JPH057881B2 - - Google Patents
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- JPH057881B2 JPH057881B2 JP56017831A JP1783181A JPH057881B2 JP H057881 B2 JPH057881 B2 JP H057881B2 JP 56017831 A JP56017831 A JP 56017831A JP 1783181 A JP1783181 A JP 1783181A JP H057881 B2 JPH057881 B2 JP H057881B2
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- incident
- wave
- square
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高周波の斜め入射時の入射偏波面の違
いによる特性のずれを改良した周波数選択性表面
板を用いた高周波分波装置に関する。
いによる特性のずれを改良した周波数選択性表面
板を用いた高周波分波装置に関する。
最近、衛星通信の多様化に伴い多周波数帯域を
共用するアンテナの技術を必要としてきたが、周
波数の違いによつて選択的に透過あるいは反射を
行う周波数選択性のある分波板が重要となつてき
た。この周波数選択性分波板の例として、第１図
に示すように、金属薄板に窓２をあけた正方形格
子１を用いるものがあるが、この正方形格子の用
い方として２つの方法がある。
共用するアンテナの技術を必要としてきたが、周
波数の違いによつて選択的に透過あるいは反射を
行う周波数選択性のある分波板が重要となつてき
た。この周波数選択性分波板の例として、第１図
に示すように、金属薄板に窓２をあけた正方形格
子１を用いるものがあるが、この正方形格子の用
い方として２つの方法がある。
第１の方法はこの正方形格子をインダクタンス
素子として複数枚用いるものである。この正方形
格子１は、第２図ａのように、入射波１０を入力
し透過波１１を出力させると、その周波数特性は
第２図ｃに示すように、共振周波数1より低い周
波数においてインダクタンス素子としてみなさ
れ、第２図ｂに示す等価回路で表わされる。この
正方形格子が一枚の場合分波器を構成できない
が、第３図ａに示すように、２枚の正方形格子１
を所定間隔ｌで配置すると、第３図ｂの等価回路
で表わされる。そのような配置に伴う正方形格子
の間の相互作用により、第３図ｃの特性図に示す
ように、周波数透過点１３が形成されるので、こ
の通過周波数帯を分波する分波器を構成すること
ができる。
素子として複数枚用いるものである。この正方形
格子１は、第２図ａのように、入射波１０を入力
し透過波１１を出力させると、その周波数特性は
第２図ｃに示すように、共振周波数1より低い周
波数においてインダクタンス素子としてみなさ
れ、第２図ｂに示す等価回路で表わされる。この
正方形格子が一枚の場合分波器を構成できない
が、第３図ａに示すように、２枚の正方形格子１
を所定間隔ｌで配置すると、第３図ｂの等価回路
で表わされる。そのような配置に伴う正方形格子
の間の相互作用により、第３図ｃの特性図に示す
ように、周波数透過点１３が形成されるので、こ
の通過周波数帯を分波する分波器を構成すること
ができる。
第２の方法は、本願の発明者らにより特願昭55
−40848において提案されたもので、この正方形
格子をＬ−Ｃ共振素子として複数枚用いるもので
ある。この場合、第２図ａと同じ構造の正方形格
子は、共振周波数1近傍において、第４図ｂの特
性図に示すように、Ｌ−Ｃ共振素子とみなされ第
４図ａの等価回路で表現できる。このような周波
数帯において、この正方形格子を第５図ａに示す
ように複数枚用いると、第５図ｂの特性図に示す
ように、通過帯域を広くとることができる。
−40848において提案されたもので、この正方形
格子をＬ−Ｃ共振素子として複数枚用いるもので
ある。この場合、第２図ａと同じ構造の正方形格
子は、共振周波数1近傍において、第４図ｂの特
性図に示すように、Ｌ−Ｃ共振素子とみなされ第
４図ａの等価回路で表現できる。このような周波
数帯において、この正方形格子を第５図ａに示す
ように複数枚用いると、第５図ｂの特性図に示す
ように、通過帯域を広くとることができる。
一方、このような正方形格子に高周波信号を第
６図に示すように斜め方向から入射すると、この
