JPS63155801A - 汎用マイクロ波受信アンテナ装置 - 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） 本発明は、放送衛星からのテレビジョン放送波、通信衛
星からのＣＡＴＶ用等テレビジョン中継送信波や各種の
マイクロ通信波あるいは地上の各種マイクロ通信波など
、あらゆる種類のマイクロ通信波の受信装置に共通に汎
（用い得る汎用マイクロ波受信アンテナ装置に関するも
のである。

（従来の技術） 放送衛星からのテレビジョン放送波は、地域毎に使用周
波数が割当てられ、国別に使用チャネル並びにその直接
受信に割当られている円偏波の右旋円偏波（円偏波）お
よび左旋円偏波（Ｌ偏波）など使用偏波が規定されてお
り、例えば、ヨーロツパ・アフリカゾーンの使用周波数
帯域は１１．７〜１２、５　Ｇ１１ｚである。一方、通
信衛星は直線偏波を使用しており、マイクロ波帯域の有
効利用のために、ある通信衛星の奇数チャネルが垂直偏
波（■偏波）、偶数チャネルが水平偏波（Ｈ偏波）であ
れば、その両隣に静止している通信衛星は、奇数チャネ
ルが水平偏波、偶数チャネルが垂直偏波になっており、
隣接通信衛星間における送信波の干渉、結合の発生を防
いでいる。なお、通信衛星に隣接した放送衛星の送信波
との干渉を避けるためには使用周波数帯域を異ならせて
おり、例えば、上述したヨーロツパ・アフリカゾーンに
おけるキュー帯域の直接受信には１０．９〜１１．７　
Ｇｔｌｚが割当てられている。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来、例えば放送衛星と通信衛星とから
の各テレビジョン送信波を直接受信するには、１１．７
〜１２．５　Ｇｔ（ｚ帯の円偏波受信用アンテナ装置と
１０４９〜１１．７６ｆｌｚ帯の直線偏波受信用アンテ
ナ装置との２基の受信アンテナ装置が必要であり、これ
に伴って、アンテナマウント、所望衛星を追尾するだめ
のアクチュエータ等のアンテナ付属装置、屋外受信ユニ
ットと、しての低雑音周波数変換器（ＬＮＢ）　、ケー
ブルなどを最小限２系統は備える必要があり、受信アン
テナ設備が膨大となってその経済性が損なわれる、とい
う問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、冒頭
に述べたあらゆる種類のマイクロ通信波の受信に一系統
の受信アンテナ設備を共ユｍに汎く用い得るようにした
汎用マイクロ波受信アンテナ装置を提供することにある
。

すなわち、本発明汎用マイクロ波受信アンテナ装置は、
パラボラ反射器と、そのパラボラ反射器に対向した円形
開口を有する受渡器と、その受波器に接続した円形導波
管もしくは正方形導波管よりなって管軸に沿い誘電体板
を内蔵した偏波変換器と、その偏波変換器の変換出力直
線偏波に結合する方向の電磁波結合要素を前記管軸の周
わりに回転可能にして備えた直線偏波抽出器とを備えて
、前記直線偏波抽出器の抽出出力直線偏波をマイクロ波
受信装置に供給するようにしたことを特徴とするもので
ある。

（作　用） したがって、本発明によれば、放送衛星と通信衛星とか
らのテレビジョン送信波や７４２０４４Ｍ波など、周波
数と偏波とを異にする各種のマイクロ波を一系統の受信
アンテナ設備を共通に使用して受信し得るので、受信ア
ンテナ設備が従来に比し格段に簡単化されるとともに、
その経済性を著しく向上させることができる。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

本発明は、第１図に示すように、１基のパラボラ反射鏡
１をアンテナマウント２に取付けてアクチュエータ３に
より駆動して衛星を追尾させ、その焦点に位置する１０
．９〜１２．５　Ｇｔｌｚの広帯域に整合した一次ホー
ン４、偏波変換器５および低雑音周波数変換器６を順次
に介して取出した受信波をケーブル７により受信装置に
導き、１系統のアンテナ装置および屋外ユニットのみに
よってあらゆる種類のマイクロ通信波を共通に受信し得
るようしたものである。

