JPH0690101A - 円偏波及び直線偏波共用一次放射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 円偏波及び直線偏波共用一次放射器に関し、
円形導波管に導入された円偏波（右旋及び左旋円偏
波）、又は直線偏波（垂直及び水平偏波）から希望する
方を選択して、円形導波管に接合した一つの方形導波管
から信号出力する。 【構成】 円形導波管２の終端面５の外側に、円形導波
管２の管軸の延長線と方形導波管７の管軸とが直交する
向きに方形導波管７を設け、円形導波管２の内部の終端
面５に垂直に、円形導波管２の管軸を中心として回転可
能とした平板な電極板６を設けて、電極板６の回転軸を
金属棒９とし、同金属棒９を延長して方形導波管７内に
挿入し、円形導波管２の開口部からみた電極板６の端面
の向きを、円形導波管２内に導入された希望する電磁波
の電界の向きと平行にして、同電磁波を電極板６に結合
させ、方形導波管７内に挿入されている金属棒９で電磁
波を励振させて、同方形導波管７から信号出力し、コン
バータに入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円偏波（右旋、又は左
旋）を使用している衛星放送（ＢＳ）と、直線偏波（水
平偏波、又は垂直偏波）を使用している通信衛星（Ｃ
Ｓ）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共用アンテナは図９
（Ａ）に示すように、同一リフレクタ２５にＢＳ用の一
次放射器２６とＣＳ用の一次放射器２７を並べて取り付
け、リフレクタ２５の焦点をずらせて、リフレクタ２５
の一端の焦点にＢＳ用の一次放射器２６が位置するよう
にし、リフレクタ２５の他端の焦点にＣＳ用の一次放射
器２７が位置するようにして、リフレクタ２５の向きを
各々の衛星の向きにして、ＢＳの電波及びＣＳの電波を
受信するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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
得が低下するといった問題点があり、また、同一リフレ
クタに２個の一次放射器を取り付けているため、構造が
複雑となるといった問題点もあった。本発明は、ＢＳと
ＣＳ用に共用できる一次放射器とし、図９（Ｂ）に示す
ように一次放射器２９をリフレクタ２８の焦点に配置し
て、ＢＳを受信するときにはリフレクタ２８を放送衛星
の方向に向け、ＣＳを受信するときにはリフレクタ２８
を通信衛星の方向に向けて、ＢＳの電波とＣＳの電波が
同一の一次放射器２９で受信できるようにすることによ
り、構造が簡単で価格の安い、経済的な受信システムを
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５を設けた円形導
波管２において、同円形導波管２の終端面５の外側に方
形導波管７を設け、前記円形導波管２の管軸の延長線と
前記方形導波管７の管軸とが直交する配置とし、前記円
形導波管２の内部の終端面５に垂直に、円形導波管２の
管軸を中心として回転可能とした金属棒９を設けて、同
金属棒９を延長して前記円形導波管２及び方形導波管７
の側壁を貫通せしめて、同方形導波管７の内部で絶縁材
料製の回転軸１０に接いで、同回転軸１０を方形導波管
７の側面に設けた駆動部８と連結して、同金属棒９の先
端部分に平板な電極板６を前記終端面５に対して垂直と
なる向きに取り付けて、前記開口部１からみた前記電極
板６の端面の向きを、円形導波管２の内部に導入された
電磁波の電界の向きと平行にして、同電磁波を前記電極
板６に結合せしめ、前記方形導波管７内に挿入されてい
る前記金属棒９の部分で電磁波を励振させて、同方形導
波管７から信号を出力し、コンバータに入力するように
している。また、前記円形導波管２の内部の開口部１側
には、９０度位相器（図１においては、金属塊３及び
４）を設けた構成としている。

【０００５】

【作用】本発明は上記した構成により、円形導波管２に
導入された円偏波（右旋、又は左旋）、あるいは直線偏
波（水平偏波、又は垂直偏波）から希望する方を選択し
て、方形導波管７から信号を出力することが可能とな
り、同出力をコンバータに入力することにより、円偏波
（右旋、又は左旋）、あるいは直線偏波（水平偏波、又
は垂直偏波）を受信することができる。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、同図において、円形導波管
２の管軸から垂直方向（上部方向）に向かう軸をＹ軸と
し、同上の管軸から水平方向（左部方向）に向かう軸を
Ｘ軸とし、各々反対方向に向かう軸を−Ｙ軸と−Ｘ軸
（図示せず）とする（以下、図２、図４〜図８において
同じ）。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。

