JPH0722803A - 偏分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円形主導波管に対し２つの方形導波管を接続
し、互いに直交する偏波をとり出す偏分波器において、
高次モードがカップリングする可能性をなくす。また、
２種類の周波数帯の信号を伝送できるようにし、かつ、
小型化を図る。 【構成】 使用周波数帯の信号を伝送し、互いに管軸が
直交する１組の方形導波管４ａ，４ｂを、該導波管間隔
を約λg1／２，もしくはλg1／２以上離して接続する。
また、上記１組の方形導波管４ａ，４ｂを接続してでき
る空き領域に、もう１つの周波数帯の信号を伝送するも
う１組の方形導波管４ｃ，４ｄを同じ手法で接続する。 【効果】 １つの周波数帯で互いに直交した２つの偏波
を伝送することができる。また２つの周波数帯の各々で
直交した２つの偏波を伝送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏分波器に関し、特に
互いに直交する２つの偏波を伝送するアンテナ給電回路
の偏分波器の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、１種類以上の周波数帯の信号を
伝送し、かつそれぞれの周波数に対して互いに直交する
偏波を伝送する導波管としては、円形導波管がよく使用
される。こうした円形導波管に、方形導波管の管軸が直
交するように設けられた従来の第１例の偏分波器として
は、図３のような構成をもつものがある。図３におい
て、１は円形主導波管、２は短絡端、３ａ，３ｂは結合
孔、４ａ，４ｂは方形導波管、７は金属片である。結合
孔３ａ，３ｂは円形主導波管１の壁面に短絡端２から同
位置に９０度離して設けられており、それぞれの結合孔
３ａ，３ｂを介して１組の方形導波管４ａ，４ｂが設け
られている。また、円形主導波管１の壁面にその管軸方
向に沿って金属片７が設けられている。それぞれの方形
導波管４ａ，４ｂの最適な電気的短絡距離がＸ方向偏波
信号とＹ方向偏波信号では異なるため、これを金属片７
を設けて調整している。この金属片７を設けることによ
り、短絡端２から同位置にある方形導波管４ａ，４ｂへ
必要な信号を通過させることができる。図３の従来例１
の偏分波器では、以上のようにして、互いに直交する２
つの偏波を伝送することができる。

【０００３】また、従来の第２例の偏分波器として、特
開平３−２５３１０１号公報に開示された図４に示すも
のがあった。図４に示す偏分波器２００は、円形導波管
２１，方形導波管２２Ａ，２２Ｂおよび円形−方形導波
管変換用テーパ部２３からなり、２８は入力端子、２
９，３０は出力端子で、各出力端子２９，３０から垂直
偏波，水平偏波をそれぞれ取り出すように構成されてい
る。ここで、テーパ部２３が水平偏波に対して短絡器と
して動作するのは、該テーパ部２３の導波器の縦寸法
が、普通、導波器の横寸法の１／２となっており、水平
偏波は垂直偏波の１／２の周波数でカットオフとなるた
めである。また、２６は円形導波管２１と、方形導波管
２２Ｂとの間に設けられた整合用窓である。

【０００４】ところが、この従来の第２の偏分波器２０
０では、上述したように、テーパ部２３が、水平偏波に
対しては短絡器として動作するが、特にミリ波帯のよう
な高周波では、このテーパ部を含み、その設計，製作が
困難であるという問題があった。

【０００５】また、図５は同じく特開平３−２５３１０
１号公報に開示された従来の第３例の偏分波器３００を
示す。図５に示す偏分波器３００は、円形導波管３１，
方形導波管３２Ａ，３２Ｂ，短絡棒３４、および短絡器
３５からなり、入力端子３８より入射する垂直偏波は短
絡棒３４により、水平偏波は短絡器３５によりそれぞれ
反射され、方形導波管３２Ａ，３２Ｂ内の電磁界を最大
に励振して、それぞれ方形導波管３２Ａ，３２Ｂよりな
る出力端子３９，４０から取り出すように構成されてい
る。また、３６Ａ，３６Ｂは円形導波管３１と、方形導
波管３２Ａ，３２Ｂのそれぞれとの間に設けられた整合
用窓である。

【０００６】ところが、この図５に示す従来例３の偏分
波器３００では、短絡棒３４の取付け位置の調整，設置
方法、および水平偏波に対する損失の増加等の点におい
て問題が生じ、充分な整合と好適な交差偏波識別度とを
実現することは困難であった。すなわち、短絡棒３４の
調整を連続的に可変とすることが困難であるために、製
作精度を考慮した際に、ミリ波帯のような周波数におい
て所望の特性を得ることは容易ではなかった。

