JP6785631B2 - アンテナ給電回路 - Google Patents
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Description
前記第1円偏波端子に接続され、電波を90度の位相差で2分配する90度2分配回路と、
前記90度2分配回路に接続され、迂回導波管から成る位相調整回路と、
前記位相調整回路に接続され、前記90度2分配回路により2分配された電波の各々をさらに2分配する分配器と、
前記分配器に接続されているとともに前記放射アンテナ端子に接続され、前記分配器により分配された電波を合成する偏分波器とを備えた。
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係るアンテナ給電回路100の回路構成図である。図2は、本実施の形態に係るアンテナ給電回路100の鳥瞰図である。図3は、図2を側面から見た図である。
本実施の形態では、高域円偏波あるいは低域円偏波といった電波を扱うアンテナ給電回路100について説明する。高域円偏波の具体例は、マイクロ波あるいはミリ波といった高周波の円偏波である。低域円偏波は、高域円偏波よりも低い周波数の円偏波である。
アンテナ給電回路100は、アンテナに接続される放射アンテナ端子1と、第1円偏波端子110とを入出力端子として備える。アンテナ給電回路100は、第1円偏波端子110として、低域右旋円偏波端子7と低域左旋円偏波端子8とを備える。また、アンテナ給電回路100は、入出力端子である第2円偏波端子140として、さらに第1円偏波端子110により入出力される電波より高い高域周波数の電波を入出力する高域右旋円偏波端子10と高域左旋円偏波端子11とを備える。
また、アンテナ給電回路100は、LPF3、OMJ2、円偏波発生器9、逆相2分配回路4、位相調整回路5、90度2分配回路6から構成されている。LPFは、低域通過フィルタであり、Low Pass Filterの略語である。OMJは、高域通過機能と低域分配機能を有するOrtho−Mode Junctionの略語である。円偏波発生器9は、高域用円偏波発生器ともいう。
90度2分配回路6は、例えば、ブランチラインカプラである。ここでは、90度2分配回路6として、4段のブランチラインカプラを一例として示したが、段数は限定しない。
すなわち、分配器120は、電波を逆相で2つに分配する、あるいは、逆相の2つの電波を合成する逆相2分配回路4である。
円偏波発生器9は、高域右旋円偏波端子10と高域左旋円偏波端子11とから成る第2円偏波端子140とOMJ2との間に配置されている。
<低域の周波数のアンテナ給電回路100の動作>
まず、低域の周波数のアンテナ給電回路100の動作について説明する。
本実施の形態においては、低域端子から入力された電波がアンテナ給電回路100を経由して放射アンテナ端子1に出力される場合について説明するが、逆に、放射アンテナ端子1から入力されて低域端子に出力してもよい。
低域右旋円偏波端子7から入力された電波は、90度2分配回路6で90度の位相差がつけられ2分配される。それぞれの電波は位相調整回路5を通過し、逆相2分配回路4において、さらに逆相で2分配される。このとき、逆相2分配回路4の代わりに同相分配回路を用いた場合には、一方の位相を逆相になるように調整する。
図5は、図4を側面から見たものである。
図2および図3では、逆相2分配回路4としてT分岐回路を想定している。しかし、図4および図5に示すように、同相分配端子を導波管終端器4bで終端したマジックT回路4aを用いてもよい。
次に、高域の周波数のアンテナ給電回路100の動作について説明する。
本実施の形態においては、高域端子から入力された電波がアンテナ給電回路100を経由して放射アンテナ端子1に出力される場合について説明するが、逆に、放射アンテナ端子1から入力されて高域端子に出力してもよい。
高域右旋円偏波端子10から入力された電波は、円偏波発生器9において右旋円偏波電波に変換され、OMJ2を通過して、放射アンテナ端子1から出力される。ここで、高域電波はLPF3を通過できないため2分配回路へは伝搬しない。
