JPH0770886B2 - 楕円コルゲート給電器 - Google Patents
楕円コルゲート給電器Info
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- JPH0770886B2 JPH0770886B2 JP59174666A JP17466684A JPH0770886B2 JP H0770886 B2 JPH0770886 B2 JP H0770886B2 JP 59174666 A JP59174666 A JP 59174666A JP 17466684 A JP17466684 A JP 17466684A JP H0770886 B2 JPH0770886 B2 JP H0770886B2
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- corrugated
- modified
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
- H01Q13/0208—Corrugated horns
- H01Q13/0225—Corrugated horns of non-circular cross-section
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/12—Hollow waveguides
- H01P3/123—Hollow waveguides with a complex or stepped cross-section, e.g. ridged or grooved waveguides
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- Waveguides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、橢円コルゲート給電器たとえば楕円コルゲー
ト導波管あるいは楕円コルゲートホーンに関し、特にそ
のコルゲーションの溝の深さの設計法に関するものであ
る。
ト導波管あるいは楕円コルゲートホーンに関し、特にそ
のコルゲーションの溝の深さの設計法に関するものであ
る。
[従来の技術] 従来、橢円コルゲート導波管あるいは橢円コルゲートホ
ーンのコルゲーションの溝の深さを決定する明確な設計
手法はなく、一般的にバランストハイブリッドモードは
コルゲーションの溝の深さが自由空間波長(λ)の1/4
〜1/2の範囲で発生するという概念的な考え方の基に設
計していた。しかしながら、この方法の場合完全なバラ
ンストハイブリッドモードが得られないため、良好に調
整されたものでも主偏波に対して−30dB程度の交差偏波
成分が発生した。そのため、この方法によって設計した
橢円コルゲートホーンを放送衛星搭載用の反射鏡アンテ
ナの一次放射器として用いた場合、WARC−BS′79の交差
偏波基準を満足するのが難かしい欠点があった。また、
逆に実験的にバランストハイブリッド条件が成り立つコ
ルゲーションの溝の深さを決定するのは、ハイブリッド
条件が橢円の長軸励振モード(oddモード)及び短軸励
振モード(evenモード)の2条件があり、コルゲーショ
ンの溝の組合せは無数に有るためほとんど不可能であっ
た。
ーンのコルゲーションの溝の深さを決定する明確な設計
手法はなく、一般的にバランストハイブリッドモードは
コルゲーションの溝の深さが自由空間波長(λ)の1/4
〜1/2の範囲で発生するという概念的な考え方の基に設
計していた。しかしながら、この方法の場合完全なバラ
ンストハイブリッドモードが得られないため、良好に調
整されたものでも主偏波に対して−30dB程度の交差偏波
成分が発生した。そのため、この方法によって設計した
橢円コルゲートホーンを放送衛星搭載用の反射鏡アンテ
ナの一次放射器として用いた場合、WARC−BS′79の交差
偏波基準を満足するのが難かしい欠点があった。また、
逆に実験的にバランストハイブリッド条件が成り立つコ
ルゲーションの溝の深さを決定するのは、ハイブリッド
条件が橢円の長軸励振モード(oddモード)及び短軸励
振モード(evenモード)の2条件があり、コルゲーショ
ンの溝の組合せは無数に有るためほとんど不可能であっ
た。
[発明の目的] したがって、本発明の目的は、上述した欠点を除去し、
完全なバランストハイブリッド条件が成立する楕円コル
ゲート給電器たとえば橢円コルゲート導波管あるいはホ
ーンを簡単に設計できるようにすることにある。
完全なバランストハイブリッド条件が成立する楕円コル
ゲート給電器たとえば橢円コルゲート導波管あるいはホ
ーンを簡単に設計できるようにすることにある。
[発明の構成] 本発明による楕円コルゲート給電器たとえば橢円コルゲ
ート導波管あるいはホーンは、橢円コルケードの溝の中
の電磁界成分と橢円内部の電磁界成分が、コルゲーショ
ンの歯の先端で橢円の周方向の電界Eηと磁界Hηが零
となる条件でコルゲートの溝の深さを設計する。これに
より、従来コルゲートの溝の深さを近似的にλ/4〜λ/2
として設計していたものを厳密解で設計できるようにし
た。
ート導波管あるいはホーンは、橢円コルケードの溝の中
の電磁界成分と橢円内部の電磁界成分が、コルゲーショ
ンの歯の先端で橢円の周方向の電界Eηと磁界Hηが零
となる条件でコルゲートの溝の深さを設計する。これに
より、従来コルゲートの溝の深さを近似的にλ/4〜λ/2
として設計していたものを厳密解で設計できるようにし
た。
[実施例] 以下図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
第4図は本発明によるコルゲートの溝の深さを決定する
に当って用いる橢円柱座標系を示す。本図は橢円コルケ
