JPS63107206A - 複モ−ドホ−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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、反射鏡アンテナの一次ホーン或はホーンア
ンテナ単体として使用され１円形導波管の基本モードで
あるＴＥ□１モードに、高次モードを加えた複数のモー
ドで励振される複モードホーンアンテナに関するもので
ある。

［従来の技術］ 第２図は、例えば特公昭６０−１７６４５号公報に示さ
れたような従来の複モードホーンアンテナの構成図で、
図において、（１）は給電導波管、（２ａ）　（２ｂ）
は第１、第２の直線テーパ導波管、　（３ａ）（３ｂ）
は第１、第２の直線円形導波管、（４）は円錐ホーン、
（５ａ）　（５ｂ）　（５ｃ）　（５ｄ）は第１．第２
の直線円形導波管（３ａ）　（３ｂ）の内壁に管軸に対
して回転対称に軸方向に設けられた金属帯である。これ
らは、給電側から、給電導波管（１）、第１の直線テー
パ導波管（２ａ）、第１の直線円形導波管（３ａ）、第
２の直線テーパ導波管（２ｂ）、第２の直線円形導波管
（３ｂ）、円錐ホーン（４）の順で接続され、第１の直
線円形導波管（３ａ）の内径を、ＴＥ、、モードが伝播
しＴＥｌ、モードが伝播しない大きさとし、第２の直線
円形導波管（３ｂ）の内径をＴＥ１１モードが伝播する
大きさとしている。

このように構成されたホーンアンテナにおいては、第１
の直線円形導波管（３ａ）の両端及び内部の金属帯（５
ａ）　（５ｂ）の不連続部においてＴＭ、、モードを発
生させ、また、第２の直線円形導波管（３ｂ）の両端及
び内部の金属帯（５ｃ）　（５ｄ）の不連続部において
ＴＭ１１モードとＴＥ１１モードを発生させ、これら二
つの高次モードを制御することによって、広い周波数帯
域にわたって良好な放射特性を得ていた。

第３図は、例えば特開昭５８−２０４６０４号公報に示
されたような従来の他の複モードホーンアンテナの構成
図で、給電側から、高い周波数帯用の給電導波管（ｌａ
）、第１の直線テーパ導波管（２ａ）、第１の直線円形
導波管（３ａ）、第２の直線テーパ導波管（２ｂ）、第
２の直線円形導波管（３ｂ）、及び円錐ホーン（４）を
順次接続し、さらに上記第２の直線テーパ導波管（２ｂ
）の一部に低い周波数帯用の給電導波管（ｌｂ）　（ｌ
ｃ）を設けている。

このように構成された複モードホーンアンテナにおいて
は、低い周波数帯と高い周波数帯の２つの周波数帯で使
用され、第１の直線円形導波管（３ａ）の内径は、高い
周波数帯のＴＥ□□モード及びＴ　Ｍ１１モードのみを
伝播させ、ＴＥ１１モードは伝播させない寸法とし、さ
らに第２の直線テーパ導波管（２ｂ）に設けられた給電
導波管（１ｂ）から給電される低い周波数帯の電波が第
一１の直線円形導波管（３ａ）内に伝播しないような寸
法としている。第２の直線円形導波管（３ｂ）の内径は
、高い周波数帯のＴＥ１１モード、ＴＭ□モードの他に
、低い周波数帯のＴＥ、、モード及びＴ　Ｍｉ１モード
が伝播するように定めている。この複モードホーンアン
テナでは第２の直線テーパ導波管（２ｂ）と第２の直線
円形導波管（３ｂ）を低い周波数帯に合わせて設計し、
第１の直蘭テーパ導波管（２ａ）と第１の直線円形導波
管（３ａ）を高い周波数帯に合わせて設計できるので、
両方の周波数帯を含む広い周波数帯域において良好な放
射特性を得ることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ 第２図に示すようなホーンアンテナでは、電気的には、
基本モードの他にＴＭ１１モードとＴ　Ｍｉ。

