JPS61171201A - アンテナ　フイーダ - Google Patents

アンテナ　フイーダ

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JPS61171201A
JPS61171201A JP61010943A JP1094386A JPS61171201A JP S61171201 A JPS61171201 A JP S61171201A JP 61010943 A JP61010943 A JP 61010943A JP 1094386 A JP1094386 A JP 1094386A JP S61171201 A JPS61171201 A JP S61171201A
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JP
Japan
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waveguide
layer
feeder
antenna
wave
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Application number
JP61010943A
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English (en)
Inventor
ミカエル　ジヨン　ウイザース
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National Research Development Corp UK
Original Assignee
National Research Development Corp UK
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/165—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation
    • H01P1/173—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation using a conductive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/0241—Waveguide horns radiating a circularly polarised wave

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、通信システム、特に衛星通信システムで使
われるようなマイクロ波アンテナ用の円偏波フィーダに
関する。
〔背景技術とその問題点］ 円偏波伝送は一般に、直線偏波信号を用いた場合に生じ
る結合度の変化を解消できることから、発信および受信
アンテナの両輪間における偏波アラインメントが容易に
維持されないときに使われている。どちらかのアンテナ
が円偏波できれば、過信または受信アンテナの軸回転に
よって一定の瑞合度が得られるが、正しく整合した２つ
の円偏波アンテナを用いる場合と比べ３ｄｂの損失が生
じ６゜ 円偏波を発生するには、２つの基本的な方法が・δる。
第１の方法では、スパイラル状またはラセン状のエレメ
ント等、自ずから円偏波を発生する放射エレメントを用
いる。第２の方法では、直線偏波を発生するエレメント
を用い、直線偏波を円偏波に変換する偏波器に上記の発
生した直線偏波を通す、このような偏波器には、誘電性
羽根、波状壁、膜およびネジ型や、さらに４分の１波長
板および蛇行線状板を含むプレート型等広く各種のもの
があるが、いずれも直線偏波を２つの直交波に分解し、
それら直交波が偏波器を通って伝播するとき一方が他方
より９０°遅延させるために、直線偏波に対し４５＠の
角度で配向された非対称構造を用いるという原理に基づ
いて動作する。こうして得られた直交し、振れ幅が等し
く、一方が他方に対して９０９連れているかまたは進ん
でいる２つの直線偏波が円偏波を与え、その向き（つま
り左回りか右回りか）はどちらの波が他方に対し遅れて
いるかによる。
しかし、これら偏波器のほとんどにおける主な問題は、
アンテナフィーダ中の隣接部品と良好な電気的整合を得
ることにあり、この点は一般に、偏波器を数波長の長さ
にすることによってのみ達成し得る。ところで、偏波器
は波発生部品とアンテナフィーダのホーン間に配置され
るので、フィーダがかなりの長さになってしまう。さら
に、長い非対称の部品を厳密な公差で構成するときの一
般的な製造上の問題があり、これは高コストにもつなが
る。
〔発明の目的〕
本発明は上記問題を解決したアンテナフィーダを提供す
ることにある。
Ｃ問題点を解決する手段および作用〕 本発明による円偏波式フィーダは、ホーンと、該ホーン
ののど部から軸方向に延び、導波管の軸方向に沿って反
対両方向に伝播する直線偏波平面波を励振する励波器を
備えたフィーダ導波管と、ホーンに対して励波器後方の
実質上λ／８（ただしλは平均動作周波数における導波
管内での波長）の距離において導波管を横切って延びか
つ波の偏波方向に対し、導波管の軸に直角な面内で測定
