JP2536155B2 - 円錐ホ―ンアンテナ - Google Patents
円錐ホ―ンアンテナInfo
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- JP2536155B2 JP2536155B2 JP1144738A JP14473889A JP2536155B2 JP 2536155 B2 JP2536155 B2 JP 2536155B2 JP 1144738 A JP1144738 A JP 1144738A JP 14473889 A JP14473889 A JP 14473889A JP 2536155 B2 JP2536155 B2 JP 2536155B2
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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あるいはホ
ーンアンテナ単体として使用され，円形導波管の基本モ
ードであるTE11モードに，高次モードであるTM11モード
やTE12モードを加えた複数のモードで励振される円錐ホ
ーンアンテナに関するものである。
ーンアンテナ単体として使用され，円形導波管の基本モ
ードであるTE11モードに，高次モードであるTM11モード
やTE12モードを加えた複数のモードで励振される円錐ホ
ーンアンテナに関するものである。
第４図は，例えば特開昭63−107206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説明図で，
図において，（１）は円錐ホーン，（2h），（3h）は低
い周波数帯用の円形導波管とフレア，（2i），（3i）は
高い周波数帯用の円形導波管とフレア，（4f）は両周波
数帯用の給電導波管である。上記円形導波管（2h）の内
径は，低い周波数帯においてはTE11モードとTM11モード
が伝搬し，高い周波数帯においてはTE11モード,TM11モ
ード及びTE12モードが伝搬する寸法としている。また，
上記円形導波管（2i）の内径は，低い周波数帯において
はTE11モードが伝搬し，高い周波数帯においてはTE11モ
ードとTM11モードが伝搬する寸法としている。
ような従来の複モードホーンアンテナの構成説明図で，
図において，（１）は円錐ホーン，（2h），（3h）は低
い周波数帯用の円形導波管とフレア，（2i），（3i）は
高い周波数帯用の円形導波管とフレア，（4f）は両周波
数帯用の給電導波管である。上記円形導波管（2h）の内
径は，低い周波数帯においてはTE11モードとTM11モード
が伝搬し，高い周波数帯においてはTE11モード,TM11モ
ード及びTE12モードが伝搬する寸法としている。また，
上記円形導波管（2i）の内径は，低い周波数帯において
はTE11モードが伝搬し，高い周波数帯においてはTE11モ
ードとTM11モードが伝搬する寸法としている。
このように構成されたホーンアンテナにおいて，低い
周波数帯では円形導波管（2h）の両端の不連続部でTM11
モードを発生させ,TE11モードに所定の比率のTM11モー
ドを合成することにより，複モードとして良好な放射特
性を得ることができる。また，高い周波数帯では円形導
波管（2h）の両端の不連続部でTM11モードとTM12モード
が発生するが，この発生量を考慮したうえで，円形導波
管（2i）の両端の不連続部で所望のTM11モードを発生さ
せることができ,TE11モードに所定の比率のTM11モード
とTE12モードを合成することにより，トリプルモードと
して良好な放射特性を得ることができる。
周波数帯では円形導波管（2h）の両端の不連続部でTM11
モードを発生させ,TE11モードに所定の比率のTM11モー
ドを合成することにより，複モードとして良好な放射特
性を得ることができる。また，高い周波数帯では円形導
波管（2h）の両端の不連続部でTM11モードとTM12モード
が発生するが，この発生量を考慮したうえで，円形導波
管（2i）の両端の不連続部で所望のTM11モードを発生さ
せることができ,TE11モードに所定の比率のTM11モード
とTE12モードを合成することにより，トリプルモードと
して良好な放射特性を得ることができる。
第５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説明図
で，図において，（１）は円錐ホーン，（2j），（3j）
は低い周波数帯用の円形導波管とフレア，（2k），（3
k）は高い周波数帯用の円形導波管とフレア，（4g），
（4h）それぞれ低い周波数帯用，高い周波数帯用の給電
導波管である。円形導波管（2j）の内径は前記同様であ
り，円形導波管（2k）の内径は低い周波数帯においては
TM11モードが伝搬せず，高い周波数帯においてはTE11モ
