JPS6251002B2 - - Google Patents

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JPS6251002B2
JPS6251002B2 JP54052230A JP5223079A JPS6251002B2 JP S6251002 B2 JPS6251002 B2 JP S6251002B2 JP 54052230 A JP54052230 A JP 54052230A JP 5223079 A JP5223079 A JP 5223079A JP S6251002 B2 JPS6251002 B2 JP S6251002B2
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JP
Japan
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electromagnetic
electromagnetic horn
aperture
horn
antenna
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JP54052230A
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Japanese (ja)
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JPS55145402A (en
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Noboru Toyama
Kenji Omaru
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
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Publication date
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Publication of JPS6251002B2 publication Critical patent/JPS6251002B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02Waveguide horns

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁ホーンに関するものであり、特
に、マルチビーム円偏波アンテナを構成するに適
した電磁ホーンに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electromagnetic horn, and particularly to an electromagnetic horn suitable for constructing a multi-beam circularly polarized antenna.

一般に、放送衛星や通信衛星のサービスエリア
は複雑な形状をなしている場合が多く、例えば、
東経110度の赤道上における静止衛星軌道から日
本を見たときのサービスエリアは第1図に示すよ
うな形状となる。したがつて、かかる複雑な形状
のサービスエリアを効率よくカバーするアンテナ
としては、通常の単一の楕円ビームを形成する形
式のアンテナよりも、複数本のアンテナビームを
合成してサービスエリアの上述した複雑な形状に
適合した形状のビームパターンを形成するように
したマルチビームの成形ビームアンテナの方が適
している。例えば、3個の電磁ホーンとパラボラ
型反射鏡とを組合わせた3ビーム型の成形ビーム
アンテナにより第1図に示した形状のサービスエ
リアをカバーする場合における成形ビームアンテ
ナの動作の態様を第2図に示し、かかる成形ビー
ムアンテナの原理的構成の例を第3図に示す。
In general, the service areas of broadcasting satellites and communication satellites often have complex shapes.
When looking at Japan from a geostationary satellite orbit on the equator at 110 degrees east longitude, the service area looks like the shape shown in Figure 1. Therefore, as an antenna that efficiently covers such a complex-shaped service area, it is better to combine multiple antenna beams to cover the service area described above, rather than an antenna that forms a single elliptical beam. A multi-beam shaped beam antenna that forms a beam pattern that fits a complex shape is more suitable. For example, in the case where a three-beam shaped beam antenna that combines three electromagnetic horns and a parabolic reflector covers a service area with the shape shown in Figure 1, the operation of the shaped beam antenna will be explained in the second section. An example of the basic configuration of such a shaped beam antenna is shown in FIG.

