JPS58172002A - ２周波、２偏波無線信号分離用導波管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 波数（ｄｕａｌ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　）、共用偏波（
　ｄｕａｌｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　）の無線周波信
号を分離するための導波管に関する。地上無線局間また
は地上局と遠隔通信衛星との間の伝送通話容量を増加す
るため、１つの地点間無線搬送波を使用する趨勢にある
。

各搬送波は、独自の周波数と偏波を有し、他の搬送波と
共に、適当な特性を有する単一の反射アンテナによって
送信または受信される。

搬送波は、アンテナの重要部分である導波管によって分
離されるのが普通であり、それぞれの信号は異なる導波
管によって無線局の機器へ伝送される。

一Ｆ記のような装置に対して２つの要求がある。

即ち一方においては、アンテナが受信した無線信号を所
定の出力端まで低損失で伝送しなければならず、他方で
は各出力端に現れるｔつの信号間の結合をうまく切離さ
なければならない。

（従来技術） 昨今稼動中のシステムにおいては、搬送波の分離は２つ
のフィードホンと２枚式反射面を用いるか、あるいは信
号の流れの下流部分に単一のフィードホンを設置した装
置を使用している。分離をフィードホンの下流部分で行
うシステムでは、導波管を用いて実現される装置はまず
最初に搬送波を周波数によって分離してから次に偏波に
よって、分離するものと、その逆のものとがある。本発
明による装置は異なる周波数帯域の信号を最初に分離す
る種類のものである。

上記と同じ種類に属する周知の装置に、米国時ＦＦ　Ａ
　３　、７　３　／　、２　３乙に記載されているグイ
プレクサがある。それは周波数の分離を行うのに、異な
る直径を有する２箇の円形導波管を４個の減高矩形導波
管技によって結合した装置を使用している。

また他に、７９７７年を月のＩ　ＥＥＥシンポジューム
会報の３’ｌ／〜３’ｌ’ｌ頁にある、グルナー（　Ｒ
．Ｗ．Ｇｒｕｎｅｒ　）のｒ４Ｚ／乙ＧＨｚ地上局用の
小型共用偏波ダイプレクサ」がある。これは異なる帯域
の搬送波を分離するために、同軸円形導波管を使用し、
分離特性を改善するためにひだのついた導波管覆筒（ト
ランク）を使用している。

上記の第１の装置は導波管システムが取扱いが厄介で地
上無線リンクに使用困難であり、機械的構造が複雑であ
り、第２の装置も同軸導波管とひた入り導波管の双方を
製作しなければならず複雑である。

（目　的） 本発明は上述の欠点を克服し、地上無線リンク用の反射
型アンテナに適用し得る、構造簡単かつ小型の無線信号
分離用導波管を提供する。

事実、そのようなアンテナは単一の取付台に設置される
のでできるだけ余分な物は制限しなければならない。

（構　成） 本発明は、無線信号を分離するために適用される導波管
装置を提供し、それは異なる直径を有する円形断面導波
管と、導波管の軸を含む直交面上に設けられた矩形状の
結合溝とによって構成される直交モード・トランスジュ
ーサによって、異なる周波数および偏波を有する信号を
分離する。そこで、第１の直交モード・トランスジュー
サは低い周波数の信号を抽出するためのものであって、
その第１端はフィードホーンに接続され、他端は円形基
板によって閉じられており、第１のトランスジューサの
結合溝は、大きい方の側面上に２個づつ、４分の／およ
びｔ分の３の長さの位置にそれぞれ対向して設置された
、小さい方の側面の３分の／の高さを有する１個の金属
隔壁を提供する。

上記の円形基板には軸方向の円形の開孔を与えることが
でき、その開孔を通り、無線周波信号が、７つ以上の円
孔を通過することにより、第１のトランスジューサと同
軸で円形短絡回路基板によって閉じられた、高い周波数
信号の抽出用の第２のトランスジューサに到達すること
ができる。

（実施例） 本発明の上述の特性および他の特性を明らかにするため
に以下付図の導波管断面図を参照しながら実施例につい
て説明する。これは７．／　／〜７　、ｑ！；　ＧＨｚ
　と／　０．７〜／　／、７　ＧＨｚの２つの帯域で周
波数再使用が可能で、各帯域において直交偏波を使用し
ている無線リンク用アンチ尤である。

高周波信号を分離するために、本装置は２つの円形導波
管の直交モード・トランスジューサ／および２より構成
されており、／およびコは、相互間に傾斜をつけること
なく直接に結合されている。

