JPS5947881B2 - 可変電力分配器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてマイクロ波帯からミリメートル波帯で
使用され、入力電力を任意の比で２つの出力端子に分割
することのできる可変電力分配器に関するものである。

いくつかの放射素子の励振振幅および励振位相を変える
ことにより所要の指向性を実現したり、指向性を変化さ
せることができるフェイズドアレイアンテナが最近よく
用いられる。

この場合、各放射素子に電磁波電力（以下電力と称する
ことにする）を任意の比で分割することのできる可変電
力分配器が必要とされる。

マイクロ波帯あるいはミリメートル波帯における導波管
を用いた従来の可変電力分配器の１例として、第１図に
示すものがあげられる。

図中１は円形導波管、２は入力端子、３，３′は互いに
直交する出力端子（この部分を通常直交偏波弁別器ある
いはＯＭＴと称する。

）、４．４’、４”は結合孔、５は誘電体板移相器、６
は円形導波管の中心軸、７および８，９は入出力波（偏
波の方向と大きさを示している）を示す。

簡単にその動作原理を説明すると、入力端子２より７に
示す偏波で入力された入力波は円形導波管１内を通り、
誘電体板移相器５を通過する。

ここで、この誘電体板移相器５は使用周波数において１
８０°位相が変化するようにその誘電率および寸法が決
められている。

従って、この誘電体板移相器５を中心軸６のまわりに回
転させることにより、入力波の偏波方向を自由に変える
ことができる。

第２図には第１図のＡＡ’の部分を中心軸６の左方より
見た場合（ＯＭＴの部分）を示す。

図中１０は誘電体板移相器５に入る前の入力波を、１１
は通過後の出力波を、１２．１３は１１に示す電波のｙ
およびＸ方向の成分を示す。

ここで、誘電体板移相器５により１０から１１に偏波の
方向が変えられるが、その方向の成分１２は結合孔４″
により出力端子３′に取り出され、Ｘ方向の成分１３は
結合孔４″により出力端子３に取り出される。

従って、もし電波の偏波方向１１とＸ軸の成す角θがＯ
ｏのときは、Ｘ方向の成分１２は「０」となり、出力電
力は出力端子３′で「Ｏ」、出力端子３で「１」 （入
力端子２よりの入力電力を「ｌ」とする）となる。

逆にθが９０°のときは端子３′で「１」、端子３で「
０」となる。

同様にθが０°〜９０°の間の時には、これらの中間の
任意の比で電力を分配することができる。

これ以外の角度の場合も同様に説明できることは明らか
である。

従って、誘電体板移相器５を中心軸６のまわりに機械的
に回転させることにより、入力電力を任意に分配するこ
とができる。

ここでは誘電体板移相器を用いた場合について説明した
が、その代りにフェライトを用いた移相器を使用するこ
とにより同様に可変電力分配器が実現できる。

ただし、これらの可変電力分配器は次にあげるような欠
点があった。

すなわち、（１）電波の通る導波管１内に誘電体あるい
はフェライトがあるため損失が大きく、また、反射をお
さえるための整合をとる必要があること、（２）誘電体
およびフェライト等は不均一な周波数特性があり、電力
分配器としての周波数特性の変化幅が大きいこと、（３
）誘電体およびフェライトは温度特性の変化幅が大きく
使用可能温度範囲が狭いこと等である。

そこで、これらの誘電体板あるいはフェライト等を用い
ずに入力偏波を回転させるためには、第１図に示す入力
端子２を端子３，３′とは独立に機械的に中心軸６のま
わりに回転させればよいが、この場合も次に示すような
欠点がある。

すなわち、通常導波管等によりアレイアンテナ給電系を
構成する場合は入力端子側（送信装置側）および出力端
子側（アンテナ素子側）の導波管系は完全に固定されて
いる。

従って上に述べたように入力端子２をそのまま回転させ
て、偏波方向を変えることはできない。

本発明はこれらの欠点を解決するため、誘電体板やフェ
ライトによる移相器を用いず、しかも、入力端子側（送
信装置側）および出力端子側（アンテナ素子側）の導波
管系を動かすことなしに入力電力を任意の比で分割する
ことのできる可変電力分配器を提供するものである。

以下図面により本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の実施例であって、１４は円形一方形導
波管変換器部、１５．１７は方形導波管、１６は段付ひ
ねり導波管、１８は入力側方形導波管、１９はロータリ
ギャップ、２０は連動回転機構である。