して４１５°の角度で傾斜している反射部分を有する分
波器と、該分波器の後方で、分波器の反射部分から実質
上λ／４の距離の位置に配置された成端反射面とを備え
てなるものである。
分波器と成端反射面が協働でいわゆるよじり反射器を構
成し、これは入射した直線偏波平面波を９０°回転した
直線偏波平面波として反射する特性を持つ、すなわち、
入射した垂直偏波は水平偏波として反射され、その逆も
同様に成り立つ、従っ、て、励波器とよじり反射器の間
の間隔を適切に設定すれば、よじり反射器で反射された
回転波が、励波器の平面へと戻る際そのとき伝播してい
る波に対し９０°位相が進むかまたは遅れる結果、ホー
ンへ向かう直接波と反射波がホーンから放射されるべき
円偏波を生ずるように構成可能である。
上記のように、励波器、分波器の反射部分および成端反
射面の間の各距離はそれぞれほぼλ／８とλ／４である
が、実際の距離は分波器のサスセブタンスに依存し、上
記反射部分と励波器における両波間で必要な位相関係を
生じるように選ばれる。　Ｊ放射される円偏波の方向は
、よじり反射器によって回転された波が励波器からの直
接伝播波に対し位相が進んでいるかまたは遅れているか
に依存し、本発明によるシステムでは、分波器が励波器
から伝播される波の偏波方向に対し＋４５°または一４
５°いずれの角度で傾斜しているかに依存する。従って
、放射される円偏波の方向は分波器を９０＠回転するこ
とによって簡単に変えられ、導波管の軸に直角な共通面
内で相互に直交する２つの励波器を備えた本発明による
フィーダを用いれば、一方の励波器で左回転の円偏波、
他方の励波器で右回転の円偏波を生じる２重の偏波動作
が可能である。２方向間の分離は、発生波の純度に依存
する。
フィーダ導波管に結合された横方向の矩形導波管等任意
の適切な励波器を使用できるが、使用する各々の励波器
は導波管内へと半径方向に突き出た同軸状のプローブ（
探針）からなるのが好ましい。
分波器は、導波管の軸に直角な面内で導波管を横切って
延びかつ励波器から励振された波の伝播方向に対し４５
°の角度で傾斜した平行な反射器のグリッドからなるの
が好ましい、この場合グリッドは、誘電性の支持部材に
よって保持された多数の平行な金属のワイヤまたは細片
からなるのが好ましいが、Ｋａｐｔｏｎ　（登録商標）
等の誘電性薄膜上に銅をフォトエツチングによって形成
してもよい、金属細片の数と間隔は、動作バンド幅にわ
たつて適切なサスセプタンス挙動をグリッドに与えるよ
うに選ばれる。このバンド幅は、はぼ３λ／４であるシ
ステム中における最長の相互作用電気長によって決まり
、約４％の妥当な動作バンド幅（つまり約２５ｄｂの除
波率またはｌｄｂの軸方向比）が１つのグリッドよじり
反射器によって得られる。しかし、第１グリツドから適
切に離間し、第１グリツドの金属細片と平行な反射用の
金属細片を有する第２の反射グリッドを用いれば、それ
よりはるかに広い動作バンド幅を得るのも可能で、この
場合には、２つのグリッドを適切な厚さの誘電性シート
の両側に銅ワイヤをフォトエッチ形成できる。
上記の他、分波器は、励波器によって励振された波の伝
播方向に対し４５°の角度で傾斜した軸方向面内で導波
管を横切って延びかつ実質上λ／４の軸方向長さを有す
る金属膜プレートで構成することもできる。この場合に
は自明の如く、プレートの前縁が反射部分を形成し、プ
レートの長さは成端反射面に向かい後方へ延びるように
配置されている。
本発明によるフィーダは、円形の導波管と円錐形のホー
ン、または矩形の導波管とピラミッド状のホーンから構
成でき、さらに反射器アンテナまたはアレイの一部も形
成可能である。
本フィーダは、各部品、つまりホーンとスペーサリング
の間に軸方向にクランプされた励波器を保持する部材、
およびスペーサリングに軸方向にクランプされて成端反
射面を形成し、分波器を所定位置に保持するエンドキャ
ップのサンドイッチ構造として簡単、容易に構成できる
。ホーン、スペーサリングおよびエンドキャップは全て
円形対称なので、広い範囲の低コストな製造技術のうち
任意の１つを用いることにより、適切な精度で容易に製
造し得る。少なくともプローブの形をした励波器と、平
行な反射器のグリッドの形をした分波器は、プリント回
路技術を使って容易に作製される。
従って、本発明による円偏波式アンテナフィーダは、製
造するのが比較的簡単であるとともに安価であり、同等
の直線偏波式フィーダと略同じ程度にコンパクトである
ことが理解されよう９円偏波の方向は分波器を９０＠回
転することによって簡単に変えられ、２つの直交励波器
を用いることによって２重の偏波が可能である。
さらに前述したように、本フィーダは複数の同様なフィ
ードと組み合わせて、平面状アレイのアンテナも形成で
きる。この場合には、アレイの個々のフィーダについて
、ホーンを画成する複数の孔を有する第１層、垂下基板
ラインとして動作するため、プリントされた励振プロー
ブを有する誘電性の薄膜からなる第２層、および実質上
λ／８１厚で、第１層の孔と位置合わせされた複数の孔
を有する第３層から構成された共通のサンドイッチ構造
とするのが最も実用的である０分波器が平行な反射器の
グリッドである場合には、プローブに対して４５°の平