正方形格子により入射波１０が透過波１１と反射
波１２とに分けられるが、高周波が斜め入射とな
ると、TE入射波（入射電界Ｅが第６図の紙面に
垂直な場合）とTM入射波（入射電界ＥがTE入
射波の進行方向および入射電界Ｅに垂直な場合）
に対して共振点が変つたりデイツプを生じたりし
て特性が大幅に異る問題を生ずる。第１の方法に
おけるこの問題の対策として、正方形格子の窓の
形状を長方形とすれば良いことが知られている。
このことは、例えば、米国雑誌IEEE
Transactions on Antennas and Propagation，
Vol AP−24，No.６（1976）の第780頁から第785
頁に記載されている。この方法は、縦方向のスト
リツプのインダクタンスと横方向のストリツプの
インダクタンスを一致するように格子の周期およ
び窓の大きさを決めるものである。しかし、第２
の方法においてインダクタンス成分の一致だけで
はＬ−Ｃ共振特性を一致させることができない。
６図に示すように斜め方向から入射すると、この
正方形格子により入射波１０が透過波１１と反射
波１２とに分けられるが、高周波が斜め入射とな
ると、TE入射波（入射電界Ｅが第６図の紙面に
垂直な場合）とTM入射波（入射電界ＥがTE入
射波の進行方向および入射電界Ｅに垂直な場合）
に対して共振点が変つたりデイツプを生じたりし
て特性が大幅に異る問題を生ずる。第１の方法に
おけるこの問題の対策として、正方形格子の窓の
形状を長方形とすれば良いことが知られている。
このことは、例えば、米国雑誌IEEE
Transactions on Antennas and Propagation，
Vol AP−24，No.６（1976）の第780頁から第785
頁に記載されている。この方法は、縦方向のスト
リツプのインダクタンスと横方向のストリツプの
インダクタンスを一致するように格子の周期およ
び窓の大きさを決めるものである。しかし、第２
の方法においてインダクタンス成分の一致だけで
はＬ−Ｃ共振特性を一致させることができない。
本発明の目的は、周波数選択性表面板のインダ
クタンス成分と共にキヤパシタンス成分も一致さ
せることにより所要の共振点およびＱを有し、偏
波依存性がなく、周波数選択性のある高周波分波
装置を提供することにある。
クタンス成分と共にキヤパシタンス成分も一致さ
せることにより所要の共振点およびＱを有し、偏
波依存性がなく、周波数選択性のある高周波分波
装置を提供することにある。
以下図面により本発明を詳細に説明する。
第７図は本発明の実施例に用いられる矩形格子
の平面図で、この矩形格子１はｘ軸方向の幅wx
のストリツプ３とｙ方向の幅wyのストリツプ４
とにより、ｘ方向の幅ａ，ｙ方向の幅ｂの窓２を
構成するものである。ここでｘ方向およびｙ方向
の周期はそれぞれdx（＝ａ＋wx），dy（＝ｂ＋wy）
となる。
の平面図で、この矩形格子１はｘ軸方向の幅wx
のストリツプ３とｙ方向の幅wyのストリツプ４
とにより、ｘ方向の幅ａ，ｙ方向の幅ｂの窓２を
構成するものである。ここでｘ方向およびｙ方向
の周期はそれぞれdx（＝ａ＋wx），dy（＝ｂ＋wy）
となる。
この矩形格子１はインダクテイブ・ストリツプ
とキヤパシテイブ・ストリツプの組合せと考えら
れる。第８図ａ，ｃに示すように、縦方向のスト
リツプ３はTE入射波の場合にはインダクタンス
Ｌとして、TM入射波の場合にはキヤパシタンス
Ｃとして、横方向のストリツプ４はTE入射波の
場合にはキヤパシタンスＣとして、TM入射波の
場合はインダクタンスＬとして働く。ここで第８
図ｂに示すように、TE入射波の場合のインダク
タンスLPおよびTM入射波の場合のキヤパシタン
スCLは、主に横方向周期dxおよび窓の大きさａ
により決まり、これをLP＝LP（dx，ａ），CL＝CL
（dx，ａ）と表わすものとする。第８図ｄに示す
ように、TM入射波の場合のインダクタンスLLお
よびTE入射波の場合のキヤパシタンスCPは、主
に縦方向周期dyおよび窓の大きさｂにより決定
され、これをLL＝LL（dy，ｂ），CP＝CP（dy，ｂ）
と表わすものとする。したがつて、TE入射波と
TM入射波の両者に対して同一のＱおよび共振点
1を得るには、次式を満足するように両方のＬ，
Ｃが等しくなるようにする必要がある。
とキヤパシテイブ・ストリツプの組合せと考えら
れる。第８図ａ，ｃに示すように、縦方向のスト
リツプ３はTE入射波の場合にはインダクタンス
Ｌとして、TM入射波の場合にはキヤパシタンス
Ｃとして、横方向のストリツプ４はTE入射波の
