏波入力時には金属薄板１８ａと１８ｂの間の領域では上下対称面が磁気壁となり、反射特性劣化の原因となる高次モードであるＴＥ２０モードは原理的に発生せず、従って、水平偏波入力時の反射特性劣化を水平偏波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）の遮断周波数の２倍に当たる付近の周波数帯域まで抑制できる効果がある．
【００５２】
更に、正方形導波管ステップ１９はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ１９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ１９を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性を改善することが可能となる。
【００５３】
同様に、方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂはその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂによる反射波が打ち消し合う位置に方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂを設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性を更に良く改善することが可能となる。
【００５４】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ１９、正方形主導波管１６を伝搬して端子Ｐ２から正方形導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００５５】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管１７ａおよび１７ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ３およびＰ４側へほとんど漏れることはない。また、金属薄板１８ａ〜１８ｂの幅広面は、電波Ｖの基本モードの電界方向と直交しており、かつ、各金属薄板の厚みは自由空間波長に比して十分に小さいので電波Ｖの反射特性を損なうことはない．このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ３およびＰ４への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２へ効率的に出力される。
【００５６】
また、金属柱群２１ａ〜２１ｂにより垂直偏波の電波Ｖ入射時に分岐部で発生した不要高次モードの方形分岐導波管分岐部１７ａ〜１７ｂ側への漏れこみが遮断されるため、分岐部付近での電磁界の乱れが抑圧され、結局、広帯域に渡って良好な反射特性が得られる
【００５７】
更に、正方形導波管ステップ１９はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ１９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ１９を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００５８】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ４を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ４を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とし、端子Ｐ３およびＰ４からの入力波を逆相かつ等振幅とした場合についても同様である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態６によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、第１の正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第１〜第２の方形分岐導波管と、第１の正方形主導波管内に挿入され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されている２枚の金属薄板と、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップと、第１〜第２の方形分岐導波管内に各々装荷された第１〜第２の金属柱群と、第３〜第４の方形分岐導波管と、第１〜第２の方形分岐導波管と第３〜第４の方形分岐導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる第１〜第２の方形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍、および、同遮断周波数の２倍に当たる付近を含む非常に広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。
【００６０】
実施の形態７．
上記発明の実施の形態１では、正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ５を設けたものを示したが、図１１に示すように、正方形導波管ステップ５に代えて上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップ７を設ければ、正方形導波管ステップ７での反射波の反射位相が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の反射位相と異なるため、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ７による反射波が打ち消し合う位置が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の打ち消し合う位置よりも分岐部に近くなることがあり、この場合、更に偏分波器の小形化を図ることができるという効果が得られる。
【００６１】
実施の形態８．
上記発明の実施の形態１では、正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ５を設けたものを示したが、図１２に示すように、正方形導波管ステップ５および第２の正方形主導波管６に代えて円形−正方形導波管ステップ９および円形主導波管１０を設ければ、円形−正方形導波管ステップ９での反射波の反射位相が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の反射位相と異なるため、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と円形−正方形導波管ステップ９による反射波が打ち消し合う位置が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の打ち消し合う位置よりも分岐部に近くなることがあり、この場合、更に偏分波器の小形化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図２】 電波の分波の動作を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の平面図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の側面図である。
