JPH03236614A - Corrugated horn antenna - Google Patents
Corrugated horn antennaInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、反射鏡アンテナの一次ホーンとして使用さ
れるコルゲートホーンアンテナに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a corrugated horn antenna used as a primary horn of a reflector antenna.
第2図は、例えば電子情報通信学会アンテナ伝播研究会
資料A−PO2−22,1)、17 (1989−6−
16)に示された、従来のコルゲートホーンアンテナの
構成説明図である0図において、1は円錐ホーンの内部
に多数のひれを管軸にそって周期的に配列したコルゲー
ト円錐ホーン、2a。Figure 2 shows, for example, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Antenna Propagation Study Group Material A-PO2-22, 1), 17 (1989-6-
16), which is a configuration explanatory diagram of a conventional corrugated horn antenna, 1 is a corrugated conical horn in which a large number of fins are arranged periodically along the tube axis inside the conical horn, and 2a.
2bは低い周波数帯用の給電導波管、3は円形導波管4
a、4b及びテーパ導波管5a、5bから構成されるT
M 、モードの高次モード発生部、6は高い周波数帯
用の給電導波管である。2b is a feeding waveguide for low frequency band, 3 is a circular waveguide 4
a, 4b and tapered waveguides 5a, 5b.
6 is a feeding waveguide for high frequency bands.
このように構成されたコルゲートホーンアンテナにおい
て、低い周波数帯の電波は給電導波管2a、2bから給
電された後、コルゲート円錐ホーン1で良好な放射特性
を有するコルゲートモードに変換され、開口部から放射
される。給電導波管’la、’lbを設定する位置の導
波管の内径は低い周波数の値よりその大きさが定まるた
めに、内径が十分に小さい高周波数の給電導波管6の近
傍の部分までひれを設けることは困難である。従って、
給電導波管6より給電した高い周波数帯の電波の一部が
コルゲート円錐ホーン1へ入射する部分で不要高次モー
ドに変換される。そこで、この不要高次モードを相殺す
るために高次モード発生部3を設けている。コルゲート
円錐ホーン1へ入射する部分で発生する高次モードは主
にHE + tモードであり、このモードは円形導波管
のT M + +モードに対応する。従って、高次モー
ド発生部3では所望の量のT M l rモードを発生
させることにより、不要のHE、、モードを相殺するこ
とができる。さらに上記高次モード発生部3は、高い周
波数の2つの周波数において良好な放射特性を得るため
に、内径の異なる2つの円形導波管と2つのテーパ導波
管を組み合わせた構造を有し、2つの周波数においてT
M r +モードの所望の発生量を得ることができる
。In the corrugated horn antenna configured in this way, radio waves in the low frequency band are fed from the feeding waveguides 2a and 2b, and then converted into a corrugated mode having good radiation characteristics in the corrugated conical horn 1, and then transmitted from the aperture. radiated. Since the inner diameter of the waveguide at the position where the feeding waveguides 'la and 'lb are set is determined by the value of the low frequency, the inner diameter is sufficiently small in the vicinity of the high frequency feeding waveguide 6. It is difficult to provide fins up to that point. Therefore,
A part of the radio waves in the high frequency band fed from the feeding waveguide 6 is converted into an unnecessary higher-order mode at the part where it enters the corrugated conical horn 1. Therefore, a higher-order mode generating section 3 is provided to offset this unnecessary higher-order mode. The higher-order mode generated in the portion incident on the corrugated conical horn 1 is mainly the HE + t mode, and this mode corresponds to the T M + + mode of the circular waveguide. Therefore, by generating a desired amount of T M l r modes in the higher-order mode generating section 3, unnecessary HE modes can be canceled out. Further, the higher-order mode generating section 3 has a structure that combines two circular waveguides and two tapered waveguides with different inner diameters in order to obtain good radiation characteristics at two high frequencies, T at two frequencies
A desired amount of occurrence of M r + mode can be obtained.
第2図に示すように従来のコルゲートホーンアンテナは
以上のように構威されているので、良好な放射特性を必
要とする高い周波数帯の2つの周波数ft 、fz
(rz >r、)が大きく離れている場合、周波数f、
においてTM、モードを発生させると、周波数ftにお
いてはTM、モードの他にTE、、モードが発生する。As shown in Fig. 2, the conventional corrugated horn antenna is constructed as described above, so that two frequencies ft and fz in the high frequency band that require good radiation characteristics are used.
