JPS60199201A - 円形導波線路 - Google Patents

円形導波線路

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Publication number
JPS60199201A
JPS60199201A JP5694184A JP5694184A JPS60199201A JP S60199201 A JPS60199201 A JP S60199201A JP 5694184 A JP5694184 A JP 5694184A JP 5694184 A JP5694184 A JP 5694184A JP S60199201 A JPS60199201 A JP S60199201A
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JP
Japan
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waveguide
power
matching body
waveguide space
space
Prior art date
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Pending
Application number
JP5694184A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiharu Ito
伊藤 善春
Kunitaka Arimura
國孝 有村
Naohisa Goto
尚久 後藤
Makoto Ando
真 安藤
Tatsuya Shirai
達也 白井
Ryuji Teramoto
寺本 龍二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arimura Giken KK
Original Assignee
Arimura Giken KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Arimura Giken KK filed Critical Arimura Giken KK
Priority to JP5694184A priority Critical patent/JPS60199201A/ja
Priority to PH31945A priority patent/PH23793A/en
Priority to US06/708,353 priority patent/US4819003A/en
Publication of JPS60199201A publication Critical patent/JPS60199201A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0012Radial guide fed arrays

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、放送用アンテナ等に用いて好適の円形導波線
路に関する。
従来の円形導波線路としては、第1図に示すような同軸
型のものaや、第2図に示すような導波管型のものしが
各種提案されているが、このような従来の円形導波線路
ではいずれの場合も、同軸線路Cや導波管dのごとき給
電部と導波空間eとの間での整合がとれず、これにより
同軸線路Cや導波管dと導波空間eとの接続部で電力の
反射が起トるため、給電パワーを有効に取す出すことが
できないという問題点がある。
なお、第1.2図中の符号c1は同軸線路の内部導体、
c2は同軸線路の外部導体、fは金属板から成るスロッ
トg付きの円形導波線路上側部、11は金属板から成る
円形導波線路下側部、iは終端抵抗体、jは給電用開口
をそれぞれ示している。
本発明は、上述のような問題点を解決しようとするもの
で、給電部と導波空間との間での整合をとることができ
るようにした、円形導波線路を提供することを目的とす
る。
このため、本発明の円形導波線路は、金属壁で囲まれた
導波空間と、同導波空間に形成された給電用開口に接続
される給電部とをそなえ、上記導波空間内におり1て、
錐状の整合体がその頂部を上記開口に向けて配設された
ことを特徴としている。
以下、図面により本発明の一実施例としての同軸型円形
導波線路について説明すると、第3図はその中央縦断斜
視図、第4図はその中央縦断面図、第5図はその他の例
を第4図に対応させて示す中央縦断面図であリ、各図中
間じ符号はほぼ同様の部分を示している。
第3,4図に示すごとく、相互に離隔して対向するよう
に一対の金属円板1.2が配設されており、一方の金属
円板1には、電力放射用開口としての複数のスロット(
又はスリン)Haが同心円上あるいは螺旋上等に形成さ
れている。
また、他方の金属円板2の中央部には、この金属円板2
と同軸的に給電用円形開口2aが形成されており、この
間口2aに給電部としての同軸線路3が接続されている
そして、これらの金属円板1.2の周縁部を連結する金
属製周壁4が設けられており、これらの金属円板1.2
および金属製周壁4で、その内部に金属壁で囲まれた導
波空間Sが形成される。
ところで、導波空間S内には、θ(増45°)のテーパ
面をもつ円錐形をした金属製の整合体5が、その頂部を
開口2aに向けて配設されている。かかる整合体5の配
設状態を更に詳しく説明すると、整合体5の底面部は金
属円板1にこれと同軸的に取り付けられておす、したが
って整合体5の頂部は開口2aの中心軸線上に存在して
いることになる。
なお、同軸線路3の外部導体3aは開口2aに接続され
、同軸線路3の内部導体3bは整合体5の頂部に接続さ
れている。
本発明の円形導波線路は上述のごとく構成されているの
