JP6877832B2

JP6877832B2 - アンテナ給電部

Info

Publication number: JP6877832B2
Application number: JP2017064406A
Authority: JP
Inventors: 尓昊尚; 啓一夏原
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP2018170548A

Description

この発明は、電波を放射するアンテナ給電部に関する。

アンテナ給電部は反射鏡アンテナなどに取り付けられて用いられる。例えば図９に示すように、アンテナ給電部１１０は、反射鏡アンテナの主反射鏡１２０の曲面の凹部側に設置されて用いられる。アンテナ給電部１１０は、一次放射器１１１と、フィードーム１１２と、副反射鏡１１３とを主に備えている。一次放射器１１１は、電波を放射するための部材であり、例えば円筒形状をしている。フィードーム１１２は、副反射鏡１１３を支えるための部材である。また、フィードーム１１２は、一次放射器１１１からの電波を拡散させて伝播させるための部材でもある。副反射鏡１１３は、フィードーム１１２からの電波を主反射鏡１２０に向けて反射させるための部材である。このために、副反射鏡１１３は湾曲された反射面１１３ａを持つ。

このアンテナ給電部１１０では、一次放射器１１１としてコルゲートホーンが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、図１０に示すように、一次放射器１１１の端部である円形開口の内側に、コルゲーションと呼ばれる溝１１１ａ〜１１１ｄが施されている。こうした溝１１１ａ〜１１１ｄを形成することにより、高効率かつ低交差偏波特性を有することが特徴である。

特開平９−７４３１１号公報

しかし、先に述べた一次放射器１１１には、次の課題がある。従来のコルゲートホーンを備える一次放射器１１１は、円形開口の内側に単純にコルゲーションと呼ばれる溝を施すだけの構造である。こうした構造では、アンテナ給電部は広帯域において良好な反射特性を有することは容易ではない。そして、反射特性が極端に悪くなると、アンテナ利得が下がり、交差偏波特性も劣化してしまう。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、広周波数帯域で良好な反射特性を有することを可能にするアンテナ給電部を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、電波を開口から放射する一次放射器と、前記一次放射器からの電波を反射する副反射鏡とを備え、前記一次放射器は、前記開口に設けられ、前記一次放射器の長手方向に沿う中心軸を中心に同心円状に設けられ、かつ、前記中心軸の軸方向に突出して、前記副反射鏡に向かう方向に設けられている環状の複数の突出部を備えるアンテナ給電部において、前記突出部の中で最も内側の突出部の根元部分に設けられ、前記中心軸に対して円形状に、かつ、前記中心軸に交差する方向に平坦な環状の平坦部を備え、該平坦部の幅は、前記電波の搬送波の波長の１／８以下に設定され、少なくとも１つの前記突出部の表面が傾斜している、ことを特徴とするアンテナ給電部である。

請求項１の発明では、突出部の中で最も内側の突出部の根元部分に設けられ、中心軸に対して円形状に、かつ、中心軸に交差する方向に平坦な環状の平坦部を備え、少なくとも１つの突出部の表面が傾斜していることにより、広周波数帯域で良好な反射特性を実現している。

請求項２の発明は、請求項１に記載のアンテナ給電部において、前記突出部の中で最も内側に位置する突出部の表面が傾斜し、該突出部の高さは、前記電波の搬送波の波長の１／４に設定されている、ことを特徴とする。

請求項１、２の発明によれば、少なくとも１つの突出部の表面、例えば最も内側の突出部の表面を傾斜し、かつ、突出部の根元部分に平坦部を形成し、平坦部の幅を電波の搬送波の波長の１／８以下に設定し、突出部の高さを電波の搬送波の波長の１／４に設定することにより、広周波数帯域において良好な反射特性を実現することを可能にする。

