JPH0555814A - 導波管回路 - Google Patents
導波管回路Info
- Publication number
- JPH0555814A JPH0555814A JP21118591A JP21118591A JPH0555814A JP H0555814 A JPH0555814 A JP H0555814A JP 21118591 A JP21118591 A JP 21118591A JP 21118591 A JP21118591 A JP 21118591A JP H0555814 A JPH0555814 A JP H0555814A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- electric field
- polarized
- rectangular
- waveguide circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Waveguides (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】２偏波を同時に伝送できる矩形導波管回路を安
価に実現する。 【構成】矩形導波管ＷＧの断面形状を完全な正方形から
若干変形した概略正方形とし、長方形の直交する２辺
ａ，ｂの長さに若干の差を与えた。また、概略正方形の
断面形状における四隅の少なくとも１箇所を直角から若
干変形させた。 【効果】２偏波を伝送するための矩形導波管の断面形状
を完全な正方形から若干変形させることにより、２偏波
の基本的形態に差が生じるため、一方の偏波から他方の
偏波への変換が抑制される。したがって、導波管の製造
に厳密な精度を要求されることはなくなり、安価に実現
できる。
価に実現する。 【構成】矩形導波管ＷＧの断面形状を完全な正方形から
若干変形した概略正方形とし、長方形の直交する２辺
ａ，ｂの長さに若干の差を与えた。また、概略正方形の
断面形状における四隅の少なくとも１箇所を直角から若
干変形させた。 【効果】２偏波を伝送するための矩形導波管の断面形状
を完全な正方形から若干変形させることにより、２偏波
の基本的形態に差が生じるため、一方の偏波から他方の
偏波への変換が抑制される。したがって、導波管の製造
に厳密な精度を要求されることはなくなり、安価に実現
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導波管回路に関するもの
であり、例えば、放送衛星や通信衛星からの電波を受信
する平面アレイアンテナの給電回路、或いはマイクロ波
やミリ波の伝送回路として利用されるものである。
であり、例えば、放送衛星や通信衛星からの電波を受信
する平面アレイアンテナの給電回路、或いはマイクロ波
やミリ波の伝送回路として利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、マイクロ波帯などの高周波を低損
失で伝送するために、図７に示すような矩形導波管が広
く用いられている。この矩形導波管では、基本モードと
して図中の矢印Ｅで示すような電界成分を有するモード
を使用し、高次のモードの発生をできるだけ基本モード
の使用帯域から遠ざけるように、長辺ａと短辺ｂの比率
を２：１に設定している。
失で伝送するために、図７に示すような矩形導波管が広
く用いられている。この矩形導波管では、基本モードと
して図中の矢印Ｅで示すような電界成分を有するモード
を使用し、高次のモードの発生をできるだけ基本モード
の使用帯域から遠ざけるように、長辺ａと短辺ｂの比率
を２：１に設定している。
【０００３】一方、２つの偏波の電波を１つの導波管に
て伝送しようとする場合、一般にその断面形状が円形も
しくは正方形の導波管を用いる。例えば、正方形導波管
の場合、図８に示すように、２つの偏波の電界成分Ｅ
１，Ｅ２が直交するような形態で、２偏波を同時に伝送
する。
て伝送しようとする場合、一般にその断面形状が円形も
しくは正方形の導波管を用いる。例えば、正方形導波管
の場合、図８に示すように、２つの偏波の電界成分Ｅ
１，Ｅ２が直交するような形態で、２偏波を同時に伝送
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の正方形導波管の
場合、電界成分Ｅ１を有する第１の偏波と、電界成分Ｅ
２を有する第２の偏波は、その電界成分が直交している
だけで、その基本的形態は全く等しい電波が導波管内を
伝搬することになる。したがって、その管壁が理想的な
正方形形状で、且つ、理想的な鏡面でない限り、一方の
偏波が伝搬する過程で、その一部が他方の偏波に変換さ
れてしまうことになる。特に、伝送路が長くなると、こ
の他方の偏波に変換される量は増えてしまう。