ードとTM11モードが伝般する寸法としている。
ような従来の他の複モードホーンアンテナの構成説明図
で，図において，（１）は円錐ホーン，（2j），（3j）
は低い周波数帯用の円形導波管とフレア，（2k），（3
k）は高い周波数帯用の円形導波管とフレア，（4g），
（4h）それぞれ低い周波数帯用，高い周波数帯用の給電
導波管である。円形導波管（2j）の内径は前記同様であ
り，円形導波管（2k）の内径は低い周波数帯においては
TM11モードが伝搬せず，高い周波数帯においてはTE11モ
ードとTM11モードが伝般する寸法としている。
このように構成されたホーンアンテナにおいては，第
４図を用いて先に説明したのと同様な動作をし，前記同
様な効果を有することができるだけでなく，給電導波管
を低い周波数帯用と高い周波数帯用と別々に設けている
ので，二つの周波数帯を第４図に示した構成の場合より
離すことができるという利点がある。
４図を用いて先に説明したのと同様な動作をし，前記同
様な効果を有することができるだけでなく，給電導波管
を低い周波数帯用と高い周波数帯用と別々に設けている
ので，二つの周波数帯を第４図に示した構成の場合より
離すことができるという利点がある。
第４図及び第５図に示すようなホーンアンテナでは，
低い周波数帯と高い周波数帯の周波数が大きく離れた場
合，円形導波管（2h），（2j）において低い周波数帯の
TM11モードを伝搬させるには円形導波管（2h），（2j）
の内径を大きくする必要があり，高い周波数帯のTE12モ
ード以上の高次モードも伝搬し，これらの高次モードに
よつて放射特性が劣化するという問題点がある。
低い周波数帯と高い周波数帯の周波数が大きく離れた場
合，円形導波管（2h），（2j）において低い周波数帯の
TM11モードを伝搬させるには円形導波管（2h），（2j）
の内径を大きくする必要があり，高い周波数帯のTE12モ
ード以上の高次モードも伝搬し，これらの高次モードに
よつて放射特性が劣化するという問題点がある。
次に各モード及びそれらの合成について説明し，従来
の問題点を示す。
の問題点を示す。
第６図に円形導波管のTE11,TM11,TE12の各モードにつ
いて円形導波管の断面内における電界及びそのＸ成分と
Ｙ成分の概略図を示す。図において交差偏波成分である
Ｙ成分は,TE11モードのＹ成分に対してTM11モードとTE
12モードのＹ成分はいずれも反転しており,TE11モード
のＹ成分をTM11モードでもTE12モードでもほぼ同様に打
ち消すことができる。また，主偏波成分であるＸ成分に
ついては,TE11モードのＸ成分に対してTM11モードは主
に偏波励振方向であるＥ面の補正に寄与し,TE12モード
は主に偏波励振方向に垂直なＨ面の補正に寄与する。さ
らに，第７図にTE11,TM11,TE12の各モード単独で円錐ホ
ーンを励振した場合の放射パターンをＥ面,H面及び45゜
面について示す。また，各モードを合成して励振した場
合の放射パターンは第７図に示す各モードの放射パター
ンを合成することにより求めることができる。従つて，
第７図からTE11モードに対してTM11モードまたはTE12モ
ードを合成した場合に，特に主偏波成分についてはTM11
モードはＥ面の放射パターンに影響が大きく,TE12モー
ドはＨ面の放射パターンに影響が大きいことがわかる。
上記説明から従来のホーンアンテナにおいて次のような
問題点があることがわかる。即ち，従来のホーンアンテ
ナにおいて，円形導波管（2h）または（2j）の両端の不
連続部で発生する高い周波数帯のTM11モードとTE12モー
ドの発生量を考慮して，円形導波管（2i）または（2k）
側を設計した場合，追加できる高次モードはTM11モード
のみである。従つて，交差偏波成分は小さくすることが
できるが，主偏波成分については,TM11モードとTE12モ
ードの寄与部分が異なるため，円形導波管（2h）または
（2j）の両端の不連続部で発生するTE12モードを，円形
導波管（2i）または（2k）側で発生するTM11モードだけ
で補正することは困難であり，所望の放射パターンが得
られないという問題点がある。
いて円形導波管の断面内における電界及びそのＸ成分と
Ｙ成分の概略図を示す。図において交差偏波成分である
Ｙ成分は,TE11モードのＹ成分に対してTM11モードとTE
12モードのＹ成分はいずれも反転しており,TE11モード
のＹ成分をTM11モードでもTE12モードでもほぼ同様に打
ち消すことができる。また，主偏波成分であるＸ成分に
ついては,TE11モードのＸ成分に対してTM11モードは主
に偏波励振方向であるＥ面の補正に寄与し,TE12モード
は主に偏波励振方向に垂直なＨ面の補正に寄与する。さ
らに，第７図にTE11,TM11,TE12の各モード単独で円錐ホ
ーンを励振した場合の放射パターンをＥ面,H面及び45゜
