JPS5952562B2 - 溝付きラツパ放射器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定の横断面を有する平坦内壁の給電導波管と
、規則的で周期的な溝構造部分を有しかつ溝の深さは伝
送すべき最低の作動周波数に関して１／４波長より浅い
ラッパ放射器との間に、移行部分を接合した溝付きラッ
パ放射器に関する。

例えば２つの直交する偏波を有する放射電磁波で送信−
１受信アンテナを作動するために、有利には比較的僅か
な干渉偏波を有する放射器を用いる必要がある。

その場合回転対称な放射電磁界を有しかつ反射係数は比
較的僅かであると仮定する。

マイクロ波アンテナの分野で溝付きラッパ放射器は所望
の電気的特性を有するので広範囲に利用されている。

従来から公知の溝付きラッパ放射器は最大帯域幅の約２
０％まで利用され、また広帯域では干渉偏波特性に関し
ての非常に高度な要求を満たさない。

多数の公知の溝付きラッパ放射器は１／４波長より深い
溝の深さで作動される。

また周波数帯域の下限に対する溝が１／４波長より短か
な溝付きラッパ放射器は公知である（ ＩＥＥＥＴｒａ
ｎｓａｃｔｉｏｎｓ第ＡＰ−２６巻第２号 １９７８年
２月第３６７〜３７２頁参照）。

実際に斯様な溝付きラッパ放射器は周波数帯域の下限の
部分で比較的良好な対称性が得られかつ周波数帯域の上
限部分で反射係数が小さくなるが、周波数帯域の下限部
分で整合が不十分であり、かつ周波数帯域の上限部分で
比較的大きな干渉偏波が生ずる。

本発明の基礎とする課題は、整合に関すると同時に対称
性および干渉偏波に関しても十分に広帯域に形成され、
例えば３．７ＧＨｚ〜４．２ＧＨｚの受信帯域と５．９
２５ＧＨｚ 〜６．４２５ＧＨ２（７）送信帯域に亘っ
て使用可能なりフレフタアンテナに装着できる移行部分
を設けた溝付きラッパ放射器を提供することである。

本発明によればこの課題は、給電導波管から出発する移
行部が順次続く次の部分を有するすなわち （ａ） 一様に拡大された平坦内壁の導波管部分を有
し、 （ｂ） 一定の横断面を有して形成された平坦内壁の
導波管部分を有し、 （Ｃ）一定の横断面を有する導波管部分に継ぎ目および
屈折部を有することなく続く平坦内壁を有しかつ横断面
寸法が単調に例えば指数関数的に増加するラッパ部分を
有し、 （ｄ） このラッパ部分に継ぎ目および屈折部を有す
ることなく続きかつ横断面寸法が単調に例えば指数関数
的に増加しかつ第１の整合領域を有するラッパ部分を有
し、第１の整合領域は少くとも２つの順次続く溝を有し
、溝の幅を周期的な溝構造部分の溝の場合よりかなり狭
く形成しかつ所望のように調整し、また溝は深さが周期
的な溝構造部分の溝の深さを上回りかつ給電導波管の方
向を向いた拡大部を有し、その拡大部は伝送すべき最低
の作動周波数に関して略１／８波長の深さを有し、 （ｅ） 横断面寸法が一様に増加する第２の整合領域
を有するラッパ部分を有し、この整合領域は深さが規則
的な溝構造部分まで連続的に段階的に変化した複数の順
次連続する溝を有する、ようにしたことによって解決さ
れる。

本発明による有利な実施例において、第２の整合領域を
有するラッパ部分の開口角度を、それに続く規則的で周
期的な溝構造部分を有するラッパ放射器の開口角度より
大きくしている。

