(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの周波数帯の信号を送信あるいは受信するために用いられる２周波共用フィードであって、
第１の内径の第１導波管と、
前記第１の内径よりも大きい第２の内径の第２導波管と、
前記第１導波管と前記第２導波管の間に設けられ、前記第１の内径より大きく前記第２の内径より小さい第３の内径のステップ変換部と、
前記第１導波管の前記ステップ変換部と反対側の端に設けられた第１反射板と、
前記第１導波管に設けられ、高い周波数帯の第１の信号が給電される第１プローブと、
前記第２導波管に設けられ、低い周波数帯の第２の信号が給電される第２プローブと、
前記第１導波管に設けられ、前記第１導波管の軸方向に第１の長さだけ前記第１プローブと離れた位置に配置された高い周波数帯の第３の信号が給電される第３プローブと、
前記第１反射板上に設けられ、前記第１導波管の軸方向に前記第１の長さを有し、前記第３プローブと平行に配置された第２反射板と、
前記第２導波管内に設けられ、前記第２導波管の軸方向に第２の長さだけ前記第２プローブと離れた位置に配置された低い周波数帯の第４の信号が給電される第４プローブと、
前記第２導波管の前記ステップ変換部側の端に設けられ、前記第２導波管の軸方向に前記第２の長さを有し、前記第４プローブと平行な方向に対向して配置された２つの第３反射板とを備え、
前記２つの第３反射板間の距離は、前記ステップ変換部の前記第２導波管と接する部分の直径と同じであり、
前記第１導波管、前記第２導波管および前記ステップ変換部を同軸上に配置したことを特徴とする、２周波共用フィード。
【請求項２】
２つの周波数帯の信号を送信あるいは受信するために用いられる２周波共用フィードであって、
断面が正方形の第１導波管と、
断面が前記第１導波管の断面より大きい正方形の第２導波管と、
前記第１導波管と前記第２導波管との間に設けられ、断面が前記第１導波管の断面より大きく前記第２導波管の断面より小さい正方形のステップ変換部と、
前記第１導波管の前記ステップ変換部と反対側の端に設けられた第１反射板と、
前記第１導波管に設けられ、高い周波数帯の第１の信号が給電される第１プローブと、
前記第２導波管に設けられ、低い周波数帯の第２の信号が給電される第２プローブと、
前記第１導波管に設けられ、前記第１導波管の軸方向に第１の長さだけ前記第１プローブと離れた位置に配置された高い周波数帯の第３の信号が給電される第３プローブと、
前記第１反射板上に設けられ、前記第１導波管の軸方向に前記第１の長さを有し、前記第３プローブと平行に配置された第２反射板と、
前記第２導波管に設けられ、前記第２導波管の軸方向に第２の長さだけ前記第２プローブと離れた位置に配置された低い周波数帯の第４の信号が給電される第４プローブと、
前記第２導波管の前記ステップ変換部側の端に設けられ、前記第２導波管の軸方向に前記第２の長さを有し、前記第４プローブと平行な方向に対向して配置された２つの第３反射板とを備え、
前記２つの第３反射板間の距離は、前記ステップ変換部の前記第２導波管と接する部分における断面正方形の一辺の長さと同じであり、
前記第１導波管、前記第２導波管および前記ステップ変換部を同軸上に配置したことを特徴とする、２周波共用フィード。
【請求項３】
前記第１導波管の所定の位置に設けられた第１円偏波変換部と、
前記第２導波管の所定の位置に設けられた第２円偏波変換部とをさらに備えた、請求項１または２に記載の２周波共用フィード。
【請求項４】
前記第１および第２の円偏波変換部は、誘電体板であり、直交する面上に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の２周波共用フィード。
【請求項５】
前記第１および第２の円偏波変換部は、複数本の金属ビスであることを特徴とする、請求項３に記載の２周波共用フィード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は２周波共用フィードに関し、特に２つの周波数帯の信号を送信あるいは受信するパラボラアンテナに用いられる２周波共用フィードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
衛星放送や衛星通信に使用される周波数帯は、Ｃバンド（３．４〜４．２ＧＨｚ）や、Ｋｕバンド（１０．７〜１４．５ＧＨｚ）などが多く用いられている。今後は、通信の高速化やマルチメディア化に伴い、高速かつ広帯域の通信に適したＫａバンド（１７．７〜２１．２ＧＨｚ）が徐々に利用される方向にある。
【０００３】
通常、これらの周波数帯の信号を送信あるいは受信するために用いられるアンテナは、パラボラアンテナが多く用いられる。パラボラアンテナは送信あるいは受信する周波数帯域の違いによって、１次放射器の大きさや、電気的な仕様が異なってくる。これらの仕様の違いは、主に使用される信号の波長の違いにより定まる。
【０００４】
一方、電波の有効利用の１つとして、直交する２つの偏波を同時に利用する方法がある。２つの偏波とは、直線偏波であれば水平偏波と垂直偏波であり、円偏波であれば右旋円偏波と左旋円偏波である。水平偏波と垂直偏波または右旋円偏波と左旋円偏波とは、電界方向が互いに直交する関係にあるため干渉しにくく、全く異なる信号として扱うことができる。したがって、限られた周波数帯域に対して電波を有効に利用することができる。現在では、２つの偏波を利用したアンテナやローノイズブロックダウンコンバータが多く使われており、たとえば、国内のＣＳ放送受信アンテナや、海外の衛星放送受信アンテナのほとんどで、この２つの偏波を共用する方式が採用されている。
【０００５】