【図７】 この発明の実施の形態５による導波管形偏分波器の概略構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態６による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図９】 電波の分波の動作を示す説明図である。
【図１０】 不要高次モードが抑圧される原理を示す説明図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図１３】 従来の導波管形偏分波器の斜視図である。
【図１４】 電波の分波の動作を示す説明図である。
【図１５】 不要高次モードが抑圧される原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 正方形主導波管、 ２ａ〜２ｄ 方形分岐導波管、 ３ 短絡板、 ４ 四角錐状金属ブロック、 ５ 正方形導波管ステップ、 ６ 正方形主導波管、７ 正方形導波管ステップ、 ８ 正方形主導波管、 ９ 円形−正方形導波管ステップ、 １０ 円形主導波管、 １１ａ〜１１ｄ 方形導波管多段変成器、 １２ａ〜１２ｂ 方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路、 １３〜１５ 金属ブロック、 １６ 正方形主導波管、 １７ａ〜１７ｂ 方形分岐導波管、 １８ａ〜１８ｂ 金属薄板、 １９ 正方形導波管ステップ、 ２０ 正方形主導波管、 ２１ａ〜２１ｂ 金属柱群、 ２２ａ〜２２ｂ 方形導波管ステップ、 ２３ａ〜２３ｂ 方形分岐導波管、 ２４ａ〜２４ｂ 金属薄板、 ３１ 方形主導波管、 ３２ａ〜３２ｂ 方形分岐導波管、 ３３ａ〜３３ｂ 金属薄板。
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる導波管形偏分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、例えば、特開平１１−３３０８０１号公報に示された従来の導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。また、図１４は、図１３に示す導波管偏分波器における水平偏波入力時の基本モードの電界分布を説明する分岐部側面図である。更に、図１５は、図１３に示す導波管偏分波器において水平偏波入力時に発生する不要高次モードの電界分布を説明する主導波管断面図である。
【０００３】
図１３〜１５において、３１は垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する方形主導波管、３２ａおよび３２ｂは主導波管３１の管軸に対して直角かつ対称に分岐する２つの方形分岐導波管、３３ａおよび３３ｂは主導波管６１内に挿入され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されている金属薄板、Ｐ１は主導波管３１の入力端子、Ｐ２は主導波管３１の出力端子、Ｐ３およびＰ４は分岐導波管３２ａおよび３２ｂの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【０００４】
次に動作について説明する．いま、主導波管３１の端子Ｐ１から入力された水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）は、主導波管３１の上側壁と金属薄板３３ａの間隔、金属薄板３３ａと３３ｂの間隔および金属薄板３３ｂと主導波管３１の下側壁の間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により主導波管３１の端子Ｐ２側へほとんど漏れることはない。また、図１４に示すように、金属薄板３３ａおよび３３ｂは円弧状の切り欠きが左右対称に施されているため、水平偏波入力時には等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面円弧状ベンドが左右対称に分岐部に置かれた状態の電界分布となり、従って、端子Ｐ１から入力された水平偏波の電波Ｈの基本モードは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ３およびＰ４へ効率的に出力される。
【０００５】
更に、２枚の金属薄板３３ａおよび３３ｂは同一形状であり、主導波管３１内において上下対称となり、かつ、中央付近より離れた位置に装荷されているため、図１５に示すように水平偏波入力時には金属薄板３３ａと３３ｂの間の領域では上下対称面が磁気壁となり、反射特性劣化の原因となる高次モードであるＴＥ２０モードは原理的に発生せず、従って、水平偏波入力時の反射特性劣化を水平偏波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）の遮断周波数の２倍に当たる付近の周波数帯域まで抑制できる効果がある．
【０００６】
一方、主導波管３１の端子Ｐ１から入力された垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）は、分岐導波管３２ａの幅広面の側壁間隔および分岐導波管３２ｂの幅広面の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により分岐導波管３２ａおよび３２ｂの端子Ｐ３およびＰ４側へほとんど漏れることはない。また、金属薄板３３ａおよび３３ｂは主導波管３１内において板面が垂直偏波Ｖの電界方向に対し直交するように装荷されており、かつ、金属薄板３３ａおよび３３ｂの厚みは使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、電波Ｖの基本モードは金属薄板３３ａおよび３３ｂではほとんど反射しない。従って、端子Ｐ１から入力された垂直偏波の電波Ｖの基本モードは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ３およびＰ４への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２へ効率的に出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導波管形偏分波器では、方形主導波管３１と、主導波管３１の管軸に対して直角かつ対称に分岐する２つの方形分岐導波管３２ａおよび３２ｂと、主導波管３１内に挿入された金属薄板３２ａおよび３２ｂとから構成し、主導波管３１の入力端子Ｐ１より入射される垂直偏波と水平偏波を、主導波管３１の出力端子Ｐ２と分岐導波管３２ａ、３２ｂの出力端子Ｐ３、Ｐ４とから各々出力しているため、主導波管３１の管軸方向に対して小形化および短軸化が困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、一般に、垂直偏波および水平偏波の基本モード（ＴＥ１０モードおよびＴＥ０１モード）の遮断周波数付近の周波数帯域では管内波長の周波数変化が激しく、これに伴い方形導波管３１の分岐部におけるインピーダンス不連続の周波数変化も急激であるため、従来の導波管形偏分波器では遮断周波数付近の周波数帯域における両偏波の反射特性劣化を抑制することが困難であった。