面について示す。また，各モードを合成して励振した場
合の放射パターンは第７図に示す各モードの放射パター
ンを合成することにより求めることができる。従つて，
第７図からTE11モードに対してTM11モードまたはTE12モ
ードを合成した場合に，特に主偏波成分についてはTM11
モードはＥ面の放射パターンに影響が大きく,TE12モー
ドはＨ面の放射パターンに影響が大きいことがわかる。
上記説明から従来のホーンアンテナにおいて次のような
問題点があることがわかる。即ち，従来のホーンアンテ
ナにおいて，円形導波管（2h）または（2j）の両端の不
連続部で発生する高い周波数帯のTM11モードとTE12モー
ドの発生量を考慮して，円形導波管（2i）または（2k）
側を設計した場合，追加できる高次モードはTM11モード
のみである。従つて，交差偏波成分は小さくすることが
できるが，主偏波成分については,TM11モードとTE12モ
ードの寄与部分が異なるため，円形導波管（2h）または
（2j）の両端の不連続部で発生するTE12モードを，円形
導波管（2i）または（2k）側で発生するTM11モードだけ
で補正することは困難であり，所望の放射パターンが得
られないという問題点がある。
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，多数の周波数帯及び大きく離れた周波数帯
において，交差偏波成分が小さくかつ主偏波成分が所望
の形状をした良好な放射特性を得ることを目的とする。
れたもので，多数の周波数帯及び大きく離れた周波数帯
において，交差偏波成分が小さくかつ主偏波成分が所望
の形状をした良好な放射特性を得ることを目的とする。
この多周波数帯共用円錐ホーンアンテナは円錐ホーン
及び低い周波数帯f1から高い周波数帯fnまでの各周波数
帯に対応する高次モード発生部を開口側から給電側に順
次接続した構造を有し，上記高次モード発生部のうちの
少なくとも一つの周波数帯fi用の高次モード発生部を，
上記周波数帯fiよりも低い周波数帯fi-1においては高次
モードが伝搬しない条件Ａとその周波数帯fiにおいては
TM11モードとTE12モードの高次モードが伝搬する条件Ｂ
を満足する内径の第１の円形導波管と，さらに上記条件
Ａとその周波数帯fiにおいてはTM11モードのみの高次モ
ードが伝搬する条件Ｃを満足する内径の第２の円形導波
管を組み合わせ，第１の円形導波管を開口側に配し，上
記２つの円形導波管接続した構成とした。
及び低い周波数帯f1から高い周波数帯fnまでの各周波数
帯に対応する高次モード発生部を開口側から給電側に順
次接続した構造を有し，上記高次モード発生部のうちの
少なくとも一つの周波数帯fi用の高次モード発生部を，
上記周波数帯fiよりも低い周波数帯fi-1においては高次
モードが伝搬しない条件Ａとその周波数帯fiにおいては
TM11モードとTE12モードの高次モードが伝搬する条件Ｂ
を満足する内径の第１の円形導波管と，さらに上記条件
Ａとその周波数帯fiにおいてはTM11モードのみの高次モ
ードが伝搬する条件Ｃを満足する内径の第２の円形導波
管を組み合わせ，第１の円形導波管を開口側に配し，上
記２つの円形導波管接続した構成とした。
この発明においては，ある周波数帯fi用の高次モード
発生部を上記のように所定の内径の第１及び第２の円形
導波管を組み合わせて構成しており，第１の円形導波管
ではTM11モードとTE12モードの高次モードが伝搬し，第
２の円形導波管ではTM11モードの高次モードが伝搬す
る。従つて，まず第１の円形導波管部を所望のTE12モー
ド発生量を得られるように，次に第２の円形導波管部を
第１の円形導波管部でのTM11モード発生量を考慮して所
望のTM11モード発生量を得られるように,2段階で各円形
導波管の軸長及び両側のフレアの開き角を適切な値に設
計することができ，所望のTM11モードとTE12モードの発
生量を得ることができる。また，上記周波数帯f1よりも
低い周波数帯においては高次モードが伝搬しないので，
これらの円形導波管の両端の不連続部の形状の相異によ
り，低い周波数帯の放射特性は変化しない。以上のこと
より，ある周波数帯fiにおいて，周波数帯fiよりも低い
周波数帯の放射特性を劣化させずに所望のTM11モードと
TE12モードを発生させることができ，交差偏波成分だけ
でなく主偏波成分についても所望の放射特性を得ること
ができる。
発生部を上記のように所定の内径の第１及び第２の円形
導波管を組み合わせて構成しており，第１の円形導波管
ではTM11モードとTE12モードの高次モードが伝搬し，第
２の円形導波管ではTM11モードの高次モードが伝搬す
る。従つて，まず第１の円形導波管部を所望のTE12モー
ド発生量を得られるように，次に第２の円形導波管部を
第１の円形導波管部でのTM11モード発生量を考慮して所
