JPH0626285B2 - 吸収材でライニングされた円錐フイード付き反射型マイクロ波アンテナ - Google Patents
吸収材でライニングされた円錐フイード付き反射型マイクロ波アンテナInfo
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- JPH0626285B2 JPH0626285B2 JP59217212A JP21721284A JPH0626285B2 JP H0626285 B2 JPH0626285 B2 JP H0626285B2 JP 59217212 A JP59217212 A JP 59217212A JP 21721284 A JP21721284 A JP 21721284A JP H0626285 B2 JPH0626285 B2 JP H0626285B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
- H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
- H01Q19/132—Horn reflector antennas; Off-set feeding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
- H01Q17/001—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems for modifying the directional characteristic of an aerial
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明はマイクロ波アンテナ、より詳細には吸収材で
ライニングされた円錐フィード付き反射型マイクロ波ア
ンテナに関する。
ライニングされた円錐フィード付き反射型マイクロ波ア
ンテナに関する。
（従来の技術） 反射型マイクロ波アンテナのための円錐フィードは多年
にわたって公知である。たとえばザ・ベル・システム・
テクニカル・ジャーナル誌（ＴｈｅＢｅｌｌ Ｓｙｓｔ
ｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ）の１９６
３年の論文には、衛星通信地上局に使用するための、円
錐ホーンリフレクターの選定について記載されている
〔ハインズ等（Ｈｉｎｅｓ ｅｔ ａｌ）による「円錐
ホーンリフレクタアンテナの電気的特性（Ｔｈｅ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｈｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏ
ｆ ｔｈｅ Ｃｏｎｉｃａｌ Ｈｏｒｎ−Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｏｒ Ａｎｎｔｅｎａ）」、ザ．ベル・システム・テ
クニカル・ジャーナル誌、（１９６３年７月、１１８７
−１２１１ページ）〕。円錐ホーン反射式アンテナはま
た、ドーソン（Ｄａｗｓｏｎ）の、１９７０年１２月２
２日発行の米国特許第３，５５０，１４２号に開示され
ている。円錐フィードホーンはまた、大型のパラボラア
ンテナに使用されてきた。
にわたって公知である。たとえばザ・ベル・システム・
テクニカル・ジャーナル誌（ＴｈｅＢｅｌｌ Ｓｙｓｔ
ｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ）の１９６
３年の論文には、衛星通信地上局に使用するための、円
錐ホーンリフレクターの選定について記載されている
〔ハインズ等（Ｈｉｎｅｓ ｅｔ ａｌ）による「円錐
ホーンリフレクタアンテナの電気的特性（Ｔｈｅ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｈｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏ
ｆ ｔｈｅ Ｃｏｎｉｃａｌ Ｈｏｒｎ−Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｏｒ Ａｎｎｔｅｎａ）」、ザ．ベル・システム・テ
クニカル・ジャーナル誌、（１９６３年７月、１１８７
−１２１１ページ）〕。円錐ホーン反射式アンテナはま
た、ドーソン（Ｄａｗｓｏｎ）の、１９７０年１２月２
２日発行の米国特許第３，５５０，１４２号に開示され
ている。円錐フィードホーンはまた、大型のパラボラア
ンテナに使用されてきた。
滑らかな壁面を有する円錐ホーン反射アンテナの問題の
１つとして、そのＥ面における放射指向性包絡線図（Ｒ
ａｄｉａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｅｎｖｅｒｏｐ
ｅ、以下「ＲＰＥ」と呼ぶ）が、Ｈ面におけるそのＲＰ
Ｅよりも実質的に幅が広いということが挙げられる。地
上間通信システムに使用した場合には、Ｅ面における広
いビーム幅のために、他のアンテナからの信号との干渉
を引き起こすことになる。また、パラボラアンテナに対
して一次フィード（ｐｒｉｍａｒｙ ｆｅｅｄ）とし
て、滑らかな壁面を有する円錐ホーンが使用された場
合、Ｅ面およびＨ面における互いに異なったビーム幅の
ために、パラボラアンテナに対して対称性のよい照射を
行うことを困難にしてきた。
１つとして、そのＥ面における放射指向性包絡線図（Ｒ
ａｄｉａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｅｎｖｅｒｏｐ
ｅ、以下「ＲＰＥ」と呼ぶ）が、Ｈ面におけるそのＲＰ
Ｅよりも実質的に幅が広いということが挙げられる。地
上間通信システムに使用した場合には、Ｅ面における広
いビーム幅のために、他のアンテナからの信号との干渉