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小形化、短軸化および広帯域化が可能で、かつ、高性能な導波管形偏分波器を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１１】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１２】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続された円形−方形導波管ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続された円形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１３】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる１つの方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管と、この第２の方形主導波管に接続された円形−方形導波管ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続された円形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１４】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記金属突起として、四角錐状または階段状または円弧状の切り欠きをもつ金属ブロックを設けたものである。
【００１５】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記金属突起として、弧状または直線状または階段状の切り欠きをもつ金属薄板を直交させて設けたものである。
【００１６】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第１の方形導波管多段変成器と、上記第２の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第２の方形導波管多段変成器と、上記第１および第２の方形導波管多段変成器に接続された第１の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路と、上記第３の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第３の方形導波管多段変成器と、上記第４の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第４の方形導波管多段変成器と、上記第３および第４の分岐導波管に接続された第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路とを備え、上記第１〜４の方形導波管多段変成器は各々上記第１〜４の分岐導波管から離れるに従ってその開口径が小さくなるようにしたものである。
【００１７】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１〜第２の方形主導波管と、上記第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１〜第４の方形導波管多段変成器と、上記第１〜第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路と、上記短絡板と、上記金属突起と、上記方形導波管ステップとを、掘削加工された複数の金属ブロックを組み合わせることにより構成したものである。
【００１８】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第２の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管内の対称な位置に対をなして装荷された第１〜第２の導体薄板と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１の方形主導波管の上側壁と上記第１の導体薄板の間隔、上記第１の導体薄板と上記第２の導体薄板の間隔、上記第２の導体薄板と上記第１の方形主導波管の下側壁の間隔、及び上記第１〜第２の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は各々電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたものである。
【００１９】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、対称な円弧状または直線状または階段状の切り欠きをもつ薄板である上記導体薄板を備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１〜第２の方形分岐導波管に対し、第１〜第２の金属柱群を設けたものである。
【００２１】
また、この発明に係る導波管形偏分波器は、上記第１〜第２の方形分岐導波管に対し、第１〜第２の方形導波管ステップを設けたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す導波管形偏分波器における水平偏波入力時の基本モードの電界分布を説明する分岐部側面図である。
【００２３】
図１および図２において、１は垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第１の正方形主導波管、２ａ〜２ｄは正方形主導波管１の管軸に対して直角かつ対称に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管、３は正方形主導波管１の一方の端子を塞ぐ短絡板、４は正方形主導波管内１に、かつ、短絡板３上に設けられた四角錘状の金属ブロック、５は正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ、６は正方形導波管ステップ５に接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第２の正方形主導波管、Ｐ１は正方形主導波管６の入力端子、Ｐ２〜Ｐ５は方形分岐導波管２ａ〜２ｄの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【００２４】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ａおよび２ｂを伝搬して端子Ｐ２およびＰ３から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００２５】
