JPH0374842B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、衛星通信の供される地球局用アン
テナなどにおいて、自己追尾機能が要求される場
合に使用されるモード結合器の改良に関する。

〔従来技術の説明〕

アンテナの自己追尾には、そのすぐれた追尾精
度を有することから、従来からいわゆる高次モー
ドモノパルス自己追尾方式が広く用いられてい
る。この方式はよく知られているように、円形導
波管の高次モードのうち、アンテナが目標物をと
らえたときは零であるが、目標物からはずれたと
きに導波管内にある程度の検出レベルを励起する
性質を有するものを検出し、この高次モード信号
の検出レベルが零となるようにアンテナを駆動す
るサーボ・ループを組むことがで、アンテナが正
確に目標物をとらええることがてきるようによう
にしたものである。ここで使用される高次モード
としては、なるべく低次のものが有利であること
から、円形導波管TM₀₁モード、TE₀₁モード、
TE₂₁モードおよびTE₂₁ ^*モードが広く用いられ
ている。到来波が直線偏波のときはこれらのモー
ドを複数個用いる必要があるが、到来波が円偏波
の場合には、これらの高次モードのうち一つを検
出すれば充分である。これらのモードの電界分布
を第１図に示す。

所望の高次モードを検出する手段としては、従
来から (1) マルチホール型高次モード結合器を用いる方
法、 (2) 基本TE₁₁モードと共通の結合孔で同時に高
次モードを検出する方法、 が広く用いられている。上記第(1)項の方法は基本
モードに影響を与えずに高次モード信号の検出感
度を上げるため、使用する周波数および導波管の
形状により決定される間隔で数多くの結合孔を主
導波管軸方向にあけなければならず、高価となる
欠点がある。さらに軸長がきわめて長くなるた
め、特に、低周波数帯で使用する場合ではアンテ
ナに収容しきれなくなるという本質的な限界があ
る場合もある。また第(2)項による方法の従来例を
第２図ａ，ｂ，ｃに示す。同図のおいて主導波管
１に到来する波は短絡面４で反射され結合孔３を
介して副導波管２に導びかれ、同図ｃの合成回路
を経て各モードに分離される。この時例えば
TE₁₁モードで結合度が最大となるように結合孔
３から短絡面４まで距離を選ぶと、主導波管内で
TE₁₁モードと高次モードの遮断周波数ならびに
位相定数が異なることから、高次モードの結合が
低くなるという欠点があつた。またこれと同時に
TE₁₁モードの結合度の周波数帯域が狭くなると
いう欠点もあつた。

〔発明の目的〕

本発明は、前記欠点を解決するものであり、前
記第(2)項の基本モードと高次モードとを同時に検
出する方式において、主導波管内に基本モードと
高次モードの遮断周波数をほぼ一致させること
で、周波数帯域が広くかつ良好な結合特性を有す
るモード結合器を提供することを目的とする。

〔発明の特徴〕

本発明は主導波管内にリツジを設けるものであ
る。

すなわち本発明は、円形の導波管または円形テ
ーパ導波管よりなる主導波管と、前記主導波管の
周方向に設けられた４個の結合孔を介して、前記
主導波管のまわりに取付けられた４本の副導波管
と、前記副導波管を合成するためのハイブリツド
よりなる合成回路とで構成され、前記合成回路の
出力として、到来する円偏波の方向へ指向させる
ためのアンテナ自己追尾用差信号であるTE₂₁ ^*モ
ードを検出する端子と、追尾基準信号であると同
時に通信信号であるTE₁₁モードを検出する端子
を有し、前記主導波管内にリツジを設けることに
より、前記TE₁₁モードとTE₂₁モードの遮断周波
数をほぼ一致せしめたことを特徴とする。

上記の特徴は下記の背景をもとにしている。

リツジを装荷した導波管、たとえば矩形導波管
Ｈ面中央の一部分の間隔を狭くして、電界分布を
中央に集中させたものは、矩形基本TE₁₀モード
波の遮断周波数を低くすると同時に矩形TE₂₀お
よびTE₃₀モードなどの遮断周波数を高くできる
ことが知られている。このことからリツジ導波管
は導波管の使用帯域を拡大する目的で用いられて
いる。また角錐ホーンアンテナや円錐ホーンアン
テナの広帯域化としても用いられてくる。

第３図は円形導波管内にリツジを装荷した場合
の各モードの遮断周波数の変化の一例を示す。同
図において横軸は円形導波管半径ａで規格化した
リツジの高さｈを示し、縦軸はリツジがない場合
の円形TE₁₁モードの遮断周波数fcoで規格化した
リツジを装荷した場合の各モードの遮断周波数fc
を示す。リツジの幅ｗの導波管半径ａで規格化し
た値は同図の場合0.3である。