この発明の一実施の形態によるアンテナ給電部を示す斜視図である。図１のアンテナ給電部の断面を示す斜視図である。図２の一次放射器の断面を示す斜視図である。図３の断面部分を拡大して示す断面図である。図３のアンテナ給電部と従来のアンテナ給電部とによる反射特性を示す図である。図３のアンテナ給電部の変形例による反射特性を示す図である。テーパ構造が無い一次放射器を示す斜視図である。ステップ構造が無い一次放射器を示す斜視図である。従来のアンテナ給電部を示す正面図である。従来の一次放射器を示す斜視図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。この実施の形態によるアンテナ給電部を図１と図２に示す。なお、図２は、図１の一部を切り取った斜視図である。この実施の形態によるアンテナ給電部は、図９に示すアンテナ給電部１１０と同様に、主反射鏡（図示を省略）に設置されて用いられる部材である。このアンテナ給電部は、一次放射器１０と、フィードーム２０と、副反射鏡３０とを主に備えている。

フィードーム２０は、図９のフィードーム１１２と同様に、副反射鏡３０を支えるための部材である。また、フィードーム２０は、一次放射器１０や副反射鏡３０からの電波を拡散させて伝播させるための部材でもある。こうしたフィードーム２０は、電波を通すような部材、例えば誘電体などで形成されている。そして、フィードーム２０の筒状の一端部２１が一次放射器１０に取り付けられ、筒状の他端部２２に副反射鏡３０が取り付けられている。一端部２１と他端部２２とは、連結部２３によって連結されている。

副反射鏡３０は、図９の副反射鏡１１３と同様に、フィードーム２０から拡散されて伝播された電波を主反射鏡に向けて反射させるための部材である。このために、副反射鏡３０は湾曲された反射面３１を持つ。

一次放射器１０は、電波を放射するための部材である。一次放射器１０は、図３に示すように、中心軸Ａを中心にした円筒形状の本体１１を備えている。本体１１は、本体１１の内壁面１１ａの先端である開口１１ｂから電波を放射するための部材である。本体１１の外壁面１１ｃ側には、コルゲートホーン部１２が本体１１と一体的に設けられている。

コルゲートホーン部１２の円環状の本体１２ａには、コルゲーションによる溝１２ｂａ〜１２ｂｄが設けられている。溝１２ｂａ〜１２ｂｄは、中心軸Ａを中心にして、かつ中心軸Ａに沿うように、本体１２ａに対して同心円状に設けられている。これにより、副反射鏡３０に向かう方向に円環状に突出した突出部１２ｃａ〜１２ｃｅが形成される。つまり、中心軸Ａを中心にしてそれぞれ直径の異なる突出部１２ｃａ〜１２ｃｅが互いに平行に形成される。これらの突出部１２ｃａ〜１２ｃｅがコルゲートホーンを形成している。突出部１２ｃａ〜１２ｃｅの高さや間隔は、電波の搬送波の波長等を基に設定される。

突出部１２ｃａ〜１２ｃｅの中で直径が最短である突出部１２ｃａは、図４に示すように、その内壁面１２ｃａ_１が傾斜して、テーパを形成している。内壁面１２ｃａ_１は、突出部１２ｃａの内側に位置する壁面であり、突出部１２ｃａの先端に向かう程、その幅が狭くなっている。なお、突出部１２ｃａの外側に位置する壁面（外壁面）は、突出部１２ｃａ〜１２ｃｅの中で直径が２番目に小さい突出部１２ｃｂと向かい合っている。

突出部１２ｃａの内壁面１２ｃａ_１つまりテーパの傾斜角θ１は、
θ１＝２０°〜３０°
である。また、突出部１２ｃａの高さＬ１は、
Ｌ１＝λ／４
で算出される。なお、λは、電波の搬送波の波長であり、搬送波の周波数をｆ、光速をｃとすると、
λ＝ｃ／ｆ
で算出される。

突出部１２ｃａの根元である付け根部分の内壁面１２ｃａ_１側には、中心軸Ａに対して円形状に、かつ中心軸Ａに交差する方向に平坦な環状の平坦部１３が形成されている。つまり、平坦部１３は、本体１１の開口１１ｂ付近の内壁面１１ａ（図３）と、突出部１２ｃａの根元付近の内壁面１２ｃａ_１（図４）との段差により形成されるステップである。平坦部１３の幅Ｌ２つまりステップの寸法は、
Ｌ２≦λ／８
により算出される。