ここで、電波Ｈは、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ４およびＰ５側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ４、Ｐ５への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２、Ｐ３へ効率的に出力される。更に、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００２６】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄを伝搬して端子Ｐ４およびＰ５から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００２７】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管２ａおよび２ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ２およびＰ３側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２、Ｐ３への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ４、Ｐ５へ効率的に出力される。更に、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００２８】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ５を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ５を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とし、端子Ｐ２およびＰ３からの入力波を逆相かつ等振幅とし、端子Ｐ４およびＰ５からの入力波を逆相かつ等振幅とした場合についても同様である。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、第１〜第４の方形分岐導波管と、正方形主導波管の一方の端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けられた四角錘状の金属ブロックと、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる正方形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。また、４つの方形分岐導波管を正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させているため、正方形主導波管の管軸方向に対して小形化を図ることができるという効果が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構成となっているため、加工難易度を低くでき、結果的に、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。図３において、７は第１の正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップ、８は正方形導波管ステップ７に接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第２の正方形主導波管、９は第２の正方形主導波管８に接続された円形−正方形導波管ステップ、１０は円形−正方形導波管ステップ９に接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する円形主導波管、Ｐ１は円形主導波管１０の入力端子、Ｐ２〜Ｐ５は方形分岐導波管２ａ〜２ｄの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【００３１】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、正方形導波管ステップ７、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ａおよび２ｂを伝搬して端子Ｐ２およびＰ３から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００３２】
ここで、電波Ｈは、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ４およびＰ５側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ４、Ｐ５への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２、Ｐ３へ効率的に出力される。更に、円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、および、正方形導波管ステップ７は円形−方形導波管多段変成器として動作するため、円形主導波管１０の直径、正方形主導波管８の径、および、正方形主導波管８の管軸長を適当に設計することにより、多段変成器の反射特性として電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さく出来る。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００３３】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、正方形導波管ステップ７、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄを伝搬して端子Ｐ４およびＰ５から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００３４】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管２ａおよび２ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ２およびＰ３側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２、Ｐ３への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ４、Ｐ５へ効率的に出力される。更に、円形−正方形導波管ステップ９、正方形主導波管８、および、正方形導波管ステップ７は円形−方形導波管多段変成器として動作するため、円形主導波管１０の直径、正方形主導波管８の径、および、正方形主導波管８の管軸長を適当に設計することにより、多段変成器の反射特性として電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さく出来る。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ７および円形−正方形導波管ステップ９を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００３５】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ５を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ５を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とし、端子Ｐ２およびＰ３からの入力波を逆相かつ等振幅とし、端子Ｐ４およびＰ５からの入力波を逆相かつ等振幅とした場合についても同様である。
【００３６】
