JPH05102702A - 円偏波及び直線偏波共用一次放射器 - Google Patents

円偏波及び直線偏波共用一次放射器

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JPH05102702A
JPH05102702A JP26001091A JP26001091A JPH05102702A JP H05102702 A JPH05102702 A JP H05102702A JP 26001091 A JP26001091 A JP 26001091A JP 26001091 A JP26001091 A JP 26001091A JP H05102702 A JPH05102702 A JP H05102702A
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JP
Japan
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circular waveguide
phase circuit
circular
phase
waveguide
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Application number
JP26001091A
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English (en)
Inventor
Katsuaki Kaminakada
勝明 上中田
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 円偏波及び直線偏波共用一次放射器に関し、
円形導波管内に配した位相回路の側面から信号出力を可
能とすることにより、一次放射器を小型化する。 【構成】 円形導波管2に対して開口部1側から終端面
8に向かって順に、第1位相回路(金属塊3及び4)
と、回転式の第2位相回路(誘電体板7)と、同第2位
相回路に面した円形導波管2の側面に接合した方形導波
管5とを設けて、円偏波を受ける場合、第1位相回路で
直線偏波に変換し、誘電体板7を前記直線偏波の2つの
偏波成分間の位相が変化しない向きとし方形導波管5か
ら信号を出力し、直線偏波を受ける場合、同直線偏波の
2つの偏波成分間に対して第1位相回路で発生させた位
相差を、誘電体板7を回転させて同相にして方形導波管
5から直線偏波の一方の信号を出力し、前記位相差が約
180度となるように誘電体板7を回転させて、方形導
波管5から直線偏波の他方の信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、円偏波を使用している
衛星放送(BS)と、直線偏波を使用している通信衛星
(CS)とを、共に受信可能とした円偏波及び直線偏波
共用一次放射器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のBS及びCS共用アンテナは、同
一リフレクタにBS用の一次放射器とCS用の一次放射
器を並べて取り付け、同リフレクタの焦点をずらせて、
一端の焦点にBS用の一次放射器が位置するようにし、
他端の焦点にCS用の一次放射器が位置するようにし
て、同リフレクタの向きを各々の衛星の向きにして、B
Sの電波及びCSの電波を受信するようにしていた。従
って、リフレクタの焦点がずらせてあるため各々の一次
放射器で得られる利得が低下し、また、同一リフレクタ
に2個の一次放射器を取り付けて使用するため、構造が
複雑となるといった問題点があった。しかし、本件出願
人が平成3年8月22日付けで出願した特許願に示すよ
うに、円偏波と直線偏波を共に受けることが可能な、円
偏波及び直線偏波共用一次放射器がある。この円偏波及
び直線偏波共用一次放射器は、図15に示すように、一
端を電磁波が導入し得る開口部1とし、他端に終端面8
を設けた円形導波管2において、同円形導波管2の内部
の開口部1と終端面8間に、固定式の第1位相回路(図
では、金属塊3及び4)と回転式の第2位相回路(図で
は、誘電体板7)とを並べて設け、終端面8側となる前
記位相回路(図では、誘電体板7)と前記終端面8の間
に円形導波管2の内部に導入された電磁波の出力手段
(図では、方形導波管5)を設けて、円偏波の電磁波と
直線偏波の電磁波とを受けるようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、終端面側の
位相回路に面した円形導波管2の側面に、円形導波管2
内に導入された電磁波の出力手段を設けることにより、
円形導波管の長さを短くして、小型で経済的な円偏波及
び直線偏波共用一次放射器を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の一実施
例を示す円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠
き斜視図であり、同図に示すように、一端を電磁波が導
入し得る開口部1とし、他端に終端面8を設けた円形導
波管2において、同円形導波管2の内部の開口部1側か
ら終端面8に向かって固定式の第1位相回路(図1にお
