JPS62203401A - 偏分波装置用導波管の配管方法 - Google Patents

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】 （発明の属する技術分野） 本発明は、マイクロ波あるいはミリ波領域におけるクラ
スタ給電反射鏡アンテナの給電用ホーンを２つの直交偏
波で共用するための偏分波装置に関するものである。

（従来の技術） クラスタ給電アンテナとは、第９図のように。

反射鏡を焦点近傍に置いた複数個のホーンで給電するア
ンテナである。第９図において、１００１は反射鏡、１
００２．１００３．１００４は１次放射器であるホーン
、１００５は電力分配・位相調製回路、　１００６，１
００７，１００ｇはそれぞれホーン１００４，１００３
．１００２から放射されるビームの方向である。また１
００９は、仰角で上方向を正にとっている。ホーンの集
まりと電力分配・位相調製回路とを合わせたものは、給
電クラスタと呼ばれている。第９図のクラスタ給電アン
テナは、反射鏡の垂直断面内にホーン１００２．１００
３．１００４を配列しており、各ホーンの励振強度を適
当に選択することにより、垂直面内においてサイドロー
プの低い放射パターンを実現できる。

第１０図は、第９図に示したクラスタ給電アンテナが低
サイドロープ特性となる原理を説明するためのもので、
　１０１０．ｔｏｌｌ、１０１２はそれぞれホーン１０
０２．１００３．１００４のみを動作させたときの放射
パターンである。また１０１３は、すべてのホーンを動
作させたときの合成パターンである。

放射パターン１０１１．１０１２は放射パターン１０１
Ｏに対し、φ軸に関しそれぞれ左又は右に平行移動した
ものとなっている。低サイドロープなパターンを実現す
るためには１０１１．１０１２は１０１０に対しサイト
ロープ１個分左又は右にずれている必要がある。

このようなずれ量を実現するためのホーンの大きさは、
例えば特願昭５９−５１１１５に示されている。電力分
配・位相調製回路の各ホーンに対する出力の励振および
位相は、所要周波数帯域内で平坦でなければならない。

このようなりラスタ給電アンテナにおいて直交偏波を共
用するための技術としては、第８図に示すような偏波グ
リッド板を用いる方法が知られている。第８図は衛星に
搭載したオフセットカセグレンアンテナを想定したもの
であるが、偏波グリッド板（２００２）によって直交す
る２つの偏波の給電クラスタ（２００３，２００４）を
空間的に離して置くことにより、アンテナの偏波共用を
可能にしている。

第８図において、２０００は主反射鏡、２００１は副反
射鏡、　２００６は主たる電波の放射方向、２００７は
衛星本体、２００８はタワーである。しかしながら、こ
のような偏波グリッド板を用いる方法では、給電導波管
が長くなるため電力損失が大きい、偏波グリッド板およ
び給電導波管の重量が重いなどの欠点があった。さらに
、第８図のような偏波グリッド板による偏波共用技術に
より複数のビームを放射するマルチビームアンテナにお
いては、各ビームごとの偏波の傾きをすべて平行に揃え
ざるをえないという制約があった。

一方、同一給電ホーンで直交偏波を共用するための技術
としては、偏分波器が知られている。偏分波器の外観の
例を第１１図から第１３図に示す。これらの偏分波では
、ホーンにつながる正方形または円形導波管（３）から
入ってくる直交する２つの偏波を方形導波管が接続可能
な横分岐ポート（１）と直通ボート（２）とに分離する
ことができる。しかしながら、従来の偏分波器は、１個
のホーンに対して用いられるものであって、クラスタ給
電アンテナのように複数のホーンを用いる場合に偏分波
器によってホーンの偏波共用を行うための導波管配管方
法は知られていなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、クラスタ給電アンテナのホーンクラス
タを、直交する２つの偏波で共用するために、クラスタ
ホーンと電力分配・励振調製回路との間に挿入する偏分
波器を実現することにある。

