JPH06132720A - 円偏波及び直線偏波共用一次放射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円偏波を直線偏波に変換するための９０度位
相差板を削除して円偏波を受信できるようにし、任意の
角度で入射された水平偏波、あるいは垂直偏波に対して
も、受信感度を低下させることなく、受信できるように
する。 【構成】 一端に開口部１を設け、内部にフェライト式
ポラライザ３を設けた円形導波管２の他端側に、水平偏
波信号、あるいは垂直偏波信号の一方を出力可能とした
方形導波管６と、他方を出力可能とした方形導波管５と
を接合し、伝送路の長短により生ずる両方形導波管５及
び６からの出力信号の位相差が、同出力信号の波長の約
１／４の奇数倍になるようにして、方形導波管５及び６
に各々信号出力手段（プローブ１７及び１８）を設け
て、前記信号出力手段の一方からの出力信号に基づき直
線偏波信号を受信可能とし、前記信号出力手段の両方か
らの出力信号を合成し、同合成信号に基づき円偏波信号
を受信可能としたものである。

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（水平偏波及び垂直偏
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】従来の円偏波及び直線偏波共用一次放射
器は、図５に示すように、円形導波管４１の開口部１側
に、９０度位相差板４２を長手方向が管軸と平行となる
ようにして配置し、フェライト式ポラライザー３を円形
導波管４１の終端面４４側に配置し、円形導波管４１の
開口部１側からみた９０度位相差板４２の取付角度が、
円形導波管４１に導入される水平偏波、あるいは垂直偏
波の電界に平行となる向きにし、フェライト式ポラライ
ザー３と終端面４４の間の円形導波管４１の側面に信号
出力用のプローブ４３を設けて円形導波管４１の内部に
挿入し、水平偏波、あるいは垂直偏波を受信する場合、
フェライト式ポラライザー３に電流を流すことにより水
平偏波、あるいは垂直偏波の電界の向きを回転させて、
プローブ４３に結合させて電気信号に変換し、円偏波を
受信する場合、９０度位相差板４２で直線偏波に変換
し、フェライト式ポラライザー３に電流を流すことによ
り同直線偏波の電界の向きを回転させて、プローブ４３
に結合させて電気信号に変換し、同電気信号を取り出し
て円偏波及び直線偏波が受信できるようにしていた。

【０００３】図５において、管軸より垂直方向をＹ軸と
し、管軸より水平方向をＸ軸とする（以下、図１及び図
３〜図４において同じ）。円形導波管４１の開口部１側
からみた９０度位相差板４２の取付角度が、水平偏波、
あるいは垂直偏波の偏波面に対してずれた場合、水平偏
波及び垂直偏波は９０度位相差板４２に対して、各々垂
直方向成分と水平方向成分とを有する伝播状態となるた
め、垂直方向成分と水平方向成分間に位相差が発生し、
水平偏波、あるいは垂直偏波は、９０度位相差板４２を
通り抜けたところでは楕円偏波となり、受信感度が低下
するといった問題があった。通信衛星は打ち上げられて
いる位置が各々異なり、地上に到達する水平偏波、ある
いは垂直偏波の偏波面は、各衛星毎にＸ軸、あるいはＹ
軸から若干のずれが発生し、さらに、一台のアンテナで
複数の衛星の直線偏波を受信する場合は、アクチュエー
タでアンテナを各々の衛星の方向に向けるため、アンテ
ナに取り付けられている一次放射器のＸ軸及びＹ軸も水
平方向あるいは垂直方向から傾きが生ずるため、一次放
射器に入射される水平偏波、及び垂直偏波の偏波面と、
Ｘ軸、あるいはＹ軸との間にずれが発生し、受信感度を
低下させるといった問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、円偏波及び
直線偏波共用一次放射器において、円偏波を直線偏波に
変換する９０度位相差板を削除して円偏波を受信できる
ようにし、任意の角度で一次放射器に入射された水平偏
波、あるいは垂直偏波に対しても、受信感度を低下させ
ることなく、受信できるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１に示すように、一端
に電磁波導入用開口部１を設け、内部にフェライト式ポ
ラライザ３を設けた円形導波管２の他端側に、水平偏波
信号、あるいは垂直偏波信号の一方を出力可能とした方
形導波管６と、他方を出力可能とした方形導波管５とを
接合し、方形導波管６による伝送路と方形導波管５によ
る伝送路とで伝送路の長さを異ならせて、同伝送路の長
さの差により生ずる出力信号の位相差が、同出力信号の
波長の約１／４の奇数倍になるようにして、方形導波管
５及び６に各々信号出力手段（同図においては、プロー
ブ１７及び１８）を設けて、前記信号出力手段の一方か
らの出力信号に基づき水平偏波信号、あるいは垂直偏波
信号を受信可能とし、前記信号出力手段の両方からの出
力信号を合成し、同合成信号に基づき円偏波信号を受信
可能としたものである。