【０００６】従って、先ず通信衛星からの水平偏波及び
垂直偏波の電波受信について説明する。図４（Ａ）及び
（Ｂ）は、直線偏波（水平偏波及び垂直偏波）を受ける
場合の電極板６の配置を示す説明図である。（Ａ）図に
示すように、円形導波管２の金属塊３及び４で構成され
た位相器に、垂直偏波の電界がＹ軸と平行な向きに導入
されたとする。垂直偏波は、位相器による位相変化を受
けずに円形導波管２の終端面５に達し、終端面５に設け
た電極板６の円形導波管２の開口部１からみた端面の向
きを、Ｙ軸方向とすることによって垂直偏波を電極板６
に結合させることができる。（Ｂ）図に示すように、円
形導波管２の金属塊３及び４で構成された位相器に、水
平偏波の電界がＸ軸と平行な向きに導入されたとする。
水平偏波は、位相器による位相変化を受けずに円形導波
管２の終端面５に達し、終端面５に設けた電極板６の円
形導波管２の開口部１からみた端面の向きを、Ｘ軸方向
とすることによって水平偏波を電極板６に結合させるこ
とができる。

【０００７】次に、放送衛星からの円偏波（左旋及び右
旋）の電波受信について説明する。図５（Ａ）〜（Ｄ）
は、円偏波（左旋及び右旋）を受ける場合の説明図であ
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）及び（Ｂ）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、（Ａ）図に示すように、Ｘ軸とＹ
軸を２分する向きに電界ベクトルＥを有する左旋円偏波
が円形導波管２に導入されたとし、（Ｂ）図に示すよう
に、−Ｘ軸とＹ軸を２分する向きに電界ベクトルＥを有
する右旋円偏波が円形導波管２に導入されたとする。前
記両円偏波はＸ軸方向に水平偏波成分Exを有し、Ｙ軸方
向に垂直偏波成分Eyとを有する電磁波として表すことが
できる。（Ａ）図に示すように、Ｘ軸方向の水平偏波
が、Ｙ軸方向の垂直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、（Ｂ）図に示すように、Ｘ軸方向の水平偏
波が、Ｙ軸方向の垂直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。

【０００８】（Ｃ）及び（Ｄ）図は、円偏波（左旋及び
右旋）を受ける場合の電極板６の配置を示す説明図であ
る。左旋円偏波が、金属塊３及び４で構成された９０度
位相器中を伝播すると、Ｘ軸方向の水平偏波成分Exは、
図４（Ｂ）に示すようにＸ軸と平行な向きの電界の伝播
状態となり、Ｙ軸方向の垂直偏波成分Eyは、図４（Ａ）
に示すようにＹ軸と平行な向きの電界の伝播状態となる
ため、Ｘ軸方向の水平偏波成分Exの位相速度をＹ軸方向
の垂直偏波成分Eyに対して速くすることができ、９０度
位相器を通り抜けた所では、水平偏波成分と垂直偏波成
分が同相となって直線偏波に変換される。従って、終端
面５に設けた電極板６の円形導波管２の開口部１からみ
た端面の向きを、（Ｃ）図に示すように、Ｘ軸とＹ軸を
２分する向きにすることによって直線偏波に変換された
信号を電極板６に結合させることができる。右旋円偏波
も同様に、金属塊３及び４で構成された９０度位相器中
を伝播すると、Ｘ軸方向の水平偏波成分Exの位相速度を
Ｙ軸方向の垂直偏波成分Eyに対して速くすることがで
き、９０度位相器を通り抜けた所では、水平偏波成分と
垂直偏波成分が同相となって直線偏波に変換される。従
って、終端面５に設けた電極板６の円形導波管２の開口
部１からみた端面の向きを、（Ｄ）図に示すように、−
Ｘ軸とＹ軸を２分する向きにすることによって直線偏波
に変換された信号を電極板６に結合させることができ
る。