２つの周波数帯域それぞれの２つの偏波を利用したアンテナが、特開昭５８−１７２００２号公報に記載されている。図２１は、従来のパラボラアンテナに用いられる１次放射器の横断面を含む斜視図である。図２１を参照して、従来の１次放射器は、電磁ホーン部２０３と、低い周波数帯用の円形導波管２０２と、高い周波数帯用の円形導波管２０１とを含む。低い周波数帯用の円形導波管２０２は、給電用として水平偏波用の矩形導波管２２１と垂直偏波用の矩形導波管２２２とを備える。高い周波数帯用の円形導波管２０１は、給電用として水平偏波用の矩形導波管２１２と垂直偏波用の矩形導波管２１１とを備える。また、高い周波数帯用の円形導波管２０１は、円孔状のモードフィルタ２３１，２３２，２３３をさらに含む。
【０００６】
高い周波数帯用の円形導波管２０１と低い周波数帯用の円形導波管２０２とは、それぞれの周波数帯で給電部が最良の状態で動作するように直径が定められ、高い周波数帯用の円形導波管２０１の直径は、低い周波数帯用の円形導波管２０２の直径よりも小さい。この直径の違いは、低い周波数帯の信号を低い周波数帯用の円形導波管２０２のみで給電されるようにし、高い周波数帯の信号を円形導波管２０２と円形導波管２０１とを通過させるためである。しかし、低い周波数帯用の円形導波管２０２と高い周波数帯用の円形導波管２０１とは、直径が異なるため、そのつなぎ目部分で段差が生じ、高い周波数帯の信号は段差の部分で特性インピーダンスの不整合を起こす。この段差の部分における高い周波数帯の信号の特性インピーダンスを整合させるため、円孔状のモードフィルタ２３１，２３２，２３３が設けられている。
【０００７】
この円孔状のモードフィルタが、高い周波数帯用と低い周波数帯用の２つの導波管の特性インピーダンス整合器と働くとともに、低い周波数帯用の円形導波管２０２の反射（短絡回路）として働く。
【０００８】
なお、ここでは、１次放射器というときは、電磁ホーン部と導波管を含むものとし、１次放射器から電磁ホーン部を除いた部分をフィードと呼ぶ。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の１次放射器は、モードフィルタ２３１，２３２，２３３がその中心に円形の孔を有する形状であるため、導波管の構造が複雑になる。このため、１台の金型で導波管を製造することができず、いくつかの部品を組立てることにより製造しなければならなかった。したがって、量産性に劣り、製造コストが高くなるものであった。
【００１０】
また、給電される矩形導波管２１１，２１２，２２１，２２２が、それぞれ円形導波管２０１，２０２に対して垂直な位置に構成されるため、１次放射器の製品自体の形状が大きくなるという問題があった。また、金型構造が複雑となり、金型のコスト高となるとともに、１次放射器の製造が困難であるといった問題もあった。
【００１１】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構造の金型を用いて容易に製造することができ、安価でかつ形状の小さい２周波共用フィードを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するためにこの発明のある局面に従うと２周波共用フィードは、２つの周波数帯の信号を送信あるいは受信するために用いられる２周波共用フィードであって、第１の内径の第１導波管と、第１の内径よりも大きい第２の内径の第２導波管と、第１導波管と第２導波管の間に設けられ、第１の内径より大きく第２の内径より小さい第３の内径のステップ変換部と、第１導波管のステップ変換部と反対側の端に設けられた第１反射板と、第１導波管に設けられ、高い周波数帯の第１の信号が給電される第１プローブと、第２導波管に設けられ、低い周波数帯の第２の信号が給電される第２プローブと、第１導波管に設けられ、第１導波管の軸方向に第１の長さだけ第１プローブと離れた位置に配置された高い周波数帯の第３の信号が給電される第３プローブと、第１反射板上に設けられ、第１導波管の軸方向に第１の長さを有し、第３プローブと平行に配置された第２反射板と、第２導波管内に設けられ、第２導波管の軸方向に第２の長さだけ第２プローブと離れた位置に配置された低い周波数帯の第４の信号が給電される第４プローブと、第２導波管のステップ変換部側の端に設けられ、第２導波管の軸方向に第２の長さを有し、第４プローブと平行な方向に対向して配置された２つの第３反射板とを備え、２つの第３反射板間の距離は、ステップ変換部の第２導波管と接する部分の直径と同じであり、第１導波管、第２導波管およびステップ変換部を同軸上に配置したことを特徴とする。
【００１５】
この発明の他の局面に従うと２周波共用フィードは、２つの周波数帯の信号を送信あるいは受信するために用いられる２周波共用フィードであって、断面が正方形の第１導波管と、断面が第１導波管の断面より大きい正方形の第２導波管と第１導波管と第２導波管との間に設けられ、断面が第１導波管の断面より大きく第２導波管の断面より小さい正方形のステップ変換部と、第１導波管のステップ変換部と反対側の端に設けられた第１反射板と、第１導波管に設けられ、高い周波数帯の第１の信号が給電される第１プローブと、第２導波管に設けられ、低い周波数帯の第２の信号が給電される第２プローブと、第１導波管に設けられ、第１導波管の軸方向に第１の長さだけ第１プローブと離れた位置に配置された高い周波数帯の第３の信号が給電される第３プローブと、第１反射板上に設けられ、第１導波管の軸方向に第１の長さを有し、第３プローブと平行に配置された第２反射板と、第２導波管に設けられ、第２導波管の軸方向に第２の長さだけ第２プローブと離れた位置に配置された低い周波数帯の第４の信号が給電される第４プローブと、第２導波管のステップ変換部側の端に設けられ、第２導波管の軸方向に第２の長さを有し、第４プローブと平行な方向に対向して配置された２つの第３反射板とを備え、２つの第３反射板間の距離は、ステップ変換部の第２導波管と接する部分における断面正方形の一辺の長さと同じであり、第１導波管、第２導波管およびステップ変換部を同軸上に配置したことを特徴とする。
【００１８】