【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（右旋、及び左旋）信号に対しては、
フェライト式ポラライザ３を通過させ、円偏波の一方の
偏波成分を方形導波管６から出力し、他方の偏波成分を
方形導波管５から出力し、前記両方形導波管５及び６か
らの出力信号の位相差が、同出力信号の波長の約１／４
の奇数倍になるようにして、前記両方形導波管５及び６
に各々信号出力手段（同図においては、プローブ１７及
び１８）を設けて、伝送路の長短により前記両偏波成分
の位相を合致させて、前記信号出力手段の両方からの出
力信号を合成し、同合成信号に基づき円偏波信号を受信
し、円形導波管２に導入された直線偏波（水平、及び垂
直）に対しては、フェライト式ポラライザ３で受信希望
の偏波の位相角を回転させて方形導波管５、あるいは６
から出力し、前記信号出力手段の一方からの出力信号に
基づき水平偏波信号、あるいは垂直偏波信号を受信でき
るようにしており、従来例と異なり、円偏波を直線偏波
に変換する９０度位相差板を使用していないため任意の
角度で一次放射器に入射された水平偏波、及び垂直偏波
に対して受信感度を低下させることなく受信することが
可能となる。

【０００７】

【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斜視図であり、図中、図５
で示したものと同一のものは同一の記号で示してある。
２は円形導波管であり、一端を電磁波を効率的に導入で
きるようにホーン形状の開口部１とし、内部にフェライ
ト式ポラライザ３を設け、他端側に方形導波管５及び６
を接合している。フェライト式ポラライザ３は、フェラ
イト棒（図示せず）を金属管（図示せず）の中に入れ、
同金属管の周囲に励磁コイルを巻付け、同金属管の両端
に円形導波管２との整合用のセラミック片４を取り付け
た構造とし、円形導波管２の開口部１側に、フェライト
棒の長手方向が管軸と平行となり、円形導波管２の中心
部に位置するように配置している。円形導波管２内に設
けられた励磁コイルの引き出し線１０は、円形導波管２
の側面に設けられた開口（図示せず）を通して、円形導
波管２の外部に引き出して直流電源と接続して、励磁コ
イルに直流電流を流して、所定の直流磁界をフェライト
棒に加えることができるようにしている。円形導波管２
の直径を小さくして内壁でフェライト棒を挟持して、円
形導波管２の中心部に保持し、円形導波管２の外部側面
に励磁コイルを巻き付けて、フェライト棒に直流磁界を
加えるようにしても良い。

【０００８】方形導波管６は、円形導波管２の側面に、
円形導波管２の管軸と直角となる向きに接合し、方形導
波管５は、円形導波管２の終端面に、円形導波管２の管
軸と直角となる向きに接合し、相互に同一方向となるよ
うに方形導波管５と方形導波管６を配置している。方形
導波管６は、開口７を介して円形導波管２と接続し、開
口７は略長方形のスリット形状とし、長手方向は円形導
波管２の管軸に平行となるように配置し、長手方向の長
さは、円形導波管２内を伝播する電磁波の波長の約１／
２とし、開口７を通して円形導波管２から所望の電磁波
を方形導波管６に導くことができるようにしている。方
形導波管５は、開口８を介して円形導波管２と接続し、
開口８は略長方形のスリット形状とし、長手方向はＸ軸
と平行となるようにし、長手方向の長さは、円形導波管
２内を伝播する電磁波の波長の約１／２とし、方形導波
管５の上部終端面に傾斜面２０を設けて、円形導波管２
の内部と、方形導波管５の内部のインピーダンスを整合
させて、開口８を通して円形導波管２から所望の電磁波
を方形導波管５に導くことができるようにしている。

【０００９】９は反射板であり、開口７と開口８の間に
Ｘ軸と平行に設け、円形導波管２の管軸を通るように
し、両端を円形導波管２の内壁で挟持させて取り付け、
Ｘ軸と平行な向きに電界を有する水平偏波を反射板９の
端面で反射させて、方形導波管６に水平偏波を効率良く
導くことができるようにし、方形導波管５からは、Ｙ軸
と平行な向きに電界を有する垂直偏波が取り出せるよう
にしている。１９はプリント基板であり、方形導波管５
及び６に対して交差する向きに配置し、プリント基板１
９の銅箔を棒状に形成して、プローブ１７及び１８と
し、方形導波管５及び６からの信号出力手段とし、各々
の方形導波管の中に挿入し、方形導波管５は、同じ材質
及び同じ内径寸法を有し、一端に終端面１５を設けた方
形導波管１３を使用して、方形導波管５及び１３でプロ
ーブ１７を上下から絶縁物を介して挟むようにして固定
し、方形導波管５を伝播してきた電磁波をプローブ１７
に結合させることができるようにしている。