いては、金属塊3及び4)と、回転式の第2位相回路
(図1においては、誘電体板7)とを設け、終端面8側
となる前記位相回路(図1においては、誘電体板7)に
面した円形導波管2の側面に、円形導波管2の内部に導
入された電磁波の出力手段(図1においては、方形導波
管5)を設けて、円偏波の電磁波が導入された場合は、
前記第1位相回路で直線偏波に変換し、前記第2位相回
路を回転させて同第2位相回路中を伝播する電磁波の直
交する2つの偏波成分間の位相が変化しない向きとし
て、前記出力手段から信号を取り出すようにしている。
【0005】直線偏波が導入された場合は、水平及び垂
直偏波の内どちらか一方に対しては、同直線偏波の直交
する2つの偏波成分間に対し、前記第1位相回路で発生
させた位相差と、前記第2位相回路で発生させた位相差
を合わせて同相となる向きに前記第2位相回路を回転さ
せて、前記出力手段から信号を取り出し、直線偏波の他
方に対しては、同直線偏波の直交する2つの偏波成分間
に対し、前記第1位相回路と前記第2位相回路とで発生
させた位相差が合わせて約180度となるように、前記
第2位相回路を回転させて、前記出力手段から信号を取
り出すようにしている。図1の実施例では円形導波管2
の内部の開口部1側から終端面8に向かって順に、固定
式の第1位相回路と回転式の第2位相回路とを並べて設
けているが、図10に示すように、円形導波管2の内部
の開口部1側から終端面8に向かって順に、回転式の第
2位相回路と固定式の第1位相回路とを並べて設けるよ
うにしても良い。
【0006】
【作用】本発明は上記した構成により、円形導波管2に
導入された円偏波及び直線偏波の電磁波に対し、円形導
波管2の内部に固定式の第1位相回路(図1において
は、金属塊3及び4)と、回転式の第2位相回路(図1
においては、誘電体板7)とを並べて設け、終端面8側
となる前記位相回路(図1においては、誘電体板7)に
面した円形導波管2の側面に、円形導波管2の内部に導
入された電磁波の出力手段(図1においては、方形導波
管5)を設けて、同出力手段から信号を取り出すことに
より、円形導波管2の長さを短くし、小型の円偏波及び
直線偏波共用一次放射器とするようにしているが、原理
は、以下の通りである。なお、図1において、円形導波
管2の管軸から水平方向(左部方向)をX軸とし、円形
導波管2の管軸から垂直方向(上部方向)をY軸とし、
各々反対方向に向かう軸を−X軸(図示せず)及び−Y
軸(図示せず)とする〔以下、図2、図4(A)、図5
(A)、図7〜図15において同じ)。
【0007】先ず、終端面8側の位相回路に面した円形
導波管2の側面に設けた出力手段から、信号を出力する
場合の原理について次に説明する。図3は、本発明の円
偏波及び直線偏波共用一次放射器の終端面8側に設けた
位相器の基本構成図であり、同図に示すように、円形導
波管2の内部の終端面8側に位相器を設け、同位相器の
ほぼ中間の円形導波管2の側面に信号出力用の方形導波
管5を接合するようにしている。同位相器は可逆回路で
あり、例えば、方形導波管5を用いて円形導波管2に電
磁波を入力した場合を仮定する。
【0008】図4(A)〜(E)は、本発明の円偏波及
び直線偏波共用一次放射器の終端面8側に設けた位相器
の原理説明図であり、(A)図に示すように、方形導波
管5の円形導波管2の管軸方向に向かう中心線が−X軸
とY軸を2分する向きとしているため、方形導波管5を
用いて円形導波管2に入力した電磁波は、X軸とY軸を
2分する向きに電界Eを有する電磁波となって終端面8
側に設けた位相器中を伝播する。(B)図に示すよう
に、円形導波管2の開口部1に向かう電磁波の電界E
は、直接開口部1に向かう電界成分Ea と、終端面8で
反射して開口部1に向かう電界成分Eb との合成で表さ
れる。 従って、E=Ea +Eb ・・・・・(1)
【0009】円形導波管の終端面をZ=0とし、管軸方
向にZ軸をとり、 A=円形導波管内の電磁波の振幅定数 β=円形導波管内の電磁波の波数、ω=2πf、t=時
間 とし、方形導波管5の円形導波管2の管軸方向に向かう
中心線が、終端面8からLmの位置に設けられていると
すると、Ea は次式で示される。 Ea =A・exp[j{ωt−β(Z−Lm)}]・・・・・(2) Eb は(C)図のように、終端面8より右方にLmだけ
離れた位置に設けられた方形導波管5bから、位相的に
逆方向に電磁波を入力したものと等価となり、次式で示
される。 Eb =−A・exp[j{ωt−β(Z+Lm)}]・・・・・(3) 従って、Eは(1)、(2)、(3)の各式から次式で
示される。 E=A・exp[j{ωt−β(Z−Lm)}] −A・exp[j{ωt−β(Z+Lm)}] =A・exp[j{ωt−βZ}] ・[exp{jβLm}−exp {−jβLm}] =j2A・SIN(βLm) ・exp[j{ωt−βZ}] ・・・・・(4) 従って、方形導波管5からの入力により、円形導波管2
中に発生する電磁波の位相は、(4)式によれば終端面
8からの距離Zと波数βで変化することを示している。
【0010】従って、(D)図に示すように、円形導波
管2内の電磁波の波数をβxとし、電磁界をExとし、
(E)図に示すように、円形導波管2内の電磁波の波数
