JPH03220901A - 円偏波／直線偏波変換器 - Google Patents

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、円偏波／直線偏波変換器に関し、特に２つの
衛星放送システム間の干渉を軽減するために用いられて
いる電磁波の円偏波に対して受信側及び送信側で使用さ
れる円偏波／直線偏波変換器に関する。ここで、円偏波
／直線偏波変換器とは、直線偏波から円偏波への変換器
及び円偏波から直線偏波への変換器を含むものとする。

わが国の放送衛星は放送信号として右旋円偏波の電磁波
を放射しており、この右旋円偏波をつくるため衛星搭載
機器のアンテナの給電部に直線偏波から円偏波に変換す
る円偏波発生器が使用さ札また、放送衛星からの右旋円
偏波の電磁波を第１図に示すような地上の受信用ＢＳア
ンテナの反射鏡で受け、反射鏡で反射した電磁波を反射
鏡の焦点に設置されている１次放射器の開口面に入射し
、さらに、１次放射器から円偏波を直線偏波に変換する
構造部分に電磁波が入射されるようにして円偏波を直線
偏波に変換してＢＳコンバータに人力し、ＢＳコンバー
タで電気信号に変換されて信号処理が行われている。

原理的には衛星搭載機器に用いられている直線偏波／円
偏波変換器と、地上の受信設備として用いられている円
偏波／直線偏波変換器は同様な原理に基づくものが使用
できる。

〔従来の技術〕

従来の地上の受信用設備で使用されていた円偏波／直線
偏波変換器の側面から観た概念図を第２図に示す。１次
放射器はＢＳアンテナの反射鏡で反射した電磁波を効率
よく集めて導波管部に導くためホーン型の形状としてあ
り、導波管部のＡ部分は、Ｂ部で生しる放送波の受信に
必要な電磁波の基本モード以外の高次モードが１次放射
器の放射特性を乱さないように減衰させるために設けら
れた円形導波管部分であり、Ｂ部は円偏波／直線偏波の
変換を行う位相回路構造の部分であり、入力された円偏
波の電磁波は円偏波／直線偏波の変換を行う位相回路構
造の部分で直線偏波に変換され、導波管のＣ部分に導か
れる。Ｃ部分は円形導波管部分であり、位相回路構造の
部分と円形導波管部分とでインピーダンス整合をとるた
め設けられた部分である。Ｄ部分は直線偏波となった電
磁波を金属性のボールからなる励振プローブを利用した
結合手段で効率良く導波管の外部に信号を取り出すため
に設けられた部分であり、励振プローブで取り出された
信号はＢＳコンバータの低雑音増幅器に人力され信号処
理が行われていた。結合手段としては、前記励振プロー
ブによる他、方形導波管を使用した方法も用いられてい
る。

円偏波は、２つの直交する直線偏波の振幅及び周波数が
等しく位相が９０度ずれた状態であり、位相回路を設は
前記両直線偏波の位相を同相にすれば直線偏波信号とな
るが、従来使用されていた円偏波／直線偏波の変換を行
う位相回路構造例を第３図（ａ）、（ｂ）〜第８図（ａ
）、（ｂ）に示す。図中、（ａ）は導波管の開口部から
見た正面図であり、（ｂ）は導波管の位相回路部の側面
図を示す。

第３図は、結合手段で信号として取り出したい直線偏波
の方向に対して４５度傾けて直交する２つの直線偏波の
一方の垂直方向の電界成分Ｙに平行になるようにして誘
電体板２を導波管１の内部に取り付けたものである。こ
のように誘電体板２を導波管１の内部に取り付けること
により、誘電体板２に平行な電界成分の直線偏波の位相
を遅らせることができ、従って直線偏波の他方の水平方
向の電界成分Ｘより成分Ｙが９０度遅れるような長さに
誘電体板２の長手方向の寸法を選べば、誘電体板２を通
り抜けた位置では円偏波が直線偏波に変換された状態と
なる。この他にもこのような作用による位相回路構造例
としては以下のものが使用されている。第４図（ａ）及
び（ｂ）は位相回路構造として複数のビス３を導波管１
の内部表面の向かい合った円弧の中心に取り付は各々の
ビス３の先端が導波管の中心に向かうようにし、さらに
導波管１の長手方向にビス３を並べて取り付けたもので
あり、第５図（ａ）及び（ｂ）は位相回路構造として２
枚の金属板４を導波管１の内部表面の向かいあった円弧
の中心に取り付は各々の金属板４の短辺方向が導波管１
の中心に向かうようにし、さらに導波管１の長手方向に
延長して金属板４を取り付けたものである。