を引き起こすことになる。また、パラボラアンテナに対
して一次フィード（ｐｒｉｍａｒｙ ｆｅｅｄ）とし
て、滑らかな壁面を有する円錐ホーンが使用された場
合、Ｅ面およびＨ面における互いに異なったビーム幅の
ために、パラボラアンテナに対して対称性のよい照射を
行うことを困難にしてきた。
「吸収材でライニングされた円錐フィード付き反射型マ
イクロ波アンテナ（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ−Ｔｙｐｅ Ｍ
ｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｎｎｔｅｎａｓ Ｗｉｔｈ Ａｂ
ｓｏｒｂｅｒ−Ｌｉｎｅｄ Ｃｏｎｎｉｃａｌ Ｆｅｅ
ｄ）」という名称で、１９８１年５月２６日にクノッ
プ、オスターターグ、マッツ、チェン（Ｋｎｏｐ，Ｏｓ
ｔｅｒｔａｇ，Ｍａｔｚ，Ｃｈｅｎｇ）の４氏によって
出願された米国特許出願第２６７，２６７号には、円錐
形フィードホーン内に、吸収材料よりなるライニングを
有するホーン型反射式アンテナが開示されている。この
アンテナはＥ面のＲＰＥが狭いのでアンテナのほかの性
能特性を大きく損なうことなしに、Ｅ面とＨ面のＲＰＥ
を互いに接近させることができるように改良されたもの
である。
イクロ波アンテナ（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ−Ｔｙｐｅ Ｍ
ｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｎｎｔｅｎａｓ Ｗｉｔｈ Ａｂ
ｓｏｒｂｅｒ−Ｌｉｎｅｄ Ｃｏｎｎｉｃａｌ Ｆｅｅ
ｄ）」という名称で、１９８１年５月２６日にクノッ
プ、オスターターグ、マッツ、チェン（Ｋｎｏｐ，Ｏｓ
ｔｅｒｔａｇ，Ｍａｔｚ，Ｃｈｅｎｇ）の４氏によって
出願された米国特許出願第２６７，２６７号には、円錐
形フィードホーン内に、吸収材料よりなるライニングを
有するホーン型反射式アンテナが開示されている。この
アンテナはＥ面のＲＰＥが狭いのでアンテナのほかの性
能特性を大きく損なうことなしに、Ｅ面とＨ面のＲＰＥ
を互いに接近させることができるように改良されたもの
である。
（発明が解決しようとする問題点） この発明の目的は、アンテナのＨ面のＲＰＥ、または他
の性能特性を著しく低下させることなく、円錐フィード
を有するホーン型反射式アンテナのＥ面におけるＲＰＥ
の幅を著しく減少させることができ、経済的にして有効
な吸収材でライニングされた円錐フィード付き反射型マ
イクロ波アンテナを提供することにある。これに関連す
る本発明の目的は、Ｅ面とＨ面のＲＰＥを互いにより接
近させることができる改良型の円錐フィードを提供する
ことにある。
の性能特性を著しく低下させることなく、円錐フィード
を有するホーン型反射式アンテナのＥ面におけるＲＰＥ
の幅を著しく減少させることができ、経済的にして有効
な吸収材でライニングされた円錐フィード付き反射型マ
イクロ波アンテナを提供することにある。これに関連す
る本発明の目的は、Ｅ面とＨ面のＲＰＥを互いにより接
近させることができる改良型の円錐フィードを提供する
ことにある。
この発明のその他の補助的な目的は、 （１）マイクロ波システムに小さな利得低下（ｇａｉｎ
ｄｒｏｐ）のみを導入することができ、 （２）有効かつ経済的に製造可能な吸収材でライニング
された円錐フィード付き反射型マイクロ波アンテナを提
供することにある。
ｄｒｏｐ）のみを導入することができ、 （２）有効かつ経済的に製造可能な吸収材でライニング
された円錐フィード付き反射型マイクロ波アンテナを提
供することにある。
発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記の目的を達成するために、円錐ホーンの
内周面の下端部を滑らかな金属壁によって形成するとと
もに、下端部以外の部分を吸収材料層によって形成し、
さらにその金属壁の表面と吸収材料とが１つの連続した
円錐面を形成するという手段を採用したものである。
内周面の下端部を滑らかな金属壁によって形成するとと
もに、下端部以外の部分を吸収材料層によって形成し、
さらにその金属壁の表面と吸収材料とが１つの連続した
円錐面を形成するという手段を採用したものである。
（作用） この発明は、上記した手段を採用したことによって、固
有値Ｅと球面複合係数Ｒｓとを増大させて、Ｅ面および
Ｈ面のそれぞれのＲＰＥを互いに充分に接近させるもの
である。
有値Ｅと球面複合係数Ｒｓとを増大させて、Ｅ面および
Ｈ面のそれぞれのＲＰＥを互いに充分に接近させるもの
である。
（実施例） 以下この発明の第１の実施例を図面に従って詳述する。
第１、２図はマイクロ波信号をパラボラ反射プレート１
１へ導波するための円錐断面を有する円錐ホーン反射型
マイクロ波アンテナを示すものである。マイクロ波信号
は反射プレート１１から、円筒状部１３の前方に形成さ
れた開口１２を通って伝達され、前記円筒状部１３は円
錐断面１０と反射プレート１１との両者に取り付けられ
て、完全に包囲され、かつ一体状のアンテナ構造を形成
している。
１へ導波するための円錐断面を有する円錐ホーン反射型
マイクロ波アンテナを示すものである。マイクロ波信号
は反射プレート１１から、円筒状部１３の前方に形成さ
れた開口１２を通って伝達され、前記円筒状部１３は円
錐断面１０と反射プレート１１との両者に取り付けられ
て、完全に包囲され、かつ一体状のアンテナ構造を形成
している。
反射プレート１１は、放物線の頂点と焦点を通って延び
る軸線の周りに放物線を回転させることによって形成さ
れる放物面体の一部である。周知のように、このような
放物面の焦点から発生するいかなるマイクロ波も、反射
プレート１１によって、前記軸線に直角な平面波面にす
なわち、軸線１４によって示される方向に反射される。