従来は、かかる場合に、放送衛星および通信衛星からの
マイクロ送信波をそれぞれ別個のアンテナ装置によって
受信するか、あるいは、−基のパラボラ反射鏡１に放送
衛星用と通信衛星用との２種類の一次ホーン４以降の受
信アンテナ系を並設し、２系統のアンテナ装置および屋
外ユニットによってそれぞれのマイクロ送信波を受信す
るのが一般であった。すなわち、各系統の一次ホーン４
に接続する偏波変換器５としては、主として、単一偏波
のみを受信するための第２図（ａ）、（ハ）に示すよう
な構成のものが用いられていた。同図（ａ）は、通信衛
星からの垂直（Ｖ）偏波を受信するための円形・方形導
波管変換器を示しており、水平（Ｈ）偏波を受信するた
めにはテーパ管の形態をなしている方形導波管部９を管
軸の周わりに９０°回転させることになる。また、同図
（ｂ）は、放送衛星からの右旋（Ｒ）円偏波を垂直（Ｖ
）偏波に変換して受信する円偏波・垂直偏波変換器を示
しており、水平（Ｈ）偏波に変換して受信するには、テ
ーパ管の形態をなしている方形導波管部９を管軸の周ま
わりに９０゜回転させる。しかして、直線偏波の形で受
信する第２図（ａ）およびら）に示した２種類の偏波変
換器にはそれぞれ１個の低雑音周波数変換器６のみを接
続して垂直・水平両側波により受信することができるが
、受信偏波面切換えの都度、上述した９０゜回転の屋外
作業を強要される。第２図ら）に示した偏波変換器にお
ける円形導波管部８には誘電体板１０を内蔵して受信円
偏波をなす直交２偏波成分の一方の位相を遅らせて直線
偏波に変換するものである。

さらに、第３図（ａ）、（５）には、第２図（ａ）、（
ｂ）に示した偏波変換器における方形導波管部９を相互
に直交した方形導波管９，１１の組合わせにしてオルソ
モード変換器の形態にし、垂直・水平両側波による受信
に共用し得るようにした偏波変換器を示すが、垂直・水
平両側波をそれぞれ取出す直交２方形導波管９，１１に
は低雑音周波数変換器６を各個波毎に２個接続すること
になり、それぞれの周波数変換出力波を単一の受信装置
に共通に導くには、双方の変換出力波を切換えて接続す
る切換器が必要となる。

さらに、第４図には、相互に直交した２方形導波管の組
合わせを用いた上述のオルソモード変換器の上述した複
雑な構成を簡単化して、第３図（ａ）。

（ｂ）に示した偏波変換器における円形導波管部８に挿
入したプローブ１２の方向を管軸の周わりに回転可能に
し、遠隔操作によりプローブ１２の方向を円形導波管部
出力の垂直（Ｖ）偏波あるいは水平（Ｈ）偏波にそれぞ
れ共振するように回転させて切換え、そのプローブ１２
の他端部を同軸線路１３の形にして同軸・方形導波管変
換器１５を構成することにより、方形導波管１４内に垂
直（Ｖ）　　もしくは水平（Ｈ）の直線偏波を取出すよ
うにした偏波変換器を示す。

いま、上述した従来装置を組合わせて１系統のアンテナ
装置と１個の低雑音周波数変換器とにより放送衛星およ
び通信衛星からのマイクロ送信波を共通に受信し得るよ
うにした場合におけるアンテナ装置の構成を示すと第５
図のようになる。

一般に、アンテナの理論は送信系について述べられ、受
信系については、相反の定理に従った可逆論理により送
信系とは逆の手順で全く同一の理論が成立つが、第５図
示の構成による従来のアンテナ装置の動作を送信系つい
て説明すると第６図のようになる。第６図（ａ）〜（ｄ
）は、左から順に、第５図示の構成における方形導波管
１４内の電界の方向、円形導波管部８内におけるプロー
ブ１２の方向、同じく移相用誘電体板１０の方向および
出力電界の偏波の態様を、方形垂直（Ｖ）偏波から右旋
（Ｒ）円偏波、左旋（Ｌ＞　円偏波、円形垂直（Ｖ）偏
波および円形水平（Ｈ）偏波を得る場合について上から
順に示したものである。

同図（ａ）においては、方形導波管１４内のＴ８．、波
からなる垂直（Ｖ）人力電界を、同軸・方形導波管変換
器１５を介し、同軸線路１３に接続した垂直方向のプロ
ーブ１２に共振させて、円形導波管部８内に垂直方向の
電界をなすＴＢ＋　を波を放射し、時計方向に４５°傾
斜した誘電体板１０によりＴＥｔ＋右旋（Ｒ）円偏波に
変換して出力する。同図ら）においては、同図（ａ）と
は異なり、誘電体板１０が反時計方向に４５°傾斜して
いるので、ＴＥ！＋＋左旋化）円偏波を出力する。

