KR20000052593A

KR20000052593A - 피드 혼

Info

Publication number: KR20000052593A
Application number: KR1019990063174A
Authority: KR
Inventors: 도겐슈
Original assignee: 가타오카 마사타카; 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2000-08-25
Also published as: EP1018781A2; US6320554B1; EP1018781A3; TW425734B; CN1259776A; JP2000201013A

Abstract

본 발명은 소형이고 지향성이 높은 타원지향성을 가지는 피드혼을 제공하는 것과 크로스토오크를 개선하는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 원형개구부(5a)를 가지는 도파관(5)과, 타원형개구부(6)를 가짐과 동시에, 도파관(5)에 결합된 혼부(4)를 구비하고, 타원형개구부 (6)의 안쪽면에는 축방향에 혼부(4)의 선단(4b)부로부터 도파관(5)의 방향으로 지름방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 타원형의 홈(7)과 홈(7)을 형성함으로써 구분된 축방향으로 연장되는 복수개의 타원형의 리지부(8)를 가지며, 리지(8)의 선단부(8a)는 지름방향의 중심부에 위치함에 따라 순차 도파관(5)측으로 근접하도록 단차를 가지고 형성되고, 혼부(4)의 타원형개구부(6)가 원형개구부의 한쪽 끝(5a)으로부터 혼부(4)의 선단부(4b)를 향하여 넓어진 나팔형상의 타원형 테이퍼부(9)를 형성하였다.

Description

피드혼{FEED HORN}

본 발명은 위성방송수신용의 피드혼에 관한 것으로, 특히 타원의 긴축이 수평방향에 배치된 타원형의 반사판을 구비한 파라볼라안테나에 적합한 피드혼에 관한 것이다.

종래의 피드혼을 도 6 내지 도 8에 따라 설명한다. 먼저, 피드혼은 위성방송신호의 수신파라볼라안테나(41)에 사용된다. 수신안테나(41)는 원형의 반사판 (42), 피드혼(43), 수신회로(도시 생략)등을 구비하고 있다. 그리고 반사판(42)과 피드혼(43)이 대향하여 설치되어 있고, 반사판(42)이 방송위성으로부터 송신된 송신신호를 반사시켜 반사판(42)에 의한 반사파는 피드혼(43)을 거쳐 수신회로에 입력하도록 되어 있다.

다음에 피드혼(43)은 혼부(44)와 이 혼부(44)에 결합된 통형상의 도파관(45)을 가지고 있다. 혼부(44)는 수신안테나(41)에 설치된 반사판(42)에 의한 반사파를 쉽게 취하기 위하여 설치되어 있고, 혼부(44)의 축방향의 한쪽 끝(44a)으로부터 선단부(44b)를 향하여 나팔형상으로 넓어지도록 형성된 원형개구부(46)를 갖지고 있다.

도파관(45)은 송신신호를 수신회로로 유도하기 위한 전송로이고, 그 내부에는 원형개구부(45a)가 형성되어 있다. 그리고 도파관(45)의 축방향의 원형개구부 (45a)의 한쪽 끝(45b)과 혼부(44)의 원형개구부(46)의 축방향의 한쪽 끝(44a)이 결합되어 있고, 도파관(45)의 축방향의 다른쪽 끝(45c)이 수신회로에 접속되어 있다.

피드혼(43)은 상기와 같은 구성으로 되어 있으며, 방송위성으로부터 송신된 송신신호는 수신안테나(41)의 반사판(42)에 있어서 반사되어 이 반사파가 피드혼(43)를 거쳐 수신회로에 입력되도록 되어 있다.

그런데, 최근의 위성방송의 다채널화 등에 따라, 많은 방송위성이 지구의 정지궤도상에 있다. 그리고 위성방송의 수신자가 이들 방송위성중에서 희망하는 방송을 송신하는 방송위성으로부터의 송신신호만을 수신할 수 있도록 수신안테나의 경도방향의 지향성의 향상이 요구되게 되었다.

그러나 원형의 반사판(42)과 원형지향성을 가지는 피드혼(43)에 의하여 구성된 수신안테나(41)를 사용하는 것에 있어서는, 원형의 반사판(42)의 면적을 늘리는 것으로 지향성을 개선하는 방법밖에 없어, 안테나의 비용이 비싸진다는 문제가 있다.