場合、電界成分Ｅ１を有する第１の偏波と、電界成分Ｅ
２を有する第２の偏波は、その電界成分が直交している
だけで、その基本的形態は全く等しい電波が導波管内を
伝搬することになる。したがって、その管壁が理想的な
正方形形状で、且つ、理想的な鏡面でない限り、一方の
偏波が伝搬する過程で、その一部が他方の偏波に変換さ
れてしまうことになる。特に、伝送路が長くなると、こ
の他方の偏波に変換される量は増えてしまう。
【０００５】例えば、１４．５ｍｍ×１４．５ｍｍの正
方形導波管での伝搬特性を図９に例示する。一方の偏波
を正方形導波管に伝搬せしめた場合の反射損失並びに透
過損失の周波数特性を検討してみると、特定の周波数帯
では伝搬特性が極端に劣化することが分かる。そして、
この周波数帯では、他方の偏波に変換されている成分、
つまり、交差偏波成分が多く現れていることが分かる。
このような交差偏波成分を無くすためには、断面が理想
的な正方形形状で、且つ、表面が理想的な鏡面とされた
導波管を実現する必要があり、高い加工精度と厳密な表
面仕上げを要求され、非常に高価なものになってしまう
という問題があった。
方形導波管での伝搬特性を図９に例示する。一方の偏波
を正方形導波管に伝搬せしめた場合の反射損失並びに透
過損失の周波数特性を検討してみると、特定の周波数帯
では伝搬特性が極端に劣化することが分かる。そして、
この周波数帯では、他方の偏波に変換されている成分、
つまり、交差偏波成分が多く現れていることが分かる。
このような交差偏波成分を無くすためには、断面が理想
的な正方形形状で、且つ、表面が理想的な鏡面とされた
導波管を実現する必要があり、高い加工精度と厳密な表
面仕上げを要求され、非常に高価なものになってしまう
という問題があった。
【０００６】本発明は上述のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、２つの偏波を同
時に伝送できる矩形形状の導波管回路を安価に実現する
ことにある。
ものであり、その目的とするところは、２つの偏波を同
時に伝送できる矩形形状の導波管回路を安価に実現する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の導波管回路にあ
っては、上記の課題を解決するために、図１又は図２に
示すように、矩形導波管の断面形状を完全な正方形から
若干変形した概略正方形としたことを特徴とするもので
ある。また、図３に示すように、断面形状における四隅
の少なくとも１箇所を直角から若干変形させても良い。
っては、上記の課題を解決するために、図１又は図２に
示すように、矩形導波管の断面形状を完全な正方形から
若干変形した概略正方形としたことを特徴とするもので
ある。また、図３に示すように、断面形状における四隅
の少なくとも１箇所を直角から若干変形させても良い。
【０００８】
【作用】本発明では、２偏波を伝送するための矩形導波
管の断面形状を完全な正方形から若干変形させることに
より、２偏波の基本的形態に差が生じるため、一方の偏
波から他方の偏波への変換が抑制されるものである。し
たがって、導波管の製造に厳密な精度を要求されること
はなくなり、安価に実現できるものである。
管の断面形状を完全な正方形から若干変形させることに
より、２偏波の基本的形態に差が生じるため、一方の偏
波から他方の偏波への変換が抑制されるものである。し
たがって、導波管の製造に厳密な精度を要求されること
はなくなり、安価に実現できるものである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の第１の実施例の概略構成を示す斜視
図である。本実施例は、長方形の断面形状を有する導波
管ＷＧにおいて、長方形の直交する２辺ａ，ｂの長さに
若干の差を与えたものである。このような形状とするこ
とで、図中の実線及び破線の矢印Ｅ１，Ｅ２で示した電
界成分を有する２つの偏波の基本的形態（管内波長や特
性インピーダンス等）が少し異なるため、一方の偏波の
電波が、他方の偏波の電波に変換されることを抑えるこ
とができる。
る。図１は本発明の第１の実施例の概略構成を示す斜視
図である。本実施例は、長方形の断面形状を有する導波
管ＷＧにおいて、長方形の直交する２辺ａ，ｂの長さに
若干の差を与えたものである。このような形状とするこ
とで、図中の実線及び破線の矢印Ｅ１，Ｅ２で示した電
界成分を有する２つの偏波の基本的形態（管内波長や特
性インピーダンス等）が少し異なるため、一方の偏波の
電波が、他方の偏波の電波に変換されることを抑えるこ
とができる。
【００１０】図２は本発明の第２の実施例の概略構成を
示す斜視図である。本実施例は、断面が台形の導波管回
路であって、上辺ａと下辺ｂと高さｈが略等しく、ａ＞