同図（Ｃ）においては、誘電体板１０が水平方向にあっ
て人力ＴＢ、、垂直（Ｖ）偏波に直交して何ら影響を及
ぼさず、そのまま出力させる。同図（ｄ）においては、
入力ＴＥ＋ｏ垂直（ｖ）偏波が水平方向のプローブ１０
に共振して円形導波管部８内に水平方向の電界をなすＴ
　Ｅ　＋　１波を放射するが、垂直方向にあって直交す
る誘電体板１０が何ら影響を及ぼさないので、Ｔ８１１
水平（Ｈ）偏波がそのまま出力される。

上述したように、従来の機器、特に、従来の偏波変換器
によっても、放送衛星および通信衛星からのマイクロ送
信波を共通に受信し得る１系統の受信アンテナ設備を構
成し得るが、第６図（ａ）〜（ｄ）の状態を到来マイク
ロ波の種類に応じて切換える必要があり、したがって、
偏波面選択のだめのプローブ１２の回転および偏波変換
の態様を選択するための誘電体板１０の回転をそれぞれ
制御するだめの２系統の回転制御系が必要となる。しか
して、誘電体板ｌＯを円形導波管部８とともに回転させ
るのは、屋外使用の状態での回転であるから、外気温の
変化や気象条件に対する対応策によって経済性が損なわ
れ、また、誘電体板１０のみをプローブ１２と同軸にし
て個別に回転させる必要があるので、駆動機構および制
御系の構成が複雑になる、という欠点があった。

本発明は、従来装置の組合わせによる従来の偏波変換器
を用いた汎用アンテナ設備のかかる欠点を除去するため
になしたものであり０、本発明による汎用マイクロ波受
信アンテナ装置の構成の例を第７図に模式的に示し、そ
の動作を第８図（ａ）　−（ｄ）について説明する。

しかして、第７図示の構成例は、第５図に示した構成と
大略同一であるが、詳細に説明すると、円形導波管部８
の底壁と方形導波管１４の長辺管壁とを接合して、円形
導波管部８の底壁の中心と方形導波管１４の長辺管壁の
中央との位置に同心同径の開孔を共通に設け、その開孔
に誘電体棒を貫通させ、その誘電体棒の中心に導体線路
を埋設すると、かかる誘電体棒が双方の管壁を貫通する
部分は同軸線路１３を構成し、その前後の部分における
導体線路は、プローブ１２を構成して円形導波管部８に
結合するとともに、方形導波管１４に対しても管壁に垂
直のプローブを構成して結合し、同軸・方形導波管変換
器１５を構成する。

かかる構成において、同軸線路１３をなす誘電体棒の外
径および誘電率並びに導体線路の夕（径によって同軸線
路１３のインピーダンスを適切に設定し、方形導波管１
４内に突出した導体線路がなすプローブの長さ、したが
って、管壁までの距離を適切に設定すれば、方形導波管
１４内のＴＥ＋ｏ波を良好なインピーダンス整合によっ
て同軸線路１３に結合させることができる。また、同軸
線路１３から円形導波管部８内にその管軸に沿って突出
した導体線路を管軸を含む面内において管軸に直角に曲
げるなど適切な形状寸法にしてプローブ１２を構成ずれ
ば、円形導波管部８内のＴＥ、ｌ直線偏波に良好なイン
ピーダンス整合をもって結合させることができる。

したがって、方形導波管１４内のＴＥｌｏ波は、同軸線
路１３を介して円形導波管部８内のＴＥ、、波に滑らか
に変換され、しかも、遠隔制御等により操作して誘電体
棒とともにプローブ１２を管軸の周わりに回転駆動すれ
ば、円形導波管部８内のＴＥ、、直線偏波の偏波面を任
意の方向に設定することができる。

しかして、かかるＴＢ、Ｉ直線偏波入力に対して円形導
波管部８内の電界移相用誘電体板１０を図示のように水
平方向に固定した場合について円形導波管部８内におけ
る偏波変換の動作を第８図（ａ）〜（ｄ）について説明
する。

第８図（ａ）　〜（ｄ）は、前述した第６図（ａ）　〜
（ｄ）と同様に、左から順に、第７図示の構成例におけ
る方形導波管内の電界の方向、円形導波管部８内におけ
るプローブ１２の方向、同じく移相用誘電体板１０の方
向および出力電界の偏波の態様を、方形垂直（Ｖ）偏波
から右旋（Ｒ）円偏波、左旋（Ｌ）円偏波、円形垂直（
Ｖ）偏波および円形水平（Ｈ）偏波を得る場合について
上から順に示している。