【００１０】また、同様に、方形導波管６は、同じ材質
及び同じ内径寸法を有し、一端に終端面１６を設けた方
形導波管１４を使用して、方形導波管６及び１４でプロ
ーブ１８を上下から絶縁物を介して挟むようにして固定
し、方形導波管６を伝播してきた電磁波をプローブ１８
に結合させることができるようにしている。方形導波管
５及び６を介して信号出力手段、プローブ１７及び１８
迄の信号伝送路は、方形導波管５の方を長くしてあり、
プローブ１７に結合させる電磁波と、プローブ１８に結
合させる電磁波との位相差が、同電磁波の波長の約１／
４の奇数倍になるようにしている。方形導波管５及び６
を伝播してきた電磁波を効率良く、プローブ１７あるい
は１８に結合させることができるように、プローブ１７
及び１８の終端面１５、あるいは終端面１６からの取付
位置は調整して決定する。

【００１１】円形導波管２内に導入されたＣＳの水平偏
波及び垂直偏波の電界分布は、互いに直交したＴＥ１１
モードの直線偏波であり、ＣＳを受信するときには、導
入された水平偏波あるいは垂直偏波に対して、フェライ
ト式ポラライザー３に流れる電流を制御することによ
り、フェライト式ポラライザー３で相対的に導入された
水平偏波、あるいは垂直偏波の偏波角度を回転させて、
方形導波管６から水平偏波信号が、方形導波管５から垂
直偏波信号が出力されるようにしている。従って、任意
の角度で一次放射器に入射された水平偏波、及び垂直偏
波に対しても、フェライト式ポラライザー３を操作する
ことにより、方形導波管６から水平偏波信号を、方形導
波管５から垂直偏波信号を出力させることができる。

【００１２】円形導波管２内に導入されたＢＳの円偏波
の電界分布は、ＴＥ１１モードの互いに直交した水平偏
波成分と、垂直偏波成分を有し、相互に位相が９０度ず
れており、右旋円偏波と左旋円偏波とは、位相のずれ具
合が逆転した関係にある。従って、位相が進んでいる方
の偏波信号を方形導波管５から出力し、位相が遅れてい
る方の偏波信号を方形導波管６から出力できるように、
フェライト式ポラライザー３を操作する。方形導波管５
を介しての伝送路と、方形導波管６を介しての伝送路
は、方形導波管５の方を長くし、同伝送路を伝播する電
磁波との位相差が、同電磁波の波長の約１／４の奇数倍
になるようにしてあり、プローブ１７及び１８の位置で
は、両偏波信号の位相を合致させることができる。

【００１３】図２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信号処理部の電気回路ブ
ロック図である。信号処理部は、プリント基板１９上に
マイクロストリップ線路を構成して信号を伝送できるよ
うにしている。１１及び１２は電磁波を伝播させる開口
であり、方形導波管のＴＥ１０モードの電磁波を伝播で
きる形状とし、プローブ１７及び１８は開口１１、ある
いは１２の長辺の中央から突き出すようにして設けてい
る。方形導波管５及び６の内径は、同方形導波管を伝播
する電磁波の周波数が遮断域とならないように選択し、
開口１１及び１２の大きさは、方形導波管５、あるいは
６の内部に突出しないようにし、プローブ１７及び１８
の長辺からの突き出し寸法は、効率よく電磁波をプロー
ブ１７及び１８に結合させることができるように選択し
て決定する。

【００１４】プローブ１７及び１８に結合させた電磁波
は、同プローブで電気信号に変換し切換器を使用して信
号の切換ができるようにするため、増幅器２１及び２２
で増幅するようにし、プローブ１７からの信号は増幅器
２２を介して切換器２４に入力し、プローブ１８からの
信号は増幅器２１を介して切換器２３に入力し、切換器
２３及び２４からの出力はＡ点で合成して増幅器２５に
入力し、同増幅器２５で増幅して出力するようにし、プ
ローブ１７からＡ点迄の伝送路と、プローブ１８からＡ
点迄の伝送路とは、長さがほぼ同じとなるようにして、
Ａ点において両伝送路を伝送される信号間に位相差が発
生しないようにしている。あるいは、方形導波管５及び
６、プリント基板１９上のマイクロストリップ線路並び
に増幅器２１及び２２を組み合わせて、Ａ点において両
伝送路を伝送されてきた、円偏波の水平偏波の信号と垂
直偏波の信号との位相が合致するようにしても良い。Ｃ
Ｓを受信するときには、プローブ１７あるいはプローブ
１８に結合させた偏波信号に対して、受信希望する方を
選択して切換器をＯＮとし、増幅器２５以下の回路で信
号処理して受信できるようにし、ＢＳを受信するときに
は、切換器２３及び２４をＯＮとし、増幅器２５以下の
回路で信号処理して受信できるようにしている。

