JPH03236602A - 円偏波／直線偏波変換器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円偏波／直線偏波変換器に関し、特に２つの
衛星放送システム間の干渉を軽減するために用いられて
いる電磁波の円偏波に対して受信側及び送信側で使用さ
れる円偏波／直線偏波変換器に関する。ここで、円偏波
／直線偏波変換器とは、直線偏波から円偏波への変換器
及び円偏波がら直線偏波への変換器を含むものとする。

わが国の放送衛星は放送信号として右旋円偏波の電磁波
を放射しており、この右旋円偏波をつくるため衛星搭載
機器のアンテナの給電部に直線偏波から円偏波に変換す
る円偏波発生器が使用さ札また、放送衛星からの右旋円
偏波の電磁波を第４図に示すような地上の受信用ＢＳア
ンテナの反射鏡で受け、反射鏡で反射した電磁波を反射
鏡の焦点に設置されている１次放射器の開口面に入射し
、さらに、１次放射器から円偏波を直線偏波に変換する
構造部分に１Ｍ波が入射されるようにして円偏波を直線
偏波に変換してＢＳコンバータに人力し、ＢＳコンバー
タで電気信号に変換されて信号処理が行われている。

原理的には衛星搭載機器に用いられている直線偏波／円
偏波変換器と、地上の受信設備として用いられている円
偏波／直線偏波変換器は同様な原理に基づくものが使用
できる。

〔従来の技術〕

従来の地上の受信用設備で使用されていた円偏波／直線
偏波変換器の側面から観た概念図を第５図に示す。１次
放射器はＢＳアンテナの反射鏡で反射した電磁波を効率
よく集めて導波管部に導くためホーン型の形状としてあ
り、導波管部のＡ部分は、Ｂ部で生じる放送波の受信に
必要な電磁波の基本モード以外の高次モードが１次放射
器の放射特性を乱さないように減衰させるために設けら
れた円形導波管部分であり、Ｂ部は円偏波／直線偏波の
変換を行う位相回路構造の部分であり、入力された円偏
波の電磁波は円偏波／直線偏波の変換を行う位相回路構
造の部分で直線偏波に変換され、導波管のＣ部分に導か
れる。Ｃ部分は円形導波管部分であり、位相回路構造の
部分と円形導波管部分の接合部で発生する高次モードを
減衰させるために設けられた部分である。Ｄ部分は直線
偏波となった電磁波を金属性のポールからなる励振プロ
ーブを利用した結合手段で効率良く導波管の外部に信号
を取り出すために設けられた導波管と励振プローブとの
インピーダンス整合をとる部分であり、励振プローブで
取り出された信号はＢＳコンバータの低雑音増幅器に入
力され信号処理が行われていた。結合手段としては、前
記励振プローブによる他、方形導波管を使用した方法も
用いられている。

円偏波は、２つの直交する直線偏波の振幅及び周波数が
等しく位相が９０度ずれた状態であり、位相回路を設け
前記両直線偏波の位相を同相にすれば直線偏波信号とな
るが、従来使用されていた円偏波／直線偏波の変換を行
う位相回路構造例を第６図（ａ）、（ｂ）〜第９図（ａ
）、（ｂ）ニ示す。（ａ）図は導波管の開口部から見た
正面図であり、い）図は導波管の位相回路部の個面図を
示す。

第６図は、結合手段で信号として取り出す直線偏波の方
向に対して４５度傾けて直交する２つの直線偏波の一方
の垂直方向の電界成分Ｙに平行になるようにして誘電体
板２を導波管ｌの内部に取り付けたものである。このよ
うに誘電体板２を導波管１の内部に取り付けることによ
り、誘電体板２に平行な電界成分の直線偏波の位相を遅
らせることができ、従って直線偏波の他方の水平方向の
電界成分Ｘより成分Ｙが９０度遅れるような長さに誘電
体板２の長平方向の寸法を選べば、誘電体板２を通り抜
けた位置では円偏波が直線偏波に変換された状態となる
。この他にもこのような作用による位相回路構造例とし
ては以下のものが使用されている。第７図（ａ）及び（
ロ）は位相回路構造として２枚の金属板４を導波管１の
内部表面の向かいあった円弧の中心に取り付は各々の金
属板４の短辺方向が導波管１の中心に向かうようにし、
さらに導波管１の長手方向に延長して金属板４を取り付
けたものである。

また、第８図は導波管の内部表面の対向する二つの円弧
が平面になるようにして導波管の長手方向に延長して二
つの金属塊５を導波管１の内部表面に取り付けたもので
、２つの直交する直線偏波の垂直方向の電界成分をＹと
し、水平方向の電界成分をＸとすると、導波管の内部表
面の一方の円弧が平面になるようにして金属塊５を付け
ることにより、構造的に電界成分Ｙの管内波長を電界成
分Ｘの管内波長より短くすることができ、周波数は変化
しないため管内の位相速度は電界成分Ｙの方が遅れ、電
界成分Ｘより成分Ｙが９０度位相が遅れるような長さに
金属塊５の長平方向の寸法を選べば、金属塊５を通り抜
けた位置では円偏波が直線偏波に変換された状態となる
。この他にもこのような作用による位相回路構造例とし
ては以下のものが使用されている。第９図（ａ）及び（
ロ）は導波管７の開口部から見た断面が楕円状になるよ
うに導波管を変形させたものである。

