JP4523477B2 - Multi-beam feed horn, frequency converter and multi-beam antenna - Google Patents

Multi-beam feed horn, frequency converter and multi-beam antenna Download PDF

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Description

本発明は、１基の反射鏡に設けられ、複数の衛星に対応して複数のホーンを有し、これらホーンが対応する衛星からの電波を受信するマルチビームフィードホーン、このマルチビームフィードホーンと一体に形成された周波数変換器及びこのマルチビームフィードホーン若しくは周波数変換器を備えたマルチビームアンテナに関する。   The present invention is a multi-beam feed horn that is provided in a single reflecting mirror, has a plurality of horns corresponding to a plurality of satellites, and receives radio waves from the satellites to which these horns correspond. The present invention relates to an integrally formed frequency converter and a multi-beam antenna provided with this multi-beam feed horn or frequency converter.

近年、複数の通信衛星が接近して同一軌道上に打ち上げられている。これら接近した通信衛星からの電波を、１つの反射鏡と複数のホーンとを備えたアンテナで受信することが行われている。このようなアンテナの例が、例えば特許文献１に開示されている。   In recent years, a plurality of communication satellites are approaching and launched on the same orbit. Radio waves from these close communication satellites are received by an antenna having one reflector and a plurality of horns. An example of such an antenna is disclosed in Patent Document 1, for example.

特許文献１の技術では、反射鏡の焦点位置の近傍にマルチビームフィードホーンが配置されている。このマルチビームフィードホーンでは、２本の導波管が平行に配置され、これら導波管それぞれの先端にホーンが取り付けられている。これらホーンは、一体に形成され、導波管に対して着脱自在に構成されている。一体のホーンは、異なる口径の反射鏡に対応して大口径用と小口径用の２種類が準備されている。   In the technique of Patent Document 1, a multi-beam feed horn is disposed in the vicinity of the focal position of the reflecting mirror. In this multi-beam feed horn, two waveguides are arranged in parallel, and a horn is attached to the tip of each of the waveguides. These horns are integrally formed and configured to be detachable from the waveguide. There are two types of integrated horns, one for large calibers and one for small calibers, corresponding to reflectors with different calibers.

一般に、反射鏡の口径は、反射鏡を用いたアンテナの利得に関連しており、大きな利得が必要な場合には、大きな口径の反射鏡が使用される。反射鏡の口径が異なると、反射鏡で反射されて各電波が収束する位置が異なり、また、これら収束位置間の距離も異なる。これに対応するため、特許文献１では、異なる口径の反射鏡においても共通に使用できる部品を多くするために、２種類のホーンを用意し、反射鏡の口径に応じて、いずれかのホーンを使用している。   In general, the aperture of the reflecting mirror is related to the gain of the antenna using the reflecting mirror. When a large gain is required, a reflecting mirror having a large aperture is used. When the apertures of the reflecting mirrors are different, the positions where the radio waves are reflected by the reflecting mirrors are different, and the distances between these convergence positions are also different. In order to cope with this, in Patent Document 1, two types of horns are prepared in order to increase the number of components that can be used in common in reflectors having different calibers, and either horn is selected according to the caliber of the reflector. I use it.

特開２００２−１２４８２０号JP 2002-124820 A

特許文献１の技術では、口径の異なる反射鏡に対して導波管を共通に使用することはできるが、ホーンは口径の異なる反射鏡に対応して準備する必要がある。このように異なる口径の反射鏡用にホーンを準備すると、ホーンそれぞれに金型を準備しなければならず、コストの増大を招いていた。     In the technique of Patent Document 1, a waveguide can be used in common for reflectors having different diameters, but a horn needs to be prepared corresponding to reflectors having different diameters. When horns are prepared for reflectors having different calibers as described above, a mold must be prepared for each horn, resulting in an increase in cost.

本発明は、特定の口径の反射鏡用に準備したホーンを用いながら、異なる口径の反射鏡にも使用することができるマルチビームフィードホーンを提供することを目的とする。また、本発明は上記のようなマルチビームフィードホーンを備えた周波数変換器を提供することも目的とする。本発明は、さらに、上記のようなマルチビームフィードホーンまたは周波数変換器を備えたマルチビームアンテナを提供することも目的とする。   An object of the present invention is to provide a multi-beam feed horn that can be used for a reflector having a different aperture while using a horn prepared for a reflector having a specific aperture. Another object of the present invention is to provide a frequency converter provided with the multi-beam feed horn as described above. It is another object of the present invention to provide a multi-beam antenna provided with the multi-beam feed horn or the frequency converter as described above.