モードを発生させ、同時に３つのモードを制御する必要
があるので、低い周波数帯域（例えば１２．２５ＧＨｚ
”１２．７５ＧＨｚ）と高い周波数帯域（例えば１４．
０ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ）を含む広い周波数帯域にお
いて良好な放射特性を有するものの設計が難かしいとい
う問題点があり、機械的には、直線円形導波管の内部に
突起物である金属帯が設けてあり、製作が難しいという
問題点があった。

また、第３図に示すような複モードホーンアンテナでは
、低い周波数帯域と高い周波数帯域を含む広い周波数帯
域において良好な放射特性を得ることができるが、電気
的には、第１の直線円形導波管内に低い周波数帯の電波
を伝播させず、かつ高い周波数帯のＴＭ、□モードを伝
播させることにより、低い周波数帯と高い周波数帯の周
波数の比率が限定されるという問題点があり、機械的に
は。

第２の直線テーパ導波管の一部に低い周波数帯用の給電
導波管を設ける必要があり、構造が複雑になるという問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので１、高低２つの周波数帯域において良好な放射
特性を有するとともに、製作の容易な複モードホーンア
ンテナを得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る複モードホーンアンテナは、給電側から
、低周波数帯と高周波数帯の基本モードを給電する給電
導波管、第１の直線テーパ導波管、両周波数帯の基本モ
ードと高周波数帯のＴＭ□、モードのみが伝播する第１
の直線円形導波管、第２の直線テーパ導波管、両周波数
帯の基本モードと高周波数帯のＴＭ□、モードの外に、
高周波数帯のＴＥ１１モード及び低周波数帯のＴＭ１１
モードのみを伝播する第２の直線円形導波管、及び円錐
ホーンを順次接続するようにしたものである。

［作　用］ この発明においては、各直線円形導波管の内径を上記寸
法のように定めているので、第１の直線円形導波管には
基本モードの他に高い周波数帯のＴＭ□１モードのみが
伝播し、第２の直線円形導波管には基本モードの他に、
低周波数帯のＴＭ１１モードと高い周波数帯のＴＭ１１
モードとＴＥ１１モードが伝播する。従ってまず第２の
直線テーパ導波管と第２の直線円形導波管を低い周波数
帯に合わせて設計し、次にこれらの構造を考慮に入れて
第１の直線テーパ導波管と第１の直線円形導波管を高い
周波数帯に合わせて設計できるので、両方の周波数帯に
おいて良好な放射特性を得ることができる。機械的には
両周波数帯ともひとつの給電導波管で給電し、かつアン
テナ内部に突起物を設ける必要がないので、構造が簡単
で製作が容易となる。

［実施例］ 以下、この発明を実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図で１図におい
て、（１）は給電導波管、（２ａ）（２ｂ）は第１、第
２の直線テーパ導波管、（３ａ）　（３ｂ）は第１．第
２の直線円形導波管、（４）は円錐ホーンで、これらは
従来のホーンアンテナの同一符号のものに相当する。た
だし、給電導波管（１）には低周波数帯と高周波数帯の
基本モードが給電されるよう、第１の直線円形導波管（
３ａ）には両周波数帯の基本モードと高周波数帯のＴＭ
１１モードのみが伝播するよう、第２の直線円形導波管
（３ｂ）には両周波数帯の基本モードと高周波数帯のＴ
　Ｍ１１モードの外に、高周波数帯のＴＥ、、モード及
び低周波数帯のＴ　Ｍ、、モードのみが伝播するよう、
これらの内径寸法が定められている。

このようなホーンアンテナにおいては、低い周波数帯（
例えば１２．２５ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚ）と高い周
波数帯域（例えば１４．０ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ）の
２つの周波数帯で使用され、両周波数帯ともに給電導波
管（１）から給電される。上記給電導波管（１）から給
電された基本モードであるＴＥ１１モードで表わされる
電波は、第１及び第２の直線円形導波管（３ａ）（３ｂ
、）の内径の寸法を適当に選ぶことによって、上記各直
線円形導波管の両端の不連続部においてＴＥ□、モード
から高次モードであるＴＭ１１モード、ＴＥ１１モード
等に変換される。