電力分配・励振調製回路から各ホーンに対する出力の振
幅と位相は、所望の値にあって、かつ所定の周波数帯域
内で平坦でなければならないから。

電気長を備えて導波管を配管することが必要である。本
発明は、この必要条件を満たしたうえで配管が可能な偏
分波器を提案する。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明の特徴は、個数Ｎ個（
Ｎは２以上の自然数）の複数の偏分波器（１０１，１０
２，・・・，１０Ｎ）の横分岐ポートに配管用導波管を
結合する配管方法において、 （イ）同一の長さの直線導波管（１１，１２，・・・，
１Ｎ）と、（ロ）曲げ角度９０°の同一寸法のＨ前曲が
り導波管（２０１，２０２，・・・，２０Ｎ）と、（ハ
）長さｌ２１，ｌ２２，・・・，ｌＺＮの直列導波管（
２１゜２２、・・・、２Ｎ）と。

（ニ）曲げ角度Ｏの同一寸法のＥ面白がり導波管（３０
１，３０２，・・・、　３ＯＮ）と、（ホ）同一の長さ
の直線導波管（３１，３２，・・・、３Ｎ）と、（へ）
曲げ角度が（ニ）と同じくθの同一寸法のＥ面白がり導
波管（４０１，４０２，・・・，４０Ｎ）と、（ト）長
さＱ４□ＴＱ４□、・・・ＩＱ４Ｎの直線導波管（４１
゜４２、・・・、４Ｎ）とを、 この順序に接続し、あるいは（イ）と（ホ）の少なくと
も一方を除いて該順序に接続し、上記の（ハ）および（
ト）の直線導波管（２１，２２，・・・、２Ｎ、４１，
４２．・・・、４Ｎ）の長さＱ２□ＩＱ！□、・・・ｔ
Ｑ’２ＮおよびΩ４ＬＩＱ４□、・・・。

Ｑ４Ｎの間に、 Ｑ２□，ｌ４．＝ｌ２２＋ｌ４２＝Ｑ２Ｎ，ｌ４Ｎの関
係があり。

かつ上記（ニ）および（へ）の曲がり導波管（３０１゜
３０２、・・・，３０Ｎ、４０１，４０２．・・・，４
０Ｎ）の曲げ角度θが９０＠以下である偏分波装置用導
波管の配管方法にある。

（作用） 上記構成により、電力分配・励振調製回路から各ホーン
に対する出力の振幅と位相が所望の値であり、かつ、所
定の周波数帯域内で平坦とするために電気長をそろえて
配管し、かつ各配管が衝突せずに実装可能な偏分波器が
提供される。

（実施例） 第１図はこの発明の基本構成を説明するための図である
。Ｎ個の偏分波器のうち１番目の偏分波器（１０ｉ）の
横分岐ボート（１）に （イ）同一の長さの直線導波管（１１）（ロ）曲げ角度
９０°の同一寸法のＨ圃面がり導波管（２０ｉ　） （ハ）長さＱ２．の直線導波管（２１）（ニ）曲げ角度
０の同一寸法の８画面曲がり導波管（３０ｉ　） （ホ）同一の長さの直線導波管（３１）（へ）曲げ角度
が（ニ）と同じく０の同一寸法のＥ面白がり導波管（４
０ｉ） （ト）長さＱ４．の直線導波管（４１）をこの順序に接
続し、上記（ハ）および（ト）の直線導波管（２ｉ、４
ｉ）の長さＱ２１とＱ４、の和が、給電クラスタを構成
するすべてのホーンに接続される偏分波器に対して１等
しくなるように配管する。

この結果、偏分波器（１０ｉ　）の横分岐ポート（１）
から最後の直線導波管（４１）の開口（４）までの電気
長はすべての偏分波器について等しくなり、かつ複数の
偏分波器に接続される導波管同士がぶつからないように
配管することができる。