場合にはキヤパシタンスＣとして、TM入射波の
場合はインダクタンスＬとして働く。ここで第８
図ｂに示すように、TE入射波の場合のインダク
タンスLPおよびTM入射波の場合のキヤパシタン
スCLは、主に横方向周期dxおよび窓の大きさａ
により決まり、これをLP＝LP（dx，ａ），CL＝CL
（dx，ａ）と表わすものとする。第８図ｄに示す
ように、TM入射波の場合のインダクタンスLLお
よびTE入射波の場合のキヤパシタンスCPは、主
に縦方向周期dyおよび窓の大きさｂにより決定
され、これをLL＝LL（dy，ｂ），CP＝CP（dy，ｂ）
と表わすものとする。したがつて、TE入射波と
TM入射波の両者に対して同一のＱおよび共振点
1を得るには、次式を満足するように両方のＬ，
Ｃが等しくなるようにする必要がある。
LP（dx，ａ）＝LL（dy，ｂ）＝Ｌ (1)
CP（dy，ｂ）＝CL（dx，ａ）＝Ｃ (2)
実験によれば、入射角θが大きくなるに従つて
TE波の共振点は周波数の低い方へ移動する。こ
のTE波共振点は横方向周期dxにも依存しこのdx
を小さくするとその共振点を元の周波数にもどす
ことができる。また、TM波の共振点は格子窓の
大きさdyに依存してこのdyを小さくすることに
よりTE波の共振点に近ずけることができる。こ
のような斜め入射によりdx，dyを小さくすると、
等価的なインダクタンスが減りＱが大きくなるの
で、本願発明はこれを補償するようにストリツプ
の幅wx，wyを小さくしてインダクタンスを大き
くし、その結果として(1)〜(4)式が成立するように
すれば良い。
TE波の共振点は周波数の低い方へ移動する。こ
のTE波共振点は横方向周期dxにも依存しこのdx
を小さくするとその共振点を元の周波数にもどす
ことができる。また、TM波の共振点は格子窓の
大きさdyに依存してこのdyを小さくすることに
よりTE波の共振点に近ずけることができる。こ
のような斜め入射によりdx，dyを小さくすると、
等価的なインダクタンスが減りＱが大きくなるの
で、本願発明はこれを補償するようにストリツプ
の幅wx，wyを小さくしてインダクタンスを大き
くし、その結果として(1)〜(4)式が成立するように
すれば良い。
なお、正方形格子における入射角と共振点の関
係は昭和51年に発行された電子通信学会技術研究
報告AP.76−55「金属フイルタを用いた４周波数
帯共用オフセツトパラボラアンテナの特性」の図
４乃至６に示されており、この関係は本願発明の
長方形格子にも適用されると考えられる。
係は昭和51年に発行された電子通信学会技術研究
報告AP.76−55「金属フイルタを用いた４周波数
帯共用オフセツトパラボラアンテナの特性」の図
４乃至６に示されており、この関係は本願発明の
長方形格子にも適用されると考えられる。
また、周期あるいはストリツプの幅とインダク
タンスとの関係は1951年にMcGraw−Hill社から
出版された「Waveguide Handbook」第284頁
（1b）式に示されている。この（1b）式より周期
を小さくするとインダクタンスが小さくなること
がわかるから、(4)式より共振点が高くなることが
わかる。
タンスとの関係は1951年にMcGraw−Hill社から
出版された「Waveguide Handbook」第284頁
（1b）式に示されている。この（1b）式より周期
を小さくするとインダクタンスが小さくなること
がわかるから、(4)式より共振点が高くなることが
わかる。
以上の説明では金属薄板に矩形の穴をあけた矩
形格子について説明したが、この矩形格子の金属
部分と空間部分とを入れかえた第９図に示すよう
な相補的な格子形状についても同様の考え方が適
用できる。すなわち、電磁界の相補性の原理によ
り格子の特性は元の格子の透過特性と反射特性と
を入れ換えたものとなり、共振点で完全反射とな
る低域通過型となる。
形格子について説明したが、この矩形格子の金属
部分と空間部分とを入れかえた第９図に示すよう
な相補的な格子形状についても同様の考え方が適
用できる。すなわち、電磁界の相補性の原理によ
り格子の特性は元の格子の透過特性と反射特性と
を入れ換えたものとなり、共振点で完全反射とな
る低域通過型となる。
第１０図は、本発明の実施例の特性の実測値を
示す。同図ａは３枚の格子のうち外側の格子（格
子Ａ）の透過特性を示す。同図ｂは中央の格子
（格子Ｂ）の透過特性を示す。各格子の共振点は
TE入射波およびTM入射波に対しておおむね一
致している。また、Ｑもほぼ一致している。な