さて、上述したように移相用誘電体板１０を水平に固定
した状態において、第８図（ａ）に示すように、円形導
波管部８内のプローブ１２が時計方向ｊこ１１５゛傾斜
している場合には、円形導波管部８内に放射されるＴＥ
、、直線偏波は、垂直偏波成分と水平偏波成分とに分解
され、誘電体板１０に直交する垂直偏波成分は何ら影響
されないが、誘電体板１０に平行の水平偏波成分は、位
相遅延を受け、その位相遅延量が９０°になるように誘
電体板１０の形状寸法を設定しておけば、円形導波管部
８の開口端かふ右旋（Ｒ）円偏波に変換されて放射され
る。また、第８図（ｂ）に示すように、プローブ１２が
反時計方向に４５°傾斜している場合には、ＴＢ、、直
線偏波が同様にして左旋（シ）円偏波に変換されて放射
される。

さらに、第８図（Ｃ）に示すように、プローブ１２が垂
直方向の場合には、ＴＢ、、垂直（１／）偏波は誘電体
板１０に直交するので何らの影響を受けず、そのまま放
射され、また、第８図（ｄ）に示すように、プローブ１
２が水平方向の場合には、ＴＥ、、水平（Ｈ）偏波は誘
電体板１０により９０°位相遅延は受けるが偏波として
はそのまま放射される。したがって、本発明による偏波
変換器の第７図に示した構成例においては、一方向に固
定した誘電体板１０に対するプローブ１２の方向を、相
対的に、時計方向の４５°傾斜、反時計方向の４５°傾
斜、直交および平行に切換えれば、方形導波管１４内の
Ｔ８ｏ１彼から変換された円形ＴＥ＋＋直線偏波を、そ
れぞれ、右旋（Ｒ）円偏波、左旋（シ）円偏波、垂直（
ｖ）偏波および水平（Ｈ）偏波に変換することができる
。かかる送信アンテナ装置としての偏波変換動作を、前
述したよ・うに相反の定理に従った可逆論理により受信
アンテナ系としての偏波変換動作に適用すれば、−次ホ
ーン４を介して偏波変換器５をなす第７図示の構成例の
円形導波管部８に達した右旋（Ｒ）円偏波、左旋（シ）
円偏波、垂直（Ｖ）偏波および水平（Ｈ）偏波は、移相
用誘電体板１０に対するプローブ１２の方向を、相対的
に、時計方向の４５°傾斜、反時計方向の４５°傾斜、
直交および平行に切換えることにより、選択的に、いず
れも同一の円形ＴＥ、、直線偏波から方形ＴＥｏ　、波
に変換して共通に受信し得ることになる。

なお、円形導波管部８内の誘電体板１０の等価電気長に
おける１７４波長の奇数倍に設定すれば上述した９０°
の位相遅延が得られ、また、半波長の奇数倍に設定すれ
ば誘電体板１０の入力端と出力端とにおける伝送波の位
相が等しくなり、ＴＥ＋＋水平（Ｈ）偏波をそのままの
形態で放射することになる。

また、第７図示の構成例における円形導波管部８は、右
旋（Ｒ）および左旋化）の両用偏波および垂直（Ｖ）お
よび水平（Ｈ）の両直線偏波をそれぞれ独立して共通に
伝搬させる導波管であれば、円形導波管に限ることなく
、正方形導波管とすることができ、また、位相遅延素子
としは、誘電体板に限ることなく、導体ポスト、導体フ
ィン、導体ブロック等を適切な形状寸法にして用いるこ
とができる。

しかして、放送衛星からのマイクロ送信波は、完全な円
偏波をなさずに楕円偏波をなして到来するのが一般であ
り、また、所定旋回方向の円偏波に逆旋回方向の円偏波
成分が伝搬の途中で降雨等により発生して混入する場合
が多い。かかる場合には、例えば所定の右旋（Ｒ）円偏
波を受信して、第８図（ａ）に示したように、移相用誘
電体板１０に対し時計方向に４５°傾斜したＴＥ＋＋直
線偏波に変換しているときに、混入している逆旋回の左
旋（Ｌ）円偏波成分が、点線により図示するように、誘
電体板１０に対し反時計方向に４５°傾斜したＴＢ、、
直線偏波成分となって偏波変換出力中に混入することに
なる。この混入偏波成分は、プローブ１２には吸収され
ず、円形導波管部８の底壁で反射し、誘電体板１２を逆
方向に通過して左旋（Ｌ）円偏波成分に変換される。こ
の再変換左旋（Ｌ）円偏波成分が一次ホーン４あるいは
パラボラ反射鏡１により不所望に反射され、やや遅れて
再入射すると、偏波変換出力にゴースト成分として混入
する。