をβyとし、電磁界をEyとすると、式を参照して、
Z=Lnの位置においては、Ey 及びEx の電磁界は次
式で示される。 Ex=j2A・SIN(βxLm) ・exp[j{ωt−βx( Ln+Lm) }] ・・(5) Ey=j2A・SIN(βyLm) ・exp[j{ωt−βy( Ln+Lm) }] ・・(6) 従って、Ex の位相:Θx=−βx( Ln+Lm) ・・・・・・・・・・(7) Eyの位相:Θy=−βy( Ln+Lm) ・・・・・・・・・・(8) Ex とEy の位相差:Θx−Θy=(βy−βx)( Ln+Lm) ・・(9) となる。
【0011】図5(A)〜(E)は、本発明の円偏波及
び直線偏波共用一次放射器の終端面8側に設けた、誘電
体板7で構成された位相器の構成図であり、TE11モ
ードの電磁波は、(A)図に示すように、電磁波の伝播
方向をZ軸とすれば、伝播方向に垂直なX−Y平面に電
界を有し、(B)図に示すように、Y軸方向に電界を有
する偏波成分と、(C)図に示すように、X軸方向に電
界を有する偏波成分との2つのモードで、同位相器中を
伝播する。図4を図5に示す位相器に当てはめると、図
5(B)及び(C)に示す位相器の状態では、誘電体板
7の端面の長手方向をX軸と平行となる向きにしている
ため、Ex 及びEyの管内波長を各々λx、λyとすれ
ば、 βx =2π/λx、βy=2π/λy、βx >βy となり、式(5)及び(6)から、Exの方がEyよ
り、電磁波が伝播する位相速度が遅くなる。
【0012】また、図5(D)及び(E)に示す位相器
の状態では、誘電体板7の端面の長手方向をY軸と平行
となる向きにしているため、βx <βyとなり、式
(5)及び(6)から、Eyの方がExより、電磁波が
伝播する位相速度が遅くなる。Z=Lの位置におけるE
x 及びEy の位相は、(7)及び(8)式から、 Ex の位相Θx=−βxL・・・(10) Eyの位相Θy=−βyL・・・(11) 終端面8側に設けた、誘電体板7で構成された位相器は
90度位相器としているため、Ex の位相とEyの位相
との位相差は90度となり、従って、(10)及び(1
1)式から、 |Θx−Θy|=(βx−βy)L=π/2・・・(12) 位相器の長さLに対し、位相器の両端より各々Ln及び
Lmの位置になるように、方形導波管4を接合してお
り、 L=Ln+Lm・・・(13) 従って、(12)及び(13)式から、 (βx−βy)(Ln+Lm)=π/2・・・(14) 実際には、誘電体板7のエッジ部分で電磁界の分布が不
連続となり、Ln+Lmの値は理論式(14)より若干
ずれるが、値を補正して設定することにより、位相器に
面して設けた方形導波管5から信号を出力することがで
きる。
【0013】次に、円形導波管2内に設けた位相器の作
用について説明する。放送衛星と通信衛星は静止軌道が
異なるため、受信時は各々の衛星の向きにアンテナを向
けるため、円偏波と直線偏波の電波は同時に円偏波及び
直線偏波共用一次放射器に入ってくることはない。従っ
て、先ずCS受信時の作用について次に説明する。位相
器としては、図1に示すように、第1位相回路(図1に
おいては、金属塊3及び4)と、第2位相回路(図1に
おいては、誘電体板7)を円形導波管2の内部の開口部
1側から終端面8に向かって順に設けており、図6は、
円形導波管2に導入された、水平偏波と垂直偏波の電界
分布を示す説明図であり、同図に示すように、X軸とY
軸を2分する向きに水平偏波Ehが導入され、また、−X
軸とY軸を2分する向きに垂直偏波Evが導入されたとす
る。
【0014】最初に、円形導波管2に導入された、水平
偏波Eh及び垂直偏波Evに対する信号の出力方法について
説明する。図7(A)〜(D)は、位相器の入出力端に
おける水平偏波Ehと、垂直偏波Evの電界ベクトルの分解
図であり、(A)は水平偏波Ehの位相器の入力端におけ
る電界ベクトル分解図、(B)は垂直偏波Evの位相器の
入力端における電界ベクトル分解図、(C)は水平偏波
Ehの電界ベクトルのY軸成分の位相を180度遅延させ
た、位相器の出力端における電界ベクトル分解図、
(D)は垂直偏波Evの電界ベクトルのY軸成分の位相を
180度遅延させた、位相器の出力端における電界ベク
トル分解図である。
【0015】位相器の入力端における水平偏波Ehの電界
ベクトルの分解図は、(A)図に示すように、導入され
た水平偏波の電界ベクトルをEhとすると、同電界ベクト
ルEhは、X軸方向にベクトル成分Ehx を有し、Y軸方向
にベクトル成分Ehy を有する電磁波に分解することがで
き、また、垂直偏波Evの電界ベクトルの分解図は、
(B)図に示すように、導入された垂直偏波の電界ベク
トルをEvとすると、−X軸方向にベクトル成分Evx を有
し、Y軸方向にベクトル成分Evy を有する電磁波に分解
することができる。(A)図に示す水平偏波Ehと、
(B)図に示す垂直偏波Evに対して、位相器を使用して
電界ベクトルのY軸成分の位相を180度遅延させた場
合は、水平偏波Ehの電界ベクトルは、(C)図に示すよ
うに、X軸方向にベクトル成分Ehx を有し、−Y軸方向
にベクトル成分−Ehy を有する電磁波にすることがで
き、また、垂直偏波Evの電界ベクトルは、(D)図に示
