JP3387018B2 - 直交２偏波導波管入力装置および当該直交２偏波導波管入力装置を用いた衛星放送受信用のコンバータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直交２偏波導波管入
力装置に関し、特に各々の偏波面の方向が相互に直交す
る２つの電波を受信するための、衛星放送・衛星通信受
信用コンバータ（ＬＮＢ）等において、導波管入力部を
形成するプローブの構造に特徴を有する直交２偏波導波
管入力装置の改良、およびそうした直交２偏波導波管を
用いた衛星放送・衛星通信受信用（以下「衛星放送受信
用」と呼ぶ。）コンバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の直交２偏波導波管として知られ
ているものに、特開平１０−２６１９０２号公報に開示
されたものがある。図８を参照して、従来の直交２偏波
導波管入力装置の一例について説明する。図８（ａ）は
正面の断面図であり、図８（ｂ）は側面図であり、図８
（ｃ）は平面図である。特に図８（ａ）は図８（ｃ）の
断面Ｉ−Ｉにおける断面図である。

【０００３】直交２偏波導波管入力装置８０は、偏波を
導入する導波管１ａと、垂直偏波の偏波面２に平行な方
向に導波管１ａに装着され垂直偏波を受信するためのプ
ローブ５と、先端部９ａが水平偏波の偏波面３に平行な
方向となるように導波管１ａに装着された、ほぼ直角に
曲がった中芯導体９を有するプローブ９０と、導波管１
ａ内部の中央よりやや奥に、垂直方向に設けられた短絡
棒６と、プローブ５およびプローブ９０の中芯導体がそ
れぞれ下面に直角となるように取り付けられ、導波管１
ａの乗面に取付けられる回路基板４とを含む。

【０００４】導波管１ａは内壁に短絡壁８を形成する。
垂直偏波を給電し回路基板に偏波信号を伝達するために
プローブ５および短絡棒６が設置されている。また水平
偏波を給電し回路基板に偏波信号を伝達するためにプロ
ーブ９０と短絡壁８とが設置されている。

【０００５】図９を参照して、プローブ９０の中芯導体
９の先端部９ａは、導波管１ａの内壁に突出する方向へ
略直角に曲がっている。プローブ９０はさらに、この中
芯導体９の周囲を囲む誘電体１０を含む。中芯導体９は
誘電体１０のほぼ中心に配置されている。プローブ９０
は、導波管１ａに形成された空洞部に、上方から挿入さ
れ装着される。図８は、プローブ９０を装着した後の状
態を示している。このように上方からプローブ９０を挿
入する場合、誘電体１０のためのスペースのみでなく、
先端部９ａのためのスペースも必要であり、導波管１ａ
にはそれが可能なような形状の開口が形成されている。
そのため図８に示すように、プローブ９０が装着された
状態では空洞部１ｂが形成される。

【０００６】プローブ５および９０は直交２偏波のそれ
ぞれを受信する。プローブ５は受信した垂直偏波の偏波
面２の偏波信号を回路基板４へ伝達する。プローブ９０
は受信した水平偏波の偏波面３の偏波信号を回路基板４
へ伝達する。回路基板４はプローブ５から伝達された偏
波信号とプローブ９０から伝達された偏波信号とを合成
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８および図９に示し
た従来技術の直交２偏波導波管入力装置８０において
は、プローブ５およびプローブ９０の取付のために、導
波管１ａに開口を設ける必要がある。さらに中芯導体９
がＬ字状になっているため、プローブ９０を導波管１ａ
に装着した状態では上述したようにプローブ９０の導波
管内側には空洞部１ｂが残る。

【０００８】このように空洞部１ｂが存在していると、
周波数の極めて高い偏波信号において、信号のロス、信
号の干渉などの好ましくない影響が生ずる。これを改善
するためには、たとえば回路基板４上の回路パターンの
引回しにおいて高度の配慮をする必要がある。そのため
回路パターン設計が難しくなるという問題があった。ま
た高周波信号を扱う回路基板に特有の問題を配慮する必
要もあり、さらに回路パターン設計が難しくなってい
る。

【０００９】このような直交２偏波導波管装置を利用す
る装置としてたとえば衛星放送受信用コンバータがある
が、衛星放送受信用コンバータでも、上記した直交２偏
波導波管装置の問題点がそのまま問題点となっている。

【００１０】

【００１１】本発明は係る課題を解決するためになされ
たものであり、請求項１または請求項２に記載の発明の
目的は、回路設計が簡単でかつ良好な受信特性を得るこ
とができる、直交２偏波導波管入力装置を提供すること
にある。