さらに好ましくは２周波共用フィードは、第１導波管の所定の位置に設けられた第１円偏波変換部と、第２導波管の所定の位置に設けられた第２円偏波変換部とをさらに備える。
【００１９】
さらに好ましくは２周波共用フィードは、第１および第２の円偏波変換部は、誘電体板であり、直交する面上に配置されることを特徴とする。
【００２０】
さらに好ましくは２周波共用フィードは、第１および第の２円偏波変換部は、複数本の金属ビスであることを特徴とする。
【００２１】
これらの発明に従うと２周波共用フィードは、簡単な構造の金型を用いて容易に製造することができ、安価でかつ形状の小さい２周波共用フィードを提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態における１次放射器について説明する。なお、図中同一符号は同一または相当する部材を示す。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態における１次放射器が用いられるパラボラアンテナを示す概略図である。図１を参照して、パラボラアンテナは、１つの焦点を有する反射鏡１０３と、１次放射器１００とより構成される。１次放射器１００は、電磁ホーン部３と２周波共用フィード１０１とを含む。１次放射器１００の電磁ホーン部３は、反射鏡１０３の焦点に設置される。このため、衛星放送等の電波は、反射鏡で反射され、１次放射器に入力されるまでの路長がどの経路においても同じであり、同位相で入力される。
【００２４】
１次放射器１００には、ローノイズブロックダウンコンバータ１０２が接続されている。１次放射器１００で受信された信号は、ローノイズブロックダウンコンバータ１０２によって増幅および周波数変換が行なわれる。なお、パラボラアンテナを送信アンテナとして使用する場合は、ローノイズブロックダウンコンバータ１０２に代えて、トランスミッタを１次放射器１０１に接続するようにすればよい。この場合には、トランスミッタからの出力信号が、１次放射器から出力され、反射鏡１０３で反射されることにより送信される。
【００２５】
１次放射器は、パラボラアンテナを送信アンテナとして使用する場合と、受信アンテナとして使用する場合とで構成が同じなので、以下、パラボラアンテナを受信アンテナとして使用する場合の１次放射器について述べる。
【００２６】
図２は、第１の実施の形態における１次放射器１００の斜視図である。図３は、１次放射器１００の横断面図である。図２および図３を参照して、１次放射器１００は、反射板１６と、高い周波数帯用の第１導波管１と、ステップ変換器４と、低い周波数帯用の第２導波管２と、電磁ホーン部３とを含む。１次放射器１００から電磁ホーン部３を除いた部分で２周波共用フィードが構成される。
【００２７】
第１導波管１は、中空の円筒であり、その内径は、第１導波管の遮断周波数により定まる。第１導波管１の一端は、反射板１６が取付けられており、他端には、ステップ変換器４が取付けられている。ステップ変換器４の他端には、低い周波数帯用の第２導波管２が接続されている。第２導波管２は、中空の円筒であり、その内径は、遮断周波数により定められる。
【００２８】
ここで、第１導波管１で受信する電波（高い周波数帯）の第１導波管内の波長をλ1とし、第２導波管２で受信する電波（低い周波数帯）の第２導波管内の波長をλ2とする。
【００２９】
第１導波管１の反射板１６からλ1／４だけ離れた位置に、高い周波数帯の電波を受信するための第１プローブ１１が設けられる。第２導波管のステップ変換器４からλ2／４だけ離れた位置に低い周波数帯の電波を受信するための第２プローブ２１が設けられる。一般的に、導波管からプローブに有効に給電するためには、プローブから導波管内波長λの１／４の距離に反射を設けることが必要とされるからである。
【００３０】
また、第１プローブ１１と第２プローブ２１とは、お互いに直交する方向に配置される。
【００３１】
ステップ変換器４は、第１導波管１の特性インピーダンスと第２導波管２の特性インピーダンスを整合させるための整合器である。第１導波管１と第２導波管２の内径が異なるため、それぞれの特性インピーダンスに差が生じる。２つの導波管の特性インピーダンスが整合していないと、高い周波数帯の電波は、内径が変化する段差の部分で反射してしまう。本実施の形態においては、ステップ変換器４を第１導波管１と第２導波管２との間に設けることにより、第１導波管の特性インピーダンスと第２導波管の特性インピーダンスを整合させる。これにより、高い周波数帯の信号は、ステップ変換器４で反射することなく、第１導波管に進入することができる。
【００３２】
ここで、円形導波管の特性インピーダンスＺは次式（１）で表わされる。また、第１導波管１の特性インピーダンスをＺ1とし、第２導波管２の特性インピーダンスをＺ2としたとき、ステップ変換器４の特性インピーダンスＺ0は、次式（２）で表わされる。
【００３３】
【数１】
0003662446.tif 000002
【００３４】
このとき、ステップ変換器４の特性インピーダンスＺ0から導き出されるステップ変換器４内の波長λ3から、ステップ変換器４の軸方向の長さＬが定められる。長さＬは、好ましくは、λ3／４である。
【００３５】
第１導波管１と第２導波管２とステップ変換器４とは、それぞれの軸が同じ直線を通るように接続される。
【００３６】
次に、１次放射器１００での電波の受信について説明する。高い周波数帯の信号（波長λ1）は、電磁ホーン部３に入ってきて、第２導波管２を通り、ステップ変換器４に進入する。ステップ変換器４は、第１導波管１と第２導波管２の特性インピーダンスを整合させるため、高い周波数帯の信号は、ステップ変換器４で反射することなく第１導波管１へ進入する。第１導波管１に進入した信号は、第１プローブ１１に給電される。
【００３７】
低い周波数帯の信号（波長λ2）は、電磁ホーン部３に入ってきて第２導波管を通り、第２プローブ２１に給電される。このとき、ステップ変換器４の内径は、第２導波管２の内径より小さいので、低い周波数帯に対してはカットオフとなる。このため、低い周波数帯の信号はステップ変換器４を通過することなく反射する。