本発明の一態様によるマルチビームフィードホーンは、複数のホーンを有している。これらホーンは、所定口径の反射鏡の焦点位置近傍に配置されたとき、静止軌道上に隣接して配置された複数基の静止衛星から送信されている電波が、対応するホーンのホーン開口に入射するように、互いのホーンが近接して設けられている。反射鏡としては、例えば対称型パラボラ反射鏡、オフセットパラボラ反射鏡または円筒パラボラ反射鏡のような種々のものを使用することができる。各ホーンは、先端にホーン開口を有し、後端が導波管にそれぞれ接続されている。先端は後端よりも大きく形成されている。各ホーンは、例えば逆円錐台状に形成することができる。各ホーンは、同一形状とすることができるし、一体に形成することもできる。この場合、各ホーンを包囲するようにコルゲートを設けることもある。これら複数のホーンのうち隣接するものの前記ホーン開口の前方に、これら前記ホーン開口を跨いで誘電体板が設けられている。前記誘電体板は、前記ホーンの長さ方向に沿って複数のエッジを有し、前記隣接するホーンの境界に近いものほど前記ホーンの長さ方向への厚さが大きい。 The multi-beam feed horn according to one embodiment of the present invention includes a plurality of horns. When these horns are placed near the focal position of a reflector with a predetermined aperture, radio waves transmitted from multiple geostationary satellites placed adjacent to each other on the geostationary orbit enter the horn opening of the corresponding horn. The horns are provided close to each other. Various reflectors such as a symmetric parabolic reflector, an offset parabolic reflector, or a cylindrical parabolic reflector can be used. Each horn has a horn opening at the front end, and the rear end is connected to the waveguide. The front end is formed larger than the rear end. Each horn can be formed in an inverted truncated cone shape, for example. Each horn can have the same shape or can be integrally formed. In this case, a corrugate may be provided so as to surround each horn. A dielectric plate is provided across the horn openings in front of the horn openings of adjacent ones of the plurality of horns. The dielectric plate has a plurality of edges along the length direction of the horn, and the closer to the boundary between the adjacent horns, the greater the thickness in the length direction of the horn.

誘電体板はエッジを設けたものであるので、これらエッジに向かって直進してきた電波が回折現象により回り込み、隣接するいずれのホーンにおいても誘電体板が無い場合に電波が到来すべき位置よりも内側に電波が到来するようになる。その結果、本来ホーン内に余り入射することが無い間隔を持つ静止衛星から放射された電波が、それぞれホーン内に入射するようになり、口径の大きい反射鏡と共に、このマルチビームフィードホーンを使用することが可能となる。   Since the dielectric plates are provided with edges, the radio waves that have traveled straight toward these edges are circulated by the diffraction phenomenon, and if there is no dielectric plate in any of the adjacent horns, the location where the radio waves should arrive Radio waves come inside. As a result, radio waves radiated from geostationary satellites with an interval that does not normally enter the horn enter each horn, and this multi-beam feed horn is used together with a reflector having a large aperture. It becomes possible.

誘電体板の厚さを変更することによって、入射した電波の屈折量を変更することができ、より電波を所望の位置に収束することが可能となる。 By changing the thickness of the dielectric plate, the amount of refraction of the incident radio wave can be changed, and the radio wave can be converged to a desired position.

また、各ホーンの前方に、各ホーン全体を被うキャップを設けることができる。この場合、誘電体板は、このキャップに設けられる。例えばキャップの内面においてホーンの開口と対向している部分に誘電体板を設けることができる。或いは、キャップの外面においてホーンの開口と対向している部分に誘電体板を設けることができる。このようにキャップに誘電体板を設け、誘電体板を設けていないキャップを別に準備しておくと、キャップを取り替えることによって、口径の大きい反射鏡と小さい反射鏡のいずれにも、共通にホーンを使用することができる。   Moreover, the cap which covers each horn whole can be provided in front of each horn. In this case, the dielectric plate is provided on this cap. For example, a dielectric plate can be provided in a portion facing the opening of the horn on the inner surface of the cap. Alternatively, a dielectric plate can be provided in a portion facing the opening of the horn on the outer surface of the cap. In this way, if a cap is provided with a dielectric plate and a cap without a dielectric plate is prepared separately, by replacing the cap, both the reflector with a large aperture and the reflector with a small aperture can be used in common. Can be used.

誘電体板はホーンに対して着脱自在に設けることができる。このように構成すると、例えば口径の小さい反射鏡用に製造したマルチビームフィードホーンに、誘電体板を取り付けることによって、口径の大きい反射鏡用にも、このマルチビームフィードホーンを使用することができる。   The dielectric plate can be detachably attached to the horn. If comprised in this way, this multi-beam feed horn can be used also for reflectors with a large aperture by attaching a dielectric plate to a multi-beam feed horn manufactured for a reflector with a small aperture, for example. .

上記態様のマルチビームフィードホーンを周波数変換器に一体に形成することもできる。周波数変換器は、反射鏡によって受信され、各ホーンに収束させられた信号を、その周波数と異なる周波数の中間周波信号に周波数変換するものである。このマルチビームフィードホーンまたは周波数変換器を反射鏡と組み合わせて、マルチビームアンテナを構成することもできる。 The multi-beam feed horn of the above aspect can also be formed integrally with the frequency converter. The frequency converter converts a signal received by the reflecting mirror and converged on each horn into an intermediate frequency signal having a frequency different from the frequency. This multi-beam feed horn or frequency converter can be combined with a reflecting mirror to constitute a multi-beam antenna.