また、第６図は導波管の内部表面の一方の円弧が平面に
なるようにして導波管の長手方向に延長し金属塊５を導
波管ｌの内部表面に取り付けたものである。第６図（ａ
）で２つの直交する直線偏波の垂直方向の電界成分をＹ
とし、水平方向の電界成分をＸとすると、導波管の内部
表面の一方の円弧が平面になるようにして金属塊５を付
けることにより、構造的に電界成分Ｙの管内波長を電界
成分Ｘの管内波長より短くすることができ、周波数は変
化しないため管内の位相速度は電界成分Ｙの方が遅れ、
電界成分Ｘより成分Ｙが９０度位相が遅れるような長さ
に金属塊５の長手方向の寸法を選べば、金属塊５を通り
抜けた位置では円偏波が直線偏波に変換された状態とな
る。この他にもこのような作用による位相回路構造例と
しては以下のものが使用されている。第７図（ａ）及び
（１））は位相回路構造として第６図の金属塊５を２個
使用して対向する２つの円弧の部分に取り付けたもので
あり、第８図（ａ）及び（ｂ）は導波管７の開口部から
見た断面が楕円状になるように変形させたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の円偏波／直線偏波変換器は１次放射器部を含めて
末端迄の長さが約１２０ｍｍのものが使用されており、
円偏波／直線偏波変換器部分が長＜ＢＳアンテナが小型
化しにくくなっている。

本発明は、第２図に示す位相回路部分（Ｂ）を短くして
導波管部の小型化を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第９図に示すようにＢＳアンテナの反射鏡で反射した電
磁波を効率よく集めて導波管部に導くためホーン型の形
状とした１次放射器と、前記電磁波が位相回路面に入る
境界面で生じる放送波の受信に必要な電磁波の基本モー
ド以外の高次モードが１次放射器の放射特性を乱さない
ように減衰させるために設けられた円形導波管Ａ部分と
、管内に位相回路を設けて同位相回路の長手方向の長さ
を円偏波が直線偏波に変換される長さとした導波管と、
中間に励振プローブ１３を取り付けて一端に終端面を設
けた円形導波管とを順次連設して円偏波を直線偏波に変
換している円偏波／直線偏波変換器において、前記位相
回路として位相を遅延させるための第１位相遅延手段（
図示の１１）と第２位相遅延手段（図示の１２）を設け
て両手段を併用することにより、短い長さで円偏波と直
線偏波間の変換ができるようにしたものである。

〔作用〕

第１位相遅延手段としては従来の技術の項で説明した、
金属塊を導波管の内面の一つの円弧に使用したもの（第
６図）、金属塊を導波管の内面の対向する二つの円弧に
使用したもの（第７図）、あるいは導波管の内面を楕円
構造にしたもの（第８図）のいずれかを使用した場合、
２つの直交する直線偏波の垂直方向の電界成分をＹとし
水平方向の電界成分をＸとすると、構造的に電界成分Ｙ
の管内波長を電界成分Ｘの管内波長より短くすることが
でき、周波数は変化しないため管内の位相速度は電界成
分Ｙの方が遅れ、これによって電界成分Ｙの位相を遅ら
すことができる。

第２位相遅延手段として従来の技術の項で説明した、誘
電体板を使用したもの（第３図）、ビスを使用したもの
（第４図）、あるいは金属板を使用したもの（第５図）
のいずれかを用いて直交する２つの直線偏波の一方の垂
直方向の電界成分Ｙに平行になるようにして前記第２位
相遅延手段を導波管の内部に取り付けることにより、同
第２位相遅延手段に平行な電界成分Ｙの直線偏波の位相
を遅らせることができ、前記第１位相遅延手段と前記第
２位相遅延手段を併用することにより単独で各々を使用
した場合より短い距離で電界成分Ｙの位相を９０度遅延
させて直線偏波と円偏波間の変換を行わせるようにした
ものである。

