JPS60152105A - アンテナ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は例えば直接衛星放送用パラボラアンテナのア
ンテナ装置の改良に関するものである。

このアンテナは放送衛星からの円偏波受信専用であって
、この円偏波受信のため、軸比の長駆ことが必要とされ
る。また、衛星からの電波は微弱のため、利得の高いこ
とも重要である。

〔従来技術〕

従来のこの種のアンテナ装置は第１因に示すよ　゛うに
、パラボラ道面（１）、および円錐ボーン（２１９円偏
波発生器（３）、丸角変換器（４）からなる−次放射系
。

さら１（周波数変換を行うダウンコンバータ＋５１．−
次放射系の支持柱（６１で構成されていた。ここで。

円偏波発生器＋３１としては円形導波管に１／４波長板
、または容轍性金属ビスを装荷した形式を想定している
。また、丸角変換器（４）においては円形導波管の壁面
上の結合孔を介し１円形導波管の軸と直交させて矩形導
波管を接合した形式としている。

このアンテナの動作は受信、送信の場合、どちらでも同
一である。ここでは送信で説明する。アンアナり利イＩ
Ｉを最大にする場合、パラボラの中心と周辺とで１０ｄ
Ｂの１１６射レベルの差が必要である。

しかし９円４；ｌＦホーン（２１の場合、パラボラ鏡面
ｔｘｔのノーベーＣの向辺で一１０ｄＢにできない。す
なわち。

ホーン軸重わりｔ−Ｃ回転刈称な放射パターンを円で１
１トホーン（２１でし１実現できないことを意味する。

ここで１円錐ホーン（２１は円形導波管の基本モードで
あろＴｌｆ１１１モードで励損されているものとする。

したがって、すべてＵ）周辺で一１０ｄＢにできないの
で商いアンテナイＩノ得を千〇られないことが欠点であ
った０ 〔発明の概要〕 この）５し明け１回１１ｆ＋；対称々放射パターンを有
する一次放射系にｉ−′Ｃアンテナ利得の改善を図った
ーｆンテナ装置忙提供するものである。

〔つ６明の実施例〕 弔２図はこの発明の一実輔例を示すものであり。

（７）は複モードホーンであり、他は第１図と同一であ
るっこの一次放射系のうち、複モードホーン（力の詳ｎ
１）を示Ｉ７たものが第３図である。なお、酸モードホ
ーン（７）に続く円偏波発生器（３）も図中に示してい
る。複モードホーン（７）はテーパ部９位相調整部、ホ
ーン部から構成される。設計パラメータはテーパ部の長
さｌ４．開き角α９位相調整部の径Ｄ２．長さ１２．ホ
ーン部の径り３．開き角β、および円偏波発生器＋３１
の径Ｄ１である。ここで、Ｄｌは使用層ｅ数帯から決定
される１１〃である。また。

パラボラ鏡面（１）の周辺レベル−１０ｄＢより、ホー
ン部の設計パラメータＤう、βは決定される。なお。

βはＴＭｌ、モードよりも高次のモード発生を抑えるた
め２５°以下とする。残りの設計パラメータのうち９位
相調整部のパラメータＤ２．．ｔ２およびテーバ＋＝ｉ
１５の開き角αのみを独立変数とすると、テーバ都、ホ
ーン都の長さ１１．１３は次のようになる。

したがって、決定すべき設計パラメータは３個で、Ｄ２
．　１２．αとなる。

先に述べたような回転対称な放射パターンを得る７こめ
に必安な高次モードであるＴＭ１１の発生器は広く知ら
れている。ｆｔｌ　＋ｍ面をホーン部の開口面にすると
、基本モードであるＴＥ１１モードに対して発生ずべき
ＴＭ、、七−ドの振幅比Ｃ１位相走φは次のようになる
。

このＣ１およびφは独立変数Ｄ２．１２．　αの関数で
あり次のようになる。

ここで、ｊは複素記号で、ＣＢ、ＣＱＩま図中、不連続
面Ｂ、Ｃに訃いて〜６生するＴＭｌ、モードの発生ＣＤ
間の位相ｊ７ｉ１．φ　、φ　はＴＪ！：１．モード（
１）ＢＯＢＣＣＤ 間、ＣＤ間の位相量である。

これらの１直は次式で表わされる。

ここで、λは波長（月常、中心周波数の波長）。

ξ。＝１．８４１λ／π、ξ。＝３．８３２λ／πであ
る。

式（４）から条件式は２個である。一方、独立変数は３
Ｉ＃！Ａである。ここで、Ｄ２を与えて９式（４）より
各部寸法をめた。このとき、Ｄ２が大きくなると１３が
短かぐなシＴＭ１．モードよりも高次のモードが十分減
衰しなくなる。したがって、Ｔ）２をＴＭ、。