このようにして、図面に示されるアンテナの円錐断面１
０は、その頂点と放物面体の焦点とが一致し、かつ円錐
部の軸線１５は放物面体の軸線４１に直角であるように
調整されている。この幾何学形状において、発散球面波
は円錐断面１０から放射され、反射プレート１１につき
当たる平面波として反射され、開口１２を通過し、かつ
軸線１４に直角である。円筒状部１３は反射プレート１
１から側帯及び後退の干渉信号が発生することを防止す
る遮蔽として使用され、かつ、円錐フィードから発せら
れた若干の漏れ（Ｓｐｉｌｌｏｖｅｒ）エネルギーをと
らえるのに役立つ。円錐断面１０と反射プレート１１及
び円筒状遮蔽１３は通常導電性の金属材にて形成される
ことが理解できるであろう（反射プレート１１が金属表
面を有していることは不可欠な条件となる）。
る軸線の周りに放物線を回転させることによって形成さ
れる放物面体の一部である。周知のように、このような
放物面の焦点から発生するいかなるマイクロ波も、反射
プレート１１によって、前記軸線に直角な平面波面にす
なわち、軸線１４によって示される方向に反射される。
このようにして、図面に示されるアンテナの円錐断面１
０は、その頂点と放物面体の焦点とが一致し、かつ円錐
部の軸線１５は放物面体の軸線４１に直角であるように
調整されている。この幾何学形状において、発散球面波
は円錐断面１０から放射され、反射プレート１１につき
当たる平面波として反射され、開口１２を通過し、かつ
軸線１４に直角である。円筒状部１３は反射プレート１
１から側帯及び後退の干渉信号が発生することを防止す
る遮蔽として使用され、かつ、円錐フィードから発せら
れた若干の漏れ（Ｓｐｉｌｌｏｖｅｒ）エネルギーをと
らえるのに役立つ。円錐断面１０と反射プレート１１及
び円筒状遮蔽１３は通常導電性の金属材にて形成される
ことが理解できるであろう（反射プレート１１が金属表
面を有していることは不可欠な条件となる）。
悪天候及び浮遊信号の両者からアンテナの内部を保護す
るため、反射プレート１１の上部は円筒状遮蔽１３に取
り付けられたパネル２０によって覆われている。レード
ーム（ｒａｄｏｍｅ）２１もまた、悪天候に対する保護
のため、アンテナの前方で開口１２を覆っている。円筒
状遮蔽１３の内面は浮遊信号を吸収するために吸収材料
２２で被覆されているので、ＲＰＥを低下させることは
ない。そのような吸収遮蔽材料は当該技術においては公
知であり、そして代表的なものを挙げるならば、多角錐
あるいは渦巻き円錐状の表面を有する誘電材料に金属ま
たは炭素のような導電材料が分散されているものからな
っている。
るため、反射プレート１１の上部は円筒状遮蔽１３に取
り付けられたパネル２０によって覆われている。レード
ーム（ｒａｄｏｍｅ）２１もまた、悪天候に対する保護
のため、アンテナの前方で開口１２を覆っている。円筒
状遮蔽１３の内面は浮遊信号を吸収するために吸収材料
２２で被覆されているので、ＲＰＥを低下させることは
ない。そのような吸収遮蔽材料は当該技術においては公
知であり、そして代表的なものを挙げるならば、多角錐
あるいは渦巻き円錐状の表面を有する誘電材料に金属ま
たは炭素のような導電材料が分散されているものからな
っている。
この発明において、円錐フィードホーン１０の内周面の
下端部分は滑らかな金属壁で形成されるとともに、内周
面の残りの部分は吸収材料の層で形成され、金属材料の
表面と吸収材料の表面は１つの連続した円錐面を形成し
ている。従って、第１〜３図に示す円錐フィードホーン
１０の底部分１０ａは滑らかな内側金属面を有する。円
錐フィードホーン１０の内側表面の残りの部分は吸収材
料３０によって形成され、金属部分の最も内方に位置す
る部分１０ａと吸収材料３０とは連続した１つの円錐面
を形成している。吸収材料を所望の位置と形状に保持す
るために下方ホーン１０ａを形成する金属壁は、下方ホ
ーン１０ａの頂部に、外方へと延びる肩部１０ｂを形成
し、さらに吸収材料３０の外側面に沿って上方へと延び
ている。
下端部分は滑らかな金属壁で形成されるとともに、内周
面の残りの部分は吸収材料の層で形成され、金属材料の
表面と吸収材料の表面は１つの連続した円錐面を形成し
ている。従って、第１〜３図に示す円錐フィードホーン
１０の底部分１０ａは滑らかな内側金属面を有する。円
錐フィードホーン１０の内側表面の残りの部分は吸収材
料３０によって形成され、金属部分の最も内方に位置す
る部分１０ａと吸収材料３０とは連続した１つの円錐面
を形成している。吸収材料を所望の位置と形状に保持す
るために下方ホーン１０ａを形成する金属壁は、下方ホ
ーン１０ａの頂部に、外方へと延びる肩部１０ｂを形成
し、さらに吸収材料３０の外側面に沿って上方へと延び
ている。
このために、吸収材料３０の長さ方向全体に沿って、連
続した円錐形の金属シェル（ｍｅｔａｌｓｈｅｌｌ）１
０ｃを形成する。吸収材料３０の頂部において、金属壁
は外方へと延びる第２の肩部１０ｄを形成し、円錐フィ
ードホーンの上方のアンテナのシールド部分をライニン
グする別の吸収材料２２の厚肉部分を収容するようにな
っている。
続した円錐形の金属シェル（ｍｅｔａｌｓｈｅｌｌ）１
０ｃを形成する。吸収材料３０の頂部において、金属壁
は外方へと延びる第２の肩部１０ｄを形成し、円錐フィ
ードホーンの上方のアンテナのシールド部分をライニン
グする別の吸収材料２２の厚肉部分を収容するようにな
っている。
吸収材料３０をこのように窪んで配置すると、前記した
米国特許出願２６７，２６７号に開示される構成と比較
した場合、アンテナのＥ面のＲＰＥをさらに狭くなり、
さらに／又は利得低下（ｇａｉｎ ｄｒｏｐ）を減少さ
せることができる。
米国特許出願２６７，２６７号に開示される構成と比較
した場合、アンテナのＥ面のＲＰＥをさらに狭くなり、
さらに／又は利得低下（ｇａｉｎ ｄｒｏｐ）を減少さ
せることができる。
特に、一定の利得低下（ｇａｉｎ ｄｒｏｐ）の場合、
