JPS6017162B2 - 導波管型マルチプレクサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周波数の合成あるいは分離を行う為の導波管型
マルチプレクサに関するものである。

通信衛星等への導波型マルチプレクサの応用においては
、スピン安定衛星の１対の回転する送信機瓢ち送信機出
力マルチプレクサから一定方向へ向けられたままのデス
パンアンテナの入力端子へ回転結合器を介してエネルギ
ーを供給する必要がある。このエネルギー伝達の有効な
手段として円偏波がいまいま使用される。従来の導波管
型マルチプレクサには、複数個のＴ分岐導波管のそれぞ
れの一つの端子に、それぞれ通過特性の異なる炉波器を
結合させたものや、矩形導波管を円筒形空胴共振器の両
側に接続した所謂、方向性炉波器を粗合せたもの等があ
る。この種の導波管型マルチプレクサを上記のごとくス
ピン安定衛星の送信機に使用する場合、直線偏波を円偏
波に変換して伝播させるため、マルチプレクサから９０
０移相器等の素子を必要とし、これらの素子に円偏波は
いったん集められ、それからアンテナへ供給されている
。従って送信機の構成が複雑となるばかりでなく、装置
も大きくなり、しかも電気的にも伝送損失を生じてしま
う欠点があった。本発明の目的は、これらの欠点を除去
するため、円偏波あるいは直線偏波を発生させる機能を
持った導波管型マルチプレクサを提供することにある。
本発明によれば、Ｈ面側の管壁上でＥ面側の管壁から前
記日面側の管壁幅の約４分の１離れた位置に明けられた
１個の第１のスロットをそれぞれ有する複数個の矩形導
波管と、このスロットを介して前記複数個の導波管にそ
れぞれ結合された空胴共振器をそれぞれ含む複数個の炉
波器と、この複数個の炉波器がそれぞれ結合するための
複数個の第２のスロットを管墜に明けられた導波管とを
含み、前記複数個の矩形導波管を伝播する直線偏波を第
１のスロットでそれぞれ円偏波に変換し前記複数個の炉
波器を介して前記導波管で合成し、あるいは前記導波管
を伝播する円偏波を前記複数個の炉波器で分離し第１の
スロットでそれぞれ直線偏波に変換し前記複数個の矩形
導波管よりそれぞれ抽出する導波管型マルチプレクサが
得られる。

以下図面について詳細に説明する。

第１図および第２図は従来の導波管型マルチプレクサの
構成図である。

第１図はＴ分岐導波管１及び３の一つの端子にそれぞれ
通過特性の異なる炉波器２及び４を結合させたものであ
り、第２図は矩形導波管１と１′、３と３′が円筒形空
耳同共振器２，４の両側に接続された所謂方向性炉波器
の組合さったものである。第３図は前述のごとき従来の
導波管型マルチプレクサを用いた伝送システムのブロッ
ク図を示す。

図にも示されるとおり、Ｔ分岐導波管１，３，５又はそ
れと等価な回路素子と、炉波器２，４，６又はそれと等
価な回路素子と短絡板７とを絹合せてマルチプレクサ８
を構成している。送信機（図示されていない）より送出
された信号は炉波器２，４，６側よりＴ分岐導波管１，
３，５側へ伝送され、これらの導波管を励振している。
これらの励振波は結合腕（導波管）１１を介して９００
移相器１９へ伝送される。同様に、他のマルチプレクサ
ー（図に示されていない）からの信号は結合腕１２を介
して９００移相器１９に伝送されてぃる。この９００移
相器１９にょりこれらの励振波は振幅が等しく且つ位相
が９び異なる信号に変換され、もう１組の結合腕１３，
１４を通して導波管を用いた電磁波伝送区間（以下導波
区間という）２１へ送られ円偏波となる。自転する衛星
において、ある固定された方角にアンテナ１７，１８を
保持するには、その衛星のアンテナ区分を含んだ左側区
分（アンテナ１７，１８と結合腕１５，１６と環状の導
波区間２２を含む）を、他の部分例えば送信機（図示さ
れていない）、マルチプレクサ８、９００移相器１９、
環状の導波区間２１等を含んだ右側区分に対して自由に
回転出来る構造が必要でそのために回転鞍手（ロータリ
ージョイント）２０が使用されている。

（この回転後手２０、環状導波区間２１，２２を合せて
連結装置と呼ぶ。）環状の導波区間２１内へ励振された
円偏波はその性質から右側区分の位置とは関係なく左側
区分へ伝送される。

そして、信号は回転懐手２０、環状の導波区間２２を介
して、結合腕１５，１６へそれぞれ励振されアンテナ１
７，１８より空間へ放射される。この構造では前述した
ごとく、構成自体複雑であり、その大きさも大きくなり
、伝送損失をも生ずるという欠点がある。第４図は本発
明の導波管型マルチプレクサの一実施例を示した縦断面
構造図である。

