JPH05226905A - マイクロ波受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円形導波管から同軸モードで電磁波を出力
し、空洞共振器を介してコンバータに入力することによ
り、マイクロ波受信装置を小型化する。 【構成】 半円筒形状の空洞共振器６の平面部分１７を
円形導波管２の終端面４の外壁に接合し、円形導波管２
内の終端面４に垂直な回転軸を有するプローブ３を設
け、プローブ３を終端面４の外側に延長して空洞共振器
６内に挿入し、空洞共振器６内で絶縁軸８に接いで空洞
共振器６を貫通させて外部の駆動部７に連結し、プロー
ブ３を回転させ円形導波管２に導入された複数の電磁波
に対し一つを結合させ、プローブ３で同軸モードで電磁
波を伝えて空洞共振器６を所定の周波数で共振させ、空
洞共振器６にプローブ９の挿入用開口を設けて内部にプ
ローブ９を挿入し、前記開口とプローブ９で同軸線路を
構成し、プローブ９に共振させた電磁波を結合させ、前
記同軸線路を介してコンバータ１０に信号入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水平偏波及び垂直偏波
で送信されてくる通信衛星（ＣＳ）の電波を受信するマ
イクロ波受信装置に関する。通信衛星の電波は、円偏波
を使用している衛星放送の電波と異なり、直線偏波方式
が採用されており、同じ帯域内でより多くのチャンネル
が伝送できるようにするため、垂直偏波及び水平偏波の
電波が使用されている。従って、一台のパラボラアンテ
ナで水平偏波及び垂直偏波の電波を受信するため、水平
偏波及び垂直偏波共用一次放射器が使用され、同水平偏
波及び垂直偏波共用一次放射器から水平偏波信号と垂直
偏波信号とを選択して取り出し、ＣＳコンバータに入力
して通信衛星（ＣＳ）からの電波を受信するようにして
いる。

【０００２】

【従来の技術】従来は、図４に示すような水平偏波及び
垂直偏波共用一次放射器が使用され、円形導波管２の内
部の終端面４に垂直な回転軸を有するプローブ２３を設
け、同プローブ２３を終端面４の外側に延長して方形導
波管２０の内部に挿入し、同方形導波管２０の内部で絶
縁軸２１に接いで方形導波管２０を貫通させ、同方形導
波管２０の外部に設けた駆動部７に連結して、前記プロ
ーブ２３を前記円形導波管２の管軸を中心として回転さ
せて、導入された水平偏波、あるいは垂直偏波の電磁波
に対して、受信する方を選択してプローブ２３に結合さ
せて、同プローブ２３の方形導波管２０の内部に挿入さ
れた部分で電磁波を励振させ、方形導波管２０の先端に
設けた導波管接続用フランジ２２にコンバータの入力用
フランジを接続して、同方形導波管２０を介してコンバ
ータに信号入力し、同コンバータで信号処理を行うよう
にしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、プロ
ーブ２３により円形導波管２から取り出した同軸モード
の電磁波を直接導波管モードに変換して方形導波管２０
を介して出力し、コンバータに導波管モードで入力する
ようにしているため、方形導波管２０の先端に導波管接
続用フランジ２２を設ける必要があり、同フランジ２２
を介してコンバータに入力するようにしているため、装
置として大きくなり、また、同軸モードの電磁波を直接
導波管モードに変換する方法であるため、インピーダン
スの不整合による損失や、フランジ接続による損失が発
生するといった問題点があった。本発明は、円形導波管
から取り出した同軸モードの電磁波を、半円筒形状の空
洞共振器を使用して、同空洞共振器の一端から入力して
空洞モードに変換し、同空洞モードで伝えられた電磁波
を同空洞共振器の他端から同軸モードとして信号を出力
し、コンバータに入力することにより、小型で損失の少
ない高性能のマイクロ波受信装置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、直線偏波受信装置の一部切欠き斜視図であ
り、同図に示すように、一端に電磁波を導入し得る開口
部１を設け、他端に終端面４を設けた円形導波管２にお
いて、側面の一方を略長方形状の平面部分１７とし、他
方を半円状の突き出し面とした半円筒形状の空洞共振器
６を設け、前記平面部分１７が前記円形導波管２の管軸
と直角となる向きにして前記終端面４の外壁に接合し、
同平面部分１７の短辺方向のほぼ中央に位置するように
同平面部分１７に第１開口を設け、同第１開口と離して
第２開口を設け、前記円形導波管２の内部の終端面４に
垂直な回転軸を有するプローブ３を設け、同プローブ３
を終端面４の外側に延長し、前記第１開口より前記空洞
共振器６内に挿入し、同空洞共振器６の内部で絶縁軸８
に接いで同空洞共振器６を貫通させ、同空洞共振器６の
外部に設けた駆動部７に連結して、前記プローブ３を前
記円形導波管２の管軸を中心として回転させて、導入さ
れた複数の電磁波に対して一つを前記プローブ３に結合
させて、同プローブ３の空洞共振器６の内部に挿入され
た部分で電磁波を励振させて空洞共振器６を所定の周波
数で共振させ、同空洞共振器６に設けた前記第２開口よ
りプローブ９を挿入し、同プローブ９の電磁波の結合部
分が前記プローブ３と平行状態となるように配置して、
同プローブ９に共振させた電磁波を結合させ、前記第２
開口の端面とプローブ９との間に同軸線路を形成し、同
同軸線路をコンバータ１０に内蔵させたプリント基板１
２に形成されたストリップ線路１１に接続して、同スト
リップ線路１１により信号処理回路に入力するようにし
ている。