以上のように、本発明によれば、誘電体板を設けることによって、或る口径の反射鏡と共に使用するように設計されたマルチビームフィードホーンを口径の異なる反射鏡に使用できる。また、このようなマルチビームフィードホーンを使用した一体型の周波数変換器も、同様に口径の異なる反射鏡と使用することができる。よって、このようなマルチビームフィードホーンまたは周波数変換器を備えたマルチビームアンテナでは、マルチビームフィードホーンまたは周波数変換器を口径の異なる反射鏡に、使用することが可能となり、コストを低減することができる。   As described above, according to the present invention, by providing a dielectric plate, a multi-beam feed horn designed to be used with a reflector having a certain aperture can be used for a reflector having a different aperture. An integrated frequency converter using such a multi-beam feed horn can also be used with reflectors having different apertures. Therefore, in a multi-beam antenna equipped with such a multi-beam feed horn or frequency converter, it becomes possible to use the multi-beam feed horn or frequency converter for a reflector having a different aperture, thereby reducing the cost. it can.

本発明の１実施形態のマルチビームフィードホーン２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、反射鏡、例えばオフセットパラボラ反射鏡４の焦点位置近傍に配置されるものである。例えば図２（ａ）は、本発明実施前の受信ビーム方向を示し、同図（ｂ）は、本発明の実施後の受信ビームの方向を示している。このようにオフセットパラボラ反射鏡４に本発明のマルチビームフィードホーン２を使用することによって、入射するビーム角度を変更することができる。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the multi-beam feed horn 2 according to an embodiment of the present invention is disposed near the focal position of a reflecting mirror, for example, an offset parabolic reflecting mirror 4. For example, FIG. 2A shows the direction of the received beam before the present invention is implemented, and FIG. 2B shows the direction of the received beam after the implementation of the present invention. Thus, by using the multi-beam feed horn 2 of the present invention for the offset parabolic reflector 4, the incident beam angle can be changed.

このマルチビームフィードホーン２は、元々口径が４５ｃｍの反射鏡４に対応するように設計されており、宇宙空間の静止軌道上に近接して、例えば約４度の間隔で打ち上げられた複数、例えば２基の静止衛星、例えば通信衛星から送信されているマイクロ波帯、例えば１２ＧＨｚ帯の電波をそれぞれ受信するためのものである。   The multi-beam feed horn 2 is originally designed to correspond to the reflector 4 having a diameter of 45 cm, and is close to a stationary orbit in outer space, for example, a plurality of, for example, launched at intervals of about 4 degrees. This is for receiving microwave waves transmitted from two geostationary satellites, for example, communication satellites, for example, 12 GHz band radio waves.

このマルチビームフィードホーンは、図１に示すように、２本の導波管６、８を有している。これら２本の導波管６、８は、例えば円形導波管に構成されている。両者は、それらの中心軸線が平行となるように近接して配置されている。これら導波管６、８は、一体に形成されている。これら導波管６、８の後端部は閉塞されている。これら後端部の近傍には、マルチビームフィードホーンにおいて受信されたＧＨｚ帯の超高周波信号を例えば１ＧＨｚ帯の中間周波信号に周波数変換する周波数変換器１０が一体に設けられている。これら導波管６、８を伝搬した超高周波信号がこれら周波数変換器に供給される。   This multi-beam feed horn has two waveguides 6 and 8 as shown in FIG. These two waveguides 6 and 8 are configured as circular waveguides, for example. Both are arranged close to each other so that their central axes are parallel to each other. These waveguides 6 and 8 are integrally formed. The rear ends of these waveguides 6 and 8 are closed. In the vicinity of these rear ends, a frequency converter 10 is integrally provided for converting the frequency of the ultra-high frequency signal in the GHz band received by the multi-beam feed horn into, for example, an intermediate frequency signal in the 1 GHz band. Ultra-high frequency signals propagated through these waveguides 6 and 8 are supplied to these frequency converters.

これら導波管６、８の先端部は共に開口しており、それら開口部に、それぞれホーン１２、１４が互いに一体にかつ、導波管６、８とも一体に形成されている。ホーン１２、１４は、同一の形状であって、先端部及び後端部が開口した錐台、例えば円錐台状に形成されている。これらホーン１２、１４の先端側の円形開口は、同一の面にあり、後端側の円形開口も同一の面（導波管６、８の先端面）にある。先端側の円形開口の方が、後端側の円形開口よりも直径が大きい。これらホーン１２、１４の中心間の距離は、例えば２６ｍｍに設定されている。   The distal ends of the waveguides 6 and 8 are both open, and the horns 12 and 14 are formed integrally with the waveguides 6 and 8 respectively. The horns 12 and 14 have the same shape and are formed in a frustum having an open front end portion and a rear end portion, for example, a truncated cone shape. The circular openings on the front end side of these horns 12 and 14 are on the same surface, and the circular openings on the rear end side are also on the same surface (the front end surfaces of the waveguides 6 and 8). The circular opening on the front end side has a larger diameter than the circular opening on the rear end side. The distance between the centers of the horns 12 and 14 is set to 26 mm, for example.