以上のように、この実施の形態２によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、１つの円形主導波管と、第１〜第４の方形分岐導波管と、第１の正方形主導波管の一方の端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けられた四角錘状の金属ブロックと、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップと、第２の正方形主導波管と円形主導波管に挟まれた円形−正方形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。また、４つの方形分岐導波管を正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させているため、正方形主導波管の管軸方向に対して小形化を図ることができるという効果が得られる。また、入力端子の導波管開口形状が円形となっているため本偏分波器と円形ホーンアンテナ一次放射器とを合わせて使う場合にはこれらのコンポーネント間の整合性が良く、従って、通常偏分波器とアンテナ一次放射器と間に設けられるインピーダンス変成器の削減を図り、更なる小形化を図ることができるという効果が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構成となっているため、加工難易度を低くでき、結果的に、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００３７】
実施の形態３．
上記発明の実施の形態２では、短絡板３上に四角錘状の金属ブロック４を設けたものを示したが、図４に示すように、金属ブロック４に代えて、短絡板３上に円弧状の切り欠きをもつ２枚の金属薄板２４ａおよび２４ｂを直交させて設ければ、広帯域化および小形化の効果を損なうことなく更に偏分波器の軽量化を図ることができるという効果が得られる。
【００３８】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の構成を示す平面図である。また、図６は、この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の構成を示す側面図である。図５および図６において、１１ａ〜１１ｄは第１〜第４の方形分岐導波管２ａ〜２ｄに各々接続され、かつ、管軸がそのＨ面において湾曲し、かつ、その開口径が方形分岐導波管２ａ〜２ｄから離れるに従って小さくなる第１〜第４の方形導波管多段変成器、１２ａは第１の方形導波管多段変成器１１ａおよび第２の方形導波管多段変成器１１ｂに接続された第１の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路、１２ｂは第３の方形導波管多段変成器１１ｃおよび第４の方形導波管多段変成器１１ｄに接続された第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路、Ｐ１は第２の正方形主導波管６の入力端子、Ｐ２は方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａの出力端子、Ｐ３は方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ｂの出力端子、Ｈは水平偏波の電波、Ｖは垂直偏波の電波である。
【００３９】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ａおよび２ｂ、方形導波管多段変成器１１ａおよび１１ｂを伝搬し、方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａにて再び合成されて端子Ｐ２から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００４０】
ここで、電波Ｈは、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により方形導波管２ｃおよび２ｄ側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および方形導波管２ｃおよび２ｄへの漏洩を抑えつつ、方形導波管２ａおよび２ｂへ効率的に出力される。また、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。更に、方形導波管多段変成器１１ａおよび１１ｂは管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられ、かつ、各段差の間隔が導波管中心線について管内波長の約１／４となっているため、結局、方形分岐導波管２ａおよび２ｂに分離された電波Ｈを、方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａにて合成し、かつ、反射特性を損なうことなく端子Ｐ２へ効率的に出力することができる。
【００４１】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ５、正方形主導波管１、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄ、方形導波管多段変成器１１ｃおよび１１ｄを伝搬し、方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ｂにて合成されて端子Ｐ３から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００４２】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管２ａおよび２ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により方形導波管２ａおよび２ｂ側へほとんど漏れることはない。また、図２に示すように、電界の向きが金属ブロック４および短絡板３に沿って変えられるので、等価的に反射特性に優れた２つの方形導波管Ｅ面マイタ−状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および方形導波管２ａおよび２ｂへの漏洩を抑えつつ、方形導波管２ｃおよび２ｄへ効率的に出力される。また、正方形導波管ステップ５はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。
【００４３】
これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ５による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ５を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。更に、方形導波管多段変成器１１ｃおよび１１ｄは管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられ、かつ、各段差の間隔が導波管中心線について管内波長の約１／４となっているため、結局、方形分岐導波管２ｃおよび２ｄに分離された電波Ｖを、方形導波管多段変成器１１ａ、１１ｂおよび方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａとの干渉を避けて方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ｂにて合成し、かつ、反射特性を損なうことなく端子Ｐ３へ効率的に出力することができる。