If (rz > r,) are far apart, the frequency f,
When the TM mode is generated at the frequency ft, the TE mode is generated in addition to the TM mode.
従って、周波数f2においては所望のTM、モードの他
に不要のTE+zモードが発生するために、コルゲート
ホーンアンテナの反射パターンが劣化するという問題点
がある。Therefore, at frequency f2, in addition to the desired TM and mode, an unnecessary TE+z mode is generated, resulting in a problem that the reflection pattern of the corrugated horn antenna is degraded.
さらに周波数f、においては、設計パラメータの自由度
の点からTM、モードの発生量とTEIzモードの発生
量の両方を制御することが難しいため、これら2つの高
次モードを有効に利用することは困難であり、コルゲー
トホーンアンテナにおいて良好な反射パターンを得るこ
とが難しいという問題点があった。Furthermore, at frequency f, it is difficult to control both the amount of TM mode generation and the amount of TEIz mode generation due to the degree of freedom of design parameters, so it is difficult to effectively utilize these two higher-order modes. There was a problem in that it was difficult to obtain a good reflection pattern in a corrugated horn antenna.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、多数の周波数帯及び大きく離れた周波数にお
いても、交差偏波酸分が小さく、かつ主偏波成分が所望
の形状をした良好な放射特性を有するコルゲートホーン
アンテナを得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and even in many frequency bands and widely separated frequencies, the cross-polarized wave component is small and the main polarized wave component has a desired shape. The purpose is to obtain a corrugated horn antenna with good radiation characteristics.
この発明にかかるコルゲートホーンアンテナは、高次モ
ード発生部を内径の異なる3つの円形導波管(給電導波
管側からA、B、C)と、上記各円形導波管及び上記給
電導波管を接続する3つのテーパ導波管で構威し、上記
円形導波管Bの内径を使用最高周波数の波長の1.22
倍から1.7倍の範囲内の値とし、かつ上記円形導波管
Aの内径を使用最高周波数の波長の1.7倍から2.2
3倍の範囲内の値としたものである。The corrugated horn antenna according to the present invention includes three circular waveguides (A, B, and C from the feeding waveguide side) having different inner diameters, each of the circular waveguides and the feeding waveguide. It consists of three tapered waveguides connecting the tubes, and the inner diameter of the circular waveguide B is 1.22 of the wavelength of the highest frequency.
The value is within the range of 1.7 times to 1.7 times, and the inner diameter of the circular waveguide A is 1.7 to 2.2 times the wavelength of the highest frequency used.
The value is within the range of 3 times.
〔作用)
この発明においては、良好な放射特性を必要とする高い
周波数帯の2つの周波数をf、、ft (f、>f、)
とした場合、周波数f Ii?TM++モードの所望の
発生量を得るために円形導波管Cの長さとこの円形導波
管Cに接続されるテーパ導波管の開き角を設計できる。[Operation] In this invention, two frequencies in a high frequency band that require good radiation characteristics are expressed as f,,ft (f,>f,)
In this case, the frequency f Ii? In order to obtain a desired amount of TM++ mode generation, the length of the circular waveguide C and the opening angle of the tapered waveguide connected to this circular waveguide C can be designed.
この場合、周波数fよでは円形導波管Cの両端の不連続
部でTM、モード及びT E + tモードが発生する
0次に、周波数f2で先に発生したTE、!モードを考
慮した後にTE1!モードの所望の発生量を求め、この
発生量を実現するように円形導波管Bの長さとこの円形
導波管Bに接続されるテーパ導波管の開き角を設計する
。従って、円形導波管Cの両端及び円形導波管Bの両端
の不連続部で発生するT E s zモードを考慮し、
その発生量を制御することができる。具体的にはその発
生量を零とすることもできる。次にこれらの不連続部で
TM、モードも発生するので、この発生量を考慮した後
に、TMl、モードの所望の発生量を求め、この発生量
を実現するように円形導波管Aの長さとこの円形導波管
Aに接続されるテーパ導波管の開き角を設計する。この
円形導波管Aの内径はTEI!モードが伝播しないよう
に定めであるのでTE、!モードは発生せず、TM、モ
ードだけに注目して設計することができる。In this case, at the frequency f, TM, mode and T E + t mode occur at the discontinuities at both ends of the circular waveguide C, and then at the frequency f2, the TE, ! After considering the mode, TE1! A desired amount of mode generation is determined, and the length of the circular waveguide B and the opening angle of the tapered waveguide connected to the circular waveguide B are designed so as to realize this amount of generation. Therefore, considering the T E s z mode that occurs at the discontinuities at both ends of the circular waveguide C and at both ends of the circular waveguide B,
The amount of generation can be controlled. Specifically, the amount of generation can be set to zero. Next, since TM and modes are also generated at these discontinuities, after considering this amount of generation, the desired amount of TMl and modes to be generated is determined, and the length of the circular waveguide A is adjusted to achieve this amount of generation. Design the opening angle of the tapered waveguide connected to Satoko's circular waveguide A. The inner diameter of this circular waveguide A is TEI! Since it is specified that the mode does not propagate, TE,! No mode is generated, and design can be performed by focusing only on the TM and mode.
