JPS59200501A - 周波数帯共用移相器 - Google Patents

周波数帯共用移相器

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JPS59200501A
JPS59200501A JP7449583A JP7449583A JPS59200501A JP S59200501 A JPS59200501 A JP S59200501A JP 7449583 A JP7449583 A JP 7449583A JP 7449583 A JP7449583 A JP 7449583A JP S59200501 A JPS59200501 A JP S59200501A
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JP
Japan
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waveguide
diameter
conductor
phase
phase shifter
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JP7449583A
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Akira Shiraishi
彰 白石
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/165Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation
    • H01P1/173Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation using a conductive element

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

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】 本発明は、例えば4 G Hz帯と6GHz帯、あるい
は20GH2帯と3QGHz帯という2つの周波数帯を
共用して、導波管内を伝搬する互いに直交する2つの方
向に偏波した電磁波の間に、特定の位相差を与える導波
管移相器に関するものである。
このような移相器の応用例としては、直線偏波を円偏波
に又は円偏波を直線偏波に変換する円偏波発生器(90
’移相器)、あるいは偏波回転器(180°移相器)が
良く知られており、マイクロ波帯又はミ’)波帯の通信
用アンテナの給電回路に使用されている。
このような目的で、2周波数帯域内にわたって比較的平
坦な周波数特性を有する移相器として、第1図(a)及
び(b)に示す構造の移相器が従来より用いられている
第1図に於いて、1は円形導波管でありその管軸はZで
凌)す、2は複数の導体棒で、これらは管軸Zに平行し
、かつ互いに対向する円形導波管1の管内壁に、特定の
間隔で一列に配列された複数個の棒状の導体である。な
お、円形導波管の両端寄りの導体棒21Mは、突出長さ
が徐々に小さくなっている。
ここで、対向する導体棒2群を結ぶ軸線をX軸線、軸線
Xと直交する軸線をY軸線、軸線Xと45度の角度をな
して入射する電磁波をE1電磁波EのX成分をEX1Y
成分をEY1導体棒2の直径をD1導体棒2の挿入長を
41および導体棒2の装荷されている円形導波管1の管
軸長をLと定める。また同図(C)において、2つの使
用周波数帯域の上限と下限の周波数をそれぞれfl、1
1 fL2 trH,I rHlと定める。
まず、第1図の電磁波Eの電界成分Exに対する導体棒
2の効果を説明する。導体棒2は電界成分EXに対して
容量性サセプタンスを呈することがよく知られている。
このサセプタンスの大きさは、導体棒2の挿入長lによ
って調整でき、lが大きいほど大きな容量性サセプタン
スとなるが、とのサセプタンスの周波数特性は、周波数
が高くなる程大きな容量性サセプタンスを呈し、挿入長
lが大きいほど周波数特性が著しくなる。
従って、このような導体棒2を特定の間隔dで管軸線Z
に平行して一列に、複数本配列した場合の電界成分EX
の位相は、配列された複数本の導体棒2がないときの位
相に比較して、周波数が高くなるにつれて大きく遅れる
ようになり、この様子は第1図(C)の曲線3のように
なる。
次に、電界成分EYに対する導体棒2の効果を説明する
