JPS5821847B2 - エンヘンパアンテナ - Google Patents

エンヘンパアンテナ

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Publication number
JPS5821847B2
JPS5821847B2 JP10007675A JP10007675A JPS5821847B2 JP S5821847 B2 JPS5821847 B2 JP S5821847B2 JP 10007675 A JP10007675 A JP 10007675A JP 10007675 A JP10007675 A JP 10007675A JP S5821847 B2 JPS5821847 B2 JP S5821847B2
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JP
Japan
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circularly polarized
waveguide
antenna
coaxial
circular waveguide
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Expired
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JP10007675A
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English (en)
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JPS5224449A (en
Inventor
外山昇
矢沢紀彦
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
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Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority to JP10007675A priority Critical patent/JPS5821847B2/ja
Publication of JPS5224449A publication Critical patent/JPS5224449A/ja
Publication of JPS5821847B2 publication Critical patent/JPS5821847B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
    • H01Q19/134Rear-feeds; Splash plate feeds

Landscapes

  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヒーハット型パラボラアンテナにおいて円偏
波のマイクロ波を送受信するようにした5円偏波アンテ
ナに関するものである。
静止衛星による衛星放送はヨーロッパ、アメリカ、日本
等の世界各国において近い将来にその実用化が予測され
るが、静止衛星の軌道が唯一つに限られるため、複数個
の放送衛星が用いられるとそれらの放送衛星からの放送
電波相互間に干渉を生ずるおそれがある。
かかる放送電波の相互干渉を避けるためには、衛星放送
受信用アンテナの交差偏波識別度を利用する必要がある
しかして、地上の放送電波を受信する場合には、電波を
水平または垂直の直線偏波にし、受信アンテナの偏波1
面をこの放送電波の偏波面に合わせて交差偏波識別度を
利用することはさほど困難ではないが、放送衛星からの
電波を受信する場合には、電波伝播経路における電離層
などによる撹乱や受信地点における電波の入射角などに
基づく偏波面のずれが、生ずるので、上述のように偏波
面を合わせることは極めて困難である。
第1図は、放送衛星電波の偏波面が地表面においていか
なる方向のものになるかを示したものであり、放送衛星
の位置Tを中心とする球面を直角i座標面で截った大円
をそれぞれAB、BO,CAとすれば、直線TA、TB
、TCはそれぞれ互に直交している。
上記球面上のRを受信地点とすると、放送衛星TからT
A力方向偏波面Exをもって送出された電波の受信地点
Rにおける偏波面はR点;における大円AHの接線方向
のEmとなり、偏波面Exに直交するTC方向の偏波面
Eyをもって送出された電波の受信地点Rにおける偏波
面はR点における大円CRの接線方向のEcとなる。
すなわち、放送衛星Tから互に直交する偏波面ExとE
y−とをもって送出された電波も、受信地点Rに到達し
たときにはそれぞれの偏波面EmとEcとが直交しない
ことになり、その交差角度は受信地点の位置によって異
なってくる。
したがって、一般の聴視者が衛星放送を受信する際にか
かる直交偏波の放送電波に対して受信アンテナの指向方
向と偏波面とを同時に調整するのが極めて困難であるこ
とが判る。
複数個の放送衛星に対する周波数割当ては、衛星放送用
周波数帯の有効利用の点からして偏波面識別度を考慮し
て行なわれるものとみられるが、かかる周波数割当ての
衛星放送電波に対しては受信アンテナの偏波面調整の良
否がそのまま放送チャンネル間の干渉の犬少となるので
、放送衛星電波を直線偏波とした場合には大きい交差偏
波識別度を得ることは期待しえない。
しかし、放送衛星電波を円偏波とした場合には、前述し
たような偏波面のずれには拘りなく、円偏波旋回方向の
別による識別が容易であるから、一般聴視者の受信アン
テナはその指向方向を調整して所望の放送衛星を指向さ
