JPH1028003A - 導波管形分波器及び偏分波器 - Google Patents
導波管形分波器及び偏分波器Info
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- JPH1028003A JPH1028003A JP18321796A JP18321796A JPH1028003A JP H1028003 A JPH1028003 A JP H1028003A JP 18321796 A JP18321796 A JP 18321796A JP 18321796 A JP18321796 A JP 18321796A JP H1028003 A JPH1028003 A JP H1028003A
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Abstract
影響を抑えた小形かつ広帯域分波特性を有する導波管形
分波器および偏分波器を得る。 【解決手段】 主導波管の中心軸に対して向かい合う2
つの壁面に設けられた結合孔を有する導波管形フィルタ
を用いた導波管形分波器において、各導波管形フィルタ
を、それぞれ主導波管の一方の壁面の高さ方向に2分し
た中心線に上下対称に2つの結合孔を設けて設置した。
また更に、導波管形フィルタは、主導波管の中心軸に対
して向かい合うように設けた。導波管形偏分波器も同様
な構成とした。
Description
帯、UHF帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられ
る広帯域、高アイソレーション分波特性を持つ小型構造
の導波管形分波器、偏分波器にに関するものである。
J.Uher, J.Bornemann, U.Rosenberg,■Waveguide Compo
nents for Antenna Feed Systems : Theory and CAD■,
ARTECH HOUSE INC., pp.403-418, 1993. に示された
直交2偏波2周波数帯共用アンテナ給電系で用いられる
従来の分波器を示す斜視図である。図において、1は2
つの異なる周波数帯にて各々直交する2つの偏波からな
る計4種類の電波を伝送する正方形主導波管、2aおよ
び2bはこの正方形主導波管1の平行な向かい合う2つ
の壁面に1つずつ設けられた分岐しようとする電波の波
長に対応して各々決る開口面を持ち、位置を決められた
結合孔である。3aはこの結合孔2aを介して正方形主
導波管1の管軸と直角をなす方向に分岐する方形分岐導
波管、4aはこの方形分岐導波管3a内に設けられた複
数の誘導性アイリス、5aはこれらの誘導性アイリス4
aおよび結合孔2aによって仕切られた複数の空胴共振
器、6aは方形分岐導波管3aと誘導性アイリス4aと
空胴共振器5aとで構成される第1の導波管形高周波フ
ィルタである。3bは結合孔2bを介して正方形主導波
管1の管軸と直角をなす方向に分岐する方形分岐導波
管、4bはこの方形分岐導波管3b内に設けられた複数
の誘導性アイリス、5bはこれらの誘導性アイリス4b
および結合孔2bによって仕切られた複数の空胴共振
器、6bは方形分岐導波管3bと誘導性アイリス4bと
空胴共振器5bとで構成される第2の導波管形高周波フ
ィルタである。7は正方形主導波管1内に結合孔2a、
2bの設けられた正方形主導波管側壁と平行をなす向き
に挿入された金属薄板、P1は正方形主導波管1の入力
端、P2は正方形主導波管1の出力端である。
P1より入射された計4種類の電波の中の低い方の周波
数帯にて金属薄板7と平行な向きの偏波面をもつ電波の
基本モードすなわちTE10モードは、その電波の波長
対応の開口面を持つ結合孔2aにより方形分岐導波管3
aの基本モードに結合し第1の導波管形高周波フィルタ
6a中を伝搬していく。また、高い方の周波数帯にて金
属薄板7と平行な向きの偏波をもつ電波の基本モード
は、同様にその電波の波長対応の開口面を持つ結合孔2
bにより方形分岐導波管3bの基本モードに結合し第2
の導波管形高周波フィルタ6b中を伝搬していく。更
に、金属薄板7と直角をなす向きの偏波をもつ2種類の
電波の基本モードすなわちTE01モードは、結合孔2
a、2bとは結合することなく、かつ、金属薄板7にて
ほとんど反射することなく方形主導波管1の出力端P2
から出ていく。
されているので、例えば、向かい合う結合孔2a、2b
の面積が大きくなると、TE20モードに代表されるよ
うな分岐部で発生する高次モードを介して結合孔2a、
2b間で互いに結合して望ましくない影響を与えて、各
使用周波数帯における入射端P1での反射特性の劣化を
引き起こす。また、結合孔2a、2bの面積を小さくし
た場合は、TE20モードの発生は抑圧されて、結合孔
2a、2b間の不要結合は抑制できるが、分岐部で発生
するTM21モードおよびTE21モードに代表される
ような高次モードの影響が非常に大きくなり、広帯域な
分波特性は期待できなくなる。
偏波共用アンテナ給電系で用いられる従来の偏分波器を
示す斜視図である。図において、1は直交する2つの偏
波からなる計2種類の電波を伝送する正方形主導波管、
2aはこの正方形主導波管1のある1つの壁面上に設け
られた結合孔、3aはこの結合孔2aを介して正方形主
導波管1の管軸と直角をなす方向に分岐する方形分岐導
波管、4aはこの方形分岐導波管3a内に設けられた複
数の誘導性アイリス、5aはこれらの誘導性アイリス4
aおよび結合孔2aによって仕切られた複数の空胴共振
器、6aは方形分岐導波管3aと誘導性アイリス4aと
空胴共振器5aとで構成される導波管形高周波フィル
タ、7は正方形主導波管1内に結合孔2aの設けられた
正方形主導波管側壁と平行をなす向きに挿入された金属
薄板、P1は正方形主導波管1の入力端、P2は正方形
主導波管1の出力端である。
管1の入力端P1より入射された計2種類の電波の中の
金属薄板7と平行な向きの偏波面をもつ電波の基本モー
ドすなわちTE10モードは、結合孔2aにより方形分
