JPS604311A - ホ−ンアンテナ - 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】 この発明はホーンアンテナの改良に関するものであり、
特に、ホーンアンテナの開口部Ｔｒｒわち。

断面の直径が３λＬ（λＬ：使用する最低の自由空間波
長）以上となる部分の内壁にコルゲーションを施シ、シ
かもこのホーンアンテナの給電導波管の内壁の直径を給
′屯端より開口端に向い円弧テーパ状モしくはレーズド
コサインテーパ状に大きくすることにより、良好なる放
射指向特性を実現すると共に、上記ホーンアンテナの給
′屯端および開口端での反射を除去することを図ったホ
ーンアンテナに関するものである。

一般に、ホーンアンテナは給電導波管の開口を徐々に広
げることにより開口から放射される電磁波に指向性を持
たせようと°Ｔるものである。まず。

従来のホーンアンテナを図に基づいて説明する。

牙１図（ａ）・（ｂ）において・（１）は内壁の直径が
直線テーパ状（二大きくなる円錐ホーン、（２）は内壁
が円節状またはその管径が円錐ホーン（１）の入力端の
管径に向けて変化する給電導波管、（３）はフランジ、
（４）はボルト、（５）は円錐ホー’□ネｉｌｌの開ロ
シニおける電気力線である。図中、フランジ（３）およ
びポル）　（４１ハ円錐ホーン（１）と給電導波管（２
）を接続するためのものであり、特にホーンアンテナの
機能を満足するために必要かくべからざるものではない
。

牙１図（ａ）において、給電導波管（２）を伝搬してき
た’ｒＷｌ’：モード波の電波は１円錐ホーン（１）の
開口において、牙１図Φ）に示すようす電気力線（５）
を持つ。

この上うす′電気力線（５）を持つ電波が空間に放射さ
れるどき、牙２図（ａ）、　（ｂ）に示すような放射指
向特性を呈する。

牙２図のＵは、ｕ＝（２シＪ）ａ８ｉｎθであり、λは
自由空間波長、ａはホーンアンテナの開口半径。

θは、・ホーンアンテナの中心軸を基準としたある観測
面内における角度である。

また、牙２図（ａ）に示す実線は、Ｈ面内指向特性（Ｅ
面：　Ｊ−１図（ｂ）に示す電気力線（５）に平行な面
）点線は、Ｈ面内指向特性（Ｅ面：１・１図（ｂ）に示
す電気力線（５）に垂直な面）であり、矛２図（ｂ）に
示す実線は、Ｅ面、Ｅ面に対し４５　傾いている面（以
下４５°面と称す）での又さ偏波指向特性である。

図から明らかなように、特にＥ面、Ｈ面内指向特性では
、主ビームの巾が異なり・さらに・Ｈ面内指向特性の牙
１サイドロープレベルが、Ｈ面内に比較して非常に筒く
なっている。また、４５°面内では・主ビームの最大値
に対して・約−２０ｄＢ程度の交さ偏波成分が発生して
いる。

このような特性を有するホーンアンテナを広帯域で使用
する高性能開口面アンテナの一次放射器として使用すれ
ば・開口面アンテナの広角指向特性や交さ偏波指向特性
も良好なものが得られない。

従って従来高性能アンテナでは、牙３図（ａ）・（ｂ）
に示すようなホーンアンテナを一次放射器として使用す
ることにより、上述した欠点を除去していた。

図中、　＋１１．　（２１，＋３１．　＋４１．　（５
１は牙２図に示したものと同様であり、（６）は給電導
波管（２）および円錐ホーン（１）の内壁に所定のピッ
チで施されたコルゲージ望ンを構成する金属ヒレである
。

同図おいて、給電導波管（２）の給電端から伝搬してき
たＴＥ＋°ｌモード波の電波は、上記給電導波管（２）
（＝おいて、　ＥＨ，Ω廁−ド波の電波は、混成波とも
呼ばれＴＢ＋＋モード波の電、波とＴＭ＋＋モード波の
電波の結合により生じた電波で、概念的に説明すると。