以上のことより、周波数f、においてはTM、モ−ドの
所望の発生量を得ることができ、かつ周波数f、におい
てはT M + +モード及びTE目モードの両方にお
いて所望の発生量を得ることができるので、両方の周波
数において良好な放射特性を得ることができる。From the above, it is possible to obtain the desired amount of generation of TM mode at frequency f, and to obtain the desired amount of generation of both TM + + mode and TE mode at frequency f. Therefore, good radiation characteristics can be obtained at both frequencies.
以下、この発明の一実施例を図を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例によるコルゲートホーンアン
テナの槽底を示す図であり、図において、1はコルゲー
ト円錐ホーン、2a、 2bは低い周波数帯f0の電
波を給電する給電導波管、4c。FIG. 1 is a diagram showing the bottom of a corrugated horn antenna according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a corrugated conical horn, 2a and 2b are feeding waveguides that feed radio waves in a low frequency band f0, 4c.
5Cは周波数f0より高い周波数帯の周波数f。5C is a frequency f in a frequency band higher than frequency f0.
用の円形導波管とテーパ導波管、4b、5bは周波数f
o及びf、より高い周波数帯の周波数f2用で、TEl
!モードの発生量を制御する円形導波管とテーパ導波管
、4a、5aは周波数ft用で、TM、モードの発生量
を制御する円形導波管とテーパ導波管である。ここで円
形導波管4cの内径DCは周波数f、においてT E
+ tモードが伝搬せずにTM、モードが伝搬する寸法
とする0次に円形導波管4bの内径Dbは周波数f1に
おいてTM、モードが伝搬せず、かつ周波数f2におい
てTMl、モードが伝搬せずにTEI!モードが伝搬す
る寸法とする。さらに円形導波管4aの内径り。circular waveguide and tapered waveguide, 4b and 5b are frequency f
o and f, for frequency f2 in the higher frequency band, TEL
! A circular waveguide and a tapered waveguide for controlling the amount of mode generation, 4a and 5a are for frequency ft, and are a circular waveguide and a tapered waveguide for controlling the amount of TM and mode generation. Here, the inner diameter DC of the circular waveguide 4c is T E at the frequency f.
+ The inner diameter Db of the zero-order circular waveguide 4b is such that the TM mode does not propagate at frequency f1, and the TM1 mode does not propagate at frequency f2. ZuniTEI! This is the dimension in which the mode propagates. Furthermore, the inner diameter of the circular waveguide 4a.
は周波数f2においてTE、、モードが伝搬せずにT
M r +モードが伝搬する寸法とする。以上より、各
円形導波管の内径は次式で与えられる。is TE at frequency f2, the mode does not propagate and T
Let M r + be the dimension in which the mode propagates. From the above, the inner diameter of each circular waveguide is given by the following equation.
ただし、(11式〜(3)式において、Cは光速、Kt
□1(=3.83)はTM、モードの遮断波数、K。However, in equations (11 to (3)), C is the speed of light, Kt
□1 (=3.83) is TM, mode cutoff wave number, K.
1□(=5.33)はTE、tモードの遮断波数、Kr
N1t (= 7. 02)はTM、、モードの遮断波
数を示す。さらに、各周波数f、、f、の波長をλ。1□ (=5.33) is TE, cutoff wave number of t mode, Kr
N1t (=7.02) indicates the cutoff wave number of the TM mode. Furthermore, the wavelength of each frequency,f,,f,is,λ,.
λ2とすると、(11式〜(3)式は、1.22λI
<I)c<1.70λ+ −(4)1.70λz
<Db 〈(2,23λ8又は1.22λ、の小さい方
) −(5)
1.22λm <[)a<1.70λffi −(
6)となる。If λ2, equations (11 to (3)) are 1.22λI
<I)c<1.70λ+ −(4)1.70λz
<Db <(smaller of 2,23λ8 or 1.22λ) −(5) 1.22λm <[)a<1.70λffi −(
6).