望のTM11モード発生量を得られるように,2段階で各円形
導波管の軸長及び両側のフレアの開き角を適切な値に設
計することができ，所望のTM11モードとTE12モードの発
生量を得ることができる。また，上記周波数帯f1よりも
低い周波数帯においては高次モードが伝搬しないので，
これらの円形導波管の両端の不連続部の形状の相異によ
り，低い周波数帯の放射特性は変化しない。以上のこと
より，ある周波数帯fiにおいて，周波数帯fiよりも低い
周波数帯の放射特性を劣化させずに所望のTM11モードと
TE12モードを発生させることができ，交差偏波成分だけ
でなく主偏波成分についても所望の放射特性を得ること
ができる。
以下，この発明の一実施例を図を用いて説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図であり，
（１）は円錐ホーン，（2a），（3a）は周波数帯f1用の
円形導波管とフレア，（2b），（2c）は周波数帯f2用の
内径の異なる第1,第２の円形導波管，（3b），（3c）は
周波数帯f2用の第1,第２のフレア，（4a），（4b）はそ
れぞれ周波数帯f1とf2用の給電導波管である。なお，こ
のホーンアンテナは周波数帯f1とf2で使用され，周波数
帯f1の周波数が周波数帯f2の周波数より低いとする。ま
た，周波数帯f1と周波数帯f2の周波数が従来より離れた
場合について説明する。ここで，円形導波管（2a）の内
径は周波数帯f1においてTM11モードが伝搬する寸法とす
る。さらに第１の円形導波管（2b）の内径は周波数帯f1
においては高次モードが伝搬しない下記の条件A1と周波
数帯f2においてTM11モードとTE12モードが伝搬する下記
の条件B1を満足する寸法であり，第２の円形導波管（2
c）の内径は上記条件A1と周波数帯f2においてTM11モー
ドが伝搬する下記の条件C1を満足する寸法である。
１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図であり，
（１）は円錐ホーン，（2a），（3a）は周波数帯f1用の
円形導波管とフレア，（2b），（2c）は周波数帯f2用の
内径の異なる第1,第２の円形導波管，（3b），（3c）は
周波数帯f2用の第1,第２のフレア，（4a），（4b）はそ
れぞれ周波数帯f1とf2用の給電導波管である。なお，こ
のホーンアンテナは周波数帯f1とf2で使用され，周波数
帯f1の周波数が周波数帯f2の周波数より低いとする。ま
た，周波数帯f1と周波数帯f2の周波数が従来より離れた
場合について説明する。ここで，円形導波管（2a）の内
径は周波数帯f1においてTM11モードが伝搬する寸法とす
る。さらに第１の円形導波管（2b）の内径は周波数帯f1
においては高次モードが伝搬しない下記の条件A1と周波
数帯f2においてTM11モードとTE12モードが伝搬する下記
の条件B1を満足する寸法であり，第２の円形導波管（2
c）の内径は上記条件A1と周波数帯f2においてTM11モー
ドが伝搬する下記の条件C1を満足する寸法である。
ここで，上記の条件A1,条件B1,条件C1は円形導波管の
内径をD,周波数帯f1の最低周波数をf1l,最高周波数をf
1h,周波数帯f2の最低周波数をf2l,最高周波数をf2hとす
ると次式のように表わせる。
内径をD,周波数帯f1の最低周波数をf1l,最高周波数をf
1h,周波数帯f2の最低周波数をf2l,最高周波数をf2hとす
ると次式のように表わせる。
条件A1 条件B1 条件C1 ただし，（１）式〜（３）式において Ｃは光速 を示す。
なお，上記各円形導波管の軸長及び各フレアの開き角
は後述のごとく定められるものとする。
は後述のごとく定められるものとする。
このような構造の円錐ホーンアンテナにおいて，周波
数帯f1の電波は給電導波管（4a）から給電されて円形導
波管の基本モードであるTE11になつた後，円形導波管
（2a）の両端の不連続部でTE11モードが高次モードのTM
11に変換される。ここでは円形導波管（2a）の軸長とフ
レア（3a）の開き角の二つの自由度があるので,TM11モ
ードの発生量の振幅と位相を制御することができ,TE11
モードに所望の比率TM11モードを合成することができる
ので，交差偏波成分が小さくかつ主偏波成分のＥ面とＨ
面の形がほぼ等しい良好な放射特性を得ることができ
る。
数帯f1の電波は給電導波管（4a）から給電されて円形導
波管の基本モードであるTE11になつた後，円形導波管
（2a）の両端の不連続部でTE11モードが高次モードのTM
11に変換される。ここでは円形導波管（2a）の軸長とフ
レア（3a）の開き角の二つの自由度があるので,TM11モ
ードの発生量の振幅と位相を制御することができ,TE11
モードに所望の比率TM11モードを合成することができる
ので，交差偏波成分が小さくかつ主偏波成分のＥ面とＨ
