JPH0736487B2 - 反射鏡アンテナ - Google Patents

反射鏡アンテナ

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JPH0736487B2
JPH0736487B2 JP63077006A JP7700688A JPH0736487B2 JP H0736487 B2 JPH0736487 B2 JP H0736487B2 JP 63077006 A JP63077006 A JP 63077006A JP 7700688 A JP7700688 A JP 7700688A JP H0736487 B2 JPH0736487 B2 JP H0736487B2
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JP
Japan
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frequency band
waveguide
mode
radio waves
horn
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貴 蛭子井
龍宏 野口
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は地上公衆通信や衛星通信に用いられ、マイク
ロ波帯やミリ波帯の電波を送受信する反射鏡アンテナに
関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は、例えば特開昭52−156537号公報に示される従
来の反射鏡アンテナの構成図である。第4図(a)はそ
の反射鏡アンテナの側面図であり、第4図(b)はその
正面図である。図において、11は電波を反射する反射
鏡、12は反射鏡11を照射して電波の送受信を行う一次ホ
ーン、13は上記一次ホーン12に接続された給電口であ
り、例えば、13aは低周波数帯用の電力の給電口、13bは
高周波数帯用の電力の給電口である。
従来の反射鏡アンテナは上記のように構成され、例えば
反射鏡11の焦点に設定された一次ホーン12から放射され
た球面波は、反射鏡11で平面波に変換され、平面波の進
行方向に放射電力の強い放射パターンを実現できる。ま
た、上記進行方向に沿って反射鏡11に入射してきた平面
波は、反射鏡11で反射した後一次ホーン12に効率良く収
束することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、第4図に示すような従来の反射鏡アンテナを
低周波数帯と高周波数帯との二つの周波数帯で使用する
場合、一次ホーン12を周波数変化の小さい形状として、
反射鏡11のエッジ方向のレベルを二つの周波数帯でほぼ
等しくすると、反射鏡11から放射される二次の放射パタ
ーンのビーム幅が、周波数に応じて変化する。従って、
所望のサービスエリアを照射する場合、サービスエリア
内の最低利得を最大とする最適設計を、どちらか一方の
周波数帯で実施することが可能であるが、両方の周波数
帯で実施することは困難である。
一方、上記一次ホーン12を周波数変化の大きい形状とし
て、反射鏡11のエッジ方向のレベルを二つの周波数帯で
変化させ、例えば低周波数帯で約−10dBとし、高周波数
帯では−10dB以下で等価的に反射鏡11の照射面積が小さ
くなる程度にすることによって、二次の放射パターンの
ビーム幅をほぼ等しくすることができる。しかし、低周
波数帯に比べて高周波数帯においては、一次ホーン12の
放射パターンの低いレベルまで、更にはサイドローブま
で含めて反射鏡11に照射する必要があり、上記放射パタ
ーンの非回転対称性及び交差偏波成分の増大により、反
射鏡11から放射される二次の放射パターンが非回転対称
になったり、交差偏波レベルが高くなるという問題点が
あった。
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、低周波数帯と高周波数帯とにおいてビーム幅
がほぼ等しい放射パターンを実現できるとともに、高周
波数帯において回転対称で、交差偏波レベルの低い放射
パターンを実現できる反射鏡アンテナを得ることを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る反射鏡アンテナは、電力の供給を行う給
電口3と、この給電口3に接続された第1導波管(テー
パ導波管4)と、この第1導波管に接続された第2導波
管(円形導波管5)と、この第2導波管に接続され電波
の送受信を行うホーン部6とから構成される一次ホーン
2を備え、上記第2導波管の内径を、低周波数帯におい
ては基本モードの電波のみが伝播し、かつ高周波数帯に
おいては基本モードの電波の他に高次モードの電波も伝
播するように寸法設定したことを特徴とするものであ
る。
〔作用〕
第2導波管(円形導波管5)の内径を上記のように寸法
設定することにより、一次ホーン2は、低周波数帯にお
いては基本モードの電波のみで励振され、高周波数帯に
おいては基本モードの電波の一部が第1導波管(テーパ
導波管4)と第2導波管(円形導波管5)との接続部、
及び第2導波管(円形導波管5)とホーン部6との接続
