JPS592401A

JPS592401A - 偏分波回路

Info

Publication number: JPS592401A
Application number: JP10995282A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Yazawa; 矢沢　紀彦; Toshihiro Nomoto; 野本　俊裕
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1984-01-09
Also published as: JPH0320081B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、偏波面か互いに直交する２偏波を弁別する偏
分波回路に関し、特゛にいわゆるカノニカル自フィルタ
の人出力結合器として、簡単な構造で多チヤネル分波器
を小型に構成するのに好適な偏分波回路に関するもので
ある。

−１１９に、衛星通信用電波としては、周波数の有効利
用などを考慮して、偏波面が互いに直交する二つの直線
偏波もしくは、互いに逆旋回する二つの円偏波を用いる
場合が最近増加している。かかる場合には、偏波面が互
いに直交する二つの直線偏波を分波し、合波し、あるい
は円偏波に変換するために偏分波回路が用いられる。

かかる偏分波回路としては、従来、第１図（Ａ）、（Ｂ
）に示すような構造のものが用いられていた。すなわち
、第１図（Ａ）に示す偏分波回路では、一端を短絡器５
により終端した円形導波管４の他端３から互いに直交す
る偏波面ＥＶ　。

Ｅ、を有する円偏波を供給し、それぞれの管軸が互いに
直交するとともに円形導波管４の管軸と直交するように
した２個の方形導波管よりなる端子ｌおよび２を円形導
波管４の管壁に設けて偏波面Ｅ、およびＥＶをそれぞれ
有する二つの直線偏波をそれぞれから取出す。

第１図（Ｂ）に示す偏分波回路では、同様に互いに直交
する偏波面Ｅ　Ｖ　＋　Ｅ　Ｈを有する円偏波を一端３
から供給した円形導波ｖ４の管壁に方形導波管よりなる
端子１を設けて一方の偏波Ｅ、を取出すとともに、円形
導波管４の他端に、テーパ型モード変換部６を介し、方
形導波管よりなる端子２を設けて他方の偏波Ｅｖを取出
す。

このような構造の従来の偏分波回路は第２図につき後述
するいわゆるカノニカル・フィルタを端子３に接続して
二つの偏波を分離するように構成する場合には７．多チ
ヤネル分波器として一つの形成すると、構成が極めて複
雑となって大型化するので、従来の偏分波回路は、いず
れも、マニホールドを構成するのに適していなかった。

−ノ〕、衛星搭載用中継器にｙ旧戸るチャネル分波フィ
ルタもしくは擬似楕円形フィルタを用い、しかも、小型
軽量化のために二重モード型にしたものが用いられてい
る。特に、６段目以上の楕円形特性を実現するには、専
ら、ＭＳ２図に示すような多段構成を有するカノニカル
・フィルタを用いた多チヤネル分波器が用いられている
。

第２図に示すカノニカル・フィルタは、円形導波管を適
切な間隔にて結合孔８を設けた隔壁７により仕切ってｎ
　／　２段に構成し、その一端を短絡するとともに、他
端に設けた結合孔を入出力端子として、入力から１の偏
波面を有する電磁波を供給し出力としてｎの偏波面を桐
する電磁波を取出し、各段毎に結合スクリュー９により
調整して。

それぞれ　ｌとｎ、３とｎ−２、・・・・・・　、ｎ／
２とｎ／２　＋　１なる直交２偏波を結合させたうえで
同一人出力端子から取出すようにしたものであり、入出
力が同一端子にて互いに直交する偏波をなすので、偏分
波器を用いて入出力信号を分離するとともに、各チャネ
ルに分岐するマニホールドを構成するマニホールドを構
成する必要がある。

かかる場合に、前述した従来の偏分波回路、例えば第２
図（Ｂ）に示した偏分波器を第２図示のカノニカル・フ
ィルタの入力端に結合させたときには、第３図（Ａ）に
示す構成となり、直交２偏波よりなる入出力の分離は容
易であるが、多チヤネル分波器を構成するには、かかる
構成をチャネル数に応じて複数組合わせる必要があり、
構成が複雑となって形状、重量とともに増大し、特に衛
星搭載には適さないことになる。

