JP7252054B2 - Turnstile polarization demultiplexer - Google Patents
Turnstile polarization demultiplexer Download PDFInfo
- Publication number
- JP7252054B2 JP7252054B2 JP2019092157A JP2019092157A JP7252054B2 JP 7252054 B2 JP7252054 B2 JP 7252054B2 JP 2019092157 A JP2019092157 A JP 2019092157A JP 2019092157 A JP2019092157 A JP 2019092157A JP 7252054 B2 JP7252054 B2 JP 7252054B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turnstile
- waveguide
- polarization
- demultiplexer
- metal block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Description
この発明は、衛星通信用アンテナなどに用いられる導波管偏分波器に関し、特に、ターンスタイル型偏分波器に関する。 The present invention relates to a waveguide polarizing/demultiplexing filter used for satellite communication antennas, etc., and more particularly to a turnstile type polarizing/demultiplexing filter.
直交2偏波共用のアンテナシステムでは、水平偏波と垂直偏波を分離するための回路として偏分波器が用いられており、この偏分波器としてテーパ―ブランチ型やセプタムブランチ型、ターンスタイル型などが知られている。これらのうちターンスタイル型偏分波器は、広帯域な周波数特性の実現が可能とされ、共通導波管から四方に分岐導波管が広がり、共通導波管と分岐導波管との分岐部(4つの分岐導波管の交差部)に金属ブロックが配設されている。そして、共通導波管から入射された波が、金属ブロックで反射を抑制されて水平偏波と垂直偏波に分離し、さらに4つの分岐導波管に分配される(例えば、特許文献1等参照。)。
In an antenna system for two orthogonal polarized waves, a polarization/demultiplexer is used as a circuit for separating horizontally polarized waves and vertical polarized waves. Also known as style type. Of these, the turnstile type polarization/demultiplexer is said to be capable of achieving broadband frequency characteristics. A metal block is placed at (the intersection of the four branched waveguides). Then, the waves incident from the common waveguide are separated into horizontally polarized waves and vertically polarized waves by suppressing reflection by the metal block, and further distributed to four branch waveguides (for example,
このようなターンスタイル型偏分波器の周波数特性に対しては、金属ブロックの形状が重要であり、周波数特性を広帯域化する手法として、図8に示すように、金属ブロック100を先細の複数段形状にすることが知られている。すなわち、図9に示すように、例えば、下から順に積み重ねた円柱状・円盤状のブロック部101~104で金属ブロック100を構成し、第1のブロック部101から第4のブロック部104にわたって、外径を順次小さくするものである。ここで、図8中符号111と符号112は、それぞれ共通導波管と分岐導波管を示す。
The shape of the metal block is important for the frequency characteristics of such a turnstile polarization/branching filter. Stepped configurations are known. That is, as shown in FIG. 9, for example, a
しかしながら、金属ブロックを先細の複数段形状にする場合、先端にいくほど径・断面を細くしなければならず、製造面や実現性などを考慮した場合、周波数特性の広帯域化には限界がある。すなわち、周波数特性の広帯域化を進めると、金属ブロックを多段形状にして先端部(第4のブロック部104)を極細にしなければならず、製造することや形状を保持することなどが現実には困難となる。このように、金属ブロックを先細の複数段形状にするだけでは、周波数特性の広帯域化が困難であった。 However, when the metal block is made into a tapered, multi-stage shape, the diameter and cross section must be made thinner toward the tip, and there is a limit to broadening the frequency response when considering manufacturing and feasibility. . In other words, if the frequency characteristics are to be broadened, the metal block must be multi-staged and the tip portion (fourth block portion 104) must be made extremely thin, which makes it difficult to manufacture and maintain the shape. becomes difficult. As described above, it is difficult to widen the band of the frequency characteristic only by forming the metal block into a tapered multi-stage shape.
そこで本発明は、周波数特性の広帯域化が可能なターンスタイル型偏分波器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a turnstile polarization/demultiplexer capable of widening frequency characteristics.