以上がこの実施の形態によるアンテナ給電部の構成である。次に、このアンテナ給電部の作用について説明する。このアンテナ給電部によれば、突出部１２ｃａに形成されている内壁面１２ｃａ_１の傾斜、つまりテーパを持つテーパ構造により、反射損失の低減を実現できる。また、本体１１の開口１１ｂ付近の内壁面１１ａと、突出部１２ｃａの根元付近の内壁面１２ｃａ_１との間に形成されているステップ（平坦部１３）を持つステップ構造により、一次放射器１０のマッチング整合が取れる。つまり、ステップとテーパの簡単な構造により、良好な反射特性を有するアンテナ給電部を実現した。この様子を図５に示す。図５では、図３に示すこの実施の形態のアンテナ給電部（本発明のアンテナ給電部）による反射特性を表す曲線Ｇ１と、図１０に示す従来のアンテナ給電部による反射特性を表す曲線Ｇ２とが示されている。このように、本発明のアンテナ給電部によれば、従来のアンテナ給電部に比べて、広周波数帯域で良好な反射特性を得ている。

こうした良好な反射特性は、一次放射器１０のステップ構造とテーパ構造との相互の作用によるものになる。この様子を図６に示す。一次放射器１０においてテーパ構造が無い場合、つまり、図７に示すように、突出部１２ｃａの内壁面１２ｃａ_１（図４）が傾斜していない場合、図６の曲線Ｇ１１に示すような反射特性になる。また、一次放射器１０においてステップ構造が無い場合、つまり、図８に示すように、突出部１２ｃａの根元に平坦部１３（図４）が無い場合、図６の曲線Ｇ１２に示すような反射特性になる。

この結果、図６の曲線Ｇ１に示す反射特性は、一次放射器１０に設けられている、一次放射器１０のマッチング整合を取るステップ構造と、反射損失の低減を実現するテーパ構造との相互の作用により得られるものとなる。

以上、説明したように、この実施の形態によれば、一次放射器１０の突出部１２ｃａにテーパ構造を設け、かつ、突出部１２ｃａの根元にステップ構造を設けることにより、広周波数帯域において良好な反射特性を実現することを可能にした。また、この実施の形態によれば、突出部１２ｃａの高さＬ１と、ステップの寸法とを所定の数式による演算で得ることができる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態では、一次放射器１０の突出部１２ｃａにテーパ構造を設けたが、このテーパ構造を突出部１２ｃａ〜１２ｃｅの全部または一部に設けてもよい。

１０一次放射器
１１本体
１１ａ内壁面
１１ｂ開口
１１ｃ外壁面
１２コルゲートホーン部
１２ａ本体
１２ｂａ〜１２ｂｄ溝
１２ｃａ〜１２ｃｅ突出部
１２ｃａ_１内壁面
１３平坦部
２０フィードーム
２１一端部
２２他端部
２３連結部
３０副反射鏡
３１反射面

Claims

電波を開口から放射する一次放射器と、前記一次放射器からの電波を反射する副反射鏡とを備え、前記一次放射器は、前記開口に設けられ、前記一次放射器の長手方向に沿う中心軸を中心に同心円状に設けられ、かつ、前記中心軸の軸方向に突出して、前記副反射鏡に向かう方向に設けられている環状の複数の突出部を備えるアンテナ給電部において、
前記突出部の中で最も内側の突出部の根元部分に設けられ、前記中心軸に対して円形状に、かつ、前記中心軸に交差する方向に平坦な環状の平坦部を備え、該平坦部の幅は、前記電波の搬送波の波長の１／８以下に設定され、
少なくとも１つの前記突出部の表面が傾斜している、
ことを特徴とするアンテナ給電部。
前記突出部の中で最も内側に位置する突出部の表面が傾斜し、該突出部の高さは、前記電波の搬送波の波長の１／４に設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ給電部。