第５図は第４図と同じマルチプレクサの横断面構造であ
る。説明を容易にする為に４つの入力端子を有した構成
として示されている。空眼共振器型炉波器３１〜３４は
円偏波が伝播出来る構造である。導波区間２１の壁面に
設けられたスロット４１〜４４を介してそれぞれの炉波
器３１〜３４内の電磁波が導波区間２１内に励振される
。スロット５１は矩形導波管６１と炉波器３１の間に設
けられた結合孔である。矩形導波管６１内の電磁波の伝
播モードは基本モードのＴＥ，。モードである。結合孔
５１は矩形導波管６１の横幅のほぼ４分の１の位置に設
けられているので、炉波器３１内に磁界結合により円偏
波を発生させる働きをもつ。炉波器３１〜３４は３段の
ＴＥ，．，モードを利用した空胴共振器型炉波器である
。この空胴共振器の共振周波数は通過周波数に調整され
る。通過周波数に調整された炉波器内の円偏波信号はス
ロット４１〜４４を介して電磁波の結合原理により導波
区間２１内へそのまま励振される。この時、炉波器３１
〜３４の共振周波数をそれぞれ別個の通過周波数に調整
すれば、通過周波数以外の周波数に対してはそれぞれの
炉波器は高インピーダンスを呈する。例えば、炉波器３
１を通過する信号が導波区間２１内へ励振される際、こ
の信号は他のスロット４２，４３，４４を介して、炉波
器３２，３３，３４へ漏洩するが、炉波器３２，３３，
３４はこの信号に対しては高インピーダンスを呈するの
で漏洩量は微少となる。即ち、炉波器３１よりスロット
４１を介して導波区間２１へ励振される信号は他のスロ
ット４２，４３，４４及び炉波器３２，３３，３４にほ
とんど影響される事なく導波区間２１内を伝播する。他
の炉波器３２，３３，３４もそれぞれ同様の機能を有す
るので、４組の独立した周波数もしくはその帯域内の信
号をそれぞれ独立に導波区間２１内へ円偏波励振するこ
とが出来る。第４図において、炉波器３１と３３スロッ
ト４１と４３及び炉波器３２と３４、スロット４２と４
４は導波区間２１をはさんで対称構成となっているが、
必ずしも対称構成でなくてもよい。環状の導波区間２１
の片側は電磁波を送出すべき装置へ接続される。もう一
方の端は結合孔４１〜４４を通り、導波区間２１へエネ
ルギーを最良に励振出来るように選ばれた位瞳で短絡さ
れている。第５図において、炉波器３１と３３、スロッ
ト４１と４３及び炉波器３２（図示されていない）と３
４スロット４２（図示されていない）と４４はそれぞれ
導波区間２１の管軸に垂直な同一平面内に必ずしもある
必要はない。又、上述の短絡は電気的に行われておれば
よいことは云うまでもない。第６図及び第７図はともに
通常、原理を説明するのに用いられているものであるが
、矩形導波管６１と炉波器３１間の電磁波の伝播の様子
を示している。

第６図において、７０は矩形導波管内の磁界の様子を示
したものである。なお、電磁波は矢印１０１の方向へ伝
播するものとする。スロット５１は矩形導波管のＨ面側
の管壁上でＥ面側の管壁からおよそ導波管の幅の４分の
１離れた位直に設けられている。従って、この位置では
電磁波の進行と共に右まわりの回転磁界が存在すること
が判かる。特にこの回転磁界の中には管肇に直角な磁界
成分（Ｈｘ）と電波の進行方向に平行な磁界成分（世）
がいづれも交互に発生することが判かる。第７図はこの
代表的な２つの磁界成分が炉波器側にそのまま磁界成分
７１及び７２を右まわりに交互に発生させ、これが更に
反対側に磁界成分７３及び７４として現われることを示
している。矩形導波管６１へ矢印１０１と逆向きに信号
が伝播する場合は上述とは逆にスロット５１には左まわ
りの回転磁界が発生し、炉波器３１内に左まわりの磁界
成分を励振する。第８図及び第９図は本発明のマルチプ
レクサの構成の１部をなす空８同共振器型炉波器３１と
導波区間２１との間の電磁波の結合を示した縦断面及び
横断面構造図である。

電磁波は矢印１０２の方向に伝播する。第８図では第７
図で示された２つの磁界成分のうちのどちらか一方の成
分により生じた磁界成分７５がスロット４１を介して導
波区間２１内へ伝送され磁界７７を励振することを示し
ている。更に第９図は第７図で示された残りの１方の磁
界成分により生じた磁界成分７６がスロット４１を介し
て導波区間２１内へ伝送され磁界７８を励振することを
示している。これにより炉波器内の代表的な２つの磁界
成分はそのまま導波区間２ｄ内へ伝送され代表的な２つ
の磁界成分を発生させることが出釆る。以上の説明の如
く、矩形導波管６１内のＴＥ，。モードは空胴共振器型
炉波器３１を通り、炉波特性を示しながら通過電磁波は
導波区間２１内を右まわりもしくは左まわりの円偏波と
なって伝播することになる。第１０図は本発明の４つの
信号入力端子を有する導波管型マルチプレクサ−を、自
転する衛星等に使用される高周波信号系の伝送システム
に使用した場合の構成図である。