したがって、従来は、′カノニカル・フィルタの人、出
力分離に偏分波回路用を用いず、第３図（Ｂ）に示すよ
うに１例えば、偏波Ｅ１とＥｎとの分離には、カノニカ
ル争フィルタをなす円形導波管４の端面ｌＯに形成した
供給スロット１１と管壁に設けた同軸プローブ１２とに
より入出力２偏波を分離する同軸一端面導波管結合形と
するが、あるいは、第３図（Ｃ）に示すよう番こ、円形
導波管４の端面ｌＯに形成した結合スロッ１−１１と管
壁に設けた方形導波管なる側面結合端子ｌとにより入出
力２偏波を分離する端面−側面導波管結合型にしていた
。しかし、いずれの場合にも、円形導波管４がなす各段
の空胴に結合プローブ１２もしくは側面結合端子ｌとし
ての方形導波管を取伺ける余分の加工を施す必要がある
という欠点があった。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し
、同一端面を入力端とするカノニカル・フィルタに４９
　ｈｌして、カノニカル争フィルタの共振空胴に何ら余
分の加工を施す必要がなく、直交２偏波からなる入出力
を弁別分離し得るとともに、複数個縦続接続することに
より、簡単な構造を有する小型軽量の多チヤネル分波器
を容易に構成し得るようにした偏分波回路を提供するこ
とにある。

そのために、本発明では、第１の方形導波管の一方のＨ
面壁面に、第２の方形導波管を、当該第２の方形導波管
の集面と前記第１の方形導波管の＼面とが互いに平行に
なるとともに管軸を互いに直交させて接続し、前記第１
の方形導波管の他方のＨ面壁面に、円形導波管を、その
円形導波管の軸と、前記第１の方形導波管の管軸とを互
いに直交させるとともに前記第２の方形導波管の管軸と
一致させて接続したことを特徴とする。

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明偏分波回路の基本的構成の例を示す、こ
こでは、一端を一方の端子とした方形導波管２１の他端
を短絡器２４により終端しであるが。

多チャネル分疲器を構成する場合には、この短絡器２４
を除去して次段の方形導波管２１の一端を接続する。か
かる方形導波管２１の一方のＨ面壁面に他の方形導波管
２２を接続し、方形導波管２２のＨ面が方形導波’１’
２１のＥ面と平行になるようにするとと・　　もに、双
方の、管軸が互いに直交するように配置す形溝波管２３
を接続し、その円形導波管２３の管軸が、方形導波管２
２の管軸と一致して方形導波管２１の管軸と直行するよ
うに配置する。なお１円形導波上・２３の方形導波ｖ２
１に対する接続は、その端面に設けた結合孔２５を介し
て行う。方形導波管２２の方形導波管２１に対する接続
は、その一方の端面開口２６を介して行い、他方の端面
開口を偏分波回路の他方の端子とする。さらに、方形導
波管２１および２２は、ともに、その断面の寸法ａ、ｂ
を基本モード〒Ｅ１゜にて動作するように選定しておく
。

かかる基本的構成を有する本発明偏分波回路の動作を説
明するために、方形導波管２１のＨ面に平行した断面の
構成を第５図に模式的に示す。図示の構成において、い
ま、方形導波管２１の一端から偏波面Ｅ１の電界成分を
有する電磁波を入力した場合には、その電磁波が接合開
口２６を介して方形導波管２２を励振する。本発明では
、上述したように、双方の方形導波管２１と２２のＥ面
およびＨ面がともに、互いに直交するように配置して接
続しであるので、方形導波％ｉ’２２は、基本モードＴ
ＥＩ。

では励振されず、偏波面Ｅ１の電界成分により励振され
るモードがすべてカットオフとなるので、入力電磁波は
直接には方形導波管２２内を伝搬し得ない。

一方、結合孔２５を介して方形導波管２１に結合した円
形導波管２３に対しては、偏波面Ｅ１の電界成分をイラ
する入力電磁波が、その結合孔２５を介し、円形導波管
２３内に偏波面Ｅ、と直交する偏波面Ｅ３の電界成分を
励振する。従って、かかる偏波面Ｅ３の電界成分を有す
る電磁波が円形導波管２３内を伝搬することになる。

つぎに、方形導波管２２の端面開口から、上述した偏波
面Ｅ１　、Ｅ３にともに直交する偏波面Ｅ２の電界成分
を有する電磁波を入力した場合には、前述したところと
同様にして、双方のＥ面およびＨ面が、ともに、互いに
直交する方形導波管２１に対する励振モードが基本モー
ドＴＥ、　。以外の高次モードとなる。従って、いずれ
もカットオフととなり、方形導波管２２の入力電磁波は
直接番こｔ±方形導波管２１内を伝搬し得ない。