このような構造のコルゲートホーンアンテナにおいて、
高い周波数帯用の給電導波管6から給電した周波数f、
とf2の電波は、コルゲート円錐ホーン1の給電側のひ
れの部分で不要の高次モード、主にHE、!モードに一
部変換されるので、上記不要の高次モードを相殺するた
めに、高次モード発生部3においてTM、Iモードを所
定の量だけ発生させる必要がある。In a corrugated horn antenna with such a structure,
The frequency f fed from the feeding waveguide 6 for high frequency bands,
The radio waves of f2 and f2 are generated by unnecessary higher-order modes, mainly HE, at the fin on the feeding side of the corrugated conical horn 1. In order to offset the unnecessary higher-order modes, it is necessary to generate a predetermined amount of TM and I modes in the higher-order mode generating section 3.
以上のように、高次モード発生部3を槽底している円形
導波管の内径を先に示したように定めているので、周波
数f、では円形導波管4C内をTM、モードが伝搬し、
周波数ftでは円形導波管4b及び4C内をTMIIモ
ードとTE、、モードが伝搬し、円形導波管4a内をT
M r +モードが伝搬する。従って、円形導波管4
Cの長さとテーパ導波管5Cの開き角を所定の値にする
ことにより、周波数f、においてTM、モードの所望の
発生量を得ることができる0次に周波数ftにおいては
上記円形導波管4Cの両端で発生するTE、!モードの
発生量を考慮したうえで、TEl!モードの所望の発生
量が得られるように円形導波管4bの長さとテーパ導波
管5bの開き角を設定する。さらに周波数f8において
は、上記円形導波管4b及び4Cの両端で発生するTM
、モードの発生量を考慮したうえで、TM、モードの所
望の発生量が得られるように円形導波管4aの長さとテ
ーパ導波管5aの開き角を設定する。従って、周波数f
2においては、TM、モード、TE+zモードの各高次
モードについて所望の発生量を得ることができる。As mentioned above, since the inner diameter of the circular waveguide that forms the bottom of the higher-order mode generating section 3 is determined as shown above, at the frequency f, the TM mode in the circular waveguide 4C is propagates,
At the frequency ft, the TMII mode and the TE mode propagate in the circular waveguides 4b and 4C, and the T mode propagates in the circular waveguide 4a.
The M r + mode propagates. Therefore, the circular waveguide 4
By setting the length of C and the opening angle of the tapered waveguide 5C to predetermined values, it is possible to obtain the desired amount of TM mode generation at the frequency f.At the zero-order frequency ft, the circular waveguide TE occurring at both ends of 4C,! After considering the amount of modes generated, TEL! The length of the circular waveguide 4b and the opening angle of the tapered waveguide 5b are set so as to obtain the desired amount of mode generation. Furthermore, at frequency f8, TM generated at both ends of the circular waveguides 4b and 4C
, the length of the circular waveguide 4a and the opening angle of the tapered waveguide 5a are set so as to obtain the desired amount of TM and mode generation. Therefore, the frequency f
In No. 2, a desired amount of generation can be obtained for each higher-order mode of TM, mode, and TE+z mode.
このような本実施例においては、複数の周波数帯におい
てそれぞれ交差偏波成分を打ち消すことができるので各
周波数帯において交差偏波成分を小さくでき、また、主
偏波成分のE面とH面を補正できる所望の高次モードの
発生量を得ることができるので、広帯域にわたって主偏
波成分が回転対称で良好な放射特性を得ることができる
。In this embodiment, cross-polarization components can be canceled in each of a plurality of frequency bands, so cross-polarization components can be reduced in each frequency band, and the E-plane and H-plane of the main polarization component can be reduced. Since it is possible to obtain a desired amount of generated higher-order modes that can be corrected, it is possible to obtain good radiation characteristics in which the main polarized wave component is rotationally symmetrical over a wide band.