。導体棒2は電界成分Eに対して、誘導性サセプタンス
を呈することがよく知られている。
このサセプタンスの大きさは導体棒2の直径りによって
調整でき、径の太い導体棒2はど大きな誘導性サセプタ
ンスとなるが、とのサセプタンスの周波数特性は周波数
が低くなるほど大きな誘導性サセプタンスを呈し、直径
りが大きいほど周波数特性が著しくなる。
従って、このような導体棒2を特定な間隔dで管軸線Z
に平行して一列に、複数本配列した場合の電界成分EY
の位相は、配列された複数本の導体棒2がないときの位
相に比較して、周波数が低くなるにつれて大きく進むよ
うになり、この様子は第1図(C)の曲線4のようにな
る。
電界成分EXと電界成分EYとの間に生ずる偏波間の2
4II(1線方向の相対位相φは、電界成分ExとEY
に対するそれぞれの伝搬波長をλg!及びλgyとして
(1)式で求められる。
(1)式で求められる偏波間の相対位相が、所要の位相
φ0からの偏差が少ない平坦な周波数特性を持つことか
望ましいが、先に述べた導体棒2のもつ容量性サセプタ
ンスと誘導性サセプタンスとの周波数特性によって、偏
差の少ない平坦な位相特性を2周波数帯域にわたって得
ることは難かしい。
しかしながら、所要の位相φ0からの偏差を2周波数帯
にわたって概ね等しくすることができる。
第2図(a) 、 (b)は導体棒2の挿入長lを変え
た場合の容量性サセプタンスと誘導性サセプタンスとの
変化の一例と、これによって生ずる偏波間の相対位φを
示したものである。第2図に於いて、大きい挿入長を!
 、小さい挿入長をj、としてい冨 る。図から判るように挿入長lIからlxに変えること
により、偏波間の相対位相φの大きさが変5− 化する。また、特に高い周波数帯域の上限周波数fH2
近傍での容量性サセプタンスの周波数特性が著しく変化
し、急しゅんな曲線5が得られる。従って偏波間相対位
相φも楡2近傍の周波数で大きくなり、立上りの急な曲
線6となる。一方、第3図(a) 、 (b)は導体棒
2の直径りを変えた場合の容量性サセプタンスと誘導性
サセプタンスとの変化の一例と、これによって生ずる偏
波間の相対位相φを示したものである。第3図に於いて
、大きい直径DI、小さい山径をDIとしている。図か
ら判るように直径り、から山径り、に変えることにより
、低い周波数帯域の下限周波数fL、近傍で、誘導性サ
セプタンスが著しく変化し、急しゅんな曲縁7が得られ
る。従って偏波間の相対位相φもfL。
近傍の周波数で大きくなり、立上りの急な曲@8となる
。このようにして、円形導波管1に装荷する導体棒2の
挿入長lと直径りを選択することにより、2周波数帯に
わたって所要の位相φ0からの偏差を概ね等しくするこ
とができる。さらに導体棒2の全体の数を、所要の位相
φ0からの許要6一 偏差を考慮して選ぶことにより、最終的に偏波間の相対
位相φの周波数特性を、概ね第4図に示す曲線9のよう
にでき、2周波数帯域において、φ0からの偏差の比較
的少ない平坦な周波数特性が得られる。
しかしながら、以上述べて来た第1図(a) 、 (b
)に示す従来の構造の移相器では曲線9以上の優れた平
坦な周波数特性を得ることは困難で、実現するとなると
、導体棒2の数をさらに増してやれば得られなくもない
が、管軸長りが大きくなり、移相器の大形化となり望ま
しくない。従って他の構造にせざるを得ないが、その構
造等が特許公報(特許出願公告昭50−20825 )
に詳細に記載されているものもあるが、該移相器の構造
は、円形導波管1の外側に、導体棒2が配列されている
管壁に対して、900の用量をなす管壁に複数個の副導
波管を付加したもので、全体の構造が大きい。ゆえに例
えばマルチビームアンテナ等のクラスターフィードの給
電回路を構成する為に、ある限られた場所に複数個の該
移相器を配置することは、物理的に困難となり、N畳も
重くなる。このように従来の移相器では小形4!:量化
を企るのが困難であるという欠点があった。
本発明は、これらの従来の移相器の欠点を除去すること
を目的に、従来の移相器に改良を加え、より周波数特性
の優れた移相器を提供することである。
以下、図面について詳細に説明する。
第5図(a) 、 (b)は本発明の一実施例を示すも
ので、図に於いて1〜2は第1図(a) 、 (b)と
同じものである。10は導体棒2の径1)1とは異なる
径D2の導体棒である。dlは導体棒2の配列間隔であ
り、d、は導体棒10の配列間隔である。すなわち本発
明の移相器は、間隔d1に配列された径り、の複数個の
導体棒2と、間隔d!に配列された径D2の複数個の導