【００１５】図３（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斜視図であ
り、（Ｂ）は、同上の円偏波及び直線偏波共用一次放射
器を切断線Ｂ−Ｂからみた断面図であり、図中、図１で
示したものと同一のものは同一の記号で示してある。図
１に示す実施例との相違点は、円形導波管２の終端面に
方形導波管５を接合する代わりに、円形導波管２の側面
に方形導波管２９を接合して偏波信号を取り出すように
した点である。２６は円形導波管であり、円形導波管２
より管軸方向の長さの短いものを使用し、開口部１の反
対側に終端面２８を設けている。２９は方形導波管であ
り、方形導波管２９の管軸の延長線と方形導波管６の管
軸の延長線とが直角となるようにして、円形導波管２６
の側面に一端を接合し、他方はベンド管を介して曲げて
方形導波管６と同一方向となるようにしている。方形導
波管２９と円形導波管２６は長方形の開口２７を介して
連結し、開口２７の長手方向は、円形導波管２６の管軸
と平行になるように配置し、開口７及び開口２７の中心
と終端面２８間の距離が、円形導波管２６内を伝播する
電磁波の波長の約１／４の奇数倍となる長さとし、円形
導波管２６に導入された垂直偏波信号が方形導波管２９
から出力され、方形導波管６からは水平偏波信号が出力
されるようにしている。

【００１６】３１はプリント基板であり、図２に示す実
施例と同様に、同プリント基板上３１に信号出力用のプ
ローブ１８及び３２を設け、方形導波管２９を介しての
伝送路と、方形導波管６を介しての伝送路は、方形導波
管２９の方を長くし、前記両伝送路を伝播する電磁波の
位相差が、同電磁波の波長の約１／４の奇数倍になるよ
うにしてあり、プローブ１８及び３２の位置では、両偏
波信号の位相を合致させることができる。方形導波管２
９は、プリント基板３１の裏面から一端に終端面を設け
た方形導波管３０を使用して、終端するようにしてい
る。該実施例の場合は、円形導波管２６の管軸方向の長
さを短くできるといった利点がある。

【００１７】図４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斜視図であり、図
中、図３で示したものと同一のものは同一の記号で示し
てある。図３に示す実施例との相違点は、円形導波管２
６を管軸方向に延長し、方形導波管２９を延長した方向
にずらせて取り付けた点であり、図３を参照して以下に
実施例について説明する。３３は円形導波管であり、図
３の円形導波管２６を管軸方向に延長したものを使用
し、延長した先を終端面３５で終端するようにし、方形
導波管２９を終端面側に移動して方形導波管３６として
取り付け、円形導波管３３とは開口３４を介して連結し
ている。開口３４は長方形とし、長方形の長手方向は、
円形導波管３３の管軸と平行になるように配置し、開口
３４の中心と終端面３５間の距離が、円形導波管３３内
を伝播する電磁波の波長の約１／４の奇数倍となる長さ
とし、開口７と開口３４の間に図１の実施例と同様に反
射板９を設けて、円形導波管３３に導入された垂直偏波
信号が方形導波管３６から出力され、方形導波管６から
は水平偏波信号が出力されるようにしている。