第2図に示す成形ビームアンテナの動作の態様
においては、主たるアンテナビームを形成する第
1の電磁ホーンにより日本本土を包むサービスエ
リアAを広くカバーするとともに、第2および第
3の電磁ホーンにより沖縄方面を包むサービスエ
リアBおよび小笠原方面を包むサービスエリアC
をそれぞれカバーするようにしてある。かかる成
形ビームを形成するようにしたアンテナの第3図
に示す模式的構成においては、パラボラ型反射鏡
Tの軸上にある焦点Fに、一次放射器としての上
述した各電磁ホーンのうち、主たる第一の電磁ホ
ーン1を、その開口の中心を焦点Fに合致させて
配置するとともに、パラボラ型反射鏡Tに対し離
軸してその焦点Fの近傍の点Qに、例えば第2の
電磁ホーン2を配置して、それらの電磁ホーン
1,2とパラボラ型反射鏡Tを組合わせてある。
かかる構成配置のアンテナによるアンテナビーム
の方向については、反射鏡Tの軸上に配置した第
1の電磁ホーン1によるアンテナビームの方向は
反射鏡Tの軸方向と一致したR0方向となり、反
射鏡Tに対し離軸して配置した第2の電磁ホーン
2によるアンテナビームの方向は図示のR方向と
なり、パラボラ型反射鏡Tの中心Mと第2の電磁
ホーン2を配置した点Qとを結ぶ線とR0方向と
のなす角αは、R0方向とR方向とのなす角βに
ほぼ等しくなる。なお、図には示してないが、第
2の電磁ホーン2と同様に、パラボラ型反射鏡T
に対し離軸して配置する第3の電磁ホーン3につ
いても同様となる。
In the operational mode of the shaped beam antenna shown in Fig. 2, the first electromagnetic horn that forms the main antenna beam broadly covers the service area A that covers the mainland of Japan, and the second and third electromagnetic horns cover the Okinawa area. Service area B covers the area and service area C covers the Ogasawara area.
It is designed to cover each. In the schematic configuration shown in FIG. 3 of an antenna configured to form such a shaped beam, a main beam of each of the above-mentioned electromagnetic horns as a primary radiator is placed at a focal point F on the axis of a parabolic reflector T. A first electromagnetic horn 1 is arranged with the center of its aperture aligned with a focal point F, and a second electromagnetic horn, for example, is placed off-axis with respect to the parabolic reflector T and placed at a point Q near the focal point F. 2 are arranged, and these electromagnetic horns 1 and 2 are combined with a parabolic reflector T.
Regarding the direction of the antenna beam from the antenna with such a configuration, the direction of the antenna beam from the first electromagnetic horn 1 placed on the axis of the reflector T is the R 0 direction, which coincides with the axial direction of the reflector T. The direction of the antenna beam from the second electromagnetic horn 2 placed off-axis with respect to T is the R direction shown in the figure, which connects the center M of the parabolic reflector T and the point Q where the second electromagnetic horn 2 is placed. The angle α between the line and the R 0 direction is approximately equal to the angle β between the R 0 direction and the R direction. Although not shown in the figure, like the second electromagnetic horn 2, a parabolic reflector T
The same holds true for the third electromagnetic horn 3, which is arranged off-axis.

上述したような構成配置の成形ビームアンテナ
によりカバーすべきサービスエリアの形状分布
が、例えば前述した第2図示のサービスエリア
A,B,Cのように定まると、まず、主たるサー
ビスエリアAをカバーすべき軸上配置の第1の電
磁ホーン1によるアンテナビームの方向R0すな
わち反射鏡Tの軸方向をサービスエリアAの中心
に指向させると、前述した静止衛星軌道上からサ
ービスエリアAとBとをみた視角に等しくするこ
とにより、上述したR0方向とR方向とのなす角
βが決まり、したがつて、その角βに等しい角α
が決まる。一方、第3図示の構成配置における反
射鏡Tの中心Mと焦点Fとの距離MFは、反射鏡
Tの形状寸法によつて決まるほぱ一定の値をとる
ので、その距離MFと上述した角αとから、第2
の電磁ホーン2を配置すべき離軸点Qと焦点Fと
の距離QFが決まる。したがつて、サービスエリ
アの形状分布によつて副ビームを形成すべき付随
の電磁ホーンを配置すべき離軸点の位置が一義的
に決まることになる。
When the shape distribution of the service areas to be covered by the shaped beam antennas configured and arranged as described above is determined, for example, as in the service areas A, B, and C shown in the second diagram, first, it is necessary to cover the main service area A. If the direction R 0 of the antenna beam by the first electromagnetic horn 1 arranged on the power axis, that is, the axial direction of the reflector T, is directed to the center of the service area A, it is possible to connect the service areas A and B from the above-mentioned geostationary satellite orbit. By making it equal to the viewing angle, the angle β between the R 0 direction and the R direction mentioned above is determined, and therefore, the angle α equal to the angle β is determined.
is decided. On the other hand, since the distance MF between the center M of the reflecting mirror T and the focal point F in the configuration shown in FIG. From α, the second
The distance QF between the off-axis point Q and the focal point F at which the electromagnetic horn 2 is to be placed is determined. Therefore, the position of the off-axis point at which the accompanying electromagnetic horn that forms the sub-beam should be placed is uniquely determined by the shape distribution of the service area.

