JPH04369905A - 円偏波誘電体アンテナ - Google Patents
円偏波誘電体アンテナInfo
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- JPH04369905A JPH04369905A JP14611191A JP14611191A JPH04369905A JP H04369905 A JPH04369905 A JP H04369905A JP 14611191 A JP14611191 A JP 14611191A JP 14611191 A JP14611191 A JP 14611191A JP H04369905 A JPH04369905 A JP H04369905A
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- circuit plate
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Links
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Landscapes
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送受信用のパラ
ボラアンテナの一次放射器に使用される円偏波誘電体ア
ンテナに関する。
ボラアンテナの一次放射器に使用される円偏波誘電体ア
ンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】衛星放送の受信に広く用いられているオ
フセットパラボラアンテナの一次放射器の多くはホーン
型のアンテナを使用している。
フセットパラボラアンテナの一次放射器の多くはホーン
型のアンテナを使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかして上記ホーン型
のアンテナは、指向性を高めるためにはホーンの外径を
大きくしなければならず、それがために支持や輸送の点
となっていた。
のアンテナは、指向性を高めるためにはホーンの外径を
大きくしなければならず、それがために支持や輸送の点
となっていた。
【０００４】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、小型軽量でパラボ
ラアンテナの一次放射器に適した円偏波誘電体アンテナ
を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、小型軽量でパラボ
ラアンテナの一次放射器に適した円偏波誘電体アンテナ
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】すなわち本発明
は、
は、
【０００６】（１） 前端に一対の矩形状の切り欠き
を対称状に形成した円形導波管と、この円形導波管の前
端に挿入されて装着された誘電体による誘電体部と、上
記円形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円形導波
管周壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分の１波
長分だけ前方に配設された励振用プローブとを備えるよ
うにしたもので、円形導波管の外部に出ている誘電体部
の長さにより指向性の調整が可能であり、また、円形導
波管の前端に形成した切り欠きの深さと角度により水平
、垂直、各偏波成分の振幅位相を独立に調整できる点か
ら軸比の良好な放射器を実現でき、小型軽量の構成とし
ながらもパラボラアンテナの一次放射器として適してい
る。
を対称状に形成した円形導波管と、この円形導波管の前
端に挿入されて装着された誘電体による誘電体部と、上
記円形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円形導波
管周壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分の１波
長分だけ前方に配設された励振用プローブとを備えるよ
うにしたもので、円形導波管の外部に出ている誘電体部
の長さにより指向性の調整が可能であり、また、円形導
波管の前端に形成した切り欠きの深さと角度により水平
、垂直、各偏波成分の振幅位相を独立に調整できる点か
ら軸比の良好な放射器を実現でき、小型軽量の構成とし
ながらもパラボラアンテナの一次放射器として適してい
る。
【０００７】（２） 円形導波管と、この円形導波管
の前端に挿入されて装着された誘電体による誘電体部と
、この誘電体部に対して平行に挾着された一対の導体板
と、上記円形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円
形導波管周壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分