岐導波管3aの基本モードに結合し導波管形高周波フィ
ルタ6a中を伝搬していく。また、金属薄板7と直角を
なす向きの偏波面をもつ電波の基本モードすなわちTE
01モードは、結合孔2aとは結合することなく、か
つ、金属薄板7にてほとんど反射することなく正方形主
導波管1の出力端P2から出ていく。ここで、結合孔2
aの大きさと位置は、方形主導波管1から方形分岐導波
管3aに分離しようとする電波の周波数帯に応じて適宜
決定される。
成されているので、例えば、結合孔2aの面積が大きく
なると、TE20モードに代表されるような分岐部で発
生する高次モードが大きく発生し、使用周波数帯におけ
る入射端P1での反射特性の劣化を引き起こす。また、
結合孔2aの面積を小さくした場合は、TE20モード
の発生は抑圧されて、入射端5での反射特性は改善でき
るが、分岐部で発生するTM21モードおよびTE21
モードに代表されるような高次モードの影響が非常に大
きくなり、広帯域な分波特性は期待できなくなる。
2偏波共用アンテナ給電系で用いられる従来の偏分波器
を示す斜視図である。図において、1は各々直交する2
つの偏波からなる計2種類の電波を伝送する正方形主導
波管、2aおよび2cはこの正方形主導波管1の隣り合
う2つの壁面上に1つずつ設けられた結合孔である。3
aはこの結合孔2aを介して正方形主導波管1の管軸と
直角をなす方向に分岐する方形分岐導波管、4aはこの
方形分岐導波管3a内に設けられた複数の誘導性アイリ
ス、5aはこれらの誘導性アイリス4aおよび結合孔2
aによって仕切られた複数の空胴共振器、6aは方形分
岐導波管3aと誘導性アイリス4aと空胴共振器5aと
で構成される第1の導波管形高周波フィルタである。3
cは結合孔2cを介して正方形主導波管1の管軸と直角
をなす方向に分岐する方形分岐導波管、4cはこの方形
分岐導波管3c内に設けられた複数の誘導性アイリス、
5cはこれらの誘導性アイリス4cおよび結合孔2cに
よって仕切られた複数の空胴共振器、6cは方形分岐導
波管3cと誘導性アイリス4cと空胴共振器5cとで構
成される第2の導波管形高周波フィルタである。8は正
方形主導波管1の1端を短絡する導体短絡板、P1は正
方形主導波管1の入力端である。
管1の入力端P1より入射された計2種類の電波の中の
方形分岐導波管3aの管軸と直角をなす向きの偏波面を
もつ電波の基本モードすなわちTE10モードは、結合
孔2aにより方形分岐導波管3aの基本モードに結合し
第1の導波管形高周波フィルタ6a中を伝搬していく。
また、方形分岐導波管3cの管軸と直角をなす向きの偏
波面をもつ電波の基本モードすなわちTE01モード
は、結合孔2cにより方形分岐導波管3cの基本モード
に結合し第2の導波管形高周波フィルタ6c中を伝搬し
ていく。ここで、結合孔2a、2cの大きさと位置は、
方形主導波管1から方形分岐導波管3a、3cに分離し
ようとする各電波の周波数帯に応じて適宜決定される。
されているので、例えば、隣り合う結合孔2a、2cの
面積が大きくなると、TE20モードに代表されるよう
な分岐部で発生する高次モードを介して互いに結合し、
望ましくない影響を与え合って偏波間のアイソレーショ
ン特性の劣化を引き起こす。また、結合孔2a、2cの
面積をある程度小さくした場合は、TE20モードの発
生は抑圧されて、結合孔2a、2c間の不要結合はある
程度抑制できるが、分岐部で発生するTM21モードお
よびTE21モードに代表されるような高次モードの影
響が大きくなり、広帯域な分波特性は期待できなくな
る。
ば J.Uher, J.Bornemann, U.Rosenberg, ■Waveguide C
omponents for Antenna Feed Systems : Theory and CA
D■,ARTECH HOUSE INC., pp.403-418, 1993. に示され
た直交2偏波2周波数帯共用アンテナ給電系で用いられ
る従来の偏分波器を示す斜視図である。図において、1
は2つの異なる周波数帯にて各々直交する2つの偏波か
らなる計4種類の電波を伝送する正方形主導波管、2e
はこの正方形主導波管1の向かい合う2つの壁面の対称
な位置に同一形状で1つずつ設けられた結合孔、2fは
この正方形主導波管1の上記結合孔2eの設けられた壁
面以外の向かい合う2つの壁面の対称な位置に同一形状
で1つずつ設けられた結合孔である。3eは上記結合孔
2eを介して正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向
に分岐する方形分岐導波管、4eはこの方形分岐導波管
3e内に設けられた複数の誘導性アイリス、5eはこれ
らの誘導性アイリス4eおよび結合孔2eによって仕切
られた複数の空胴共振器、6eは方形分岐導波管3eと
誘導性アイリス4eと空胴共振器5eとで構成される2
つの導波管形高周波フィルタである。3fは結合孔2f
を介して正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向に分
岐する方形分岐導波管、4fはこの方形分岐導波管3f
内に設けられた複数の誘導性アイリス、5fはこれらの
誘導性アイリス4fおよび結合孔2fによって仕切られ
た複数の空胴共振器、6fは方形分岐導波管3fと誘導
性アイリス4fと空胴共振器5fとで構成される2つの
導波管形高周波フィルタである。P1は方形主導波管1
の入力端、P2は方形主導波管1の出力端、9は出力端
P2に接続された2段の正方形導波管ステップである。
1の入力端5より入射された計4種類の電波の中の低い
方の周波数帯にて方形分岐導波管3eの管軸と垂直をな
す向きの偏波面をもつ電波の基本モードすなわちTE1
0モードは、結合孔2eにより対向する2つの方形分岐
導波管3eの基本モードに等しく結合し、導波管形高周
波フィルタ6e中を伝搬していく。また、低い方の周波
数帯にて方形分岐導波管3fの管軸と垂直をなす偏波面
をもつ電波の基本モードすなわちTE01モードは、結
合孔2fにより対向する2つの方形分岐導波管3fの基