しかして、放送衛星から送信するマイクロ波の
偏波形式に関しては、主として一般視聴者が個々
に設備すべき受信装置における受信アンテナの配
置調整の便からして、一般には、円偏波とするの
が好適とされているが、かかる円偏波のマイクロ
波を放射するに適した円錐形状の電磁ホーンすな
わち円錐ホーンの開口をなす円の直径は、その円
錐ホーンに対向配置して組合わせるパラボラ型反
射鏡の全反射面を円錐ホーンによつて効率よく照
射するようにするために、反射鏡の形状寸法によ
つて定まる一定の大きさにする必要があるので、
第3図に示したように複数個の円錐ホーンを配置
すべき場合に、上述した離軸点Qと焦点Fとの距
離QFをそれぞれの円錐ホーンの開口径より小さ
く設定する必要がある場合には、円錐ホーンによ
つては所要のサービスエリアをカバーすべきマル
チビーム型の成形ビームアンテナを構成すること
が不可能となる。
However, regarding the polarization format of microwaves transmitted from broadcasting satellites, it is generally preferable to use circularly polarized waves, mainly for the convenience of adjusting the arrangement of receiving antennas in receiving devices that general viewers must install individually. However, the diameter of the cone-shaped electromagnetic horn suitable for emitting such circularly polarized microwaves, that is, the diameter of the circle forming the opening of the conical horn, is the parabolic type that is arranged opposite to the conical horn and combined. In order to efficiently irradiate the total reflection surface of the reflecting mirror with the conical horn, it is necessary to have a constant size determined by the shape and dimensions of the reflecting mirror.
When multiple conical horns are to be arranged as shown in Figure 3, the distance QF between the off-axis point Q and the focal point F needs to be set smaller than the aperture diameter of each conical horn. If the conical horn is used, it is impossible to construct a multi-beam shaped beam antenna that should cover the required service area.

以上に述べたところを要約すれば、複雑な形状
分布のサービスエリアをカバーすべき放送衛星等
におけるマルチビーム型の成形ビームアンテナと
しては、パラボラ型反射鏡と対向配置すべき複合
の一次放射器を構成する電磁ホーンとしては、任
意所望に近接配置して組合わせ得る形状の開口を
有する電磁ホーンであつて、しかも、直交2偏波
成分の合成からなる円偏波励振が可能な電磁ホー
ンであることが好ましく、また、必要であるが、
かかる場合に従来用いられていた円偏波励振が可
能な電磁ホーンである円錐ホーンは、その開口径
に制約されて、複数個の円錐ホーンの組合わせに
より所要形状分布のサービスエリアを効率よくカ
バーし得る成形ビームアンテナを構成することが
困難である、という欠点があつた。
To summarize what has been said above, multi-beam shaped beam antennas for broadcasting satellites that cover service areas with complex shape distributions use a composite primary radiator that should be placed opposite a parabolic reflector. The constituting electromagnetic horn is an electromagnetic horn having apertures of a shape that can be arranged in close proximity and combined as desired, and is also capable of circularly polarized wave excitation consisting of a combination of two orthogonal polarized wave components. It is preferable and necessary that
Conical horns, which are electromagnetic horns that can excite circularly polarized waves, have been conventionally used in such cases, but are limited by their aperture diameters, so it is difficult to efficiently cover a service area with a desired shape distribution by combining multiple conical horns. The disadvantage was that it was difficult to construct a shaped beam antenna that could be used.