この発明の構成は吸収材料を円錐フィードホーン１０の
のど部分から下方へ伸延させ、それによってＥ面のＲＰ
Ｅを更に狭くすることができる。
この発明の構成は吸収材料を円錐フィードホーン１０の
のど部分から下方へ伸延させ、それによってＥ面のＲＰ
Ｅを更に狭くすることができる。
他方、ＲＰＥが一定の場合〔言いかえれば、アンテナの
利得低下（ｇａｉｎ ｄｒｏｐ）を最小にしたい場
合）、金属面は円錐フィードホーンの底部から更に上方
へ伸延させることもでる。その場合にはＥ面のＲＰＥの
狭さは、基本的には米国特許出願第２６７，２６７号に
開示されるアンテナの場合と同一であるが、利得低下
（ｇａｉｎ ｄｒｏｐ）は米国特許出願第２６７，２６
７号のアンテナと比べて減少させることができる。
利得低下（ｇａｉｎ ｄｒｏｐ）を最小にしたい場
合）、金属面は円錐フィードホーンの底部から更に上方
へ伸延させることもでる。その場合にはＥ面のＲＰＥの
狭さは、基本的には米国特許出願第２６７，２６７号に
開示されるアンテナの場合と同一であるが、利得低下
（ｇａｉｎ ｄｒｏｐ）は米国特許出願第２６７，２６
７号のアンテナと比べて減少させることができる。
ライニング３０は従来の吸収材料で形成すればよく、そ
の一例は、アメリカ合象国・メイン州・アメスベリー・
ポーラーストリート４のアドバンスド・アブソーバ・プ
ロダクツ・インコーポレイテイッド（Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ａｂｓｏｒｂｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．，
４ Ｐｏｌａｒ Ｓｔｒｅｅｔ， Ａｍｅｓｂｕｒｙ，
Ｍａｉｎｅ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）によって製造されているＡ
ＡＰ−ＭＬ−７３である。この吸収材は第４図に示すよ
うに平坦な表面を有し（遮蔽に使用される角錐あるいは
円錐面とは対称的に）、厚さは約３／８インチ（約１c
m）である。吸収材料はアンテナの金属壁に接着剤にて
固定される。上記に一例として述べた吸収材を使用する
場合は、多数個の比較的小さいパッドに切断し、それは
互いに当接してそれが曲面上に装着され、吸収材料の連
続した層を形成する。なお、この多数個のパッドは第１
〜３図において、網目模様によって示されている。
の一例は、アメリカ合象国・メイン州・アメスベリー・
ポーラーストリート４のアドバンスド・アブソーバ・プ
ロダクツ・インコーポレイテイッド（Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ａｂｓｏｒｂｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．，
４ Ｐｏｌａｒ Ｓｔｒｅｅｔ， Ａｍｅｓｂｕｒｙ，
Ｍａｉｎｅ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）によって製造されているＡ
ＡＰ−ＭＬ−７３である。この吸収材は第４図に示すよ
うに平坦な表面を有し（遮蔽に使用される角錐あるいは
円錐面とは対称的に）、厚さは約３／８インチ（約１c
m）である。吸収材料はアンテナの金属壁に接着剤にて
固定される。上記に一例として述べた吸収材を使用する
場合は、多数個の比較的小さいパッドに切断し、それは
互いに当接してそれが曲面上に装着され、吸収材料の連
続した層を形成する。なお、この多数個のパッドは第１
〜３図において、網目模様によって示されている。
この発明のもう１つの態様によれば、吸収材料３０は、
アンテナの水平面のパターンに影響をおよぼす円錐ホー
ン１０の内側壁の直径方向において対向する一対の部分
にのみ設けられている。
アンテナの水平面のパターンに影響をおよぼす円錐ホー
ン１０の内側壁の直径方向において対向する一対の部分
にのみ設けられている。
地上通信システムでは、第３図においてＹ−Ｚにて示す
水平面のパターンが重要である。すなわち、水平に偏波
された信号の場合、Ｙ−Ｚ面はＥ面であり、Ｘ−Ｚ面は
Ｈ面である。垂直に偏波された信号の場合はＹ−Ｚ面は
Ｈ面であり、Ｘ−Ｚ面はＥ面である。円錐フィードホー
ン１０のうち、主として水平偏波された信号のＥ面のＲ
ＰＥに影響を与える部分は、Ｘ−Ｙ面が延長する円錐フ
ィードホーン１０の左壁と右壁である。従って、第５図
に示すように、吸収材料３０は円錐フィードホーン１０
の内周面の直径方向において互いに対向する一対の制限
部４０に制限される。このようにして、吸収材料を制限
すると、必要な吸収材料の量を節減し、また円錐フィー
ドホーン１０の内部に吸収材料をライニングするのに必
要な労力を減らすことによって、アンテナのコストを低
く抑えることができる。
水平面のパターンが重要である。すなわち、水平に偏波
された信号の場合、Ｙ−Ｚ面はＥ面であり、Ｘ−Ｚ面は
Ｈ面である。垂直に偏波された信号の場合はＹ−Ｚ面は
Ｈ面であり、Ｘ−Ｚ面はＥ面である。円錐フィードホー
ン１０のうち、主として水平偏波された信号のＥ面のＲ
ＰＥに影響を与える部分は、Ｘ−Ｙ面が延長する円錐フ
ィードホーン１０の左壁と右壁である。従って、第５図
に示すように、吸収材料３０は円錐フィードホーン１０
の内周面の直径方向において互いに対向する一対の制限
部４０に制限される。このようにして、吸収材料を制限
すると、必要な吸収材料の量を節減し、また円錐フィー
ドホーン１０の内部に吸収材料をライニングするのに必
要な労力を減らすことによって、アンテナのコストを低
く抑えることができる。
吸収材料３０を円錐フィードホーン１０の周囲全体にわ
たって延長させない場合、円錐フィードホーン１０の内
側において連続する１つの円錐面を保持するように、吸
収材料は２つの制限部４０で円錐フィードホーン１０の
壁の中に面一の状態で入り込んでいる。