本モードに等しく結合し、導波管形高周波フィルタ6f
中を伝搬していく。更に、高い方の周波数帯の2種類の
電波は、結合孔2eおよび2fとは結合することなく、
かつ、2段の正方形導波管ステップ9にてほとんど反射
することなく出ていく。ここで、結合孔2eおよび2f
の大きさと位置は、方形主導波管1から方形分岐導波管
3eおよび3fに各々分離しようとする電波の周波数帯
に応じて適宜決定される。
成されるので、結合孔2eおよび2fの面積をある程度
大きくしても、構造の上下および左右の対称性により、
TE20モードに代表されるような結合孔相互の不要結
合に大きく寄与する高次モードの発生が完全に抑圧され
るため、偏分波器として非常に良好な反射特性およびア
イソレーション特性が広帯域に得られる。しかし、この
偏分波器では対向する2つの方形分岐導波管3eに分離
された同一偏波の電波を合成するための合成回路と、同
様に2つの方形分岐導波管3fに分離された電波を合成
するための合成回路とが必要となって給電回路全体が非
常に大きくなり、従って回路の小形化は困難である。
ば特開平7−22803号に示された直交2偏波共用ア
ンテナ給電系で用いられる従来の偏分波器を示す斜視図
である。図において、10は直交する2つの偏波からな
る計2種類の電波を伝送する円形主導波管、11はこの
円形主導波管10の一端に設けられた短絡導体板、2g
および2hは円形主導波管8の壁面における短絡導体板
11より使用周波数帯の円形主導波管管内波長の約1/
4離れた位置と、約3/4もしくは3/4以上離れた位
置とに、各々1つずつ、互いの孔面が直交するように設
けられた結合孔である。3gは上記結合孔2gを介して
円形主導波管1の管軸と直角をなす方向に分岐する方形
分岐導波管、4gはこの方形分岐導波管3g内に設けら
れた複数の誘導性アイリス、5gはこれらの誘導性アイ
リス4gおよび結合孔2gによって仕切られた複数の空
胴共振器、6gは方形分岐導波管3gと誘導性アイリス
4gと空胴共振器5gとで構成される2つの導波管形高
周波フィルタである。3hは結合孔2hを介して円形主
導波管10の管軸と直角をなす方向に分岐する方形分岐
導波管、4hはこの方形分岐導波管3h内に設けられた
複数の誘導性アイリス、5hはこれらの誘導性アイリス
4hおよび結合孔2hによって仕切られた複数の空胴共
振器、6hは方形分岐導波管3hと誘導性アイリス4h
と空胴共振器5hとで構成される2つの導波管形高周波
フィルタ、P1は円形主導波管1の入力端である。
10の入力端P1より入射された計2種類の電波の中の
方形分岐導波管3gの管軸と垂直をなす偏波面をもつ電
波の基本モードすなわちTE11モードは、結合孔2g
により方形分岐導波管3gの基本モードに結合し導波管
形高周波フィルタ6g中を伝搬していく。また、方形分
岐導波管3hの管軸と垂直をなす偏波面をもつ電波の基
本モードは、結合孔2hにより方形分岐導波管3hの基
本モードに結合し導波管形高周波フィルタ6h中を伝搬
していく。
成されているので、例えば、結合孔2gと結合孔2hの
間隔を円形主導波管10の使用周波数帯管内波長の約1
/2程度にすると、結合孔2gと結合孔2hの間隔が十
分でないために、高次モードを介して起こる結合孔2g
と結合孔2hの間の不要結合がこの偏分波器の分波特性
に大きな影響を与えてアイソレーション特性の劣化を引
き起こす。また、高いアイソレーション特性を得るため
に結合孔2gと結合孔2hの間隔を上記使用周波数帯管
内波長の1/2以上離した場合、偏分波器の管軸方向の
長さは上記使用周波数帯管内波長の約3/4以上とな
り、これ以上の構造の小形化は期待できない。
あるいは多周波数帯共用の導波管形分波器、および、偏
分波器は以上のように構成されているので、分岐部で発
生する高次モードの影響により、その反射特性、あるい
は、アイソレーション特性が劣化し、従って、広帯域に
わたる良好な分波特性が得られないという課題があっ
た。または小形化が困難であるという課題があった。
めになされたもので、分波器、および、偏分波器の分岐
部において発生する高次モードの影響を抑えた小形、か
つ、広帯域分波特性を有する分波器、および偏分波器を
得ることを目的としている。
分波器は、主導波管の中心軸に対して向かい合う2つの
壁面に設けられた結合孔を有する導波管形フィルタを用
いた導波管形分波器において、各導波管形フィルタを、
それぞれ主導波管の一方の壁面の高さ方向に2分した中
心線に上下対称に2つの結合孔を設けて設置した。
の中心軸に対して向かい合うように設けた。
波管の壁面に設けられた結合孔を有する導波管形フィル
タを用いた導波管形偏分波器において、導波管形フィル
タを、主導波管の壁面の高さ方向に2分した中心線に上
下対称に2つの結合孔として設置した。
け、導波管形フィルタは2個設置し、上記短絡板の近傍
に主導波管の中心軸に対して互いに直角方向に設置し、
かつ上記各導波管形フィルタは、それぞれ主導波管の壁
面の高さ方向に2分した中心線に上下対称に2つの結合
孔を設けた。
け、導波管形フィルタは4個設置し、上記短絡板の近傍
に上記主導波管の中心軸に対してそれぞれ直角方向に設
置し、かつ上記各導波管形フィルタは、それぞれ上記主
導波管の壁面の高さ方向に2分した中心線に上下対称に
2つの結合孔を設けた。
以上の正の整数とする2n個とした。
波管の1端には短絡板を設け、主導波管の壁面に設けら
れた結合孔を有する導波管形フィルタを複数個用いた導
波管形偏分波器において、上記導波管形フィルタは、2
個を主導波管の中心軸に対して互いに直角に設置し、か
つ主導波管の壁面の高さ方向に約4等分した中心軸に平
行な上下いずれか4分の1の位置の中心に結合孔を設け
た。
は、2個を主導波管の中心軸に対して互いに直角に、主
導波管に設けた短絡板からの距離を一方は分岐する信号
波長に対して1/4波長以内の距離に、他方は同上波長
に対して約3/4波長離れた距離に設置し、かつ上記各
導波管フィルタは、主導波管から遠ざかる方向に広がる
2段のステップ状の高さを持つようにした。
