(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に電波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開口端に保持された誘電材料からなる誘電体フィーダと、前記導波管内に挿入されたプローブとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と前記導波管の内面に固定される保持部とを設けると共に、この保持部の端面に前記プローブと約４５度の角度で交叉して前記導波管の径方向へ延びる９０度移相部を形成し、前記９０度移相部が溝幅の異なる複数の凹溝を前記導波管の管軸方向へ連続させた段付き溝からなり、前記各凹溝がそれぞれ電波の約１／４波長の深さを有することを特徴とする一次放射器。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記段付き溝が幅広な凹溝の底面に幅狭な凹溝を連続させた２段に構成されていることを特徴とする一次放射器。
【請求項３】
一端に電波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開口端に保持された誘電材料からなる誘電体フィーダと、前記導波管内に挿入されたプローブとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と前記導波管の内面に固定される保持部とを設けると共に、この保持部の端面に前記プローブに対して約４５度の角度で交叉して前記導波管の径方向へ延びる９０度移相部を形成し、前記９０度移相部が板厚の異なる複数の凸部を前記導波管の管軸方向へ連続させた段付き突起からなり、前記各凸部がそれぞれ電波の約１／４波長の高さを有することを特徴とする一次放射器。
【請求項４】
請求項３の記載において、前記段付き突起が幅広な凸部の端面に幅狭な凸部を突出させた２段に構成されていることを特徴とする一次放射器。
【請求項５】
請求項１または３の記載において、前記放射部が前記導波管の開口端から突出方向へ広がるラッパ状に形成されていると共に、該放射部の端面に複数の環状溝が形成されていることを特徴とする一次放射器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星放送反射式アンテナ等に備えられる一次放射器に係り、特に、円偏波を直線偏波に変換するのに好適な一次放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７はこの種の一次放射器の従来例を示すものであり、同図（ａ）は左側面図、同図（ｂ）は断面図である。この一次放射器は、一端にホーン部１ａを有し他端を閉塞面１ｂとした導波管１と、導波管１の内部に設置された９０度移相板２と、導波管１の壁面から内部に挿入された第１および第２プローブ３，４とを具備しており、これらプローブ３，４と閉塞面１ａとの距離は管内波長の約１／４波長分だけ離れている。ホーン部１ａは円錐状に開口しており、このホーン部１ａを含め導波管１は亜鉛ダイキャスト等で一体成形されている。９０度移相板２は所定の厚さを有する誘電体板からなり、この９０度移相板２はホーン部１ａの開口端から挿入され、導波管１の内壁に圧入等により固定されている。両プローブ３，４は互いに直交しており、９０度移相板２は第１および第２プローブ３，４に対して略４５度傾いた状態で設置されている。
【０００３】
このように構成された一次放射器において、衛星から送信された左旋円偏波および右旋円偏波は、ホーン部１ａから導波管１の内部に導かれ、９０度移相板２により直線偏波に変換される。図７に示す例では、左旋円偏波が垂直偏波に変換され、右旋円偏波が水平偏波に変換されるため、左旋円偏波は導波管１内に垂直に設置されている第１プローブ３により受信され、右旋円偏波は導波管１内に水平に設置されている第２プローブ４により受信され、その受信信号は図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信号に周波数変換されて出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の如く構成された従来の一次放射器においては、導波管１の先端から突出するホーン部１ａには所望の開口径と長さが必要であり、しかも、このホーン部１ａに続く導波管１の内部に９０度移相板２を固定する必要があるため、一次放射器が導波管１の軸線方向に長くなるという問題があった。特に、導波管１の内部に固定される９０度移相板２については、円偏波を直線偏波に変換するために十分な長さを必要とするため、導波管１の全長が９０度移相板２の設置スペースによって大きくなり、このことが一次放射器の小型化を妨げる大きな要因となっていた。また、９０度移相板２はホーン部１ａから挿入されて導波管１の内部に固定されるが、この９０度移相板２を両プローブ３，４に対して略４５度傾いた状態で精度良く固定するのは困難であり、組立作業性が悪いという問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導波管の開口端に放射部を有する誘電体フィーダを保持すると共に、この誘電体フィーダの放射部とは反対側の部位にプローブに対して約４５度の角度で交叉して導波管の径方向へ延びる９０度移相部を形成し、この９０度移相部を幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起にて構成することとする。