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、共通導波管から四方に分岐導波管が広がり、前記共通導波管と前記分岐導波管との分岐部に金属ブロックが配設されているターンスタイル型偏分波器であって、前記分岐導波管に、断面が幅方向に絞られインピーダンス変換を行うアイリス部が形成され、該アイリス部よりも反前記共通導波管側に断面が幅方向に拡張されインピーダンス変換を行う拡張部が形成されている、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のターンスタイル型偏分波器において、前記アイリス部が、前記共通導波管の近傍に形成されている、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、インピーダンス変換を行うアイリス部と拡張部とが分岐導波管に形成されているため、金属ブロックを多段形状にして先端部を極細にすることなく、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。すなわち、ターンスタイル型偏分波器は、インピーダンス変換と同時にモード変換を行い、モードは、円形導波管モード、同軸高次モード、矩形導波管モードの順に変換される。そして、円形導波管モードから同軸高次モードへの変換を複数段形状で先細の金属ブロックのみで行った場合、金属ブロックを多段化して先端部を細長くする必要が生じてしまい、製造面、実現性に困難が生じる。 According to the first aspect of the invention, since the iris portion and the extended portion for impedance conversion are formed in the branched waveguide, the frequency can be adjusted without making the metal block into a multistage shape and making the tip portion extremely thin. It is possible to widen the band of the characteristics. That is, the turnstile polarization/demultiplexer performs mode conversion at the same time as impedance conversion, and the modes are converted in the order of circular waveguide mode, coaxial higher-order mode, and rectangular waveguide mode. If the conversion from the circular waveguide mode to the high-order coaxial mode is performed only with a multi-stage tapered metal block, it becomes necessary to make the metal block multi-stage and elongate the tip part. Feasibility difficulties arise.
これに対して、分岐導波管にアイリス部と拡張部とが設けられ、このアイリス部と拡張部とが複数段形状の金属ブロックの先端部に代わる役割・機能を果たすため、金属ブロックを多段形状にして先端部を極細にすることなく、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。同様に、アイリス部と拡張部とでインピーダンス変換されるため、共通導波管と分岐導波管におけるインピーダンス関係を適正にすることが可能となり、この結果、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。 On the other hand, the branch waveguide is provided with an iris portion and an extension portion, and the iris portion and the extension portion perform a role and function in place of the tip portion of the multi-stepped metal block. It is possible to widen the frequency characteristics without changing the shape and making the tip portion extremely thin. Similarly, since the iris part and the extension part are impedance-converted, it is possible to optimize the impedance relationship between the common waveguide and the branch waveguides, and as a result, it is possible to broaden the frequency characteristics. becomes.
請求項2に記載の発明によれば、アイリス部が共通導波管の近傍に形成されているため、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。すなわち、本願発明者のシミュレーションなどによれば、アイリス部を共通導波管の近傍に設けることで、周波数特性をより広帯域化することが確認された。 According to the second aspect of the invention, since the iris portion is formed in the vicinity of the common waveguide, it is possible to widen the frequency characteristics. That is, according to simulations by the inventors of the present application, etc., it was confirmed that the frequency characteristics can be broadened by providing the iris portion in the vicinity of the common waveguide.