形分波器を図について説明する。図1は本実施の形態の
導波管形分波器の構成を示す斜視図である。また図2な
いし図4は、図1の構成の分波器における電磁界のモー
ドを説明するための電磁界モード説明図である。図1に
おいて、1は2つの異なる周波数帯にて各々直交する2
つの偏波からなる計4種類の電波を伝送する正方形主導
波管である。12aおよび12bはこの正方形主導波管
1の平行な向かい合う2つの壁面上に設けられ、かつ、
正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向に2分割され
た結合孔である。この構成において、12a、12b
は、各々の壁面の高さ方向に2分した中心線A(上下対
称面)に関して上下対称で、壁面を約1/4に分割した
位置に中心がくるように設ける。3aはこの結合孔12
aを介して正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向に
分岐する一方の方形分岐導波管、4aはこの方形分岐導
波管3a内に設けられた複数の誘導性アイリス、5aは
これらの誘導性アイリス4aおよび結合孔12aによっ
て仕切られた複数の空胴共振器、6aは方形分岐導波管
3aと誘導性アイリス4aと空胴共振器5aとで構成さ
れる第1の導波管形高周波フィルタである。
管1の管軸と直角をなす方向に分岐する他方の方形分岐
導波管、4bはこの方形分岐導波管3b内に設けられた
複数の誘導性アイリス、5bはこれらの誘導性アイリス
4bおよび結合孔12bによって仕切られた複数の空胴
共振器、6bは方形分岐導波管3bと誘導性アイリス4
bと空胴共振器5bとで構成される第2の導波管形高周
波フィルタである。なお、導波管形高周波フィルタ6
a、6bが主導波管1と結合する結合孔12a、12b
の面積は、分波する周波数により互に異なる面積であっ
てよい。7は正方形主導波管1内部の結合孔12a、1
2b近辺に正方形主導波管1の結合孔12a、12bの
設けられた側壁と平行をなす向きに挿入された金属薄
板、P1は正方形主導波管1の入力端、P2は正方形主
導波管1の出力端である。
する。正方形主導波管1の入力端P1より入射された計
4種類の電波の中の低い方の周波数帯にて金属薄板7と
平行な向きの偏波面をもつ電波の基本モードは、2分割
結合孔12aにより方形分岐導波管3aの基本モードに
結合し第1の導波管形高周波フィルタ6a中を伝搬して
いく。また、高い方の周波数帯にて金属薄板7と平行な
向きの偏波をもつ電波の基本モードは、2分割結合孔1
2bにより方形分岐導波管3bの基本モードに結合し第
2の導波管形高周波フィルタ6b中を伝搬していく。更
に、金属薄板7と直角をなす向きの偏波をもつ2種類の
電波は、2分割結合孔12a、12bとは結合すること
なく、かつ、金属薄板7にてほとんど反射することなく
正方形主導波管1の出力端P2から出ていく。
分布を説明する。上記分波器において、いま正方形主導
波管1の高さをh、方形分岐導波管3a、3bの高さも
同じくhとし、2分割結合孔12a、12bの分割距離
をh/2とし、上下対称に配置した場合を考える。ここ
で、入力端5より入射される電波の基本モードすなわち
TE10モードは、方形主導波管1の断面内にて図2に
示す磁界分布となる。ここで、上記分波器のもつ構造の
上下対称性より、図2において上下対称面は必ず電気壁
となる。更に、この電気壁によって上下に分けられた分
波器断面形状も上下対称であり、よって、図2において
上下4等分割面は全て必ず電気壁となる。一方、分波特
性の劣化に最も影響を与える高次モードのひとつである
TM21モードおよびTE21モードは、図3および図
4に示すように分波器断面における上下4等分割面の2
つが磁気壁となる場合にのみ発生し得る。従って、図1
の構成による分波器では、図2に示す状態を生じさせる
ので、TM21モードおよびTE21モードは全く発生
しない。また、方形主導波管1の高さと、方形分岐導波
管3a、3bの高さが異なる場合でも、上下対称面Aを
中心に対称位置に結合孔を設ける条件を保ちながら、2
分割結合孔12a、12bの分割距離Bを調整すること
により、図2に類似した状態を作り出せる。従って、T
M21モードおよびTE21モードの発生をある程度抑
制することが可能である。
器によれば、分岐部での高次モードの発生を抑制するよ
う、正方形主導波管1の平行な向かい合う2つの壁面と
2つの方形分岐導波管3a、3bの間に、正方形主導波
管1の管軸と直角をなす方向に2分割された結合孔12
aと12bを構成したので、向かい合う結合孔間の不要
結合を小さくするため結合孔の面積を非常に小さくした
状態でも、良好な分波特性が得られる効果がある。
は、正方形主導波管1の平行な向かい合う2つの壁面上
に方形主導波管1の管軸と直角をなす方向に2分割され
た結合孔を設けたものを示したが、図5に示すように、
正方形主導波管1の平行な向かい合う2つの壁面と2つ
の方形分岐導波管3a、3bの間に、上下対象面Aを中
心に対称という条件を保ちながら、正方形主導波管1の
管軸と直角をなす方向に4分割された結合孔13a、1
3bを設けても、図2に示すと同様な等分割とする電気
壁が得られて、上記実施の形態1と同様な効果が期待で
きる。また更に、2n分割(n≧3)された結合孔とし
ても同様な効果がある。
おける分波器を図について説明する。図6は本実施の形
態の導波管形分波器の構成を示す斜視図である。図にお
いて、14はある周波数帯の電波を伝送する方形主導波
管である。15a〜15dはこの方形主導波管18の平
行な向かい合う2つの壁面上に設けられ、かつ、方形主
導波管14の管軸と直角をなす方向で、図2と同様に壁
面の上下対称面Aを中心にして上下対称に2分割して設
けられた結合孔である。16a〜16dは伝送される電
波の偏波面と平行な上記方形主導波管14の向かい合う
2つの壁面からこの方形主導波管14の管軸と直角をな
す方向に上記結合孔15a〜15dを介して各々分岐す
る複数の円筒形分岐導波管、17a〜17dはこれらの