面の形がほぼ等しい良好な放射特性を得ることができ
る。
次に周波数帯f2の電波については，給電導波管（4b）
からTE11モードとして給電される。上記構成から第１の
円形導波管（2b）と第２の円形導波管（2c）の両端の不
連続部ではそれぞれTM11とTE12モード,TM11モードを発
生する。また，周波数帯f1と周波数帯f2の周波数がある
程度離れた場合，円形導波管（2a）の両端の不連続部に
おいて，上記TE11モードの一部がTM11,TE12,TM12,TE13,
TM13等の各高次モードに変換される。しかし，円形導波
管（2a）の軸長及びフレア（3a）の開き角は周波数帯f1
における条件から定まつており，数端数帯f2に対する自
由度はない。従つて，上記不連続部において発生した各
モードによる放射パターンを求め，上記放射パターンの
主偏波成分のＨ面については円形導波管（2b）の両端の
不連続部で発生するTE12モードで補正し，さらにＥ面に
ついては円形導波管（2b）の両端の不連続部で発生する
TM11モードを考慮した後，円形導波管（2c）の両端の不
連続部で発生するTM11モードで補正することができる。
からTE11モードとして給電される。上記構成から第１の
円形導波管（2b）と第２の円形導波管（2c）の両端の不
連続部ではそれぞれTM11とTE12モード,TM11モードを発
生する。また，周波数帯f1と周波数帯f2の周波数がある
程度離れた場合，円形導波管（2a）の両端の不連続部に
おいて，上記TE11モードの一部がTM11,TE12,TM12,TE13,
TM13等の各高次モードに変換される。しかし，円形導波
管（2a）の軸長及びフレア（3a）の開き角は周波数帯f1
における条件から定まつており，数端数帯f2に対する自
由度はない。従つて，上記不連続部において発生した各
モードによる放射パターンを求め，上記放射パターンの
主偏波成分のＨ面については円形導波管（2b）の両端の
不連続部で発生するTE12モードで補正し，さらにＥ面に
ついては円形導波管（2b）の両端の不連続部で発生する
TM11モードを考慮した後，円形導波管（2c）の両端の不
連続部で発生するTM11モードで補正することができる。
このように周波数帯f1における高次モードの発生量を
変えることなく，周波数帯f2におけるTM11モードとTE12
モードの発生量を個々に制御できるので，上記両方の周
波数帯において良好な放射特性を実現することができ
る。
変えることなく，周波数帯f2におけるTM11モードとTE12
モードの発生量を個々に制御できるので，上記両方の周
波数帯において良好な放射特性を実現することができ
る。
第１図に示した実施例では，周波数帯f1用の給電導波
管（4a）がホーンアンテナの途中に接続された場合につ
いて説明したが，周波数帯f2用の給電導波管（4b）の位
置に周波数帯f1と周波数帯f2で共用できる寸法の給電導
波管を設置して，両周波数帯の電波を給電しても同様の
効果を得ることができる。さらに第１図では高次モード
を発生させる構造として円形導波管とフレアを用いた場
合について説明したが，第２図に一例を示すように第１
及び第２の円形導波管の一方または両方の内部にアイリ
ス（５）を設けた場合，あるいはフレアの代わりにステ
ツプを用いた場合でも同様の効果を得ることができる。
管（4a）がホーンアンテナの途中に接続された場合につ
いて説明したが，周波数帯f2用の給電導波管（4b）の位
置に周波数帯f1と周波数帯f2で共用できる寸法の給電導
波管を設置して，両周波数帯の電波を給電しても同様の
効果を得ることができる。さらに第１図では高次モード
を発生させる構造として円形導波管とフレアを用いた場
合について説明したが，第２図に一例を示すように第１
及び第２の円形導波管の一方または両方の内部にアイリ
ス（５）を設けた場合，あるいはフレアの代わりにステ
ツプを用いた場合でも同様の効果を得ることができる。
また，第３図はこの発明の他の実施例を示す構成説明
図であり，このホーンアンテナは三つの周波数帯f1,f2,
f3で使用される。ここで，周波数帯f1の周波数が最も低
く，周波数帯f3の周波数が最も高いとする。
図であり，このホーンアンテナは三つの周波数帯f1,f2,
f3で使用される。ここで，周波数帯f1の周波数が最も低
く，周波数帯f3の周波数が最も高いとする。
図において，（１）は円錐ホーン，（2d），（3d）は
周波数帯f1用の高次モード発生部で円形導波管とフレ
ア，（2e），（3e）は周波数帯f2用の高次モード発生部
で円形導波管とフレア，（2f），（2g），（3f），（3
g）は周波数帯f3用の高次モード発生部でそれぞれ第１
と第２の円形導波管と第１と第２のフレア，（4c），
（4d），（4e）はそれぞれ周波数帯f1,f2,f3用の給電導
波管である。
周波数帯f1用の高次モード発生部で円形導波管とフレ