せるだけでよく、偏波面の調整は要しないので、直線偏
波とした場合に比して受信アンテナの調整が極めて簡単
となり、受信アンテナの設計どおりの偏波識別度を得る
ことができる。
上述したところから、将来の衛星放送システムにおいて
は放送衛星電波に円偏波が用いられるものとみられる。
これに対して従来の円偏波アンテナとしては円錐ホーン
を用いたもの、あるいは、ダイポールを直角に2個組合
わせだもの、または、これらのアンテナを一次放射器と
したパラボラアンテナ等があるが、いずれも構造が複雑
で大型となり、製造経費もかかるため、12GHz帯の
マイクロ波を用いた衛星放送電波を受信するだめの−。
般聴視者用受信アンテナには適していない。
一方、構造が極めて簡単で小型軽量のマイクロ波アンテ
ナとして、パラボラ型反射器の中心部から矩形導波管を
軸方向に延在させ、その先端部を彎曲させて開口端面が
パラボラの焦点位置においてパラボラ型反射器に対向す
るようにし、これを一次放射器としたいわゆるヒーハッ
ト型のパラボラアンテナがあり、移動中継用のマイクロ
波アンテナなどに多用されているが、従来のヒーハット
型パラボラアンテナはいずれも、上述のように矩形導波
管を用いて直線偏波を送受信するようになっており、円
偏波用には使用し得なかった。
本発明の目的は、従来のヒーハット型パラボラアンテナ
を改良し、構造が簡単で小型軽量の円偏波アンテナを提
供することにある。
本発明の他の目的は、円偏波用パラボラアンテナの一次
放射器とするに適した簡単な構造で良好な放射特性を有
する極めて小型の円偏波放射器を提供することにある。
すなわち、本発明円偏波アンテナは、パラボラ型反射器
の中心部においてその反射器の反射面を貫通してそのパ
ラボラ型反射器の軸方向に導波管を延在させ、その導波
管の少なくとも先端部を円形導波管をもって構成し、そ
の円形導波管の先端にその円形導波管を内部導体とする
とともに少なくとも所定の長さを有する外部導体を備え
た同軸形導波管を結合させ、その同軸形導波管の前記反
射器と対向する側の端面を前記パラボラ型反射器の焦点
の位置において開口させるとともに他の端面を閉成し、
その閉成した端面の中央部に内側に突出しだ導体ブロッ
クより々る整合素子を設けたことを特徴とするものであ
る。
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明円偏波アンテナは、前述した従来のヒーハット型
パラボラアンテナを改良して円偏波のマイクロ波を送受
信しうるようにしたものであり、パラボラ型反射器の中
心部においてその軸方向に円偏波用の一次放射器を設け
る。
その円偏波−次放射器の構成例を、マイクロ波の伝送に
最も普通に多用される矩形導波管により本発明円偏波ア
ンテナに給電する場合について第2図に示す。
第2図示の構成においては、取付部2を備えた矩形導波
管1を矩形−円形変換部3を介して円形導波管8よりな
る円偏波発生部4に接続し、矩形導波管1内をTE、。
モードで伝搬する直線偏波を円形導波管内のTE1□モ
ードに変換する。
円偏波発生部4においては、その内部に適切な形状寸法
に形成した誘電体ブロック9を配設し、管内における高
周波電圧の方向に応じて管内を伝搬する電波の位相を選
択的に遅らせることによシ、上述したTE1□モードの
直線偏波を右旋または左旋の円偏波に変換する。
円形導波管8の先端には、この円形導波管8と同軸にし
て直径のより犬なる円筒形導体を絶縁体等により適切に
支持して配設し、円形導波管8を内部導体とする同軸形
導波管を構成し、その同軸形導波管の前記パラボラ型反
射器と対向する側の端面をパラボラ型反射器の焦点の位
置において開口させるとともに、前記同軸形導波管の他
の端面を導体板により閉塞して短絡し、この同軸形導波
管と円形導波管8とを結合させて同軸型の円偏波放射部
5を構成する。
円偏波放射部5においては、第3図に示すように、円形
導波管8内における円形TE11 モードが同軸TE1
1 モードに変換されるので、偏波面が互に直交し、か
つ、90度の位相差を有する2個の直線偏波からなる円
偏波は、円形導波管8内からそのまま同軸形導管内を円
偏波となって伝搬し、その開口端面から円偏波の電波が
パラボラ型反射器に向けて放射される。
第3図においては、上述した円形−同軸形のモード変換
における高周波電磁界の態様を、電界は実線矢印、磁界
は点線により示しであるが、円形導波管8の開口端面と
同軸形導波管の閉塞端面との間隔dの値を適切に設定し
、かつこ同軸形導波管の閉塞端面に突出した適切な形状
寸法の導体ブロックよりなる整合素子6を設けることに
より、円形−同軸形変換部における伝搬モードの変換が
円滑に行なわれるように整合をとる。
また、同軸形導波管の内部導体の外径をa、外部導体の
外径をbとし、管内波長をλとすると、同軸形導波管内
をTE1□モードのみが伝搬するだめの条件は π(a十b)>λ〉π(b−a) となる。
更に同軸形導波管の長さtを円形−同軸形モード変換の
際に発生した不要モードの電波が十分に減衰する長さに
設定すれば、上述したごとく、円形導波管内におけるT
E11モードの円偏波は同軸形導波管内においてもTE
l、モードの円偏波となり、良好な放射パターンをもっ
て円偏波を放射することができる。
一方、円形導波管8内においてTEl、モードのみが伝
搬するようにするためには、円形導波管8の内径a′と
管内波長λとの間に 3.412>2λ/ a ’ > 2゜613の条件が
満されなければならない。
例えば、使用周波数を12GHzとするλ−2,5cr
rLとなるから19、1 mm>a ’ >14.7
xxとなる。
仮りa””16mmとし、円形導波管8の管壁肉厚を1
朋とすれば、その外径はa=18iuaとなり、同軸形