トランスジューサ軸を含、む直交面上に、２対の溝３、
’ｌおよびＳ、乙が導波管壁に設けられている。

トランスジューサ／はフィードホン７に接続されている
。各トランスジューサの直径は溝の寸法（形状について
は後述する）と同様、前記帯域内で最良の結合を有し、
直交偏波信号間の分離を最大にするための周知の方法に
よって設計されてい同一対の溝同志の間隔、短絡基板か
ら溝対Ｓ乙までの距離およびトランスジューサ間の段か
ら溝対３．グまでの距離は、各偏波に対して結合が最大
になるように設計されている。

低周波信号とより高い周波数で動作する溝対Ｓ。

乙との間の分離は、異なる直径を有する円形導波管の使
用によって得られる。即ちトランスジューサ２の導波管
の直径は、より低い周波数の信号に対応するモードは伝
播しないようになっている。

そのような分離は、トランスジューサ／および２の間の
段の部分に円孔（アイリス）、！ｉ′を挿入することに
よって改善される。円孔ｔは、トランスジューサ２に設
けられた円孔９およびＩＯと組合わされて、より高い帯
域の周波数においては段部のインピーダンス整合回路網
として、またより低い帯域の周波数においては短絡回路
として働く。

この場合には内径０１６ｇ〜０．ざ２λ（λは自由空間
における中心帯域の波長）の導波管が直交モード・トラ
ンスジューサとして有益に使用することができる。

各溝の大、小側面の寸法はそれぞれ０．７７〜０．７２
λおよびＯ，／　９λで、標準の導波管のそれとは対応
していない。それは、ｌ／、／２．／３および／４’で
示す段変位の大きさを標準導波管の大きさにまでする必
要があるからである。溝ｊはトランスジューサ２の閉塞
用円形基板から最小の距離に設けてあり、同様にして溝
３はλつのトランスジューサ間の段から最小距離に設け
られている。

溝ｔおよび乙は、溝３およびｊと同一断面に設けられて
いない、これによって異なる偏波の信号間の必要な分離
を得ることができる。各対の溝同志の間隔は少くともλ
ｇ／２に等しくとっである。

ここでλｇは帯域の中心周波数における導波波長である
。しかしこのような変位の結果、対応する短絡回路から
より大きな距離に設けられた溝、即ちｑおよび乙の動作
帯域が減少を起こす。

この問題は、溝Ｓおよび乙の間に非常に薄い長さλｇ／
２の板／Ｓを、溝乙から引出される信号の偏波面に対し
平行に設置することによって解決された。それは、両方
の溝が同一帯域にあるから、溝Ｓと同じ短絡条件を再生
する。

この方法は、溝ｔの帯域内特性の改善に使用することは
できない。挿入した板が同一偏波でより高い周波数の信
号をも反射して七まうからである。

反対にトランスジューサ／を直径の変化する円形導波管
によって、フィードホーン７との接続部の直径を小さく
、トランスジューサ２の近傍の直径を大きく作ることに
より、上記と相似な結果が得られる。この直径の変化は
、トランスジューサ／の導波管に適当なインピーダンス
変化を導入し、溝ｔを通じて直接結合される信号と、２
つのトランスジューサの結合部の段部で反射した後にこ
の溝を通じて結合される信号との間の位相偏移を補償す
る。

溝の対３．ｌｌｙ′）構造を適当にすることにより、低
い周波数で動作する溝へ高い周波数の信号が入り込むの
を防止する。実際、円形導波管を伝播する基本モード置
、を矩形導波管を伝播する基本モトＴＥｕｓに変換する
ことによる利益を得るために、上記種類の直交モード・
トランスジューサにおいては一般に矩形の溝が使用され
る。

この変換の間に、ＴＥ１０型のより高いモードは全て溝
の近傍で発生するが、トランスジューサ／の設計のもと
になった周波数においては、それ等のモードは伝播しな
い。しかし、より高い周波数の信号はトランスジューサ
／の円形導波管の中を伝播し、基本モードの上に更にス
プリアス・モードを溝３．１１の近傍において発生する
。これ等のモードのうち、溝３．グに接続されている矩
形導波管の中をモードＴ’Ｅ２０が伝播し、トランスジ
ューサこの伝播は通常、溝３．ｌｌの下流側に多数のモ
ード・フィルタを挿入することによって防止されるが、
この方法は問題の部分的解決にしかならない。実際、こ
のような装置は限られた動作帯域しか与えず、従って本
装置を含むアンテナシステムのための設計中心周波数の
１０％以上広い周波数範囲においては良好な特性を与え
ない。その上そのようなフィルタの設計、実現共に複雑
である。