一方、結合孔２５を介して方形導波管２２の接合開口に
対向する円形導波管２３内には、方形導波管２２からの
偏波面Ｅ２の電界成分を有する入力電磁波により同じ偏
波面Ｅ４の電界成分が励振される。

その結果、その偏波面Ｅ４の電界成分を有する電磁波が
円形導波管２３内を伝搬すること（こなる。

従って、図示の構成による本発明偏分波回路を上述とは
逆方向に動作させて、円形導波管２３の端面開口に互い
に直交する２偏波面Ｅ３およびＥ４の電界成分を有する
電磁波を供給すれ＋１、方Ｊ杉導波管２１および２２に
は、かかる、２偏波面Ｅ３およびＥ４にそれぞれ対応し
た偏波面Ｅ１およびＥ２の電界成分がそれぞれ現われる
ので、円形導）皮層２３に供給した２偏１皮面Ｅ３．Ｅ
４の弁別分離を容易に行うことができる。

上述のようにして偏波弁別、分離を行う本発明偏分波回
路について、方形導波管２１．２２としてＷＲＪ−１２
０型導波管を用い、円形導波管２３として内径２２ｍｍ
の円形導波管を用い、結合孔２５を直径８ｍｍの円形と
し、短絡器２．４の位置を結合孔２５の中心から３３ｍ
ｍの距離に設定した場合における偏波弁別の程度を表わ
した実験結果を第６図に示す。図示の実験結果から明ら
かなように、相互に対応すべき偏波面相互間Ｅ３→Ｅ、
およびＥ４→Ｅ２における減衰量：がともに１ｏｄＢ程
度であるのに対し、互いに対応すべからざる偏波面相互
間　Ｅ４→ＥｌおよびＥ３→Ｅ　、％ける減衰量はとも
に４０ｄＢ程度となり、その差３０ｄＢ程度の明確な偏
波弁別能力か得られた。

つぎに、上述した基本的構成に基つき、本発明偏分波回
路の円形導波管２３を第２図に示したよ〜うな同一端子
を入出力端とするカノニカル・フィルタに代えた場合に
ついて検討する。上述した動作原理かられかるように、
方形導波管２１の端面間１コから供給した電磁波は゛、
結合孔２５を介して、カノニカル・フィルタをなす円形
導波管の第１共振空胴を偏波面Ｅ３の電界成分により励
振す゛る。”しかして、第２図につき前述したように、
カノニカル・フィルタの共振空胴は入力偏波面Ｅ３に対
して直交する偏波面Ｅ４の電界成分を出力とするので、
その偏波面Ｅ４の電界成分を有する電磁波が、結合孔２
５を介して対向した接合部０２Ｂを４１する方形導波管
２２と直接に結合し、その端面開口からは、偏波面Ｅ、
の゛電界成分を有する電磁波が取出される。

上述した構成における方形導波管２１．２２と円形導波
省２３あるいはカノニカル・フィルタとの結合は、結合
孔２５０大きさや短絡器２４の位ｊδによって決まる。

特に、カノニカル・フィルタを接続した場合には、カノ
ニカル争フィルタの設λ１によってその端面に設ける結
合孔２５の司法かほぼ決まる。

したがって、カノニカル・フィルタと方形導波管２１．
２２との結合あるいは整合を行うためには、第７図（Ａ
）〜（Ｄ）にそれぞれ示すような態様の接続を行うのが
好適である。第７１ｆｆｉ（Ａ）に示す態様の接続にお
いては、方形導波管２１のＥ面壁面の大きさをテーパ上
に変化させることにより、カノニカル・フィルタと方形
導波ｖ′２１．２２との結合を最適状態に設定する。ま
た、第７図（Ａ）〜ＣＤ）にそれぞれ示すように、方形
導波管２１と２２との接合開口２６に、方形導波管２１
もしくは２２の管壁を延長させた形態の突出し２９、誘
導性窓３０、容量性窓３Ｊ、あるいは、それらの組合わ
せよりなる接合部を形成して整合を図るようにすること
もできる。

ここで、上述の構成において方形導波管２１．２２とし
てＷＲＪ−１２０型導波管を用い、円偏波導波管として
第２図のような６段構成のカノニカル・２イルクを組合
わせた場合における本発明偏分波回路の周波数帯域特性
の概略を表わした特性例を第８図に示しておく。