最初に段付きひねり導波管１６の部分および連動回転機
構２０の動作について説明する。

第４図には１６の部分を中心軸６の左方からみた場合を
示す。

段付きひねり導波管１６は、ここでは４個使用した図を
示しである。

また１つ１つの導波管部分の厚さく中心軸６方向の寸法
）は使用周波数の４分の１波長に選んである。

導波管１５．１７および各隣りあった段付きひねり導波
管のｘｙ面での相対角度は第４図に示すようにすべてδ
と等しくなっておりかつ互いに僅ずかなすきまによって
分離されている。

また第４図では、方形導波管１５．１７の相対角度は９
０°の場合を示しであるがこの時には当然δ＝１８°と
なっている。

即ち段付ひねり導波管１６の数をｎ個、方形導波管１５
．１７の相対角度をφとするとδ＝φ／（ｎ＋１）とな
っている。

２０に示す連動回転機構は方形導波管１５．１７の相対
角度φが変化しても１５．１６．１７が相互に上式の角
度関係を保ちつつ中心軸６のまわりに相対的に回転する
ようにする回転機構である。

いま、第４図の方形導波管１７よりＸ方向偏波が入力し
たとすると、段付きひねり導波管１６を導通する間に徐
々に偏波方向が回転し方形導波管部１５ではＸ方向偏波
となる。

もし、方形導波管１５．１７の相対角度がφのときには
偏波の方向もφだけ回転することになる。

前述したように一般に導波管系で構成した給電回路は、
送信装置側端子（第３図では１８に相当）およびアンテ
ナ素子側端子（３゜３′端子）が固定されている。

いま、方形導波管１８よりの入力波の偏波をＸ方向（第
３図では紙面に垂直な方向）と仮定する。

この入力波は段付ひねり導波管１６を通り偏波の向きを
変えられて方形導波管１５．方形−円形導波管変換器１
４を通り円形導波管１に達する。

ここでこの円形導波管１を中心軸６のまわりに回転させ
れば出力端子３，３′に対して偏波を自由に回転させる
ことができる。

この場合、円形導波管１ （方形導波管１５）と方形導
波管１８の間の相対的な回転については前述したように
段付き導波管１６の回転により吸収される。

出力端子３，３′と円形導波管１０間にはロータリギャ
ップ１９があるため問題は生じない。

このようにして、方形導波管１８の入力端子からの入力
波は、段付きひねり導波管１６を介して円形導波管１を
回転することにより端子３と３′に任意の比で電力分配
される。

以上ここでは説明を簡単にするため段付きひねり導波管
の数を４個としたが、この数によって最大回転可能角度
が異なる。

回転角度を大きくしたい場合には段付ひねり導波管の数
を増やせばよい。

以上説明したように、本発明により、入力端子側導波管
回路系および出力端子側回路系が固定されている場合に
、電気的特性の良好な可変電力分配器が実現できる。

即ち、電波通路内に誘電体板やフェライトの移相器がな
いため低損失で反射特性も良く、周波数特性も広帯域で
温度に対する特性変化も少ない。

あわせで、耐電力特性にもすぐれ、小形であるという利
点を持つ。

以上述べたような利点をもつためこれまで述べたような
フェイズドアレイアンテナ用給電回路素子としての用途
だけでなく、入出力電力の制御用として、また、可変減
衰器等として広く応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可変電力分配器を示す斜視図、第２図は
第１図のＡＡ’部分の断面図、第３図は本発明の実施例
を示す側面図、第４図は第３図の段付きひねり導波管部
の断面図である。 １・・・・・・円形導波管、２・・・・・・入力端子、
３，３′・・・・・・出力端子、４．４’、 ４″・・
・・・・結合孔、５・・・・・・誘電体□板移相器、６
・・・・・・円形導波管の中心軸、７・・・・・・入力
波、８，９・・・・・・出力波、１０・・・・・・入力
波、１１・・・・・・出力波、１２．１３・・・・・・
ｙおよびＸ方向の成分、１４・・・・・・円形一方形導
波管変換器、１５．１７・・・・・・方形導波管、１６
・・・・・・段付きひねり導波管、１８・・・・・・入
力側方１形導波管、１９・・・・・・ロータリギャップ
、２０・・・・・・連動回転機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 方形導波管と複数個の段付きひねり導波管と方形−
   円形変換導波管と円形導波管と直交偏波弁別器とが互い
   にその中心軸を共有しかつ前記円形導波管と前記直交偏
   波弁別器との間にロータリギャップを介在するように順
   次配置され、前記方形−円形変換導波管および前記円形
   導波管は前記段付きひねり導波管を介しては前記方形導
   波管と、前記ロータリギャップを介しては前記直交偏波
   弁別器と相対的に回転可能なるように構成されたことを
   特徴とする可変電力分配器。