一方、放送衛星等に必須の円偏波アンテナを構
成する一次放射器用電磁ホーンに対しては、その
放射パターンができるだけ対称の形状をなしてい
なければならない、という条件が課されている。
すなわち、円偏波アンテナは、偏波面が互いに直
交し、かつ、互いに90度の位相差を有する同一周
波数、同一振幅の直線偏波によりそれぞれ励振し
た2個の直線偏波アンテナを組合わせて合成した
ものとみなすことができる。したがつて、一次放
射器としての電磁ホーンを励振する電磁波が垂直
偏波のときと水平偏波のときとでパラボラ型反射
鏡を照射する電磁波の照射パターンが同一でなけ
れば、パラボラ型反射鏡のボアサイト以外の方向
の利得はこれを照射する一次放射器の照射パター
ンで決まるのであるから、この方向では円偏波は
得られない。反射鏡のボアサイト以外の方向の利
得が、仮に、垂直偏波のときと水平偏波のときと
で等しくないとすると、反射鏡で反射して放射さ
れる電磁波の直交2偏波成分の振幅が互いに相違
することになり、かかる直交2偏波成分を合成し
てもこの方向では円偏波にはならないことにな
る。しかして、従来の通常の正方形状の開口を有
する正方形ホーンや円形開口を有する円錐ホーン
によつて放射した電磁波の電界面すなわちE面と
磁界面すなわちH面との放射パターンは、互いに
大幅に相違し、E面の放射パターンは、H面の放
射パターンに比して、軸方向からの偏向すなわち
離軸角度の増大によりはるかに急速に減衰し、は
るかに急峻な照射パターンとなる。その一例とし
て、開口径4cmの円錐ホーンの12GHzにおけるE
面とH面との放射パターンを第4図に示す。
On the other hand, an electromagnetic horn for a primary radiator that constitutes a circularly polarized antenna essential for broadcasting satellites and the like is required to have a radiation pattern as symmetrical as possible.
In other words, a circularly polarized antenna is synthesized by combining two linearly polarized antennas, each excited by linearly polarized waves of the same frequency and amplitude, whose polarization planes are orthogonal to each other and have a phase difference of 90 degrees. It can be considered as having been done. Therefore, if the irradiation pattern of the electromagnetic waves that irradiate the parabolic reflector is not the same when the electromagnetic wave that excites the electromagnetic horn as the primary radiator is vertically polarized and when it is horizontally polarized, the parabolic reflector Since the gain in directions other than boresight is determined by the irradiation pattern of the primary radiator that irradiates it, circularly polarized waves cannot be obtained in this direction. If the gain in directions other than the boresight of the reflector is not equal for vertically polarized waves and horizontally polarized waves, then the amplitude of the two orthogonal polarization components of the electromagnetic wave reflected by the reflector and radiated will be are different from each other, and even if these two orthogonal polarized components are combined, circularly polarized waves will not be obtained in this direction. However, the radiation patterns of the electromagnetic waves radiated by the conventional square horn having a square aperture or the conical horn having a circular aperture are significantly different from each other between the electric plane, that is, the E plane, and the magnetic plane, that is, the H plane. However, the E-plane radiation pattern attenuates much more rapidly than the H-plane radiation pattern as the deflection from the axis increases, that is, the off-axis angle increases, resulting in a much steeper irradiation pattern. As an example, the E of a conical horn with an aperture diameter of 4 cm at 12 GHz is
The radiation patterns of the plane and the H plane are shown in FIG.

なお、ホーンの放射パターンの対称性を図つた
ものとして、コルゲートホーン、複合モードホー
ン、誘導体装荷ホーンなどがあるが、いずれも開
口の大きさ、重量、帯域の点で衛星搭載用には適
しない。
There are corrugated horns, compound mode horns, and dielectric-loaded horns that aim to achieve symmetry in the radiation pattern of horns, but none of them are suitable for use on satellites due to their aperture size, weight, and bandwidth. .

本発明の目的は、上述した従来の問題を解決し
て欠点を除去し、複数個を近接配置して組合わせ
ることにより任意所望の形状分布を呈するサービ
スエリアをカバーし得る衛星搭載用のマルチビー
ム型の成形ビームアンテナを構成するに適し、し
かも、E面とH面とについてほぼ同一の放射パタ
ーンが容易に得られるようにした電磁ホーンを提
供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and eliminate the drawbacks, and to provide a multi-beam for use on a satellite that can cover a service area exhibiting any desired shape distribution by arranging a plurality of beams in close proximity and combining them. An object of the present invention is to provide an electromagnetic horn which is suitable for constructing a type of shaped beam antenna and which can easily obtain substantially the same radiation pattern on the E plane and the H plane.