図３（ｂ）に示すように、ホーン１２、１４の外周囲をほぼ被ってコルゲート１６、１８が形成されている。これらコルゲート１６、１８は、平面形状がほぼ小判型であり、二重に配置されている。   As shown in FIG. 3 (b), corrugations 16 and 18 are formed so as to substantially cover the outer periphery of the horns 12 and 14. These corrugates 16 and 18 are substantially oval in plan shape and are arranged in double.

コルゲート１８の外周囲からホーン１２、１４の前方を被うキャップ２０が、コルゲート１８の外周囲に取り付けられている。このキャップ２０は、例えば合成樹脂製で、図３（ａ）に示すように、その正面形状がほぼ小判型に形成され、コルゲート１８の外周囲に着脱自在に設けられている。   A cap 20 that covers the front of the horns 12 and 14 from the outer periphery of the corrugate 18 is attached to the outer periphery of the corrugate 18. The cap 20 is made of, for example, a synthetic resin, and as shown in FIG. 3A, the front shape thereof is formed in a substantially oval shape, and is detachably provided on the outer periphery of the corrugate 18.

このキャップ２０の内面に誘電体板２２が取り付けられている。この誘電体板２２は、例えば図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように長さが異なる複数、例えば３つの誘電体板２２ａ、２２ｂ、２２ｃを積層して、中央部が最も厚く、両側に向かうに従って厚さが段々に薄くなるように複数の段、例えば３つの段が形成されている。これら誘電体板２２ａ、２２ｂ、２２ｃの長縁は、キャップ２０の内面に接近した位置に配置され、これらキャップ２０の内面に沿った膨らみを持っている。この誘電体板２２は、図３（ｂ）に破線で示すように、ホーン１２、１４を跨いで位置している。例えば、ホーン１２、１４の先端開口部の中心を繋ぐ直線に、誘電体板２２の長縁がほぼ沿って配置され、誘電体板２２の短縁の中央がホーン１２、１４の先端開口部の中心を繋ぐ直線上に位置している。そして、誘電体板２２の中央部がホーン１２、１４の境界部付近に位置している。即ち、ホーン１２、１４の境界部付近の誘電体板２２の厚さが最も大きい。   A dielectric plate 22 is attached to the inner surface of the cap 20. The dielectric plate 22 is formed by laminating a plurality of, for example, three dielectric plates 22a, 22b, and 22c having different lengths as shown in FIGS. 3A and 4A, for example, and the center portion is thickest. A plurality of steps, for example, three steps, are formed so that the thickness gradually decreases toward both sides. The long edges of the dielectric plates 22 a, 22 b, and 22 c are disposed at positions close to the inner surfaces of the caps 20 and have bulges along the inner surfaces of the caps 20. The dielectric plate 22 is located across the horns 12 and 14 as indicated by broken lines in FIG. For example, the long edge of the dielectric plate 22 is arranged substantially along a straight line connecting the centers of the tip openings of the horns 12 and 14, and the center of the short edge of the dielectric plate 22 is the tip opening of the horns 12 and 14. It is located on a straight line connecting the centers. The central portion of the dielectric plate 22 is located near the boundary between the horns 12 and 14. That is, the thickness of the dielectric plate 22 near the boundary between the horns 12 and 14 is the largest.

誘電体板２２をキャップ２０の内面に設けたことによって、誘電体板２２のエッジ、例えば短縁付近を通った電波は回折して、例えば図４（ａ）、（ｂ）に破線で示すように内側に偏向される。また、誘電体板２２の短縁付近を除く部分に入射した電波は、図１に破線で示すようにそれぞれ屈折し、誘電体板２２の内側に偏向される。   By providing the dielectric plate 22 on the inner surface of the cap 20, the radio wave passing through the edge of the dielectric plate 22, for example, the vicinity of the short edge, is diffracted, for example, as shown by broken lines in FIGS. Deflected inward. In addition, the radio waves incident on the portion of the dielectric plate 22 other than the vicinity of the short edge are refracted and deflected to the inside of the dielectric plate 22 as indicated by broken lines in FIG.

例えば上述した東経１２４度と１２８度とに打ち上げられている２基の通信衛星を用いている「スカイパーフェクＴＶ！」を視聴する場合、両通信衛星から送信されている電波のピークツウーピークのビーム間隔の理論値は、稚内で４．４２度、沖縄で４．６１度で平均が４．５２度である。   For example, when watching “Sky PerfecTV!” Using two communication satellites launched at 124 degrees and 128 degrees east longitude as described above, the peak-to-peak beam of radio waves transmitted from both communication satellites The theoretical value of the interval is 4.42 degrees in Wakkanai, 4.61 degrees in Okinawa, and the average is 4.52 degrees.