ドイツ連邦共和国特許出願第Ｐ２８３６８６９．６号明
細書において、１つの側で平坦内壁の給電導波管部分と
他方の側では円錐形に拡大する周期的な溝構造部分との
間に整合領域を挿入し、この整合領域を周期的な溝構造
部分の溝よりかなり狭い寸法を有する単一の溝によって
形成し、溝の深さを略１／４波長にして給電導波管の方
向に向いた拡大部を有する溝付きラッパ放射器はすでに
提案されている。

次に本発明を図示の実施例につき説明する。

図は本発明による溝付きラッパ放射器の縦断面図を示す
。

溝付きラッパ放射器は回転対称に形成されているので円
形の横断面を有し、かつ３．７ＧＨ２〜４．２ＧＨｚノ
受信帯域と５．９２５ＧＨｚ 〜６、４２５ＧＨｚの送
信帯域とで使用可能である。

一定の横断面を有する平坦内壁の給電導波管１に、それ
自体は円錐形に拡大した平坦内壁の導波管部分２が接続
されており、その場合導波管部分２の円錐角は約１°で
ある。

導波管部分２の後段に、シリンダ形に形成された平坦内
壁の導波管部分３が接続されており、導波管部分３は位
相走行空間として用いられかつ固有の長さならびに固有
の直径を有し、かつ機械的な継ぎ目および屈折部を有す
ることなく指数関数形ラッパの平坦内壁の部分４に移行
している。

指数関数形ラッパは更に所望の個所で２つの前後に連続
する溝６と７を有する第１の整合領域５に接続されてい
る。

その場合６と７を誘電体材料で充填することができる。

この２つの溝６と７の後に第２の整合領域８を有する円
錐形のラッパ部分が続いており、整合領域８は多数の順
次に連続して設けられかつ深さが連続的に減少する溝９
を有する。

整合領域８の後に、伝送すべき最低作動周波数に関して
１７４波長より短かな溝の深さを有する円錐形に拡大さ
れた規則的で周期的な溝構造部分１０が続いている。

第１の整合領域５の２つの順次連続する溝６と７は、規
則的で周期的な溝構造部分１０の溝よりかなり幅が狭く
、かつ幅は所望のように調整されている。

溝の深さに関しては、溝６と７の方が周期的な溝構造部
分１０の溝より深い。

また２つの溝６と７はそれぞれ給電導波管１の方向を向
いた拡大部１１を有する。

ラッパ部分８の開口角度はそれに続く規則的で周期的な
溝構造部分１０を有するラッパ放射器の開口角度より大
きなことは注意すべきである。

通常の溝付きラッパ放射器において、給電導波管からラ
ッパ放射器部分への移行部で溝構造部分の開始位置とラ
ッパ放射器開口部とに、それ自体伝搬する電磁波の安定
な電磁界の乱れが生ずる。

図示の本発明による実施例において、公知の溝付きラッ
パ放射器の場合に設けられた給電導波管とラッパ放射器
部分との間の位置する尖鋭エツジは、それ自体単調かつ
移行部分の勾配で開口しかつ円錐形に拡大する平坦壁の
導波管部分によって置換えられている。

斯様な方法によって固有の変換作用、例えば給電導波管
とそれに続く第１のラッパ放射器溝構造部分との間の移
行部分に生ずる無効エネルギーと定常波との相互作用は
大きく減少する。

また本発明によれば、溝構造部分の形状と開始の直径と
を、伝搬する波に対して有効な横断面の収縮が僅かであ
るように選択する。

斯様な効果は整合領域８に対して、規則的で周期的な溝
構造部分１０を有する領域の場合より大きな開口角度を
選択することによって、助けられる。

安定で対称なハイブリット フィールド分布を発生する
のに必要な壁インピーダンスを、移行部における溝６と
７の開口幅の調整によって微調整することができる。

その場合全帯域幅に亘って非常に僅かな反射しか生じな
い。

送信帯域で全帯域幅に亘って対称性を良好に安定化する
のに必要なＥｌｌ−励振は位相走行空間３の長さの微調
整によって達成される。

その場合比較的高い周波数でだけ励振が行われるように
横断面を選択する。

平坦内壁の給電導波管と円錐形に拡大した平坦内壁の導
波管部分２とシリンダ形に形成された平坦内壁の導波管
部分３との間の部分を特別の形状にすることによって、
所望の送信帯域で対称性を改善することができる。