つぎに、多チヤネル分波器を構成した場合における本発
明偏分波回路の構成例を第９図に示す。

ここでは、第４図につき前述したように、方形導波管２
１の一端を終端した゛短絡板２４を除去して複数段縦続
接続する。さらに、最終段を短絡板２４により終端し、
各段の円偏波導波管としてカノニカル・フィルタ２３−
１　、２３−ｎを接続して方形導波管２２−１〜２２−
ｎにそれぞれ対向配置する。かかる構成によれば、複数
の周波数成分子１〜ｆｎを含む複合入力電磁波をそれぞ
れ単一の周波数成分子、〜ｆｎを有する唱−電磁波に分
離することかできる。

なお、第２図のカノニカル・フィルタにおいては円形導
波管を用いて構成した場合の例を示したが、正方形の断
面を有する方形導波管を用いても同様に構成することが
できる。

以上の説明から明らかなように、本発明偏分波回路は、
直交２偏波か存在する円偏波導波管とそれぞれ単一偏波
を取扱う二つの方形導波管とを１個所の結合部で相互に
結合させ、従来のようにテーパ型モード変換部を介在さ
せることなく、直接に、円形導波管変換を行い、その結
合部の形状を変えることによって相互間の整合を図るこ
とができる。

しかも、上述した円形導波管に代えてカノニカル・フィ
ルタを結合させることによってカノニカル・フィルタに
従来のような加工を全く施すことなく、その共通端から
の入出力電磁波を容易に互いに分間Ｅすることができ、
かかる構成の偏分波器を複数段縦続接続することにより
、小型軽量の多チヤネル分波器をなすマニホールドを容
易に構成することができる。また、２つの方形導波管に
互いに９０度位相の異る直交２偏波をそれぞれ供給する
ことによって、円形導波管の端面開口から円偏波を取出
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は従来の偏分波器の構成例をそれ
ぞれ示す斜視図、第２図はカノニカル中フィルタの構成
例を示す斜視図、第３図（Ａ）〜（Ｃ）は従来のカノニ
カル・フィルタ入出力分離回路の構成例をそれぞれ示す
斜視図、第４図は本発明偏分波回路の基本的構成の例を
一部は破断して示す斜視図、第５図は同じくその動作の
模式的説明図、第６図は同じくその偏分波特性の例を示
す特性曲線図、第７図（Ａ）〜（Ｄ）は同じくその接合
部の構成の態様の例をそれぞれ模式的に示す断面図、第
８図は同じくその周波数帯域特性の例を示す特性曲線図
、第９図は多チヤネル分波器を構成した場合における本
発明の構成例を模式的に示す断面図である。１．２．３・・・端子、　　　４，２３・・・円形導波
ゞｉτ、５．２４・・・知絡器、　　６・・・テーパ型
モート変換部、　　　　　　　　　７．２７・・・隔壁
、８．２５．２８・・・結合孔、　９・・・結合スクリ
ュー、ｌＯ・・・端面、　　　　　　１１・・・結合ス
ロット、１２・・・同軸プローブ、　２１．２２・・・
方形導波管、２６・・・接合開口、　　　　２８・・・
突出し、３０・・・ＡｆＳ導性窓、　　　３１・・・容
量性窓。特　許　出　願　人　　日本放送協会第３図（Ａ）（Ｂ）　　、　　　（Ｃ）第６図第８図ＷＩ　　波紋（相対値）

Claims

【特許請求の範囲】１）第１の方形導波管の一方のＨ面壁面に、第２の方形
導波管を、当該第２の方形導波管のＨ面と前記第１の方
形導波管のＥ面とが互いに平行になるとともに管軸を互
いに直交させて接続し、前記第１の方形導波管の他方の
Ｈ面壁面に、円形導波管を、その円形導波管の軸と、前
記第１の方形導波管の管軸とを互いに直交させるととも
に前記第２の方形導波管の管軸と一致させて接続したこ
とを特徴とする偏分波回路。２、特許請求の範囲第１項記載の偏分波回路において、
前記円形導波管を円偏波導波器としたことを特徴とする
偏分波回路。３）特許請求の範囲第′１項記載の偏分波回路において
、前記円形導波管を、偏波面が互いに直交する２偏波を
同一端面から入出力させる導波管フィルタとしたことを
特徴とする偏分波回路。４）特許請求の範囲第１項記載の偏分波回路において、
複数個の前記第２の方形導波管と複数個の前記導波管フ
ィルタを順次に互いに対向させて前記第１の方形導波管
のＨ面壁面にそれぞれ接続したことを特徴とする偏分波
回路。