以上のように本発明によれば、高次モード発生部を内径
の異なる給電導波管側からA、B、Cの3つの円形導波
管と、各円形導波管及び上記給電導波管を接続する3つ
のテーパ導波管で構成し、上記円形導波管Bの内径を使
用最高周波数の波長の1.22倍から1.7倍の範囲内
の値とし、かつ上記円形導波管Aの内径を使用最高周波
数の波長の1.7倍から2.23倍の範囲内の値とした
ので、周波数f1においてはTM、モードの所望の発生
量を得ることができ、かつ周波数ftにおいてはT M
+ rモード及びTEI!モードの両方において所望
の発生量を得ることができ、両方の周波数において良好
な放射特性を得ることができる。As described above, according to the present invention, the higher-order mode generating section is connected to three circular waveguides A, B, and C from the feeding waveguide side having different inner diameters, each circular waveguide, and the feeding waveguide described above. The inner diameter of the circular waveguide B is within the range of 1.22 times to 1.7 times the wavelength of the highest frequency used, and the circular waveguide Since the inner diameter of A is set to a value within the range of 1.7 to 2.23 times the wavelength of the highest frequency used, it is possible to obtain the desired amount of TM and mode generation at frequency f1, and at frequency ft. is T M
+ r mode and TEI! A desired amount of generation can be obtained in both modes, and good radiation characteristics can be obtained in both frequencies.
従って、複数の周波数帯においてそれぞれ交差偏波成分
を打ち消すことができるとともに、主偏波成分のE面と
H面を補正できる所望の高次モードの発生量を得ること
ができるので、各周波数帯において交差偏波成分が小さ
く、主偏波成分が回転対称である良好な放射パターンを
得ることができる効果がある。Therefore, it is possible to cancel each of the cross-polarized components in multiple frequency bands, and to obtain the desired amount of higher-order mode generation that can correct the E-plane and H-plane of the main polarization component. It is possible to obtain a good radiation pattern in which the cross-polarized component is small and the main polarized component is rotationally symmetrical.
第1図はこの発明の一実施例によるコルゲートホーンア
ンテナの構成を示す図、第2図は従来のコルゲートホー
ンアンテナの構成を示す図である。
図において、■はコルゲート円錐ホーン、2a。
2bは給電導波管、3は高次モード発生部、4a〜4C
は円形導波管、5a〜5Cはテーパ導波管、6は給電導
波管である。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a corrugated horn antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a conventional corrugated horn antenna. In the figure, ■ is a corrugated conical horn, 2a. 2b is a feeding waveguide, 3 is a higher-order mode generator, 4a to 4C
is a circular waveguide, 5a to 5C are tapered waveguides, and 6 is a feeding waveguide. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
ト円錐ホーン,高次モード発生部,給電導波管を順次接
続したコルゲートホーンアンテナにおいて、 上記高次モード発生部を内径の異なる3つの円形導波管
(給電導波管側からA,B,Cとする)と、上記各円形
導波管及び上記給電導波管を接続する3つのテーパ導波
管とで構成し、 上記円形導波管Aの内径D_aを使用最高周波数の波長
の1.22倍から1.7倍の範囲内の値とし、かつ上記
円形導波管Bの内径D_bを使用最高周波数の波長の1
.7倍から2.23倍の範囲内の値としたことを特徴と
するコルゲートホーンアンテナ。(1) In a corrugated horn antenna that is used in multiple frequency bands and in which a corrugated conical horn, a higher-order mode generator, and a feeding waveguide are sequentially connected from the opening side, the higher-order mode generator is connected to three circular shapes with different inner diameters. Consisting of a waveguide (designated A, B, and C from the feeding waveguide side) and three tapered waveguides connecting each of the circular waveguides and the feeding waveguide, the circular waveguide The inner diameter D_a of the tube A is within the range of 1.22 to 1.7 times the wavelength of the highest frequency used, and the inner diameter D_b of the circular waveguide B is 1.22 to 1.7 times the wavelength of the highest frequency used.
.. A corrugated horn antenna characterized by having a value within the range of 7 times to 2.23 times.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3296190A JP2922562B2 (en) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | Corrugated horn antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3296190A JP2922562B2 (en) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | Corrugated horn antenna |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03236614A true JPH03236614A (en) | 1991-10-22 |
JP2922562B2 JP2922562B2 (en) | 1999-07-26 |
Family
ID=12373516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3296190A Expired - Lifetime JP2922562B2 (en) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | Corrugated horn antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2922562B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0805511A3 (en) * | 1996-05-01 | 1998-02-11 | Trw Inc. | Dual frequency feed horn for an antenna |
-
1990
- 1990-02-13 JP JP3296190A patent/JP2922562B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0805511A3 (en) * | 1996-05-01 | 1998-02-11 | Trw Inc. | Dual frequency feed horn for an antenna |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2922562B2 (en) | 1999-07-26 |
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