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
図1~図3は、この発明の実施の形態に係るターンスタイル型偏分波器1の主要部を示す、斜視図と平面図と垂直断面図である。なお、図3および後述する図5、図6における断面図は、円形導波管2の中心線を含み矩形導波管3に平行な面における断面図である。このターンスタイル型偏分波器1は、直交する二偏波を分離するための回路であり、アイリス部31と拡張部32を有する点を除いて従来のターンスタイル型偏分波器と同等であるため、同等の構成についての説明を省略するが、概略次のような構成となっている。
1 to 3 are a perspective view, a plan view, and a vertical cross-sectional view showing the main part of a turnstile type polarization/
すなわち、断面が円形の円形導波管(共通導波管)2の底面部から、断面が四角い4つの矩形導波管(分岐導波管)3が十字状に四方に広がり、円形導波管2と矩形導波管3との分岐部(4つの矩形導波管3の交差部であり、円形導波管2の底面)に金属ブロック4が配設されている。この金属ブロック4は、図3に示すように、先細の3段形状で、下から順に円盤状の第1のブロック部41、円柱状の第2のブロック部42および第3のブロック部43が積み重ねられて形成され、第1のブロック部41から第3のブロック部43にわたって、外径が順次小さく形成されている。
That is, from the bottom of a circular waveguide (common waveguide) 2 with a circular cross section, four rectangular waveguides (branch waveguides) 3 with a square cross section spread in four directions in a cross shape. 2 and the rectangular waveguide 3 (the intersection of the four
そして、円形導波管2から入射された波が、金属ブロック4で反射を抑制されて水平偏波と垂直偏波に分離し、さらに4つの矩形導波管3に分配されるものである。
A wave incident from the
このような構成において、各矩形導波管3にアイリス部31と拡張部32とが形成されている。アイリス部31は、インピーダンス変換を行うための変形部であり、図2に示すように、矩形導波管3の断面が幅方向に絞られて形成されている。すなわち、矩形導波管3の両側面に矩形導波管3の内側に窪む矩形の凹部が対向して形成され、両側面が中心側に狭まった(幅が狭い)アイリス部31が設けられている。このアイリス部31は、円形導波管2の近傍(円形導波管2との連結部)、つまり、隣接する矩形導波管3との交差部に形成されている。
In such a configuration, each
同様に、拡張部32は、インピーダンス変換を行うための変形部であり、矩形導波管3の断面が幅方向に拡張されて形成されている。すなわち、矩形導波管3の両側面に矩形導波管3の外側に突出する矩形の凸部が対向して形成され、両側面が中心から離れた(幅が広い)拡張部32が設けられている。この拡張部32は、アイリス部31よりも反円形導波管2側に、かつ、アイリス部31と隣接、連続して形成されている。
Similarly, the
このようなアイリス部31と拡張部32は、金属ブロック4とともに、適正な変換が行えるように、その形状、寸法および位置が設定されている。すなわち、モードは、円形導波管モード、同軸高次モード、矩形導波管モードの順に変換され、金属ブロック4とアイリス部31と拡張部32によって、変換が適正に行われるように、アイリス部31と拡張部32の形状、寸法および位置が設定されている。
The shape, size and position of the
一方、図3に示すように、このターンスタイル型偏分波器1は、矩形導波管3の特性インピーダンスZが、アイリス部31および拡張部32と金属ブロック4で構成されるインピーダンス変換部を介して、円形導波管2にて特性インピーダンス2Zになる2偏波2分岐並列回路である。そして、このような特性インピーダンスの関係が満たされるように、アイリス部31と拡張部32の形状、寸法および位置が設定されるとともに、矩形導波管3と金属ブロック4と円形導波管2の寸法が設定されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, in the turnstile type polarization/
このような構成のターンスタイル型偏分波器1によれば、インピーダンス変換を行うアイリス部31と拡張部32とが矩形導波管3に形成されているため、金属ブロック4を多段形状にして先端部を極細にすることなく、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。すなわち、ターンスタイル型偏分波器1は、インピーダンス変換と同時にモード変換を行い、モードは、円形導波管モード、同軸高次モード、矩形導波管モードの順に変換される。そして、円形導波管モードから同軸高次モードへの変換を複数段形状で先細の金属ブロック4のみで行った場合、金属ブロック4を多段化して先端部を細長くする必要が生じてしまい、製造面、実現性に困難が生じる。
According to the turnstile polarization/
これに対して、矩形導波管3にアイリス部31と拡張部32とが設けられ、上記のように、アイリス部31と拡張部32とが複数段形状の金属ブロック4の先端部に代わる役割・機能を果たすため、金属ブロック4を多段形状にして先端部を極細にすることなく、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。同様に、アイリス部31と拡張部32とでインピーダンス変換されるため、円形導波管2と矩形導波管3におけるインピーダンス関係を適正にすることが可能となり、この結果、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。
On the other hand, the
また、アイリス部31が円形導波管2の近傍に形成されているため、周波数特性をより広帯域化することが可能となる。すなわち、本願発明者のシミュレーションなどによれば、アイリス部31を円形導波管2の近傍に設けることで、周波数特性をより広帯域化することが確認された。
Further, since the
ここで、本ターンスタイル型偏分波器1の周波数に対する反射特性L1と、金属ブロック4の形状、寸法が同じでアイリス部31と拡張部32を有さない従来のターンスタイル型偏分波器の周波数に対する反射特性L2を図4に示す。図中符号fcは使用中心周波数を示し、符号fnは使用周波数帯域を示す。この図から、従来の反射特性L2に比べて本反射特性L1が、例えばfc±26%という広い使用周波数帯域fnにおいて良好であることが確認できる。
Here, the reflection characteristic L1 with respect to the frequency of the turnstile polarizing/
また、上記のように、アイリス部31および拡張部32の寸法、位置は、金属ブロック4の形状、寸法に応じて設定され、アイリス部31および拡張部32と金属ブロック4の寸法、位置関係などを最適化することで、周波数特性をより良好にすることが可能となる。すなわち、アイリス部31および拡張部32の寸法、位置などをより最適化すると、例えば、図5に示すような第2のターンスタイル型偏分波器11となり、アイリス部31および拡張部32の寸法、位置などを最適化していない場合には、図6に示すような第3のターンスタイル型偏分波器12となる。