【００１２】請求項３に記載の発明の目的は、回路設計
が簡単でかつ良好な受信特性を得ることができる、直交
２偏波導波管入力装置を有する衛星放送受信用のコンバ
ータを提供することにある。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
かかる直交２偏波導波管入力装置は、互いに直交する第
１の偏波面を有する第１の偏波と第２の偏波面を有する
第２の偏波とを含む直交２偏波を導入し、かつ伝搬する
ために、一端が開口し他端が短絡壁によって閉ざされた
導波管と、先端部が第１の偏波面と平行に導波管の内周
壁に突出して設けられ、第１の偏波を受信するための第
１のプローブと、先端部が第２の偏波面と平行に導波管
の内周壁に突出して設けられ、第２の偏波を受信するた
めの第２のプローブと、導波管の外周壁に第２の偏波面
と平行に設けられ、第１のプローブと第２のプローブと
に接続され、第１のプローブが受信した第１の偏波の信
号と第２のプローブが受信した第２の偏波の信号とを受
取って合成するための回路基板とを含み、導波管は、第
２のプローブを挿入するための、第１の偏波面と平行に
形成された第２のプローブのための開口を有し、第２の
プローブは、先端部が軸方向とほぼ直角に突出する形状
に形成された中芯導体と、中芯導体の周囲を、中芯導体
の先端部が露出するように覆って形成された誘電体層
と、第２のプローブが第２のプローブのための開口に挿
入されたときに発生する空洞部に露出する誘電体層の範
囲を全て覆って形成された導電層とを含む。

【００１７】この直交２偏波導波管入力装置によれば、
第２のプローブの中芯導体の先端部が軸方向とほぼ直角
に突出する形状に形成されているため、この第２のプロ
ーブを軸方向に導波管の第２のプローブのための開口に
挿入するという容易な操作によって、第２のプローブの
軸と直角の偏波面の偏波を受信するように直交２偏波導
波管入力装置を組立てることができる。このとき、第２
のプローブのための開口は、中芯導体の先端が通るだけ
の断面積を持たなければならず、第２のプローブを第２
のプローブのための開口に挿入した後にこの部分が空洞
となって残る。しかし、第２のプローブ周囲の誘電体層
の表面には導電層が形成されているため、第２のプロー
ブを、偏波のインピーダンスに適合させることができ、
この第２のプローブを用いると周波数の極めて高い偏波
信号による信号のロス、干渉などが低減され良好な受信
特性を得ることができる。

【００１８】請求項２に記載の発明にかかる直交２偏波
導波管入力装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え
て、第２のプローブの導電層は、薄膜金属層を含む。

【００１９】請求項３に記載の発明にかかる衛星放送受
信用のコンバータは、請求項１〜請求項２のいずれかに
記載の発明にかかる直交２偏波導波管入力装置と、直交
２偏波導波管入力装置の出力から中間周波数信号を得る
コンバート回路とを含む。

【００２０】したがって請求項１〜請求項２のいずれか
に記載の発明にかかる直交２偏波導波管入力装置の効果
と同様、組立てが簡単で、周波数の極めて高い偏波信号
による信号のロス、干渉などが低減された良好な受信特
性を得ることができる衛星放送受信用のコンバータを提
供できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１を参照して、本実施の形
態１に係る直交２偏波導波管入力装置１について説明す
る。以下の説明では、図８および図９で説明した直交２
偏波導波管入力装置と同一の要素には同一の参照符号を
付している。したがってこれらについての詳細な説明は
ここでは繰返さない。

【００２２】図１を参照してこの実施の形態にかかるプ
ローブ７が図９に示す従来の技術のプローブ９０と異な
るのは、誘電体１０の、導波管１ａ内側を向く面上に形
成された金属薄膜１１をさらに含むことである。このよ
うに誘電体１０表面を金属薄膜１１のような導電層で覆
うことにより、中芯導体９を誘電体１０で囲んでいるに
もかかわらず直交２偏波のインピーダンスに適合するよ
うにプローブ７を構成することができる。このため、図
９に示すプローブ９０を用いた場合よりも一層良好な受
信特性を得ることができる。

【００２３】図２を参照して、プローブ７はプローブ９
０（図８参照）と同様に導波管１ａに装着される。ただ
し、金属薄膜１１が空洞部１ｂ側を向くように金属薄膜
１１が形成されている点がプローブ９０と異なる。

【００２４】導波管１ａとしては、現在のところ主とし
て亜鉛ダイキャスト、アルミダイキャスト等が用いられ
る。プローブ５および７としては、誘電体で成形性がよ
いもの、主としてポリエチレン、テフロン等の樹脂が用
いられる。中芯導体９としては、電波を通しやすいも
の、主として真鍮、ニッケル等の金属が用いられる。も
ちろんここに挙げたのは現在のところ一般的なもののみ
であって、それぞれの機能に適切な特性を有する材料で
あれば、今後開発されるものを含めてどのようなもので
も利用することができる。