【００４４】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ３を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ３を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とした場合についても同様である。
【００４５】
以上のように、この実施の形態４によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、第１の正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第１〜第４の方形分岐導波管と、第１の正方形主導波管の一方の端子を塞ぐ短絡板と、短絡板上に設けられた四角錘状の金属ブロックと、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる正方形導波管ステップと、第１〜第２の方形分岐導波管に接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられた第１〜第２の方形導波管多段変成器と、第３〜第４の方形分岐導波管に接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられた第３〜第４の方形導波管多段変成器と、第１〜第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路とから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍を含む広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。また、４つの方形分岐導波管により分離された水平偏波の電波Ｈと垂直偏波の電波Ｖを各々合成する合成回路部を含めた偏分波器全体について正方形主導波管の管軸方向に対し小形化を図ることができるという効果が得られる。更に、金属薄板や金属ポストを用いない構成となっているため、加工難易度を低くでき、結果的に、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００４６】
実施の形態５．
上記発明の実施の形態４では、第１の正方形主導波管１と、第２の正方形主導波管６と、正方形主導波管１の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第１〜第４の方形分岐導波管２ａ〜２ｄと、正方形主導波管１の一方の端子を塞ぐ短絡板３と、短絡板３上に設けられた四角錘状の金属ブロック４と、正方形主導波管１と正方形主導波管６に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる正方形導波管ステップ５と、方形分岐導波管２ａに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられた第１方形導波管多段変成器１１ａと、方形分岐導波管２ｂに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、上側壁面に複数の段差が設けられた第２方形導波管多段変成器１１ｂと、方形分岐導波管２ｃに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられた第３の方形導波管多段変成器１１ｃと、方形分岐導波管２ｄに接続され、かつ、管軸が湾曲し、かつ、下側壁面に複数の段差が設けられた第４の方形導波管多段変成器１１ｄと、第１〜第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路１２ａ〜１２ｂとを設けたものを示したが、この実施の形態５では、図７に示すように、これらの全てのコンポーネントを、第１〜第３の金属ブロック１３〜１５を掘削加工し、その後、組み合わせることにより構成する。なお、金属ブロック４以外は、図７において破線で示した部分が図６において実線および破線で示した部分に対応する。従来、導波管回路を構成する場合、各コンポーネント同士をフランジで接続する必要があり、このフランジ部分の占有面積は導波管の大きさよりもかなり大きいため、コンポーネントの数が増大すれば、この数に比例してフランジの数も増大し、その分フランジの占有面積も増大する。しかし、この実施の形態５によれば、掘削加工した各コンポーネントを組み合わせるだけなので、各コンポーネント間の接続に必要なフランジ等の接続支持機構が大幅に削減され、正方形主導波管の管軸方向に対して大幅な小形化を図ることができるという効果が得られる。また、軽量化を図ることができるという効果が得られる。
【００４７】
実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６による導波管形偏分波器の構成を示す斜視図である。また、図９は、図８に示す導波管形偏分波器における水平偏波入力時の基本モードの電界分布を説明する分岐部側面図である。更に、図１０は、図８に示す導波管形偏分波器において水平偏波入力時に発生する不要高次モードの電界分布を説明する主導波管断面図である。
【００４８】
図８〜１０において、１６は垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第１の正方形主導波管、１７ａ〜１７ｂは正方形主導波管１６の管軸に対して直角かつ対称に分岐する２つの第１〜第２の方形分岐導波管、１８ａ〜１８ｂは正方形主導波管１６内に挿入され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されている金属薄板、１９は正方形主導波管１６の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ、２０は正方形導波管ステップに接続され、かつ、垂直偏波の電波および水平偏波の電波を伝送する第２の正方形主導波管、２１ａ〜２１ｂは方形分岐導波管１７ａ〜１７ｂ内に、かつ、正方形導波管１６との接続部に近いところに設けられた第１〜第２の金属柱群、２２ａ〜２２ｂは方形分岐導波管１７ａ〜１７ｂに接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい第１〜第２の方形導波管ステップ、２３ａ〜２３ｂは方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂに接続された第３〜第４の方形分岐導波管、Ｐ１は第２の正方形主導波管２０の入力端子、Ｐ２は第１の正方形主導波管１６の出力端子、Ｐ３〜Ｐ４は第３〜第４の分岐導波管２３ａ〜２３ｂの出力端子、Ｖは垂直偏波の電波、Ｈは水平偏波の電波である。
【００４９】
次に動作について説明する。いま、水平偏波の電波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ１９、正方形主導波管１６、金属柱群２１ａ〜２１ｂ、方形分岐導波管１７ａおよび１７ｂ、方形導波管ステップ２２ａおよび２２ｂ、方形分岐導波管２３ａおよび２４ｂを伝搬して端子Ｐ３およびＰ４から各分岐導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００５０】