部で高次モードの電波に変換され、従って基本モード及
び高次モードの複モードの電波で励振される。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の一実施例に係る反射鏡アンテナを示
す構成図である。第1図(a)はその反射鏡アンテナの
側面図であり、第1図(b)はその正面図である。図に
おいて、1は反射鏡、2は反射鏡1を照射する一次ホー
ン、3は上記一次ホーン2に接続された給電口であり、
例えば、3aは低周波数帯用の電力の給電口、3bは高周波
数帯用の電力の給電口である。
第2図はこの実施例の反射鏡アンテナの構成要素である
円錐形の一次ホーン2の構造を示す図である。第2図
(a)はその一次ホーンの側面図であり、第2図(b)
はその正面図である。図において、3は電力の給電を行
う給電口、4は第1導波管としてのテーパ導波管、5は
第2導波管としての円形導波管、6はホーン部であり、
それぞれ連続して接続されている。この実施例では、上
記円形導波管5の内径を、低周波数帯においては基本モ
ードであるTE11モードの電波のみが伝播し、高次モード
であるTM11モードの電波が伝播しない寸法で、かつ高周
波数帯においてはTE11モードのほかにTM11モードの電波
も伝播する寸法となる。すなわち、これらの条件より、
この円形導波管5の内径寸法は、例えば高周波数帯の最
低周波数の波長の1.22倍より大きく、かつ低周波数帯の
最高周波数の波長の1.22倍より小さい範囲内に存在す
る。
導波管を伝搬するモードの遮断になる径Dcutoffは、次
の式で表される。
ここで、λは波長,χ[m]は、TEnmモードの場合,m次
ベッセル関数の零点、TMnmモードの場合,m次ベッセル関
数の微分の零点である。
TM11モードの場合、χ[m]の値は3.831706であるの
で、TM11モードが遮断になる径は上式(1)よりDcutof
f=1.2197λとなる。
本実施例では、低周波数帯においては、高次モードであ
るTM11モードが伝搬しない径を選ぶので、径が、その周
波数帯の最高周波数の波長の1.22倍より小さければそれ
以下の周波数においてはTM11モードは伝搬しない。一
方、高周波数帯においては、TM11モードも伝搬するよう
な径を選ぶので、径は、その周波数帯の最低周波数の1.
22倍より大きくなければならない。
また本実施例では、高周波数帯ではTE11,TM11モードが
伝搬し、低周波数帯ではTE11モードのみが伝搬するとい
う条件より、低周波数帯の最高周波数は、高周波数帯の
最低周波数より小さくなければならない。
TE11モードが遮断になる径は上式(1)においてχ
[m]=1.841184であるので、Dcutoff=0.59λであ
る。
ここで、本実施例の内径寸法の限定のもとで、低周波数
帯の最高周波数の波長の0.59倍が、高周波数帯域の最低
周波数の波長の1.22倍よりも大きいと、低周波数帯でTE
11モードが伝搬しないことになる。よって、低周波数帯
の最高周波数の波長の0.59倍は、高周波数帯域の最低周
波数の波長の1.22倍よりも小さくなければならない。
次に、各周波数帯の帯域についての条件は、低周波数帯
においては、TE11モードは伝搬し,TM11モードが伝搬し
ないという条件より、低周波数帯の最高周波数の波長を
λL(h),低周波数帯の最低周波数の波長をλL(l)とする
と、 1.22λL(h)>0.59λL(l) ……(2) よって、低周波数帯の中心周波数の波長をλL(o)とし、
かつ周波数帯域の半分の波長をΔλとすると、 1.22(λL(o)−Δλ)>0.59(λL(o)+Δλ)……
(3) Δλ<0.348λL(o) ……(4) となる。すなわち、低周波数帯の周波数帯域は、その波
長帯が、中心周波数の波長の0.696倍より小さくなけれ
ばならない。
上記のように構成された円錐形の一次ホーン2において
は、給電口3から低周波数帯及び高周波数帯の電波が基
本モードであるTE11モードとして給電され、低周波数帯
のTE11モードの電波はテーパ導波管4と円形導波管5と
の接続部及び円形導波管5とホーン部6との接続部で高
次モードに変換されることなく開口面まで伝播し、上記
円錐形の一次ホーン2はTE11モードの電波のみで励振さ
れる。また、上記高周波数帯のTE11モードの電波の一部
は、テーパ導波管4と円形導波管5との接続部、及び円
形導波管5とホーン部6との接続部でそれぞれTM11モー
ドに変換され、従ってTE11モードとTM11モードとの電波
がホーン部6の開口面まで伝播し、上記円錐形の一次ホ
ーン2はTE11モードとTM11モードとの複モードの電波で
励振される。
また、テーパ導波管4の開き角と円形導波管5の長さを
変化させることによって上記両モードの振幅比と位相差
とを調整することができ、従って所望の値を得るように
設計することによって、高周波数帯においては、回転対
称でかつ交差偏波レベルの低い放射パターンを実現する
ことができる。さらにホーン部6の開き角と開口径とを
適切に選定することによって、低周波数帯と高周波数帯
とでビーム幅が大きく異なる放射パターンを実現するこ
とができる。例えば第3図に、低周波数帯(20GHz帯)