ア，（2e），（3e）は周波数帯f2用の高次モード発生部
で円形導波管とフレア，（2f），（2g），（3f），（3
g）は周波数帯f3用の高次モード発生部でそれぞれ第１
と第２の円形導波管と第１と第２のフレア，（4c），
（4d），（4e）はそれぞれ周波数帯f1,f2,f3用の給電導
波管である。
ここで，各周波数帯の関係にもよるが，各円形導波管
の内径を次のように定める場合を例として説明する。即
ち，周波数帯f1では円形導波管（2d）の内部を高次モー
ドとしてTM11モードのみが伝搬し，周波数帯f2では円形
導波管（2d）及び（2e）の内部を高次モードとしてTM11
モードのみが伝搬し，数端数帯f3では円形導波管（2d）
及び（2e）の内部をTM11,TE12,TM12等々の多数の高次モ
ードが伝搬し，第１の円形導波管（2f）の内径は周波数
帯f1及びf2においては高次モードが伝搬しに下記の条件
A2と周波数帯f3において高次モードとしてTM11モードと
TE12モードが伝搬する下記の条件B2満足し，第２の円形
導波管（2g）の内径は上記条件A2と周波数帯f3において
高次モードとしてTM11モードのみが伝搬する下記の条件
C2を満足するものとする。
の内径を次のように定める場合を例として説明する。即
ち，周波数帯f1では円形導波管（2d）の内部を高次モー
ドとしてTM11モードのみが伝搬し，周波数帯f2では円形
導波管（2d）及び（2e）の内部を高次モードとしてTM11
モードのみが伝搬し，数端数帯f3では円形導波管（2d）
及び（2e）の内部をTM11,TE12,TM12等々の多数の高次モ
ードが伝搬し，第１の円形導波管（2f）の内径は周波数
帯f1及びf2においては高次モードが伝搬しに下記の条件
A2と周波数帯f3において高次モードとしてTM11モードと
TE12モードが伝搬する下記の条件B2満足し，第２の円形
導波管（2g）の内径は上記条件A2と周波数帯f3において
高次モードとしてTM11モードのみが伝搬する下記の条件
C2を満足するものとする。
ここで，上記の条件A2,条件B2,条件C2は円形導波管の
内径をD,周波数帯f2の最低周波数をf2l,最高周波数をf
2h,周波数帯f3の最低周波数をf3l,最高周波数をf3hとす
ると次式のように表わされる。
内径をD,周波数帯f2の最低周波数をf2l,最高周波数をf
2h,周波数帯f3の最低周波数をf3l,最高周波数をf3hとす
ると次式のように表わされる。
条件A2 条件B2 条件C2 ただし，（４）式〜（６）式において， は（１）式〜（３）式と同一である。
このような構造のホーンアンテナにおいて，前記同様
に各周波数帯f1,f2,f3の電波がそれぞれの給電導波管
（4c），（4d），（4e）から給電されてTE11モードにな
つた後，その一部が各円形導波管（2d）〜（2g）の両端
の不連続部で以下に述べるような高次モードに変換され
る。周波数帯f1では円形導波管（ｄ）とフレア（3d）を
設計することによりTM11モードの所望の発生量を得るこ
とができ，周波数帯f2では円形導波管（2d）の両端の不
連続部から発生するTM11モードを考慮した後に，円形導
波管（2e）とフレア（3e）を設計することによりTM11モ
ードの所望の発生量を得ることができる。周波数帯f3で
は，円形導波管（2d）の両端及び円形導波管（2e）の両
端から発生する各種高次モードを考慮した後に，第１の
円形導波管（2f）と第１のフレア（3f）を設計すること
によりTE12モードの所望の発生量を得ることができ，さ
らに円形導波管（2f）の両端の不連続部から発生すTM11
モードを考慮に入れて第２の円形導波管（2g）と第２の
フレア（3g）を設計することによりTM11モードの所望の
発生量を得ることができる。以上のことより三つの周波
数帯f1,f2,f3において，それぞれ所望の高次モードの発
生量を得ることができるので，各周波数帯において良好
な放射特性を得ることができる。
に各周波数帯f1,f2,f3の電波がそれぞれの給電導波管
（4c），（4d），（4e）から給電されてTE11モードにな
つた後，その一部が各円形導波管（2d）〜（2g）の両端
の不連続部で以下に述べるような高次モードに変換され
る。周波数帯f1では円形導波管（ｄ）とフレア（3d）を
設計することによりTM11モードの所望の発生量を得るこ
とができ，周波数帯f2では円形導波管（2d）の両端の不
連続部から発生するTM11モードを考慮した後に，円形導
波管（2e）とフレア（3e）を設計することによりTM11モ
ードの所望の発生量を得ることができる。周波数帯f3で
は，円形導波管（2d）の両端及び円形導波管（2e）の両
端から発生する各種高次モードを考慮した後に，第１の
円形導波管（2f）と第１のフレア（3f）を設計すること
によりTE12モードの所望の発生量を得ることができ，さ
