JPH044761B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波帯の水平、垂直の両直線
偏波の伝送系で用いられる導波管形直線偏波切換
器に関するものである。

〔従来技術〕

従来の導波管形直線偏波切換器は、第２図に示
すように円形の主導波管１を備え、該主導波管１
の端板２には該主導波管１の中心の管軸に対応し
て孔３が設けられ、該孔３には外側から端板２に
対して直角に交差する向きで偏波切換用回転操作
具としての誘電体製切換軸４が回転自在に挿入さ
れている。該切換軸４にはＬ字状をなす直線偏波
送受信用アンテナ５が支持され、そのＬ字状の部
分が主導波管１内に突出されている。該アンテナ
５は、孔３の中心を通つて主導波管１の管軸に平
行する向きで端板２から約1/4波長の長さ（この
長さの位置で電界が最大になり、電界結合が強く
なる。）で該主導波管１内に突出された直線状部
分５Ａと、該直線状部分５Ａの先端に屈曲部５Ｂ
を介して約1/4波長の長さで管軸に直角に交差す
る向きで設けられた水平、垂直偏波切換用送受信
部５Ｃとから成つている。主導波管１の端板２の
外には、該主導波管１の管軸に対して直交する向
きで電波導波路部としての矩形の接続導波管６が
接続されている。切換軸４は、この接続導波管６
を横切つて外に突出されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような導波管形直線偏波切換器は、直線偏
波送受信用アンテナ５のインピーダンスについて
は、主導波管１の図示しない入力端から入射した
TM₁₁モードの直線偏波の主電界が該アンテナ５
の水平、垂直偏波切換用送受信部５Ｃと平行の受
信状態の場合、該水平、垂直偏波切換用送受信部
５Ｃの開放端５Ｄは高インピーダンスであり、屈
曲部５Ｂは水平、垂直偏波切換用送受信部５Ｃの
長さが受信周波数帯における中心周波数の波長の
約1/4なので低インピーダンスとなるわけである
が、端板２から屈曲部５Ｂまでの直線状部分５Ａ
の同軸の特性インピーダンスが、該直線状部分５
Ａの直径と主導波管１の内径とで決まり、その長
さが約1/4波長を必要とするので、屈曲部５Ｂは
高インピーダンスとなり、矛盾する問題点があ
る。

更に、このような導波管形直線偏波切換器で
は、主導波管１が円形のときには有害TMモード
であるTM₀₁モードが結合し、また主導波管１が
方形のときには有害TMモードであるTM₁₁モー
ドが結合し、信号の伝送特性が悪化する問題点が
あつた。

本発明の目的は、アンテナの屈曲部のインピー
ダンスの矛盾を解決することができ、且つ有害
TMモードの結合を防止することができる導波管
形直線偏波切換器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明の構成を、
実施例に対応する第１図を参照して説明すると、
本発明は円形又は方形の主導波管１の端板２に孔
３があけられ、前記孔３には前記主導波管１内で
Ｌ字状をした直線偏波送受信用アンテナ５の一部
が同軸状に通されて前記端板２の外の偏波切換用
回転操作具４に連結され、前記アンテナ５は前記
主導波管１内にその管軸に平行する向きで先端が
ほぼ電界最大部に位置する長さで突出された直線
状部分５Ａと、前記直線状部分５Ａの先端に屈曲
部５Ｂを介して前記管軸に交差する向きで設けら
れた水平、垂直偏波切換用送受信部５Ｃとから成
つており、前記端板２の外には前記孔３に対応し
て電波導波路部６が設けられている導波管形直線
偏波切換器において、 前記アンテナ５の前記主導波管１内の前記直線
状部分５Ａの外周が前記端板２から前記主導波管
１内に突出されたインピーダンス整合用及び有害
TMモード結合防止用外部導体管７で同軸状にほ
ぼ全体的に包囲され、前記インピーダンス整合用
及び有害TMモード結合防止用同軸外部導体管７
は前記端板２に電気的導通状態で固定され、前記
アンテナ５は前記インピーダンス整合用及び有害
TMモード結合防止用同軸外部導体管７に対して
回転自在になつていることを特徴とする。

〔作用〕

このように直線偏波送受信用アンテナ５の直線
状部分５Ａの外周をインピーダンス整合用及び有
害TMモード結合防止用同軸外部導体管７でほぼ
全体的に包囲すると、屈曲部５Ｂが端板２から約
１／４波長の電界最大部の位置にあつても、該屈曲
部５Ｂの特性インピーダンスは該同軸外部導体管
７の内径と該アンテナ５の直線状部分５Ａの外径
で決まる同軸の特性インピーダンス近辺に形成で
きる。その値を、端板２の孔３の部分の同軸の特
性インピーダンス程度、又はそれ以上の適当な値
にすることによつて、少なくとも該同軸外部導体
管７がないときよりも直線状部分５Ａの同軸の特
性インピーダンスを低くできるので、該屈曲部５
Ｂのインピーダンス矛盾がなくなる。