ｈ＞ｂという関係を有している。具体的な寸法を例示す
れば、ｈ＝（ａ＋ｂ）／２＝１４．５ｍｍとし、且つ、
斜辺のテーパが片側について、１〜３度、好ましくは、
２度前後とすれば良い。
示す斜視図である。本実施例は、断面が台形の導波管回
路であって、上辺ａと下辺ｂと高さｈが略等しく、ａ＞
ｈ＞ｂという関係を有している。具体的な寸法を例示す
れば、ｈ＝（ａ＋ｂ）／２＝１４．５ｍｍとし、且つ、
斜辺のテーパが片側について、１〜３度、好ましくは、
２度前後とすれば良い。
【００１１】図３は本発明の第３の実施例の概略構成を
示す断面図である。図中、１は平板型の金属板、２は断
面が略コ字型の金属体であり、両者が接合されて、矩形
導波管を構成している。本実施例では、導波管の断面形
状が略台形形状であり、且つ、コーナー部にＲを付けた
形状となっている。このような形状はアルミダイキャス
トなどで導波管を鋳造する場合に特に有効となる。これ
は、２つの偏波を伝送する導波管において、その断面形
状を理想的な正方形で且つ管壁を理想的な鏡面とする必
要が無く、従って、鋳造などの安価な工法にて製造し得
るからである。
示す断面図である。図中、１は平板型の金属板、２は断
面が略コ字型の金属体であり、両者が接合されて、矩形
導波管を構成している。本実施例では、導波管の断面形
状が略台形形状であり、且つ、コーナー部にＲを付けた
形状となっている。このような形状はアルミダイキャス
トなどで導波管を鋳造する場合に特に有効となる。これ
は、２つの偏波を伝送する導波管において、その断面形
状を理想的な正方形で且つ管壁を理想的な鏡面とする必
要が無く、従って、鋳造などの安価な工法にて製造し得
るからである。
【００１２】図４は、直交する２辺の長さが概略１４．
５ｍｍ×１３．５ｍｍの導波管の伝送特性を示してい
る。図中、実線は図１に示す実施例の特性であり、破線
は図３に示す実施例の特性である。図９に示す従来例の
伝送特性と比較すると、各特性が大幅に改善されている
ことが分かる。
５ｍｍ×１３．５ｍｍの導波管の伝送特性を示してい
る。図中、実線は図１に示す実施例の特性であり、破線
は図３に示す実施例の特性である。図９に示す従来例の
伝送特性と比較すると、各特性が大幅に改善されている
ことが分かる。
【００１３】次に、図１に示す実施例について、直交す
る２辺ａ，ｂの設計範囲を検討してみる。ＴＥｍｎモー
ドのカットオフ周波数ｆｃは次式で与えられる。
る２辺ａ，ｂの設計範囲を検討してみる。ＴＥｍｎモー
ドのカットオフ周波数ｆｃは次式で与えられる。
【００１４】
【数１】
【００１５】正方形導波管の場合、最低次のモードはＴ
Ｅ10であり、次のモードはＴＥ11である。ＴＥ10モード
のカットオフ周波数をｆｃ10、ＴＥ11モードのカットオ
フ周波数をｆｃ11とし、使用中心周波数をｆとすると、
ｆｃ10＜ｆ＜ｆｃ11より、０．５ｃ／ｆ＜ａ＜０．７ｃ
／ｆとなる。したがって、理論的には、一辺の長さは上
式で示される範囲内で許容されることになる。一般的に
は、安全を見込んで、使用中心周波数ｆをｆｃ10とｆｃ
11の中間程度、つまり、ａ≒０．６ｃ／ｆ程度に選ぶ。
完全な正方形導波管の一辺の長さを０．６ｃ／ｆとすれ
ば、本発明で変形可能な範囲は、（０．５−０．６）／
０．６で与えられる−１６．７％から、（０．７−０．
６）／０．６で与えられる＋１６．７％までの範囲とな
る。したがって、完全な正方形導波管の一辺の長さに対
して、±１０％程度の範囲で設計することが妥当である
と考えられる。
Ｅ10であり、次のモードはＴＥ11である。ＴＥ10モード
のカットオフ周波数をｆｃ10、ＴＥ11モードのカットオ
フ周波数をｆｃ11とし、使用中心周波数をｆとすると、
ｆｃ10＜ｆ＜ｆｃ11より、０．５ｃ／ｆ＜ａ＜０．７ｃ
／ｆとなる。したがって、理論的には、一辺の長さは上
式で示される範囲内で許容されることになる。一般的に
は、安全を見込んで、使用中心周波数ｆをｆｃ10とｆｃ
11の中間程度、つまり、ａ≒０．６ｃ／ｆ程度に選ぶ。
完全な正方形導波管の一辺の長さを０．６ｃ／ｆとすれ
ば、本発明で変形可能な範囲は、（０．５−０．６）／
０．６で与えられる−１６．７％から、（０．７−０．
６）／０．６で与えられる＋１６．７％までの範囲とな
る。したがって、完全な正方形導波管の一辺の長さに対
して、±１０％程度の範囲で設計することが妥当である
と考えられる。
【００１６】なお、本発明の導波管回路において、同時
に伝送される２つの偏波を分離して取り出す場合には、
例えば、図５に示すような偏波分離器を使用すれば良
い。この実施例では、直交する２つの偏波を伝送する略
正方形導波管３の終端部分に、第１の偏波の電界成分Ｅ
１に平行な複数のスリットを有する金属スリット板４を
配し、その信号源側に第１のプローブ５を配して、同軸