すなわち、本発明電磁ホーンは、少なくとも、
正方形の各隅角部を互いにほぼ等しくほぼ正方形
状をなしてそれぞれ切除した形状の開口を有する
単位の電磁ホーンを複数個揃え、前記単位の電磁
ホーンの開口の切除した隅角部に相似の開口形状
を有する他の前記単位の電磁ホーンの開口を組合
わせ配置して複合電磁ホーンを構成したことを特
徴とするものである。
That is, the electromagnetic horn of the present invention has at least the following:
A plurality of unit electromagnetic horns each having an aperture in the shape of a substantially square shape in which the corner portions of the square are substantially equal to each other and each cut out, and an opening similar to the cut out corner portion of the aperture of the electromagnetic horn of the unit are arranged. The present invention is characterized in that a composite electromagnetic horn is constructed by arranging openings of other units of electromagnetic horns having the same shape.

以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。
The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the drawings.

まず、本発明電磁ホーンにおける開口の基本的
形状とその開口内における電界分布の例を第5図
に示す。第5図に示す電磁ホーンの開口は、一辺
の長さが(a+2b)の正方形における四個の隅
角部を一辺の長さがbの正方形状に切り取つて除
去した形状をなしており、かかる形状の開口に生
ずるTEモードの電磁波中、基本波の電界分布
は、例えば、差分方程式に置換することによりマ
ツクスウエルの方程式を解くことができ、その電
界分布に基づいてかかる形状の開口を有する電磁
ホーンの放射パターンを求めることができる。な
お、第5図示の形状を有する開口に生ずるTEモ
ードの基本波の波長は、その一辺の長さ(a+
2b)を、切除した正方形状の一辺の長さbの割
合いに応じて適切に短縮した長さの直径を有する
円形開口におけるとほぼ同等となり、したがつ
て、第5図示の形状を有する開口は、電磁波の伝
搬モードについては、その周縁形状を平均したの
と同等の円形開口におけるとほぼ同様となる。
First, FIG. 5 shows an example of the basic shape of the aperture and the electric field distribution within the aperture in the electromagnetic horn of the present invention. The opening of the electromagnetic horn shown in FIG. 5 has the shape of a square whose side length is (a+2b), with four corners cut out and removed into a square shape whose side length is b. The electric field distribution of the fundamental wave in the TE mode electromagnetic waves generated in the shaped aperture can be solved by replacing Maxwell's equation with a difference equation, and based on the electric field distribution, the electromagnetic wave having the shaped aperture can be determined. The radiation pattern of the horn can be determined. Note that the wavelength of the fundamental wave of the TE mode generated in the aperture having the shape shown in Figure 5 is the length of one side (a+
2b) is approximately equivalent to that of a circular opening having a diameter appropriately shortened according to the ratio of the length b of one side of the cut square shape, and therefore, the opening has the shape shown in Figure 5. The propagation mode of electromagnetic waves is almost the same as that of a circular aperture equivalent to the average shape of its periphery.

しかして、第5図示の形状の開口を有する電磁
ホーンの放射パターンについては、基本とする正
方形の一辺における残部の長さaと切除した正方
形状の一辺の長さbとの比a:bを変えることに
よつてE面とH面との放射パターンの相違の態様
が変化し、ほぼa:b=2:1としたときにE面
とH面との放射パターンがほぼ同一となる。
Therefore, for the radiation pattern of an electromagnetic horn having an aperture shaped as shown in Figure 5, the ratio a:b of the length a of the remaining part of one side of the basic square to the length b of one side of the cut square shape is determined. By changing the ratio, the manner in which the radiation patterns differ between the E-plane and the H-plane changes, and when a:b=2:1, the radiation patterns of the E-plane and the H-plane become almost the same.