【０００７】さらに、図６は特開昭６０−１４５０１号
公報に開示された従来の第４例の偏分波器４００を示
し、図６において、この偏分波器４００は、その軸方向
の２ケ所に各４個の金属片４７を設けた円形主導波管４
１、該円形主導波管４１に、該各４個の金属片４７を設
けた位置にて、結合孔４２を介して接続され、互いに直
交するよう設けられた２つの矩形副導波管４９，５０、
該矩形副導波管４９，５０のそれぞれ用に設けられた反
射板５１，及び円形ショート板４８とから構成されてい
る。

【０００８】本従来例４の偏分波器４００では、図示の
左端より入力する互いに直交する二つの偏波信号Ｅ1 ，
Ｅ2 のうち、Ｅ1 信号のみは反射板５１により反射さ
れ、結合孔４２を介して広帯域にかつ能率良く矩形副導
波管４９に分波される。一方、信号Ｅ2 は結合孔４２，
矩形副導波管４９および反射板５１により伝送特性上何
ら影響を受けずに矩形副導波管５０の方向に伝送され、
円形ショート板４８により反射され、結合孔４２を介し
て矩形副導波管５０に広帯域に、かつ能率良く出力され
る。

【０００９】しかるに、この図６に示す従来例４の偏分
波器４００では、２つの矩形副導波管４９，５０、及び
計８つの金属片４７等を必要とし、その構造が複雑であ
り、また、その製作精度を考慮した際に、ミリ波帯のよ
うな周波数において所望の特性を得ることは容易ではな
かった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
例１の偏分波器では、円形主導波管１の短絡端２の最適
位置がＹ方向偏波信号に対する場合と、Ｘ方向偏波信号
に対する場合とでは異なる。これは、同じ短絡端距離に
した場合のＸ方向偏波信号に対する入力アドミッタンス
と、Ｙ方向偏波信号に対する入力アドミッタンスが異な
るためである。従って、例えばＸ方向偏波信号に対して
短絡端２を最適な位置にした場合、Ｙ方向偏波信号のみ
に影響する整合素子が必要であった。そこで、図３に示
す金属片７を設ける必要があった。

【００１１】しかし、この構成では、両結合孔３ａ，３
ｂが円形主導波管１の管軸方向に対し同位置にあるた
め、結合孔３ａ，３ｂ付近で高次モードが発生した場
合、所望の偏波に対して直交した成分をもう一方の結合
孔３ａ，３ｂにカップリングしてしまうという可能性が
あった。

【００１２】また、上記従来例２による偏分波器２００
では、水平偏波に対してはテーパ部２３が短絡器として
動作するが、特にミリ波帯に適用する際に、その設計，
製作上に問題があった。また、このように、テーパ部３
を設けると、２種類の周波数帯の信号を分波することは
できないものであった。

【００１３】さらに、上記従来例３による偏分波器３０
０では、図５に示すように、短絡棒３４の取付け位置の
調整，設置方法、および水平偏波に対する損失の増加，
等の点において問題が生じ、充分な整合と好適な交差偏
波識別度とを実現することが困難であり、製作精度を考
慮した際に、ミリ波帯のような周波数において所望の特
性を得ることは容易ではなかった。

【００１４】さらに、図６に示す従来例４による偏分波
器４００では、矩形副導波管４９，５０、及び計８つの
金属片４７等が必要で、構造が複雑で、製造が困難であ
るという問題があった。

【００１５】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、結合孔付近で高次モードが発生
した場合、所望の偏波に対して直交した成分をもう一方
の結合孔にカップリングするということのない、しかも
その設計，製作上においても問題がなく、ミリ波帯のよ
うな周波数において所望の特性を得ることのできる偏分
波器を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる偏分波器
は、円形主導波管と、円形主導波管の管軸と直角方向に
結合孔を介して接続される方形導波管とから構成される
偏分波器において、不要高次モードが遮断となる円形導
波管径を選定し、一組の同じ周波数帯の信号を伝送する
方形導波管を、短絡端より約λg1／４離した位置に１つ
接続し、そこからさらに約λg1／２またはそれ以上離し
た位置にもう１つ接続したものである。

【００１７】またこの発明にかかる偏分波器は、２種類
の周波数帯の信号を伝送できるようにするため、上記の
構成にてできる空き領域を利用し、もう一組の方形導波
管を同じ手法にて接続したものである。

【００１８】

【作用】この発明においては、不要高次モードが遮断と
なる円形導波管径を選定し、一組の同じ周波数帯の信号
を伝送する方形導波管を、短絡端より約λg1／４離した
位置に１つ接続し、そこからさらに約λg1／２またはそ
れ以上離した位置にもう１つ接続する構成としたので、
整合素子である金属片を挿入する必要がなくなる。

【００１９】また、結合孔付近で不要高次モードが発生
したとしても、結合孔同士の間隔は約λg1／２またはそ
れ以上離れているため、高次モードは十分減衰し、基本
ＴＥ11モードのみをカップリングすることができる。

