JPH02260702A

JPH02260702A - ホーン・アンテナ

Info

Publication number: JPH02260702A
Application number: JP7986289A
Authority: JP
Inventors: Akira Abe; 朗阿部
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、反射鏡アンテナの一次放射器として用いて好
適なホーン・アンテナの改良に関する。

（従来の技術）ホーン・アンテナは、各種反射鏡アンテナの一次放射器
として広く用いられ、中でも円錐コルゲート・ホーンは
広帯域にわたって軸対称で、低サイドロープの放射特性
が得られるから多く用いられる０円錐コルゲート・ホー
ンの内壁面は第５図に示すように円周方向に切られた円
環状の溝をくり返す形をなしている。このような構造で
は溝の深さが１／４波長から１／２波長の間に等しくな
る周波数帯域で、ホーンの内部より内壁面をみた時の等
価アドミッタンスが容量性となり、すなわち速波領域と
なるから、優れた放射特性を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題）上述したコルゲート・ホーンにおける溝の加工には大き
な工数がいるから、第５図の形状の円錐コルゲート・ホ
ーンは通常の円錐ホーンに比べ非常に高価格になる。そ
の第５図のコルゲート・ホーンの最も一般的な製法では
、まずホーンの内壁面を旋盤等により所要のテーパ状に
切削加工し、さらに所定の溝を切削加工する。溝の数は
最も小さいものでも十程度からで、多いものでは数百に
もなるし、さらに清には高い精度が要求されるから、溝
加工には非常に大きな工数が必要となる。

また、開き角の大きな、例えば９０°程度の開口角のコ
ルゲート・ホーンでは、理想的な放射特性を得るために
は、溝は第６図に示すようにホーンの内壁面に垂直に切
るのが望ましいが、そのような形の溝の側面は回転軸に
対して斜めに切削する必要がある。従って広間口角のコ
ルゲート・ホーンでは第５図のような通常の開口角のも
のより加工がさらに雛しくなる。

他にコルゲート・ホーンと同等の放射特性を持ち、加工
が容易なホーン・アンテナとして、例えば複モード・ホ
ーン、誘電体装荷ホーンなどがあるが、これらのホーン
・アンテナでは比周波数帯域がコルゲート・ホーンの１
０％程度しかとれない。

このように、従来のホーン・アンテナには、製造の容易
性や比周波数帯域に関して解決すべき課題がある。

（課題を解決するための手段）前述の課題を解決するために本発明が提供する手段は、
円錐ホーン・アンテナであって、内壁面が、ホーン軸を
含む断面内において、該ホーン軸に平行な面と該ホーン
軸に垂直な面とから成る段を階段状に繰り返した形をな
していることを特徴とするホーン・アンテナである。

（実施例）次に、本発明について図面を参照して説明する。

第、１図は本発明の一実施例の縦断面図である。

この実施例のホーン・アンテナ１の開き角は約９０゛で
ある。ホーン・アンテナ１の内壁面は、ホーン軸２を含
む断面において、ホーン軸２に平行な面とホーン軸２に
垂直な面とから成る段１１゜１２．１３．・・・を階段
状に繰り返した形をなしている。従って、ホーン・アン
テナ１の内壁面は第１図に示す断面形をホーン軸２を中
心に回転させた軸対称な形をなしている。このホーン・
アンテナ１はテーバ導波管の整合部４を介して直線導波
管部５に接続されている。

第２図は段１１．１２．・・・の寸法を詳細に示す図で
ある。ホーン軸に平行な面の幅をし、ホーン軸に垂直な
面の幅をＨ１段の凸側の頂点を結んだ仮想内壁面３から
凹側の頂点までの深さをＤ、仮想内壁面３にそった段の
幅をＰとする。このとき、ホーン・アンテナ１の内部か
ら仮想内壁面３をみたときの等仕壁面アドミッタンスは
次式（１）で与えられる。

Ｙ＝（−Ｊ／η。）・Ｊ、（にＤ）／Ｊｌ　（ｋＤ）　
　（１）ここで、η。は自由空間インピーダンス、ｋは
自由空間での波数、Ｊｏ、Ｊ＋は各々０次、１次の第１
種ベッセル関数である。（１）式より、等仕壁面アドミ
ッタンスは（２）、（３）式で示される周波数領域で容
量性となり、良好な放射特性が得られる。