【００３８】
第１プローブ１１に給電された信号は高い周波数帯用のローノイズブロックコンバータに供給される。第２プローブ２１に給電された信号は、低い周波数帯用のローノイズブロックダウンコンバータに供給される。
【００３９】
以上説明したとおり、第１の実施の形態における１次放射器１００では、２つの異なる周波数帯の直線偏波を送信または受信することができる。
【００４０】
また、本実施の形態における１次放射器１００では、高い周波数帯用の第１導波管１と、低い周波数帯用の第２導管２との間に、第１導波管１の特性インピーダンスと第２導波管２の特性インピーダンスとを整合させるためのステップ変換器４を設けた。これにより、低い周波数帯の信号は、第２プローブ２１で良好に給電され、高い周波数帯の信号は第１プローブ１１に良好に給電される。
【００４１】
さらに、ステップ変換器４を円筒形状としたため、ステップ変換器４の軸方向の長さを導波管内波長の４分の１とすることができる。このため、１次放射器１００の軸方向の長さをできるだけ短くすることができる。
【００４２】
また、第１導波管１とステップ変換器４と第２導波管２とを、それぞれ円筒形状としたため、簡単な構成とすることができる。さらに、構成が簡単なので、２周波共用フィードを製造するための金型を容易に製造することができ、金型のコストを安くすることができる。さらに、２周波共用フィードの構成を簡単にしたので、容易に製造することができ、製造コストを低減させることができる。
【００４３】
なお、第１の実施の形態における１次放射器は、第１プローブ１１と第２プローブ２１とを互いに直交する方向に配置したが、これは受信あるいは送信する偏波に合せて配置したためである。通常、低い周波数帯と高い周波数帯の信号のアイソレーションができるだけ高くとれるように、異なる偏波が使用される。したがって、プローブの方向は、受信あるいは送信する偏波に応じて定まる。このため、２つのプローブの方向は必ずしも垂直である必要はなく、平行であっても構わない。
【００４４】
［第２の実施の形態］
次に第２の実施の形態における１次放射器について説明する。図４は、第２の実施の形態における１次放射器１１０の斜視図である。図４を参照して、１次放射器１１０は、第１の実施の形態における１次放射器１００の第１導波管１内に第１円偏波変換器として第１誘電体板１３を設け、第２導波管２内に第２円偏波変換器として第２誘電体板２３を設けたものである。その他の構成については第１の実施の形態における１次放射器１００と同じなので、ここでの説明は繰返さない。
【００４５】
第１の実施の形態における１次放射器１００が直線偏波を受信あるいは送信するために用いられるのに対し、第２の実施の形態における１次放射器１１０は、円偏波を受信あるいは送信するために用いられる。
【００４６】
図５は、第２の実施の形態における１次放射器１１０の正面図である。図５を参照して、第１誘電体板１３は、第１導波管１内に設けられ、第１プローブ１１とステップ変換器４との間に第１プローブ１１に対して４５°の角度で配置される。第２誘電体板２３は、第２導波管２内に設けられ、第２プローブ２１と電磁ホーン部３との間に第２プローブ２１に対して４５°の角度で配置される。第１誘電体板１３と第２誘電体板２３とは、所定の形状を有し、誘電体板１３，２３と平行な方向の電界の位相を遅らせる働きをする。
【００４７】
図６は、第２の実施の形態における第２導波管２の正面図である。図６を参照して円偏波について説明する。円偏波は、直交する２つの直線偏波Ｅ１およびＥ２のベクトル合成された電界Ｅである。２つの直線偏波Ｅ１，Ｅ２の位相がお互いに９０°ずれている場合に円偏波となる。一方、直交する２つの直線偏波Ｅ１，Ｅ２の位相が同相の場合は直線偏波となる。このように、直交する２つの直線偏波Ｅ１，Ｅ２の位相を９０°ずれている状態から同相にすることによって円偏波を直線偏波に変換することができる。逆に同相の状態から９０°ずれた状態にすることによって、直線偏波を円偏波に変換することができる。
【００４８】
プローブ１１，２１で受信することができる電波は、直線偏波に限られる。したがって、１次放射器を受信用のアンテナに用いる場合は、円偏波を直線偏波に変換する必要がある。第１誘電体板１３と第２誘電体板２３とはこのために用いられる。
【００４９】
図５を参照して、第１誘電体板１３と第２誘電体板２３とは互いに直交する方向に配置されている。これは次の理由による。すなわち、低い周波数帯の円偏波信号は、電磁ホーン部３に入ってきて、第２導波管２の第２誘電体板２３を通過する。このとき、第２誘電体板２３と平行な方向の直線偏波の位相が９０°ずれることにより、低い周波数帯の円偏波信号が直線偏波信号に変換される。そして、変換された直線偏波が第２プローブ２１に給電される。一方、高い周波数帯の円偏波信号は、低い周波数帯の円偏波信号と同様に、電磁ホーン部３に入ってきて、第２導波管２の第２誘電体板２３を通過する。このとき、第２誘電体板２３と平行な方向の直線偏波の位相が遅れる。第２誘電体板２３は、低い周波数帯の円偏波信号に合せて設計されているため、高い周波数帯の円偏波信号に対しては、位相の遅れ量が９０°とはならず位相の遅れ量が９０°を超えてしまう。このため、高い周波数帯の円偏波信号が完全な直線偏波に変換されない。
【００５０】