すように、−X軸方向にベクトル成分Evx を有し、−Y
軸方向にベクトル成分−Evy を有する電磁波にすること
ができる。
【0016】位相器を通り抜けた電磁波の出力手段とし
て、図1に示すように終端面8側に配置した位相回路に
面した円形導波管2の側面に方形導波管5を接合し、図
6に示すように、円形導波管2の開口部からみた方形導
波管5の円形導波管2の管軸方向に向かう中心線(図示
せず)がY軸と−X軸を2分する向きに配置すれば、
(A)図に示す水平偏波Ehは、位相器で位相が変わらな
いようにし(位相差零)、(B)図に示す垂直偏波Ev
は、位相器でY軸成分の位相を180度遅延させて、
(D)図に示すような電界分布にすることにより、方形
導波管5で水平偏波Eh、あるいは垂直偏波Evの信号を取
り出すことができる。
【0017】次に位相器の作用について説明する。図8
(A)〜(D)は、直線偏波に対する位相器の作用につ
いての説明図であり、(A)及び(B)図は、第1位相
回路に使用する金属塊の配置を示しており、(A)図
は、円形導波管2の上下方向に金属塊3及び4を配置し
ており、(B)図は、円形導波管2の左右方向に金属塊
10及び11を配置した構造としている。(C)及び
(D)図は、第2位相回路に使用する円形導波管2の管
軸を中心として回転可能とした誘電体板7を回転させた
位置を示しており、(C)図は垂直の向きとし、(D)
図は水平の向きにしている。この位相回路に、図7
(A)及び(B)に示す、水平偏波Ehと、垂直偏波Evの
電磁波が導入されると、X軸方向のベクトル成分とY軸
方向のベクトル成分の位相速度は、 (A)図の場合、Ehy よりEhx の位相速度が速く、Evy
よりEvx の位相速度が速い。 (B)図の場合、Ehy がEhx より位相速度が速く、Evy
がEvx より位相速度が速い。 (C)図の場合、Ehy よりEhx の位相速度が速く、Evy
よりEvx の位相速度が速い。 (D)図の場合、Ehy がEhx より位相速度が速く、Evy
がEvx より位相速度が速い。
【0018】従って、金属塊(3、4及び10、11)
の形状及び長さを選択し、 (A)図の場合、Ehy がEhx に対して90度遅れになる
ように設定すると、EvyもEvx に対して90度遅れにな
る。 (B)図の場合、Ehy がEhx に対して90度進むように
設定すると、Evy もEvxに対して90度進む。 また、誘電体板7の形状及び長さを選択し、 (C)図の場合、Ehy がEhx に対して90度遅れになる
ように設定すると、EvyもEvx に対して90度遅れにな
る。 (D)図の場合、Ehy がEhx に対して90度進むように
設定すると、Evy もEvxに対して90度進む。 (A)〜(D)図において、円形導波管2の開口部1側
からみた方形導波管5の管軸の中心線が、−X軸とY軸
を2分する向きにして、円形導波管2に方形導波管5を
接合しており、方形導波管5に出力される信号は次の通
りとなる。
【0019】第1位相回路が(A)図で、第2位相回路
が(C)図の状態の場合、
【0020】第1位相回路が(A)図で、第2位相回路
が(D)図の状態の場合、
【0021】第1位相回路が(B)図で、第2位相回路
が(C)図の状態の場合、
【0022】第1位相回路が(B)図で、第2位相回路
が(D)図の状態の場合、 従って、第1位相回路の金属塊の配置は、図(A)及び
図(B)の2通りあるが、CSの受信に関しては、誘電
体板7の回転により、水平偏波と垂直偏波を切り換え
て、方形導波管5から出力することができる。また、円
形導波管2の内部の開口部1側から終端面8に向かった
第1位相回路と第2位相回路の並べ方は、第1位相回路
を先にした場合と、第2位相回路を先にした場合の2通
りがあるが、どちらを選択しても以上に説明した作用は
変わらない。
【0023】次にBS受信時の作用について、以下に説
明する。図9(A)〜(E)は、円偏波に対する位相器
の作用についての説明図であり、円偏波は、2つの直交
した直線偏波の合成とみなすことができ、この2つの直
交した直線偏波の振幅が等しく、位相が90度ずれてい
る場合に円偏波となる。(A)図に示す円は、円偏波の
電界ベクトルの軌跡を示しており、X軸とY軸を2分す
る向きに電界ベクトルEを有する円偏波が円形導波管2
に導入されたとすると、円偏波はX軸方向に直線偏波成
分Exを有し、Y軸方向に直線偏波成分Eyとを有する電磁
波として表すことができる。X軸方向の直線偏波が、Y
軸方向の直線偏波より位相が遅れている場合、円偏波の
電界ベクトルEは、矢印bの向きに回転し左旋円偏波と
なり、Y軸方向の直線偏波が、X軸方向の直線偏波より
位相が遅れている場合、円偏波の電界ベクトルEは、矢
印aの向きに回転し右旋円偏波となる。
【0024】(B)及び(C)図は、第1位相回路に使
用する金属塊の配置を示しており、(B)図は円形導波
管2の上下方向に金属塊3及び4を配置しており、
(C)図は円形導波管2の左右方向に金属塊10及び1
1を配置した構造としている。(D)及び(E)図は、
第2位相回路に使用する円形導波管2の管軸を中心とし
て回転可能とした誘電体板7を回転させた位置を示して
おり、(D)図は、円形導波管2の開口部からみた誘電
体板7の端面の長手方向の中心線がX軸とY軸を2分す