また、該インピーダンス整合用及び有害TMモ
ード結合防止用同軸外部導体管７でアンテナ５の
直線状部分５Ａをほぼ全体的に包囲すると、主導
波管１が円形のときには有害TMモードである
TM₀₁モードが結合するのを、また主導波管１が
方形のときには有害TMモードであるTM₁₁モー
ドが結合するのを防止できる相乗効果が得られる
ようになる。

更に、該インピーダンス整合用及び有害TMモ
ード結合防止用同軸外部導体管７を、主導波管１
の端板２に電気的導通状態で固定すると、該同軸
外部導体管７を端板２に固定しないで、該同軸外
部導体管７の外周に誘電体スリーブを被せ、該誘
電体スリーブをベアリングとして該同軸外部導体
管７を直線偏波送受信用アンテナ５と共に該端板
２に対して回転する場合のように、等価的に電気
的導通を得るため該端板２の厚さを1/4波長の寸
法にする必要がなく、該端板２の厚さを薄くする
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明
する。なお、前述した第２図と対応する部分には
同一符合を付して示している。

本実施例の導波管形直線偏波切換器は、円形の
主導波管１の端板２から該主導波管１内に約1/4
波長の長さ（この長さの位置で電界が最大になつ
ている。）で回転自在に突出されているＬ字状の
直線偏波送受信用アンテナ５の直線状部分５Ａの
外周が、端板２から突出されたインピーダンス整
合用及び有害TMモード結合防止用同軸外部導体
管７で同軸状にほぼ全体的に包囲されている点、
該同軸外部導体管７が主導波管１の端板２に電気
的導通状態で固定されている点、及び直線偏波送
受信用アンテナ５が該同軸外部導体管７に対して
回転自在になつている点に特徴がある。

このように主導波管１の端板２から屈曲部５Ｂ
まで約1/4波長の長さを必要とする該アンテナ５
の直線状部分５Ａを、インピーダンス整合用及び
有害TMモード結合防止用同軸外部導体管７で同
軸状にほぼ全体的に包囲すると、該直線状部分５
Ａは直線偏波から直接影響を受けないようになる
と共に屈曲部５Ｂは同軸インピーダンス相当の低
インピーダンスとなる。更に、開放端５Ｄは高イ
ンピーダンスに維持することができる。

また、該インピーダンス整合用及び有害TMモ
ード結合防止用同軸外部導体管７でアンテナ５の
直線状部分５Ａをほぼ全体的に包囲すると、該円
形の主導波管１の有害TMモードであるTM₀₁モ
ードが結合するのを防止することができる。

更に、インピーダンス整合用及び有害TMモー
ド結合防止用同軸外部導体管７を、主導波管１の
端板２に電気的導通状態で固定すると、該同軸外
部導体管７を端板２に固定しないで、該同軸外部
導体管７の外周に誘電体スリーブを被せ、該誘電
体スリーブをベアリングとして該同軸外部導体管
７を直線偏波送受信用アンテナ５と共に該端板２
に対して回転する場合のように、等価的に電気的
導通を得るため該端板２の厚さを1/4波長の寸法
にする必要がなく、該端板２の厚さを薄くするこ
とができる。

かかる直線偏波切換器においては、主導波管１
の図示しない入力端から入射された垂直、水平の
デユアル直線偏波のうち、直線偏波送受信用アン
テナ５の水平、垂直偏波切換用送受信部５Ｃと主
電界が直交する直線偏波８は該水平、垂直偏波切
換用送受信部５Ｃには受信されずに端板２で電源
側に反射される。これに対し、主電界が該アンテ
ナ５の水平、垂直偏波切換用送受信部５Ｃと平行
する直線偏波９は該水平、垂直偏波切換用送受信
部５Ｃで受信され、インピーダンス整合用及び有
害TMモード結合防止用同軸外部導体管７内を通
つて電波導波路部である接続導波管６に出力され
る。

次に、直線偏波８を受信する場合は、切換軸４
を介して該アンテナ５の水平、垂直偏波切換用送
受信部５Ｃを90°時計方向又は反時計方向に回転
させる。かくすると、直線偏波８と該アンテナ５
の水平、垂直偏波切換用送受信部５Ｃが平行して
該直線偏波８が受信される。受信された直線偏波
８又は９は、同軸系で出力させる場合は接続導波
管６を経て図示しない同軸導波管変換部に導か
れ、同軸モード信号に変換されて出力される。