で、円錐形状の整合体5の作用によって、同軸線路3と
導波空間Sとの接続部で電力の反射が起とることはなく
、これにより給電パワーを有効に取り出すことができる
また、円錐形状の整合体5によって、電界の方向を、同
軸線183内では第4図に矢印Aで示す方向が呟導波空
間S内では第4図に矢印Bで示す方向へ正確に90°だ
け変換することができる、即ち正確なモード変換が可能
であるので、有効な給電パワーの取り出しに一層寄与し
うるのである。
ところで、第5図に示すごとく、円錐形状の整合体5の
頂部に接続される内部導体3bにおける接続端部3cの
太さを他の内n#、体部分と異なるように(例えば細く
)シて、更にかかる接続端部3cの長さを線路波長λの
1/4に設定することにより、この接続端部3cにおけ
るインピーダンス202の2乗202′が、給電する線
路3のインピーダンス203と導波空間Sにおけるイン
ピーダンスZo+との積ZHzosと等しくなるように
、川1ちZ。2””Z01Z03となるようにすれば、
同軸線路3と導波空間Sとの完全な整合をとることがで
き、更に給電パワーを有効に取り出すことができる。
すなわち、上記のように太さおよび長さが設定された接
続端部3cが、インピーダンス整合部として機能するの
である。
なお、第3〜5図中の符号7は円環状の終端抵抗体を示
している。
第6〜15図は本発明の他の実施例としての同軸型円形
導波線路を示すもので、第6図はその中央縦断斜視図、
第7図はその中央縦断面図、第8図はその反射係数特性
を示すグラフ、第9図はその上部空間の半径方向に沿っ
た電力密度特性を示すグラフ、第10図は他の例を第7
図に対応させて示す中央縦断面図、第11〜13図はそ
れぞれ第10図に示すものの作用を説明するためのグラ
フ、第14.15図はそれぞれその他の例を第7図に対
応させて示す中央縦断面図であり、第6〜15図中、第
3〜5図と同じ符号はほぼ同様の部分を示している。
この実施例では、第6,7図に示すごとく、金属壁で囲
まれた導波空間S内において、金属円板1.2と平行な
中間金属板6が、周壁4との間に給電電力迂回用隙間り
を残して設けられており、これによりこの中間金属板6
によって導波空間Sが2つの導波空間部Sl。
S2に分割される。
なお、この中間金属板6の取付けは、金属円板1に終端
抵抗体8(これは円板の中心に配設される)を介して行
なわれたり、途中で絶縁板等を介して行なわれたりし、
更にその取(=1場所は適宜の個所が選ばれる。
そして、導波空間部S1内には、θ(=45°)のテー
パ面をもつ金属製の円錐形状をした整合体5′が、その
頂部を開口2aに向けて配設されている。すなわち整合
体5′の底面部は中間金属板6にこれと同心円で取り付
けられて、整合体5′の頂部が開口2aの中心軸線上に
存在するようになっている。
なお、同軸線路3の外部導体3aが開口2aに接続され
、同軸線路3の内部導体3bf)を整合体5′の頂部に
接続されていることは、前述の実施例と同じである。
このようにして、本実施例の場合も、円錐形状の整合体
5′の作用により、同軸線路3と導波空fits(下部
導波空間部Sl)との接続部での電力反射をなくすこと
ができ、しかも同軸線路3と導波空間Sとで電界方向を
第7図に矢印A、Bで示すように正確に90゜だけ変換
してモード変換を行なうことができるので、給電パワー
を有効に下部導波空間部Sl内へ取り出すことができる
第8図に開口2aの部分(フネクタの部分)から見た反
射係数特性を示す。この図から反射が少なくなって給電
を有効に行なえることがわかる。
このようにして、下部導波空間部S1へ効率よく給電さ
れた電力は、矢印Pfで示すように、この下部導波空間
部S1を通り、周壁4と中間金属板5との隙間りを迂回
して、上部導波空間部S2へ至り、その中央部へ向けて
伝播してゆくのである。
そして、給電電力が上部導波空間部S2を通過するとき
に、金属円板1に形成されたスロワHaを通して電力が
放射される。このときの電力密度特性を示すと、第9図
に符号Mで示すような特性となる。この時性Mは略鋸歯
状になるがこれはスロワHaを通じて電力が放射される
ときに急激に電力密度が下がるためであるが、周辺より
給電されているので、この特性Mの全体としてのレベル
は、終端からの距離Rと無関係にほぼなだらかに同じに
なる。すなわち、本発明の円形導波線路によれば、導波
空間S内へロスなく給電電力を取り込んで、しかも放射
に際しては、放射電力がほぼ均一となるため、アンテナ
利得も大幅に向上するのである。
なお、第10図に示すごとく、導波空間Sの周辺部にテ
ーパを施して電波をまわり込みやすくして、給電電力迂
回用隙間りを含む部分(コーナ一部)Cでの整合をとる
ようにしてもよい。このように構成することにより、下
部導波空間部S1と上記コーナ一部Cとの開での電力反
射yなくなり、これにより下部導波空間部S1からコー
ナ一部を通って上部導波空間部S2へ給電電力を十分に
取り込むことができる。
このときの両導波空開部S1.S2での内部界の様子を
示すと、第11図のようになるが、このグラフから両導
波空間部Sl、S2での内部界がほぼ同じになっている
ことがわかる。これは上記コーナ一部での反射がないこ
とを意味している。
このとき、下部導波空間部S1におけるインピーダンス
Zdと上部導波空間部S2におけるインピーダンスZu
とを等しくしておくことにより、更に効果的な給電が可
能となる。
また、第10図に示すものにおいて、その開口2aの部
分(フネクタの部分)から見た反射係数特性を示すと、
第12図のようになるが、このグラフからも明らかに反
射が少なくなって改善されていることがわかる。
なお、比較のため整合体5′のないものの反射係数特性
を第13図に示す。
また、第10図中の符号8′は終端抵抗体を示す。
さらに、第14図に示すごとく、コーナ一部Cの断面形