ここで、このようなホーンアンテナをＴＥ１１モードで
励振した場合の交差偏波成分の放射パターンと、同様に
ＴＭよ、モードあるいはＴＥｌ、モードで励振した場合
の放射パターンの形がほぼ類似している。従ってこれら
のＴ　Ｍ１１モード及びＴＥ、。

モードの発生量と位相量を適当に選ぶことによってＴＥ
、□モードによる交差偏成成分を打ち消すことができ、
さらに主偏波成分の放射パターンも回転対称にすること
ができる。

一方、内形がＤで与えられる直線円形導波管内を伝播可
能な高次モードは波長λが次の（１）式を満足する場合
である。

ｋａλ Ｄ〉□　　　　　　　　　　・・・・・（２）π ｋａは特性方程式の根で、各モードに対応して次のよう
に与えられる。

ここでは、給電導波管（１）の内部を高い周波数帯及び
低い周波数帯のＴＥ、、モードのみが伝播しそれらの高
次モードが伝播しないように、内径の寸法ｄ０を定める
。すなわち両周波数帯のＴＥｌ。

モードを伝播させるためには、（２）式と（３）式によ
り低い周波数帯の最低周波数の波長λ４の０．５８６（
ｋａ、／π）倍より大きくシ、それらの高次モードを伝
播させないために、高い周波数帯の最高周波数の波長λ
１の１．２２（ｋａ１／π）倍より小さい範囲内で適当
な寸法を選ぶ必要がある。すなわち、０．５８６λ、＜
ｄ、＜１．２２λ１　・・・・・・・・・・・・（４）
となる。

それから、第１の直線円形導波管（３ａ）の内部を高い
周波数帯のＴＭ、□モードのみが伝播するように、内径
の寸法ｄ工を定める。すなわち高い周波数帯のＴＭ１１
モードを伝播させるためには、（２）式と（３）式によ
り高い周波数帯の最低周波数の波長λ２の１，２２（ｋ
ａ１／π）倍より大きくし、高い周波数帯のＴＥ□２モ
ードを伝播させないために、高い周波数帯の最高周波数
の波長λ、の１．７０（ｋａ７π）倍より小さくし、か
つ、低い周波数帯においてＴＭ、□モードを伝播させな
いために、低い周波数帯の最高周波数の波長λ、の１．
２２（ｋａ、／π）倍より小さい範囲内で適当な寸法を
選ぶ必要がある。すなわち、 となる。

次に、第２の直線円形導波管（３ｂ）の内部を、低い周
波数帯のＴ　Ｍｉ、モード及び高い周波数帯のＴ　Ｍ１
１モードとＴＥ、、モードが伝播するように、内径の寸
法ｄ２を定める。すなわち、低い周波数帯のＴＭ、□モ
ードを伝播させるためには（２）式と（３）式により低
い周波数帯の最低周波数の波長λ。

の１，２２（ｋａｘ／冗）倍より大きクシ、かつ、高い
周波数帯のＴＥ□２モードを伝播させるために、高い周
波数帯の最低周波数の波長λ２の１．７０（ｋ　ａ、／
π）倍より大きくし、さらに、低い周波数帯のＴＥ、□
モードを伝播させないために、低い周波数帯の最高周波
数の波長λ３の１．７０（ｋａ、／π）倍より小さい範
囲で適当な寸法を選ぶ必要がある。すなわち、となる。