Further, as described above, the dimensions and positions of the
ここで、第2のターンスタイル型偏分波器11は、隣接する矩形導波管3同士で構成される内角部(十字の内角部)に、円形導波管2側に窪む矩形の窪み30が形成され、この窪み30に隣接してアイリス部31が形成されている。また、拡張部32は、その平面形状が略扇状で、アイリス部31から離れて形成されている。一方、第3のターンスタイル型偏分波器12のアイリス部31は、断面の絞り量が極小で(ほとんどなく)、このアイリス部31に隣接して拡張部32が形成されている。
Here, the second turnstile polarization/
このような第2のターンスタイル型偏分波器11の周波数に対する反射特性L3と、第3のターンスタイル型偏分波器12の周波数に対する反射特性L4を図7に示す。図中符号fcは使用中心周波数を示し、符号fnは使用周波数帯域を示す。この図から、最適化されていない反射特性L4に比べて最適化された反射特性L3が、例えばfc±26%という広い使用周波数帯域fnにおいてより良好であることが確認できる。
FIG. 7 shows the reflection characteristic L3 of the second turnstile polarization/
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記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、上記の実施の形態では、円盤状・円柱状のブロック部41~43からなる金属ブロック4の場合について説明したが、角錐状の金属ブロックなどであってもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments. Included in the invention. For example, in the above embodiment, the case of the
1 ターンスタイル型偏分波器
2 円形導波管(共通導波管)
3 矩形導波管(分岐導波管)
31 アイリス部
32 拡張部
4 金属ブロック
1
3 Rectangular waveguide (branch waveguide)
31
Claims (2)
前記分岐導波管に、断面が幅方向に絞られインピーダンス変換を行うアイリス部が形成され、該アイリス部よりも反前記共通導波管側に断面が幅方向に拡張されインピーダンス変換を行う拡張部が形成されている、
ことを特徴とするターンスタイル型偏分波器。 A turnstile polarization/demultiplexer in which branch waveguides spread in four directions from a common waveguide, and a metal block is disposed at a branch portion between the common waveguide and the branch waveguides,
An iris portion whose cross section is narrowed in the width direction and performs impedance conversion is formed in the branch waveguide, and an extended portion whose cross section is expanded in the width direction toward the common waveguide side from the iris portion and performs impedance conversion. is formed,
A turnstile polarization demultiplexer characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のターンスタイル型偏分波器。
wherein the iris portion is formed in the vicinity of the common waveguide;
2. The turnstile polarization demultiplexer according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019092157A JP7252054B2 (en) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Turnstile polarization demultiplexer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019092157A JP7252054B2 (en) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Turnstile polarization demultiplexer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020188377A JP2020188377A (en) | 2020-11-19 |
JP7252054B2 true JP7252054B2 (en) | 2023-04-04 |
Family
ID=73222045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019092157A Active JP7252054B2 (en) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Turnstile polarization demultiplexer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7252054B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003283202A (en) | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | Waveguide type polarizer/demultiplexer |
JP2004312271A (en) | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Waveguide wave polarizer |
JP2009027591A (en) | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna power feeding circuit |
JP2010148109A (en) | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Thales | Compact excitation arrangement for generating circularly polarized light in antenna, and manufacturing method of such compact excitation arrangement |