状を正八角形を半分にしたような形状に設定して、かか
るコーナ一部Cでの整合をとるようにしてもよい。
また、第15図に示すごとく、内部導体3bにおける接
続端部3cの太さを他の内部導体部分と異なるように(
例えば細く)シて、更にこの接続端部3cの長さを線路
波長λの1/4に設定することにより、この接続端部3
cにおけるインピーダンスZO2の2乗Z022が、他
の同軸線路(給電線路)3におけるインピーダンスZ。
。 と下部導波空間部S1におけるインピーダンスZdとの
積Z、、Zdと等しくなるように、即ちZ。22=Z、
、Zdとなるようにすれば、同軸線路3と下部導波空間
部S1との完全な整合をとることができ、給電パワーの
更に有効な取り出しをはかることができる。
そして、この第15図においても隙間りの部分(コーナ
一部)Cを第14図と同形状にして、かかるコーナ一部
での整合をとり、しかも第10図や第14図に示すもの
と同様、下部導波空間部S1におけるインビ−グンスZ
dと上部導波空間部S2におけるインピーダンスZuと
が等しくなるように設定されているので、極めて効果的
な給電が可能となるのである。
なお、第14.15図中の符号4′は周壁を示す。
また、第16図に示すごとく、整合体5;5′の形状を
円錐形状ではなく、縦断面形状の輪郭線りが指数関数等
の変化をするよう・な形状に設定してもよい。そして、
このと軽量軸線路3の外部導体3aの開口2aへの接続
端部も指数関数等の変化をする形状にしてもよい。
さらに、整合体5:5′は内部力仲空のものでも中実の
ものでもよく、整合体5,5′は全体が金属製でなくて
も、少なくとも表面に金属層を有するものであればよい
なお、本発明は、給電部を、前述の各実施例のように同
細線路3にする代わりに、導波管9にしたものにでも同
様にして適用できる(第17図参照)。
以上詳述したように、本発明の円形導波線路によれば、
金属壁で囲まれた導波空間と、同導波空間に形成された
給電用開口に接続される給電部とをそなえ、上記導波空
間内において、錐状の整合体がその頂部を上記開口に向
けて配設されるという簡素な構成で、給電部と導波空間
との間での整合を十分にとることができるので、給電電
力を有効に取り出すことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1.2図は従来の円形導波線路を示すもので、第1図
は同軸型円形導波線路を示す中央縦断斜視図、第2図は
導波管型円形導波線路を示す中央縦断斜視図であり、第
3〜5図は本発明の一実施例としての同軸型円形導波線
路を示すもので、第3図はその中央縦断斜視図、第4図
はその中央縦断面図、第5図はその他の例を第4図に対
応させて示す中央縦断面図であり、第6〜15図は本発
明の他の実施例としての同軸型円形導波線路を示すもの
で、第6図はその中央縦断斜視図、第7図はその中央縦
断面図、第8図はその反射係数特性を示すグラフ、!@
9図はその上部空間の半径方向に沿った電力密度特性を
示すグラフ、第10図は他の例を第7図に対応させて示
す中央縦断面図、第11〜13図はそれぞれ第10図に
示すものの作用を説明するためのグラフ、vJl 4.
15図はそれぞれ他の例を第7図に対応させて示す中央
縦断面図であり、第16図は整合体の変形例を示す部分
縦断面図であり、第17図は本発明の更に他の実施例と
しての導波管型円形導波線路を示す中央縦断面図である
。 1・・金属円板、1a・・スロット、2・・金属円板、
2a・・給電用開口、3・・同軸線路、3a・・外部導
体、3b・・内部導体、3C・・内部導体の接続端部、
4,4′ ・・周壁、5.5′ ・・整合体、6・・中
間金属板、7.8.8’ ・・終端抵抗体、9・・導波
管、C・・コーナ一部、D・・隙間、S・・導波空間、
St、S2・・導波空間部。 代理人 弁理士 飯沼義彦 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 周シ皮数(GHz) 第9図 終端 第10図 第11図 富 。t 全 ン p(cm) 第12図 周波数(GHz) 第13図 10.5 110 11.5 12.0局5皮数(GH
z) 第14図 0 第15図 シ 第16図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属壁で囲まれた導波空間と、同導波空間に形成された
    給電用開口に接続される給電部とをそなえ、上記導波空
    間内において、錐状の整合体がその頂部を上記開口に向
    けて配設されたことを特徴とする、円形導波線路。
JP5694184A 1984-03-24 1984-03-24 円形導波線路 Pending JPS60199201A (ja)

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JP5694184A JPS60199201A (ja) 1984-03-24 1984-03-24 円形導波線路
PH31945A PH23793A (en) 1984-03-24 1985-03-05 Flat circular waveguide device
US06/708,353 US4819003A (en) 1984-03-24 1985-03-05 Flat circular unidirectional microwave antenna

Applications Claiming Priority (1)

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JP5694184A JPS60199201A (ja) 1984-03-24 1984-03-24 円形導波線路

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