ＴＭ　＋　＋モード波の電波は、金属ヒレ（６）により
発生しＴＨ＋’＊モード波の電波と同相で合成されると
言う事ができる。以上述べたよう７１　ＥＨ■モードの
電波は円錐ホーン（１）の開口で、牙３図（ｂ）に示す
ような直線状の電気力５（５）を有するようになる。こ
のような′電気力線（５）を有するＮ１３　ＩＩモード
の電波は、ホーンアンテナから空間に放射されると、牙
４図に示すように、Ｅ面（実線）および［工面（点線）
の放射指向特性の主ビーム巾を等巾に近づけ、かつ牙１
図に示すようなホーンアンテナの指向特性に比較してサ
イドローブが低く、さらに交さ偏波成分の発生もきわめ
て少ないという利点を有している。

このため、牙３図に示すようなホーンアンテナはカセグ
レンアンテナ、オフセットアンテナ等の一次放射器とし
て、開口面アンテナの指向特性の改善を目的に使用され
る。しかしながら、このようなホーンアンテナにおいて
は、給電導ｅ管（２）の内壁にまで上述した金属ｔ、Ｌ
ｚ（６１を収付けているためこの部分でＴＢ＋”’＋モ
ード波の一部がｇ　ＥＨ１１モード（＝変換されず２反
射してＶ８ＷＲ特性を劣化させたり・高次モード波に変
換されて、指向特性を劣化させる等の欠点がある。また
、給電導波管（２）および円錐ホーン（１１の内壁にま
で上記金属ヒレ（６）を収り付けているため経済的でな
いという欠点もある。

この発明はこれらの欠点を改善するもので、さらに詳し
く述べると２円錐ホーン（１）の内壁の直径が等制約（
−自由空間とみなせる３λＬ以上の部分にピッチがＰ〈
λＬとなる条件のもとで、コルゲーショを施し、しかも
給電導波管（２）の内壁の直径を給電口より開口側に向
は円弧テーパ状もしくはレーズドコサインテーパ状に大
きくして円錐ホーン＋１１に接続することにより、良好
；７Ｖ８Ｗ）？特性および指向特性を得るようにしたも
のである。

以下、この発明の一実施例を牙５図に示す。

１１５図のｆｉｌ、　ｆ２＋、　＋３１．　＋４１．　
＋６１は牙３図（二本したものと同様であり１円錐ホー
ン（１）内の金属ヒレ（６）は円錐ホーン（１）の内壁
の直径が３λ１以上の部分にだけ施している。こ（ソよ
うなホーンアンテナでは。

金属ヒレ（６）の先端の直径が自由空間と見なせるまで
（二大きくなっているために、　ＴＥ１１モード波の電
波は反射することなく伝搬し２円錐ホーン（１）の開口
に至るまでに効率よ（ＥＨ＋＋モード波に変換される。

また、給″屯導波管（２）の内壁は１円弧テーパ状に滑
らかに変化して円錐ホーン（１）に接続されているため
、その接続点における反射は除去される。

牙６図に１円錐ホーン（１）の開口径が４．６λＬで・
開口端から内径が３λＬとなる箇所までその内壁にコル
ゲーションを施したホーンアンテナの■ＳＷＲ特性を実
線で、２７３図に示すホーンアンテナのＶ８ＷＲ特性を
点線で示す。

この結果から明らかなように１本発明におけるホーンア
ンテナは、従来のホーンアンテナに比較して良好ｒ、Ｈ
ｖｓＷｘ＜特性を有していることが分る。

２・７図は、この発明の他の実施例を示すものであり１
図中ｔ１１．　＋２１．　（３１，（４１，（６１は矛
５図に示したものど同様であり、特に、給電導波管（２
）の内壁はレーズドコサインテーパ状とナフており、こ
れにより上記給電導波管（２１で発生する。鳩、次モー
ド波を抑圧することができ、放射指向特性の改善を図る
ことができる。

矛８図は、この発明の他の実施例を示すものであり２図
中ｉｌｌ、　＋２＋、　＋３１．　（４１，＋６１は牙
５図、牙７図に示したものと同様であり、（７）は金属
ヒレ（６）の先端側面（二設けたドーナツ状のリングで
ある。この実施例の給電導波管（２）の内壁は円弧テー
パ状となっている。一般に・内壁にコルゲーションを施
したホーンアンテナでは・上記金属ヒレ（６）の間の溝
が容量性のサセプタンスとなる周波数領域で放射特性の
改善を図っている。牙８図に示す金属リング（７）は、
容量性サセプタンスとして働き・きれにより上述した容
量性となる周波数領域を広げることができ、広帯域化を
図ることができる。