【００２０】また、周波数帯の異なるもう１組の方形導
波管を組み合わせることにより、２種類の周波数帯の信
号を伝送させることができる。

【００２１】

【実施例】実施例１．以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の一実施例による偏
分波器を示す図である。図１において、１は円形主導波
管、２は該円形主導波管１の短絡端、３ａ，３ｂは上記
円形主導波管１に設けられた一対の結合孔、４ａ，４ｂ
は上記円形主導波管１に上記結合孔３ａ，３ｂをそれぞ
れ介して結合するよう、上記円形主導波管１の管軸方向
に直角な方向にその管軸方向が向くよう設けられた一対
の方形導波管，あるいは不要な信号を阻止する一対のろ
波器である。上記結合孔３ａ，３ｂは円形主導波管１の
壁面に設けられており、それぞれの結合孔３ａ，３ｂを
介して１組の上記方形導波管，あるいはろ波器４ａ，４
ｂが設けられている。ここで、使用周波数帯の管内波長
をλg1とした場合、結合孔３ａの位置は短絡端から約λ
g1／４の位置に、結合孔３ｂは約３λg1／４の位置に設
けられる。

【００２２】次に、動作について説明する。円形主導波
管１に入射される垂直偏波５及び水平偏波６は、電気的
遮断面である該円形主導波管１の短絡端２により反射さ
れ、結合孔３ａ，３ｂを通り、それぞれ方形導波管４
ａ，４ｂへ導かれる。

【００２３】このとき、２つの結合孔３ａ，３ｂ間は、
距離が約λg1／２だけ離れているため、円形主導波管１
内において該結合孔３ａ，３ｂ付近で不要高次モードが
発生したとしても、これを該円形主導波管１内を伝搬す
る間に該円形主導波管１内で十分に減衰させることがで
き、従って、互いに直交する２つの偏波は、結合孔３
ａ，３ｂを介して基本ＴＥ11モードのみを方形導波管４
ａ，４ｂに通過させることができる。

【００２４】このような本実施例１では、偏波の異なる
２つの信号を、同一の円形主導波管１を通過させ、かつ
これから所望の垂直偏波８ａ、及び水平偏波９ａをそれ
ぞれ取り出すようにすることができる。しかも、本実施
例１の構成では、短絡をチョーク構造付の可変短絡とす
ることにより、従来例３の偏分波器３００におけるよう
な短絡棒４の取付け位置の調整，設置方法、および水平
偏波に対する損失の増加，等の問題を生じることなく、
短絡位置調整等を非常に容易とすることができる。しか
も従来例２のテーパ部２３を有する偏分波器２００，従
来例４の矩形副導波間４９，５０，金属片４７を有する
偏分波器４００等と異なり、ミリ波帯においても製作精
度を保って非常に簡易に製造することができるものであ
る。

【００２５】実施例２．図２は本発明の第２の実施例に
よる偏分波器を示し、図２の本実施例２の構成は、図１
の構成に対して、もう１組の方形導波管を同じ手法によ
り接続したものである。即ち、図２において、１は円形
主導波管、２は該円形主導波管１の短絡端、３ａ，３ｂ
は上記円形主導波管１に設けられた一対の結合孔、４
ａ，４ｂは上記円形主導波管１に上記結合孔３ａ，３ｂ
をそれぞれ介して結合するよう上記円形主導波管１の管
軸方向に直角な方向にその管軸方向が向くよう設けられ
た一対の方形導波管，あるいは不要な信号を阻止する一
対のろ波器である。３ｃ，３ｄは上記円形主導波管１に
設けられたもう一対の結合孔、４ｃ，４ｄは上記円形主
導波管１に上記結合孔３ｃ，３ｄを介して結合するよ
う、上記円形主導波管１の管軸方向に直角な方向にその
管軸方向が向くよう設けられたもう一対の方形導波管，
あるいは不要な信号を阻止するろ波器である。

【００２６】ここで、使用周波数帯の管内波長をλg1と
した場合、結合孔３ａの位置は短絡端２から約λg1／４
の位置に、結合孔３ｂは短絡端２から約３λg1／４の位
置に設けられ、該使用周波数帯λg1に対して、もう１つ
の周波数帯の管内波長をλg2とした場合、結合孔３ｃの
位置は短絡端２から約λg2／４の位置に、結合孔３ｄの
位置は短絡端２から約３λg2／４の位置に設けられる。

【００２７】次に、動作について説明する。本実施例２
では、実施例１に比し、方形導波管の対をもう一対４
ｃ，４ｄ設けたことにより、２つの周波数帯の信号を分
波することができる。即ち、１つの周波数帯（管内波長
λg1）の信号の垂直偏波５、及び水平偏波６は、電気的
遮断面である短絡端２により反射されて、結合孔３ａ，
３ｂを通り方形導波管４ａ，４ｂへ導かれる。また、も
う１つの周波数帯（管内波長λg2）の信号の垂直偏波
５、及び水平偏波６は、電気的遮断面である短絡端２に
より反射されて、結合孔３ｃ，３ｄを通り方形導波管４
ｃ，４ｄへ導かれる。