円筒形分岐導波管内に設けられた複数の結合孔、18a
〜18dはこれらの結合孔17a〜17dおよび2分割
結合孔15a〜15dによって仕切られた複数の空胴共
振器、19a〜19dは円筒形分岐導波管16a〜16
dと結合孔17a〜17dと空胴共振器18a〜18d
とで構成される複数の導波管形高周波フィルタである。
これらの結合孔15a〜15dの面積は、分岐する周波
数によって互いに同一の面積でなくてもよい。20はこ
の方形主導波管14の1端を短絡する短絡導体板、P1
は方形主導波管1の入力端である。
する。方形主導波管14の入力端P1より入射されたあ
る周波数帯の電波の基本モードは、2分割結合孔15a
〜15dにより4つの周波数帯域に分けられて4つの導
波管形高周波フィルタ19a〜19d中を各々伝搬して
いく。上記分波器において、各2分割結合孔15a、1
5b、15cおよび15dは、方形主導波管18の管軸
と直角をなす方向に、壁面の上下対称面を中心に対称に
2分割されているので、図1の実施の形態1の分波器と
同様に、2分割結合孔15a〜15dの分割距離を調整
することにより、図2に類似した状態を作り出し、TM
21モードおよびTE21モードの発生をある程度抑制
することができる。
器によれば、分岐部での高次モードの発生を抑制するよ
う、方形主導波管14の平行な向かい合う2つの壁面と
4つの導波管形高周波フィルタ19a〜19dの間に、
方形主導波管14の管軸と直角をなす方向に2分割され
た結合孔15a〜15dを構成したので、向かい合う結
合孔間の不要結合を小さくするため結合孔の面積を非常
に小さくした状態でも、広帯域にわたって良好な分波特
性が得られる効果がある。
割結合孔および導波管形高周波フィルタを4つ設けた場
合を示したが、これらの2分割結合孔および導波管形高
周波フィルタを5つ以上設けてた場合でも同様な効果が
期待できることは言うまでもない。
おける偏分波器を図について説明する。図7は本実施の
形態における導波管形偏分波器の構成を示す斜視図であ
る。図において、1は各々直交する2つの偏波からなる
計2種類の電波を伝送する正方形主導波管、12aはこ
の正方形主導波管1のある1つの壁面上に設けられ、か
つ、正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向で、図2
と同様に壁面の上下対称面Aを中心にして上下対称に2
分割された結合孔である。正方形主導波管1の管軸と直
角方向に分岐する方形分岐導波管3a、方形分岐導波管
3a内の誘導性アイリス4a、誘導性アイリス4aと結
合孔12aで仕切られた複数の空胴共振器5a、これら
で構成される導波管形高周波フィルタ6aは実施の形態
1における対応要素と同等のものである。また、正方形
主導波管1に挿入された金属薄板7、正方形主導波管1
の入力端P1正方形主導波管1の出力端P2も上記実施
の形態の対応番号と同じものである。
明する。正方形主導波管1の入力端P1より入射された
計2種類の電波の中の金属薄板7と平行な向きの偏波面
をもつ電波の基本モードは、2分割結合孔12aにより
方形分岐導波管3aの基本モードに結合し導波管形高周
波フィルタ6a中を伝搬していく。また、金属薄板7と
直角をなす向きの偏波面をもつ電波は、2分割結合孔1
2aとは結合することなく、かつ、金属薄板7にてほと
んど反射することなく正方形主導波管1の出力端P2か
ら出ていく。上記偏分波器において、2分割結合孔12
aは正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向に、壁面
の上下対称面を中心に対称に2分割されているので、図
1の実施の形態1の分波器と同様に、2分割結合孔12
aの分割距離を調整することにより、図2に類似した状
態を作り出し、TM21モードおよびTE21モードの
発生をある程度抑制することができる。
波器によれば、分岐部での高次モードの発生の発生を抑
制するよう、正方形主導波管1のある1つの壁面と1つ
の導波管形高周波フィルタ6aの間に、正方形主導波管
1の管軸と直角をなす方向に2分割された結合孔12a
を構成したので、正方形主導波管1の入射端P1におけ
る入力電波の不要反射を小さくするために結合孔の面積
を非常に小さくした状態でも、広帯域にわたって良好な
分波特性が得られる効果がある。
態5における偏分波器を図について説明する。図8は本
実施の形態における導波管形偏分波器の構成を示す斜視
図である。また図9は図8の構成の偏分波器における磁
界分布を示す図である。図8において、1は各々直交す
る2つの偏波からなる計2種類の電波を伝送する正方形
主導波管、12aおよび12cはこの正方形主導波管1
の隣り合う2つの壁面上に設けられ、かつ、正方形主導
波管1の管軸と直角をなす方向で、図2と同様に壁面の
上下対称面Aを中心にして上下対称に各々2分割された
結合孔である。方形分岐導波管3a、複数の誘導性アイ
リス4a、複数の空胴共振器5a、これらで構成される
第1の導波管形高周波フィルタ6aは実施の形態1にお
ける対応要素と同等のものである。他方向に分岐する方
形分岐導波管3c、複数の誘導性アイリス4c、複数の
空胴共振器5c、これらで構成される第2の導波管形高
周波フィルタ6cも、それぞれ一方の第1の導波管形高
周波高周波フィルタ6aのそれに対応する各要素であ
る。8は正方形主導波管1の1端を短絡する導体短絡板
である。
明する。正方形主導波管1の入力端5より入射された計
2種類の電波の中の方形分岐導波管3aの管軸と直角を
なす向きの偏波面をもつ電波の基本モードは、2分割結
合孔12aにより方形分岐導波管3aの基本モードに結
合し第1の導波管形高周波フィルタ6a中を伝搬してい
く。また、方形分岐導波管3cの管軸と直角をなす向き
の偏波面をもつ電波の基本モードは、2分割結合孔12
cにより方形分岐導波管3cの基本モードに結合し第2
の導波管形高周波フィルタ6b中を伝搬していく。上記
偏分波器において、2分割結合孔12aおよび12cは