例えば５高い周波数帯を１４．０ＧＨｚ〜１４．５ＧＨ
ｚ、低い周波数帯を１２．２５ＧＩＩｚ”１２．７５Ｇ
Ｈｚとすれば。

となり、給電導波管（１）の内径ｄい第１の直線円形導
波管（３ａ）の内径ｄ１１第２の直線円形導波管（３ｂ
）の内径ｄ２は、 の範囲内の値に定めればよい。

このように構成された複モードホーンアンテナにおいて
は、低い周波数帯で所望のＴＭ□１モードの発生量と位
相量が得られるように第２の直線テーパ導波管（２ｂ）
と第２の直線円形導波管（３ｂ）を設計し、次にこれら
の部分で発生する高い周波数帯のＴＭ、□モードとＴＥ
□２モードの発生量と位相量を考慮に入れて、高い周波
数帯で所望のＴＭ□１モードの発生量と位相量が得られ
るように第１の同線テーパ導波管（２ａ）と第１の直線
円形導波管（３ａ）を設計する。従って、低い周波数帯
と高い周波数帯の両方の周波数帯において、所望のＴ　
Ｍ、。

モード及びＴＥ、□モードの発生量と位相量を得ること
ができるので、両方の周波数帯において交差偏波成分が
小さくて、回転対称である良好な放射パターンを得るこ
とができる。

なお１以上は直線テーパ導波管の径が軸方向に向って変
化しない場合について説明したが、製作が容易となるよ
うに開口側に約１度の開き角を持たせても同様の効果を
有する。

［発明の効果コ この発明によれば、低い周波数帯と高い周波数帯の両方
の周波数帯において、所望のＴＭ１１モード及びＴＥ、
□モードの発生量と位相量を得ることができるので９両
方の周波数帯において交差偏波成分が小さくて回転対称
である良好な放射パターンを得ることができるとともに
、両方の周波数帯ともひとつの給電導波管で給電し、か
つアンテナの内部に突起物を設ける必要がないので、構
造が簡単で製作が容易になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図、第
３図は従来の複モードホーンアンテナの構成図である。 図において、（１）は給電導波管、　’（２ａ）は第１
の直線テーパ導波管、　（２ｂ）は第２の直線テーパ導
波管、（３ａ）は第１の直線円形導波管、（３ｂ）は第
２の直線円形導波管、（４）は円錐ホーンである。 なお、図中同一符号は同−或は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波帯またはミリ波帯の低周波数帯と高周
   波数帯の２つの周波数帯で使用され、円形導波管の基本
   モード（ＴＥ＿１＿１）に高次モードを加えた複数のモ
   ードで励振される複モードホーンアンテナにおいて、給
   電側から、上記低周波数帯と高周波数帯の基本モード（
   ＴＥ＿１＿１）を給電する給電導波管、第１の直線テー
   パ導波管、上記両周波数帯の基本モード（ＴＥ＿１＿１
   ）と上記高周波数帯の高次モードとしてのＴＭ＿１＿１
   モードのみが伝播する第１の直線円形導波管、第２の直
   線テーパ導波管、上記第１の直線円形導波管を伝播する
   両周波数帯の基本モード（ＴＥ＿１＿１）と上記高周波
   数帯の高次モードとしてのＴＭ＿１＿１モードの外に、
   高周波数帯の高次モードとしてのＴＥ＿１＿２モード及
   び低周波数帯の高次モードとしてのＴＭ＿１＿１モード
   のみを伝播する第２の直線円形導波管、及び円錐ホーン
   を順次接続したことを特徴とする複モードホーンアンテ
   ナ。
2. （２）上記第１の直線円形導波管の内径を、上記高周波
   数帯の最低周波数の波長の１．２２倍より大きく、それ
   の最高周波数の波長の１．７倍より小さく、かつ上記低
   周波数帯の最高周波数の波長の１．２２倍より小さい寸
   法とし、上記第２の直線円形導波管の内径を、上記低周
   波数帯の最低周波数の波長の１．２２倍より大きく、そ
   れの最高周波数の波長の１．７倍より小さく、かつ上記
   高周波数帯の最低周波数の波長の１．７倍より大きい寸
   法としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   複モードホーンアンテナ。