なお、インピーダンス整合用及び有害TMモー
ド結合防止用同軸外部導体管７の外径は信号周波
数の主導波管１内での基本波TE₁₁モードが該同
軸外部導体管７の外径を中心導体とするTEMモ
ードに変換されにくく、インピーダンス整合及び
直交偏波の分離度に悪影響を及ぼさない細さであ
ることが好ましい。

インピーダンス整合用及び有害TMモード結合
防止用同軸外部導体管７とアンテナ５の直線状部
分５Ａとの間の電波伝播部１０は、直線状部分５
Ａの回転に支障がなければ中空でも、誘電体を挿
入しても、いずれでもよい。

主導波管１は円形に限らず方形でもよい。主導
波管１が方形のときの有害TMモードは、当然の
ことながらTM₁₁モードである。従つて、主導波
管１が方形の場合に本発明を適用すると、有害
TMモードであるTM₁₁モードが結合するのを防
止することができる。

インピーダンス整合用及び有害TMモード結合
防止用同軸外部導体管７の取付けは、端板２に対
してネジ止めでもよい。

切換軸４は端板２の孔３に挿入しないでその手
前で止め、接続導波管６で片持ち支持させるよう
にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、主導波管の端
板から該主導波管内に回転自在に突出されている
Ｌ字状の直線偏波送受信用アンテナの直線状部分
の外周を、該端板から突出させたインピーダンス
整合用及び有害TMモード結合防止用同軸外部導
体管で同軸状にほぼ全体的に包囲したので、該ア
ンテナの屈曲部がほぼ電界最大部の位置にあつて
も、該屈曲部は同軸インピーダンス相当の低イン
ピーダンスになり、屈曲部のインピーダンス矛盾
を解決することができる。

また、本発明のように、インピーダンス整合用
及び有害TMモード結合防止用同軸外部導体管で
アンテナの直線状部分をほぼ全体的に包囲する
と、主導波管が円形のときには有害TMモードで
あるTM₀₁モードが結合するのを、また主導波管
が方形のときには有害TMモードであるTM₁₁モ
ードが結合するのを防止できる相乗効果を得るこ
とができる。

更に本発明では、インピーダンス整合用及び有
害TMモード結合防止用同軸外部導体管を、主導
波管の端板に電気的導通状態で固定しているの
で、該同軸外部導体管を該端板に固定しないで直
線偏波送受信用アンテナと共に該端板に対して回
転する場合のように、等価的に電気的導通を得る
ため該端板の厚さを1/4波長の寸法にする必要が
なく、該端板の厚さを薄くすることができ、小
型、軽量化を図ることができる。

従つて、本発明によれば、実用化する上で支障
のない導波管形直線偏波切換器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る導波管形直線偏波切換器
の一実施例を示す縦断面図、第２図は従来の同種
の切換器の縦断面図である。 １……主導波管、２……端板、３……孔、４…
…切換軸（偏波切換用回転操作具）、５……直線
偏波送受信用アンテナ、５Ａ……直線状部分、５
Ｂ……屈曲部、５Ｃ……水平、垂直偏波切換用送
受信部、５Ｄ……開放端、６……接続導波管（電
波導波路部）、７……インピーダンス整合用及び
有害TMモード結合防止用同軸外部導体管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円形又は方形の主導波管の端板に孔があけら
   れ、前記孔には前記主導波管内でＬ字状をした直
   線偏波送受信用アンテナの一部が同軸状に通され
   て前記端板の外の偏波切換用回転操作具に連結さ
   れ、前記アンテナは前記主導波管内にその管軸に
   平行する向きで先端がほぼ電界最大部に位置する
   長さで突出された直線状部分と、前記直線状部分
   の先端に屈曲部を介して前記管軸に交差する向き
   で設けられた水平、垂直偏波切換用送受信部とか
   ら成つており、前記端板の外には前記孔に対応し
   て電波導波路部が設けられている導波管形直線偏
   波切換器において、 前記アンテナの前記主導波管内の前記直線状部
   分の外周が前記端板から前記主導波管内に突出さ
   れたインピーダンス整合用及び有害TMモード結
   合防止用外部導体管で同軸状にほぼ全体的に包囲
   され、前記インピーダンス整合用及び有害TMモ
   ード結合防止用同軸外部導体管は前記端板に電気
   的導通状態で固定され、前記アンテナは前記イン
   ピーダンス整合用及び有害TMモード結合防止用
   同軸外部導体管に対して回転自在になつているこ
   とを特徴とする導波管形直線偏波切換器。