正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向にしかも壁面
中心線に対し上下対称に各々2分割されているので、図
1の実施の形態1の分波器と同様に、2分割結合孔12
a、12cの分割距離を調整することにより、図2に類
似した状態を作り出し、TM21モードおよびTE21
モードの発生をある程度抑制することが可能である。ま
た、図9に示すように、隣り合う結合孔間の不要結合に
最も大きく寄与する高次モードであるTE20モードの
管軸方向磁界成分の最も強いところが、2分割結合孔1
2cの結合孔間の導体部にあたるため、2分割結合孔1
2cがTE20モードにより与えられる不要結合は小さ
くなり、従って、不要な交差偏波の発生もある程度抑制
することが可能である。分割結合孔12cに結合される
所望の電波の基本モードすなわちTE01モードについ
ても同様である。
波器によれば、正方形主導波管1の隣り合う2つの壁面
と2つの導波管形高周波フィルタ6a、6cの間に、正
方形主導波管1の管軸と直角をなす方向に2分割された
結合孔12a、12cを構成したので、隣り合う結合孔
間の不要結合を小さくするために結合孔の面積を非常に
小さくした状態でも、広帯域にわたって良好な分波特性
が得られる効果がある。また、高いアイソレーション特
性が得られる効果もある。
おける偏分波器を図について説明する。図10は本実施
の形態における導波管形偏分波器の構成を示す斜視図で
ある。図において、1は2つの異なる周波数帯にて各々
直交する2つの偏波からなる計4種類の電波を伝送する
正方形主導波管、12a、12b、12c及び12dは
この正方形主導波管1の4つの壁面上に設けられ、か
つ、正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向で、図2
と同様に壁面の上下対称面Aを中心にして上下対称に各
々2分割された結合孔である。方形分岐導波管3a、複
数の誘導性アイリス4a、複数の空胴共振器5a、これ
らで構成される第1の導波管形高周波フィルタ6aは他
の実施の形態における対応要素と同等のものである。方
形分岐導波管3b、複数の誘導性アイリス4b、複数の
空胴共振器5b、第2の導波管形高周波フィルタ6b
や、方形分岐導波管3c、誘導性アイリス4c、複数の
空胴共振器5c、第3の導波管形高周波フィルタ6c
や、方形分岐導波管3d、複数の誘導性アイリス4d、
複数の空胴共振器5d、第4の導波管形高周波フィルタ
6dも、それぞれ第一の導波管形高周波フィルタ6aと
その構成と同等の要素である。導体短絡板8、正方形主
導波管1の入力端P1も既出の同番号のそれと同じであ
る。
明する。正方形主導波管1の入力端5より入射された計
4種類の電波の中の低い方の周波数帯にて方形分岐導波
管3aの管軸と直角をなす向きの偏波面をもつ電波の基
本モードは、2分割結合孔12aにより方形分岐導波管
3aの基本モードに結合し導波管形高周波フィルタ6a
中を伝搬していく。また、高い方の周波数帯にて方形分
岐導波管3bの管軸と直角をなす向きの偏波をもつ電波
の基本モードは、2分割結合孔12bにより方形分岐導
波管3bの基本モードに結合し導波管形高周波フィルタ
6b中を伝搬していく。また、低い方の周波数帯にて方
形分岐導波管3cの管軸と直角をなす向きの偏波をもつ
電波の基本モードは、2分割結合孔12cにより方形分
岐導波管3cの基本モードに結合し導波管形高周波フィ
ルタ6c中を伝搬していく。更に、高い方の周波数帯に
て方形分岐導波管3dの管軸と直角をなす向きの偏波を
もつ電波の基本モードは、2分割結合孔12dにより方
形分岐導波管3dの基本モードに結合し導波管形高周波
フィルタ6d中を伝搬していく。
a、12b、12cおよび12dは正方形主導波管1の
管軸と直角をなす方向にしかも壁面中心線に対して上下
対称に各々2分割されている。従って図1の実施の形態
1の分波器と同様に、2分割結合孔12a〜12dの分
割距離を調整することで、図2に類似した状態を作り出
し、TM21モードおよびTE21モードの発生をある
程度抑制することが可能である。また、図8の実施の形
態5の偏分波器と同様に、結合孔間の不要結合に最も大
きく寄与する高次モードであるTE20モードの管軸方
向磁界成分の最も強いところが、図9に示すように2分
割結合孔12a〜12dの結合孔間の導体部にあたるた
め、2分割結合孔12a〜12dがTE20モードによ
り与えられる不要結合は小さくなり、従って、不要な交
差偏波の発生もある程度抑制することが可能である。
分波器によれば、正方形主導波管1の4つの壁面と4つ
の導波管形高周波フィルタ6a、6b、6cおよび6d
は、正方形主導波管1の管軸と直角をなす方向に各々2
分割された結合孔12a、12b、12cおよび12d
を用いて構成したので、向かい合うあるいは隣り合う結
合孔間の不要結合を小さくするために結合孔の面積を非
常に小さくした状態でも、広帯域にわたって良好な分波
特性が得られる効果がある。また、高いアイソレーショ
ン特性が得られる効果もある。更に、この構成のみで優
れた分離が得られ、従来例のように合成回路を必要とし
ないため、偏分波器全体の小形化が達成できる効果もあ
る。
めの他の手法を採用した構成を以下に説明する。図11
は本発明の実施の形態7における偏分波器の構成を示す
斜視図である。また図12は図11の構成の偏分波器に
おける磁界分布を示す図である。図11において、1は
各々直交する2つの偏波からなる計2種類の電波を伝送
する正方形主導波管、21aおよび21cはこの正方形
主導波管1の隣り合う2つの壁面上において正方形主導
波管1の各壁面を上下4分割した1/4面に結合中心線
がくるように設定された結合孔である。図の例では上か
ら約1/4の面の中心に結合するように設けられてい
る。方形分岐導波管3a、複数の誘導性アイリス4a、
複数の空胴共振器5a、第1の導波管形高周波フィルタ
5aや、方形分岐導波管3c、複数の誘導性アイリス4
c、複数の空胴共振器5c、第2の導波管形高周波フィ
ルタ6cは他の実施の形態における対応する要素と同等