たとえば、高い周波数帯を約２０ＧＨｚとして、低い周波数帯を約１２ＧＨｚとする場合、低い周波数帯の円偏波信号を直線偏波に変換するための誘電体板（円偏波変換器）に高い周波数帯の円偏波信号を通すと、位相の遅れ量が約１２０°となってしまう。図７は、低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）用に設計された誘電体板に低い周波数帯の信号を通したときの位相の遅れを示す図である。図８は、低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）用に設計された誘電体板に高い周波数帯（２０ＧＨｚ）の信号を通したときの位相の遅れ量を示す図である。図７および図８から明らかなように、低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）の信号では、位相遅れ量は約９０°であるのに対し、高い周波数帯（約２０ＧＨｚ）の信号では、位相遅れ量が約１２０°となってしまっている。
【００５１】
このため、第１導波管１の第１誘電体板１３は、第２誘電体板２３と互いに直交する方向に配置している。すなわち、第２誘電体板２３と直交する方向の直線偏波の位相を第１誘電体板１３で３０°遅らせることにより遅れすぎた位相を補正し、位相遅れ量を９０°に戻す（直交する２つの直線偏波を同相にする）。これにより、高い周波数帯（約２０ＧＨｚ）の円偏波信号が直線偏波に変換される。そして、変換された直線偏波が第１導波管１の第１プローブ１１に給電される。
【００５２】
以上説明したとおり、第２の実施の形態における１次放射器１１０は、第１の実施の形態における１次放射器１００の効果に加えて、円偏波で送られてくる信号を受信することができる。
【００５３】
また、第１誘電体板１３を、第２誘電体板２３と直交する方向に配置したので、第２誘電体板２３により遅れすぎた位相を第１誘電体板１３で補正することができ、高い周波数帯の円偏波を直線偏波に変換することができる。これにより、高い周波数帯の円偏波信号を第１プローブ１１に給電させることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態においては、第１誘電体板１３と第２誘電体板２３とを直交する方向に配置するようにしたが、平行となるように配置してもよい。この場合には、第２誘電体板２３で遅れすぎた位相を第１誘電体板１３でさらに遅らせることにより、直交する２つの直線偏波が同相となるようにすればよい。ただしこの場合には、第１誘電体板１３が大きくなってしまうので、１次変換器１１０が大型化してしまうというデメリットがある。
【００５５】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態における１次放射器１２０は、第１の実施の形態における１次放射器１００に円偏波変換器として複数の金属ビスを、第１導波管１と第２導波管２とにそれぞれ設けたものである。第１の実施の形態における１次放射器が直線偏波を受信するために用いられるのに対し、第３の実施の形態における１次放射器１２０は、円偏波を受信するために用いられる。
【００５６】
図９は、第３の実施の形態における１次放射器１２０の斜視図である。図９を参照して、第３の実施の形態における１次放射器１２０は、１次導波管１内に、第１プローブ１１とステップ変換器４との間に複数本の金属ビス１４が第１プローブ１１に対して４５°の角度をつけて配置されている。第２導波管２内には、第２プローブ２１と電磁ホーン部３との間に複数本の金属ビス２４が第２プローブ２１に対して４５°の角度をつけて配置されている。第１導波管１に設けられた複数本の金属ビス１４と第２導波管２に設けられた複数本の金属ビス２４とはすべて同じ方向に配置されている。
【００５７】
第１導波管１に設けれた複数本の金属ビス１４と第２導波管内に設けられた複数本の金属ビス２４は、円偏波変換器として働く。この円偏波変換器としての複数本の金属ビス１４，２４以外の構成については、第１の実施の形態における１次放射器と同じであるのでここでの説明は繰返さない。
【００５８】
第２の実施の形態における１次放射器１１０では、円偏波変換器として誘電体板１３，２３とを用いた。第３の実施の形態における１次放射器では、円偏波変換器として複数本の金属ビス１４，２４を用いている。この複数本の金属ビス１４，２４は、第２の実施の形態における誘電体板１３，２３と同様に、２つの直交する直線偏波のうち、複数本の金属ビスの列と平行な方向の直線偏波の位相を９０°遅らせる働きをする。
【００５９】
したがって、誘電体板１３，２３と同様に、円偏波を直線偏波に変換したり、直線偏波を円偏波に変換したりすることができる。しかし、第２導波管２内の複数本の金属ビス２４は、低い周波数帯の直線偏波の位相を９０°遅らせることができるが、この低い周波数帯用に設計された複数本の金属ビス２４を通る高い周波数帯の直線偏波は、位相の遅れ量が９０°より小さくなる。
【００６０】
たとえば、高い周波数帯を約２０ＧＨｚとし、低い周波数帯を約１２ＧＨｚとする。低い周波数帯の円偏波を直線偏波に変換するように設計された複数本の金属ビス２４に、高い周波数帯（約２０ＧＨｚ）の信号を通すと、高い周波数帯の位相の遅れ量が約５０°となる。
【００６１】
図１０は、低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）用に設計された複数本の金属ビスの列に低い周波数帯の信号を通したときの位相の遅れ量を示す図である。図１１は、低い周波数帯（１２ＧＨｚ）用に設計された複数本の金属ビスの列に高い周波数帯の信号を通したときの位相の遅れ量を示す図である。図１０および図１１に示される測定データから明らかなように、低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）の信号では位相遅れ量が約９０°であるのに対し、高い周波数帯（約２０ＧＨｚ）の信号では位相遅れ量が約５０°と小さくなる。
【００６２】
このため、第１導波管１の複数本の金属ビス１４を、第２導波管２の複数本の金属ビス２４と同じ方向に配置することにより、位相遅れ量をさらに増やして９０°にする。すなわち、位相遅れ量を９０°にすることにより、２つの直交する直線偏波を同相にする。これにより、高い周波数帯の円偏波信号は直線偏波信号に変換される。そして、変換された直線偏波信号が、第１導波管１の第１プローブ１１に給電される。