本発明電磁ホーンの上述した開口の形状寸法に
よるE面とH面との放射パターンの一致の例とし
て、衛星放送用マイクロ波の割当て周波数である
12GHz用に構成した電磁ホーンにおける第5図示
の形状の開口について、a:b=2:1としたと
きの周波数12GHzにおけるE面およびH面の放射
パターンの計算例を第6図に示す。第6図示の各
放射パターン曲線は、いずれも、実測値とよく一
致しており、図示の各曲線を対比すれば明らかな
とおり、基本とする正方形が同一であつても、そ
の各隅角部を正方形状に切除すると否とによつ
て、E面の放射パターンが大幅に変化するのに対
し、H面の放射パターンはほとんど変化せず、し
かも、そのH面の放射パターンと各隅角部を切除
したときのE面の放射パターンとはほぼ同一とみ
なすことができ、したがつて、本発明による電磁
ホーンの第5図示の形状についてほぼa:b=
2:1とすれば、ほぼ満足な形状の放射パターン
をなして円偏波の放射を行なうことができる。
As an example of the matching of the radiation patterns between the E plane and the H plane due to the above-mentioned shape and size of the aperture of the electromagnetic horn of the present invention, the assigned frequency of microwave for satellite broadcasting is shown.
FIG. 6 shows an example of calculation of radiation patterns in the E plane and H plane at a frequency of 12 GHz when a:b=2:1 for an aperture having the shape shown in FIG. 5 in an electromagnetic horn configured for 12 GHz. Each of the radiation pattern curves shown in Figure 6 agrees well with the actual measurement values, and as is clear from comparing each of the curves shown, even if the basic square is the same, each corner of the curve is Depending on whether or not the E-plane is cut into a square shape, the radiation pattern on the E-plane changes significantly, whereas the radiation pattern on the H-plane hardly changes. can be considered to be almost the same as the radiation pattern of the E plane when cut out. Therefore, for the shape of the electromagnetic horn according to the present invention shown in FIG. 5, approximately a:b=
If the ratio is 2:1, circularly polarized waves can be radiated with a substantially satisfactory radiation pattern.

上述のように良好な放射パターンが得られる円
偏波放射用の電磁ホーンに対して円偏波励振を行
なうようにした場合の構成例を第7図に示す。第
7図示の円偏波励振電磁ホーンにおいては、慣用
の例えばWRJ120型方形導波管8を、方形―正方
形変換管7を介して、正方形―円筒変換管6の正
方形断面を有する正方形導波管部に接続し、その
円形断面を有する円筒導波管部を円偏波発生器5
に接続して、直交2偏波成分の一方の位相を90度
遅らせることにより、励振用直線偏波を円偏波に
変換する。その円偏波発生器5を、正方形―円筒
変換管4を介して、第5図示の形状の開口を有す
る本発明電磁ホーン1に接続し、上述した変換出
力の円偏波によりその電磁ホーン1を励振する。
FIG. 7 shows an example of a configuration in which a circularly polarized wave excitation is performed on an electromagnetic horn for circularly polarized wave radiation, which provides a good radiation pattern as described above. In the circularly polarized wave excitation electromagnetic horn shown in FIG. The cylindrical waveguide section with a circular cross section is connected to the circularly polarized wave generator 5.
The excitation linear polarized wave is converted into a circularly polarized wave by connecting the two orthogonal polarized wave components to a 90-degree delay in the phase of one of the two orthogonal polarized wave components. The circularly polarized wave generator 5 is connected to the electromagnetic horn 1 of the present invention having an opening shaped as shown in FIG. Excite.