このように構成すると、誘電体フィーダがホーン部と９０度移相板としての両機能を有するため、一次放射器の全長を大幅に短くすることができると共に、段付き溝または段付き突起からなる９０度移相部によって直交する偏波に対してインピーダンス整合することができ、しかも、９０度移相部をプローブに対して精度良く位置合わせすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の一次放射器では、一端に電波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開口端に保持された誘電材料からなる誘電体フィーダと、前記導波管内に挿入されたプローブとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と前記導波管の内面に固定される保持部とを設けると共に、この保持部の端面に前記プローブと約４５度の角度で交叉して前記導波管の径方向へ延びる９０度移相部を形成し、前記９０度移相部が溝幅の異なる複数の凹溝を前記導波管の管軸方向へ連続させた段付き溝からなり、前記各凹溝がそれぞれ電波の約１／４波長の深さを有する構成とした。
【０００７】
また、本発明の一次放射器では、一端に電波の導入用の開口を有する導波管と、この導波管の開口端に保持された誘電材料からなる誘電体フィーダと、前記導波管内に挿入されたプローブとを備え、前記誘電体フィーダに前記導波管の開口端から突出する放射部と前記導波管の内面に固定される保持部とを設けると共に、この保持部の端面に前記プローブに対して約４５度の角度で交叉して前記導波管の径方向へ延びる９０度移相部を形成し、前記９０度移相部が板厚の異なる複数の凸部を前記導波管の管軸方向へ連続させた段付き突起からなり、前記各凸部がそれぞれ電波の約１／４波長の高さを有する構成とした。
【０００８】
このように構成すると、誘電体フィーダの放射部から入力した円偏波が９０度移相部で直線偏波に変換されるため、一次放射器の全長を大幅に短くすることができと共に、９０度移相部が幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起からなるため、直交する偏波に対してインピーダンス整合することができ、しかも、９０度移相部が誘電体フィーダに一体形成されているため、９０度移相部をプローブに対して精度良く位置合わせすることができる。その際、段付き溝を構成する凹溝や段付き突起を構成する凸部の数は特に限定されないが、段付き溝を幅広な凹溝の底面に幅狭な凹溝を連続させた２段構成にしたり、段付き突起を幅広な凸部の端面に幅狭な凸部を突出させた２段に構成にすると、９０度移相部の長さを効果的に短縮することができて好ましい。
【０００９】
また、上記の構成において、前記放射部が前記導波管の開口端から突出方向へ広がるラッパ状に形成されていると共に、該放射部の端面に複数の環状溝が形成されていると、放射部の端面と環状溝の底面で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされるため、放射部に向かう電波の反射成分がほとんどなくなり、電波を効率良く誘電体フィーダに収束させることができる。
【００１０】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施例に係る一次放射器の断面図、図２は図１の矢印Ａ方向から見た側面図、図３は該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの斜視図である。
【００１１】
これらの図に示すように、本実施例に係る一次放射器は、一端を開口し他端を閉塞面５ａとした断面円形の導波管５と、この導波管５の開口端に保持された誘電体フィーダ６とを具備しており、導波管５の内部には第１プローブ７と第２プローブ８が互いに直交するように設置されている。これらプローブ７，８と閉塞面５ａとの距離は管内波長λｇの約１／４波長分だけ離れており、両プローブ７，８は図示せぬコンバータ回路に接続されている。
【００１２】
誘電体フィーダ６は誘電正接の低い誘電材料からなり、本実施例の場合は価格の点を考慮して安価なポリエチレン（誘電率ε＝２．２５）が用いられている。この誘電体フィーダ６は、一端面に９０度移相部としての凹部９を有する保持部６ａと、保持部６ａの他端から円錐状に連続する放射部６ｂとで構成されており、放射部６ｂは導波管５の開口端から外部に突出している。保持部６ａの外径は導波管５の内径とほぼ同じに設定されており、この保持部６ａを導波管５の開口端内面に圧入することにより、誘電体フィーダ６は導波管５に固定されている。凹部９は幅広な凹溝９ａの底面に幅狭な凹溝９ｂを連続させた段付き孔であり、両凹溝９ａ，９ｂの深さは誘電体フィーダ６内を伝播する電波波長λεの約１／４波長に設定されている。図２に示すように、凹部９（凹溝９ａ，９ｂ）は導波管５の径方向へ延びており、その延出方向は第１および第２プローブ７，８に対してそれぞれ略４５度の角度で交叉している。
【００１３】
このように構成された一次放射器において、衛星から送信された左旋円偏波および右旋円偏波は、放射部６ｂから進入して誘電体フィーダ６内を伝播し、保持部６ａの端面に形成された凹部９により、左旋円偏波は垂直偏波に変換され、右旋円偏波は水平偏波に変換される。その際、凹部９を構成する両凹溝９ａ，９ｂの深さは誘電体フィーダ６内を伝播する電波波長λεの約１／４波長に設定されているため、保持部６ａの端面および幅狭な凹溝９ｂの底面で反射した電波と、幅広な凹溝９ａの底面で反射した電波との位相が逆転してキャンセルされる。これにより、誘電体フィーダ６内を伝播して導波管５内に向かう電波の反射成分がほとんどなくなり、誘電体フィーダ６と導波管５とのインピーダンス整合が良好になる。そして、導波管５に入力した水平偏波と垂直偏波からなる直線偏波のうち、垂直偏波に変換された左旋円偏波は第１プローブ７により受信され、水平偏波に変換された右旋円偏波は第２プローブ８により受信され、その受信信号は図示せぬコンバータ回路でＩＦ周波数信号に周波数変換されて出力される。