る向きとし、(E)図は、円形導波管2の開口部からみ
た誘電体板7の端面の長手方向の中心線が−X軸とY軸
を2分する向きとしている。円形導波管2の内部の開口
部1側から終端面8に向かった第1位相回路と第2位相
回路の並べ方は2通りがあるが、誘電体板7を(D)
図、あるいは(E)図の状態にしているため、第2位相
回路を開口部1側に配置した場合は、円偏波の2つの直
交した直線偏波成分は、いずれも誘電体板7と平行した
伝播状態とはならないため、誘電体板7による位相変化
は発生せず、円偏波のまま第1位相回路に入力される。
第1位相回路を開口部1側に配置した場合は、同第1位
相回路で直線偏波に変換され、同直線偏波が第2位相回
路に入力され、同第2位相回路は、誘電体板7を(D)
図、あるいは(E)図の状態にしているため、入力され
た前記直線偏波の2つの直交した偏波成分は、いずれも
誘電体板7と平行した伝播状態とはならないため、誘電
体板7による位相変化は発生せず、入力された前記直線
偏波が第2位相回路から出力される。従って、第1位相
回路の作用のみを考慮すれば良く、位相器の作用は次の
通りとなる。
【0025】第1位相回路が(B)図で、第2位相回路
が、(D)か(E)図の状態の場合、
【0026】第1位相回路が(C)図で、第2位相回路
が、(D)か(E)図の状態の場合、
【0027】従って、円偏波の偏波面が左旋回か、右旋
回かにより、第1位相回路が(B)図のもの〔前記図8
(A)と同じ〕か、あるいは(C)図のもの〔前記図8
(B)と同じ〕かを使い分け、左旋円偏波に対しては、
(B)図のものを選択し、右旋円偏波に対しては、
(C)図のものを選択することにより、円偏波を直線偏
波に変換することができ、方形導波管5から前記直線偏
波に変換された信号を出力することができる。従って、
円偏波を使用した衛星放送電波と、直線偏波を使用した
通信衛星電波とを、同一の一次放射器で受けて、方形導
波管5から信号を取り出してコンバータに入力し、コン
バータで局部発信周波数を変化させて選局することによ
り衛星放送、あるいは通信衛星の電波を受信することが
可能となる。
【0028】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す円偏波及び
直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜視図であり、円
形導波管2の一端をホーン形状として電磁波を効率良く
円形導波管2に導入し得る開口部1とし、円形導波管2
の他端を導入された電磁波を反射せしめる終端面8と
し、開口部1側から終端面8に向かって順に、円形導波
管2の内部に固定式の第1位相回路と、回転式の第2位
相回路を設けている。図1の実施例では第1位相回路と
して金属塊3及び4で構成された90度位相器を使用し
ており、円形導波管2の内部の円形表面の上部及び下部
の対向する円弧が平面になるように金属塊3及び4を取
り付け、円形導波管2の管軸方向に沿った金属塊3及び
4の長さを、円形導波管2の内部を伝播する電磁波のT
E11モードの直交する2つの偏波成分間の位相差を9
0度にできる長さとしている。前記金属塊3及び4は、
どちらか一方のみを使用するようにしても良いが、この
場合は、90度位相器とするため金属塊の円形導波管2
の管軸方向に沿った長さを長くする必要がある。
【0029】金属塊3及び4の表面は略平面状としてい
るが、円形導波管2の内部を伝播する電磁波のTE11
モードの直交する2つの偏波成分間に位相差を発生させ
るためには、X軸方向とY軸方向との内径差を設ければ
良く、金属塊3及び4の表面を平面状とする代わりに、
表面を盛り上げて円形導波管2の開口部1からみた形を
円弧状にしても良く、加工のしやすさによって選択が可
能である。図1の実施例では、第2位相回路として誘電
体板7で構成された90度位相器を使用しており、円形
導波管2の管軸を中心とし誘電体板7を回転させること
ができるようにし、誘電体板7の長手方向の長さを円形
導波管2の内部を伝播する電磁波のTE11モードの直
交する2つの偏波成分間の位相差を90度にできる長さ
としている。
【0030】誘電体板7の回転機構としては、円形導波
管2の終端面8の外側に駆動部6を設け、駆動部6とし
ては例えばモータ等を使用し、同モータの回転と連動し
て回転する回転軸9を設けて、誘電体板7の短辺方向の
中心に取り付け、誘電体板7を円形導波管2の管軸を中
心として回転できるようにしている。誘電体板7の短辺
方向の端面の形状は、略V字形の形状としているが、位
相回路としての整合がとれるようであれば、他の形状に
しても良い。また、駆動部6を使用する代わりに、手動
で誘電体板7を回転させるようにしても良い。円形導波
管2の内部に導入された電磁波の出力手段として、円形
導波管2の終端面8側に配置した第2位相回路に面した
円形導波管2の側面に方形導波管5を接合しており、図
2は、図1の正面図であり、同図に示すように、円形導
波管2の開口部1からみた金属塊3及び4の円形導波管
2の管軸方向に向かう中心線(図示せず)と、方形導波
管5の円形導波管2の管軸方向に向かう中心線(図示せ
ず)とが、約45度の角度をなすように方形導波管5を
接合している。