図５に示すようにキャップ２０において、ａを６０ｍｍ（キャップ２０の中心の両側に３０ｍｍずつ）、ｂを５３ｍｍ（キャップ２０の中心の両側に２６．５ｍｍずつ）、ｃを４５ｍｍ（キャップ２０の中心の両側に２２．５ｍｍずつ）、ｄを３８ｍｍ（キャップ２０の中心の両側に１９ｍｍずつ）、ｅを３０ｍｍ（キャップ２０の中心の両側に１５ｍｍずつ）、ｆを２４ｍｍ（キャップ２０の中心の両側に１２ｍｍずつ）、ｇを１９ｍｍ（キャップ２０の中心の両側に９．５ｍｍずつ）とする。約２．１の誘電率を持つ厚さ１ｍｍの誘電体Ａを誘電体板２２として１枚だけ、ａの位置に設けて、口径４８ｃｍのオフセットパラボラ反射鏡に、このマルチビームフィードホーン２を設置した場合、表１に示すように、ホーン１２、１４で受信された両電波のビーム間隔は、４．０６度であった。同じ厚さ同じ誘電率の誘電体ＢをＡに加えてｂの位置にも設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．１０度であった。更にＡ、Ｂに加えてｃの位置にも同じ厚さ同じ誘電率の誘電体Ｃを設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．１１度であった。Ａ、Ｂ、Ｃに加えてｄの位置にも同じ厚さ及び同じ誘電率の誘電体Ｄを設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．１４度であった。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに加えてｅの位置にも同じ厚さ及び同じ誘電率の誘電体Ｅを設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．２５度であった。Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに加えてｆの位置にも同じ厚さ及び同じ誘電率の誘電体板Ｆを設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．４８度であった。ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの位置に同じ厚さ及び同じ誘電率の誘電体Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇを設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．３６度であった。ｄ、ｅ、ｆの位置に同じ厚さ及び同じ誘電率の誘電体Ｄ、Ｅ、Ｆを設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．２３度であった。表１から明らかなように、誘電率が約２．１の場合、厚さを５ｍｍとした場合が、所望のビーム間隔に近いビーム間隔が得られ、特に同じ５ｍｍの厚さの場合でも、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの位置に誘電体板Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを配置する場合が最も所望のビーム間隔に近くすることができた。   As shown in FIG. 5, in the cap 20, a is 60 mm (30 mm on each side of the center of the cap 20), b is 53 mm (26.5 mm on each side of the center of the cap 20), and c is 45 mm (center of the cap 20). 22.5mm on each side of the cap), d 38mm (19mm on each side of the center of the cap 20), e 30mm (15mm on each side of the center of the cap 20), f 24mm (on both sides of the center of the cap 20) 12 mm) and g is 19 mm (9.5 mm on each side of the center of the cap 20). A single 1 mm dielectric A having a dielectric constant of about 2.1 is provided as a dielectric plate 22 at the position a, and this multi-beam feed horn 2 is installed on an offset parabolic reflector having a diameter of 48 cm. In this case, as shown in Table 1, the beam interval of both radio waves received by the horns 12 and 14 was 4.06 degrees. When the dielectric B having the same thickness and the same dielectric constant was provided at the position b in addition to A, the beam interval of both radio waves was 4.10 degrees. Further, in the case where the dielectric plate 22 was provided by providing the dielectric C having the same thickness and the same dielectric constant at the position c in addition to A and B, the beam interval of both radio waves was 4.11 degrees. In the case where the dielectric plate 22 having the same thickness and the same dielectric constant is provided at the position d in addition to A, B, and C, the beam interval of both radio waves is 4.14 degrees. When the dielectric plate 22 is formed by providing the dielectric E having the same thickness and the same dielectric constant at the position e in addition to A, B, C, and D, the beam interval of both radio waves is 4.25 degrees. . When the dielectric plate F having the same thickness and the same dielectric constant is provided at the position f in addition to B, C, D and E, the beam interval of both radio waves is 4.48 degrees. It was. When the dielectric plates 22 are formed by providing the dielectrics C, D, E, F, and G having the same thickness and the same dielectric constant at the positions c, d, e, f, and g, the beam interval of both radio waves is 4. It was 36 degrees. When the dielectrics D, E, and F having the same thickness and the same dielectric constant were provided at the positions of d, e, and f to form the dielectric plate 22, the beam interval between both radio waves was 4.23 degrees. As is clear from Table 1, when the dielectric constant is about 2.1, when the thickness is 5 mm, a beam interval close to the desired beam interval can be obtained, and even when the same thickness is 5 mm, b When the dielectric plates B, C, D, E, and F are arranged at positions c, d, e, and f, it was possible to obtain the closest desired beam interval.