本発明によれば、結合スロツ）３．４’の構造は低い周
波数帯域における信号の結合を変化させることなく、高
い周波数帯域におけるモードＴＥ２０の励起を避けるよ
うに変形しである。

通常の技法による矩形状の溝は、結合部分に４個の金属
の隔壁を電界ベクトルの方向と平行に、しかも望ましく
ないＴＥ２０モードの最大に相当する位置に挿入するこ
とによって変形を加えられる。

上記隔壁は同じ寸法を有し両方の周波数において信号の
結合が最良になるように設計されている。

この場合、溝の小さい方の側面のほぼ３分の／に等しい
高さの隔壁を使用すれば便利である。それ等は大きい方
の側面のｑ分の／と４分の３の位置に設置される。

同様の結合品質は、望ましくないモードの最大箇所に常
置される２つだけの金属隔壁の使用によって得ることが
できる。しかし、この構造の非対称性のために円形導波
管内を伝播する信号に対して解偏波効果（ｄｅｐｏｌａ
ｒｉｚｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　）を誘導する。その結果
、両方の動作帯域において異なる偏波の信号間の望まし
い分離が得られない。

これ等の新しい構造は溝の製造、の間に直接得ることも
できるし、あるいは矩形溝の結合部に、前述の隔壁のよ
うに配列した適当な直径のネジを挿入することによって
得ることができる。

高い周波数の信号間の分離および溝山体を改良するため
に、通常行われるように基本モードＴＥ１０で動作する
吸収型フィルタが溝３．１１の下流に設置される。

上記の説明は、１例によるもので、本発明の範囲内で変
形や変化が可能である。

例えば、図の溝３．ｌＩと同様な結合溝を有するトラン
スジューサは、単一帯域で相異なる偏波の信号で動作す
るアンテナ・システムに使用しても有益である。

この場合は、隔壁の導入によって、例えば並行な分岐線
における変調量乗積によって発生する、より高い周波数
の伝播を防止する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による導波管の断面図である。 （主要箇所の符号の説明） ／、・・・第１の直交モード・トランスジューサ（又は
第１のトランスジューサ） コ・・・第２の直交モード・トランスジューサ（又は第
２のトランスジューサ） Ｊ、　ｌｌ・・・第１のトランスジューサの結合溝左置
・・・第２のトランスジューサの結合溝７・・・フィー
ドホーン ｆ、９／θ・・・円孔 ／左・・・板 Ｓ　・・・金属隔壁 代理人の氏名　　川原１）−穂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　異なる周波数および偏波を有する信号を、異
   なる直径の円形断面導波管と前記導波管の軸を含む直交
   面上に配置された矩形状の結合溝（カップリング・スロ
   ット）とによって作成された、直交モードのトランスジ
   ューサによって分離する、無線周波信号分離用導波管に
   おいて、 第１の直交モード・トランスジューサ（１）は低い周波
   数の信号を抽出するために用いられ、その第１の端はフ
   ィードホーン（７）に接続され、他端は円形基板によっ
   て閉じられており、前記第１のトランスジューサの結合
   溝Ｃ３，＋）は、２つの大きい方の側面に２個づつ、長
   さのび分の／およびｔ分の３の位置にそれぞれ対向して
   設置された、小さい側面の３分の／の高さを有する、１
   個の金属隔壁（Ｓ）を提供することを特徴とする導波管
   。 （２、特許請求の範囲第１項記載の導波管において、前
   記円形基板は軸上に円形開孔が与えられており、前記開
   孔を通じて無線周波信号が、７つ以上の円孔（１，９，
   ＩＯ’）を通過して、第１の周波数より高い第２の周波
   数の信号を抽出するための第２の直交モード・トランス
   ジューサに到達し、前記第２のトランスジューサは、前
   記第１のトランスジューサと同軸をなし、かつ円形短絡
   基板によって閉じられていることを特徴とする導波管。 （３）特許請求の範囲第１項記載の導波管において、前
   記第１の直交モード・トランスジューサは、異なる円形
   断面の２つの部分より成り、前記第１端に近い部分の直
   径は前記他端に近い部分の直径より小さいことを特徴と
   する導波管。 （４）特許請求の範囲第１項記載の導波管において、前
   記金属隔壁は、前記第１の直交トランスジューサの側壁
   に挿入されたネジによって実現されることを特徴とする
   導波管。 （５）特許請求の範囲第２項記載の導波管において、導
   波波長の２分−のｌに等しい長さの板（／ｊ）が、前記
   第２の直交モード・トランスジューサの結合溝間に、前
   記円形短絡基板から遠い方の溝（乙）から抽出される信
   号の偏波面と平行に挿入されることを特徴とする導波管
   。