のものである。導体短絡板8も他の実施の形態のそれと
同じである。
明する。正方形主導波管1の入力端P1より入射された
計2種類の電波の中の方形分岐導波管3aの管軸と直角
をなす向きの偏波面をもつ電波の基本モードは、結合孔
21aにより方形分岐導波管3aの基本モードに結合し
導波管形高周波フィルタ6a中を伝搬していく。また、
方形分岐導波管3cの管軸と直角をなす向きの偏波面を
もつ電波の基本モードは、結合孔21cにより方形分岐
導波管3cの基本モードに結合し導波管形高周波フィル
タ6c中を伝搬していく。
aは正方形主導波管1の壁面上において正方形主導波管
1の管軸方向の中心線から壁面高の約1/4外れた位置
に設けられているため、図12に示すように、方形分岐
導波管3cの管軸と直角をなす向きの電波が入射した場
合において、隣り合う結合孔間の不要結合に最も大きく
寄与する高次モードであるTE02モードの管軸方向磁
界成分の最も強いところから結合孔が外れている。従っ
て結合孔21a、21c間の不要結合は小さくなり、そ
の結果、不要な交差偏波の発生もある程度抑制すること
が可能である。また、基本モードであるTE10は磁界
分布が高さ方向に一様であるため、結合孔21aの結合
孔が外れていることによる所望の結合に対する劣化は小
さい。結合孔21cについても同様である。
分波器によれば、正方形主導波管1の隣り合う2つの壁
面と2つの導波管形高周波フィルタ6a、6cの間に、
正方形主導波管1の管軸方向の中心線から互いに壁面高
さで1/4外れた位置に結合孔21a、21cを構成し
たので、隣り合う結合孔間の不要結合が小さくなり、高
いアイソレーション特性が得られる効果がある。
づいて説明する。図において、22aおよび22cはこ
の正方形主導波管1の隣り合う2つの壁面上において正
方形主導波管1の管軸方向の中心線から互いに遠ざかる
方向に壁面高の約1/4外れた位置に各々1つずつ設け
られた結合孔である。以下、正方形主導波管1、方形分
岐導波管3a、複数の誘導性アイリス4a、複数の空胴
共振器5a、第1の導波管形高周波フィルタ6aや、方
形分岐導波管3c、複数の誘導性アイリス4c、複数の
空胴共振器5c、第2の導波管形高周波フィルタ6c等
は、先の実施の形態の対応する要素と同じものである。
す偏分波器と同じであるので、詳細記述は省略する。ま
た、その特性についても同じである。
け図14に示す。図14において、23aおよび23c
はこの正方形主導波管1の隣り合う2つの壁面上におい
て正方形主導波管1の管軸方向の中心線から互いに右旋
回方向に壁面高の1/4外れた位置に各々1つずつ設け
られた結合孔である。その他の各要素は先の実施の形態
のそれと同じものである。
4ずれた位置に設けるのであれば、どのような組合せで
あってもよい。
おける偏分波器を図15に基づいて説明する。図におい
て、10は直交する2つの偏波からなる計2種類の電波
を伝送する円形主導波管、11はこの円形主導波管10
の一端に設けられた短絡導体板である。また24cおよ
び24aは、円形主導波管10の壁面における短絡導体
板11より使用周波数帯の円形主導波管管内波長の約1
/4以下離れた位置と、同管内波長の約3/4離れた位
置とに、各々1つずつ、互いの孔面が直交するように設
けられた結合孔である。25aおよび25cは上記結合
孔24a、24cに各々接続された2段の方形導波管ス
テップ、3aおよび3cは円形主導波管8から結合孔2
4a、24cと2段の方形導波管ステップ25a、25
cを介して管軸が互いに直交するように各々分岐する2
つの方形分岐導波管である。ここでステップ25aは導
波管3aより、ステップ25cは導波管3cより高さを
低くしてある。さらに結合孔24a、24cから導波管
3a、3cまでの長さをそれぞれC、Dの長さとしてい
る。その他の要素については、先の実施の形態における
対応番号の要素と同等のものである。
明する。円形主導波管10の入力端P1より入射された
計2種類の電波の中の方形分岐導波管3aの管軸と垂直
をなす偏波面をもつ電波の基本モードは、結合孔24a
により方形導波管ステップ25aおよび方形分岐導波管
3aの基本モードに結合し導波管形高周波フィルタ6a
中を伝搬していく。また、方形分岐導波管3cの管軸と
垂直をなす偏波面をもつ電波の基本モードは、結合孔2
4cにより方形導波管ステップ25cおよび方形分岐導
波管3cの基本モードに結合し導波管形高周波フィルタ
6c中を伝搬していく。
ステップ25a、25cは2段のステップ間の方形導波
管高さを変化させることでインピーダンス変成器として
機能する。また、結合孔24aから短絡導体板11の間
の円形導波管はその管軸長を変化させることでスタブと
して機能する。同様に、結合孔24cから短絡導体板1
1の間の円形導波管はその管軸長を変化させることでス
タブとして機能する。一方、2段のステップ間の方形導
波管はその管軸長C及びDを伸縮することで、円形導波
管のスタブ機能を補間することができる。従って、結合
孔24cと短絡導対板11間の距離を十分小さくした状
態で、所望の電波をその周波数帯に応じて分岐できる。
その際に、方形分岐導波管3a、3cの各ステップ間の
長さC、Dを調整することで、所望の電波を効率的に方
形分岐導波管3a、3c側に抽出する。
偏分波器によれば、結合孔24cと短絡導体板11間の
距離を十分小さくした状態で、所望の電波を効率的に分
岐導波管3a、3cに抽出する構成としたので、短絡導
体板からみて短距離に、しかも2つの結合孔24a、2
4c間の距離を大きくすることが可能で、偏分波器全体
の構造をコンパクトにして高いアイソレーション特性が
得られる効果がある。
波管に代えて、図16に示すような正方形主導波管を用
いても同様な効果が期待できる。
波管の向かい合う2つの壁面の高さ方向に2分した中心
線に対して上下対称な2つの結合面を設けて分岐する2
つの導波管形高周波フィルタを構成したので、小形で広
帯域にわたって良好な分波特性が得られる効果がある。
向に各々分岐する複数の導波管形高周波フィルタを設け