ード導波管の横断面を示す。橢円柱座標系(ξ,η,z)
と直角座標系(x,y,z)との間には次の関係が成立す
る。
に当って用いる橢円柱座標系を示す。本図は橢円コルケ
ード導波管の横断面を示す。橢円柱座標系(ξ,η,z)
と直角座標系(x,y,z)との間には次の関係が成立す
る。
hは定数で橢円の共焦点間の1/2である。又、第4図に
おいて、ξ1で囲まれた橢円は橢円コルゲート導波管内
部の境界1を示す。ξ0で囲まれた橢円は橢円コルゲー
ト導波管のコルゲートの溝の最深部の境界2を示す。こ
の条件において各々の境界の長軸半径a1,a0及び短軸半
径b1,b0は次のように表わされる。
おいて、ξ1で囲まれた橢円は橢円コルゲート導波管内
部の境界1を示す。ξ0で囲まれた橢円は橢円コルゲー
ト導波管のコルゲートの溝の最深部の境界2を示す。こ
の条件において各々の境界の長軸半径a1,a0及び短軸半
径b1,b0は次のように表わされる。
又、各々の橢円の離芯率をe1,e0とすると次のような関
係が成り立つ。
係が成り立つ。
次に、第1図は橢円コルゲート導波管4の縦断面及び開
口部の断面を示す。図において、ξ0−ξ1はコルゲー
トの溝の深さであり、wはコルゲートの溝の幅、pはコ
ルゲートのピッチを示す。又、第2図は楕円コルゲート
ホーンの断面を示す。第3図(a)及び(b)は橢円バ
ランストハイブリッドモードのevenモード図及びoddモ
ード図をそれぞれ表わす。図中の矢印の方向は各々のモ
ードの電界方向を示す。又、eHE11及びoHE11の添字eは
even,oはoddを示す。更に、第5図はコルゲートの溝部
分を拡大し、その境界部分のz方向の電界Ezと溝内6の
周方向の磁界Hηの関係を示した図である。又、Youtは
コルゲートの歯の先端のアドミッタンスを示す。
口部の断面を示す。図において、ξ0−ξ1はコルゲー
トの溝の深さであり、wはコルゲートの溝の幅、pはコ
ルゲートのピッチを示す。又、第2図は楕円コルゲート
ホーンの断面を示す。第3図(a)及び(b)は橢円バ
ランストハイブリッドモードのevenモード図及びoddモ
ード図をそれぞれ表わす。図中の矢印の方向は各々のモ
ードの電界方向を示す。又、eHE11及びoHE11の添字eは
even,oはoddを示す。更に、第5図はコルゲートの溝部
分を拡大し、その境界部分のz方向の電界Ezと溝内6の
周方向の磁界Hηの関係を示した図である。又、Youtは
コルゲートの歯の先端のアドミッタンスを示す。
バランストハイブリッド条件が成り立つためには、ξ=
ξ1となるコルゲートの歯の先端1で橢円コルゲート導
波管4の電磁界の接線方向成分Ez,Eη,Hηが連続でなけ
ればならない。
ξ1となるコルゲートの歯の先端1で橢円コルゲート導
波管4の電磁界の接線方向成分Ez,Eη,Hηが連続でなけ
ればならない。
又、コルゲートの溝の幅wがw<λ/2という条件を考慮
すると、ξ1<ξ<ξ0のコルゲートの溝内6では橢円
導波管内に存在可能なモードTEモードは存在できない。
したがって、ξ=ξ1の境界で橢円導波管内の電磁界と
コルゲート溝の中の電磁界が連続でバランストハイブリ
ッドモードを発生させるためには、第5図のYoutがYout
=Hη/Ez=0の条件が、evenモード及びoddモードの両
方のモードに対して成立する。すなわち、Ez≠0よりH
η=0である。さらに、前記のようにTEモードは溝内6
で存在できないので、Eη=0である。橢円柱座標系を
用いてマックスウェルの電磁界方程式を展開しマシュー
函数を用いて整理するとξ=ξ1の境界で次の特性方程
式が成り立つ。
すると、ξ1<ξ<ξ0のコルゲートの溝内6では橢円
導波管内に存在可能なモードTEモードは存在できない。
したがって、ξ=ξ1の境界で橢円導波管内の電磁界と
コルゲート溝の中の電磁界が連続でバランストハイブリ
ッドモードを発生させるためには、第5図のYoutがYout
=Hη/Ez=0の条件が、evenモード及びoddモードの両
方のモードに対して成立する。すなわち、Ez≠0よりH
η=0である。さらに、前記のようにTEモードは溝内6
で存在できないので、Eη=0である。橢円柱座標系を
用いてマックスウェルの電磁界方程式を展開しマシュー
函数を用いて整理するとξ=ξ1の境界で次の特性方程
式が成り立つ。
マックスウェルの電磁界方程式に関する参照文献として
は、1974年6月24−30日にブタペストで開催された“マ
イクロウェーブコミュニケーション”に関する第5回セ
ミナーにジャンセン等が提出した論文「サーキュラリー
ポラライズド ホーン アンテナ ウィズ アン ア
シンメトリカル パターン」(Jansen,J.K.M and Jeuke
n,M.E.J.:“Circularly polarized horn antenna with
an asymmetrical pattern"Paper presented at Fifth C
oll.on Microwave Communication,Budapest,24−30,Jun
e1974)がある。
は、1974年6月24−30日にブタペストで開催された“マ
イクロウェーブコミュニケーション”に関する第5回セ
ミナーにジャンセン等が提出した論文「サーキュラリー
ポラライズド ホーン アンテナ ウィズ アン ア
シンメトリカル パターン」(Jansen,J.K.M and Jeuke
n,M.E.J.:“Circularly polarized horn antenna with
an asymmetrical pattern"Paper presented at Fifth C
oll.on Microwave Communication,Budapest,24−30,Jun
e1974)がある。
マシュー関数に関する参照文献としては、1967年に米商
務省標準局が発行した。“アプライド マセマテックス