の１波長分だけ前方に配設された励振用プローブとを備
えるようにしたもので、円形導波管の外部に出ている誘
電体部の長さにより指向性の調整が可能であり、また、
導波板の幅を調整することで水平、垂直、各偏波成分の
振幅位相を等しくして円偏波を直線偏波に変換可能とな
る。
の前端に挿入されて装着された誘電体による誘電体部と
、この誘電体部に対して平行に挾着された一対の導体板
と、上記円形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円
形導波管周壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分
の１波長分だけ前方に配設された励振用プローブとを備
えるようにしたもので、円形導波管の外部に出ている誘
電体部の長さにより指向性の調整が可能であり、また、
導波板の幅を調整することで水平、垂直、各偏波成分の
振幅位相を等しくして円偏波を直線偏波に変換可能とな
る。
【０００８】（３） 上記（１）（２）項において、
円形導波管内にその面方向が上記励振用プローブの軸方
向と直角にしてモードサプレッサを配置するようにした
もので、円形導波管の不連続による所望モード以外のモ
ード波の発生を防止することができ、特性が悪化するの
を避けることができる。
円形導波管内にその面方向が上記励振用プローブの軸方
向と直角にしてモードサプレッサを配置するようにした
もので、円形導波管の不連続による所望モード以外のモ
ード波の発生を防止することができ、特性が悪化するの
を避けることができる。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明を衛星放送受信用の円偏波誘
電体アンテナに適用した場合の一実施例の構成を示すも
ので、１は円形導波管、２は図では１つのみしか示して
いないが上記円形導波管１の前端面の周上の１８０°対
称位置に形成された矩形状の一対の切り欠き、３は円形
導波管１の切り欠き２を形成した前端側に挿入された細
長形状の誘電体部、４は円形導波管１の後端面を短絡す
る短絡板、５は円形導波管１内の短絡板４から管内波長
λｇの４分の１だけ離れた箇所に突出設置された給電点
となるプローブである。上記誘電体部３は、具体的には
テフロン、ポリエチレン、ポリスチレン等の誘電体を用
いて構成される。また、図示はしないが上記プローブ５
に給電線が接続され、この給電線よりプローブ５に給電
を実行することで到来する電波の受信を行なう。このよ
うな構成にあって、わが国の衛星放送の周波数は１１．
７〜１２ＧＨｚであり、この周波数帯の電波を受信する
ものとしてその動作について説明する。
電体アンテナに適用した場合の一実施例の構成を示すも
ので、１は円形導波管、２は図では１つのみしか示して
いないが上記円形導波管１の前端面の周上の１８０°対
称位置に形成された矩形状の一対の切り欠き、３は円形
導波管１の切り欠き２を形成した前端側に挿入された細
長形状の誘電体部、４は円形導波管１の後端面を短絡す
る短絡板、５は円形導波管１内の短絡板４から管内波長
λｇの４分の１だけ離れた箇所に突出設置された給電点
となるプローブである。上記誘電体部３は、具体的には
テフロン、ポリエチレン、ポリスチレン等の誘電体を用
いて構成される。また、図示はしないが上記プローブ５
に給電線が接続され、この給電線よりプローブ５に給電
を実行することで到来する電波の受信を行なう。このよ
うな構成にあって、わが国の衛星放送の周波数は１１．
７〜１２ＧＨｚであり、この周波数帯の電波を受信する
ものとしてその動作について説明する。
【００１１】上記１２ＧＨｚ程度の電波を受信するため
には、円形導波管１のカットオフ特性を考慮すると管の
内径が１０．５ｍｍ以上必要となる。ここで同管１の内
径を１１．６ｍｍとすると、この円形導波管１内を電波
がＴＥ１１のモードで伝送することとなり、その管内波
長λｇ＝４２．３ｍｍとなる。
には、円形導波管１のカットオフ特性を考慮すると管の
内径が１０．５ｍｍ以上必要となる。ここで同管１の内
径を１１．６ｍｍとすると、この円形導波管１内を電波
がＴＥ１１のモードで伝送することとなり、その管内波
長λｇ＝４２．３ｍｍとなる。
【００１２】衛星放送から伝搬してきた円偏波の電波は
誘電体部３に達し、該誘電体部３内を表面波として流れ
た後、円形導波管１の切り欠き２にて円偏波／直線偏波
変換されて直線偏波となる。そして、この直線偏波が円
形導波管１内を伝搬して、短絡板４からλｇ／４（＝約
１０．６ｍｍ）の距離にあって整合がとられているプロ
ーブ５により、図示しない給電線にまで導出されるもの
で、全体として円偏波アンテナとして動作するようにな
るものである。
誘電体部３に達し、該誘電体部３内を表面波として流れ
た後、円形導波管１の切り欠き２にて円偏波／直線偏波
変換されて直線偏波となる。そして、この直線偏波が円
形導波管１内を伝搬して、短絡板４からλｇ／４（＝約
１０．６ｍｍ）の距離にあって整合がとられているプロ