つぎに、同一の形状寸法を有する本発明電磁ホ
ーンを3個組合わせて3ビーム円偏波アンテナを
構成し、しかも、それら3個の本発明電磁ホーン
を各ビームの間隔、すなわち、各ビームの指向方
向の互いになす角が最も狭くなるように、それぞ
れの電磁ホーンにおける開口の隅角切除部を互い
に組合わせて、それぞれの開口中心間の距離が最
短となるように配置した合成ビームアンテナ用複
合電磁ホーンの構成例を第8図に示す。第8図示
の構成においては、第1の電磁ホーン1の各隅角
部に組合わせた第2および第3の電磁ホーン2お
よび3の開口中心間隔は、隅角部を切除しない場
合の正方形開口の開口中心間隔と同一であるが、
各電磁ホーン2および3と電磁ホーン1との間の
開口中心間隔は、相互の電磁ホーンにおける基本
の正方形の隅角部が重なり合つている長さbだけ
狭くなつており、したがつて、第8図に示したよ
うに組合わせた3個の本発明電磁ホーンをパラボ
ラ型反射鏡と組合わせたときに得られるマルチビ
ーム相互間の間隔、すなわち、各ビームの指向方
向の挾角は、上述したような隅角部切除の有無に
よる開口中心間隔の比 においてa〓2bとするのであるから、約20%狭
くすることができる。
Next, a three-beam circularly polarized antenna is constructed by combining three electromagnetic horns of the present invention having the same shape and dimensions. A composite beam antenna composite in which the angle cut portions of the apertures of each electromagnetic horn are combined with each other so that the angle formed with each other in the direction of directivity is the narrowest, and the distance between the centers of each aperture is the shortest. An example of the structure of the electromagnetic horn is shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 8, the opening center spacing of the second and third electromagnetic horns 2 and 3 combined with each corner of the first electromagnetic horn 1 is a square opening when the corner is not cut. is the same as the aperture center spacing of
The aperture center spacing between each electromagnetic horn 2 and 3 and the electromagnetic horn 1 is narrowed by the length b where the corners of the basic squares of each electromagnetic horn overlap. The distance between the multi-beams obtained when the three electromagnetic horns of the present invention combined as shown in Figure 8 are combined with a parabolic reflector, that is, the angle of orientation of each beam, is as described above. Ratio of aperture center spacing with and without corner resection Since a = 2b at , the width can be narrowed by about 20%.

つぎに、第2図に示したように、3ビームアン
テナによつてカバーすべき3個のサービスエリア
AとB,Cとに広狭の差が著しい場合には、狭い
方のサービスエリアB,Cをカバーするパラボラ
型反射鏡からの反射ビームを鋭くするように、反
射鏡の全面を照射して反射ビームを効率よく絞る
ようにするために、第2および第3の電磁ホーン
2および3からの照射ビームを拡げる必要があ
り、したがつて、それらの電磁ホーンの開口面積
自体は主たる電磁ホーン1の開口面積に比して格
段に小さくする必要がある。かかる場合における
本発明による3ビームアンテナ用一次放射器の開
口部の構成例を第9図に示す。なお、主たる電磁
ホーン1の開口における各隅角切除部に組合わせ
配置する付随の電磁ホーンは、その開口の辺を主
たる開口の辺と平行に配置した方が開口中心間隔
を狭くすることができ、また、任意形状の開口と
することもできるが、円偏波放射を行なう限りに
おいては、本発明による主たる開口と相似の形状
にするのが好適である。なお、その場合には、主
副ビームの指向方向の狭角を、主副開口をいずれ
も正方形とした場合に比して約15%狭くすること
ができる。
Next, as shown in Figure 2, if there is a significant difference in width between the three service areas A, B, and C that should be covered by the 3-beam antenna, the narrower service areas B and C should be used. In order to sharpen the reflected beam from the parabolic reflector covering the area, and to efficiently focus the reflected beam by irradiating the entire surface of the reflector, It is necessary to spread the irradiation beam, and therefore the aperture area of these electromagnetic horns itself needs to be much smaller than the aperture area of the main electromagnetic horn 1. FIG. 9 shows an example of the configuration of the opening of the primary radiator for a three-beam antenna according to the present invention in such a case. Note that the distance between the aperture centers can be narrowed by arranging the side of the aperture parallel to the side of the main aperture for the auxiliary electromagnetic horn to be arranged in combination with each corner cut portion of the aperture of the main electromagnetic horn 1. Although the aperture can have an arbitrary shape, it is preferable to use a shape similar to the main aperture according to the present invention as long as circularly polarized radiation is performed. In this case, the narrow angle in the directivity direction of the main and sub beams can be made narrower by about 15% compared to the case where both the main and sub apertures are square.