たって延長させない場合、円錐フィードホーン１０の内
側において連続する１つの円錐面を保持するように、吸
収材料は２つの制限部４０で円錐フィードホーン１０の
壁の中に面一の状態で入り込んでいる。
また、前記した米国特許出願２６７，２６７号に開示さ
れたマイクロ波アンテナのように、金属面にて円錐面全
体を形成し、吸収材料３０をその内面の制限部４０にだ
け使用することも可能である。このように構成すれば、
第１〜３図に示した吸収材を窪みに配置したときに奏す
る効果を全て発揮するものではないが、アンテナの製造
コストは著しく軽減される。
れたマイクロ波アンテナのように、金属面にて円錐面全
体を形成し、吸収材料３０をその内面の制限部４０にだ
け使用することも可能である。このように構成すれば、
第１〜３図に示した吸収材を窪みに配置したときに奏す
る効果を全て発揮するものではないが、アンテナの製造
コストは著しく軽減される。
前記米国特許出願２６７，２６７号に記載したように、
円錐フィードホーン１０内に設けた吸収材料３０は吸収
材のライニングの壁のインピーダンスが直立するＥ界
（Ｅ ｆｉｅｌｄ）をゼロにすることによって、円錐体
の内周面の近くで、その円錐体内のフィールド分布（ｆ
ｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）をより鋭く減衰
する。この傾向は、円錐体を通って伝達するマイクロ波
エネルギーの一部分だけを取り除くとき、特にみられ
る。
円錐フィードホーン１０内に設けた吸収材料３０は吸収
材のライニングの壁のインピーダンスが直立するＥ界
（Ｅ ｆｉｅｌｄ）をゼロにすることによって、円錐体
の内周面の近くで、その円錐体内のフィールド分布（ｆ
ｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）をより鋭く減衰
する。この傾向は、円錐体を通って伝達するマイクロ波
エネルギーの一部分だけを取り除くとき、特にみられ
る。
吸収材料３０が存在しない所では、Ｅ面及びＨ面におけ
る減衰、すなわちドロップオフ（ｄｒｏｐ ｏｆｆ）に
は実質的な差がある。吸収材料３０が円錐フィードホー
ン１０内にあるとき、Ｅ面のフィールド分布はもっと鋭
いテーパ状をなして、Ｈ面のフィールドの分布にちかず
く。そのとき、Ｈ面のフィールドはわずかに減退するだ
けであり、このことにより、Ｈ面をＥ面フィールドにも
っと接近させることにさえなる。理論上における、理想
的な状態では、Ｅ面及びＨ面のフィールドは互いに一致
する。実際には、この理想的な状態はあくまで近ずくべ
き目標であり、この目標に対する距離は前記した米国特
許出願２６７，２６７号に開示されるアンテナよりも本
発明のほうが近い。
る減衰、すなわちドロップオフ（ｄｒｏｐ ｏｆｆ）に
は実質的な差がある。吸収材料３０が円錐フィードホー
ン１０内にあるとき、Ｅ面のフィールド分布はもっと鋭
いテーパ状をなして、Ｈ面のフィールドの分布にちかず
く。そのとき、Ｈ面のフィールドはわずかに減退するだ
けであり、このことにより、Ｈ面をＥ面フィールドにも
っと接近させることにさえなる。理論上における、理想
的な状態では、Ｅ面及びＨ面のフィールドは互いに一致
する。実際には、この理想的な状態はあくまで近ずくべ
き目標であり、この目標に対する距離は前記した米国特
許出願２６７，２６７号に開示されるアンテナよりも本
発明のほうが近い。
数学的には、円錐フィードホーン１０の作用は次のよう
に特徴づけることができる。仮に、Ｅθ（ｒ，θ，φ）
とＥφ（ｒ，θ，φ）を電界の極及び方位成分とすると
（円錐の頂点を原点として、θとφをそれぞれ極及び方
位角度とする）、それらは数学的に次のよように表すこ
とがきる。
に特徴づけることができる。仮に、Ｅθ（ｒ，θ，φ）
とＥφ（ｒ，θ，φ）を電界の極及び方位成分とすると
（円錐の頂点を原点として、θとφをそれぞれ極及び方
位角度とする）、それらは数学的に次のよように表すこ
とがきる。
（１）Ｅθ（ｒ，θ，φ） ＝Ａｆ（ｗ）ｃｏｓφ （２）Ｅφ（ｒ，θ，φ） ＝−Ａｇ（ｗ）ｓｉｎφ ここで、 （３）Ａ＝Ｅ０ ｅｘｐ（−ｊＫａｒ）／ＫｒＥ＝任意
演算定数（Ａｒｂｉｔａｒｙ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｏｎ
ｓｔａｎｔ）、ｋ＝２π／λ、λ＝自由空間作動波長
（ｆｒｅｅ ｓｐａｃｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｗａｖ
ｅ ｌｅｎｇｔｈ）であり、そして関数ｆ（ｗ）及びｇ
（ｗ）は以下の通りである。
演算定数（Ａｒｂｉｔａｒｙ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｏｎ
ｓｔａｎｔ）、ｋ＝２π／λ、λ＝自由空間作動波長
（ｆｒｅｅ ｓｐａｃｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｗａｖ
ｅ ｌｅｎｇｔｈ）であり、そして関数ｆ（ｗ）及びｇ
（ｗ）は以下の通りである。
（４）ｆ（ｗ） ＝Ｊ１（Ｘ）／Ｘ＋ＲｓＪ′１（Ｘ） （５）ｇ（ｗ） ＝ＲｓＪ１（Ｘ）／Ｘ＋Ｊ′１（Ｘ） また、 （６）Ｘ＝Ｅθ／α０ （７）Ｊ１（Ｘ）＝一次のベッセル関数（Ｂｅｓｓｅｌ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、独立変数（ａｒｇｎｅｍｅｎ
ｔ）Ｘ （８）Ｊ１′（Ｘ）＝Ｘに関するＪ１（Ｘ）の導関数
（ｄｅｒｉｖｉｔｉｖｅ） すると、仮にパラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）Ｅ〔固
有値（Ｅｉｇｅｎ ｖａｌｕｅ）とＲｓ〔球状複合係数
（ｓｐｈｅｒａｉｃａｌ ｈｙｂｒｉｄｉｃｉｔｙ ｆ
ａｃｔｏｒ）〕が分っているならば、電界の範囲はは０
θα０および０φ３６０゜であることが一意的