【００６３】
なお、複数本の金属ビス１４，２４で構成される円偏波変換器は、金属ビス１本ごとに対して導波管内への挿入量を調整する必要がある。最適な状態に調整された円偏波変換器では、偏波の変換の程度が良好で反射損失の非常に少ない円偏波変換器とすることができる。
【００６４】
以上説明したとおり、第３の実施の形態における１次放射器１２０では、円偏波変換器として、複数本の金属ビスを用いた。このため、第１の実施の形態における１次放射器１００の効果に加えて、円偏波の信号を受信することができる。また、円偏波を直線偏波に良好に変換することができ、反射損失を少なくすることでができる。
【００６５】
［第４の実施の形態］
図１２は、第４の実施の形態における１次放射器１３０の斜視図である。図１３は、１次放射器１３０の横断面図である。第４の実施の形態における１次放射器１３０は、反射板１６と第１導波管１とステップ変換部４と第２導波管２と電磁ホーン部３とが、第１の実施の形態における１次放射器１００と同様であるのでここでの説明は繰返さない。
【００６６】
ここで、第４の実施の形態における１次放射器で受信する高周波帯の信号の波長をλ1とし、第２導波管２で受信する低周波帯の信号の波長をλ2とする。
【００６７】
反射板１６には、第１導波管１の断面径方向に直方体の第２反射板１５が設けられている。第１プローブ１１は、第２反射板１５からλ1／４の距離だけ離れた位置に設けられている。第３プローブ１２は、反射板１６からλ1／４の距離だけ離れた位置に設けられている。第１プローブ１１と第２反射板１５とは平行である。
【００６８】
第２導波管２のステップ変換器４との接続部分には、直方体の第３反射板２５が設けられている。第３反射板２５は、第２導波管２の径方向に対向して２つ設けられており、２つの第３反射板２５の距離は、ステップ変換部４の内径と同じである。第２プローブ２１はステップ変換部４からλ2／４の距離だけ離れた位置に設けられている。第４プローブ２２は、第３反射板２５からλ2／４の距離だけ離れた位置に設けられている。
【００６９】
第４の実施の形態における１次放射器１３０は、第１導波管１に第１プローブ１１と第３プローブ１２とを互いに直交する方向に設け、第２導波管２に第２プローブ２１と第４プローブ２２とを互いに直交する方向に配置している。これにより、高い周波数帯の直交する２つの直線偏波を、第１プローブ１１と第３プローブ１２とで受信することができ、低い周波数帯の直交する２つの直線偏波を第２プローブ２１と第４プローブ２２とで受信することができる。
【００７０】
第１プローブ１１と第３プローブ１２、または、第２プローブ２１と第４プローブ２２とを、それぞ導波管の軸方向にずらして配置したのは次の理由による。第１プローブ１１と第３プローブ１２とを導波管１の軸方向に同じ位置に設置すると、第１プローブと第３プローブがお互いに干渉し、２つの直線偏波のアイソレーション、すなわち交差偏波特性が悪化するからである。第２導波管の第２プローブ２１と第４プローブ２２とにおいても、同様の理由で軸方向に位置がずれている。
【００７１】
一方、プローブは受信する周波数帯の信号の波長の４分の１の距離だけ反射部から離れた位置に設ける必要がある。そこで、第１導波管１には、反射部１６上に第２反射部１５を設けて、第１プローブ１１の反射部としている。これにより、第１プローブ１１と第２反射部１５との距離がλ1／４となる。一方第３プローブ１２に対しては反射部１６との間の距離がλ1／４に維持される。
【００７２】
第２導波管２においては、第３反射部２５が第４プローブ２２と平行な方向に対向して２つ設けられている。第４プローブ２２の反射部は第３反射板２５となり、第４プローブ２２と第３反射板２５との距離はλ2／４とされる。一方第２プローブ２１の反射部は、ステップ変換部４となり、ステップ変換部４と第２プローブ２１との距離はλ2／４に維持される。
【００７３】
以上説明したとおり第４の実施の形態における１次放射器１３０は、第１導波管１に互いに直交する第１プローブ１１と第３プローブ１２とを設け、第２導波管２に互いに直交する第２プローブ２１と第４プローブ２２とを設けたので、第１の実施の形態における１次放射器１００の効果に加えて、高周波の２つの直交する直線偏波と低周波の２つの直交する直線偏波とを受信することができる。
【００７４】
また、第１導波管１において、第２反射板１５を設けることにより第１プローブ１１と第２プローブ１２とを第１導波管１の軸方向に位置をずらしたので、第１プローブ１１と第３プローブ１２とがお互いに干渉することなく、高い周波数帯の２つの直線偏波の交差偏波特性を良好にすることができる。同様に、第２導波管２において、第３反射板２５を設けることにより、第２プローブ２１と第４プローブ２２とを第２導波管２の軸方向に位置をずらしたので、低い周波数帯２つの直線偏波の交差偏波特性を良好にすることができる。
【００７５】
［第５の実施の形態］
第５の実施の形態における１次放射器は、第４の実施の形態における１次放射器が直線偏波を受信するために用いられるのに対し、円偏波を受信するために用いられる１次放射器である。
【００７６】
図１４は、第５の実施の形態における１次放射器１４０の斜視図である。図１５は、１次放射器１４０の第２導波管２の正面図である。図１６は、１次放射器１４０の第１導波管１の正面図である。図１４、図１５および図１６とを参照して、１次放射器１４０は、第４の実施の形態における１次放射器２の第１導波管１に円偏波変換部として第１誘電体板１３を設け、第２導波管２に円偏波変換部として第２誘電体板２３を設けた構成である。誘電体板１３，２３を除く構成については、第４の実施の形態における１次放射器１３０と同じであるのでここでの説明は繰返さない。第２導波管２に設けられる第２誘電体板２３と第１導波管１に設けられる第１誘電体板１３とは互いに直交する方向に配置されている。第１誘電体板１３と第２誘電体板２３との働きについては、第２の実施の形態において説明した第１誘電体板１３と第２誘電体板２３との働きと同じであるのでここでの説明は繰返さない。