アンテナ給電回路100は、可逆性を有しており、放射アンテナ端子1から高域右旋円偏波電波が入力された場合は、上記と逆の経路をたどり高域右旋円偏波端子10から出力される。同様に、高域左旋円偏波端子11から入力された電波は、円偏波発生器9において左旋円偏波電波に変換され、OMJ2を通過して、放射アンテナ端子1から出力される。また、同様に、放射アンテナ端子1から高域左旋円偏波電波が入力された場合は、高域左旋円偏波端子11から出力される。
円偏波アンテナ給電回路において、経路ごとの位相を所望の値に合わせることが低交差偏波を実現するために重要である。寸法加工誤差がない場合は位相が揃うように設計されているが、製造誤差により回路の寸法に変化が生じ、アンテナ給電回路内を伝搬する電波の位相に差異が生じ、低交差偏波特性を実現できない。一般的に製造誤差をなくすことはできず、特に高い周波数の場合には、実現できる加工誤差に対する位相差異が許容できない。一方、位相調整構造を設けた場合には構造によっては、回路の大型化するという課題がある。
また、逆相2分配回路4からLPF3を経由してOMJ2までの経路に誤差が生じた場合、OMJ2部分で反射波を生じる。しかし、逆相2分配器としてマジックT回路4aを用いた場合には同相分配端子に終端される。
逆相2分配回路4としてT分岐回路を用いた場合には、逆相2分配回路4とOMJ2との間に定在波を生じて、円偏波特性を劣化させる可能性がある。よって、逆相2分配回路4としてT分岐回路を用いる場合には、逆相2分配回路4とOMJ2間の位相を揃える必要がある。
上述したように、逆相2分配回路4とOMJ2間の位相調整は、逆相2分配器としてマジックT回路を用いることで回避可能である。しかし、90度2分配回路6から逆相2分配回路4に至るまでの経路での位相差異は、その経路で補正しない限り最終的に交差偏波となるため、90度2分配回路6と逆相2分配回路4の間の位相調整は必須となる。位相差異は構造物により位相調整することも可能であるが、経路長を変更する以外の方法で位相調整をした場合には、位相量が周波数特性をもつため、広帯域に低交差偏波とすることはできない。
図6は、本実施の形態に係る位相調整回路5の例であるE面曲げ位相調整回路5aを示す図である。図7は、本実施の形態に係る位相調整回路5と比較するための比較例であるH面曲げ位相調整回路5bを示す図である。図8は、本実施の形態に係るE面曲げ位相調整回路5aの別例を示す図である。
なお、位相調整回路5は、位相調整用の迂回路全体を入れ替えて位相調整してもよい。あるいは、位相調整回路5は、迂回導波管の一部を分割可能に形成してもよい。図8に示すように迂回路の一部を分割して、迂回路の一部を切削するか、シム等の調整用の小片を用いて、位相調整してもよい。分割する分割面12の位置は任意に変えてよい。
本実施の形態では、主に、実施の形態1との差異について説明する。
本実施の形態において、実施の形態1で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図9、図10および図11を用いて、本実施の形態の原理を説明する。
図9は、本実施の形態に係るアンテナ給電回路100aの回路構成図である。
図10は、本実施の形態に係るアンテナ給電回路100aの鳥瞰図である。
図11は、図10を側面から見たものである。
通常、右旋円偏波端子7aおよび左旋円偏波端子8aは方形導波管であり、放射アンテナ端子1は円形導波管であるが、必ずしもそれに限定されない。また、各回路が物理的に独立しているとは限らず、一体構造で製造してもよい。
次に、本実施の形態に係るアンテナ給電回路100aの動作について説明する。本実施の形態では、円偏波端子から入力された電波がアンテナ給電回路100aを経由して放射アンテナ端子1に出力される場合について説明するが、逆に、放射アンテナ端子1から入力されて円偏波端子に出力してもよい。
また、図10および図11においては、逆相2分配回路4としてT分岐回路を想定した図で示したが、図4および図5と同様に、同相分配端子を導波管終端器で終端したマジックT回路を用いてもよい。
円偏波アンテナ給電回路において、経路ごとの位相を所望の値に合わせることが低交差偏波を実現するために重要である。寸法加工誤差がない場合は位相が揃うように設計されているが、一般には製造誤差により回路の寸法に変化が生じ、アンテナ給電回路内を伝搬する電波の位相に差異が生じ、低交差偏波特性を実現できない。特に高い周波数の場合には、実現できる加工誤差に対する位相差異が許容できない。一方、位相調整構造を設けた場合には回路が大型化するという課題がある。