第７図示の構成例においては、上述したように、所望の
変換出力ＴＥ、、直線偏波の方向に設定しであるプロー
ブ１２に直交して結果的にゴースト成分となる混入直線
偏波成分を吸収するために、プローブ１２に直交させて
抵抗体板１６を点線で示すように取付け、プローブ１２
とともに回転させる。

なお、上述のようにプローブ１２を抵抗体板１６ととも
に選択的に回転駆動するには、第９図に示すように、プ
ローブ１２をなす導体線路を埋設した誘電体棒１７を方
形導波管１４の対向管壁を貫通して管外に突出させ、適
切な駆動機構からなる駆動装置１８を遠隔制御して誘電
体棒１７を回転駆動させる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、放送
衛星および通信衛星等から送信される各種のマイクロ送
信波がなす右旋・左旋の両円偏波および垂直・水平の両
直線偏波のすべてを単一の偏波変換器により、すべてＴ
Ｅ、、直線偏波に変換し、しかも、それぞれ４５°ずつ
その偏波面を異ならせ、共振プローブの方向を遠隔制御
により４５°ずつ選択的に回転させる遠隔操作のみによ
り、所望偏波のマイクロ送信波を任意かつ容易に選択し
て、単一の受信アンテナ設備を各種マイクロ送信波の受
信に共用し得る、という格別の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマイクロ波受信アンテナ装置の概略構成を示す
斜視図、 第２図（ａ）、（ｂ）、第３図（ａ）、（ｂ）および第
４図は従来の偏波変換器の各種の構成をそれぞれ示す斜
視図、 第５図は従来の汎用マイクロ波受信アンテナ装置の構成
を示す斜視図、 第６図（ａ）〜（ｄ）は同じくその受信アンテナ装置の
動作の態様をそれぞれ示す線図、 第７図は本発明汎用マイクロ波受信アンテナ装置の構成
例を示す斜視図、 第８図（ａ）〜（６）は同じくその受信アンテナ装置の
動作の態様をそれぞれ示す線図、 第９図は同じくその受信アンテナ装置の他の構成例を示
す断面図である。 １・・・パラボラ反射鏡　　２・・・アンテナ・マウン
ト３・・・アクチュエータ　　４・・・−次ホーン５・
・・偏波変換器　　　　６・・・低雑音周波数変換器７
・・・ケーブル　　　　　８・・・円形導波管部９．１
１・・・方形導波管部　１０・・・誘電体板１２・・・
プローブ　　　　　１３・・・同軸線路１４・・・方形
導波管 １５・・・同軸・方形導波管変換器 １６・・・抵抗体板　　　　　１７・・・誘電体棒１８
・・・駆動装置 第５図 第６図 第７図 第８図 手　　続　　補　　正　　書（方式） 昭和６２年　４月　４日 特許庁長官　　黒　　１）　　明　　ａ　　殿１、事件
の表示 昭和６１年　特許願第３０１７９８号 ２、発明の名称 汎用マイクロ波受信アンテナ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ユニゾン株式会社 ４、代理人 （Ｊ１正閉） 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パラボラ反射器と、そのパラボラ反射器に対向した
   円形開口を有する受波器と、その受波器に接続した円形
   導波管もしくは正方形導波管よりなって管軸に沿い誘電
   体板を内蔵した偏波変換器と、その偏波変換器の変換出
   力直線偏波に結合する方向の電磁波結合要素を前記管軸
   の周わりに回転可能にして備えた直線偏波抽出器とを備
   えて、前記直線偏波抽出器の抽出出力直線偏波をマイク
   ロ波受信装置に供給するようにしたことを特徴とする汎
   用マイクロ波受信アンテナ装置。 ２、前記誘電体板を前記管軸の周わりに回転可能もしく
   は固定にして前記円形導波管もしくは前記正方形導波管
   に内蔵したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の汎用マイクロ波受信アンテナ装置。 ３、前記誘電体板の前記管軸に直交する方向の前後両端
   縁の間隔を受信マイクロ波の等価電気長における１／４
   波長の奇数倍にしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の汎用マイクロ波受信アンテナ装
   置。 ４、前記変換出力直線偏波に結合する方向の結合辺を有
   する多角形の当該結合辺を含めた少なくとも２辺をもっ
   て前記電磁波結合要素を構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の汎用マイ
   クロ波受信アンテナ装置。 ５、前記変換出力直線偏波に結合する方向に直交する方
   向の抵抗板を前記電磁波結合要素に取付けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の汎用マイクロ波受信
   アンテナ装置。