行な金属細片の対角状パターンを保持した誘電性シート
からなる第４層と、実質上λ／４の深さで、第１および
３層の番孔と位置合わせされた複数の盲孔を有する第５
層とが、上記の構造にさらに加えられる０分波器が金属
膜プレートの場合には、上記に代え、実質上λ／４の深
さで第１および３層の番孔と位置合わせされた複数の盲
孔を有し、各盲孔が励振プローブに対して４５°の角度
で傾斜した軸方向面内で盲孔を横切って延びかつ孔の全
深さを貫いて延びた金属プレートを有する第４層が、上
記の構造にさらに加えられる。特に指示されない限り、
各層はメタライズされた射出成形プラスチック材で形成
されるか、またはプレス後穿孔された金属薄板で形成で
き、各層は全て一体状にクランプ止めされるか接着止め
される。
以下、本発明による円偏波式アンテナフィーダの基本構
成を、添付の概略図面を参照してさらに説明する。
〔実施例〕
図示の例では、フィーダが一端を反射エンドプレート２
で閉じられ、他端で円錐形放射ホーン３ののど部に接続
された円形のフィーダ導波管ｌからなり、この導波管ｌ
は所定の動作周波数バンドに渡ってＴ　Ｅ　＋　＋モー
ドを保持可能である。同軸プローブ（探針）４が導波管
１の壁を貫いて半径方向に突出し、導波管１の軸方向に
プローブ４から反対方向に伝播する直線偏波平面波を励
振する。
第１〜３図に示した例では、導波管１がプローブ４とエ
ンドプレート２の間に平行な反射器のグリッド５を有し
、反射器グリッド５は導波管の軸７と直角な面内に設け
られた誘電性の支持膜６上に配置された複数の金属細片
からなる。金属の細片またはワイヤからなる反射器５は
、プローブ４に対して（つまりプローブから伝播される
直線偏波の偏波方向に対して）４５”の角度で傾斜して
おり、グリッドはプローブ４から約λ／８、エンドブレ
ート２から約λ／４のところに位置する。
これらの正確な距離は、入射波と反射波間の位相差に影
響を及ぼす反射器グリッド５のサスセプタンスに依存し
ており、従って上記の距離は後述する如く入射波と反射
波間で所望の位相関係を達成するように選ばれる。
エンドプレート２とグリッド５が協働してよじり反射器
を形成し、動作時には、プローブ４から後方へ（つまり
グリッド５の方へ）伝播する平面波がグリッド５に入射
し、一方が反射器の金属細片に平行で、他方が金属細片
に直角な２つの波に実質上分解される。金属細片に平行
な波成分は１８０°位相が反転して反射され、金属細片
に直角な波成分はグリッドを通ってエンドプレート２に
達し、そこでグリッドの方へ向かって反射される。
グリッドを逆方向に通過するとき、この直角な波成分は
合計３６０＠の位相遅れを生じ、グリッドから反射した
平行な波成分と実質上再結合し、最初の入射波に対して
直角に直線偏波された反射平面波を与える。すなわち、
プローブ４からグリッド５に入射した直線偏波平面波は
、実質上９０゜回転し反射されることになる。
グリッド５とプローブ４間の距離を適切に設定すること
により、上記の回転した反射波は、同じ瞬間にプローブ
から前方へ伝播される直線偏波平面波に対して９０＠位
相が遅れているかまたは進んでおり、これら両波が組み
合わされて、ホーンの方へ伝播されそこを通過する円偏
波を形成する。
この点は第３図に、直線伝播波８と、同じ方向１０に伝
播するが９０°位相の遅れた直交反射波９とによって示
しである。
第４，５図の例では、導波管１が反射器グリッド５の代
わりに、プローブ４とエンドプレート２の間に位置した
導電性金属膜プレート１１を有し、その前縁１２がプロ
ーブ４から約λ／８の距離に位置する。金属膜プレート
１１はプローブ４から伝播される直線偏波の偏波方向に
対して４５°傾斜５″′軸方向１面内ゞ（立置５・約Ａ
／４（Ｄ軸方向　　！長さを有している。金属膜プレー
ト１１と反射エンドプレート２がよじり反射器を形成し
、この反射器は第１〜３図の例で反射器グリッド５とエ
ンドプレート２によって形成されたものと全く同じよう
に動作する。つまり前記の例と同様、プローブ４、金属
膜プレート１１の前縁１２およびエンドプレート２間の
正確な距離は、よじり反射器内における分解した２つの
偏波に対する金属膜プレー）１１のサスセプタンスに依
存し、これらの距離は前述の如く入射波と反射波間で所
望の位相関係を達成するように選ばれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるフィーダの一例の軸方向断面図、
第２図は第１図に示したフィーダの、ホーンの方を向い
て見た端面図、第３図はフィーダの斜視図で、円偏波の
伝播を示す図、第４図は本発明によるフィーダの変形例
を示す斜視図、および第５図は第４図に示したフィーダ
の、ホーンの方を向いて見た端面図である。 ｌ・・・導波管、２・・・成端反射面、３・・・ホーン
、４・・・励波器、５・・・分波器、６・・・支持部材
、７・・・導波管の軸、１１・・・金属膜プレート。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）マイクロ波アンテナ用の円偏波式フィーダであっ
    て、ホーンと、該ホーンののど部から軸方向に延び、導
    波管の軸方向に沿って反対両方向に伝播する直線偏波平
    面波を励振する励波器を備えたフィーダ導波管と、ホー