ーブ５により、図示しない給電線にまで導出されるもの
で、全体として円偏波アンテナとして動作するようにな
るものである。
【００１３】次に本発明の他の実施例を図２及び図３に
より示す。図２はその構成を示す斜視図であり、図中、
１１は円形導波管、１３は円形導波管１１の前端側に挿
入された細長形状の誘電体部、１２，１２は円形導波管
１１より突出している誘電体部１３の後端部分で円形導
波管１１と接するようにして誘電体部１３に平行に挾着
された一対の導体板、１４は円形導波管１１の後端面を
短絡する短絡板、１５は円形導波管１１内の短絡板１４
から管内波長λｇの４分の１だけ離れた箇所に突出設置
された給電点となるプローブ、１６はプローブ１５と図
示しない給電線とを接続するためのコネクタ、１７は導
体板１２，１２の両端間にあって導体板１２，１２を固
定する絶縁体、１８は円形導波管１１内の導体板１２，
１２とコネクタ１６との間に特定角度で設置されたモー
ドサプレッサである。上記誘電体部１３も、具体的には
テフロン、ポリエチレン、ポリスチレン等の誘電体を用
いて構成される。また、プローブ１５に図示しない給電
線が接続され、この給電線よりコネクタ１６を介してプ
ローブ１５に給電を実行することで到来する電波の受信
を行なう。
より示す。図２はその構成を示す斜視図であり、図中、
１１は円形導波管、１３は円形導波管１１の前端側に挿
入された細長形状の誘電体部、１２，１２は円形導波管
１１より突出している誘電体部１３の後端部分で円形導
波管１１と接するようにして誘電体部１３に平行に挾着
された一対の導体板、１４は円形導波管１１の後端面を
短絡する短絡板、１５は円形導波管１１内の短絡板１４
から管内波長λｇの４分の１だけ離れた箇所に突出設置
された給電点となるプローブ、１６はプローブ１５と図
示しない給電線とを接続するためのコネクタ、１７は導
体板１２，１２の両端間にあって導体板１２，１２を固
定する絶縁体、１８は円形導波管１１内の導体板１２，
１２とコネクタ１６との間に特定角度で設置されたモー
ドサプレッサである。上記誘電体部１３も、具体的には
テフロン、ポリエチレン、ポリスチレン等の誘電体を用
いて構成される。また、プローブ１５に図示しない給電
線が接続され、この給電線よりコネクタ１６を介してプ
ローブ１５に給電を実行することで到来する電波の受信
を行なう。
【００１４】図３は上記図２の左手より誘電体部１３、
導体板１２，１２及び円形導波管１１を見た正面図であ
る。円偏波とは平面波の電界ベクトルが円の軌道を描き
ながら伝搬する電波であり、この円偏波が発生するため
には伝搬方向の垂直平面上で互いに直交する２つの偏波
成分の振幅が等しく、かつ、その偏波成分の位相が９０
°ずれているという２つの条件が必要である。誘電体部
１３を挟んでいる導体板１２は、プローブ１５と所定の
ある角度をもって取付けられる。ここで、導体板１２，
１２に垂直な偏波成分をＥｖ 、水平な偏波成分をＥＨ
とすると、導体板１２，１２がある位置では両者の位
相速度が異なるためにＥｖ とＥＨ に位相差が生じる
。この性質を利用して、導体板１２の幅ｌｃを調節する
ことにより９０°の位相差を作り出し、導体板１２とプ
ローブ１５に対する角度θを調節し、ＥｖとＥＨ の振
幅を等しくするという方法を用いて円偏波を直線偏波に
変換することができる。理論的には、θ＝４５°で垂直
な偏波成分Ｅｖ と水平な偏波成分ＥＨの振幅が等しく
なる。また、図３に示すような方形の構造でＥｖ とＥ
Ｈ の位相定数を近似すると、衛星放送の周波数１１．
８５ＧＨｚではｌｃ＝８．３５ｍｍで該位相差が９０°
となる。
導体板１２，１２及び円形導波管１１を見た正面図であ
る。円偏波とは平面波の電界ベクトルが円の軌道を描き
ながら伝搬する電波であり、この円偏波が発生するため
には伝搬方向の垂直平面上で互いに直交する２つの偏波
成分の振幅が等しく、かつ、その偏波成分の位相が９０
°ずれているという２つの条件が必要である。誘電体部
１３を挟んでいる導体板１２は、プローブ１５と所定の
ある角度をもって取付けられる。ここで、導体板１２，
１２に垂直な偏波成分をＥｖ 、水平な偏波成分をＥＨ
とすると、導体板１２，１２がある位置では両者の位
相速度が異なるためにＥｖ とＥＨ に位相差が生じる
。この性質を利用して、導体板１２の幅ｌｃを調節する
ことにより９０°の位相差を作り出し、導体板１２とプ
ローブ１５に対する角度θを調節し、ＥｖとＥＨ の振
幅を等しくするという方法を用いて円偏波を直線偏波に
変換することができる。理論的には、θ＝４５°で垂直
な偏波成分Ｅｖ と水平な偏波成分ＥＨの振幅が等しく
なる。また、図３に示すような方形の構造でＥｖ とＥ
Ｈ の位相定数を近似すると、衛星放送の周波数１１．
８５ＧＨｚではｌｃ＝８．３５ｍｍで該位相差が９０°
となる。
【００１５】さらに、上記図１では示さなかったが、円
形導波管１１の不連続により発生するＴＥ１１以外のモ
ード波が発生した場合は、アンテナとしての特性を劣化