【０００９】次に、プローブ５に結合させた電磁波から
の信号出力方法について説明する。図１に示すように、
円形導波管２の終端面５の外側に方形導波管７を設け、
電極板６の回転軸として使用している金属棒９を延長し
て方形導波管７内に挿入し、同金属棒９の先端部分に平
板な電極板６を前記終端面５に対して垂直となる向きに
取り付けて、電極板６を回転させて希望する電磁波に結
合させることにより、同電極板６に電気信号を発生さ
せ、前記金属棒の部分で電気信号を方形導波管７の内部
に伝え、方形導波管７内に挿入されている部分で電磁波
を励振させて、同方形導波管７から励振させた電磁波を
取り出してコンバータに信号として入力する。直線偏波
（垂直偏波及び水平偏波）、又は円偏波（左旋及び右旋
円偏波）の信号に対し、希望信号の電界の向きに電極板
６の向きを合致させて希望する信号を選択して一つの方
形導波管７から信号出力し、同出力をコンバータに入力
して、同コンバータで局部発振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
受信することができるようになり、構造が簡単で価格の
安い、経済的な受信システムを提供することができる。

【００１０】

【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内に導入し得る開口部１とし、他端を導入
された電磁波を反射せしめる終端面５とし、円形導波管
２の終端面５の外側に方形導波管７を設け、円形導波管
２の管軸の延長線と前記方形導波管７の管軸とが直交す
る配置としている。なお、図１において、１７、１８、
１９及び２０は切欠き線を示す〔以下、図６（Ａ）、図
７（Ａ）及び図８（Ａ）において同じ〕。図３は、図１
の部分拡大図であり、同図に示すように、円形導波管２
の内部の終端面５に垂直に、円形導波管２の管軸を中心
として回転可能とした金属棒９を設けて、同金属棒９を
延長して円形導波管２及び方形導波管７の側壁を貫通さ
せて、方形導波管７の内部で絶縁材料製の回転軸１０に
接いで、同回転軸１０を方形導波管７の側面に設けた駆
動部８と連結している。駆動部８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軸１０、及
び金属棒９を回転させることができるようにし、金属棒
１０の先端部分に平板な電極板６を円形導波管２の終端
面５に対して垂直となる向きに取り付けた構造としてい
る。

【００１１】電極板６は、略方形の形状とし、同方形の
一辺を金属棒９に巻き付けて固定するか、あるいは金属
棒９の先端に割り込み等をいれて、同割り込み部に挟み
込む等の方法で方形の一辺を円形導波管２の管軸にほぼ
位置するように固定し、固定した辺を中心として他辺を
回転させるようにしている。電極板６の終端面５と平行
となる辺の長さは、電磁波を効率良く電極板６に結合さ
せることができる長さとし、また、電磁波を効率良く電
極板６に結合させることができれば、電極板６の形状は
方形でなくとも良く、加工のしやすさで選択が可能であ
る。円形導波管２の開口部１からみた電極板６の端面の
向きを、円形導波管２の内部に導入された電磁波の電界
の向きと平行にし、同電磁波を電極板６に結合させて電
気信号に変換し、同電気信号を金属棒９で方形導波管７
内部に伝え、同金属棒９の方形導波管７内に挿入されて
いる部分で電磁波を励振させて、同方形導波管７から信
号を出力し、コンバータに入力するようにしている。

【００１２】円形導波管２に導入された電磁波を効率良
く電気信号に変換できるようにするため、円形導波管２
の管軸方向に沿った終端面５から電極板６の先端迄の長
さａを、同電極板６に結合させる電磁波の波長の約１／
４の長さとして、円形導波管２に導入された電磁波の電
界が最大となる位置になるようにしている。さらに、方
形導波管７の内部で電磁波を効率良く励振させるため、
方形導波管７の上面の終端面と金属棒９との距離ｂを、
金属棒９で励振させる電磁波の波長の約１／４の長さと
なるようにしている。方形導波管７内の金属棒９の挿入
の深さは、電磁波を効率良く励振させることができるよ
うに、調整して決定する。図１において、円形導波管２
の内部の開口部１側に設けている金属塊３及び４は９０
度位相器であり、９０度位相器で円形導波管２内に導入
された円偏波を直線偏波に変換している。

【００１３】図２は、図１の正面図であり、同図に示す
ように、金属塊３及び４は、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
して、円形導波管２の内壁部に取り付け、円形導波管２
の管軸方向に沿った金属塊３及び４の長さは、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。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。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、また、金属塊３及び
４を使用する代わりに、円形導波管２の内部を楕円状に
変形させても良く、加工のしやすさによって選択が可能
である。

【００１４】図６（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３及び４を使用する代わり
に金属板１１及び１２を使用した例であり、（Ｂ）図
は、（Ａ）図の正面図である。９０度位相器として使用
する略長方形の金属板１１及び１２は、（Ｂ）図に示す
ように、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１１及び１２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１１及び１２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ＴＥ１
１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。金属板１１及び１
２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１１及び１２
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。