お、同図ａ及びｂにおける入射波の入射角は、図
にも示されているように、20度である。
示す。同図ａは３枚の格子のうち外側の格子（格
子Ａ）の透過特性を示す。同図ｂは中央の格子
（格子Ｂ）の透過特性を示す。各格子の共振点は
TE入射波およびTM入射波に対しておおむね一
致している。また、Ｑもほぼ一致している。な
お、同図ａ及びｂにおける入射波の入射角は、図
にも示されているように、20度である。
更に、同図ａ及びｂの各格子の共振点はほぼ一
致している。
致している。
第１０図ｃは同図ａおよびｂに示す格子Ａおよ
び格子Ｂを３枚組合せた特性を示し、これも入射
波の入射角は20度である。同図において、相互作
用による共振点５は10GHzおよび13.5GHzに設定
されている。この例が示すように、各周波数選択
性表面板のパターンによるインダクタンス成分お
よびキヤパシタンス成分を水平および垂直偏波に
対してそれぞれ実質的に一致させ、各周波数選択
性表面板の共振周波数およびＱを両入射波に対し
てそれぞれ実質的に一致させることにより広い通
過帯域をもつた分波装置が実現できる。
び格子Ｂを３枚組合せた特性を示し、これも入射
波の入射角は20度である。同図において、相互作
用による共振点５は10GHzおよび13.5GHzに設定
されている。この例が示すように、各周波数選択
性表面板のパターンによるインダクタンス成分お
よびキヤパシタンス成分を水平および垂直偏波に
対してそれぞれ実質的に一致させ、各周波数選択
性表面板の共振周波数およびＱを両入射波に対し
てそれぞれ実質的に一致させることにより広い通
過帯域をもつた分波装置が実現できる。
第１図は従来の正方形格子の平面図、第２図
ａ，ｂ，ｃはその正方形格子の説明図、等価回路
図およびその周波数特性図、第３図ａ，ｂ，ｃは
正方形格子を重ねたときの説明図、等価回路図お
よびその周波数特性図、第４図ａ，ｂは正方形格
子の共振周波数1近傍の等価回路図およびその周
波数特性図、第５図ａ，ｂは第４図の正方形格子
を重ねたときの説明図および周波数特性図、第６
図は高周波の斜め入射の場合の説明図、第７図は
本発明の実施例に用いる矩形格子の平面図、第８
図ａ，ｂはTE波入射の場合の説明図および等価
回路図、第８図ｃ，ｄはTM波入射の場合の説明
図および等価回路図、第９図は本発明の他の実施
例の格子形状を示す平面図、第１０図ａ，ｂ，ｃ
は本発明の実施例による２種類の矩形格子および
これら矩形格子を組み合わせたものの周波数特性
図である。 １……格子、２……窓、３，４……ストリツ
プ、１０……入射波、１１……透過波、１２……
反射波、１３……共振点。
ａ，ｂ，ｃはその正方形格子の説明図、等価回路
図およびその周波数特性図、第３図ａ，ｂ，ｃは
正方形格子を重ねたときの説明図、等価回路図お
よびその周波数特性図、第４図ａ，ｂは正方形格
子の共振周波数1近傍の等価回路図およびその周
波数特性図、第５図ａ，ｂは第４図の正方形格子
を重ねたときの説明図および周波数特性図、第６
図は高周波の斜め入射の場合の説明図、第７図は
本発明の実施例に用いる矩形格子の平面図、第８
図ａ，ｂはTE波入射の場合の説明図および等価
回路図、第８図ｃ，ｄはTM波入射の場合の説明
図および等価回路図、第９図は本発明の他の実施
例の格子形状を示す平面図、第１０図ａ，ｂ，ｃ
は本発明の実施例による２種類の矩形格子および
これら矩形格子を組み合わせたものの周波数特性
図である。 １……格子、２……窓、３，４……ストリツ
プ、１０……入射波、１１……透過波、１２……
反射波、１３……共振点。
Claims (1)
- １ 各々金属薄板によつて長方形の周期的パター
ンを形成した複数の周波数選択性表面板を含み、
前記複数の周波数選択性表面板各々において前記
パターンによるインダクタンス成分およびキヤパ
シタンス成分を高周波のTM入射波およびTE入
射波に対してそれぞれ実質的に一致し、かつ前記
複数の周波数選択性表面板各々において共振周波
数およびＱを前記各偏波に対してそれぞれ実質的
に一致するように前記複数の周波数選択性表面板
を構成したことを特徴とする高周波分波装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1783181A JPS57132401A (en) | 1981-02-09 | 1981-02-09 | High-frequency branching device |