体棒1oを合せ備えた構造のものである。ここではD 
I> D x及びdt>d、の関係に選ぶことにより、
偏波間相対位相の周波数特性の改善を企る″とともに管
軸長り、を従来のものより短かくし小形化を企った。
以上の結果が得られる様子を示したのが、第6図(a)
 I (b)である。第6図(a) * (b)は導体
棒の径及び挿入長を一定に保ち、導体棒の配列間隔dl
+Gを変化させた場合の容量性ササプタンス、誘導性サ
セプタンスの変化の一例を、またその変化によって生ず
る偏波間の相対位相φの変化をグラフ化したものである
。第6図に於いて%  fLl l fIJ 1’Hj
 * ’H*は第1図(C)と同じものである。d、及
びdIはそれぞれの導体棒の配列間隔を示し、dI)d
、の関係にある。図から判るように、導体棒の配列間隔
を小さくすると、容量性サセプタンスが小さくなり、そ
の周波数特性は高い周波数はど著しく、第6図(a)の
曲線11のようになる。一方、誘導性サセプタンスは、
導体棒の配列間隔を変えてもほとんど変化はみられず、
第6図(a)の曲&112のようになる。従って偏波間
の相対位相φは、容量性サセプタンスの減少効果に伴な
い第6図(b)の曲i13から曲線14へと変化する。
このことは、低い周波数帯域に於いてはほとんど変化さ
せずに、高い周波数帯域に於いてのみ偏波間の 9− 相対位相φを制御できることを意味する。
第5図(a) 、 (b)に示す本発明の一実施例は、
以上に述べた導体棒の持つ効果に加え、第3図に示した
導体棒の径の変化に依る効果に着目し構成したものであ
る。すなわち、 (1)導体棒の挿入長及びその配列間隔を変えることな
く、導体棒の径D!を小さくすれは、fLoからfL2
の帯域で相対位相φの周波数特性が少なくなる。
(2)  m体棒の径及び挿入長を変えることなく、導
体棒の配列間隔d2を小さくすれば、第6図の如く、f
Hlから’H2の帯域で相対位相φの周波数特性が少な
くなる。
第7図を用いて具体的に説明する。第7図は、本発明の
一実施例を示す円偏波発生器(9o6移相器)の実測例
を示すものである。図に於いて縦軸は偏波間の相対位相
(度)を示し、横軸は周波数を示す。fLlからfL2
は17.7GHzから19.45G H’z帝域(以下
、20GH2帯と称す)を、fHl からfHlは27.5GHzから29.25 GHz帯
域(以10− 下、30GHz帯と称す)を示す。曲称15は従来の2
0/30GHz帯共用の円偏波発生器の実測例を示し、
例えば直径約0.08波長の導体棒を間隔的0.25波
長で約20本配列したものの特性である。また曲線16
は本発明に依る円偏波発生器の実測例を示し、その構成
は、直径約0.06波長の導体棒を間隔的0.2波長で
円形導波管の中央部に約10本配列し、その両端側に5
本づつ、直径約0.08波長の導体棒を間隔的0.25
波長で配列したものである。まず、半数の導体棒の径を
0.08波長から0.06波長に相対的に変えることに
より、前述した導体棒の効果(1)によって、20GH
2帯に於いて誘導性サセプタンスの周波数特性が減り、
相対位相特性が平坦になる。しかしながら同時に39G
Hz帯に於いては、わずかながら容量性サセプタンスが
大きくなり、位相が所要の相対位相90°から大きくず
れると共にその周波数特性も劣化し、第7図曲線17の
ようになる。そこで、前記10本の径0.06波長から
なる導体棒の配列間隔を0.25波長から0.2波長に
変える。すると前述した導体棒の効果(2)の理由によ
り、30GHz帯に於いて容量性サセプタンスが減ると
共に、導体棒の径の小さくしたことに起因する前記周波
数特性の劣化を、より補償する方向に働き、その結釆、
第7図の曲線16が得られる。但しここで注意しなけれ
ばならないのは、導体棒の径を相対的に小で<シたこと
によって起る前記周波数特性の劣化を、より補償する方
向に働くよう、導体棒の配列間隔を選ぶことの外、その
導体棒の数を選ぶことである。例えば、数が少ないと2
0GH2帯の位相特性が余り改善されないだろうし、−
勇敢が多過ぎ゛ると30GHz帯の位相特性の補償がで
きないことになる。従ってここが、本発明の要点である
と共に、構成上制限される点であり、注意を袈する。と
もあれ、こうすることにより、従来の特性(同図曲線1
5)に比べて、位相特性の良好な値が得られる。また物
理的にも、一部分の導体棒の配列間隔が小さくなったこ
とにより円偏波生器の全長は、従来のものに比較して約
84%の長さにすることができる。
以上は、実施例及び実測例ともに円形導波管を使ったも