Figure 0004523477
Figure 0004523477

約２．５の誘電率を持ち、厚さが２ｍｍの誘電体板Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１をｂ、ｃ、ｄの位置に設けて誘電体板２２とした場合、表２に示すように、両電波のビーム間隔は４．３４度であった。同じ誘電率及び同じ厚さの誘電体板Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１をｂ、ｃ、ｄ、ｅの位置に設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．７０度であった。同じ誘電率及び同じ厚さの誘電体板Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１をｃ、ｄ、ｅの位置に設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．４４度であった。同じ誘電率及び同じ厚さの誘電体板Ｄ１、Ｅ１をｄ、ｅの位置に設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．２９度であった。同じ誘電率及び同じ厚さの誘電体板Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１をｄ、ｅ、ｆの位置に設けて誘電体板２２とした場合、両電波のビーム間隔は４．５６８度であった。表２から明らかなように、誘電率が約２．５の場合、厚さを６ｍｍとした場合が、所望のビーム間隔に近いビーム間隔が得られ、特に同じ６ｍｍの場合でもｄ、ｅ、ｆの位置に誘電体板Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１を配置する場合が最も所望のビーム間隔に近くすることができた。   When the dielectric plates B1, C1, and D1 having a dielectric constant of about 2.5 and a thickness of 2 mm are provided at the positions b, c, and d to form the dielectric plate 22, as shown in Table 2, The radio wave beam interval was 4.34 degrees. When the dielectric plates B1, C1, D1, and E1 having the same dielectric constant and the same thickness are provided at the positions b, c, d, and e to form the dielectric plate 22, the beam interval of both radio waves is 4.70 degrees. there were. When the dielectric plates C1, D1, and E1 having the same dielectric constant and the same thickness were provided at the positions c, d, and e to form the dielectric plate 22, the beam interval of both radio waves was 4.44 degrees. When the dielectric plates D1 and E1 having the same dielectric constant and the same thickness were provided at positions d and e to form the dielectric plate 22, the beam interval between both radio waves was 4.29 degrees. When the dielectric plates D1, E1, and F1 having the same dielectric constant and the same thickness were provided at the positions d, e, and f to form the dielectric plate 22, the beam interval of both radio waves was 4.568 degrees. As is clear from Table 2, when the dielectric constant is about 2.5, when the thickness is 6 mm, a beam interval close to the desired beam interval can be obtained. In the case where the dielectric plates D1, E1, and F1 are arranged at the position of, it was possible to obtain the closest desired beam interval.

Figure 0004523477
Figure 0004523477

これらから明らかなように誘電体板２２の縁部による回折の他に、ホーン１２、１４の境界部付近の厚さを厚くすることによる屈折によって、ビーム間隔を所望の値に近づけることができ、特に、約２．１の誘電率で厚さ１ｍｍの誘電体の場合、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆの位置に誘電体板を設けると、即ち、最大厚さが５ｍｍの場合に、また、約２．５の誘電率で厚さが２ｍｍの誘電体の場合、ｃ、ｄ、ｅの位置に設けると、即ち最大厚さ６ｍｍの場合に、所望の値に最も近いビーム間隔を得られた。従って、最大厚さが約５ｍｍ乃至６ｍｍとするのが最も望ましい。図６（ａ）に誘電率が約２．１で、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの位置に誘電体板Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを配置したときのビーム特性図を、同図（ｂ）に誘電率約２．５で、ｄ、ｅ、ｆの位置に誘電体板Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１を配置したときのビーム特性図を示す。   As is clear from these, in addition to diffraction by the edge of the dielectric plate 22, refraction by increasing the thickness near the boundary between the horns 12 and 14 can bring the beam interval closer to a desired value, In particular, in the case of a dielectric having a dielectric constant of about 2.1 and a thickness of 1 mm, a dielectric plate is provided at positions b, c, d, e and f, that is, when the maximum thickness is 5 mm, and In the case of a dielectric having a dielectric constant of about 2.5 and a thickness of 2 mm, the beam spacing closest to the desired value can be obtained when the dielectric is provided at the positions c, d and e, that is, when the maximum thickness is 6 mm. It was. Therefore, it is most desirable that the maximum thickness be about 5 mm to 6 mm. FIG. 6A shows a beam characteristic diagram when the dielectric constant is about 2.1 and the dielectric plates B, C, D, E, and F are arranged at positions b, c, d, e, and f. FIG. 5B shows a beam characteristic diagram when the dielectric plates D1, E1, and F1 are disposed at positions d, e, and f with a dielectric constant of about 2.5.

しかも、口径４５ｃｍ用パラボラ反射鏡のマルチビームフィードホーンとして使用する場合には、誘電体板２２を取り付けずに、そのまま使用すればよい。従って、１種類のマルチビームフィードホーンを製造するだけで、異なる口径のオフセットパラボラアンテナにそれぞれ使用することができる。   Moreover, when used as a multi-beam feed horn of a parabolic reflector for a 45 cm aperture, the dielectric plate 22 may be used as it is without being attached. Therefore, it is possible to use each of the offset parabolic antennas with different apertures by manufacturing only one type of multi-beam feed horn.

第１の実施の形態では、キャップ２０の内面側に誘電体板２２を設けたが、図７（ａ）に示すように、キャップ２０の外面側に設けることもできる。或いは、同図（ｂ）に示すようにキャップ２０の内部において、ホーン１２、１４の開口部に跨るように誘電体板２２を設けることもできる。この場合、誘電体板２２は、ホーン１２、１４に対して着脱自在に設けることが望ましい。   Although the dielectric plate 22 is provided on the inner surface side of the cap 20 in the first embodiment, it can also be provided on the outer surface side of the cap 20 as shown in FIG. Alternatively, a dielectric plate 22 can be provided so as to straddle the openings of the horns 12 and 14 inside the cap 20 as shown in FIG. In this case, it is desirable that the dielectric plate 22 be detachable from the horns 12 and 14.