上記（イ）から（ト）までの導波管のうち、（イ）ある
いは（ホ）あるいは（イ）と（ホ）の両方は省いてもよ
い。また上記（ニ）と（へ）の曲がり導波管（３０ｉ。

４０１）の曲げ角度θは５０°を超え９０°以下の角度
である。

なお、偏分波器には第１１．１２．１３図のような種々
の外観のものがあるが、第１．２，３．５図の実施例に
おいては第１１図の外観の偏分波器で代表させることと
する。

このような基本構成を、９ホーンクラスタおよび７ホー
ンクラスタに適用した実施例を第２，３および５図に示
す煩雑になるため図中の偏分波器および導波管の符号は
、図２の中のｉ　＝　４番目のものまでのみ付与し、他
は省略しである。第４図と第６図は、これらの実施例に
対応するホーンの配列を正面から見たものである。ホー
ン開口は円形のものでも構わないが、第３図および第６
図では正方形開口で代表させている。

第２図は、Ｅ面白がり導波管の曲げ角度を９０゜として
３×３の正方形配列の９ホーンクラスタに適用した例で
あり、第３図は曲げ角度を４５°として同じく９ホーン
クラスタに適用した例である。

第４図はＥ面内曲がり導波管の曲げ角度を９０°として
３角形配列の７ホーンクラスタに適用した例である。い
ずれの実施例においても電気長が揃ったうえで、導波管
同士がぶつからずに配管ができることがわかる。

以１ユの実施例は、容易に任意のホーン数のホーンクラ
スタに拡張できる。

第７図は１本発明の偏分波装置（２００３）を、衛星搭
載のオフセットカセグレンアンテナのクラスタ給電部に
適用した例である。第７図において２０１１はホーン、
　２０１３は電力分配・位相調製回路である。

従来第８図に示した偏波グリッド板（２００２）による
偏波共用に比べて、衛星本体（２００７）内にある！・
うンスボンダから給電部までの給電導波管を短縮でき、
低損失化が可能である。また、偏分波装置（２０１２）
が加わるとしても、偏波グリッド板（２００２）とその
指示構造が不要になり、したがってタワー（２００８）
の合成を低くできることもでき、結果的に軽量化が可能
になる。さらに、第７図のような偏分波装置により偏波
共用を行うマルチビームアンテナにおいては、各ビーム
ごとに独立に偏波の傾きを任意に変えることができる。

斜め下方にビームを照射する衛星搭載アンテナにおいて
は、地球上の離れた２点における水平偏波あるいは垂直
偏波の偏波の傾きは、衛星から見ると必ずしも平行には
ならない。ビームごとに偏波の傾きを任意に設定できる
と、地球上のアンテナビーム照射領域のどの点において
も偏波の傾きを地上から見てほぼ同じに、すなわち例え
ば水平あるいは垂直に揃えることができる利点がある。

（発明の効果） 以上述べたように１本発明の偏分波装置によれば、電気
長を揃えた導波管配管により、クラスタ給電ホーンを直
交偏波で共用することができる。

クラスタ給電においては各ホーンに対する出力の振幅と
位相を所要４ｔＦ域内で平坦にする必要があるから、も
し電気長が揃っていない配管であると、位相調製が困難
であるが、この困難がない。