【0031】図10は、本発明のその他の実施例を示
す、円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜
視図であり、図1の金属塊3及び4と、誘電体板7との
配置を入れ換えた例である。円形導波管2の内部に、開
口部1側から終端面8に向かって順に、回転式の第2位
相回路と、固定式の第1位相回路とを設けており、回転
式の第2位相回路は、図1の回転軸9を延長して回転軸
9aとし、同回転軸9aの先端に誘電体板7を取り付け
て、円形導波管2の管軸を中心とし誘電体板7を回転さ
せることができるようにしている。固定式の第1位相回
路は、図1の金属塊3及び4を終端面8側にずらして取
り付けており、その他の部分の構成は図1の実施例と同
様にしている。
【0032】図11(A)は、本発明のその他の実施例
を示す円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き
斜視図であり、図1に示す実施例との相違は、第1位相
回路として金属塊10及び11で構成された90度位相
器を使用しており、円形導波管の内部の円形表面の左部
及び右部の対向する円弧が平面になるようにして、金属
塊10及び11を取り付けた点であり、その他の部分の
構成は図1の実施例と同様にしている。図11(B)
は、図11(A)の正面図であり、円形導波管2の開口
部1からみた金属塊10及び11の円形導波管2の管軸
方向に向かう中心線(図示せず)と、方形導波管5の円
形導波管2の管軸方向に向かう中心線(図示せず)と
が、約45度の角度をなすように方形導波管5を接合し
ている。円偏波を受ける場合、偏波面が左旋回か、右旋
回かにより使い分けを行い、左旋円偏波を受ける場合に
は、図1に示す実施例のものを使用し、右旋円偏波を受
ける場合には、図11に示す実施例のものを使用する。
【0033】図12(A)は、本発明の他の実施例を示
す、円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜
視図であり、図12(B)は同上の正面図である。図1
0に示す方形導波管5の代わりに、励振プローブ12を
信号取り出し手段として用いている。励振プローブ12
は、方形導波管5を使用する場合と同様に、円形導波管
2の終端面8側に配置した固定式の金属塊3及び4で構
成された第1位相回路に面した円形導波管2の側面に取
り付けるようにし、図12(B)に示すように、円形導
波管2の開口部1からみた金属塊3及び4の円形導波管
2の管軸方向に向かう中心線(図示せず)と、励振プロ
ーブ12の円形導波管2の管軸方向に向かう各々の中心
線(図示せず)とが、約45度の角度をなすように円形
導波管2に取り付けている。励振プローブ12の円形導
波管2の管軸方向に向かう中心線は、X軸とY軸を2分
する向きとしており、X軸とY軸を2分する向きに平行
な電界を有する直線偏波を電気信号に変換して出力する
ことができ、方形導波管5を用いた場合と同様に、円形
導波管2に導入された電磁波から信号を取り出すことが
できる。なお、円形導波管2の終端面8側に誘電体板7
で構成された回転式の第2位相回路を設ける場合は、誘
電体板7と励振プローブ12が当たらないようにするた
め、円偏波を受ける場合は誘電体板7を図9(E)に示
すように、誘電体板7の向きをY軸と−X軸を2分する
向きとすれば良い。
【0034】図13(A)は、本発明のその他の実施例
を示す円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き
斜視図であり、図1において位相回路として使用してい
る金属塊3及び4の代わりに、他の位相回路を使用する
ようにしたものであり、(A)図では略長方形の金属板
13及び14を使用しており、円形導波管2の内部表面
の上部と下部の対向する円弧の中心に取り付け、金属板
13及び14の短辺方向が円形導波管2の管軸に向かう
ようにし、円形導波管2の管軸方向に沿った金属板13
及び14の長手方向の長さを、円形導波管2の内部を伝
播する電磁波のTE11モードの直交する2つの偏波成
分間の位相差を90度とすることができる長さとしてい
る。
【0035】図13(B)は図(A)の正面図であり、
同図に示すように、円形導波管2の開口部からみた金属
板13及び14の円形導波管2の管軸方向に向かう中心
線(図示せず)と、方形導波管5の円形導波管2の管軸
方向に向かう中心線(図示せず)とが約45度の角度を
なすように配置している。金属板13及び14の短辺方
向の端面の形状は、段差を中間に設けた形状としている
が、位相器として整合がとれるようであれば他の形状と
しても良い。また、前記金属板13及び14は、どちら
か一方のみを使用するようにしても良いが、この場合
は、位相差を90度とするため前記金属板の長辺方向の
長さを長くする必要がある。
【0036】図14(A)は、本発明のその他の実施例
を示す円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き
斜視図であり、図1において位相回路として使用してい
る金属塊3及び4の代わりに、他の位相回路を使用する
ようにしたものであり、(A)図では金属製ビス15及