第１の実施の形態では、誘電体板２２として、その長縁がキャップ２０の内周面に沿って膨らんだ形状のものを使用したが、例えば図８に示すように誘電体板２２０をキャップ２０の内面と相似の楕円形の複数、例えば４つの誘電体板２２０ａ乃至２２０ｄを積層したものを使用することもできる。なお、各誘電体板の厚さをそれぞれ２ｍｍとし、誘電率を２．５とし、各誘電体板２２０ａ乃至２２０ｄの短軸ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１をそれぞれ、ａ１＝３７ｍｍ、ｂ１＝３４ｍｍ、ｃ１＝３０ｍｍ、ｄ１＝２３ｍｍとして、口径４８ｃｍのパラボラ反射鏡に使用した場合のビーム特性を図９に示す。この場合、ビーム間隔は４．５２７度であった。   In the first embodiment, the dielectric plate 22 has a shape in which the long edge swells along the inner peripheral surface of the cap 20. For example, as shown in FIG. It is also possible to use a plurality of elliptical shapes similar to the inner surface of 20, for example, a laminate of four dielectric plates 220a to 220d. The thickness of each dielectric plate is 2 mm, the dielectric constant is 2.5, and the short axes a1, b1, c1, and d1 of the dielectric plates 220a to 220d are a1 = 37 mm, b1 = 34 mm, FIG. 9 shows the beam characteristics in the case where c1 = 30 mm and d1 = 23 mm, when used for a parabolic reflector having a diameter of 48 cm. In this case, the beam interval was 4.527 degrees.

第１の実施の形態のマルチビームフィードホーン２は、回折及び屈折を利用したものであるが、第１の参考例のマルチビームフィードホーン２ａは、回折のみを利用したものである。即ち、図１０に示すようにキャップ２０の外面にビームを回折させるために導波管６、８の長さ方向の先端側にエッジ２２１を有する複数、例えば３つの環状体２２２を形成してある。これら環状体２２２は、第１の実施形態の変形例と同様に、キャップ２０の内面またはホーン１２、１４の開口面に設けることもできる。 The multi-beam feed horn 2 of the first embodiment uses diffraction and refraction, but the multi-beam feed horn 2a of the first reference example uses only diffraction. That is, as shown in FIG. 10, in order to diffract the beam on the outer surface of the cap 20, a plurality of, for example, three annular bodies 222 having an edge 221 are formed on the distal ends of the waveguides 6 and 8 in the length direction. . These annular bodies 222 can also be provided on the inner surface of the cap 20 or the opening surfaces of the horns 12 and 14 as in the modification of the first embodiment.

第２の参考例のマルチビームフィードホーン２２ｂも、回折のみを利用したもので、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、回折を生じるためのエッジとして、誘電体板、例えば矩形の誘電体板２２３に形成したスリット２２４の縁を使用するものである。これらスリット２２４の長さ方向が、ホーン１２、１４の中心を繋ぐ直線に対してほぼ直交するように、誘電体板２２３がホーン１２、１４の前方に、例えばホーン１２、１４の開口全てを被うように配置されている。 The multi-beam feed horn 22b of the second reference example also uses only diffraction, and as shown in FIGS. 11A and 11B, as an edge for generating diffraction, a dielectric plate such as a rectangular plate is used. The edge of the slit 224 formed in the dielectric plate 223 is used. The dielectric plate 223 covers, for example, all the openings of the horns 12 and 14 in front of the horns 12 and 14 so that the length direction of the slits 224 is substantially orthogonal to the straight line connecting the centers of the horns 12 and 14. Are arranged in such a way.

上記の各実施の形態では、２基の通信衛星からの電波を受信する場合について説明したが、３基の通信衛星からの電波を受信することもできる。この場合には、３つのホーンが並べて配置されるが、これら３つのホーンを跨いで、誘電体板を設ければよい。また、上記の第１の実施の形態では、回折及び屈折を利用したが、屈折のみを使用することもできる。その場合、例えば誘電体板２２をホーン１２、１４の前面を全て被う大きさとする。   In each of the above-described embodiments, the case where radio waves from two communication satellites are received has been described, but radio waves from three communication satellites can also be received. In this case, three horns are arranged side by side, but a dielectric plate may be provided across these three horns. Moreover, in said 1st Embodiment, although diffraction and refraction were utilized, it is also possible to use only refraction. In that case, for example, the dielectric plate 22 is made to have a size that covers all front surfaces of the horns 12 and 14.