−導波管変換構造を構成している。さらに、略正方形導
波管３の終端側に、第２の偏波の電界成分Ｅ２に平行な
複数のスリットを有する金属スリット板６を配し、同様
に第２のプローブ７を配して、同軸−導波管変換構造を
構成している。第１の偏波の電界成分Ｅ１に対して、金
属スリット板４はショート板として作用し、第１のプロ
ーブ５と共に同軸−導波管変換器を構成する。一方、第
２の偏波の電界成分Ｅ２に対して、金属スリット板４は
作用せず、電界成分Ｅ２は金属スリット板４を透過す
る。そこで、さらに、金属スリット板６とプローブ７に
より、電界成分Ｅ２に対する同軸−導波管変換器を構成
し、電界成分Ｅ１とＥ２が分離される。２つのプローブ
５，７は管内波長で１波長以上離間させることが好まし
い。
に伝送される２つの偏波を分離して取り出す場合には、
例えば、図５に示すような偏波分離器を使用すれば良
い。この実施例では、直交する２つの偏波を伝送する略
正方形導波管３の終端部分に、第１の偏波の電界成分Ｅ
１に平行な複数のスリットを有する金属スリット板４を
配し、その信号源側に第１のプローブ５を配して、同軸
−導波管変換構造を構成している。さらに、略正方形導
波管３の終端側に、第２の偏波の電界成分Ｅ２に平行な
複数のスリットを有する金属スリット板６を配し、同様
に第２のプローブ７を配して、同軸−導波管変換構造を
構成している。第１の偏波の電界成分Ｅ１に対して、金
属スリット板４はショート板として作用し、第１のプロ
ーブ５と共に同軸−導波管変換器を構成する。一方、第
２の偏波の電界成分Ｅ２に対して、金属スリット板４は
作用せず、電界成分Ｅ２は金属スリット板４を透過す
る。そこで、さらに、金属スリット板６とプローブ７に
より、電界成分Ｅ２に対する同軸−導波管変換器を構成
し、電界成分Ｅ１とＥ２が分離される。２つのプローブ
５，７は管内波長で１波長以上離間させることが好まし
い。
【００１７】上記のような構成による偏波分離器の特性
を図６に示す。本例では、一辺が約１４．５ｍｍの略正
方形導波管についての特性を示している。図中、実線は
電界成分Ｅ１を有する第１の偏波に対する特性を示して
おり、破線は電界成分Ｅ２を有する第２の偏波に対する
特性を示している。この特性では、その中心周波数（１
２．５ＧＨｚ）において、反射損失−２０ｄＢ以下、透
過損失０．数ｄＢ、交差偏波識別度−５０ｄＢ以下の性
能を実現している。
を図６に示す。本例では、一辺が約１４．５ｍｍの略正
方形導波管についての特性を示している。図中、実線は
電界成分Ｅ１を有する第１の偏波に対する特性を示して
おり、破線は電界成分Ｅ２を有する第２の偏波に対する
特性を示している。この特性では、その中心周波数（１
２．５ＧＨｚ）において、反射損失−２０ｄＢ以下、透
過損失０．数ｄＢ、交差偏波識別度−５０ｄＢ以下の性
能を実現している。
【００１８】図５の実施例では、２組の金属スリット板
４，６とプローブ５，７からなる偏波分離器について開
示したが、図５に示す金属スリット板６は、通常の金属
板であっても良いことは明らかである。この場合、管内
を密封することが可能となる。また、図５において、金
属スリット板４とプローブ５からなる同軸−導波管変換
器のみを構成すれば、電界成分Ｅ１を有する第１の偏波
に対しては同軸系の出力を得ると共に、電界成分Ｅ２を
有する第２の偏波に対しては導波管による出力を得るこ
とが可能となる。この場合、金属スリット板４の終端側
にてテーパー変換器を介して、通常の矩形導波管による
出力も可能であることは言うまでもない。
４，６とプローブ５，７からなる偏波分離器について開
示したが、図５に示す金属スリット板６は、通常の金属
板であっても良いことは明らかである。この場合、管内
を密封することが可能となる。また、図５において、金
属スリット板４とプローブ５からなる同軸−導波管変換
器のみを構成すれば、電界成分Ｅ１を有する第１の偏波
に対しては同軸系の出力を得ると共に、電界成分Ｅ２を
有する第２の偏波に対しては導波管による出力を得るこ
とが可能となる。この場合、金属スリット板４の終端側
にてテーパー変換器を介して、通常の矩形導波管による
出力も可能であることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、２つの偏
波を同時に伝送する矩形導波管において、理想的な正方
形の導波管によらずとも、一方の偏波が他方の偏波に変
換されることがないため、２つの偏波を同時に伝搬する
導波管回路を簡単且つ安価に実現することができるとい
う効果がある。
波を同時に伝送する矩形導波管において、理想的な正方
形の導波管によらずとも、一方の偏波が他方の偏波に変
換されることがないため、２つの偏波を同時に伝搬する
導波管回路を簡単且つ安価に実現することができるとい
う効果がある。