シリーズ・59"中の「テーブルズ リレイティング
トウ マシュー ファンクションズ;キャラクタリステ
ィック,ヴァリューズ,コーエフィシェンツ,アンド
ジョイニング ファクターズ」(“Tables Relating to
Mathieu Functions;Charactristic,Values,coefficien
ts,and joining factors"U.S.Depertment of Commerce
National Bureau of Standards発行Applied Mathematic
s Series・59,1967)がある。
務省標準局が発行した。“アプライド マセマテックス
シリーズ・59"中の「テーブルズ リレイティング
トウ マシュー ファンクションズ;キャラクタリステ
ィック,ヴァリューズ,コーエフィシェンツ,アンド
ジョイニング ファクターズ」(“Tables Relating to
Mathieu Functions;Charactristic,Values,coefficien
ts,and joining factors"U.S.Depertment of Commerce
National Bureau of Standards発行Applied Mathematic
s Series・59,1967)がある。
evenモードでは oddモードでは ただし、p:ハイブリッドモードの次数,設計上はp=1
とする。
とする。
q1:(kh)2/4 k:2π/λ λ:波長 Jop:奇・第1種変形マシュー函数 Jop′:奇・第1種変形マシュー函数の1次微分 Nop:奇・第2種変形マシュー函数 Nop′:奇・第2種変形マシュー函数の1次微分 Jep:偶・第1種変形マシュー函数 Jep′:偶・第1種変形マシュー函数の1次微分 Nep:偶・第2種変形マシュー函数 Nep′:偶・第2種変形マシュー函数の1次微分 (4),(5)式の両方の特性方程式が成立する条件が
完全なバランストハイブリッド条件である。この条件を
用いてξ1,ξ0,q1の値を求め、前記(1),(2),
(3)式の関係からa0−a1,b0−b1を求めることによ
り、橢円コルゲートの長短軸方向の溝の深さが決定でき
る。この設計例を第6図に示す。図に示されているよう
に、離芯率が大きくなるとevenモードの条件式(3)と
oddモードの条件式(4)の結果が完全に一致する点は
無いが、両式の結果の平均の溝の深さで設計することに
より、ほぼ完全なバランストハイブリッドモードを発生
できる橢円コルゲート導波管,あるいは橢円コルゲート
ホーンが得られる。
完全なバランストハイブリッド条件である。この条件を
用いてξ1,ξ0,q1の値を求め、前記(1),(2),
(3)式の関係からa0−a1,b0−b1を求めることによ
り、橢円コルゲートの長短軸方向の溝の深さが決定でき
る。この設計例を第6図に示す。図に示されているよう
に、離芯率が大きくなるとevenモードの条件式(3)と
oddモードの条件式(4)の結果が完全に一致する点は
無いが、両式の結果の平均の溝の深さで設計することに
より、ほぼ完全なバランストハイブリッドモードを発生
できる橢円コルゲート導波管,あるいは橢円コルゲート
ホーンが得られる。
[発明の効果] この条件を利用することにより、従来橢円コルゲートの
溝の完全な設計が不可能であるため良好な特性を有する
楕円コルゲート給電器たとえば橢円コルゲート導波管あ
るいは橢円コルゲートホーンが実現不可能であったが、
本発明によりほぼ完全なバランストハイブリッドモード
を有する橢円コルゲート導波管,あるいは橢円コルゲー
トホーンが設計できるようになった。
溝の完全な設計が不可能であるため良好な特性を有する
楕円コルゲート給電器たとえば橢円コルゲート導波管あ
るいは橢円コルゲートホーンが実現不可能であったが、
本発明によりほぼ完全なバランストハイブリッドモード
を有する橢円コルゲート導波管,あるいは橢円コルゲー
トホーンが設計できるようになった。
以上のようにして設計される本発明の楕円コルゲート給
電器を橢円開口を有するバラボラ反射鏡アンテナに用い
た場合、従来のものより非常に効率の良い、しかも交差
偏差波成分の非常に少ない(解析では主偏波に比べて約
50dB以下)アンテナを実現できる。したがって、本発明
による楕円コルゲート給電器を放送衛星搭載用の橢円反
射鏡アンテナあるいはレーダーアンテナの一次放射器と
して応用した場合、特に円偏波励振とした場合、従来よ
り開口効率の優れた(80%程度)、しかも前記したよう
に交差偏波特性サイドロープ特性の良いアンテナが実現
できる。
電器を橢円開口を有するバラボラ反射鏡アンテナに用い
た場合、従来のものより非常に効率の良い、しかも交差
偏差波成分の非常に少ない(解析では主偏波に比べて約
50dB以下)アンテナを実現できる。したがって、本発明
による楕円コルゲート給電器を放送衛星搭載用の橢円反
射鏡アンテナあるいはレーダーアンテナの一次放射器と
して応用した場合、特に円偏波励振とした場合、従来よ
り開口効率の優れた(80%程度)、しかも前記したよう
に交差偏波特性サイドロープ特性の良いアンテナが実現
できる。
第1図は本発明の橢円コルゲート導波管の断面図、第2
図は本発明の橢円コルゲートホーンの断面図、第3図は
橢円コルゲートバランストハイブリッドモードのevenモ
ード及びoddモードを示す図、第4図は本発明の設計に
用いた橢円柱座標系の図、第5図は本発明によるコルゲ
ートの溝のEz,Hηの関係を示す図、第6図は本発明によ
るコルゲート溝の設計例を示すグラフである。 なお図において、 1……コルゲートの歯の先端、2……コルゲートの溝の
奥、3……コルゲーション部、4……橢円コルゲート導
波管、5……橢円コルゲートホーン、6……コルゲーシ