【００２５】なお、図３を参照して、この実施の形態の
装置では金属薄膜１１は、誘電体１０の表面のうち、空
洞部１ｂの幅に相当する部分よりやや広い部分を覆うよ
うに形成される。金属薄膜１１はこのように空洞部１ｂ
の幅より広くなるように形成される必要があり、空洞部
１ｂより狭いと効果がない。また金属薄膜１１は、一般
的には電波を通しやすい導電体でかつ誘電体１０表面を
覆う薄膜として形成しやすいものを用いるとよく、例え
ばりん青銅、銅等を用いるとよい。

【００２６】図４および図５を参照して、本実施の形態
に係る直交２偏波導波管入力装置の帯域データ（図５）
を、従来の例（図４）と比較して説明する。本実施の形
態に係る直交２偏波導波管入力装置では、周波数の極め
て高い偏波信号における信号のロスの増加や干渉等を従
来のものと比較してより効果的に防止することができ
る。そのため、図５に示されるように、図４の従来の帯
域と比較してより広帯域で良好な特性を示している。そ
のため本願発明の直交２偏波導波管入力装置を用いる
と、回路パターンの引き回しにおける高度な配慮が不要
であるために、回路パターン設計が簡単となる。また回
路基板の取付のための加工組立においても、高周波信号
を扱う基板であることによる配慮が不要となる。

【００２７】図６は、この実施の形態に係る直交２偏波
導波管入力装置を用いた衛星放送受信用コンバータ６１
の組立構造を示した分解斜視図である。図６を参照し
て、円形導波管１ａを備えたシャーシ本体４５の開口１
ｄおよび開口１ｃにそれぞれプローブ５および図３に示
したプローブ７を挿入する。このとき、プローブ５およ
び７の中芯導体がそれぞれ回路基板４上に形成された孔
に貫通するように回路基板４を設置する。なお、このよ
うにプローブ７をプローブ７のための開口１ｃに挿入す
るとき、プローブ７の中芯導体９の先端部９ａが通るよ
う、開口１ｃの断面積は誘電体１０の断面積よりも大き
くなり、その結果プローブ７を挿入した後、前述したよ
うに空洞部１ｂが残る。しかしプローブ７の、空洞部１
ｂによって露出される部分の誘電体１０表面には、前述
のように金属薄膜１１が形成されており、プローブ７は
直交２偏波のインピーダンスに適合するように構成され
ている。

【００２８】プローブ５および７の中芯導体は回路基板
４上に形成された回路パターン４８および４９にそれぞ
れはんだ付けなどで接続される。回路基板４およびシー
ルドカバー４６は、固定穴５１、５２を介して固定ビス
４７をシャーシ本体４５の取付け穴５３内にネジ込むこ
とによりシャーシ本体４５に固定される。なお、回路基
板４の、シャーシ本体４５を向いた面上にはコンバータ
を構成する回路が形成されている。

【００２９】シャーシ本体４５の全面には防水パッキン
５４を介してカバー５５が取り付けられる。シャーシ本
体４５の背面には出力端子４４が固定されており、シャ
ーシ本体４５を防水カバー４１内に挿入したときに、そ
の背面に突き出る出力端子４４に防水パッキン４２を介
して固定ナット４３をはめてシャーシ本体４５を固定す
る。

【００３０】円形導波管１ａ内に入力された垂直偏波お
よび水平偏波はそれぞれ、短絡棒６および短絡壁８で反
射されプローブ５および７で受信されて回路基板４上の
コンバータを形成する回路に送られる。回路基板４上で
増幅され中間周波数に変換された信号は、シャーシ本体
４５に固定された出力端子４４に送られ出力される。

【００３１】図７に、回路基板４上に形成された衛星放
送・衛星通信受信用のコンバータの回路構成をブロック
図形式で示す。図７を参照して、このコンバータ６１
は、プローブ５および７からの信号を増幅するＬＮＡ
（低雑音増幅器）６２と、ＬＮＡ６２の出力を受けるフ
ィルタ６３と、局部発振器６８と、フィルタ６３の出力
と局部発振器６８の出力信号とを合成して中間周波数に
変換するためのミキサ６４と、ミキサ６４の出力信号を
増幅し出力端子４４を介して出力するための中間周波数
増幅器６５と、これら各回路にパワーを供給するための
電源６７とを含む。

【００３２】ＬＮＡ６２は、プローブ５の出力信号を増
幅する増幅器７１と、プローブ７の出力信号を増幅する
増幅器７２と、増幅器７１および７２の出力を、コンバ
ータの動作電圧制御などで切り換えるための切換器７４
と、切換器７４の出力を増幅してフィルタ６３に与える
増幅器７３とを含んでいる。