にわかる。
ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、独立変数（ａｒｇｎｅｍｅｎ
ｔ）Ｘ （８）Ｊ１′（Ｘ）＝Ｘに関するＪ１（Ｘ）の導関数
（ｄｅｒｉｖｉｔｉｖｅ） すると、仮にパラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）Ｅ〔固
有値（Ｅｉｇｅｎ ｖａｌｕｅ）とＲｓ〔球状複合係数
（ｓｐｈｅｒａｉｃａｌ ｈｙｂｒｉｄｉｃｉｔｙ ｆ
ａｃｔｏｒ）〕が分っているならば、電界の範囲はは０
θα０および０φ３６０゜であることが一意的
にわかる。
これらのパラメーターは円錐壁の材料の性質により一意
的に決定される。
的に決定される。
吸収材料がない場合 吸収材料がない場合、Ｅ＝１．８４ 及びＲｓ＝０によ
って表されるので以下の式で示すことがでいる。
って表されるので以下の式で示すことがでいる。
（９）ｆ（ｗ）＝Ｊ１（１．８４ θ／α０） ／（１．８４ θ／α０） （１０）ｇ（ｗ） ＝Ｊ′１（１．８４ θ／α０） ここで、振幅分布は正規化されたｄＢで示される（注：
Ｅ面＝−２０ｌｏｇ10｜ｆ（ｗ）／ｆ（０）｜；Ｈ面＝
−２０ｌｏｇ10｜ｇ（ｗ）／ｇ（０）｜）。
Ｅ面＝−２０ｌｏｇ10｜ｆ（ｗ）／ｆ（０）｜；Ｈ面＝
−２０ｌｏｇ10｜ｇ（ｗ）／ｇ（０）｜）。
完全吸収材料 完全吸収材料の場合〔又４分の１の波の歯（ｑｕａｒｔ
ｅｒ ｗａｖｅ ｔｅｅｔｈ）を有する波形ホーンもま
た〕はＥ＝２．３９、Ｒｓ＝＋１ということが示され
る。よって、 （１１）ｆ＝（ｗ）＝ｇ（ｗ）＝Ｊ０（２．３９ θ／
α０）、完全吸収材料の場合、 （１２）Ｊ１（Ｘ）／Ｘ＋Ｊ′（Ｘ） ＝Ｊ０（Ｘ） がＪ１（Ｘ）が零次のベッセル関数、独立変数Ｘととも
に使用される。（１１）のｄＢブロックは（１０）のｄ
Ｂブロックと事実上同一であることがわかる。
ｅｒ ｗａｖｅ ｔｅｅｔｈ）を有する波形ホーンもま
た〕はＥ＝２．３９、Ｒｓ＝＋１ということが示され
る。よって、 （１１）ｆ＝（ｗ）＝ｇ（ｗ）＝Ｊ０（２．３９ θ／
α０）、完全吸収材料の場合、 （１２）Ｊ１（Ｘ）／Ｘ＋Ｊ′（Ｘ） ＝Ｊ０（Ｘ） がＪ１（Ｘ）が零次のベッセル関数、独立変数Ｘととも
に使用される。（１１）のｄＢブロックは（１０）のｄ
Ｂブロックと事実上同一であることがわかる。
実際の吸収材 実際の吸収材料では、Ｅは１．８４の吸収材料がない場
合や２．３９の完全吸収材料の場合とは異なって、複合
係数（ｈｙｂｒｉｃｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）Ｒｓは零
（吸収材料なし）でもなければ、単一（完全吸収材料）
でもない。一般に両者は吸収材料中において制限された
損失（ｌｏｓｓ）と混成される。
合や２．３９の完全吸収材料の場合とは異なって、複合
係数（ｈｙｂｒｉｃｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）Ｒｓは零
（吸収材料なし）でもなければ、単一（完全吸収材料）
でもない。一般に両者は吸収材料中において制限された
損失（ｌｏｓｓ）と混成される。
この発明のさらに利点とするところは、ＲＰＥが比較的
広い周波数帯域にわたって達成できるということであ
る。例えば、第１〜３図に示されるアンテナに対する上
記の改良は、通常４ＧＨｚ，６ＧＨｚおよび１１ＧＨｚ
と呼ばれる通常の搬送周波数にわたって実現することが
可能である。
広い周波数帯域にわたって達成できるということであ
る。例えば、第１〜３図に示されるアンテナに対する上
記の改良は、通常４ＧＨｚ，６ＧＨｚおよび１１ＧＨｚ
と呼ばれる通常の搬送周波数にわたって実現することが
可能である。
吸収材料は一般に３つのパラメータによって特徴づけら
れる。すなわち、厚さ、誘電定数、および損失正接（ｌ
ｏｓｓ ｔａｎｇｅｎｔ）である。この発明に使用され
る吸収材は望ましくない表面（遅い）波を抑制するのに
充分な厚さと損失正接を有していなければならない。そ
のような表面波は円錐の内壁の金属部分から円錐の壁の
吸収ライニングされた部分への伝播される際に容易に発
生してしまうが、これらの波は吸収材によって減衰され
るため、反射プレート１１へつき当たるエネルギーの所
望電界パターンと干渉することはない。
れる。すなわち、厚さ、誘電定数、および損失正接（ｌ
ｏｓｓ ｔａｎｇｅｎｔ）である。この発明に使用され
る吸収材は望ましくない表面（遅い）波を抑制するのに
充分な厚さと損失正接を有していなければならない。そ
のような表面波は円錐の内壁の金属部分から円錐の壁の
吸収ライニングされた部分への伝播される際に容易に発
生してしまうが、これらの波は吸収材によって減衰され
るため、反射プレート１１へつき当たるエネルギーの所
望電界パターンと干渉することはない。
最終の結果として、上述したすべての改良点は電界パタ
ーンに望ましくない歪を作らないで達成される。事実、
Ｅ面の幅を狭くする効果は損失正接が０の材料で達成で
きるけれども、損失が０では表面波が減衰せず、作動帯
域幅が減少される。従って、若干の損失がある吸収材料
を使用することが望ましい。
ーンに望ましくない歪を作らないで達成される。事実、
Ｅ面の幅を狭くする効果は損失正接が０の材料で達成で
きるけれども、損失が０では表面波が減衰せず、作動帯
域幅が減少される。従って、若干の損失がある吸収材料
を使用することが望ましい。
この発明は特にホーンリフレクタアンテナについて記載
したけれども、皿型アンテナの主要フィードホーンにも
有効に利用されるものである。実際に後者に応用する場
合には、吸収材でライニングされたフィードホーンによ
って提供されるＥ面およびＨ面中における主要ビーム幅
が実質的に等しいことはとりわけ有効である。なぜなら
ば、それらはパラボラ状の皿に対して対称的照射を提供
するからである。その結果として生ずるほぼ等しい二次