同図からわかるように、TE₂₁ ^*モードはTE₁₁
モードとともにリツジの高さｈを増加していくと
遮断周波数が減少し、同図Ａ点においてTE₁₁モ
ードのそれと一致する。したがつてＡ点付近とな
るような形状のリツジを円形導波管内に装荷すれ
ば、TE₁₁モードとTE₂₁ ^*モードの遮断周波数を
ほぼ一致させることができる。

〔実施例による説明〕

以下本発明の実施例を添付第４図および第５図
により説明する。

第４図ａはリツジ５を内面に設けた円形主導波
管１に直交しかつ互いに直交する矩形副導波管２
と、この導波管２との間にそれぞれ結合孔３とを
設け、このモード結合器を検出する周波数帯より
高い周波数帯を給電する端子１′を設けてある。
第４図はｂはａ図のＢ−Ｂ矢視図、ｃ図はＢ−Ｂ
断面図である。リツジ５は前記第３図のＡ点に示
す条件すなわち遮断周波数の一致することを満足
するように決定されている。その結果、TE₁₁と
TE₂₁ ^*モードの遮断周波数はほぼ一致し、副導波
管２への上記両モードの結合を最大とすることが
できる。副導波管２で検出された信号は前記第２
図ｃの合成回路により各モードに分離される。

第５図は主導波管が円形テーパ導波管の場合を
示す。この場合は軸方向の変化に応じて内径が変
化するが、結合孔３の後方では内径に応じて第３
図Ａ点の条件を保持するようにリツジ５の形状を
変化させねばならない。この場合も第４図の場合
と同様に、副導波管２で検出された信号は第２図
ｃの合成回路により各モードに分離される。

なお、第４、第５図において端子１′は、本モ
ード結合器が検出する周波数帯例えばf₁より高い
周波数帯例えばf₂を給電するものであるが、この
場合副導波管２にはf₂は阻止する特性を有するフ
イルタなどを設け、f₂に対して結合孔が短絡面と
ならしめる必要がある。

また、第４、第５両図においてリツジ５の両端
をテーパ状にしているのは、リツジ５を装荷した
ことによる主導波管１を通過する彼のVSWR特
性の劣化を防止するためである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、リツジ導波管をTE₂₁ ^*高
次モードモノパルスアンテナ自己追尾方式の主導
波管に用いれば、TE₁₁モードとTE₂₁ ^*モードの
遮断周波数はほぼ一致し、両モードの位相定数を
ほぼ等しくすることができる。その結果、TE₁₁
モードの結合が最大となる短絡面がTE₂₁ ^*モード
の結合が最大となる短絡面と等しくなり、モード
結合器の周波数帯域の拡大ならびに高次モード結
合度の向上に著しい効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は高次モードモノパルスアンテナ自己追
尾方式に使用される各モードの電界分布を示す
図。第２図は従来のモード結合器を示す図。ａは
外観図、ｂは垂直断面図、ｃは合成回路ブロツク
構成図。第３図はリツジの形状を変化させた時の
遮断周波数の変化を示す図。ａ……円形導波管の
半径、fco……リツジが装荷されていない場合の
TE₁₁モードの遮断周波数、fc……遮断周波数、
ｈ……リツジの高さ、ｗ……リツジの幅、Ａ……
TE₁₁モードとTE₂₁ ^*モードの遮断周波数が一致
する点。第４図は本発明の実施例で、主導波管が
円形導波管の場合を示す図。ａは外観図、ｂはＢ
−Ｂ方向の外観図、ｃはＢ−Ｂ断面図。第５図は
本発明の実施例で、主導波管が円形テーパ導波管
の場合を示す図。 １……主導波管、１′……本モード結合器を検
出する周波数帯より高い周波数帯を給電する端
子、２……副導波管、３……結合孔、４……短絡
面、５……リツプ、６……ハイブリツト、７……
90°移送器、８……無反射終端器、９……TE₁₁モ
ード右旋円偏波出力端子、１０……TE₁₁モード
左旋円偏出力端子、１１……TE₁₂モード出力端
子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円形導波管または円形テーパ導波管よりなる
   主導波管と、 前記主導波管の周方向に設けられた４個の結合
   孔を介して前記主導波管のまわりに取付けられた
   ４本の副導波管と、 前記副導波管を合成するためのハイブリツドよ
   りなる合成回路と を備え、 さらに、前記合成回路の出力に、 TE₂₁ ^*モードを検出する端子と、 TE₁₁モードを検出する端子と を備えたモード結合器において、 前記主導波管内に、前記TE₁₁モードの遮断周
   波数と前記TE₂₁ ^*モードの遮断周波数をほぼ一致
   させるように構成されたリツジを設けたことを特
   徴とするモード結合器。