ここで、電波Ｈは、正方形主導波管１６の上側壁と金属薄板１８ａの間隔、金属薄板１８ａと１８ｂの間隔、および、金属薄板１８ｂと主導波管１６の下側壁の間隔が各々使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により正方形主導波管１６の端子Ｐ２側へほとんど漏れることはない。また、図９に示すように、電界の向きが金属薄板１８ａ〜１８ｂに沿って変えられるので、等価的に反射特性の非常に優れた２つの方形導波管Ｅ面円弧状ベンドが対称に置かれた状態の電界分布となっている。このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｈは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ２への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２、Ｐ３へ効率的に出力される。
【００５１】
また、２枚の金属薄板１８ａ〜１８ｂは同一形状であり、正方形主導波管１６内において上下対称となり、かつ、中央付近より離れた位置に装荷されているため、図１０に示すように、水平偏波入力時には金属薄板１８ａと１８ｂの間の領域では上下対称面が磁気壁となり、反射特性劣化の原因となる高次モードであるＴＥ２０モードは原理的に発生せず、従って、水平偏波入力時の反射特性劣化を水平偏波Ｈの基本モード（ＴＥ０１モード）の遮断周波数の２倍に当たる付近の周波数帯域まで抑制できる効果がある．
【００５２】
更に、正方形導波管ステップ１９はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ１９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ１９を設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性を改善することが可能となる。
【００５３】
同様に、方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂはその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｈの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂによる反射波が打ち消し合う位置に方形導波管ステップ２２ａ〜２２ｂを設置することにより、電波Ｈの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性を更に良く改善することが可能となる。
【００５４】
一方、垂直偏波の電波Ｖの基本モード（ＴＥ１０モード）が端子Ｐ１から入力されたとすると、この電波は正方形導波管ステップ１９、正方形主導波管１６を伝搬して端子Ｐ２から正方形導波管の基本モード（ＴＥ１０モード）として出力される。
【００５５】
ここで、電波Ｖは、方形分岐導波管１７ａおよび１７ｂの上下の側壁間隔が使用周波数帯の自由空間波長の半分以下となるように設計されているため、それらの遮断効果により端子Ｐ３およびＰ４側へほとんど漏れることはない。また、金属薄板１８ａ〜１８ｂの幅広面は、電波Ｖの基本モードの電界方向と直交しており、かつ、各金属薄板の厚みは自由空間波長に比して十分に小さいので電波Ｖの反射特性を損なうことはない．このため、端子Ｐ１から入力された電波Ｖは、端子Ｐ１への反射および端子Ｐ３およびＰ４への漏洩を抑えつつ、端子Ｐ２へ効率的に出力される。
【００５６】
また、金属柱群２１ａ〜２１ｂにより垂直偏波の電波Ｖ入射時に分岐部で発生した不要高次モードの方形分岐導波管分岐部１７ａ〜１７ｂ側への漏れこみが遮断されるため、分岐部付近での電磁界の乱れが抑圧され、結局、広帯域に渡って良好な反射特性が得られる
【００５７】
更に、正方形導波管ステップ１９はその段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さく設計されており、その反射特性は電波Ｖの基本モードの遮断周波数近傍の周波数帯域では反射損が大きく、遮断周波数よりある程度高い周波数帯域では反射損が非常に小さい。これは、上記分岐部の反射特性に類似しており、従って、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ１９による反射波が打ち消し合う位置に正方形導波管ステップ１９を設置することにより、電波Ｖの基本モードの遮断周波数よりある程度高い周波数帯域での良好な反射特性を損なうことなく遮断周波数近傍の周波数帯域における反射特性劣化を抑制することが可能となる。
【００５８】
上記の動作原理は、端子Ｐ１を入力端子、端子Ｐ２〜Ｐ４を出力端子とした場合についての記述であるが、端子Ｐ２〜Ｐ４を入力端子、端子Ｐ１を出力端子とし、端子Ｐ３およびＰ４からの入力波を逆相かつ等振幅とした場合についても同様である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態６によれば、第１〜第２の正方形主導波管と、第１の正方形主導波管の管軸に対して直角かつ対称に分岐させた第１〜第２の方形分岐導波管と、第１の正方形主導波管内に挿入され、かつ、円弧状の切り欠きが左右対称に施されている２枚の金属薄板と、第１の正方形主導波管と第２の正方形主導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップと、第１〜第２の方形分岐導波管内に各々装荷された第１〜第２の金属柱群と、第３〜第４の方形分岐導波管と、第１〜第２の方形分岐導波管と第３〜第４の方形分岐導波管に挟まれ、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる第１〜第２の方形導波管ステップとから偏分波器を構成しているため、正方形主導波管の基本モードの遮断周波数近傍、および、同遮断周波数の２倍に当たる付近を含む非常に広い周波数帯域において良好な反射特性およびアイソレーション特性を実現できるという効果が得られる。
【００６０】
実施の形態７．
上記発明の実施の形態１では、正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ５を設けたものを示したが、図１１に示すように、正方形導波管ステップ５に代えて上記分岐部に向かって開口径が狭まる正方形導波管ステップ７を設ければ、正方形導波管ステップ７での反射波の反射位相が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の反射位相と異なるため、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と正方形導波管ステップ７による反射波が打ち消し合う位置が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の打ち消し合う位置よりも分岐部に近くなることがあり、この場合、更に偏分波器の小形化を図ることができるという効果が得られる。
【００６１】
実施の形態８．
上記発明の実施の形態１では、正方形主導波管１の一方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がり、かつ、その段差が使用周波数帯の自由空間波長に比べて十分小さい正方形導波管ステップ５を設けたものを示したが、図１２に示すように、正方形導波管ステップ５および第２の正方形主導波管６に代えて円形−正方形導波管ステップ９および円形主導波管１０を設ければ、円形−正方形導波管ステップ９での反射波の反射位相が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の反射位相と異なるため、遮断周波数帯近傍において分岐部からの反射波と円形−正方形導波管ステップ９による反射波が打ち消し合う位置が正方形導波管ステップ５を設けたの場合の打ち消し合う位置よりも分岐部に近くなることがあり、この場合、更に偏分波器の小形化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図２】 電波の分波の動作を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の平面図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による導波管形偏分波器の側面図である。