    ンに対して励波器後方の実質上λ／８（ただしλは平均
    動作周波数における導波管内での波長）の距離において
    導波管を横切って延びかつ波の偏波方向に対し、導波管
    の軸に直角な面内で測定して４５°の角度で傾斜してい
    る反射部分を有する分波器と、該分波器の後方で、分波
    器の反射部分から実質上λ／４の距離の位置に配置され
    た成端反射面とを備えてなるアンテナフィーダ。
  2. （２）前記分波器が、導波管の軸に直角な面内で導波管
    を横切って延びかつ励波器によって励振された波の伝播
    方向に対し４５°の角度で傾斜した平行な反射器のグリ
    ッドからなる特許請求の範囲第１項記載のアンテナフィ
    ーダ。
  3. （３）前記グリッドが誘電性支持部材によって保持され
    た多数の平行な金属のワイヤまたは細片からなる特許請
    求の範囲第２項記載のアンテナフィーダ。
  4. （４）誘電性シートの両側に、フォトエッチされた平行
    な銅細片からなる２つのグリッドが設けられている特許
    請求の範囲第３項記載のアンテナフィーダ。
  5. （５）前記分波器が、励波器によって励振された波の偏
    波方向に対し４５°の角度で傾斜した軸方向面内で導波
    管を横切って延びかつ実質上λ／４の軸方向長さを有す
    る金属膜プレートからなる特許請求の範囲第１項記載の
    アンテナフィーダ。
  6. （６）前記分波器がフィーダ導波管の軸を中心に９０°
    回転可能である前記特許請求の範囲のいずれか１項に記
    載のアンテナフィーダ。
  7. （７）前記励波器がフィーダ導波管内へ半径方向突き出
    た同軸状の発振プローブからなる前記特許請求の範囲の
    いずれか１項に記載のアンテナフィーダ。
  8. （８）前記フィーダ導波管が、導波管の軸に直角な共通
    の面内で相互に直交する直線偏波平面励振器を有する前
    記特許請求の範囲のいずれか１項に記載のアンテナフィ
    ーダ。
  9. （９）励波器を保持する部材がホーンとスペーサリング
    の間に軸方向にクランプされ、前記成端反射面を形成す
    るエンドキャップがスペーサリングへ軸方向にクランプ
    されて分波器を所定の位置に保持するサンドイッチ構造
    として構成された前記特許請求の範囲のいずれか１項に
    記載のアンテナフィーダ。
  10. （１０）複数の同じフィーダが組み合わされて、平面状
    アレイのアンテナを形成する前記特許請求の範囲のいず
    れか１項に記載のアンテナフィーダ。
  11. （１１）前記アレイの個々のフィーダが、ホーンを画成
    する複数の孔を有する第１層、該第１層と実質上λ／８
    厚でかつ第１層の孔と位置合わせされた複数の孔を有す
    る第３層との間に取り付けられた垂下基板ラインとして
    動作するため、プリントされた励振プローブを有する誘
    電性の薄膜からなる第２層、プローブに対して４５°の
    平行な金属細片の対角状パターンを保持した誘電性シー
    トからなる第４層、および実質上λ／４の深さで、第１
    と３層の各孔と位置合わせされた複数の盲孔を有する第
    ５層から構成された共通するサンドイッチ構造を有する
    特許請求の範囲第１０項記載のアンテナフィーダ。
  12. （１２）前記アレイの個々のフィーダが、ホーンを画成
    する複数の孔を有する第１層、該第１層と実質上λ／８
    厚でかつ第１層の孔と位置合わせされた複数の孔を有す
    る第３層との間に取り付けられた垂下基板ラインとして
    動作するため、プリントされた励振プローブを有する誘
    電性の薄膜からなる第２層、および実質上λ／４の深さ
    で第１と３層の各孔と位置合わせされた複数の盲孔を有
    し、各盲孔が、励振プローブに対して４５°の角度で傾
    斜した軸方向面内で盲孔を横切って延びかつ孔の全深さ
    を貫いて延びた金属プレートを有する第４層から構成さ
    れた共通のサンドイッチ構造を有する特許請求の範囲第
    １０項記載のアンテナフィーダ。
JP61010943A 1985-01-21 1986-01-21 アンテナ　フイーダ Pending JPS61171201A (ja)

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GB858501440A GB8501440D0 (en) 1985-01-21 1985-01-21 Circularly polorizing antenna feed
GB8501440 1985-01-21

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US (1) US4707702A (ja)
EP (1) EP0189982A1 (ja)
JP (1) JPS61171201A (ja)
CA (1) CA1249881A (ja)
GB (2) GB8501440D0 (ja)

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