〔実施例〕

第９図（ａ）、（ｂ）から第１７図（ａ）、（ｂ）迄は
本発明の位相回路の構造部分を示しており、図中（ａ）
は導波管の開口部から見た導波管の断面図を示し、（ｂ
）は導波管の側面図を示し、さらに図（ｂ）においてｉ
−２の線は破断線を示しており、ｌ−１の線の上部は導
波管の破断面を示している。

第９図から第１１図迄は第１位相遅延手段として従来例
の図７で示したように導波管の内部表面の対向する二つ
の円弧が平面になるようにして導波管の長手方向に延長
し金属塊１１を導波管ＩＯの内部円形表面に取り付けた
ものである。

第２位相遅延手段としては各々異なる手段を設けてあり
、第９図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の図
３で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾け
て直交する２つの直線偏波の一方の垂直方向の電界成分
Ｙに平行になるようにして誘電体板１２の両長辺が前記
金属塊１１に突き当たるようにして金属塊ｌｌ上に取り
付けたものである。

第１０図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の図
４で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾け
て直交する２つの直線偏波の一方の垂直方向の電界成分
Ｙに平行になるようにして複数のビス１４を導波管１０
の内部表面の対向した円弧の中心に取り付は各々のビス
１４の先端が導波管の中心に向かうようにし、さらに導
波管１０の長手方向にビス１４を並べて金属塊ｌｌ上に
取り付けたものである。

第１１図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の図
５で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾け
て２枚の金属板１５を導波管１０の内部表面の向かいあ
った円弧の中心に向かうようにして金属塊ｌｌ上に取り
付け、各々の金属板１５の短辺方向が導波管１０の中心
に向かうようにし、さらに導波管１０の長手方向に延長
して金属板１５を取り付けたものである。

第１２図から第１４図迄は第１位相遅延手段として従来
例の図６で示したように導波管の内部表面の一つの円弧
が平面になるようにして導波管の長手方向に延長し金属
塊１１を導波管１０の内部表面に取り付けたものである
。

第２位相遅延手段としては各々異なる手段を設けてあり
、第１２図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の
図３で示したように誘電体板１６を励振プローブ１３に
対して４５度傾けて直交する２つの直線偏波の一方の垂
直方向の電界成分Ｙに平行になるようにし、誘電体板１
６の両長辺の一方を前記金属塊１１の表面に突き当てる
ようにし他方を導波管ｌＯの内壁に突き当てるようにし
て誘電体板１６を導波管１０の内部に取り付けたもので
ある。

第１３図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の図
４で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾け
て直交する２つの直線偏波の一方の垂直方向の電界成分
Ｙに平行になるようにして複数のビス１７を導波管１０
の内部表面の向かい合った円弧の中心に位置するように
し各々のビス１７の先端が導波管の中心に向かうように
して、さらに導波管１０の長手方向にビス１７を直線状
に並べて、前記直線状に並べた一方を前記金属塊１１の
表面に取り付は他方を導波管１０の内壁に取り付けたも
のである。

第１４図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の図
５で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾け
て２枚の金属板１８を導波管１０の内部表面の向かいあ
った円弧の中心に位置するようにし各々の金属板１日の
短辺方向が導波管１０の中心に向かうようにして、さら
に導波管ｌＯの長手方向に延長して一方の金属板１８を
前記金属塊１１の表面に取り付は他方を導波管１０の内
壁に取り付けたものである。

第１５図から第１７図迄は第１位相遅延手段として従来
例の図８で示したように導波管の内部表面を楕円形状と
して導波管の長手方向に延長した楕円形導波管１９を使
用している。

第２位相遅延手段としては各々異なる手段を設けてあり
、第１５図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の
図３で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾
けて直交する２つの直線偏波の一方の垂直方向の電界成
分Ｙに平行になるようにして誘電体板２０を楕円形導波
管１９の楕円状の内部表面に取り付けたものである。

第１６図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の図
４で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾け
て直交する２つの直線偏波の一方の垂直方向の電界成分
Ｙに平行になるようにして複数のビス２１を導波管１９
の楕円状の内部表面の向かい合った円弧の中心に取り付
は各々のビス２１の先端が楕円状の導波管の中心に向か
うようにし、さらに楕円形導波管１９の長手方向にビス
２１を並べて取り付けたものである。

第１７図の例は前記第２位相遅延手段として従来例の図
５で示したように励振プローブ１３に対して４５度傾け
て２枚の金属板２２を楕円状の導波管１９の内部表面の
向かいあった円弧の中心に取り付は各々の金属板２２の
短辺方向が楕円形導波管１９の中心に向かうようにし、
さらに楕円形導波管１９の長手方向に延長して金属板２
２を取り付けたものである。