の周波数のTE11モードで励振した場合の放射パターン
と、高周波数帯(30GHz帯)の周波数のTE11モードで励
振した場合の放射パターンと、高周波数帯の上記周波数
の複モードで励振した場合の放射パターンとを合わせて
示す。この第3図から分かるように主偏波の放射パター
ンについては、低周波数の放射パターンに比べて高周波
数の放射パターンが鋭くなっている。また、交差偏波の
高周波数の放射パターンについては、TE11モードで励振
した場合より複モードで励振した場合の方が、上記放射
パターンのレベルが十分に小さくなっていることが分か
る。
上記のように構成された一次ホーン2を用いた反射鏡ア
ンテナにおいては、反射鏡1のエッジ方向を例えば第3
図に示すように定めると、低周波数帯のエッジレベルを
約−10dBとし、高周波数帯のエッジレベルを約−20dBと
することができるので、高周波数帯における反射鏡1の
照射領域を小さくすることができ、反射鏡1から放射さ
れる二次の放射パターンのビーム幅を低周波数帯と高周
波数帯とでほぼ等しくすることができる。さらに、高周
波数帯においては複モードで励振しているので、反射鏡
1を照射する領域内における交差偏波レベルを小さくす
ることができ、二次の放射パターンにおいても交差偏波
レベルを小さくすることができる。
従って、このような反射鏡アンテナにおいては、低周波
数帯と高周波数帯との放射パターンのビーム幅をほぼ等
しくすることができ、かつ高周波数帯の放射パターンを
回転対称でかつ交差偏波レベルの低いものとすることが
できる。
なお、上記実施例は高次モードを発生させる構造として
テーパ導波管と円形導波管を用いた場合について説明し
たが、アイリスやグループ等を用いて高次モードを発生
させても同様の効果を得ることができる。また、一次ホ
ーンとして一つの円錐ホーンの複モードホーンを用いた
場合について説明したが、角錐ホーンの複モードホーン
を用いたり、これらのホーンを複数個用いても同様の効
果を得ることができる。さらに、反射鏡として修整鏡面
を用いても同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、電力の給電を行う給電口
と、この給電口に接続された第1導波管と、この第1導
波管に接続された第2導波管と、この第2導波管に接続
されたホーン部とから成る一次ホーンを備え、上記第2
導波管の内径を、低周波数帯においては基本モードの電
波のみが伝播し、かつ高周波数帯においては基本モード
の他に高次モードの電波も伝播するように寸法設定して
構成したので、低周波数帯と高周波数帯とにおいてビー
ム幅がほぼ等しい放射パターンを実現できるとともに、
高周波数帯において回転対称で、交差偏波レベルの低い
放射パターンを実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)はこの発明の一実施例に係る反射鏡アンテ
ナの側面図、第1図(b)はその反射鏡アンテナの正面
図、第2図(a)はこの実施例の反射鏡アンテナに備え
られる一次ホーンの側面図、第2図(b)はその一次ホ
ーンの正面図、第3図はその一次ホーンの放射パターン
図、第4図(a)は従来の反射鏡アンテナの側面図、第
4図(b)はその従来の反射鏡アンテナの正面図であ
る。 1……反射鏡、2……一次ホーン、3,3a,3b……給電
口、4……テーパ導波管(第1導波管)、5……円形導
波管(第2導波管)、6……ホーン部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電波を反射する反射鏡と、この反射鏡を照
    射して電波の送受信を行う一次ホーンとを備え、低周波
    数帯と高周波数帯との二つの周波数帯の電波を送受信す
    る反射鏡アンテナにおいて、 上記一次ホーンは、電力の供給を行う給電口と、この給
    電口に接続された第1導波管と、この第1導波管に接続
    された第2導波管と、この第2導波管に接続された電波
    の送受信を行うホーン部とから構成され、 上記第2導波管は、低周波数帯においては基本モードの
    電波のみが伝播し、かつ高周波数帯においては基本モー
    ドの電波の他に高次モードの電波も伝播するように、そ
    の内径寸法が、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、かつ上記低周波数帯の最高周波数の波
    長の1.22倍より小さい範囲内に設定されていることを特
    徴とする反射鏡アンテナ。
JP63077006A 1988-03-30 1988-03-30 反射鏡アンテナ Expired - Lifetime JPH0736487B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62199102A (ja) * 1986-02-27 1987-09-02 Nec Corp 電磁ホ−ン
JPH0249042B2 (ja) * 1986-02-25 1990-10-29 Dx Antenna 2shuhasutaikyoyoichijihoshaki
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