또 피드혼(43)에 있어서는, 혼부(44)의 축방향의 한쪽 끝(44a)에서 선단부 (44b)를 향하여 나팔형상으로 넓어지는 1개의 측면부로 이루어지는 원형개구부(46)를 가지기 때문에, 송신신호가 원형개구부(46)의 측면측에 있어서 반사를 일으키기 쉽다. 또 반사는 원형개구부(46)의 안쪽측면의 경사를 급준하게 함으로써 개선할 수 있으나, 혼부(44)의 축방향의 한쪽 끝(44a)과 선단부(44b) 사이의 거리(D5)의 길이를 길게 할 필요가 있고, 그 결과 피드혼(43)이 길어져 대형화가 될 뿐만 아니라, 피드혼(43)을 제작하는 데 필요로 하는 재료가 증가하기 때문에, 피드혼(43)의 비용이 비싸진다는 문제가 있다. 또 피드혼(43)은 개구부(46)에 있어서의 전자계 분포가 HE 모드이기 때문에, 크로스토오크가 발생하기 쉽다.

또 원형의 반사판(42)의 면적을 작게 하여 경도방향의 지향성을 개선하는 방법으로서, 타원형상의 반사판을 사용하는 것을 생각할 수 있으나, 도 7 및 도 8에 나타내는 원형지향성의 피드혼(43)을 타원형상의 반사판에 사용하면, 피드혼(43)의 지향성과 반사판의 형상이 맞지않게 되어 수신효율이 나빠질 뿐만 아니라, 주위로부터의 잡음신호를 쉽게 취하게 되어 안테나의 지향성도 나빠진다는 문제가 있다.

본 발명은 이들 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 소형이고 지향성이 높은 타원지향성을 가지는 피드혼를 제공하는 것과, 크로스토오크를 개선하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 피드혼을 구비한 위성방송 수신안테나의 개략도,

도 2는 본 발명의 피드혼의 평면도,

도 3은 도 2의 3-3부에 있어서의 단면도,

도 4는 도 2의 4-4부에 있어서의 단면도,

도 5는 도 3의 주요부 확대도,

도 6은 종래의 피드혼을 구비한 수신 안테나의 개략도,

도 7은 종래의 피드혼의 평면도,

도 8은 도 7의 8-8부에 있어서의 단면도이다.

※도면의 주요부분에 있어서의 부호의 설명

1 : 수신안테나 2 : 타원형 반사판

3 : 피드혼 4 : 혼부

4a : 혼부의 한쪽 끝 4b : 혼부의 선단

5 : 도파관 5a : 원형개구부

5b : 도판과의 한쪽 끝 5c : 도파관의 다른쪽 끝

6 : 타원형 개구단 7 : 홈

7a : 홈의 바닥면 8 : 리지

8a : 리지의 선단 9 : 타원형 테이퍼부

9a : 타원형 테이퍼부의 축방향의 다른쪽 끝

10 : 리지의 선단부로서 혼부의 지름방향의 중심의 측단끼리를 연결한 선

11 : 홈부의 바닥면의 지름방향의 중심으로부터 혼부의 선단부를 향한 선

12 : 교점 13 : 볼록부

13a : 볼록부의 선단

상기 문제를 해결하기 위한 제 1 해결수단으로서, 원형의 도파관과, 기단이 도파관에 결합되어, 그 기단으로부터 선단을 향하여 혼형상으로 개방하고, 타원형의 개구단을 가지는 혼부를 구비하며,

혼부의 안둘레 경사면에는 개구단을 향하여 서로 평행하게 연장되는 복수의 타원형상의 리지가 동심타원형상으로 배치되고, 인접하는 2개의 리지간의 간격은 리지의 전체주위에 걸쳐 동일하고, 각 리지의 선단끼리를 연결하여 형성되는 가상면은 혼부의 안둘레 경사면을 따른 혼형상으로 되어 있다.

또 제 2 해결수단으로서, 혼부의 안쪽 경사면으로부터의 각 리지의 높이가 서로 같게 되어 있다.

또 제 3 해결수단으로서, 인접하는 각 리지의 선단사이의 단차가 서로 같게 되어 있다.

또 제 4 해결수단으로서, 인접하는 2개의 리지로 형성된 홈의 중심을 통하여 혼부의 중심축에 평행한 직선과, 2개의 리지의 선단끼리를 연결하는 사선으로 형성되는 교점으로부터 홈의 바닥까지의 깊이가 송신신호의 파장의 약 1/4로 되어 있다.

또 제 5 해결수단으로서, 혼부의 기초부에는 한쪽 끝이 원형을 이루고, 다른쪽 끝이 타원형을 이루어 송신신호의 파장의 약 1/2의 길이를 가지는 통형상의 타원형 테이퍼부가 구비되어 있다.

본 발명의 피드혼을 도 1 내지 도 5에 의거하여 설명한다. 여기서 도 1은 본 발명의 피드혼을 사용한 위성방송 수신안테나의 개략을 나타내고, 도 2는 본 발명의 피드혼의 상면을 나타내며, 도 3은 도 2에 있어서의 절단선 3-3에 있어서의 단면을 나타내고, 도 4는 도 2에 있어서의 절단선 4-4에 있어서의 단면을 나타내며, 도 5는 도 3의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.