２．４０４８≦ｋＤ＜３．８３１７　　　　（２）０．
３８２７≦Ｄ／λ＜０．６０９８　　　（３）ここで、
λは自由空間波長である。

第６図に示すコルゲート・ホーンについて同様の解析を
行うと等仕壁面アドミッタンス及びアドミッタンスが容
量性となる周波数領域は（４）、（５）式で与えられる
。

Ｙ＝（−ｊ／η。）・Ｐ／Ａ−ｃｏｔ（ｋｎ）　　（４
）０．２５≦Ｄ／λ＜０．５　　　　　　（５）コルゲ
ート・ホーンの場合は、Ｄは仮想内壁面から溝の底部ま
での深さをとり、Ｐは仮想内壁面にそった溝の繰り返し
のピッチ、Ａは仮想内壁面にそった溝の幅である。

（３）、（５）式を比較して、本発明のホーン・アンテ
ナにより、通常のコルゲート・ホーンの約６０％の比周
波数帯域でコルゲート・ホーンと同等の良好な放射特性
が得られることがわかる。

本発明のホーン・アンテナは、ホーンの開き角が小さい
場合及び開き角が１８０°に近い非常に大きい場合には
、所要の深さＤを得るためには仮想内壁面にそった段の
幅Ｐが波長λに比べて非常に大きくなり、上記の効果を
減するが、開き角が９０°に近い場合に最も効果が得ら
れる。

第１図の実施例では、整合部４としてテーパ導波管を用
いているが、整合部は、第３図に示す様に深さを徐々に
変えたコルゲート導波管、又は第４図に示す様にリング
を装荷したコルゲート涌を数個用いてもよい、また、ホ
ーン部と直線導波管部との整合がとれるように、Ｌ、Ｈ
の寸法を選んだ段を用いてもよい。

（発明の効果）以上に説明したように、本発明によれば、ホーン・アン
テナの内壁面をホーン軸に平行な面とこれに垂直な面か
ら成る所定の寸法の段を階段状に繰り返し持つ形状にす
ることにより、通常のコルゲート・ホーンの約６０％の
比周波数帯域でコルゲート・ホーンと同等の優れた放射
特性を持つホーン・アンテナが得られる。

本発明のホーン・アンテナは、溝を持たないから、清の
あるコルゲート・ホーンに比べて格段に低価格で製造で
きる。しかも、本発明のホーン・アンテナの加工におい
ては、旋盤等により切削する場合、切削加工の方向はホ
ーン軸すなわち旋盤の回転軸に平行な方向だけであるか
ら、内壁面をテーバ状に加工した通常のホーン・アンテ
ナに比べても工数は少くてすむ。

本発明のホーン・アンテナは、開き角が９０゜に近い場
合に最も効果的であり、第６図に示した同様の開き角の
コルゲート・ホーンに比べて格段に安価に製作でき、し
かも性能においてやはり第６図の従来のコルゲート・ホ
ーンと同等であり、複モード・ホーンや誘電体装荷ホー
ンより広い比周波数帯域を有する。

このように、本発明によれば、製造がコルゲート・ホー
ンより容易であって、比周波数帯域が複モード・ホーン
や誘電体装荷ホーンより優れたホーン・アンテナを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
実施例における段の詳細な寸法関係を示す図、第３図お
よび第４図は本発明の他の実施例を示す部分縦断面図、
第５図および第６図はコルゲート・ホーンの縦断面図で
ある。１・・・ホーン・アンテナ、１１．１２．１３・・・段
、２・・・ホーン軸、３・・・仮想内壁面、４・・・整
合部、５・・・直線導波管部、Ｌ・・・ホーン軸方向の
幅、Ｈ・・・ホーン軸に垂直方向の幅、Ｐ・・・仮想内
壁面方向の幅、Ｄ・・・仮想内壁面より凹部頂点までの
深さ、４１゜４２．４３・・・整合部溝、６１，６２．
６３・・・溝、Ｄ・・・仮想内壁面より溝底部までの深
さ、Ａ・・・仮想内壁面にそっな溝の開口部の幅、Ｐ・
・・仮想内壁面にそったコルゲート消のピッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

円錐ホーン・アンテナにおいて、内壁面が、ホーン軸を
含む断面内において、該ホーン軸に平行な面と該ホーン
軸に垂直な面とから成る段を階段状に繰り返した形をな
していることを特徴とするホーン・アンテナ。