び16を複数個使用しており、円形導波管2の内部表面
の上部と下部の対向する円弧の中心に、管軸方向に沿っ
て並べて取り付け、各々の金属製ビスの先端が円形導波
管2の管軸に向かうようにし、円形導波管2の管軸方向
に沿って並べて取り付けた列の長さを、円形導波管2の
内部を伝播する電磁波のTE11モードの直交する2つ
の偏波成分間の位相差を90度とすることができる長さ
としている。図14(B)は図(A)の正面図であり、
同図に示すように、円形導波管2の開口部からみた前記
金属製ビスの円形導波管2の管軸方向に向かう中心線
(図示せず)と、方形導波管5の円形導波管2の管軸方
向に向かう中心線(図示せず)とが、約45度の角度を
なすように配置している。前記金属製ビスの列を円形導
波管2の内部表面の上部と下部の2列としているが、ど
ちらか一方の列のみを使用するようにしても良いが、こ
の場合は、位相差を90度とするため前記金属製ビスの
列の長さを長くする必要がある。図13及び図14に示
す位相回路を使用しても、図1に使用した金属塊3及び
4と同様の効果を得ることができる。なお、図1、図1
0、図13(A)、図14(A)における20、21、
22、23、及び24、図11(A)における20、2
5、図12(A)における20、24、26、並びに図
15における20、27、28及び29は、切欠き線を
示す。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
終端面側の位相回路に面した円形導波管の側面に、円形
導波管内に導入された電磁波の出力手段を設けることが
でき、円形導波管の長さを短くして、小型で経済的な円
偏波及び直線偏波共用一次放射器を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す円偏波及び直線偏波共
用一次放射器の一部切欠き斜視図である。
【図2】図1の正面図である。
【図3】本発明の原理説明図であり、円偏波及び直線偏
波共用一次放射器の終端面側に設けた位相器の基本構成
を示す図である。
【図4】(A)〜(E)は、本発明の円偏波及び直線偏
波共用一次放射器の終端面側に設けた位相器の原理を示
す説明図である。
【図5】(A)〜(E)は、本発明の原理説明図であ
り、円偏波及び直線偏波共用一次放射器の終端面側に設
けた誘電体板で構成された位相器の構成を示す図であ
る。
【図6】円形導波管に導入された水平偏波と垂直偏波の
電界分布を示す説明図である。
【図7】(A)〜(D)は、位相器の入出力端における
水平偏波と、垂直偏波の電界ベクトルの分解図である。
【図8】(A)〜(D)は、直線偏波に対する位相器の
作用についての説明図である。
【図9】(A)〜(E)は、円偏波に対する位相器の作
用についての説明図である。
【図10】本発明のその他の実施例を示す、円偏波及び
直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜視図であり、図
1の金属塊3及び4と、誘電体板7との配置を入れ換え
た例である。
【図11】(A)は、本発明のその他の実施例を示す、
円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜視図
であり、図1の金属塊3及び4の配置を変えた例であ
り、(B)は、正面図である。
【図12】(A)は、本発明の他の実施例を示す、円偏
波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜視図であ
り、図10の方形導波管5を使用する代わりに励振プロ
ーブ12を使用した例であり、(B)は同上の正面図で
ある。
【図13】(A)図は、本発明のその他の実施例を示す
円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜視図
であり、図1の金属塊を使用する代わりに金属板を使用
した例であり、(B)図は、(A)図の正面図である。
【図14】(A)図は、本発明のその他の実施例を示す
円偏波及び直線偏波共用一次放射器の一部切欠き斜視図
であり、図1の金属塊を使用する代わりに金属製ビスを
使用した例であり、(B)図は、(A)図の正面図であ
る。
【図15】従来例を示す、円偏波及び直線偏波共用一次
放射器の一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
1 開口部 2 円形導波管 3 金属塊 4 金属塊 5 方形導波管 6 駆動部 7 誘電体板 8 終端面 9 回転軸 9a 回転軸 10 金属塊 11 金属塊 12 励振プローブ 13 金属板 14 金属板 15 金属製ビス 16 金属製ビス 20 切欠き線 21 切欠き線 22 切欠き線 23 切欠き線 24 切欠き線 25 切欠き線 26 切欠き線 27 切欠き線 28 切欠き線 29 切欠き線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端を電磁波が導入し得る開口部とし、
    他端に終端面を設けた円形導波管において、同円形導波
    管の内部の開口部と終端面間に、固定式の第1位相回路
    と回転式の第2位相回路とを並べて設け、終端面側とな