モードのしゃ断波長λＣと使用する重液の波長λとの比
’ｆ−、，１，−，３以下とした。しｆＣがって、Ｄ２
全自由空間波長λで表わすと、１．２λ≦Ｄ２≦１．６
λ　となる。なお、ＡＫ′Ｆ？いて、ＴＭ１１モードは
発生しないように径Ｄ１ヲ定めている。

この場合９点Ａにおけるαが大きくなり、下記の反射係
数Ｒが問題となる。

ここで、λＣはしゃ断波長であり、λＣ＝πＤ、７／１
．８４１である。なお９通常はＢ、０における反射がＡ
よりも小さいとして無視している。

次に、この反射が円囲波特性に及ばず影響を述べる。こ
こでも、送信の場合について説明する。

また、丸角変換器（４）に入力する電波の偏波方向を垂
直偏波９円偏波発生器（３）は右旋円偏波を発生させる
としても一般性は失なわれない。まず、丸角変換器（４
）からの大部分の電波は円偏波発生器１３」。

複モードホーン（７）を経て右旋円偏波が放射されるが
、−；都ｑ）電波は円１１ｉｉ１尺兄生器（３）と複モ
ードホーン（７）との不連続面で反射する。この反射し
た電波は円偏波発生器＋３１に向い、これを通過すると
水平偏波成分の電波となる。したがって、丸角変換器（
４）の結合孔の方、すなわち矩形導波管の方には電波は
向かわず、直進して丸角変換器（４）の円形導波管の方
に向う。ここで反射してもう一度１円偏波発生器（３）
、複モードホーン（７）を通過すると左旋円偏波となる
。これは先に放射した電波と逆旋回の成分のため９円偏
波特性が悪くなる。この円偏波特性を表わすものとして
軸比Ａを考え１式（８）の反射係数Ｒとの関係は次のよ
うになる。

ここでｓｒｓ　δは次式で表わされる。

ココテ＋、　Ｒ＝　ＩＲＩｏｊ′ｆ′”、　β＝　２に
丁（＃、／Ｄ石’／Ｊ　。

１＝ｔ１＋１４．１４は、丸角変換器＋４１の円形導波
管部の長さである。

直接衛星放送の場合、軸比は１ａＢ以内が要求されてい
る。周波数範囲ｆ、　１１．７ＧＨｚ　〜１２．０（）
Ｈ２゜Ｄ１＝１８．８”、！＝５０”’　〜１５０”’
トｆ６！−，式１９１゜Ｏｌより、Ｒは一１ｓ　ｄＢ〜
−ｚ５ｄＢとなる。しかし。

Ｄ２　を与え９式（４）から各部寸法を決定した場合。

式（８）からＲが上記の値よりも大きくなることがある
０ 第４図はこの発明の他の一実施例を示すものであり、（
８Ｊは誘電体板で他は第２図と同一である。

先に述べた設計より°所便の反射電力を小さくしたい場
合、設計パラメータの値αは小さくなる。このとき、複
モードホーン（７）の全長が大きくなり。

パラボラ（１１の一次放射系として不適当となる。適度
の全長にするため、αを大きくすると反射電力による軸
比の劣化が生じるので、この反射電力の一部を誘電体板
（８；を辿して放射させる。したがって、軸比の劣化を
小さくシ、かつ適度の大きさの一次放射系を得ることが
できる。

なお９以上はパラボラｆｉｌをオフセット形としていた
が、この発明はこれに限らず１回転対称形の場合に利用
してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば壷適な複モードホーン
を一次放射系に用いたことにより、利得が尚〈、かつ軸
比の良好なアンテナを得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアンテナ装置の概略構成図、第２図はこ
の発明の一実施例を示す概略構成図、第３図はこの発明
を説明するための概略構成り、第４図はこの発明の他の
一実施例を示す概略構成図である。図中、（１）はパラ
ボラ鏡面、（２１は円錐ホーン、（３）は円偏波発生器
、（４）は丸角変換器、（５）はダウンコンバータ、（
６１は支持柱、（７）は複モードホーン、（８）は誘電
体板である。 なお図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して示
しである。 代理人　大岩増雄 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１＋　ホーンアンテナ、円偏波発生器、丸角変換器か
   らなる一次放射系、丸角変換器に続くダウンコンバータ
   、およびパラボラ鏡面とから構成されるアンテナ装置に
   、ひいて、ホーンアンテナを円偏波発生器側からいずれ
   も円形断面のテーパ導波管。 直線導波管、ホーン部からなる複モードホーンとし、上
   記直線導波管の径を１．２波長から１．６波長の間とし
   、かつホーン部の開き角（半ｆｉｉｆ）＆２５゜以下と
   した複モードホーンを一次放射系に用いたことを特徴と
   するアンテナ装置。 ＋２１　円形導波管の壁面に電磁界の結合孔を設け。 この結合孔を介してダウンコンバータが接続されかつ９
   円偏波発生器が接続される一側と反対側を誘電体板で終
   端した丸角変換器を用いたことを特徴とする特肝猜求の
   ＋１ｆα囲第（１夛項−ピ載のアンテナ装置嵯。