【００３３】導波管１ａに入力された偏波は、プローブ
５および７を通してＬＮＡ６２に与えられ、どちらか一
方が切換器７４により選択されてフィルタ６３に与えら
れる。フィルタ６３の出力信号は、ミキサ６４で局部発
振器６８の出力信号と合成され中間周波数信号に変換さ
れる。この中間周波数信号はさらに、中間周波数増幅器
６５によって増幅され出力端子４４を介して出力され
る。

【００３４】以上のように本実施の形態によれば、従来
のプローブ９０と比較して、直交２偏波のインピーダン
スに適合するようにプローブ７を構成することができ
る。そのため高周波信号である偏波を合成処理するため
の回路パターンの引回し等を含め、交差偏波特性や入力
リターンロスを良好にするための回路設計がより簡単に
なるという効果が有る。また従来の構成で交差偏波特性
や入力リターンロスが小さくなるように回路設計をした
場合と比較して回路基板や回路規模が小さくて済み、回
路材料費などを低減することができる。

【００３５】またこの直交２偏波導波管入力装置を衛星
放送受信用コンバータに用いると、直交２偏波導波管入
力装置の受信特性を向上させつつ設計が容易となる。ま
た衛星放送受信用コンバータの部品代が低く抑えられ、
かつその組み立ても容易であるため、コンバータ自体の
製造コストを下げることができる。

【００３６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る直交２偏波導波
管入力装置の第２のプローブの斜視図である。

【図２】本願発明の実施の形態１に係る直交２偏波導波
管入力装置の全体構成を示す三面図である。

【図３】実施の形態１に係る直交２偏波導波管入力装置
の第２のプローブの挿入孔付近の拡大平面図である。

【図４】従来の直交２偏波導波管入力装置の帯域データ
図である。

【図５】実施の形態１に係る直交２偏波導波管入力装置
の帯域データ図である。

【図６】実施の形態１に係る直交２偏波導波管入力装置
の分解斜視図である。

【図７】実施の形態１に係る直交２偏波導波管入力装置
を用いた衛星放送コンバータの概略ブロック図である。

【図８】従来の直交２偏波導波管入力装置の一例の全体
構成を示す三面図である。

【図９】従来の直交２偏波導波管入力装置の一例で用い
られる第２のプローブの斜視図である。

【符号の説明】

１、９０ 直交２偏波導波管入力装置 ２ 第１の偏波面 ３ 第２の偏波面 ４ 回路基板 ５ 第１のプローブ ７ 第２のプローブ ９ 中芯導体 ９ａ 中芯導体の先端部 １０ 誘電体 １１ 金属薄膜 ６１ 衛星放送受信用コンバータ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交する第１の偏波面を有する第
   １の偏波と第２の偏波面を有する第２の偏波とを含む直
   交２偏波を導入し、かつ伝搬するために、一端が開口し
   他端が短絡壁によって閉ざされた導波管と、 先端部が前記第１の偏波面と平行に前記導波管の内周壁
   に突出して設けられ、前記第１の偏波を受信するための
   第１のプローブと、 先端部が前記第２の偏波面と平行に前記導波管の内周壁
   に突出して設けられ、前記第２の偏波を受信するための
   第２のプローブと、 前記導波管の外周壁に前記第２の偏波面と平行に設けら
   れ、前記第１のプローブと前記第２のプローブとに接続
   され、前記第１のプローブが受信した前記第１の偏波の
   信号と前記第２のプローブが受信した前記第２の偏波の
   信号とを受取って合成するための回路基板とを含み、前記導波管は、 前記第２のプローブを挿入するための、
   前記第１の偏波面と平行に形成された前記第２のプロー
   ブのための開口を有し、 前記第２のプローブは、 先端部が軸方向とほぼ直角に突出する形状に形成された
   中芯導体と、 前記中芯導体の周囲を、前記中芯導体の前記先端部が露
   出するように覆って形成された誘電体層と、 前記第２のプローブが前記第２のプローブのための前記
   開口に挿入されたときに発生する空洞部に露出する前記
   誘電体層の範囲を全て覆って形成された導電層とを含
   む、直交２偏波導波管入力装置。
2. 【請求項２】 前記導電層は、薄膜金属層を含む、請求
   項１に記載の直交２偏波導波管入力装置。
3. 【請求項３】 請求項１〜請求項２のいずれかに記載の
   直交２偏波導波管入力装置と、 前記直交２偏波導波管入力装置の出力から中間周波数信
   号を得るコンバート回路とを含む、衛星放送受信用のコ
   ンバータ。