【０００５】

【作用】本発明は上記した構成により、円形導波管２内
のプローブ３の部分に、円形導波管２に導入された複数
の電磁波に対して一つを結合させ、同プローブ３と半円
筒形状の空洞共振器６に設けた第１開口で形成される同
軸線路を介して電磁波を同軸モードで半円筒形状の空洞
共振器６に伝え、プローブ３の空洞共振器６に挿入した
部分で電磁波を励振することにより空洞共振器６を共振
させ、同空洞共振器６に挿入したプローブ９に共振させ
た電磁波を結合させ、空洞共振器６に設けた第２開口の
端面とプローブ９間に同軸線路を形成し、同同軸線路を
介してコンバータ１０に信号入力するようにしている。
従って、従来の出力用導波管を使用し、円形導波管から
同軸モードで電磁波を取り出して導波管モードで出力
し、フランジ接続部を介してコンバータに信号入力する
ようにしていたものより、小型で損失の少ない高性能の
マイクロ波受信装置とすることができる。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す、マイクロ
波受信装置の一部切欠き斜視図であり、図中、図４で示
したものと同一のものは同一の記号で示している。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させる終端面４とし、側
面の一方を略長方形状の平面部分１７とし、他方を半円
状の突き出し面とした半円筒形状の空洞共振器６を設
け、平面部１７が前記円形導波管２の管軸と直角となる
向きにして、同平面部１７を前記終端面４の外壁に接合
し、半円状の突き出し面側に駆動部７を配置している。
駆動部７としては、ステッピングモーター等を使用し、
円形導波管２の内部の終端面４に垂直な回転軸を有する
プローブ３を設け、同プローブ３を終端面４に設けた開
口５を通して外側に延長して空洞共振器６の内部に挿入
し、同空洞共振器６の内部で絶縁軸８に接いで空洞共振
器６を貫通させて駆動部７に連結し、駆動部７を回転さ
せることにより、プローブ３を円形導波管２の管軸を中
心として回転させることができるようにしている。プロ
ーブ３を回転させることにより、円形導波管２に導入さ
れた複数の電磁波に対して一つをプローブ３に結合さ
せ、同プローブ３の空洞共振器６の内部に挿入した部分
で電磁波を励振させて、空洞共振器６を所定の周波数で
共振させ、同空洞共振器６にプローブ９を挿入して、電
磁波の結合部分が前記プローブ３と平行状態となるよう
にプローブ９を配置し、空洞のモードで伝えられた電磁
波をプローブ９で信号として取り出すようにしている。
なお、図１においては、円形導波管２の終端面４と、空
洞共振器６の平面部分１７とは、別々に設けた構造とし
ているが、終端面４と平面部分１７とが重なる部分は、
一方の面を削除して一つの面を共用させるような構造に
しても良い。