以上の説明から明らかなように、本発明電磁ホ
ーンを円偏波アンテナの一次放射器として用いる
ことにより、パラボラ型反射鏡を直交2偏波成分
に対してほぼ同一のパターンで照射することがで
き、良好な性能を有する円偏波アンテナを構成す
ることができる。また、本発明電磁ホーンは、開
口の形状が簡単であり、しかも、複数個の電磁ホ
ーンを、相互の開口中心をできるだけ接近させて
組合わせ配置する必要のあるマルチビーム円偏波
アンテナを構成するときに、本発明電磁ホーンを
用いれば、約20%だけ各ビーム相互間の間隔を狭
くすることができる。
As is clear from the above explanation, by using the electromagnetic horn of the present invention as the primary radiator of a circularly polarized antenna, it is possible to irradiate the parabolic reflector with almost the same pattern for two orthogonal polarized components. , a circularly polarized antenna with good performance can be constructed. Further, the electromagnetic horn of the present invention has a simple aperture shape, and constitutes a multi-beam circularly polarized antenna in which a plurality of electromagnetic horns must be arranged in combination with their aperture centers as close as possible to each other. At times, with the electromagnetic horn of the present invention, the spacing between each beam can be reduced by about 20%.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は放送衛星のサービスエリアの形状分布
の例を示す線図、第2図は第1図示のサービスエ
リアをカバーするマルチビームアンテナの動作の
態様の例を示す線図、第3図は同じくそのマルチ
ビームアンテナの構成例を模式的に示す線図、第
4図は従来の円錐ホーンの放射パターンの例を示
す線図、第5図は本発明電磁ホーンの開口の構成
例および電界分布の例を示す線図、第6図は同じ
くその放射パターンの例を示す線図、第7図は本
発明による円偏波励振電磁ホーンの構成例を示す
斜視図、第8図は本発明によるマルチビーム円偏
波アンテナ用一次放射器の開口部の構成例を示す
線図、第9図は同じくその他の構成例を示す線図
である。 1,2,3……電磁ホーン、4,6……正方形
―円筒変換管、5……円偏波発生器、7……方形
―正方形変換器、8……方形導波管、T……パラ
ボラ型反射鏡、M……中心、F……焦点、Q……
離軸点。
Fig. 1 is a diagram showing an example of the shape distribution of the service area of a broadcasting satellite, Fig. 2 is a diagram showing an example of the operation mode of a multi-beam antenna that covers the service area shown in Fig. Similarly, FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the multi-beam antenna, FIG. 4 is a diagram showing an example of the radiation pattern of a conventional conical horn, and FIG. 5 is an example of the aperture configuration and electric field distribution of the electromagnetic horn of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of the radiation pattern, FIG. 7 is a perspective view showing an example of the configuration of a circularly polarized excitation electromagnetic horn according to the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing an example of the radiation pattern according to the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the aperture of a primary radiator for a multi-beam circularly polarized antenna, and FIG. 9 is a diagram showing another example of the configuration. 1, 2, 3... Electromagnetic horn, 4, 6... Square-cylindrical conversion tube, 5... Circularly polarized wave generator, 7... Square-square converter, 8... Rectangular waveguide, T... Parabolic reflector, M...center, F...focal point, Q...
Off-axis point.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも、正方形の各隅角部を互いにほぼ
等しくほぼ正方形状をなしてそれぞれ切除した形
状の開口を有する単位の電磁ホーンを複数個備
え、前記単位の電磁ホーンの開口の切除した隅角
部に相似の開口形状を有する他の前記単位の電磁
ホーンの開口を組合わせ配置して複合電磁ホーン
を構成したことを特徴とする電磁ホーン。 2 特許請求の範囲第1項記載の電磁ホーンにお
いて、前記正方形状の一辺の長さを前記正方形の
一辺の長さの1/4にほぼ等しくしたことを特徴と
する電磁ホーン。
[Scope of Claims] 1. At least a plurality of unit electromagnetic horns each having an opening shaped like a substantially square corner cut out from each other, each corner of a square being substantially equal to each other, each of which has an opening of the unit electromagnetic horn. An electromagnetic horn characterized in that a composite electromagnetic horn is constructed by combining and arranging openings of other units of the electromagnetic horn having opening shapes similar to the cut corner portions. 2. The electromagnetic horn according to claim 1, wherein the length of one side of the square shape is approximately equal to 1/4 of the length of one side of the square.
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