【００１５】図７（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、（Ｂ）図は、（Ａ）図の正面図である。図
１に示す実施例との相違は９０度位相器として、金属塊
３及び４を使用する代わりに金属製ビス１３及び１４を
複数個使用した点であり、（Ｂ）図に示すように、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、（Ａ）図に示すように、円形導波管２の管
軸方向に沿って並べて、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。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。

【００１６】図８（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、（Ｂ）図は、（Ａ）図の正面図である。図
１に示す実施例との相違は９０度位相器として、金属塊
３及び４を使用する代わりに略長方形の誘電体板１５を
使用している点であり、（Ｂ）図に示すように、円形導
波管２の対向する内壁の表面で誘電体板１５の長手方向
の両端を挟持し、円形導波管２の管軸方向に沿った誘電
体板１５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。誘電体
板１７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、位相器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。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればＢ
Ｓ用及びＣＳ用に共用とした円偏波及び直線偏波共用一
次放射器を使用して、同一次放射器をリフレクタの焦点
に配置し、リフレクタの向きをＢＳ受信のときは放送衛
星の方向にし、ＣＳ受信のときは通信衛星の方向にし
て、ＢＳ及びＣＳを受信可能としており、従来のように
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、リフレクタの焦点をずらせて、
リフレクタの一端の焦点にＢＳ用の一次放射器を配置
し、リフレクタの他端の焦点にＣＳ用の一次放射器を配
置して、リフレクタの向きを各々の衛星の向きにして、
ＢＳの電波及びＣＳの電波を受信するようにしたものよ
り、構造が簡単で価格の安い、経済的な受信システムを
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】図１の部分拡大図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、直線偏波（水平偏波及び垂
直偏波）、並びに円偏波（左旋及び右旋）を受ける場合
の電極板の配置を示す説明図である。

【図５】円偏波（右旋円偏波及び左旋円偏波）の説明図
である。

【図６】（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７】（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８】（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誘電体板を使用
した例であり、（Ｂ）図は、（Ａ）図の正面図である。

【図９】リフレクタと一次放射器の配置を示す説明図で
あり、（Ａ）図は、従来例を示し、（Ｂ）図は、本発明
の実施例を示す。

【符号の説明】

１ 開口部 ２ 円形導波管 ３ 金属塊 ４ 金属塊 ５ 終端面 ６ 電極板 ７ 方形導波管 ８ 駆動部 ９ 金属棒 １０ 回転軸 １１ 金属板 １２ 金属板 １３ 金属ビス １４ 金属ビス １５ 誘電体板 １７ 切欠き線 １８ 切欠き線 １９ 切欠き線 ２０ 切欠き線 ２５ リフレクタ ２６ 一次放射器 ２７ 一次放射器 ２８ リフレクタ ２９ 一次放射器

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、直線偏波（水平偏波及び
垂直偏波）を受ける場合の電極板の配置を示す説明図で
ある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】円偏波（左旋及び右旋）を受ける場合の説明図
であり、（Ａ）及び（Ｂ）は、円偏波（左旋及び右旋）
の説明図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、円偏波（左旋及
び右旋）を受ける場合の電極板の配置を示す説明図であ
る。

Claims (3)

【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
   管の終端面の外側に方形導波管を設け、前記円形導波管
   の管軸の延長線と前記方形導波管の管軸とが直交する配
   置とし、前記円形導波管の内部の終端面に垂直に、円形
   導波管の管軸を中心として回転可能とした金属棒を設け
   て、同金属棒を延長して前記円形導波管及び方形導波管
   の側壁を貫通せしめて、同方形導波管の内部で絶縁材料
   製の回転軸に接いで、同回転軸を同方形導波管の側面に
   設けた駆動部と連結し、前記金属棒の先端部分に平板な
   電極板を前記終端面に対して垂直となる向きに取り付け
   て、前記開口部からみた前記電極板の端面の向きを回転
   させて、円形導波管の内部に導入された電磁波の電界の
   向きと平行にして、同電磁波を前記電極板に結合せし
   め、前記方形導波管内に挿入されている前記金属棒の部
   分で電磁波を励振させて、同方形導波管から信号を出力
   する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】 前記電極板を略方形の形状とし、同方形
   の一辺をほぼ中心軸として回転せしめることを特徴とす
   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】 前記円形導波管の内部の開口部側に、９
   ０度位相器を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。