らに円形導波管（2f）の両端の不連続部から発生すTM11
モードを考慮に入れて第２の円形導波管（2g）と第２の
フレア（3g）を設計することによりTM11モードの所望の
発生量を得ることができる。以上のことより三つの周波
数帯f1,f2,f3において，それぞれ所望の高次モードの発
生量を得ることができるので，各周波数帯において良好
な放射特性を得ることができる。
以上は周波数帯が二つあるいは三つの場合について説
明したが，周波数帯が一般に複数のｎ個の場合でも同様
の効果を有する。すなわち，最も低い周波数帯をf1,最
も高い周波数帯をfnとし，周波数f1から周波数帯fnまで
の各周波数帯に対応する高次モード発生部を開口側から
給電側に順次接続し，さらに上記各高次モード発生部の
うちの少なくとも一つの周波数帯fi用の高次モード発生
部を，上記のある周波数帯fiよりも低い周波数帯fi-1に
おいては高次モードが伝搬しない下記の条件Ａとその周
波数帯fiにおいてはTM11モードとTE12モードの高次モー
ドが伝搬する下記の条件Ｂを満足する内径の第１の円形
導波管と，さらに上記条件Ａとその周波数帯fiにおいて
はTM11モードのみの高次モードが伝搬する下記の条件Ｃ
を満足する内径の第２の円形導波管の組み合わせで第１
の円形導波管を開口側に配し，上記二つの円形導波管の
間をフレアで接続することにより構成し，周波数帯fiに
おいて良好な放射特性を得ることができる。このような
設計を低い方の周波数帯から順次行うことにより，各周
波数帯において良好な放射特性を実現することができ
る。
明したが，周波数帯が一般に複数のｎ個の場合でも同様
の効果を有する。すなわち，最も低い周波数帯をf1,最
も高い周波数帯をfnとし，周波数f1から周波数帯fnまで
の各周波数帯に対応する高次モード発生部を開口側から
給電側に順次接続し，さらに上記各高次モード発生部の
うちの少なくとも一つの周波数帯fi用の高次モード発生
部を，上記のある周波数帯fiよりも低い周波数帯fi-1に
おいては高次モードが伝搬しない下記の条件Ａとその周
波数帯fiにおいてはTM11モードとTE12モードの高次モー
ドが伝搬する下記の条件Ｂを満足する内径の第１の円形
導波管と，さらに上記条件Ａとその周波数帯fiにおいて
はTM11モードのみの高次モードが伝搬する下記の条件Ｃ
を満足する内径の第２の円形導波管の組み合わせで第１
の円形導波管を開口側に配し，上記二つの円形導波管の
間をフレアで接続することにより構成し，周波数帯fiに
おいて良好な放射特性を得ることができる。このような
設計を低い方の周波数帯から順次行うことにより，各周
波数帯において良好な放射特性を実現することができ
る。
ここで，上記の条件A,条件B,条件Ｃは円形導波管の内
径をD,周波数帯fi-1の最低周波数をfi-1l,最高周波数を
fi-1h,周波数帯fiの最低周波数をfil,最高周波数をfih
とすると次式のように表わせる。
径をD,周波数帯fi-1の最低周波数をfi-1l,最高周波数を
fi-1h,周波数帯fiの最低周波数をfil,最高周波数をfih
とすると次式のように表わせる。
条件Ａ 条件Ｂ 条件Ｃ ただし，（７）式〜（９）式において， は（１）式〜（３）式と同一である。
また，上記第３図に示した実施例及び上記周波数帯が
複数ｎ個の場合にも，第１図にて示した実施例に対して
前述したと同様で，次に記す（１）〜（３）の実施態様
においても同様の効果が得られることは自明である。即
ち，（１）各周波数帯用の給電導波管の複数本をホーン
アンテナの給電側の一本の給電導波管で兼用する，
（２）高次モードを発生させる構造として第１または第
２の円形導波管の一方または両方の内部にアイリスを設
ける，（３）高次モードを発生させる構造としてフレア
の代わりにステップを用いる，である。
複数ｎ個の場合にも，第１図にて示した実施例に対して
前述したと同様で，次に記す（１）〜（３）の実施態様
においても同様の効果が得られることは自明である。即
ち，（１）各周波数帯用の給電導波管の複数本をホーン
アンテナの給電側の一本の給電導波管で兼用する，
（２）高次モードを発生させる構造として第１または第
２の円形導波管の一方または両方の内部にアイリスを設
ける，（３）高次モードを発生させる構造としてフレア
の代わりにステップを用いる，である。
この発明は以上説明したように構成されているので，
複数の周波数帯において，それぞれ交差偏波成分を打ち
消すとともに主偏波成分のＥ面とＨ面を補正できる所望
の高次モードの発生量を得ることができるので，各周波
数帯において交差偏波成分が小さく，主偏波成分が回転
対称である良好な放射パターンを得ることができる。
複数の周波数帯において，それぞれ交差偏波成分を打ち
消すとともに主偏波成分のＥ面とＨ面を補正できる所望
の高次モードの発生量を得ることができるので，各周波