| US06/346,818 US4476471A (en) | 1981-02-09 | 1982-02-08 | Antenna apparatus including frequency separator having wide band transmission or reflection characteristics |
| CA000395754A CA1198811A (en) | 1981-02-09 | 1982-02-08 | Antenna apparatus including frequency separator having wide band transmission or reflection characteristics |
| DE8282100938T DE3271093D1 (en) | 1981-02-09 | 1982-02-09 | Antenna apparatus including frequency separator having wide band transmission or reflection characteristics |
| EP82100938A EP0059343B2 (en) | 1981-02-09 | 1982-02-09 | Antenna apparatus including frequency separator having wide band transmission or reflection characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1783181A JPS57132401A (en) | 1981-02-09 | 1981-02-09 | High-frequency branching device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57132401A JPS57132401A (en) | 1982-08-16 |
| JPH057881B2 true JPH057881B2 (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=11954644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1783181A Granted JPS57132401A (en) | 1981-02-09 | 1981-02-09 | High-frequency branching device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57132401A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6891517B2 (en) * | 2003-04-08 | 2005-05-10 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Conductive frequency selective surface utilizing arc and line elements |
| JP7159049B2 (ja) * | 2016-09-08 | 2022-10-24 | Nok株式会社 | ミリ波レーダー用カバー |
| CN108899636B (zh) * | 2018-06-28 | 2020-02-14 | 山西大学 | 一种基于双层超表面的低剖面小型宽带天线 |
| US20240266748A1 (en) * | 2021-06-02 | 2024-08-08 | Sony Group Corporation | Multi-layer frequency-selective surface |
-
1981
- 1981-02-09 JP JP1783181A patent/JPS57132401A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IEEE TRANS.MICROWAVE THEORY TECH=1971 * |
| IEEE TRANS.MICROWAVE THEORY=1970 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57132401A (en) | 1982-08-16 |
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