ョンの溝の中、7……橢円導波管内部を示す。
図は本発明の橢円コルゲートホーンの断面図、第3図は
橢円コルゲートバランストハイブリッドモードのevenモ
ード及びoddモードを示す図、第4図は本発明の設計に
用いた橢円柱座標系の図、第5図は本発明によるコルゲ
ートの溝のEz,Hηの関係を示す図、第6図は本発明によ
るコルゲート溝の設計例を示すグラフである。 なお図において、 1……コルゲートの歯の先端、2……コルゲートの溝の
奥、3……コルゲーション部、4……橢円コルゲート導
波管、5……橢円コルゲートホーン、6……コルゲーシ
ョンの溝の中、7……橢円導波管内部を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外山 昇 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会技術研究所内 (72)発明者 正源 和義 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−211301(JP,A) 電子通信学会技術研究 Vol.83,N o.236 A・P.83−121 第25頁〜第31 頁
Claims (1)
- 【請求項1】楕円コルゲート給電器の長軸及び短軸方向
のコルゲートの溝の深さを、 楕円柱座標系(ξ,η,z)で前記コルゲーションの歯の
先端の変数値をξ1、溝の底の変数値をξ0とし、 楕円の共焦点間の1/2を定数hとしたとき、 前記歯の先端で電界Eηの零の条件を満たすため前記コ
ルゲートの溝の幅wをλ/2より小さくし、 前記歯の先端で磁界Hηの零の条件の特性方程式を 偶モードでは 奇モードでは ただし、 p:ハイブリッドモードの次数、設計上はp=1とする。 q1:(kh)2/4 k:2π/λ λ:波長 Jop:奇・第1種変形マシュー函数 Jop′:奇・第1種変形マシュー函数の1次微分 Nop:奇・第2種変形マシュー函数 Nop′:奇・第2種変形マシュー函数の1次微分 Jep:偶・第1種変形マシュー函数 Jep′:偶・第1種変形マシュー函数の1次微分 Nep:偶・第2種変形マシュー函数 Nep′:偶:第2種変形マシュー函数の1次微分 とし、この特性方程式を満足する条件の変数値ξ1およ
びξ0の値に応じて定まる楕円の長軸半径の差及び短軸
半径の差の平均を溝の深さとしたことを特徴とする楕円
コルゲート給電器。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59174666A JPH0770886B2 (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 楕円コルゲート給電器 |
US06/767,495 US4673905A (en) | 1984-08-22 | 1985-08-20 | Corrugated elliptical waveguide or horn |
EP85110517A EP0172570B1 (en) | 1984-08-22 | 1985-08-21 | Corrugated elliptical waveguide or horn |
DE8585110517T DE3584555D1 (de) | 1984-08-22 | 1985-08-21 | Elliptischer wellenleiter oder hornstrahler mit rillenstruktur. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59174666A JPH0770886B2 (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 楕円コルゲート給電器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6152004A JPS6152004A (ja) | 1986-03-14 |
JPH0770886B2 true JPH0770886B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15982570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59174666A Expired - Fee Related JPH0770886B2 (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 楕円コルゲート給電器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4673905A (ja) |
EP (1) | EP0172570B1 (ja) |
JP (1) | JPH0770886B2 (ja) |
DE (1) | DE3584555D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4906951A (en) * | 1989-02-15 | 1990-03-06 | United States Department Of Energy | Birefringent corrugated waveguide |
US5175562A (en) * | 1989-06-23 | 1992-12-29 | Northeastern University | High aperture-efficient, wide-angle scanning offset reflector antenna |
US7002528B2 (en) * | 2002-02-20 | 2006-02-21 | Prodelin Corporation | Circularly polarized receive/transmit elliptic feed horn assembly for satellite communications |