이 피드혼은 위성방송신호의 수신안테나(1)에 사용된다. 수신안테나(1)는 타원형반사판(2), 피드혼(3), 수신회로(도시 생략) 등을 구비하고 있다. 그리고 타원형반사판(2)과 피드혼(3)이 대향하여 설치되어 있고, 타원형반사판(2)은 방송위성으로부터 송신된 송신신호를 반사시키고, 타원형반사판(2)에 의한 반사파는 피드혼(3)을 거쳐 수신회로에 입력된다.

피드혼(3)은 혼부(4)와 이 혼부(4)에 결합된 통형상의 도파관(5)을 가지고 있다. 혼부(4)는 타원형반사판(2)에 의한 반사파를 쉽게 취하기 위하여 설치되어 있고, 혼부(4)의 축방향의 한쪽 끝(4a)으로부터 혼부(4)의 선단부(4b)를 향하여 나팔형상으로 넓어지도록 형성된 타원형의 개구단(6)과, 이 타원형개구단(6)의 내부에 설치된 복수개의 타원형의 홈(7)과 홈(7)에 의하여 구분되어 형성된 복수의 리지(8)와, 혼부(4)의 축방향의 한쪽 끝(4a)으로부터 혼부(4)의 축방향의 선단부(4b)를 향하여 나팔형상으로 넓어지도록 형성된 타원형테이퍼부(9)를 가지고 있다.

홈(7)은 크로스토오크 및 지향성패턴의 대칭성을 개선하기 위한 것으로, 혼부(4)의 축방향에 타원형개구단(6)의 선단, 즉 혼부(4)의 선단(4b)으로부터 도파관 (5)의 방향을 향하는 동시에, 홈(7)의 각각이 혼부(4)의 지름방향으로 등간격을 두고 타원형으로 형성되어 있다. 그리고 홈(7)의 각각의 지름방향의 폭(D1)이 모두 같아지도록 구성되어 있다. 이와 같이 홈(7)의 각각의 지름방향의 폭(Dl)을 모두 같게 함으로써 홈(7)의 설계 및 제조가 용이하게 된다.

리지(8)는 그 선단(8a)이 혼부(4)의 선단(4b)을 향하여 연장되어 있고, 리지 (8)의 각각은 혼부(4)의 중심부에 위치함에 따라서 순서대로 도파관(5)측에 근접하도록 단차를 가지고 형성되어, 인접하는 리지(8)의 선단(8a)사이끼리의 단차(D2)가 모두 같아지도록 구성되어 있다. 그리고 홈(7)의 양측에 형성된 리지(8)의 선단 (8a)으로서 혼부(4)의 지름방향의 중심의 측단끼리를 연결한 선(10)과 홈(7)의 바닥면(7a)의 지름방향의 중심으로부터 혼부(4)의 선단(4b)을 향한 선(ll)과의 교점 (l2)사이의 거리(D3)는 송신신호의 파장(λ)의 l/4 정도의 길이로 되어 있다. 이와 같이 거리(D3)의 길이를 λ/4 정도로 한 것으로, 혼부(4)의 타원형개구부(6)에 HE 모드의 전자계가 형성되기 때문에, 지향성의 편파면에 있어서의 일치성을 개선할 수 있음과 동시에, 크로스토오크의 발생을 경감할 수 있다.

또한 타원형의 개구부의 타원은, 하기식 l을 만족하는 표준타원뿐만 아니라, 하기식 2 및 식 3을 만족하는 초타원이더라도 좋다.

타원형 테이퍼부(9)는 그 축방향의 한쪽 끝(4a)에 있어서의 지름방향의 개구부의 형상은 원형으로 되어 있고, 그 축방향의 다른쪽 끝(9a)에 있어서의 지름방향의 개구부의 형상은 타원형으로 되어 있다. 그리고 타원형 테이퍼부(9)의 한쪽 끝(4a)과 다른쪽 끝(9a) 사이의 거리(D4)는 그 길이가 길수록 타원형 테이퍼부(9)의 안쪽의 측면이 완만한 테이퍼가 되고, 그 결과 안쪽측면에 있어서의 수신신호의 반사가 적어진다. 이 때문에 거리(D4)를 보다 길게 하는 것이 바람직하나, 필요이상으로 길게 하면, 피드혼(3) 자체의 축방향의 길이가 길어지기 때문에, 피드혼(3)이 고가가 된다. 또 거리(D4)를 λ/4 보다도 짧게 하면, 타원테이퍼부(9)의 경사가 급준하게 되고, 수신신호가 크게 감쇠되기 때문에, 타원형 테이퍼부(9)의 한쪽 끝(4a)과 다른쪽 끝(9a)사이의 거리는, 예를 들어 1/2 파장정도가 되도록 형성되어 있다.