【００２０】請求項２記載の発明によれば、矩形導波管
の断面形状の隅部に丸みを与えることができるので、鋳
造品を用いて安価に導波管を実現できるという効果があ
る。また、請求項３又は４記載の発明によれば、２つの
偏波を同時に伝送する導波管回路から容易に同軸系に２
つの偏波を分離して取り出すことができるという効果が
ある。
の断面形状の隅部に丸みを与えることができるので、鋳
造品を用いて安価に導波管を実現できるという効果があ
る。また、請求項３又は４記載の発明によれば、２つの
偏波を同時に伝送する導波管回路から容易に同軸系に２
つの偏波を分離して取り出すことができるという効果が
ある。
【図１】本発明の第１の実施例の概略構成を示す斜視図
である。
である。
【図２】本発明の第２の実施例の概略構成を示す斜視図
である。
である。
【図３】本発明の第３の実施例の概略構成を示す断面図
である。
である。
【図４】本発明の第１及び第３の実施例の伝送特性を示
す特性図である。
す特性図である。
【図５】本発明の第４の実施例の概略構成を示す斜視図
である。
である。
【図６】本発明の第４の実施例の伝送特性を示す特性図
である。
である。
【図７】従来の導波管回路の斜視図である。
【図８】従来の他の導波管回路の斜視図である。
【図９】従来の導波管回路の伝送特性を示す特性図であ
る。
る。
１ 金属板 ２ 金属体 ３ 略正方形導波管 ４ 金属スリット板 ５ プローブ ６ 金属スリット板 ７ プローブ
Claims (4)
- 【請求項１】 矩形導波管の断面形状を完全な正方形
から若干変形した概略正方形としたことを特徴とする導
波管回路。 - 【請求項２】 断面形状における四隅の少なくとも１
箇所が直角から若干変形していることを特徴とする請求
項１記載の導波管回路。 - 【請求項３】 断面が略正方形で直交する２偏波を伝
送する導波管回路であって、一方の偏波の電界成分に平
行なスリットを有する金属スリット板とプローブにより
構成される第１の同軸−導波管変換器と、他方の偏波の
電界成分に平行なスリットを有する金属スリット板とプ
ローブにより構成される第２の同軸−導波管変換器とを
導波管の伝搬方向に沿って配置したことを特徴とする導
波管回路。 - 【請求項４】 第１の同軸−導波管変換器と第２の同
軸−導波管変換器とが管内波長で１波長以上離間してい
ることを特徴とする請求項３記載の導波管回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21118591A JPH0555814A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 導波管回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21118591A JPH0555814A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 導波管回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555814A true JPH0555814A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16601821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21118591A Pending JPH0555814A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 導波管回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555814A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012147421A (ja) * | 2010-12-20 | 2012-08-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フィンライン型偏波分離器 |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP21118591A patent/JPH0555814A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012147421A (ja) * | 2010-12-20 | 2012-08-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フィンライン型偏波分離器 |
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