第１１図は本発明の別の実施例の構成図である。

第４図で示された４端子入力のマルチプレクサに更に別
の４つの端子を備えた場合の構成図である。必要により
同機に端子を追加することが出来る。又、各炉波器３１
〜３４、３１′〜３４′は導波区間２１の管軸と垂直な
同一平面内に必ずしもある必要はない。第１２図は本発
明の更に別の実施例の構成図である。

導波区間２１の管壁上の周囲に信号入力端子を多数設け
た場合である。更に、この構成で第１１図で示される如
き導波区間２１の管軸方向へ他の端子を設けることも出
来ることは云うまでもない。第１３図は本発明の更に別
の実施例の構成図である。

環状の導波区間２１に対して円錐状の導波区間８０をマ
ルチプレクサーの構成の一部に使用した場合の構成図で
ある。本構成においても上述の第１１図、第１２図で示
した構成が実現出来ることは勿論である。以上の説明で
はいづれも円形環状の導波管型マルチプレクサーについ
て行なわれたが、円偏波を伝播される構造、即ち正方形
状、同軸形状等軸対称となる導波管であれば本発明の導
波管型マルチプレクサーを実現出来る。

更に、説明は送信系について行われたが、可逆回路の原
理により受信系としても使用出来る。又、端子の１部を
送信系に、残りを受信系としても使用出来ることは云う
までもない。以上説明したように、本発明の導波管型マ
ルチプレクサ−は導波区間となるべき１つの導波管を円
偏波動作させるのに空耳同共振器型炉波器を接続し、こ
の炉波器が円偏波励振する構成であるため、上記の円偏
波動作の空８同共振器型炉波器を多数直接に導波区間に
接続する、即ち導波区間がそのままマルチプレクサ−の
構成の１部となる為に、構成が簡単となり、４・型化並
びに回路の低損失化が得られる利点がある。

この利点は特にスピン安定衛星に使用されるデスパンア
ンテナとスピンしている送信器もしくは受信器間の信号
伝送手段として有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の導波管型マルチプレクサーの
構成図、第３図は従来の導波管型マルチプレクサーを使
用した高周波伝送の構成図第４図は本発明の導波管型マ
ルチプレクサ−の一実施例を示す縦断面積造図、第５図
はその横断面構造図、第６図は矩形導波管内の磁界の流
れを示す図、第７図は矩形導波管と炉波器間の励振磁界
を示す図、第８図は本発明の空胴共振器型炉波器と環状
の導波区間との間の電磁界の結合を示した縦断面構造図
、第９図はその横断面構造図、第１０図は本発明の導波
管型マルチプレクサ−を使用した高周波伝送の構成図、
第１１図第１２図及び第１３図は本発明のそれぞれ別の
実施例構成図である。 なお図において１，３，５…・・・Ｔ分岐導波管、２，
４，６・・・・・・炉波器、１′，３′・・・・・・矩
形導波管、７…・・・短終板、８・・・・・・導波管型
マルチプレクサ−、１１〜１６…・・・結合腕、１７，
１８・・・・・・アンテナ、１９・・・・・・９００ハ
イブリッド、２０・・・・・・回転嬢手、２１，２２，
８０・・・・・・導波区間、３１〜３８，３１′〜３４
′・・・・・・空胴共振器型炉波器、４１〜４４，５１
〜５４・・・・・・結合スロット、６１〜６８，６１′
〜６４′…・・・矩形導波管、７０，７８…・・・磁界
、１０１，１０２・・・・・・電磁波伝播方向矢印。 第１図第２図 第３図 ４・、 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｈ面側の管壁上でＥ面側の管壁から前記Ｈ面側の管
   壁幅の約４分の１離れた位置に明けられた１個の第１の
   スロツトをそれぞれ有する複数個の矩形導波管と、前記
   第１のスロツトを介して前記矩形導波管のそれぞれに結
   合された空胴共振器をそれぞれ含む複数個のろ波器と、
   前記複数個のろ波器がそれぞれ結合するための複数個の
   第２のスロツトを管壁に明けられた導波管とを含み、前
   記複数個の矩形導波管内を伝播する直線偏波を前記第１
   のスロツトでそれぞれ円偏波に変換し前記導波管で合成
   し、あるいは前記導波管内を伝播する円偏波を前記複数
   個のろ波器で分離し前記第１のスロツトでそれぞれ直線
   偏波に変換し前記複数個の矩形導波管よりそれぞれ抽出
   することを特徴とする導波管型マルチプレクサ。