【０００７】図２は、図１の正面図であり、プローブ３
の先端は直角に折り曲げて、電磁波と結合させることが
できるようにしている。例えば、通信衛星から送信され
てくる水平偏波の電界がＸ軸に平行な向きで、垂直偏波
の電界がＹ軸に平行な向きで円形導波管２に入射された
とする。水平偏波を受ける場合は、駆動部７を回転させ
てプローブ３の先端の折り曲げた部分をＸ軸方向に向
け、垂直偏波を受ける場合は、駆動部７を回転させてプ
ローブ３の先端の折り曲げた部分をＹ軸方向に向けるこ
とにより、水平偏波、あるいは垂直偏波をプローブ３に
結合させることができる。水平偏波、あるいは垂直偏波
とプローブ３との結合を効果的にするため、図１に示す
ように、プローブ３の先端の折り曲げ部分と終端面４間
の距離を、同プローブ３に結合させる電磁波の波長の約
１／４の長さとしている。

【０００８】図３（Ａ）は、図１に示す、半円筒型の空
洞共振器の一部切欠き斜視図であり、（Ｂ）は、同上の
上面からみた断面図であり、（Ｃ）は、その他の実施例
を示す、半円筒型の空洞共振器の一部切欠き斜視図であ
り、垂直方向をＺ軸とし、水平方向をＹ軸とし、手前方
向をＸ軸とする。先ず（Ａ）及び（Ｂ）図について説明
する。半円筒型の空洞共振器６は、空洞の構造及び寸法
で決まる固有の共振周波数Ｆｒを有しており、空洞共振
器６の内容積の円筒の半径をＲとし、Ｚ軸方向の長さを
Ｌとすれば、Ｆｒは次式で示すことができる。

【０００９】

【数１】 Ｒ、Ｌの各単位はｍｍとすると、Ｆｒの単位はＧＨｚと
なり、空洞共振器６内の電磁波はＴＥmns モードとな
る。Ａ図において、ｍ、ｎ、ｓは空洞共振器６内に生ず
る電磁波の各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の電界の半波長の波数
を示しており、０、１、２、３等の整数とすることがで
きるが、空洞共振器６を小型にするためには、ＴＥ11s
モードとすることがよい。また、ｓの値を大きくする
と、空洞共振器６の寸法Ｌの長さが長くなり、インピー
ダンスの帯域特性が劣化し、損失が増大するので好まし
くない。従って、構造的に必要最小限の長さとなるよう
にｓの値を選定し、さらに、空洞共振器６の共振周波数
Ｆｒは、受信対象とする各通信衛星の送信周波数に対し
て、ほぼ中間の値となるようにし、各通信衛星からの電
磁波を伝送しやすくしている。

【００１０】空洞共振器６は、半円筒型の上部と下部に
終端面１５及び１６を設け、側面の一方を長方形の平面
部１７とし、他方を半円形状の突出面とし、両終端面１
５及び１６間の距離を空洞共振器６内で共振させる電磁
波の半波長の整数倍の長さにほぼ等しくし、長方形状の
平面部１７の短辺方向の略中央に位置し、上部終端面１
５から共振させる電磁波の約１／４波長離れた位置にプ
ローブ３の挿入用の開口１３を設け、開口１３を設けた
同じ面の下部の終端面から共振させる電磁波の約１／４
波長離れた位置にプローブ９の挿入用の開口１４を設
け、空洞共振器６内のプローブ３の電磁波との結合部
と、プローブ９の電磁波との結合部との間隔を、空洞共
振器６で共振させる電磁波の半波長の整数倍の長さにほ
ぼ等しくなるようにしている。

【００１１】空洞共振器６内に挿入したプローブ３の部
分で電磁波を励振させ、空洞共振器６内で固有の共振周
波数で電磁波を共振させて、同共振させた電磁波をプロ
ーブ９に結合させ、プローブ９から出力として取り出す
ようにしている。プローブ９の空洞共振器６への挿入部
に、空洞共振器６の開口１４の端面とプローブ９との間
に同軸線路を形成し、同同軸線路で図１に示すコンバー
タ１０に入力し、コンバータ１０の内部に設けられたプ
リント基板１２上に形成されたストリップ線路１１に前
記同軸線路を接続して、信号処理を行うようにしてい
る。従って、従来の出力用導波管を使用しフランジ接続
を介してコンバータに信号を入力していたものより、フ
ランジ接続部をなくしており、小型で損失を少なくし、
また、空洞共振器６を使用することにより回路の選択度
Ｑを高くすることができ、インピーダンス特性を良くす
ることができる。

【００１２】空洞共振器６内に挿入するプローブ３及び
９の深さは、インピーダンス整合をとり電磁波の伝送損
失が最小となるように調整して決定する。また、空洞共
振器６にプローブ３及び９を挿入すると、空洞共振器６
の共振周波数Ｆｒは、数１より低下するため、共振周波
数Ｆｒは高めとなるように各寸法Ｒ、Ｌは設定する。図
３（Ｃ）は、その他の実施例を示す、半円筒形状の空洞
共振器の一部切欠き斜視図であり、図３（Ａ）に示した
例との相違は、空洞共振器６への入力用開口１３の取り
付け面に対して直交する面に開口１９を設けて、同開口
１９に出力用プローブ１８を挿入し、開口１９の端面と
プローブ１８で同軸線路を形成して、同同軸線路を介し
て空洞共振器６の下部に配置したコンバータに信号入力
するようにする。空洞共振器６内において、プローブ１
８の電磁波の結合部分とプローブ３の電磁波の結合部分
とは、平行状態となるように配置し、同間隔が空洞共振
器６内で共振させる電磁波の半波長の整数倍の長さにほ
ぼ等しくなるようにしている。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
円形導波管に導入された水平偏波及び垂直偏波に対し、
受信する方を選択してプローブに結合させ、同プローブ
により円形導波管から取り出した同軸モードの電磁波
を、半円筒形状の空洞共振器を使用して、同空洞共振器
の一端から入力して空洞モードに変換し、同空洞モード
で伝えられた電磁波を同空洞共振器の他端から同軸モー
ドとして信号を出力し、コンバータに入力するようにし
ており、出力導波管を用いて導波管モードで出力するよ
うにしていた従来のものより、インピーダンスの不整合
で生じていた損失を少なくすることができ、また、導波
管接続用フランジが不要となり、小型で損失を少なくし
た、高性能のマイクロ波受信装置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、マイクロ波受信装置
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】（Ａ）は、図１に示す半円筒型空洞共振器の一
部切欠き斜視図であり、（Ｂ）は、同上の半円筒型空洞
共振器の上面図であり、（Ｃ）は、その他の実施例を示
す半円筒型空洞共振器の一部切欠き斜視図である。

【図４】従来例を示す、直線偏波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 プローブ ４ 終端面 ５ 開口 ６ 空洞共振器 ７ 駆動部 ８ 絶縁軸 ９ プローブ １０ コンバータ １１ ストリップ線路 １２ プリント基板 １３ 開口 １４ 開口 １５ プローブ １６ 開口 １９ プローブ ２０ 方形導波管 ２１ 絶縁軸 ２２ フランジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に電磁波を導入し得る開口部を設
   け、他端に終端面を設けた円形導波管において、側面の
   一方を略長方形状の平面部分とし、他方を半円状の突き
   出し面とした半円筒形状の空洞共振器を設け、前記平面
   部分が前記円形導波管の管軸と直角となる向きにして前
   記終端面の外壁に接合し、同平面部分の短辺方向のほぼ
   中央に位置するように同平面部分に第１開口を設け、同
   第１開口と離して第２開口を設け、前記円形導波管の内
   部の終端面に垂直な回転軸を有する第１プローブを設
   け、同第１プローブを終端面の外側に延長し、前記第１
   開口より前記空洞共振器内に挿入し、同空洞共振器の内
   部で絶縁軸に接いで同空洞共振器を貫通させ、同空洞共
   振器の外部に設けた駆動部に連結して、前記第１プロー
   ブを前記円形導波管の管軸を中心として回転させて、導
   入された複数の電磁波に対して一つを前記第１プローブ
   に結合させて、同第１プローブの空洞共振器の内部に挿
   入された部分で電磁波を励振させて空洞共振器を所定の
   周波数で共振させ、同空洞共振器に設けた第２開口より
   第２プローブを挿入し、同第２プローブの電磁波の結合
   部分が前記第１プローブと平行状態となるように配置
   し、同第２プローブに共振させた電磁波を結合させて、
   同第２プローブを介して信号を取り出すことを特徴とす
   るマイクロ波受信装置。
2. 【請求項２】 前記第２開口の端面と前記第２プローブ
   との間に同軸線路を形成し、同同軸線路をストリップ線
   路に接続して、同ストリップ線路により信号処理回路に
   入力することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波受
   信装置。
3. 【請求項３】 前記空洞共振器内において、前記第１プ
   ローブの電磁波の結合部と、前記２プローブの電磁波の
   結合部との間隔を、同空洞共振器内で共振させる電磁波
   の半波長の整数倍の長さにほぼ等しくしたことを特徴と
   する請求項１記載のマイクロ波受信装置。