그리고 혼부(4)의 중심축에 가장 가까운 위치에 형성된 홈(7)에 의하여 홈 (7)의 안쪽에 볼록부(13)가 형성된다. 이 볼록부(13)의 선단(l3a)은 타원형 테이퍼부(9)의 다른쪽 끝(9a)을 형성하고 있다.

도파관(5)은 혼부(4)에 들어간 송신신호를 수신회로로 유도하기 위한 전송로이고, 그 내부에는 원형개구부(5a)가 형성되어 있으며, 도파관(5)의 한쪽 끝(5b)과, 혼부(4)의 한쪽 끝(4a)이 결합되어 있다. 그리고 도파관(5)의 다른쪽 끝(5c)이 수신회로(도시 생략)에 접속된다.

본 발명의 피드혼은 상기와 같은 구성이며, 송신신호는 수신안테(1)의 타원형반사판(2)에 의하여 반사되고, 피드혼(3)을 거쳐 수신회로에 입력된다.

이상과 같이, 본 발명의 피드혼은 혼부의 안둘레 경사면에는 개구단을 향하여 서로 평행하게 연장되는 복수의 타원형상의 리지가 동심타원형상으로 배치되고, 인접하는 2개의 리지간의 간격은 리지의 전체둘레에 걸쳐 같고, 각 리지의 선단끼리를 연결하는 면은 혼부의 안둘레 경사면을 따른 나팔형상으로 되어 있다. 따라서 본 발명의 피드혼은 타원형의 지향성을 가지며, 교차편파의 영향을 받기 어렵고, 편파면에 대한 지향성의 의존성이 적은 피드혼이다.

또한 인접하는 2개의 리지간의 간격, 즉 홈의 폭이 리지의 한 둘레상에 있어서 같기 때문에, 설계 및 제조가 용이하다.

또 본 발명의 피드혼은, 혼부의 안쪽 경사면으로부터의 각 리지의 높이가 서로 같기 때문에 교차편파의 영향을 받기 어렵고, 설계 및 제조가 더욱 용이하다.

또 본 발명의 피드혼은 인접하는 각 리지의 선단사이의 단차가 서로 같기 때문에 혼부에 있어서의 수신신호의 반사가 적다.

또 본 발명의 피드혼은 인접하는 2개의 리지에 끼워진 홈의 중심을 통하여 상기 혼부의 중심축에 평행한 직선과, 상기 2개의 리지의 선단을 연결하는 사선으로 형성되는 교점으로부터 상기 홈의 바닥까지의 깊이가, 송신신호의 파장의 약 1/4로 되어 있기 때문에, 혼의 개구부에 HE 모드의 전자계가 형성되고, 지향성이 향상함과 함께, 크로스토오크가 발생하기 어렵다.

또 본 발명의 피드혼은 한쪽 끝이 원형을 이루고, 다른쪽 끝이 타원형을 이루며, 송신신호의 파장의 약 1/2의 길이를 가지는 통형상의 타원형 테이퍼부가 혼부의 기초부에 구비되어 있기 때문에, 형상이 다른 혼부와 도파관의 접속이 용이하고, 또 이 타원형 테이퍼부에 있어서의 수신신호의 감쇠가 적다.

Claims

원형의 도파관과, 기단이 상기 도파관에 결합되고, 그 기단으로부터 선단을 향하여 혼형상으로 개방하고, 타원형의 개구단을 가지는 혼부를 구비하며,

상기 혼부의 안둘레 경사면에는 개구단을 향하여 서로 평행하게 연장되는 복수의 타원형상의 리지가 동심타원형상으로 배치되어, 인접하는 2개의 리지간의 간격은 리지의 전체둘레에 걸쳐 같고, 각 리지의 선단끼리를 연결하여 형성되는 가상면은 상기 혼부의 안둘레 경사면에 따른 혼형상인 것을 특징으로 하는 피드혼.
제 1항에 있어서,

상기 혼부의 안쪽 경사면으로부터의 상기 각 리지의 높이가 서로 같은 것을 특징으로 하는 피드혼.
제 1항에 있어서,

인접하는 상기 각 리지의 선단사이의 단차가 서로 같은 것을 특징으로 하는 피드혼.
제 1항에 있어서,

인접하는 2개의 리지로 구성된 홈의 중심을 통하고, 상기 혼부의 중심축에 평행한 직선과, 상기 2개의 리지의 선단끼리를 연결하는 사선으로 형성되는 교점으로부터 상기 홈의 바닥까지의 깊이가 송신신호의 파장의 약 1/4인 것을 특징으로 하는 피드혼.
제 1항에 있어서,

상기 혼부의 기초부에는 한쪽 끝이 원형을 이루고, 다른쪽 끝이 타원형을 이루어 송신신호의 파장의 약 1/2의 길이를 가지는 통형상의 타원형 테이퍼부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 피드혼.