また、逆相2分配回路4からOMT2aまでの経路に誤差が生じた場合、OMT2a部分で反射波を生じる。しかし、逆相2分配器としてマジックT回路を用いた場合には同相分配端子に終端される。
逆相2分配回路としてT分岐回路を用いた場合には、逆相2分配回路4とOMT2aとの間に定在波を生じて、円偏波特性を劣化させる可能性がある。よって、逆相2分配回路4としてT分岐回路を用いる場合には、逆相2分配回路4とOMT2a間の位相を揃える必要がある。
上述したように、逆相2分配回路4とOMT2a間の位相調整は、逆相2分配回路としてマジックT回路を用いることで回避可能である。しかし、90度2分配回路6から逆相2分配回路4に至るまでの経路での位相差異は、その経路で補正しない限り最終的に交差偏波となるため、90度2分配回路6と逆相2分配回路4の間の位相調整は必須となる。位相差異は構造物により位相調整することも可能であるが、経路長を変更する以外の方法で位相調整をした場合には、位相量が周波数特性をもつため、広帯域に低交差偏波とすることはできない。
図6に示すように、E面曲げ位相調整回路5aは、導波管の広壁面を曲げることができるように、90度2分配回路6および逆相2分配回路4の入出力端子の導波管の向きおよび位置を調整する。E面曲げ位相調整回路5aでは、導波管の広壁面がE面曲げされている。E面曲げ位相調整回路5aは、図7に示す導波管の狭壁面をH面曲げする場合と比較して、アンテナ給電回路100の小型化が実現できる。
なお、位相調整回路5は、位相調整用の迂回路全体を入れ替えて位相調整してもよい。あるいは、位相調整回路5は、迂回導波管の一部を分割可能に形成してもよい。図8に示すように迂回路の一部を分割して、迂回路の一部を切削するか、シム等の調整用の小片を用いて、位相調整してもよい。分割する分割面12の位置は任意に変えてよい。
本実施の形態では、主に、実施の形態1および2との差異について説明する。
本実施の形態において、実施の形態1および2で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図12は、本実施の形態に係るアンテナ給電回路100bの鳥瞰図である。
図13は、図12を側面から見たものである。
図12および図13において、図2および図3と異なる点は、90度2分配回路の構成である。本実施の形態において、90度2分配回路は、ツイスト導波管13とショートスロットカプラ6bとから成る。ツイスト導波管13を、ショートスロットカプラ6bと位相調整回路5との間に配置することにより、導波管端子の向きをE面曲げ位相調整回路に合わせることができる。図12は図2のブランチラインカプラをツイスト導波管13とショートスロットカプラ6bで置き換えたものであるが、図4または図10のアンテナ給電回路のブランチラインカプラを、本実施の形態のツイスト導波管13とショートスロットカプラ6bに置き換えてもよい。
ショートスロットカプラは、振幅および位相の分配特性が広帯域であり、広い周波数にわたり、90度の位相差、同振幅という所望の分配特性を実現可能である。よって、本実施の形態に係るアンテナ給電回路100bによれば、広い周波数範囲にわたって低交差偏波特性を実現可能となる。
なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物および用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
Claims (9)
- アンテナに接続される放射アンテナ端子と、電波を入出力する第1円偏波端子とを備えたアンテナ給電回路において、
前記第1円偏波端子に接続され、電波を90度の位相差で2分配する90度2分配回路と、
前記90度2分配回路に接続され、広壁面をE面曲げされた迂回導波管から成る位相調整回路と、
前記位相調整回路に接続され、前記90度2分配回路により2分配された電波の各々をさらに2分配する分配器と、
前記分配器に接続されているとともに前記放射アンテナ端子に接続され、前記分配器により分配された電波を合成する偏分波器と