第５図のような導波管の内部のＢ部分に第６は第７図あ
るいは第８図のような位相回路を設けた場合、あるいは
第９図のように位相回路として楕円形導波管を使用して
円形導波管との接続部に段差を設けて接続した場合、円
形導波管Ａ及びＣと位相回路との境界面で導波管の内部
の構造変化により電磁波の電界分布も変化して境界面で
放送波の受信に必要な電磁波の基本モード以外の高次モ
ードが発生して１次放射器の放射特性を乱したり、直線
偏波信号と励振プローブとの結合度を低下させたりする
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、第６図、第７図あるいは第８図のような位相回
路を設けた場合、位相回路の両端の円形導波管との接続
部の形状を第６図の例では誘電体板の中央部分を窪ませ
た形状とし、第７図及び第８図の例では階段状に段差を
設けた形状として、各々高次モードの発生を減衰させる
ようにしているが、本発明では位相回路の端面での段差
を無くして高次モードの発生をさらに少なくし、また、
従来例では導波管内部に位相回路を設けていたため構造
が複雑となり加工工数が多くかがるといった問題点があ
った。

本発明は、高次モードの発生をさらに少なくして、加工
工数を削減することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図（ａ）、（ｂ）及び第２図（ａ）、（ハ）に示す
ようにホーン型の形状にした１次放射器８と、同１次放
射器８の開口の小さい面に接合した一端の開口面を略楕
円形９とし他端の開口面を円形１０として楕円形９から
徐々に円形１０に変形させた導波管１４と、同導波管１
４の円形１０とした開口面に開口面同士を接合した中間
に直線偏波信号と結合させる励振プローブ１３による結
合手段を設け末端が終端１２された円形導波管１５から
なり、前記導波管１４の長手方向の長さで円偏波と直線
偏波間の変換を行い、励振プローブ１３で管内の電磁波
と導波管の外部回路間の信号の伝送を行うようにしたも
のである。

〔作用〕

本発明では、第１図（ａ）、（ｂ）及び第２図（ａ）、
（ｂ）の如く一端を楕円形９とし他端を円形１０とした
導波管１４を使用しており、楕円形９とした面に電磁波
が入射された場合、第１図（ａ）で垂直方向をＹ軸とし
水平方向をＸ軸とすると導波管内部を楕円形にしている
ため、Ｙ軸方向の幅が狭まっており構造的に電界成分Ｙ
の管内波長を電界成分Ｘの管内波長より短くすることが
でき、周波数は変化しないため管内の位相速度は電界成
分Ｙの方が遅れ電界成分Ｘより成分Ｙが９０度位相が遅
れるような長さに楕円形導波管１４の長手方向の寸法を
選べば、位相回路の構造が第３図に断面を示すように楕
円形から徐々に円形にしであるため電界成分Ｙの位相速
度の遅れを発生させる作用は徐々に少なくなるが、楕円
形導波管１４を電磁波が通り抜けた位置では円偏波が直
線偏波に変換された状態となる。

〔実施例〕

第１図（ａ）、伽）〜第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の
一実施例を示す円偏波／直線偏波変換器を示しており、
（ａ）図は一次放射器の開口面から見た円偏波／直線偏
波変換器の正面図、（ロ）図は前記（ａ）図をｌ−ｌの
線で切断した円偏波／直線偏波変換器の側面の断面図、
第２図（ａ）、（ロ）は第１図（ａ）、（ｂ）の位置よ
り円偏波／直線偏波変換器を反時計方向に９０度回転さ
せた図を示している。

ホーン型の形状にした１次放射器８の開口のより小さい
面と、一端の開口面が楕円形９とし他端の開口面が円形
１０として楕円形９から徐々に円形１０に変形させた楕
円形導波管１４の楕円形９とした開口面とを接合し、同
導波管１４の円形ｌＯとした開口面と、中間に直線偏波
信号と結合させる励振プローブ１３による結合手段を設
け末端が終端１２された円形導波管１５の開口面同士を
接合しており、前記導波管１４の長手方向の長さで円偏
波と直線偏波間の変換を行い、励振プローブ１３で管内
の直線偏波信号と導波管の外部回路間の信号の伝送を行
うようにしている。

第１図（ａ）において、垂直方向をＹ軸とし水平方向を
Ｘ軸とすると、Ｘ軸上に楕円形導波管の楕円９の長径が
位置するようにしてあり、励振プローブ１３は励振プロ
ーブ１３の中心の延長線とＸ軸とが４５度の角度をなす
ようにして円形導波管１５の壁面に取り付けられている
。