パターンは、それらの減少されたサイドロープ、広い帯
域幅および無視しうる利得の損失とともに、この主要フ
ィードホーンを応用する際においても重要なものであ
る。
したけれども、皿型アンテナの主要フィードホーンにも
有効に利用されるものである。実際に後者に応用する場
合には、吸収材でライニングされたフィードホーンによ
って提供されるＥ面およびＨ面中における主要ビーム幅
が実質的に等しいことはとりわけ有効である。なぜなら
ば、それらはパラボラ状の皿に対して対称的照射を提供
するからである。その結果として生ずるほぼ等しい二次
パターンは、それらの減少されたサイドロープ、広い帯
域幅および無視しうる利得の損失とともに、この主要フ
ィードホーンを応用する際においても重要なものであ
る。
上記から理解されるように、この発明は円錐フィードを
有するリフレクタ型のアンテナにおいてＨ面のＲＰＥの
ほかの動作特性を低下させることなく、Ｅ面のＲＰＥを
著しく細密にするものである。円錐フィード中における
吸収ライニングはＥ面で細密なＲＰＥをつくる一方、Ｈ
面ではすでに細密なＲＰＥを保存し、これら２つのＲＰ
Ｅの幅をほぼ等しくすることができる。さらに、これら
の改良点はアンテナの利得あるいはそのＶＳＷＲに関し
て、重大な逆効果を与えることなく広い帯域幅（たとえ
ば４〜１２ＧＨｚ）にわたって達成される。
有するリフレクタ型のアンテナにおいてＨ面のＲＰＥの
ほかの動作特性を低下させることなく、Ｅ面のＲＰＥを
著しく細密にするものである。円錐フィード中における
吸収ライニングはＥ面で細密なＲＰＥをつくる一方、Ｈ
面ではすでに細密なＲＰＥを保存し、これら２つのＲＰ
Ｅの幅をほぼ等しくすることができる。さらに、これら
の改良点はアンテナの利得あるいはそのＶＳＷＲに関し
て、重大な逆効果を与えることなく広い帯域幅（たとえ
ば４〜１２ＧＨｚ）にわたって達成される。
ここまで、この発明に関しては特に円錐フィードのホー
ンフィードリフレクタアンテナについて述べたが、リフ
レクタアンテナにフィードしている角錐（あるいは他の
形状）のフィードホーン上に吸収ライニングを使用すれ
ば、円錐フィードホーン上にしうとしたときと同様に所
望の効果をもたらすことができる（すなわち、Ｈ面のＲ
ＰＥとほぼ等しくするため、Ｅ面のＲＰＥを細密にする
こと）。
ンフィードリフレクタアンテナについて述べたが、リフ
レクタアンテナにフィードしている角錐（あるいは他の
形状）のフィードホーン上に吸収ライニングを使用すれ
ば、円錐フィードホーン上にしうとしたときと同様に所
望の効果をもたらすことができる（すなわち、Ｈ面のＲ
ＰＥとほぼ等しくするため、Ｅ面のＲＰＥを細密にする
こと）。
第１図はこの発明のホーンリフレクタアンテナを具体化
して示す一部破断正面図であり； 第２図は第１図の２−２線における縦断面図であり； 第３図は第１図および第２図に示したアンテナに各種基
準線を付加した斜視図であり； 第４図は第１〜３図に示したアンテナの円錐部の吸収ラ
イニングを形成するために使用する複数個の吸収材料の
パッドの１つを示す拡大端面図であり； 第５図はこの発明のホーンリフレクタの変更例を示す縦
断面図であり； 第６図は第５図の６−６線における平断面図である。 円錐フィードホーン１０，反射プレート１１，吸収材料
２２，３０。
して示す一部破断正面図であり； 第２図は第１図の２−２線における縦断面図であり； 第３図は第１図および第２図に示したアンテナに各種基
準線を付加した斜視図であり； 第４図は第１〜３図に示したアンテナの円錐部の吸収ラ
イニングを形成するために使用する複数個の吸収材料の
パッドの１つを示す拡大端面図であり； 第５図はこの発明のホーンリフレクタの変更例を示す縦
断面図であり； 第６図は第５図の６−６線における平断面図である。 円錐フィードホーン１０，反射プレート１１，吸収材料
２２，３０。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユクブン チエン アメリカ合衆国 60441 イリノイ州 ロ ツクポート アーボアタム ドライブ 14610 (56)参考文献 特開 昭56−98904（ＪＰ，Ａ) 特表 昭58−500832（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】マイクロ波エネルギーを伝達し、かつ受信
するための放物線面を形成するパラボラ状の反射部材と
マイクロ波エネルギーを前記放物面の焦点から反射部材
へと案内するための円錐フィードホーンとを設け、 前記円錐フィードホーンの内周面の下端部分を滑らかな
金属壁にて形成するとともに、固有値Ｅと球状複合係数
Ｒｓを増加して、水平偏波信号のＥ面とＨ面とを互いに
充分に接近させる吸収材料の層を、水平偏波信号のＥ面
のＲＰＥに影響を与え得る円錐フィードホーン内周面の
互いに対向する一対の内壁面のみに装着して、円錐フィ
ードホーン内周面の下端部分以外の部分を形成し、さら
に前記金属壁の表面と吸収材料の表面とによって、連続
する１個の円錐面を形成したことを特徴とする吸収材で
ライニングされた円錐フィード付き反射型マイクロ波ア
ンテナ。 - 【請求項２】前記円錐フィードホーンの内周面に装着し
た吸収材料の露出部分は平坦状をなすことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の吸収材でライニングされ
た円錐フィード付き反射型マイクロ波アンテナ。 - 【請求項３】前記吸収材料からなるライニングは円錐フ
ィードホーンの内周壁に入り込み、その結果、吸収材料
の表面が円錐フィードホーンの内部で前記円錐面を形成
していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の吸収材でライニングされた円錐フィード付き反射型マ