させることとなるので、これを防止するために上記モー
ドサプレッサ１８を配設する。
形導波管１１の不連続により発生するＴＥ１１以外のモ
ード波が発生した場合は、アンテナとしての特性を劣化
させることとなるので、これを防止するために上記モー
ドサプレッサ１８を配設する。
【００１６】図４はモードサプレッサ１８の一例を示す
ものである。例えば長辺２２．５ｍｍ、短辺８ｍｍの金
属薄板に図中に斜線で示す如く刻設し、これを円形導波
管１１内の誘電体部１３とプローブ１５との間に、その
平面がプローブ１５の軸方向と垂直となるように配置し
て取り付けるものであり、図２及び図３に示すアンテナ
だけでなく、上記図１に示したアンテナに対しても同様
に取付可能となる。
ものである。例えば長辺２２．５ｍｍ、短辺８ｍｍの金
属薄板に図中に斜線で示す如く刻設し、これを円形導波
管１１内の誘電体部１３とプローブ１５との間に、その
平面がプローブ１５の軸方向と垂直となるように配置し
て取り付けるものであり、図２及び図３に示すアンテナ
だけでなく、上記図１に示したアンテナに対しても同様
に取付可能となる。
【００１７】図５に上記図１に示した円偏波誘電体アン
テナの軸比特性の測定値を示す。この場合、切り欠き２
の深さｌａ＝８．４ｍｍとして、軸比は１０ｄＢ以下の
帯域で約６００ＭＨｚとなっており、充分広い特性とな
っている。
テナの軸比特性の測定値を示す。この場合、切り欠き２
の深さｌａ＝８．４ｍｍとして、軸比は１０ｄＢ以下の
帯域で約６００ＭＨｚとなっており、充分広い特性とな
っている。
【００１８】続く図６に上記図１に示した円偏波誘電体
アンテナの指向特性を示す。半値幅は誘電体部３の円形
導波管１より突出した長さｌにより異なり、ｌ＝４６ｍ
ｍで約８０°と広い値となっている。このｌの値を８３
ｍｍと長く設定すると指向性は鋭くなり、半値幅は約５
０°となる。なお、電圧定在波比ＶＳＷＲは１．５以下
で約６００ＭＨｚの帯域となる。
アンテナの指向特性を示す。半値幅は誘電体部３の円形
導波管１より突出した長さｌにより異なり、ｌ＝４６ｍ
ｍで約８０°と広い値となっている。このｌの値を８３
ｍｍと長く設定すると指向性は鋭くなり、半値幅は約５
０°となる。なお、電圧定在波比ＶＳＷＲは１．５以下
で約６００ＭＨｚの帯域となる。
【００１９】上記に述べた如く、円形導波管１（１１）
の外部に突出している誘電体部３（１３）の長さにより
指向性の調整を行なうことができると共に、円形導波管
１の前端面に形成した切り欠き２（導体板１２，１２）
の深さ（幅）及びその角度により垂直な偏波成分Ｅｖ
と水平な偏波成分ＥＨ との振幅位相を独立に調整でき
る。
の外部に突出している誘電体部３（１３）の長さにより
指向性の調整を行なうことができると共に、円形導波管
１の前端面に形成した切り欠き２（導体板１２，１２）
の深さ（幅）及びその角度により垂直な偏波成分Ｅｖ
と水平な偏波成分ＥＨ との振幅位相を独立に調整でき
る。
【００２０】以上の性質により、小型で軸比が良好な放
射器を構成することが可能となり、パラボラアンテナの
一次放射器として適当な指向性を有する円偏波誘電体ア
ンテナを実現できる。
射器を構成することが可能となり、パラボラアンテナの
一次放射器として適当な指向性を有する円偏波誘電体ア
ンテナを実現できる。
【００２１】衛星放送の使用周波数帯域ではこの円偏波
誘電体アンテナは約φ１２ｍｍ、長さ約８０ｍｍと非常
に小型のもので実現できるため、単体としてのみならず
、パラボラアンテナの一次放射器、平面アンテナの素子
等としても使用できる。また、衛星放送に限らず、その
他ＳＨＦ、ＥＨＦにおいても同様に実施可能であること
は言うまでもない。
誘電体アンテナは約φ１２ｍｍ、長さ約８０ｍｍと非常
に小型のもので実現できるため、単体としてのみならず
、パラボラアンテナの一次放射器、平面アンテナの素子
等としても使用できる。また、衛星放送に限らず、その
他ＳＨＦ、ＥＨＦにおいても同様に実施可能であること
は言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、
【０
０２３】（１） 前端に一対の矩形状の切り欠きを対
称状に形成した円形導波管と、この円形導波管の前端に
挿入されて装着された誘電体による誘電体部と、上記円
形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円形導波管周
壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分の１波長分
だけ前方に配設された励振用プローブとを備えるように
したので、円形導波管の外部に出ている誘電体部の長さ
により指向性の調整が可能であり、また、円形導波管の
前端に形成した切り欠きの深さと角度により水平、垂直
、各偏波成分の振幅位相を独立に調整できる点から軸比
の良好な放射器を実現でき、小型軽量の構成としながら
もパラボラアンテナの一次放射器として適している。
０２３】（１） 前端に一対の矩形状の切り欠きを対