【００１４】
上記した第１実施例にあっては、放射部６ｂを有する誘電体フィーダ６の保持部５ａの端面に形成された凹部９が円偏波を直線偏波に変換する９０度移相部として機能するため、導波管５と誘電体フィーダを含む一次放射器の全長を小型化することができる。また、保持部６ａに十分な長さを確保しても誘電体フィーダ６の全長が長くならないため、誘電体フィーダ６の姿勢を安定化することができ、しかも、誘電体フィーダ６に９０度移相部としての凹部９が一体形成されているため、凹部９をプローブ７，８に対して精度良く位置合わせすることができる。さらに、凹部９が２つの凹溝９ａ，９ｂを階段状に連続させた段付き孔からなり、両凹溝９ａ，９ｂの深さが誘電体フィーダ６内を伝播する電波波長λεの約１／４波長に設定されているため、各凹溝９ａ，９ｂの底面と開放端で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされ、誘電体フィーダ６と導波管５とのインピーダンス整合が良好になる。
【００１５】
図４は本発明の第２実施例に係る一次放射器の断面図、図５は図４の矢印Ｂ方向から見た側面図であり、図１〜図３に対応する部分には同一符号を付してある。
【００１６】
この第２実施例が前述した第１実施例と相違する点は、誘電体フィーダ６の保持部６ａの端面に９０度移相部としての凸部１０を形成したことにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。この凸部１０は凹部９を逆にした形状、すなわち、幅広な凸部１０ａの端面から幅狭な凸部１０ｂが突出する段付き突起であり、両凸部１０ａ，１０ｂの高さは誘電体フィーダ６内を伝播する電波波長λεの約１／４波長に設定されている。したがって、誘電体フィーダ６内を伝播して保持部６ａの端面に向かう電波のうち、両凸部１０ａ，１０ｂの端面と底面側で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされるため、誘電体フィーダ６内を伝播する電波の反射成分がほとんどなくなり、誘電体フィーダ６と導波管５のインピーダンス整合が良好になる。
【００１７】
このように構成された一次放射器では、保持部６ａの端面に形成した凸部１０が円偏波を直線偏波に変換する９０度移相部として機能するため、第１実施例に比べると誘電体フィーダ６の全長は若干長くなるものの、ほぼ同様の効果を奏することができる。
【００１８】
なお、本発明による一次放射器は上記各実施例に限定されず、種々の変形例を採用することができる。例えば、９０度移相部として機能する凹部９や凸部１０の段数を適宜増減したり、導波管５や誘電体フィーダ６の保持部６ａの断面形状を円形に代えて角形にすることも可能である。
【００１９】
また、誘電体フィーダの放射部の形状も上記各実施例の円錐形に限定されず、放射部自体の長さもより縮めるために、図６に示すように、放射部６ｂをラッパ状に広がる形状にしても良い。この場合、放射部６ｂの端面に複数の環状溝１１を形成し、各環状溝７の深さを空気中を伝播する電波波長λ0の約１／４波長に設定すると、放射部６ｂの端面と環状溝１１の底面で反射した電波の位相が逆転してキャンセルされるため、放射部６ｂに向かう電波の反射成分がほとんどなくなり、電波を効率良く誘電体フィーダ６に収束させることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２１】
導波管の開口端に放射部を有する誘電体フィーダを保持すると共に、この誘電体フィーダの放射部とは反対側の部位にプローブと約４５度の角度で交叉して導波管の径方向へ延びる９０度移相部を形成し、この９０度移相部を幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起にて構成すると、放射部から誘電体フィーダ内に入力した円偏波が９０度移相部で直線偏波に変換されるため、一次放射器の全長を大幅に短くすることができると共に、９０度移相部が幅方向に段差を持たせた段付き溝または段付き突起からなるため、直交する偏波に対してそれぞれ良好にインピーダンス整合することができ、しかも、９０度移相部が誘電体フィーダに一体形成されているため、９０度移相部をプローブに対して精度良く位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る一次放射器の断面図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図３】該一次放射器に備えられる誘電体フィーダの斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る一次放射器の断面図である。
【図５】図４の矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【図６】誘電体フィーダの変形例を示す断面図である。
【図７】従来例に係る一次放射器の説明図である。
【符号の説明】
５  導波管
５ａ  閉塞面
６  誘電体フィーダ
６ａ  保持部
６ｂ  放射部
７  第１プローブ
８  第２プローブ
９  凹部
９ａ，９ｂ  凹溝
１０，１０ａ，１０ｂ  凸部
１１  環状溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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