また、これを衛星搭載副反射鏡アンテナに適用した場合
には、給電導波管の短縮、偏波グリッド板が不要になる
こと等により低損失化、軽量化が可能になる。さらに、
マルチビームの各ビームごとに独立して設定可能である
など、効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の基本構成となる導波管配管方法を、
偏分波器１個について説明した図、第２図と第３図は９
ホーンクラスタに本発明を適用した場合の実施例を示す
図、第４図は第２図および第３図の実施例に対応するホ
ーン配列を正面から見た図、第５図は７ホーンクラスタ
に本発明を適用した場合の実施例を示す図、第６図は第
５図の実施例に対応するホーン配列を正面から見た図、
第７図は本発明の偏分波装置を衛星搭載オフセット副反
射鏡アンテナに適用した図、第８図は偏波グリッド板に
よって偏波共用を行う衛星搭載オフセット副反射鏡アン
テナを示した図、第９図はクラスタ給電アンテナの原理
図、第１０図はクラスタ給電アンテナにおいてサイドロ
ープを低くできることを説明するための図、第１１図と
第１２図と第１３図は偏分波器の例を示した図である。 図中、１は偏分波器の横分岐ポート、２は直通ポート、 ３は直交する２偏波の通る正方形または円形導波管、 １１．１２．・・・、ｌｉ、２ｔ、２２．・・・、２ｉ
、３１，３２．・・・、３ｉ、４１，４２．・・・。 ４１は直線導波管、 ３０１．３０２．・・・、３０ｉ、４０１，４０２．・
・・、４０１は曲げ角度０のＥ面間がり導波管、 １００１は反射鏡、１００２．１００３．１００４はホ
ーン、１００５は電力分配・位相調製回路、 １００６、１００７．１００８は放射ビームの方向、１
００９は仰角、１０１０．１０１１．１０１２は放射パ
ターン、１０１３は合成放射パターン、２０００は主反
射鏡、２００１は副反射鏡、２００２は偏波グリッド板
、 ２００３．２００４は給電クラスタ、２００５は給電導
波管、２００６は主たる電波のビーム方向、 ２００７は衛星本体、２００８はタワー、２０１１はホ
ーン、２０１２は本発明の偏分波装置、 ２０１３は電力分配・位相調製回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 個数Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の複数の偏分波器（１
   ０１，１０２，・・・，１０Ｎ）の横分岐ポートに配管
   用導波管を結合する配管方法において、 （イ）同一の長さの直線導波管（１１，１２，・・・，
   １Ｎ）と、 （ロ）曲げ角度９０°の同一寸法のＨ面曲がり導波管（
   ２０１，２０２，・・・，２０Ｎ）と、 （ハ）長さｌ＿２＿１，ｌ＿２＿２，・・・，ｌ＿２＿
   Ｎの直線導波管（２１，２２，・・・，２Ｎ）と、 （ニ）曲げ角度θの同一寸法のＥ面曲がり導波管（３０
   １，３０２，・・・，３０Ｎ）と、 （ホ）同一の長さの直線導波管（３１，３２，・・・，
   ３Ｎ）と、 （へ）曲げ角度が（ニ）と同じくθの同一寸法のＥ面曲
   がり導波管（４０１，４０２，・・・，４０Ｎ）と、 （ト）長さｌ＿４＿１，ｌ＿４＿２，・・・，ｌ＿４＿
   Ｎの直線導波管（４１，４２，・・・，４Ｎ）とを、 この順序に接続し、あるいは（イ）と（ホ）の少なくと
   も一方を省いて該順序に接続し、 上記の（ハ）および（ト）の直線導波管（２１，２２，
   ・・・，２Ｎ，４１，４２，・・・，４Ｎ）の長さｌ＿
   ２＿１，ｌ＿２＿２，・・・，ｌ＿２＿Ｎおよびｌ＿４
   ＿１，ｌ＿４＿２，・・・，ｌ＿４＿Ｎの間に、ｌ＿２
   ＿１＋ｌ＿４＿１＝ｌ＿２＿２＋ｌ＿４＿２＝・・・ｌ
   ＿２＿Ｎ＋ｌ＿４＿Ｎの関係があり、 かつ上記（ニ）および（へ）の曲がり導波管（３０１，
   ３０２，・・・，３０Ｎ，４０１，４０２，・・・，４
   ０Ｎ）の曲げ角度θが９０°以下であることを特徴とす
   る偏分波装置用導波管の配管方法。