第１図Φ）において、円形導波管１５の励振プローブ１
３の取付位置は、励振プローブ１３に最大の励振信号が
得られるように円形導波管１５の開口部と励振プローブ
１３間の取付路ｇＩＣを調整することにより位相回路構
造部分と円形導波管１５部分とでインピーダンス整合を
とるようにし、また距ＨＤを調整することにより終端面
で反射させた直線偏波信号に対して励振プローブ１３の
取付部のインピーダンスを整合させるようにしている。

１次放射器８と楕円導波管１４との接合部は、接合する
楕円形導波管１４の楕円の長径を直径とした円と合致し
た部分で、ホーン型の形状の１次放射器８と楕円形導波
管１４を接合してあり、楕円形の長径部分はそのままホ
ーン型形状の傾斜面と接するようにしてあり、楕円形の
短径部分は前記楕円の長径を直径とした円と楕円の外周
部分迄に垂直面１１を設けてホーン形状の傾斜面と楕円
形の短径部分を接合している。

あるいは前記垂直面１１に傾斜を設けてホーン形状の傾
斜面と楕円形の短径部分を緩やかな傾斜面で接合するよ
うにしても良い。

第３図は楕円形導波管の断面図であり、第２図（ｂ）に
示すように楕円形導波管をｆ　、ｉ　、の線で切断した
断面、２．−２．の線で切断した断面、１３１、の線で
切断した断面を順に各々第３図（ａ）、（ｂ）。

（Ｃ）に示す。図中、１６は楕円形導波管の側壁の切断
面で、楕円形導波管は開口面を楕円形から徐々に円形に
してあり、楕円形９の長径は（ａ）図から（ロ）図に行
くに従って短くなっており、（Ｃ）図では切断面は円形
１０となっている。

以上は円偏波／直線偏波変換器を受信側に使用した場合
の実施例であるが、本発明による構造を利用して円偏波
発生器として使用し、例えば第１図０））において、励
振プローブ１３により外部回路からの信号を伝送して導
波管内部で電磁波を励振することにより励振プローブ１
３の位置で直線偏波を発生させ、位相回路構造としたＢ
部分の長さで直線偏波を円偏波に変換することができ、
−次放射器８より円偏波として放射することもできる。

また、例えば第１図（ａ）において励振プローブ１３の
取付位置を時計方向に移動させて、移動させる前の励振
プローブ１３の取付位置と導波管の中心点と移動後の励
振プローブ１３の取付位置の威す移動角度が９０度にな
るようにすれば、逆旋の円偏波／直線偏波変換器として
使用することもできる。

上記実施例では結合手段として励振プローブ１３を使用
しているが、方形導波管を使用して管内の直線偏波信号
と導波管の外部回路間の信号の伝送を行うようにしても
良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば導波管の位相回路
として楕円構造を使用して徐々に楕円形よ°り円形に変
化さすことにより、位相回路の端面での段差を無くして
高次モードの発生を従来例のものより少なくし、また、
導波管内部に設ける位相回路の構造物を削除することに
より加工工数を削減して製造コストの安い円偏波／直線
偏波変換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）〜第２図（ａ）、（ｂ）は本発明
の一実施例を示す円偏波／直線偏波変換器を示しており
、図中（ａ）は−次放射器の開口面から見た円偏波／直
線偏波変換器の正面図、（ロ）は円偏波／直線偏波変換
器の側面の断面図、第２図（ａ）、（ｂ）は第１図（ａ
）。 （ロ）の位置より円偏波／直線偏波変換器を反時計方向
に９０度回転させた図、第３図は楕円形導波管の断面図
、第４図は受信用ＢＳアンテナの概略側面図、第５図は
従来例を示す円偏波／直線偏波変換器の概念図、第６図
（ａ）、（ロ）〜第９図（ａ）、（ｂ）は従来例を示す
位相回路構造図である。 １　、　１５−−−−−一円形導波管、２−　誘電体板
、４・−・・・金属板、５−　金属塊、７．　１４−　
　楕円形導波管、８・・−１次放射器、９　・−・・楕
円形、１０−・−・−円形、１１−−一一一垂直面、１
２・・−・・終端面、１３−・−励振プローブ、１６・
−・−・・側壁の切断面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホーン型の１次放射器と、同１次放射器のより小さい開
   口面に接合した一端の開口面を楕円形とし他端の開口面
   を円形にして、楕円形から徐々に円形に変形させた第１
   導波管と、同第１導波管の円形とした開口面に開口面同
   士を接合した中間に直線偏波信号と結合させる結合手段
   を設け末端が終端された円形第２導波管からなり、前記
   第１導波管の長手方向の長さで円偏波と直線偏波間の変
   換を行うことを特徴とする円偏波／直線偏波変換器。