たので、装置を小型化して、使用周波数帯域を数多く細
かく分離することができる効果がある。
波管の隣り合う2つの壁面に設けられた壁面の高さ方向
に2分した中心線に対して上下対称な結合面を備えて分
岐する2つの導波管形高周波フィルタを構成したので、
小形で広帯域にわたって良好な分波特性が得られ得られ
る効果がある。
れた結合孔としたので、小形でより広帯域にわたって良
好な分波特性が得られる効果がある。
と、この主導波管の隣り合う2つの壁面に設けた壁面の
高さ方向に中心線から1/4ずれた線上の結合孔で分岐
する2つの導波管形高周波フィルタとで導波管形偏分波
器を構成したので小型で、高いアイソレ−ション特性が
得られる効果がある。
と、この主導波管の中心軸に対して互いに直角に、短絡
板からの距離が一方は分岐する信号波長に対して1/4
波長以内となるところから、他方は同波長の約3/4波
長となるところから分岐し、かつ主導波管から遠ざかる
方向に広がる2段のステップ状の高さをもつ導波管形フ
ィルタとで導波管形偏分波器を構成したので、小型で、
高いアイソレーション特性が得られる効果がある。
波器の構成を示す斜視図である。
波管内のTE10モードの電磁界分布を示す断面図であ
る。
波管内のTM21モードの電磁界分布を説明する断面図で
ある。
波管内のTE21モードの電磁界分布を説明する断面図で
ある。
波器の構成を示す斜視図である。
波器の構成を示す斜視図である。
分波器の構成を示す斜視図である。
分波器の構成を示す斜視図である。
導波管内のTE20モードの電磁界分布を示す断面図であ
る。
偏分波器の構成を示す斜視図である。
偏分波器の構成を示す斜視図である。
主導波管内のTE02モードの電磁界分布を示す断面図で
ある。
器の構成を示す斜視図である。
管形偏分波器の構成を示す斜視図である。
偏分波器の構成を示す斜視図である。
器の構成を示す斜視図である。
ある。
である。
である。
である。
である。
岐導波管、4a,4b,4c,4d 誘導性アイリス、
5a,5b,5c,5d 空胴共振器、6a,6b,6
c,6d 導波管形高周波フィルタ、7 金属薄板、8
導体短絡板、10 円形主導波管、11 導体短絡
板、12a,12b,12c,12d 2分割結合孔、
13a,13b,13c,13d 4分割結合孔、14
方形主導波管、15a,15b,15c,15d 2
分割結合孔、16a,16b,16c,16d 円形分
岐導波管、17a,17b,17c,17d 結合孔、
18a,18b,18c,18d 円形空胴共振器、1
9a,19b,19c,19d 導波管形高周波フィル
タ、20 短絡導体板、21a,21c 結合孔、22
a,22c 結合孔、23a,23c 結合孔、24
a,24c 結合孔、25a,25c 方形導波管ステ
ップ。
Claims (9)
- 【請求項1】 主導波管の中心軸に対して向かい合う2
つの壁面に設けられた結合孔を有する導波管形フィルタ
を用いた導波管形分波器において、 上記各導波管形フィルタは、それぞれ上記主導波管の一
方の壁面の高さ方向に2分した中心線に上下対称に2つ
の結合孔を設けたことを特徴とする導波管形分波器。 - 【請求項2】 導波管形フィルタは、主導波管の中心軸
に対して向かい合うように設けられたことを特徴とする
請求項1記載の導波管形分波器。 - 【請求項3】 主導波管の壁面に設けられた結合孔を有
する導波管形フィルタを用いた導波管形偏分波器におい
て、 上記導波管形フィルタは、上記主導波管の壁面の高さ方
向に2分した中心線に上下対称に2つの結合孔を設けた
ことを特徴とする導波管形偏分波器。 - 【請求項4】 主導波管の1端には短絡板を設け、導波
管形フィルタは、2個設置し、上記短絡板の近傍に上記
主導波管の中心軸に対して互いに直角方向に設置し、か
つ上記各導波管形フィルタは、それぞれ上記主導波管の
壁面の高さ方向に2分した中心線に上下対称に2つの結
合孔を設けたことを特徴とする請求項3記載の導波管形
偏分波器。 - 【請求項5】 主導波管の1端には短絡板を設け、導波
管形フィルタは、4個設置し、上記短絡板の近傍に上記
主導波管の中心軸に対してそれぞれ直角方向に設置し、
かつ上記各導波管形フィルタは、それぞれ上記主導波管
の壁面の高さ方向に2分した中心線に上下対称に2つの
結合孔を設けたことを特徴とする請求項3記載の導波管
形偏分波器。 - 【請求項6】 主導波管中の結合孔は、nを2以上の正
の整数とする2n個としたことを特徴とする請求項1ま
たは請求項3いずれか記載の導波管形分波器または導波
管形偏分波器。 - 【請求項7】 主導波管の1端には短絡板を設け、かつ
主導波管の壁面に設けられた結合孔を有する導波管形フ
ィルタを複数個用いた導波管形偏分波器において、 上記導波管形フィルタは、2個を主導波管の中心軸に対
して互いに直角に設置し、かつ上記主導波管の壁面の高
さ方向に約4等分した中心軸に平行な上下いずれか4分
の1の位置の中心に結合孔を設けたことを特徴とする導
波管形偏分波器。 - 【請求項8】 主導波管の導波管形フィルタは、2個を
主導波管の中心軸に対して互いに直角に、主導波管に設
けた短絡板からの距離を一方は分岐する信号波長に対し
て1/4波長以内の距離に、他方は同上波長に対して約
3/4波長離れた距離に設置し、かつ上記各導波管フィ
ルタは、上記主導波管から遠ざかる方向に広がる2段の
ステップ状の高さを持つようにしたことを特徴とする請
求項7記載の導波管形偏分波器。 - 【請求項9】 主導波管は、正方形としたことを特徴と
する請求項7記載の導波管形分波器または導波管形偏分
波器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18321796A JP4076594B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 導波管形分波器及び偏分波器 |
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