【００２８】この際、同一周波数帯の信号を通す方形導
波管，あるいはろ波器４ａ，４ｂ、及び４ｃ，４ｄのそ
れぞれに対応し偏波の異なる２つの結合孔３ａ，３ｂ、
及び３ｃ，３ｄ間は、それぞれの管内波長λg に対しλ
g ／２離れているため、円形主導波管１内の結合孔付近
で不要高次モードが発生したとしても、これを該円形主
導波管１内を伝搬する間に十分に減衰させることがで
き、基本ＴＥ11モードのみを結合孔３ａ，３ｂ、及び３
ｃ，３ｄを介して方形導波管４ａ，４ｂ、及び４ｃ，４
ｄに通過させることができ、所望の垂直偏波８ａ，８
ｂ、及び水平偏波９ａ，９ｂを得ることができる。

【００２９】このように、本実施例２では、上記方形導
波管，あるいはろ波器の組を２組設けたことにより、２
種類の周波数帯の信号を伝送させることができるもので
ある。しかもこれを上記実施例１と同様、従来例３にお
けるような短絡棒３４の取付け位置の調整，設置方法、
および水平偏波に対する損失の増加，等の問題を生じる
ことなく、また従来例２，４と異なり、ミリ波帯におい
ても製作精度を保って非常に簡易に製造することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明にかかる偏分波
器によれば、使用周波数帯の互いに直交する偏波の分波
を約λg1／２離して行うことにより、結合孔付近で高次
モードが発生したとしてもこれを十分に減衰させること
ができ、基本ＴＥ11モードのみをカップリングさせるこ
とができ、これにより、偏波の異なる２つの信号を、同
一の円形主導波管を通過させ、所望の垂直偏波及び水平
偏波をそれぞれ取り出すことができ、しかもこれを簡易
に製造できる効果がある。

【００３１】またこの発明によれば、１組の方形導波管
の接続でできる空き領域を利用し、もう１組の方形導波
管を接続して用いることにより、同時に２種類の周波数
帯の信号を伝送させることができ、所望の垂直偏波及び
水平偏波を得ることができるとともに、空間の有効利
用，小型化を図ることができ、しかもこれを簡易に製造
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による２ポート型の偏
分波器を示す図である。

【図２】この発明の第２の実施例による４ポート型の偏
分波器を示す図である。

【図３】従来例１の偏分波器を示す図である。

【図４】特開平３−２５３１０１号公報に開示された従
来例２の偏分波器の斜視図である。

【図５】特開平３−２５３１０１号公報に開示された従
来例３の偏分波器の斜視図である。

【図６】特開昭６０−１４５０１号公報に開示された従
来例４の偏分波器の斜視図である。

【符号の説明】

１ 円形主導波管 ２ 導体短絡端 ３ａ，３ｂ 結合孔 ４ａ，４ｂ 方形導波管あるいはろ波器 ５ 垂直偏波 ６ 水平偏波 ７ 金属片 ８ａ，８ｂ 垂直偏波 ９ａ，９ｂ 水平偏波 ２００ 偏分波器 ３００ 偏分波器 ４００ 偏分波器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある周波数帯の信号を伝送する円形主導
   波管と、この円形主導波管の管軸と直角方向に結合孔を
   介して接続される方形導波管とから構成される偏分波器
   において、 上記円形主導波管に導体短絡端を設け、かつこの短絡端
   より約λg1／４（λg1：第１使用周波数帯の管内波長）
   離れた位置と、そこからさらに約λg1／２もしくはλg1
   ／２以上離れた位置とに、それぞれ各１つ，計２個の方
   形導波管を、その管軸が互いに直交するように結合孔を
   介して方形導波管を接続してなり、 不要な周波数帯の信号を阻止し、必要な周波数帯の信号
   のみを通過させることを特徴とする偏分波器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の偏分波器の円形主導波管
   の、これに上記２個の方形導波管をそれぞれ接続したそ
   の位置の反対側にできる空き領域に、 上記短絡端より約λg2／４（λg2は第２使用周波数帯の
   管内波長）離れた位置と、そこからさらにλg2／２もし
   くはλg2／２以上離れた位置とに、それぞれ各１つ，計
   ２個の方形導波管を、その管軸が互いに直交するように
   結合孔を介して方形導波管を接続してなり、 不要な周波数帯の信号を阻止し、必要な周波数帯の信号
   である第１周波数帯の信号，第２周波数帯の信号をそれ
   ぞれ伝送することを特徴とする偏分波器。