【００７７】
以上説明したとおり、第５の実施の形態における１次放射器１４０は、第１導波管１に第１誘電体板１３を設け、第２導波管２に第２誘電体板２３を設けたので、第４の実施の形態における１次放射器１３０の効果に加えて低い周波帯の円偏波を直線偏波に変換することができ、高い周波数帯の円偏波を直線偏波に変換することができる。
【００７８】
［第６の実施の形態］
図１７は、第６の実施の形態における１次放射器１５０の斜視図である。第６の実施の形態における１次放射器１５０は、第５の実施の形態における１次放射器１４０の第１誘電体板１３と第２誘電体板２３とを、それぞれ複数本の金属ビス１４と複数本の金属ビス２４とに置換えた構成である。その他の構成については第５の実施の形態における１次放射器１４０と同様であるのでここでの説明は繰返さない。第６の実施の形態における１次放射器１５０によれば、第１導波管１に複数本の金属ビス１４を設け、第２導波管２に複数本の金属ビス２４を設けたので、第４の実施の形態における１次放射器１３０の効果に加えて、高周波帯の円偏波を直線偏波に変換することができ、低周波帯の円偏波を直線偏波に変換することかできる。また、円偏波を直線偏波に変換する際に、金属ビス１４，２４を用いたので、円偏波を直線偏波に良好に変換することができ、反射損失の少ない１次放射器とすることができる。
【００７９】
［第７の実施の形態］
図１８は、第７の実施の形態における１次放射器１６０の側面図である。図１９は、１次放射器１６０の第２導波管２Ａの正面図である。図２０は、１次放射器１６０の第１導波管１Ａの正面図である。図１８、図１９および図２０を参照して、１次放射器１６０は、断面形状が正方形の第１導波管１Ａと、断面形状が正方形のステップ変換部４Ａと、断面形状が正方形の第２導波管２Ａと、第２導波管２Ａに接続された電磁ホーン部３Ａとを含む。
【００８０】
第２導波管２Ａの断面内壁により構成される正方形の一辺の長さａ2は、第２導波管２Ａの遮断周波数により定められる。同様に、第１導波管１の断面で、内壁により構成される正方形の一辺の長さａ1は、第１導波管１Ａの遮断周波数により定められる。ステップ変換部４Ａの断面内壁により構成される正方形の一辺の長さａ3は、第１導波管１Ａの特性インピーダンスＺ1と第２導波管２Ａの特性インピーダンスＺ2とから求められるステップ変換部４Ａの特性インピーダンスＺ0に基づき定められる。特性インピーダンスＺ0は、特性インピーダンスＺ1と特性インピーダンスＺ2とが整合する値に定められる。また、ステップ変換器４Ａの軸方向の長さは、ステップ変換器４Ａ内の波長λ3から定められ、好ましくはλ3／４である。
【００８１】
このように、第１導波管１Ａとステップ変換部４Ａと第２導波管２Ａとの大きさを定めることにより、第１導波管１Ａの特性インピーダンスと第２導波管２Ａの特性インピーダンスとが整合される。その結果、高い周波数帯の信号は、ステップ変換部４Ａで反射することなく、第１導波管１Ａへ進入することができる。
【００８２】
第１導波管１Ａには、互いに直交する方向に設けられた第１プローブ１１Ａと第３プローブ１２Ａとが配置される。また、第１導波管１Ａのステップ変換部４Ａと反対側の端には、反射板１６Ａが設けられている。さらに、反射板１６Ａ上には、第１プローブ１１Ａと平行に直方体の第２反射板１５Ａが設けられている。
【００８３】
ここで、第１導波管１で受信するための高い周波数帯の信号の波長をλ1とし、第２導波管２Ａで受信する低い周波数帯の信号の波長をλ2とする。
【００８４】
第１プローブ１１Ａは、第２反射板１５Ａから第１導波管１Ａの軸方向にλ1／４の距離だけ離れた位置に設けられている。第３プローブ１２Ａは、反射板１６Ａから第１導波管１Ａの軸方向にλ1／４の距離だけ離れた位置に設けられている。したがって、第１プローブ１１Ａと第２プローブ１２Ａとは第１導波管１の軸方向にずれて配置される。これにより、第１プローブ１１Ａと第３プローブ１２Ａとがお互いに干渉することなく、２つの直線偏波の交差偏波特性が良好となる。
【００８５】
第１導波管１Ａには、第１プローブ１１Ａとステップ変換部４Ａとの間に第１誘電体板１３Ａが設けられている。第１誘電体板１３Ａは、図２０を参照して、第１プローブ１１Ａと第３プローブ１２Ａとそれぞれ４５°の角度をなして配置されている。
【００８６】
第２導波管２Ａは、互いに直交する第２プローブ２１Ａと第４プローブ２２Ａとを備える。第２導波管２Ａのステップ変換部４Ａ側には、第４プローブ２２Ａと平行な方向に対向して直方体の第３反射板２５Ａが２つ設けられている。２つの第３反射板２５Ａの距離は、ステップ変換部４Ａの内壁により構成される正方形の一辺の長さａ3と同じである。第２プローブ２１Ａは、ステップ変換部４Ａから第２導波管２Ａの軸方向にλ2／４だけ離れた位置に配置される。第４プローブ２２Ａは、第３反射板２５Ａから第２導波管２Ａの軸方向にλ2／４の距離だけ離れた位置に配置される。したがって、第２プローブ２２Ａと第４プローブ２２Ａとは第２導波管２Ａの軸方向で異なる位置に配置される。これにより、第２プローブ２１Ａと第４プローブ２２Ａとがお互いに干渉することなく、２つの直線偏波の交差偏波特性が良好となる。
【００８７】
第２導波管２Ａはさらに、第４プローブ２２Ａと電磁ホーン部３との間に第２誘電体板２３Ａを備える。第２誘電体板２３Ａは、第２プローブ２１Ａと第４プローブ２２Ａとそれぞれ４５°傾いて配置される。また、第２誘電体板２３Ａは、第１誘電体板１３Ａと互いに直交する方向に配置される。これは、第２の実施の形態において説明した、第１誘電体板１３と第２誘電体板２３との関係と同じである。なお、第２の実施の形態で説明したように、第１誘電体板１３Ａと第２誘電体板２３Ａとを平行に配置するようにしてもよい。
【００８８】