【図７】 この発明の実施の形態５による導波管形偏分波器の概略構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態６による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図９】 電波の分波の動作を示す説明図である。
【図１０】 不要高次モードが抑圧される原理を示す説明図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８による導波管形偏分波器の斜視図である。
【図１３】 従来の導波管形偏分波器の斜視図である。
【図１４】 電波の分波の動作を示す説明図である。
【図１５】 不要高次モードが抑圧される原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 正方形主導波管、 ２ａ〜２ｄ 方形分岐導波管、 ３ 短絡板、 ４ 四角錐状金属ブロック、 ５ 正方形導波管ステップ、 ６ 正方形主導波管、７ 正方形導波管ステップ、 ８ 正方形主導波管、 ９ 円形−正方形導波管ステップ、 １０ 円形主導波管、 １１ａ〜１１ｄ 方形導波管多段変成器、 １２ａ〜１２ｂ 方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路、 １３〜１５ 金属ブロック、 １６ 正方形主導波管、 １７ａ〜１７ｂ 方形分岐導波管、 １８ａ〜１８ｂ 金属薄板、 １９ 正方形導波管ステップ、 ２０ 正方形主導波管、 ２１ａ〜２１ｂ 金属柱群、 ２２ａ〜２２ｂ 方形導波管ステップ、 ２３ａ〜２３ｂ 方形分岐導波管、 ２４ａ〜２４ｂ 金属薄板、 ３１ 方形主導波管、 ３２ａ〜３２ｂ 方形分岐導波管、 ３３ａ〜３３ｂ 金属薄板。
Claims (12)
- 第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が広がる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたことを特徴とする導波管形偏分波器。
- 第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたことを特徴とする導波管形偏分波器。
- 第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続された円形−方形導波管ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続された円形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたことを特徴とする導波管形偏分波器。
- 第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管の一方の端子に接続された短絡板と、上記短絡板上に設けられた金属突起と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる１つの方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管と、この第２の方形主導波管に接続された円形−方形導波管ステップと、この円形−方形導波管ステップに接続された円形主導波管とを備え、上記第１〜第４の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたことを特徴とする導波管形偏分波器。
- 上記金属突起として、四角錐状または階段状または円弧状の切り欠きをもつ金属ブロックを設けたことを特徴とする請求項１〜４記載の導波管形偏分波器。
- 上記金属突起として、円弧状または直線状または階段状の切り欠きをもつ金属薄板を直交させて設けたことを特徴とする請求項１〜４および５記載の導波管形偏分波器。
- 上記第１の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第１の方形導波管多段変成器と、上記第２の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第２の方形導波管多段変成器と、上記第１および第２の方形導波管多段変成器に接続された第１の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路と、上記第３の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第３の方形導波管多段変成器と、上記第４の分岐導波管に接続され、かつ、管軸の湾曲した第４の方形導波管多段変成器と、上記第３および第４の分岐導波管に接続された第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路とを備え、上記第１〜４の方形導波管多段変成器は各々上記第１〜４の分岐導波管から離れるに従ってその開口径が小さくなることを特徴とする請求項１〜６記載の導波管形偏分波器。
- 上記第１〜第２の方形主導波管と、上記第１〜第４の方形分岐導波管と、上記第１〜第４の方形導波管多段変成器と、上記第１〜第２の方形導波管Ｅ面Ｔ分岐回路と、上記短絡板と、上記金属突起と、上記方形導波管ステップとを、掘削加工された複数の金属ブロックを組み合わせることにより構成したことを特徴とする請求項７記載の導波管形偏分波器。
- 第１の方形主導波管と、この第１の主導波管に対して直角に分岐する第１〜第２の方形分岐導波管と、上記第１の主導波管内の対称な位置に対をなして装荷された第１〜第２の導体薄板と、上記第１の主導波管の他方の端子に接続され、かつ、上記分岐部に向かって開口径が狭まる方形導波管ステップと、この方形導波管ステップに接続された第２の方形主導波管とを備え、上記第１の方形主導波管の上側壁と上記第１の導体薄板の間隔、上記第１の導体薄板と上記第２の導体薄板の間隔、上記第２の導体薄板と上記第１の方形主導波管の下側壁の間隔、及び上記第１〜第２の方形分岐導波管の上下の側壁間隔は各々電波の使用周波数帯の自由空間波長の半分以下であり、上記方形導波管ステップは電波の基本モードの遮断周波数帯近傍において上記分岐部からの反射波と上記方形導波管ステップによる反射波とが打ち消し合う位置に設けたことを特徴とする導波管形偏分波器。
- 上記導体薄板は、対称な円弧状または直線状または階段状の切り欠きをもつ薄板であることを特徴とする請求項９記載の導波管形偏分波器。
- 上記第１〜第２の方形分岐導波管に対し、第１〜第２の金属柱群を設けたことを特徴とする請求項９〜１０記載の導波管形偏分波器。
- 上記第１〜第２の方形分岐導波管に対し、第１〜第２の方形導波管ステップを設けたことを特徴とする請求項９〜１１記載の導波管形偏分波器。
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