これは導波管部分２で比較的高いモード（Ｅｌ、一波）
を故意に励振することによって、かつ溝付きラッパ放射
器内でＨＥ１□一波を発生するために導波管部分２に続
きかつ位相走行空間を形成する導波管部分３でこのモー
ドの位相位置を基本波モード（Ｈ１□一波）に関して所
望のように調節することによって、行われる。

これに関しては“ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
ＩＥＥＥ”１９７１年９月、第１１８巻第９号、第１
部および第２部のＣ１ａｒｒｉｃｏｕｔｓの論文“プロ
パゲーション アンド ラジエーション ビへイビアー
オブ コルゲーテッド フィーダ゛に記載されている
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による円形横断面を有する溝付きラッパ放射
器の縦断面略図である。 １・・・・・・給電導波管、２． ３． ４・・・・・
・導波管部分、５，８・・・・・・整合領域、６． ７
． ９・・・・・・溝、１０・・・・・・溝構成部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定の横断面を有する平坦内壁の給電導波管と、規
   則的で周期的な溝構造部分を有しかつ前記溝の深さは最
   低の作動周波数に関して１７４波長より浅いラッパ放射
   器との間に、移行部分を挿入した溝付きラッパ放射器に
   おいて、前記給電導波管１から出発する移行部分は順次
   続く次の部分を有する、すなわち （ａ） 一様に拡大された平坦な内壁の導波管部分２
   を有し、 （ｂ） 一定の横断面を有して形成された平坦内壁の
   導波管部分３を有し、 （Ｃ） 前記一定の横断面を有する導波管部分に継ぎ
   目および屈折部を有することなく続く平坦内壁を有しか
   つ横断面寸法が単調に増加するラッパ部分４を有し、 （ｄ） 前記ラッパ部分に継ぎ目および屈折部を有す
   ることなく続きかつ横断面寸法が単調に増加しかつ第１
   の整合領域５を有するラッパ部分を有し、前記第１の整
   合領域は少くとも２つの順次連続する溝６，７を有し、
   前記溝６，７の幅を周期的な溝構造部分１０の溝の幅よ
   りかなり狭く形成しかつ所望のように調整し、また前記
   溝６．７は、深さが周期的な溝構造部分１０の溝の深さ
   を上回りかつ給電導波管１の方向を向いた拡大部１１を
   有し、前記拡大部は伝送すべき最低の作動周波数に関し
   て略１／８波長の深さを有し、 （ｅ） 横断面寸法が一様に増加する第２の整合領域
   ８を有するラッパ部分を有し、前記整合領域は深さが規
   則的な溝構造部分１０まで連続的に段階的に変化した複
   数の順次連続する溝９を有する、 ことを特徴とする溝付きラッパ放射器。 ２ 第２の整合領域８を有するラッパ部分の開口角度は
   規則的で周期的な溝構造部分１０を有するラッパ放射器
   の開口角度より大きい特許請求の範囲第１項記載の溝付
   きラッパ放射器。 ３ 第１の整合領域５を有するラッパ部分の溝６．７を
   誘電体材料で充填した特許請求の範囲第１項記載の溝付
   きラッパ放射器。 ４ カセグレンアンテナの１次放射器として用いる特許
   請求の範囲第１項記載の溝付きラッパ放射器。 ５ 焦点給電アンテナで１次放射器として用いる特許請
   求の範囲第１項記載の溝付きラッパ放射器。 ６ ホーンアンテナとして用いる特許請求の範囲第１項
   記載の溝付きラッパ放射器。 ７ 回転対称な横断面を有する特許請求の範囲第１項記
   載溝付きラッパ放射器。