導波管の外径すは 26朋>b>io龍 となる。
上述のごとき同軸型の円偏波放射部5における同軸TE
□1モードと空間モードとの変換には、第4図に示すよ
うに、円偏波放射部5の外部円筒形導体の先端部を、従
来のホーンアンテナにおけると同様にテーパーを付して
同軸テーパー放射部7を設け、モード変換を円滑にして
変換効率を高めるとともに、良好な放射パターンが得ら
れるようにすることができる。
第4図示の構成において、同軸形導波管部の長さt、外
径b、および閉塞端面と円形導波管8の開口端面との間
隔d等の各部寸法は、上述した前掲例におけると全く同
様にして設定する。
第5図示の構成例では、本発明アンテナの一次放射器に
おける円形導波管8の内部に適切な形状寸法の誘電体ブ
ロック9を配設するとともに、円形導波管8の先端部に
テーパーを付してその開口端面の直径を縮小し、上記誘
電体ブロック9の適切な形状により、円形導波管8内の
TE1oモードの直線偏波を前述したようにTE11
モードの円偏波に円滑に変換する円偏波発生部4を構成
するとともに、円形導波管8の先端部を内部導体とする
同軸型の円偏波放射部5の形状寸法を、円偏波発生用と
一体に構成した誘電体ブロック9の装荷によって大幅に
縮小させ、円偏波−次放射部5の開口をパラボラ型反射
器の焦点に合わせて良好な放射パターンが得られるよう
にする。
以上の説明におしては、便宜上、本発明円偏波アンテナ
を送信アンテナとして使用する場合についてその作用を
述べたが、上述したと全く逆の過程により右旋もしくは
左旋の円偏波を識別して受信する受信用円偏波アンテナ
として本発明アンテナを使用しうろこと勿論である。
まだ、本発明アンテナを接続する送受信機等において直
接に円偏波の電波を送受しうる場合には、本発明アンテ
ナに円形導波管を用いて円偏波を給電することができる
ので、上述した本発明アンテナにおける一次放射器の導
波管部を円形導波管のみにより構成し、矩形−円形変換
部や円偏波発生部を必要としない極めて簡単な構成並び
に構造を有する円偏波−次放射器を得ることができる。
以上の説明から明らかなとおり、本発明によれ1ば、1
2GHz等のSHFマイクロ波帯用の構成並びに構造が
簡単な円偏波アンテナが得られ、一般視聴者用に適した
受信アンテナとすることができるので、衛星放送電波を
円偏波とすることができ、その効果は太きい。
すなわち、衛星放送電波な円偏波とすれば、これを受信
する際にアンテナの方向調整のみを行なえばよいので直
線偏波とした場合に必要となる困難な受信アンテナ偏波
面の調整機構を省くことができる。
また、衛星放送電波に右旋と左旋との2チヤンネルの円
偏波を同一周波数で割当てることができるので、地上の
受信地点における衛星放送電波相互の干渉を軽減するこ
とができる。
本発明によれば、一次放射器をヒーハット型に構成した
簡単な構成で製造容易な小型円偏波パラボラアンテナを
得ることができ、反射器および一次放射器をプラスチッ
ク材に導電層被覆を施したものにより形成するなどして
極めて軽量かつ安価な一般視聴者の衛星放送受信に適し
た円偏波アンテナを得ることができる。
殊に、本発明円偏波アンテナに円形導波管により円偏波
を給電しうる場合には、一次放射器を円形導波管とその
先端部に設けた同軸放射部とのみにより構成することが
できるので、構成並びに構造が極めて簡単で製造容易な
小型軽量の円偏波アンテナを得ることができ、。
また同軸放射部によシ容易に良好な放射パターンを形成
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は放送衛星からの電波の地上受信点における偏波
面のずれを説明するだめのベクトル線図、第2図は本発
明によるヒーハット型円偏波パラボラアンテナにおける
一次放射器の構成例を示す斜視図、第3図aおよびbは
第2図示の一次放射器における円偏波放射部の構成例お
よびその作用をそれぞれ示す側断面図および横断面図、
第4図は本発明アンテナの一次放射器における円偏波放
射部の他の構成例を示す側面図、第5図は本発明アンテ
ナの一次放射器における円偏波放射部の更に他の構成例
を示す側面図である。 1・・・・・・矩形導波管、2・・・・・・導波管取付
部、3・・・・・・矩形−円形変換部、4・・・・・・
円偏波発生部、5・・・円偏波放射部、6・・・・・・
整合素子、7・・・・・・同軸テーパー放射間、8・・
・・・・円形導波管、9・・・・・・誘電体ブロック。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 パラボラ型反射器の中心部においてその反射器の反
    射面を貫通してそのパラボラ型反射器の軸方向に導波管
    を延在させ、その導波管の少なくとも先端部を円形導波
    管をもって構成し、その円形導波管の先端にその円形導
    波管を内部導体とする。 とともに少なくとも所定の長さを有する外部導体を備え
    た同軸形導波管を結合させ、その同軸形導波管の前記反
    射器と対向する側面を前記パラボラ型反射器の焦点の位
    置において開口させるとともに他の端面な閉成し、その
    閉成した端面の中央部。 に内側に突出した導体ブロックよりなる整合素子を設け
    たことを特徴とする円偏波アンテナ。
JP10007675A 1975-08-20 1975-08-20 エンヘンパアンテナ Expired JPS5821847B2 (ja)

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JPS5224449A JPS5224449A (en) 1977-02-23
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