【００１８】４０はプリント基板であり、図２に示す実
施例と同様に、同プリント基板上４０に信号出力用のプ
ローブ１８及び３８を設け、方形導波管３６を介しての
伝送路と、方形導波管６を介しての伝送路は、方形導波
管３６の方を長くし、前記両伝送路を伝播する電磁波の
位相差が、同電磁波の波長の約１／４の奇数倍になるよ
うにしてあり、プローブ１８及び３８の位置では、両偏
波信号の位相を合致させることができる。方形導波管３
６は、プリント基板４０の裏面から一端に終端面を設け
た方形導波管３９を使用して、終端するようにしてい
る。該実施例の場合は、図３に示す実施例と比較して、
交差偏波特性を良くすることができるといった利点があ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
円形導波管内に導入された円偏波に対し水平偏波成分と
垂直偏波成分を各々出力可能とした方形導波管を設け、
各々の方形導波管の伝送経路を異ならせて、伝送経路の
長さの差により生ずる前記両方形導波管からの出力信号
の位相差が、同出力信号の波長の約１／４の奇数倍にな
るようにして、前記両方形導波管に各々信号出力手段を
設けて、前記信号出力手段の一方からの出力信号に基づ
き水平偏波信号、あるいは垂直偏波信号を受信可能と
し、前記信号出力手段の両方からの出力信号を合成し、
同合成信号に基づき円偏波信号を受信可能としており、
円偏波を直線偏波に変換する９０度位相差板を使用して
いないため、一次放射器の基準となる水平方向及び垂直
方向といった方向性を無くすことができ、一次放射器に
任意の角度で水平偏波、あるいは垂直偏波が入射された
場合でも、感度を低下させることなく受信可能とした、
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
共用一次放射器の斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を示す、円偏波及び直線偏波
共用一次放射器の信号処理部の電気回路ブロック図であ
る。

【図３】（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斜視図であり、
（Ｂ）は、同上の円偏波及び直線偏波共用一次放射器を
切断線Ａ−Ａからみた断面図である。

【図４】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斜視図である。

【図５】従来例を示す、円偏波及び直線偏波共用一次放
射器の斜視図である。

【符号の説明】

１ 開口部 ２ 円形導波管 ３ フェライト式ポラライザー ４ セラミック片 ５ 方形導波管 ６ 方形導波管 ７ 開口 ８ 開口 ９ 反射板 １０ 引き出し線 １１ 開口 １２ 開口 １３ 方形導波管 １４ 方形導波管 １５ 終端面 １６ 終端面 １７ プローブ １８ プローブ １９ プリント基板 ２０ 傾斜面 ２１ 増幅器 ２２ 増幅器 ２３ 切換器 ２４ 切換器 ２５ 増幅器 ２６ 円形導波管 ２７ 開口 ２８ 終端面 ２９ 方形導波管 ３０ 方形導波管 ３１ プリント基板 ３２ プローブ ３３ 円形導波管 ３４ 開口 ３５ 終端面 ３６ 方形導波管 ３７ 開口 ３８ プローブ ３９ 方形導波管 ４０ プリント基板 ４１ 円形導波管 ４２ 位相差板 ４３ プローブ ４４ 終端面 ４５ 切欠き線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に電磁波導入用開口部を設け、内部
   にフェライト式ポラライザを設けた円形導波管の他端側
   に、水平偏波信号、あるいは垂直偏波信号の一方を出力
   可能とした第１方形導波管と、他方を出力可能とした第
   ２方形導波管とを接合し、前記第１方形導波管による伝
   送路と前記第２方形導波管による伝送路とで伝送路の長
   さを異ならせて、同伝送路の長さの差により生ずる出力
   信号の位相差が、同出力信号の波長の約１／４の奇数倍
   になるようにして前記両方形導波管に各々信号出力手段
   を設けて、前記信号出力手段の一方からの出力信号に基
   づき水平偏波信号、あるいは垂直偏波信号を受信可能と
   し、前記信号出力手段の両方からの出力信号を合成し、
   同合成信号に基づき円偏波信号を受信可能としたことを
   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】 前記円形導波管の電磁波導入用開口部に
   近い所に前記第１方形導波管を配し、遠い所に前記第２
   方形導波管を配して、同円形導波管の内部の前記両方形
   導波管の取付位置間に反射板を設けて、同反射板で水平
   偏波信号、あるいは垂直偏波信号の一方を反射させて、
   反射させた方の偏波信号を同第１方形導波管から出力
   し、他方を同第２方形導波管から出力することを特徴と
   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。
3. 【請求項３】 前記円形導波管の管軸に対して直角とな
   る向きにし、相互に同一方向となるように前記第１方形
   導波管と前記第２方形導波管を配置し、各々の方形導波
   管は前記円形導波管と、開口を介して連結し、他端を各
   々終端面とし、中間に前記信号出力手段として各々プロ
   ーブを設け、同プローブで電気信号に変換して出力する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の円偏波及び直線
   偏波共用一次放射器。
4. 【請求項４】 前記信号出力手段として設けたプローブ
   が、プリント基板の銅箔、あるいは同銅箔と一体にして
   設けた金属棒からなり、同プローブで変換された電気信
   号を同プリント基板上に形成されたマイクロストリップ
   線路を介して信号処理回路に入力して信号処理すること
   を特徴とする請求項３記載の円偏波及び直線偏波共用一
   次放射器。