称状に形成した円形導波管と、この円形導波管の前端に
挿入されて装着された誘電体による誘電体部と、上記円
形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円形導波管周
壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分の１波長分
だけ前方に配設された励振用プローブとを備えるように
したので、円形導波管の外部に出ている誘電体部の長さ
により指向性の調整が可能であり、また、円形導波管の
前端に形成した切り欠きの深さと角度により水平、垂直
、各偏波成分の振幅位相を独立に調整できる点から軸比
の良好な放射器を実現でき、小型軽量の構成としながら
もパラボラアンテナの一次放射器として適している。
【００２４】（２） 円形導波管と、この円形導波管
の前端に挿入されて装着された誘電体による誘電体部と
、この誘電体部に対して平行に挾着された一対の導体板
と、上記円形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円
形導波管周壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分
の１波長分だけ前方に配設された励振用プローブとを備
えるようにしたので、円形導波管の外部に出ている誘電
体部の長さにより指向性の調整が可能であり、また、導
波板の幅を調整することで水平、垂直、各偏波成分の振
幅位相を等しくして円偏波を直線偏波に変換可能となる
。
の前端に挿入されて装着された誘電体による誘電体部と
、この誘電体部に対して平行に挾着された一対の導体板
と、上記円形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円
形導波管周壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分
の１波長分だけ前方に配設された励振用プローブとを備
えるようにしたので、円形導波管の外部に出ている誘電
体部の長さにより指向性の調整が可能であり、また、導
波板の幅を調整することで水平、垂直、各偏波成分の振
幅位相を等しくして円偏波を直線偏波に変換可能となる
。
【００２５】（３） 上記（１）（２）項において、
円形導波管内にその面方向が上記励振用プローブの軸方
向と直角にしてモードサプレッサを配置するようにした
ので、円形導波管の不連続による所望モード以外のモー
ド波の発生を防止することができ、特性が悪化するのを
避けることができる。
円形導波管内にその面方向が上記励振用プローブの軸方
向と直角にしてモードサプレッサを配置するようにした
ので、円形導波管の不連続による所望モード以外のモー
ド波の発生を防止することができ、特性が悪化するのを
避けることができる。
【図１】本発明の一実施例に係るアンテナ構造を示す側
面図。
面図。
【図２】本発明の他の実施例に係るアンテナ構造を示す
側面図。
側面図。
【図３】図２と同じく本発明の他の実施例に係るアンテ
ナ構造を示す側面図。
ナ構造を示す側面図。
【図４】図２及び図３のモードサプレッサの構成例を示
す図。
す図。
【図５】図１に示した円偏波誘電体アンテナの軸比特性
の測定値を示す図。
の測定値を示す図。
【図６】図１に示した円偏波誘電体アンテナの指向特性
を示す図。
を示す図。
１，１１…円形導波管、２…切り欠き、３，１３…誘電
体部、４，１４…短絡板、５，１５…プローブ、１２，
１２…導体板、１６…コネクタ、１７，１７…絶縁体、
１８…モードサプレッサ。
体部、４，１４…短絡板、５，１５…プローブ、１２，
１２…導体板、１６…コネクタ、１７，１７…絶縁体、
１８…モードサプレッサ。
Claims (3)
- 【請求項１】 前端に一対の矩形状の切り欠きを対称
状に形成した円形導波管と、この円形導波管の前端に挿
入されて装着された誘電体による誘電体部と、上記円形
導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円形導波管周壁
部の上記短絡板より使用中心周波数の４分の１波長分だ
け前方に配設された励振用プローブとを具備したことを
特徴とする円偏波誘電体アンテナ。 - 【請求項２】 円形導波管と、この円形導波管の前端
に挿入されて装着された誘電体による誘電体部と、この
誘電体部に対して平行に挾着された一対の導体板と、上
記円形導波管の後端を短絡する短絡板と、上記円形導波
管周壁部の上記短絡板より使用中心周波数の４分の１波
長分だけ前方に配設された励振用プローブとを具備した
ことを特徴とする円偏波誘電体アンテナ。 - 【請求項３】 上記円形導波管内にその面方向が上記
励振用プローブの軸方向と直角にして配置されたモード
サプレッサを有することを特徴とする請求項１または請
求項２記載の円偏波誘電体アンテナ。
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