第１５図〜第１７図迄の例においては、円形導波管に楕
円形状の導波管を接続する必要があるが、同図例のよう
に接続部はそのまま段差を設けるようにして接続しても
良いし、円形から徐々に楕円形あるいは楕円形から徐々
に円形となるように滑らかに変形させて接続するように
しても良い。

位相回路として使用する誘電体板（１２，１６゜２０）
、金属板（１５，１８，２２）及び金属塊（１１）の両
短辺の形状を階段状にしたり、短辺の中心部で最大の窪
みを持つように底形しであるが、これらは放送波の受信
に不要な高次モードの発生を緩和するための形状であり
、適宜変形させて使用しても良い。

以上は円偏波／直線偏波変換器を受信側に使用した場合
の実施例であるが、本発明による構造を利用して円偏波
発生器として使用し、例えば第９図（ｂ）において、励
振プローブ１３により外部回路からの信号を伝送して導
波管内部で電磁波を励振することにより励振プローブ１
３の位置で直線偏波を発生させ、位相回路構造としたＢ
部分の長さで直線偏波を円偏波に変換することができ、
−次放射器より円偏波として放射することもできる。

また、例えば第９図（ａ）において励振プローブ１３の
取付位置を時計方向に移動させて、移動させる前の励振
プローブ１３の取付位置と導波管の中心点と移動後の励
振プローブ１３の取付位置の威す移動角度が９０度にな
るようにすれば、逆旋の円偏波／直線偏波変換器として
使用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば導波管の位相回路
として要素の異なる第１位相遅延手段と第２位相遅延手
段を組み合わせて設けることにより短い位相回路の長さ
で円偏波と直線偏波間の変換を行うことができ、導波管
部の小型化を図ることが可能となり、より小型化した円
偏波／直線偏波変換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は受信用ＢＳアンテナの概略側面図、第２図は従
来例を示す円偏波／直線偏波変換器の概念図、第３図（
ａ）、（ｂ）〜第８図（ａ）、中）は従来例を示を位相
間ｆＷ構造図、第９図（ａ）、　（ｂ）　〜１７図（ａ
）、（ｂ）は本発明の一実施例を示す位相回路部分の構
造図である。 １．１０−一　導波管、２，１２，１６．２０誘電体板
、３，１４，１７．２１−・−ビス、４゜１５．１８．
２２−一金属板、５．　１１−　金属塊、７．１９−　
　楕円形導波管、１３−　励振プローブ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　管内に位相回路を設けて電磁波の直線偏波と円
   偏波間の変換を行っている導波管において、管内に第１
   位相遅延手段と同第１位相遅延手段と異なる第２位相遅
   延手段からなる位相回路を設けて同位相回路を導波管の
   長手方向に延長して、直線偏波と円偏波間の変換を行う
   ことを特徴とする円偏波／直線偏波変換器。
2. （２）　前記第１位相遅延手段が金属塊からなり、導波
   管の内部の円形表面の少なくとも一方の円弧が平面にな
   るように前記金属塊を取り付けたことを特徴とする請求
   項（１）記載の円偏波／直線偏波変換器。
3. （３）　前記第１位相遅延手段が導波管の開口と平行な
   断面の内径を楕円形状に変形した部分からなることを特
   徴とする請求項（１）記載の円偏波／直線偏波変換器。
4. （４）　前記第２位相遅延手段が誘電体板からなり、導
   波管の内部表面の対向した円弧の中心に両端を向かうよ
   うにしたことを特徴とする請求項（１）記載の円偏波／
   直線偏波変換器。
5. （５）　前記第２位相遅延手段が複数の金属性のビスか
   らなり、導波管の内部表面の対向した円弧の中心に位置
   するように各々のビスを取り付けてビスの先端が導波管
   の中心に向かうようにしたことを特徴とする請求項（１
   ）記載の円偏波／直線偏波変換器。
6. （６）　前記第２位相遅延手段が２枚の金属板からなり
   、導波管の内部表面の対向した円弧の中心に位置するよ
   うに各々の金属板を取り付けて金属板の短辺方向が導波
   管の中心に向かうようにしたことを特徴とする請求項（
   １）記載の円偏波／直線偏波変換器。