US7236681B2 (en) * | 2003-09-25 | 2007-06-26 | Prodelin Corporation | Feed assembly for multi-beam antenna with non-circular reflector, and such an assembly that is field-switchable between linear and circular polarization modes |
US7239285B2 (en) * | 2004-05-18 | 2007-07-03 | Probrand International, Inc. | Circular polarity elliptical horn antenna |
TW200701552A (en) * | 2005-05-18 | 2007-01-01 | Scott J Cook | Circular polarity elliptical horn antenna |
EP2587586B1 (en) * | 2011-10-26 | 2017-01-04 | Alcatel Lucent | Distributed antenna system and method of manufacturing a distributed antenna system |
WO2014193257A1 (en) * | 2013-05-27 | 2014-12-04 | Limited Liability Company "Radio Gigabit" | Lens antenna |
US11613931B2 (en) | 2021-07-06 | 2023-03-28 | Quaise, Inc. | Multi-piece corrugated waveguide |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3772619A (en) * | 1971-06-04 | 1973-11-13 | Andrew Corp | Low-loss waveguide transmission |
FR2302601A1 (fr) * | 1975-02-28 | 1976-09-24 | Thomson Csf | Dispositif d'extr |
GB1586585A (en) * | 1977-07-07 | 1981-03-18 | Marconi Co Ltd | Radio horns |
DE2939562C2 (de) * | 1979-09-29 | 1982-09-09 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Hornstrahler als Erreger für eine Reflektorantenne mit einem Hybridmoden-Anregungsteil |
DE3009254C2 (de) * | 1980-03-11 | 1982-07-08 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Antennenerreger mit einem Strahlungsdiagramm elliptischen Querschnitts |
JPS56168403A (en) * | 1980-05-29 | 1981-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Corrugated horn |
DE3109667A1 (de) * | 1981-03-13 | 1982-09-23 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | "breitbandiger rillenhornstrahler" |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP59174666A patent/JPH0770886B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-08-20 US US06/767,495 patent/US4673905A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-08-21 EP EP85110517A patent/EP0172570B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-08-21 DE DE8585110517T patent/DE3584555D1/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
電子通信学会技術研究Vol.83,No.236A・P.83−121第25頁〜第31頁 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3584555D1 (de) | 1991-12-05 |
JPS6152004A (ja) | 1986-03-14 |
US4673905A (en) | 1987-06-16 |
EP0172570A3 (en) | 1987-11-19 |
EP0172570A2 (en) | 1986-02-26 |
EP0172570B1 (en) | 1991-10-30 |
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