    る前記位相回路に面した前記円形導波管の側面に円形導
    波管の内部に導入された電磁波の出力手段を設けて、円
    偏波の電磁波が導入された場合は、前記第1位相回路で
    直線偏波に変換し、前記第2位相回路を回転させて同第
    2位相回路中を伝播する電磁波の直交する2つの偏波成
    分間の位相が変化しない向きとして、前記出力手段から
    信号を取り出し、直線偏波が導入された場合は、水平及
    び垂直偏波の内どちらか一方に対しては、同直線偏波の
    直交する2つの偏波成分間に対して前記第1位相回路で
    発生させた位相差と、前記第2位相回路で発生させた位
    相差を合わせて同相となる向きに前記第2位相回路を回
    転させて、前記出力手段から信号を取り出し、直線偏波
    の他方に対しては、同直線偏波の直交する2つの偏波成
    分間に対して、前記第1位相回路と前記第2位相回路と
    で発生させた位相差が合わせて約180度となるよう
    に、前記第2位相回路を回転させて、前記出力手段から
    信号を取り出すことを特徴とする円偏波及び直線偏波共
    用一次放射器。
  2. 【請求項2】 前記円形導波管の内部の開口部側から終
    端面に向かって、前記固定式の第1位相回路と前記回転
    式の第2位相回路とを順次並べて設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の円偏波及び直線偏波共用一次放射器。
  3. 【請求項3】 前記円形導波管の内部の開口部側から終
    端面に向かって、前記回転式の第2位相回路と前記固定
    式の第1位相回路とを順次並べて設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の円偏波及び直線偏波共用一次放射器。
  4. 【請求項4】 前記出力手段が直線偏波の水平及び垂直
    偏波の内どちらか一方の電界と結合可能な向きにして、
    前記円形導波管の側面に設けた方形導波管、又は励振プ
    ローブからなることを特徴とする請求項1記載の円偏波
    及び直線偏波共用一次放射器。
  5. 【請求項5】 前記第1位相回路が金属塊で構成された
    90度位相器からなり、前記円形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、円形導波管の管軸方向に沿った前記金属
    塊の長さを、円形導波管の内部を伝播する電磁波のTE
    11モードの直交する2つの偏波成分間の位相差を90
    度とすることができる長さとし、円形導波管の開口部か
    らみた前記金属塊の円形導波管の管軸方向に向かう中心
    線と、前記出力手段の円形導波管の管軸方向に向かう中
    心線とが、約45度の角度をなすように配置したことを
    特徴とする請求項1記載の円偏波及び直線偏波共用一次
    放射器。
  6. 【請求項6】 前記第1位相回路が少なくとも1枚の略
    長方形の金属板で構成された90度位相器からなり、前
    記円形導波管の内壁に前記金属板の短辺方向が円形導波
    管の管軸に向かうようにして取り付け、円形導波管の管
    軸方向に沿った前記金属板の長さを、円形導波管の内部
    を伝播する電磁波のTE11モードの直交する2つの偏
    波成分間の位相差を90度とすることができる長さと
    し、円形導波管の開口部からみた前記金属板の円形導波
    管の管軸方向に向かう中心線と、前記出力手段の円形導
    波管の管軸方向に向かう中心線とが、約45度の角度を
    なすように配置したことを特徴とする請求項1記載の円
    偏波及び直線偏波共用一次放射器。
  7. 【請求項7】 前記第1位相回路が複数の金属製ビスで
    構成された90度位相器からなり、前記円形導波管の内
    壁の少なくとも一方に円形導波管の管軸方向に沿って並
    べて取り付け、各々の金属製ビスの先端が円形導波管の
    管軸に向かうようにし、円形導波管の管軸方向に沿って
    並べて取り付けた前記金属製ビスの列の長さを、円形導
    波管の内部を伝播する電磁波のTE11モードの直交す
    る2つの偏波成分間の位相差を約90度とすることがで
    きる長さとし、円形導波管の開口部からみた前記金属製
    ビスの円形導波管の管軸方向に向かう中心線と、前記出
    力手段の円形導波管の管軸方向に向かう中心線とが、約
    45度の角度をなすように配置したことを特徴とする請
    求項1記載の円偏波及び直線偏波共用一次放射器。
  8. 【請求項8】 前記第2位相回路が誘電体板で構成され
    た90度位相器からなり、前記円形導波管の管軸を中心
    として回転可能とし、同誘電体板の管軸方向に沿った長
    さを、円形導波管の内部を伝播する電磁波のTE11モ
    ードの直交する2つの偏波成分間の位相差を約90度と
    することができる長さとしたことを特徴とする請求項1
    記載の円偏波及び直線偏波共用一次放射器。
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