を備え、
前記90度2分配回路および前記分配器の各々において、入出力端子の導波管の向きおよび位置が、前記位相調整回路を構成する前記迂回導波管の前記広壁面を曲げることができるように調整されているアンテナ給電回路。 - アンテナに接続される放射アンテナ端子と、第1円偏波端子とを備えたアンテナ給電回路において、
前記放射アンテナ端子に接続され、電波を4つに分波する偏分波器と、
前記偏分波器により4つに分波された電波を2つの電波に合成する分配器と、
前記分配器に接続され、広壁面をE面曲げされた迂回導波管から成る位相調整回路と、
前記位相調整回路と前記第1円偏波端子との間に配置され、90度の位相差の2つの電波を合成する90度2分配回路と
を備え、
前記90度2分配回路および前記分配器の各々において、入出力端子の導波管の向きおよび位置が、前記位相調整回路を構成する前記迂回導波管の前記広壁面を曲げることができるように調整されているアンテナ給電回路。 - 前記アンテナ給電回路は、さらに、
前記第1円偏波端子により入出力される電波より高い高域周波数の電波を入出力する高域右旋円偏波端子と高域左旋円偏波端子とを備え、
前記偏分波器は、高域周波数の電波を通過させるとともに高域周波数より低域の電波を合成あるいは分波するOMJ(Ortho−Mode Junction)であり、
前記アンテナ給電回路は、さらに、
前記分配器と前記OMJとの間に配置された低域通過フィルタと、
前記高域右旋円偏波端子と前記高域左旋円偏波端子とから成る第2円偏波端子と、前記OMJとの間に配置された円偏波発生器と
を備えた請求項1または請求項2に記載のアンテナ給電回路。 - 前記アンテナ給電回路は、さらに、
前記第1円偏波端子である低域右旋円偏波端子と低域左旋円偏波端子とにより入出力される電波より高い高域周波数の電波を入出力する高域右旋円偏波端子と高域左旋円偏波端子とを備え、
前記偏分波器は、高域周波数の電波を通過させるとともに高域周波数より低域の電波を合成あるいは分波するOMJ(Ortho−Mode Junction)であり、
前記アンテナ給電回路は、さらに、
前記分配器と前記OMJとの間に配置された低域通過フィルタと、
前記高域右旋円偏波端子と前記高域左旋円偏波端子とから成る第2円偏波端子と、前記OMJとの間に配置された円偏波発生器と
を備え、
前記分配器は、電波を逆相で2つに分配する、あるいは、逆相の2つの電波を合成する逆相2分配回路であり、
前記OMJと前記円偏波発生器を接続する導波管の周囲にE面で折り曲げた導波管のT分岐回路からなる逆相2分配回路を配置し、前記高域右旋円偏波端子、前記高域左旋円偏波端子、前記低域右旋円偏波端子、および前記低域左旋円偏波端子の4つの端子に接続する導波管を隣接して集約配置する請求項1または請求項2に記載のアンテナ給電回路。 - 前記アンテナ給電回路は、
前記第1円偏波端子として、右旋円偏波端子と左旋円偏波端子とを備え、
前記偏分波器は、OMT(Ortho−Mode Transducer)である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のアンテナ給電回路。 - 前記位相調整回路は、
前記迂回導波管の一部が分割可能に形成された請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のアンテナ給電回路。 - 前記90度2分配回路は、ブランチラインカプラである請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のアンテナ給電回路。
- 前記90度2分配回路は、ツイスト導波管とショートスロットカプラとから成る請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のアンテナ給電回路。
- 前記分配器は、電波を逆相で2つに分配する、あるいは、逆相の2つの電波を合成する逆相2分配回路である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアンテナ給電回路。
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