之・９図は、この発明の他の実施例を示すものであり１
図中、　（１１，＋２１．　＋３１．　＋４１．　（６
１，（７１は牙８図６＝示したものと同様であり、特に
、給電導波管（２）の内壁はレーズドコサインテーパ状
とすりでいる。

牙９図に示したものと同様であり、特に、給′市端側の
一部の金属ヒレ（６）の先端側面にドーナツ状の金属リ
ング（７）をもうけたものである。この実施例の給′市
導波管（２）の内壁は円弧テーパ状となっている。

第１１図は、この発明の曲の実施例を示すものであり２
図中、　ｉｌ＋、　（２＋、　（３１，＋４＋、　＋６
１．　＋７＋は、牙８図。

〕・９図、牙　図に示したものと同様であり、特に。

給電：導波管（２）の内壁はレーズドコサインテーバ状
となっている。

なお１以上は５円錐状のホーンアンテナの場合について
述べたが、角錐状のホーンアンチナノ場合にも全つく同
様のことが言える。

以上のように、この発明によると、ホーンアンテナの開
口部すなわち内壁の直径が３λＬ（λＬ：使用する最低
の自由空間波長）以上となる部分にコルゲーションヲ施
し、　アルいは、コルゲーションを構成する一部もしく
は全部の金属ヒレ（６）の先端側面に、ドーナツ状の金
属リング（７）を設け、かつホーンアンテナの給電導波
管：響の内壁を円弧テーパ状もしくはレーズドコザイン
状に変化することにより、上記ホーンアンテナの放射特
性を良好にすると共に、給電端と開口端での反射を除去
することができ、極めて効果の大きいものである。また
、金属ヒレ（６）の数も従来に比較し大巾に少ないため
、より経済的にホーンアンテナを構成することができる
。

【図面の簡単な説明】

牙１図（ａ）　（ｂ）は、従来のホーンアンテナを示す
図牙２図は牙１図に示すホーンアンテナの放射指向特性
を示す図、牙３図は改善を図った従来のホーンアンテナ
を示す図、牙」図は従来のホーンアンテナの放射指向特
性を示す図、１１５図、１１７図。 牙８図、牙９図、牙１０図、牙１１図はこの発明の一実
施例を示す構成図、矛６図は矛５図（＝示すホーンアン
テナおよび牙３図に示すホーンアンテナのＶ８ＷＲ特性
を示す図である。 図中（１１は円錐ホーン、（２）は給電導波管、（３）
はフランジ、（４）はポル）、＋５＋は電気力線、（６
）は金属ヒレ、（７）は金属リングである。 なお１図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示している。 「−一 代理人　大　岩　増　雄 ネ　１　θ （Ｌ）　（し） ネＺＶ （１１） ？ 事３　色 （Ｌｌ　（し） 不４い “　′　、“　°　。 寮　５　い 率　ｔ　い 用仮敷（５Ｈリ ネ７　色

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１給′市導波管と、内壁が円１ｉＧ（状（二広がっ
   ているホーンとからなるホーンアンテナにおいて、上記
   ポーンの横断面の内径が３λＬ（λＬは使用する最低の
   自由空間波長）以上となる部分の内壁Ｃ二所定のピッチ
   のコルゲーションを施したことを特徴とするホーンアン
   テナ。 （２）上記コルゲーションを構成する一部もしくは全部
   の金属ヒレの先端側面（ニド−ナラ状の金属リングをも
   うけたことを特徴とする特許請求の範四牙（１）項記載
   のホーンアンテナ。 （３）　上記給電導波管の内壁の管径を、給電端４１１
   １からホーン側に向って１円弧を組合せた円弧テーパ状
   もしくはレーズドコサインテーパ状に大きくしたことを
   特徴とする特許請求の範囲牙（１）項または＞（２１項
   記載のホーンアンテナ。