本発明の第１の実施形態のマルチビームフィードホーンの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the multi-beam feed horn of the 1st Embodiment of this invention. 図１のマルチビームフィードホーンを反射鏡に使用した場合と使用していない場合とのマルチビームアンテナの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the multi-beam antenna with the case where the multi-beam feed horn of FIG. 1 is used for a reflective mirror, and the case where it is not using. 図１のマルチビームフィードホーンに使用するキャップの平面図及び図１のマルチビームフィードホーンの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a cap used in the multi-beam feed horn of FIG. 1 and a plan view of the multi-beam feed horn of FIG. 1. 図１のマルチビームフィードホーンに使用する誘電体板の斜視図及び部分拡大断面図である。It is the perspective view and partial expanded sectional view of the dielectric material plate used for the multi-beam feed horn of FIG. 図１のマルチビームフィードホーンに使用する別の誘電体板を設けたキャップの平面図である。It is a top view of the cap which provided another dielectric material plate used for the multi-beam feed horn of FIG. 図１のマルチビームフィードホーンを口径４８ｃｍのパラボラ反射鏡に使用した場合におけるビーム特性図である。It is a beam characteristic figure at the time of using the multi-beam feed horn of FIG. 1 for a parabolic reflector with a diameter of 48 cm. 図１のマルチビームフィードホーンの第１及び第２の変形例を示す部分省略縦断面図である。FIG. 5 is a partially omitted vertical sectional view showing first and second modifications of the multi-beam feed horn of FIG. 1. 図１のマルチビームフィードホーンの第３の変形例において使用する誘電体板を設けたキャップの平面図である。It is a top view of the cap which provided the dielectric material board used in the 3rd modification of the multi-beam feed horn of FIG. 図８の変形例を口径４８ｃｍのパラボラ反射鏡に使用した場合におけるビーム特性図である。It is a beam characteristic figure at the time of using the modification of FIG. 8 for a parabolic reflector with a diameter of 48 cm. 本発明の第１の参考例のマルチビームフィードホーンの部分省略縦断面図である。It is a partial abbreviation longitudinal cross-sectional view of the multi-beam feed horn of the 1st reference example of this invention. 本発明の第２の参考例のマルチビームフィードホーンに使用する誘電体板の平面図と本発明の第２の参考例のマルチビームフィードホーンの部分省略縦断面図である。It is a top view of the dielectric plate used for the multi-beam feed horn of the 2nd reference example of the present invention, and a partial omission vertical section of the multi-beam feed horn of the 2nd reference example of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１２ １４ ホーン
２０ キャップ
２２ 誘電体板
12 14 horn 20 cap 22 dielectric plate

Claims (6)

所定の口径の反射鏡の焦点位置近傍に配置されたとき、静止軌道上に隣接して配置された複数基の静止衛星から送信されている電波がホーン開口から入射するように、これら静止衛星に対応して近接して設けられた複数のホーンと、
これら複数のホーンのうち隣接するものの前記ホーン開口の前方に、これら前記ホーン開口に跨って設けられた誘電体板とを、
具備し、前記誘電体板は、前記ホーンの長さ方向に沿って複数のエッジを有し、前記隣接するホーンの境界に近いものほど前記ホーンの長さ方向への厚さが大きいマルチビームフィードホーン。 When placed near the focal position of a reflector with a predetermined aperture, radio waves transmitted from multiple geostationary satellites placed adjacent to each other in geostationary orbit enter these geostationary satellites so that they enter from the horn opening. A plurality of horns provided in close proximity to each other;
A dielectric plate provided across the horn openings in front of the horn openings of adjacent ones of the plurality of horns ,
The dielectric plate has a plurality of edges along the length direction of the horn, and a multi-beam feed having a larger thickness in the length direction of the horn as it is closer to the boundary between the adjacent horns. Horn. 請求項１記載のマルチビームフィードホーンにおいて、前記誘電体板は、少なくとも前記隣接するホーンの配列方向に異なる長さを有する複数の誘電体を積層してなり、その積層は、前記複数の誘電体板が、前記隣接するホーンそれぞれから前記隣接するホーンの境界に向かう階段を形成するように、行われているマルチビームフィードホーン。 2. The multi-beam feed horn according to claim 1, wherein the dielectric plate is formed by laminating a plurality of dielectrics having different lengths at least in an arrangement direction of the adjacent horns. A multi-beam feed horn configured such that a plate forms a stair from each of the adjacent horns toward the boundary of the adjacent horn. 請求項１または２記載のマルチビームフィードホーンにおいて、前記各ホーンの前方においてそれらの開口部全体を被うキャップを有し、前記誘電体板は、前記キャップに設けられているマルチビームフィードホーン。 3. The multi-beam feed horn according to claim 1 , further comprising a cap that covers the entire opening in front of each horn, and the dielectric plate is provided on the cap. 4. 請求項１記載のマルチビームフィードホーンにおいて、前記誘電体板が前記ホーンに対して着脱自在に設けられているマルチビームフィードホーン。   The multi-beam feed horn according to claim 1, wherein the dielectric plate is detachably attached to the horn. 請求項１記載のマルチビームフィードホーンが一体に形成された周波数変換器。   A frequency converter in which the multi-beam feed horn according to claim 1 is integrally formed. 請求項１記載のマルチビームフィードホーンまたは請求項５記載の周波数変換器を備えたマルチビームアンテナ。 A multi-beam antenna comprising the multi-beam feed horn according to claim 1 or the frequency converter according to claim 5 .
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