以上説明したとおり第７の実施の形態における１次放射器１６０は、第１導波管１Ａとステップ変換部４Ａと第２導波管２Ａの断面内部形状を正方形としたので、簡単な形状とすることができる。また、形状が簡単であるので、１次放射器１６０を製造するための金型の作製も容易となり、１次放射器１６０自体も容易に製造することができ、製造コストを削減することができる。
【００８９】
また、第１導波管１Ａと第２導波管２Ａとの間にそれぞれの導波管の特性インピーダンスを整合させるためのステップ変換部４Ａを設けたので、高い周波数帯の信号をステップ変換器Ａ４で反射させることなく、第１導波管１Ａに進入させることができる。
【００９０】
また、ステップ変換器４Ａの軸方向の長さを、導波管内波長λの４分の１としたので、１次放射器を小型化することができる。
【００９１】
また、第１導波管１Ａと第２導波管２Ａとの断面形状を正方形としたので、２つの異なる直線偏波の波長を同じにすることができ、プローブに良好に給電することができる。
【００９２】
さらに、第１導波管１Ａにおいて、反射板１６Ａ上に第２反射板１５Ａを設けることにより、第１プローブ１１Ａと第３プローブ１２Ａとの第１導波管１Ａの軸方向の位置をずらすようにしたので、第１プローブ１１Ａと第３プローブ１２Ａとがお互いに干渉することなく、２つの直線偏波の交差偏波特性を良好にすることができる。
【００９３】
同様に、第２導波管２において、ステップ変換部４側の端に第３反射板２５Ａを第４プローブ２２Ａの方向に対向して２つ設けたので、第２プローブ２１Ａと第４プローブ２２Ａとの第２導波管２の軸方向の位置をずらすことができる。これにより、第２プローブ２１Ａと第４プローブ２２Ａとがお互いに干渉することなく、２つの直線偏波の交差偏波特性を良好にすることができる。
【００９４】
さらに、第２導波管２Ａに誘電体板２３Ａを設け、第１導波管１Ａに誘電体板１３Ａを設けたので、低い周波帯の円偏波を直線偏波に変換して第２プローブ２１Ａと第４プローブ２２Ａとで受信することができるとともに、高い周波数帯の円偏波を直線偏波に変換して第１プローブ１１Ａと第３プローブ１２Ａとに給電することができる。
【００９５】
なお、第１誘電体板１３Ａと第２誘電体板２３Ａとを複数本の金属ビスに置換えることができるのは言うまでもない。
【００９６】
また、第１〜第４の実施の形態で示した１次放射器を断面形状を円形ではなく正方形にした１次放射器とすることができるのも言うまでもない。
【００９７】
さらに、第１〜第７の実施の形態における１次放射器１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０は、１つのステップ変換器４Ａを有するものとしたが、ステップ変換器を複数設けるようにしてもよい。この場合には、１次放射器が増加したステップ変換器の分だけ大きくなるが、反射を少なくすることができるメリットがある。
【００９８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施の形態における１次放射器１００が用いられるパラボラアンテナを示す概略図である。
【図２】  第１の実施の形態における１次放射器１００の斜視図である。
【図３】  第１の実施の形態における１次放射器１００の横断面図である。
【図４】  第２の実施の形態における１次放射器１１０の斜視図である。
【図５】  第２の実施の形態における１次放射器１１０の正面図である。
【図６】  第２の実施の形態における第２導波管２の正面図である。
【図７】  低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）用に設計された誘電体板に低い周波数帯の信号を通したときの位相の遅れ量を示す図である。
【図８】  低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）用に設計された誘電体板に高い周波数帯（約２０ＧＨｚ）の信号を通したときの位相の遅れ量を示す図である。
【図９】  第３の実施の形態における１次放射器１２０の斜視図である。
【図１０】  低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）用に設計された複数本の金属ビスの列に低い周波数帯の信号を通したときの位相の遅れ量を示す図である。
【図１１】  低い周波数帯（約１２ＧＨｚ）用に設計された複数本の金属ビスの列に高い周波数帯（約２０ＧＨｚ）の信号を通したときの位相の遅れ量を示す図である。
【図１２】  第４の実施の形態における１次放射器１３０の斜視図である。
【図１３】  第４の実施の形態における１次放射器１３０の横断面図である。
【図１４】  第５の実施の形態における１次放射器１４０の斜視図である。
【図１５】  １次放射器１４０の第２導波管２の正面図である。
【図１６】  １次放射器１４０の第１導波管１の正面図である。
【図１７】  第６の実施の形態における１次放射器１５０の斜視図である。
【図１８】  第７の実施の形態における１次放射器１６０の側面図である。
【図１９】  第７の実施の形態における１次放射器１６０の第２導波管２Ａの正面図である。
【図２０】  第７の実施の形態における１次放射器１６０の第１導波管１Ａの正面図である。
【図２１】  従来のパラボラアンテナに用いられる１次放射器の横断面を含む斜視図である。
【符号の説明】
１  第１導波管、２  第２導波管、３  電磁ホーン部、４  ステップ変換部、１１  第１プローブ、１２  第３プローブ、１３  第１誘電体板、１４  金属ビス、１５  第２反射板、１６  反射板、２１  第２プローブ、２２  第４プローブ、２３  第２誘電体板、２４  金属ビス、２５  第３反射板。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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