のとして説明したが、導波管形状は円形に限られるもの
ではなく、例えば、楕円導波管。
方形導波管でもよい。また導体棒の径及びその配列間隔
は2ai類に限定されるものではなく、3種類以上でも
同様の効果が期待できる。また、以上は2周波数帯に限
定されるものではなく、帯域の広い単一周波数帯、ある
いは3つ以上の多周波数帯の場合に於いても同様の効果
が期待できる。
以上のように、導波管の管軸縁に平行しかつ互いに対向
する管内壁に特定の間隔で一列に配列した複数個の導体
棒とその導体棒とは径が異なり、前期配列とは異なる間
隔で配列した導体棒を併用する本発明の移相器によれば
、偏波間の相対位相の周波数特性を、2つの周波数帯域
を共用しても平坦にできるばかりか、簡単な構造で全長
が短く小形化できる大きな利点がある。特に、例えばマ
ルチビームアンテナ等のクラスターフィードの給電回路
等に使用する場合に、大きな効果がある。
13−
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の2周波帯共用移相器の構造及びその動作
原理を示すもので、(a)は正面図、(b)は縦断面図
、(C)は動作原理を示す図である。第2図は前記移相
器を構成する導体棒の持つ効果を示すもので(a)はサ
セプタンスの周波数特性を示す図、(b)は相対位相を
示す図である。第3図は前記移相器に係わる導体棒の持
つ効果を示すもので、(a)はサセプタンスの周波数特
性を示す図、(b)は相対位相を示す図である。第4図
は前記移相器の位相特性を示す図、第5図はこの発明の
一実施例を示すもので、(a)は正面図、(b)は縦断
面図である。第6図はこの発明に係わる導体棒の持つ効
果を示すもので、(a)はサセプタンスの周波数特性を
示す図、(b)は位相特性を示す図である。第7図はこ
の発明の実測例を示す図である。 図中、1・・・・・・円形導波管、2・・・・・・導体
棒、3゜4.5.6.7.8.9・・・・・・特性曲線
、10・・・・・・導体棒2とは異なる導体棒、11,
12,13114*15116.17・・・・・・特性
曲線。 14− 尚、図中、同一あるいは和尚部分には同一の符号を付し
である。 (C) 帥艷型 鰺楡母 ヤυ°〉曝・)凶 位 異玄憂 1 蓼 ■寂匂場■ 部端@ 賓電母 A=〉〕≧3’5 \ノゝ\ !冥( せ 理契醋異ミ 検誇母 肴愉(社) ¥層°ひ区へX 母 卑寛旬Wち

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも2つの使用周波数帯域内で、互いに直交する
    2つの方向に偏波された電磁波の間に、特定の位相差を
    与える導波管移相器に於いて、該導波管の対向する内壁
    に、該導波管の管軸方向に平行で、かつ特定の間隔で一
    列に配列されてなる複数個の棒状の導体群の少なくとも
    一部が、太さが異なると共に配列の間隔が異なる複数個
    の棒状の導体群であることを特徴とした周波数帯共用移
    相器。
JP7449583A 1983-04-27 1983-04-27 周波数帯共用移相器 Granted JPS59200501A (ja)

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JP7449583A JPS59200501A (ja) 1983-04-27 1983-04-27 周波数帯共用移相器

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JPH0151201B2 JPH0151201B2 (ja) 1989-11-02

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6333206U (ja) * 1986-08-21 1988-03-03
KR100763579B1 (ko) 2006-11-17 2007-10-04 한국전자통신연구원 밀리미터파 대역 응용에 적합한 콤 편파기
RU2764572C1 (ru) * 2021-07-12 2022-01-18 Публичное акционерное общество "Радиофизика" Волноводный преобразователь поляризации для двух рабочих диапазонов частот

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