イクロ波アンテナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US54239683A | 1983-10-17 | 1983-10-17 | |
| US542396 | 1983-10-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103804A JPS60103804A (ja) | 1985-06-08 |
| JPH0626285B2 true JPH0626285B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=24163654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217212A Expired - Lifetime JPH0626285B2 (ja) | 1983-10-17 | 1984-10-16 | 吸収材でライニングされた円錐フイード付き反射型マイクロ波アンテナ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0140598B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0626285B2 (ja) |
| BR (1) | BR8405210A (ja) |
| CA (1) | CA1223345A (ja) |
| DE (1) | DE3476950D1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317328A (en) * | 1984-04-02 | 1994-05-31 | Gabriel Electronics Incorporated | Horn reflector antenna with absorber lined conical feed |
| GB9006752D0 (en) * | 1990-03-27 | 1990-05-23 | Ferguson Ltd | Microwave antenna unit |
| JP3006602U (ja) * | 1994-07-13 | 1995-01-31 | ダイワ精工株式会社 | 魚釣用両軸受型リール |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012738A (en) * | 1961-01-31 | 1977-03-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Combined layers in a microwave radiation absorber |
| US3936837A (en) * | 1975-02-25 | 1976-02-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Corrugated horn fed offset paraboloidal reflector |
| FR2396435A1 (fr) * | 1977-06-28 | 1979-01-26 | Thomson Csf | Antenne a grand decouplage angulaire et a grande purete de polarisation |
| US4282530A (en) * | 1979-12-26 | 1981-08-04 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Cylindrical paraboloid weather cover for a horn reflector antenna with wave absorbing means |
| US4410892A (en) * | 1981-05-26 | 1983-10-18 | Andrew Corporation | Reflector-type microwave antennas with absorber lined conical feed |
| US4423422A (en) * | 1981-08-10 | 1983-12-27 | Andrew Corporation | Diagonal-conical horn-reflector antenna |
-
1984
- 1984-10-04 DE DE8484306759T patent/DE3476950D1/de not_active Expired
- 1984-10-04 EP EP19840306759 patent/EP0140598B1/en not_active Expired
- 1984-10-16 CA CA000465538A patent/CA1223345A/en not_active Expired
- 1984-10-16 JP JP59217212A patent/JPH0626285B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-16 BR BR8405210A patent/BR8405210A/pt unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0140598A1 (en) | 1985-05-08 |
| DE3476950D1 (en) | 1989-04-06 |
| BR8405210A (pt) | 1985-08-27 |
| EP0140598B1 (en) | 1989-03-01 |
| JPS60103804A (ja) | 1985-06-08 |
| CA1223345A (en) | 1987-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |