JPH0547121B2 - - Google Patents

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JPH0547121B2
JPH0547121B2 JP25240586A JP25240586A JPH0547121B2 JP H0547121 B2 JPH0547121 B2 JP H0547121B2 JP 25240586 A JP25240586 A JP 25240586A JP 25240586 A JP25240586 A JP 25240586A JP H0547121 B2 JPH0547121 B2 JP H0547121B2
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JP
Japan
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mode
frequency band
waveguide
linear
circular waveguide
Prior art date
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JP25240586A
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Inventor
Takashi Hirukoi
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US07/078,669 priority patent/US4792814A/en
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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或は
ホーンアンテナ単体として使用され、円形導波管
の基本モードであるTE11モードに、高次モード
を加えた複数にモードで励振される複モードホー
ンアンテナに関するものである。
[従来の技術] 第2図は、例えば特公昭60−17645号公報に示
されたような従来の複モードホーンアンテナの構
成図で、図において、1は給電導波管、2a,2
bは第1、第2の直線テーパ導波管、3a,3b
は第1、第2の直線円形導波管、4は円錐ホー
ン、5a,5b,5c,5dは第1、第2の直線
円形導波管3a,3bの内壁に管軸に対して回転
対称に軸方向に設けられた金属帯である。これら
は、給電側から、給電導波管1、第1の直線テー
パ導波管2a、第1の直線円形導波管3a、第2
の直線テーパ導波管2b、第2の直線円形導波管
3b、円錐ホーン4の順で接続され、第1の直線
円形導波管3aの内径を、TE11モードが伝播し
TE12モードが伝播しない大きさとし、第2の直
線円形導波管3bの内径をTE12モードが伝播す
る大きさとしている。
このように構成されたホーンアンテナにおいて
は、第1の直線円形導波管3aの両端及び内部の
金属帯5a,5bの不連続部においてTM11モー
ドを発生させ、また、第2の直線円形導波管3b
の両端及び内部の金属帯5c,5dの不連続部に
おいてTM11モードとTE12モードを発生させ、こ
れら二つの高次モードを制御することによつて、
広い周波数帯域にわたつて良好に放射特性を得て
いた。
第3図は、例えば特開昭58−204604号公報に示
されたような従来の他の複モードホーンアンテナ
の構成図で、給電側から、高い周波数帯用の給電
導波管1a、第1の直線テーパ導波管2a、第1
の直線円形導波管3a、第2の直線テーパ導波管
2b、第2の直線円形導波管3b、及び円錐ホー
ン4を順次接続し、さらに上記第2の直線テーパ
導波管2bの一部に低い周波数帯用の給電導波管
1b,1cを設けている。
このように構成された複モードホーンアンテナ
においては、低い周波数帯と高い周波数帯の2つ
の周波数帯で使用され、第1の直線円形導波管3
aの内径は、高い周波数帯のTE11モード及び
TM11モードのみを伝播させ、TE11モードは伝播
させない寸法とし、さらに第2の直線テーパ導波
管2bに設けられた給電導波管1bから給電され
る低い周波数帯の電波が第1の直線円形導波管3
a内に伝播しないような寸法としている。第2の
直線円形導波管3bの内径は、高い周波数帯の
TE11モード、TM11モードの他に、低い周波数帯
のTE11モード及びTE12モードが伝播するように
定めている。この複モードホーンアンテナでは第
2の直線テーパ導波管2bと第2の直線円形導波
管3bを低い周波数帯に合わせて設計し、第1の
直線テーパ導波管2aと第1の直線円形導波管3
aを高い周波数帯に合わせて設計できるので両方
の周波数帯を含む広い周波数帯域において良好な
放射特性を得ることができる。
[発明が解決しようとする問題点] 第2図に示すようなホーンアンテナでは、電気
的には、基本モードの他にTM11モードとTM12
モードを発生させ、同時に3つのモードを制御す
る必要があるので低い周波数帯域(例えば
12.25GHz〜12.75GHz)と高い周波数帯域(例え
ば14.0GHz〜14.5GHz)を含む広い周波数帯域に
おいて良好な放射特性を有するものの設計が難か
しいという問題点があり、機械的には、直線円形
導波管の内部に突起物である金属帯が設けてあ
り、製作が難しいという問題点があつた。
また、第3図に示すような複モードホーンアン
テナでは、低い周波数帯域と高い周波数帯域を含
む広い周波数帯域において良好な放射特性を得る
ことができるが、電気的には、第1の直線円形導
波管内に低い周波数帯の電波を伝播させず、かつ
高い周波数帯のTM11モードを伝播させることに
より、低い周波数帯と高い周波数帯の周波数の比
率が限定されるという問題点があり、機械的に
は、第2の直線テーパ導波管の一部に低い周波数
帯用の給電導波管を設ける必要があり、構造が複
雑になるという問題点があつた。
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、高低2つの周波数帯域におい
て良好に放射特性を有するとともに、製作の容易
に複モードホーンアンテナを得ることを目的とす
る。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る複モードホーンアンテナは、給
電側から、低周波数帯と高周波数帯の基本モード
を給電する給電導波管、第1の直線テーパ導波
管、両周波数帯の基本モードと高周波数帯の
TM11モードのみが伝播する第1の直線円形導波
管、第2の直線テーパ導波管、両周波数帯の基本
モードと高周波数帯のTM11モードの外に、高周
波数帯のTE12モード及び低周波数帯のTM11モー
ドのみを伝播する第2の直線円形導波管、及び円
錐ホーンを順次接続するようにしたものである。
[作用] この発明においては、各直線円形導波管の内径
を上記寸法のように定めているので、第1の直線
円形導波管には基本モードの他に高い周波数帯の
TM11モードのみが伝播し、第2の直線円形導波
管には基本モードの他に、低周波数帯のTM11
ードと高い周波数帯のTM11モードとTE12モード
が伝播する。従つてまず第2の直線テーパ導波管
と第2の直線円形導波管を低い周波数帯に合わせ
て設計し、次にこれらの構造を考慮に入れて第1
の直線テーパ導波管と第1の直線円形導波管を高
い周波数帯に合わせて設計できるので、両方の周
波数帯において良好な放射特性を得ることができ
る。機械的には両周波数帯ともひとつの給電導波
管で給電し、かつアンテナ内部に突起物を設ける
必要がないので、構造が簡単で製作が容易とな
る。
[実施例] 以下、この発明を実施例を図について説明す
る。第1図はこの発明の一実施例を示す構成図
で、図において、1は給電導波管、2a,2bは
第1、第2の直線テーパ導波管、3a,3bは第
1、第2の直線円形導波管、4は円錐ホーンで、
これらは従来のホーンアンテナの同一符号のもの
に相当する。ただし、給電導波管1には低周波数
帯と高周波数帯の基本モードが給電されるよう、
第1の直線円形導波管3aには両周波数帯の基本
モードと高周波数帯のTM11モードのみが伝播す
るよう、第2の直線円形導波管3bには両周波数
帯の基本モードと高周波数帯のTM11モード外
に、高周波数帯のTE12モード及ぶ低周波数帯の
TM11モードのみが伝播するよう、これらの内径
寸法が定められている。
このようなホーンアンテナにおいては、低い周
波数帯(例えば12.25GHz〜12.75GHz)と高い周
波数帯域(例えば14.0GHz〜14.5GHz)の2つの
周波数帯で使用され、両周波数帯ともに給電導波
管1から給電される。上記給電導波管1から給電
された基本モードであるTE11モードで表わされ
る電波は、第1及び第2の直線円形導波管3a,
3bの内径の寸法を適当に選ぶことによつて、上
記各直線円形導波管の両端の不連続部において
TE11モードから高次モードであるTM11モード、
TE12モード等に変換される。
ここで、このようなホーンアンテナをTE11
ードで励振した場合の交差偏波成分を放射パター
ンと、同様にTM11モードあるいはTE12モードで
励振した場合の放射パターンの計がはば類似して
いる。従つてこれらのTM11モード及びTE12モー
ドの発生量と位相量を適当に選ぶことによつて
TE11モードによる交差編成成分を打ち消すこと
ができ、さらに主偏波成分の放射パターンも回転
対称にすることができる。
一方、内径がDで与えられる直線円形導波管内
を伝播可能な高次モードは波長λが次の(1)式を満
足する場合である。
λ<πD/ka ……(1) D>kaλ/π ……(2) kaは特性方程式の根で、各モードに対応して
次のように与えられる。
TE11モード、ka0=1.84 TM11モード、ka1=3.83 TE12モード、ka2=5.33 ……(3) ここでは、給電導波管1の内部を高い周波数帯
及び低い周波数帯のTE11モードのみが伝播しそ
れらの高次モードが伝播しないように、内径の寸
法d0を定める。すなわち両周波数帯のTE11モー
ドを伝播させるためには、(2)式と(3)式により低い
周波数帯の最低周波数の波長λ4の0.586(ka0/π)
倍より大きくし、それらの高次モードを伝播させ
ないために、高い周波数帯の最高周波数の波長λ1
の1.22(ka1/π)倍より小さい範囲内で適当な寸
法を選ぶ必要がある。すなわち、 0.586λ4<d0<1.22λ1 ……(4) となる。
それから、第1の直線円形導波管3aの内部を
高い周波数帯のTM11モードのみが伝播するよう
に、内径の寸法d1を定める。すなわち高い周波数
帯のTM11モードを伝播させるためには、(2)式と
(3)式により高い周波数帯の最低周波数の波長λ2
1.22(ka1/π)倍より大きくし、高い周波数帯の
TE12モードを伝播させないために、高い周波数
帯の最高周波数の波長λ1の1.70(ka2/π)倍より
小さくし、かつ、低い周波数帯においてTM11
ードを伝播させないために、低い周波数帯の最高
周波数の波長λ3の1.22(ka1/π)倍より小さい範
囲内で適当な寸法を選ぶ必要がある。すなわち、 1.22λ2<d1<1.70λ1 d1<1.22λ3 ……(5) となる。
次に、第2の直線円形導波管3bの内部を、低
い周波数帯のTM11モード及び高い周波数帯の
TM11モードとTE12モードが伝播するように、内
径の寸法d2を定める。すなわち、低い周波数帯の
TM11モードを伝播させるためには(2)式と(3)式に
より低い周波数帯の最低周波数の波長λ4の1.22
(ka1/π)倍より大きくし、かつ、高い周波数
帯のTE12モードを伝播させるために、高い周波
数帯の最低周波数の波長λ2の1.70(ka2/π)倍よ
り大きくし、さらに、低い周波数帯のTE12モー
ドを伝播させないために、低い周波数帯の最高周
波数の波長λ3の1.70(ka2/π)倍より小さい範囲
て適当に寸法を選ぶ必要がある。すなわち、 1.22λ4<d2<1.70λ3 1.70λ2<d2 ……(6) となる。
例えば、高い周波数帯を14.0GHz〜14.5GHz、
低い周波数帯を12.25GHz〜12.75GHzとすれば、 λ1=20.69mm λ2=21.43mm λ3=23.53mm λ4=24.49mm ……(7) となり、給電導波管1の内径d0、第1の直線円形
導波管3aの内径d1、第2の直線円形導波管3b
の内径d2は、 14.35mm<d0<25.24mm 26.14mm<d1<28.71mm 36.43mm<d2<40.00mm ……(8) の範囲内の値に定めればよい。
このように構成された複モードホーンアンテナ
においては、低い周波数帯で所望のTM11モード
の発生量と位相量が得られるように第2の直線テ
ーパ導波管2bと第2の直線円形導波管3bを設
計し、次にこれらの部分で発生する高い周波数帯
のTM11モードとTE12モードの発生量と位相量を
考慮に入れて、高い周波数帯で所望のTM11モー
ドの発生量と位相量が得られるように第1の同線
テーパ導波管2aと第1の直線円形導波管3aを
設計する。従つて、低い周波数帯と高い周波数帯
の両方の周波数帯において、所望のTM11モード
及びTE12モードの発生量と位相量を得ることが
できるので、両方の周波数帯において交差偏波成
分が小さくて、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。
なお、以上は直線テーパ導波管の径が軸方向に
向つて変化しない場合について説明したが、製作
が容易となるように開口側に約1度の開き角を持
たせても同様の効果を有する。
[発明の効果] この発明によれば、低い周波数帯と高い周波数
帯の両方の周波数帯において、所望のTM11モー
ド及びTE12モード発生量と位相量を得ることが
できるので、両方の周波数帯において交差偏波成
分が小さくて回転対称である良好に放射パターン
を得ることができるとともに、両方の周波数帯と
もひとつの給電導波管で給電し、かつアンテナの
内部に突起物を設ける必要がないので、構造が簡
単で製作が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第
2図、第3図は従来の複モードホーンアンテナの
構成図である。 図において、1は給電導波管、2aは第1の直
線テーパ導波管、2bは第2の直線テーパ導波
管、3aは第1の直線円形導波管、3bは第2の
直線円形導波管、4は円錐ホーンである。なお、
図中同一符号は同一或は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マイクロ波帯またはミリ波帯の低周波数帯と
    高周波数帯の2つの周波数帯で使用され、円形導
    波管の基本モード(TE11)に高次モードを加え
    た複数のモードで励振される複モードホーンアン
    テナにおいて、給電側から、上記低周波数帯と高
    周波数帯の基本モード(TE11)を給電する給電
    導波管、第1の直線テーパ導波管、上記両周波数
    帯の基本モード(TE11)と上記高周波数帯の高
    次モードとしてのTM11モードのみが伝播する第
    1の直線円形導波管、第2の直線テーパ導波管、
    上記第1の直線円形導波管を伝播する両周波数帯
    の基本モード(TE11)と上記高周波数帯の高次
    モードとしてのTM11モードの外に、高周波数帯
    の高次モードとしてのTE12モード及び低周波数
    帯の高次モードとしてのTM11モードのみを伝播
    する第2の直線円形導波管、及び円錐ホーンを順
    次接続したことを特徴とする複モードホーンアン
    テナ。 2 上記第1の直線円形導波管の内径を、上記高
    周波数帯の最低周波数の波長の1.22倍より大き
    く、それの最高周波数の波長の1.7倍より小さく、
    かつ上記低周波数帯の最高周波数の波長の1.22倍
    より小さい寸法とし、上記第2の直線円形導波管
    の内径を、上記低周波数帯の最低周波数の波長の
    1.22倍より大きく、それの最高周波数の波長の
    1.7倍より小さく、かつ上記高周波数帯の最低周
    波数の波長の1.7倍より大きい寸法としたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複モード
    ホーンアンテナ
JP25240586A 1986-10-23 1986-10-23 複モ−ドホ−ンアンテナ Granted JPS63107206A (ja)

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JPS63107206A JPS63107206A (ja) 1988-05-12
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JP2010021662A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 平面アンテナ

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