数帯において交差偏波成分が小さく，主偏波成分が回転
対称である良好な放射パターンを得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図，第２図
及び第３図はこの発明の他の実施例を示す構成説明図，
第４図及び第５図は従来の複モードホーンアンテナの構
成説明図，第６図は円形導波管の断面内における各モー
ドの電解及びそのＸ成分とＹ成分を示す概略図，第７図
は円錐ホーンを各モードで励振した場合の放射パターン
を示す特性図である。 図において，（１）は円錐ホーン，（2a）〜（2k）は円
形導波管，（3a）〜（3k）はフレア，（4a）〜（4h）は
給電導波管，（5a）〜（5b）はアイリスである。 なお，各図中同一符号は，同一あるいは相当部分を示
す。
及び第３図はこの発明の他の実施例を示す構成説明図，
第４図及び第５図は従来の複モードホーンアンテナの構
成説明図，第６図は円形導波管の断面内における各モー
ドの電解及びそのＸ成分とＹ成分を示す概略図，第７図
は円錐ホーンを各モードで励振した場合の放射パターン
を示す特性図である。 図において，（１）は円錐ホーン，（2a）〜（2k）は円
形導波管，（3a）〜（3k）はフレア，（4a）〜（4h）は
給電導波管，（5a）〜（5b）はアイリスである。 なお，各図中同一符号は，同一あるいは相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の周波数帯で使用され，円形導波管の
基本モード（TE11）に高次モードを加えた複数のモード
で励振される円錐ホーンアンテナにおいて，上記円錐ホ
ーンアンテナが円錐ホーン及び低い周波数帯f1から高い
周波数帯fnまでの各周波数帯に対応する高次モード発生
部を開口側から給電側に順次接続した構造を有し，上記
各高次モード発生部のうちの少なくとも一つの周波数帯
fi用の高次モード発生部が，上記周波数帯fiよりも低い
周波数帯fi-1においては高次モードが伝搬しない条件Ａ
とその周波数帯fiにおいてはTM11モードとTE12モードの
高次モードが伝搬する条件Ｂを満足する内径の第１の円
形導波管と，さらに上記条件Ａとその周波数帯fiにおい
てはTM11のみの高次モードが伝搬する条件Ｃを満足する
内径の第２の円形導波管を組み合わせ，第１の円形導波
管を開口側に配し，上記二つの円形導波管を接続した構
成であることを特徴とする円錐ホーンアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144738A JP2536155B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 円錐ホ―ンアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144738A JP2536155B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 円錐ホ―ンアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0310406A JPH0310406A (ja) | 1991-01-18 |
| JP2536155B2 true JP2536155B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=15369203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1144738A Expired - Lifetime JP2536155B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 円錐ホ―ンアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536155B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204604A (ja) * | 1982-05-24 | 1983-11-29 | Mitsubishi Electric Corp | 複モ−ドホ−ンアンテナ |
-
1989
- 1989-06-07 JP JP1144738A patent/JP2536155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0310406A (ja) | 1991-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070708 Year of fee payment: 11 |
|
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