JP2013085075A (en) | 2011-10-07 | 2013-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna feeding circuit |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7397323B2 (en) * | 2006-07-12 | 2008-07-08 | Wide Sky Technology, Inc. | Orthomode transducer |
-
2019
- 2019-05-15 JP JP2019092157A patent/JP7252054B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003283202A (en) | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | Waveguide type polarizer/demultiplexer |
JP2004312271A (en) | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Waveguide wave polarizer |
JP2009027591A (en) | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna power feeding circuit |
JP2010148109A (en) | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Thales | Compact excitation arrangement for generating circularly polarized light in antenna, and manufacturing method of such compact excitation arrangement |
JP2013085075A (en) | 2011-10-07 | 2013-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna feeding circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020188377A (en) | 2020-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6522247B2 (en) | Array antenna apparatus and method of manufacturing array antenna apparatus | |
JP6587382B2 (en) | Compact dual-polarization power splitter, array of multiple splitters, compact radiating element, and planar antenna with such a splitter | |
JP5477362B2 (en) | Polarization splitter | |
WO2008069358A1 (en) | Horn array type antenna for dual linear polarization | |
US10381699B2 (en) | Compact bipolarization excitation assembly for a radiating antenna element and compact array comprising at least four compact excitation assemblies | |
US9300042B2 (en) | Matching and pattern control for dual band concentric antenna feed | |
US8884723B2 (en) | TE011 cavity filter assembly | |
JP2015231182A (en) | Metamaterial passive element | |
US9859623B2 (en) | Structural antenna module incorporating elementary radiating feeds with individual orientation, radiating panel, radiating array and multibeam antenna comprising at least one such module | |
JP7252054B2 (en) | Turnstile polarization demultiplexer | |
US10027011B2 (en) | Waveguide device | |
JP6490358B2 (en) | Inner tube with opposing shallow cavities for use with coaxial polarizers | |
US11101530B2 (en) | Polarization separation circuit | |
JP2011199353A (en) | H plane t branch waveguide | |
JP7012910B2 (en) | Demultiplexer | |
KR101312723B1 (en) | High directional coupler for mobile communication | |
JP2009260878A (en) | T-branch waveguide | |
CN203932260U (en) | Waveguide multiplexer | |
JP4222329B2 (en) | Polarization splitter | |
JP6671564B2 (en) | Waveguide directional coupler and polarization separation circuit | |
JP4294618B2 (en) | Polarizer | |
WO2016143094A1 (en) | Polarized wave separation circuit | |
US10547095B2 (en) | Method of manufacturing directional coupler | |
JP7316836B2 (en) | Waveguide polarization demultiplexer | |
JP6355525B2 (en) | Polarization separation circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220422 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230111 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230228 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230323 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7252054 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |