(57)【要約】【課題】オフセットアンテナに使用された際に、非対称鏡面により発生する交差偏波特性を改善できるホーンアンテナを提供する。【解決手段】ＴＭ０１発生用突起物１２及びＴＥ２１消去用突起物１３は、電界と平行方向に突出する。円形導波管１１に、ＴＥ１１モードが入力されると、ＴＭ０１発生用突起物１２は、ＴＭ０１モードと、ＴＥ２１モードとを発生させる。ＴＥ２１消去用突起物１３は、不要な高次モードであるＴＥ２１モードを消去し、ホーンアンテナは、開口面から、ＴＥ１１モードとＴＭ０１モードとを放射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を放射する円形導波管内部に、電界面と平行な方向に突出する２以上の突起物を有することを特徴とするホーンアンテナ。
【請求項２】
２周波数帯で使用される、請求項１に記載のホーンアンテナ。
【請求項３】
前記周波数帯が、第１の周波数帯と、該第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯とを含み、前記第１の周波数帯と前記第２の周波数帯との周波数比が、１：１．２７以上である、請求項２に記載のホーンアンテナ。
【請求項４】
前記２以上の突起物が、ＴＭ０１モードを発生させる突起物と、ＴＥ２１モードを消去させる１以上の突起物とを含む、請求項１〜３の何れか一に記載のホーンアンテナ。
【請求項５】
前記２以上の突起物のうちの隣接する２つの突起物の間隔が、ＴＥ２１モードの管内波長の２分の１である、請求項４に記載のホーンアンテナ。
【請求項６】
前記円形導波管の開口部にコルゲート溝が設けられる、請求項１〜５の何れか一に記載のホーンアンテナ。
【請求項７】
前記円形導波管の開口部が円錐状のホーンである、請求項１〜５の何れか一に記載のホーンアンテナ。
【請求項８】
前記円錐状のホーンの内壁にコルゲート溝が形成される、請求項７に記載のホーンアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホーンアンテナに関し、更に詳しくは、オフセットアンテナを使用した衛星通信用アンテナや、地上マイクロ波アンテナに利用可能なホーンアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信に用いられるアンテナとしては、ホーンアンテナがある。ホーンアンテナは、導波管の切り口を徐々に拡大して自由空間に整合させるようにしたものであり、オフセットアンテナ等のリフレクタアンテナの一次放射器として使用できる。ホーンアンテナをオフセットアンテナの一次放射器として用いる例については、例えば非特許文献１に記載されている。
【０００３】
ホーンアンテナに関する技術としては、特許文献１に記載された技術がある。図５は、特許文献１に記載されたホーンアンテナの断面を示している。特許文献１では、ホーンアンテナ２０の開口部分である円錐ホーン２１に通じる第１の円形導波管２２及び第２の円形導波管２４の双方に、円形導波管の内周に沿った、リング状のアイリス２７を設けている。特許文献１では、ホーンをＴＥ１１モードで励振した場合に発生する交差偏波成分を高次モードで打ち消すために、高次モードとして、ＴＭ１１モード及びＴＥ１２モードを発生させている。
【０００４】
【非特許文献１】筆者A. W. RUDGE , N. A. ADATIA、「NEW CLASS OF PRIMARY-FEED ANTENNAS FOR USE WITH OFFSET PARABOLIC-REFLECTOR ANTENNAS」、Nov, 1975、Vol.11 No.24 pp.597-599
【特許文献１】実開平４−１０４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ホーンアンテナを用いたオフセットアンテナでは、ホーンアンテナで高次モードを発生させることにより、オフセットアンテナの非対称鏡面により発生する交差偏波を、ホーンアンテナの高次モードと相殺させ低減させることができる。しかしながら、この手法は、１周波数帯での使用には適しているが、２周波数帯の使用においては適用が困難な場合があるという問題がある。これは、２周波数帯の周波数比が一定以上に大きい場合には、高い側の周波数帯において不要な高次モードが発生するためである。また、不要な高次モードでオフセットアンテナにおける交差偏波を増加させることもあるからである。非特許文献１では、高次モードとしてＴＭ１１モードを使用するが、使用する高次モードをＴＭ０１モードとした場合でも、高い側の周波数帯において不要な高次モードが発生する場合がある。ＴＭ０１モードを使用する場合には、高い側の周波数帯の周波数が、低い周波数帯の周波数の１．２７倍以上となると、高い側の周波数帯において不要な高次モードであるＴＥ２１モードが発生する。
【０００６】
また、特許文献１では、Ｅ面とＨ面とのパターンの差を小さくし、回転対称に近いパターンを得ることを目的として、高次モードとして、ＴＭ１１モード及びＴＥ１２モードを発生させるために、リング状のアイリス２７を用いている。オフセットアンテナの全体の交差偏波特性を改善するためには、ホーンアンテナからＴＭ０１モードを発生させることが必要であるが、特許文献１の構成では、ＴＭ０１モードを発生させることはできず、この技術を用いて、オフセットアンテナ全体の交差偏波特性を改善させることはできない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、オフセットアンテナに使用された際に、非対称鏡面により発生する交差偏波特性を改善できるホーンアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のホーンアンテナは、電波を放射する円形導波管内部に、電界面と平行な方向に突出する２以上の突起物を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のホーンアンテナでは、突起物を、円形導波管内に、電界面と平行な方向に突き出させることにより、高次モードを発生させる。このようなホーンアンテナを、オフセットアンテナの放射器として用いることにより、非対称鏡面により発生する交差偏波特性を改善できる。その際、電界面と平行な１以上の突起物によって不要な別の高次モードを消去することで、２周波数帯で使用する場合に問題となる、高い周波数帯側で発生する不要な高次モードの影響を抑えることができ、２周波数帯への適用が可能となる。
【００１０】
本発明のホーンアンテナは、２周波数帯で使用される構成を採用できる。また、前記周波数帯が、第１の周波数帯と、該第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯とを含み、前記第１の周波数帯と前記第２の周波数帯との周波数比が、１：１．２７以上である構成を採用できる。
【００１１】
本発明のホーンアンテナでは、前記２以上の突起物が、ＴＭ０１モードを発生させる突起物と、ＴＥ２１モードを消去させる１以上の突起物とを含む構成を採用できる。この場合には、ＴＭ０１モード発生用の突起物によってＴＭ０１モードと共に発生する不要なＴＥ２１モードを、１以上のＴＥ２１消去用の突起物で消去することにより、不要な高次モードの発生を抑えることができる。
【００１２】
本発明のホーンアンテナでは、前記２以上の突起物のうちの隣接する２つの突起物の間隔が、ＴＥ２１モードの管内波長の２分の１であることが好ましい。
【００１３】
本発明のホーンアンテナは、前記円形導波管の開口部にコルゲート溝が設けられる構成を採用できる。或いは、前記円形導波管の開口部が円錐状のホーンである構成を採用できる。この場合、前記円錐状のホーンの内壁にコルゲート溝が形成される構成を採用できる。ホーン開口部としては、種々の形状を採用できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のホーンアンテナでは、電界面と平行な方向に突き出す２以上の突起物により、高次モードを発生させると共に、不要な別の高次モードを消去する。これにより、ホーンアンテナを、オフセットアンテナの放射器として用いる場合に、非対称鏡面により発生する交差偏波特性を改善できると共に、２周波数帯で使用する場合に問題となる、高い周波数帯側で発生する不要な高次モードの影響を抑えることができ、２周波数帯への適用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態のホーンアンテナの導波管部分の断面構造を示している。円形導波管１１は、ＴＭ０１発生用突起物１２と、ＴＥ２１消去用突起物１３とを備える。円形導波管１１は、ＴＥ１１モードを入力し、図示しないホーン開口部から、ＴＥ１１モードと、ＴＭ０１モードとを放射する。ホーンアンテナは、低い周波数帯と高い周波数帯との２周波数帯で使用される。同図では、円形導波管１１を伝播する電波の電界面は、断面と平行方向であり、ＴＭ０１発生用突起物１２及びＴＥ２１消去用突起物１３は、それぞれ電界面と平行方向に円形導波管１１の中心に向かって突き出している。
【００１６】
ホーンアンテナでは、円形導波管１１の内部、或いは、ホーン内部に電界面と平行に突起物がある場合には、高次モードが発生することが知られている。ＴＭ０１発生用突起物１２は、例えば、ねじなど、その挿入量が調整できるもので構成されている。ＴＭ０１発生用突起物１２の挿入量は、ホーンアンテナの出力を観察しながら調整することにより、ＴＭ０１モードを発生する量に調整される。ＴＭ０１発生用突起物１２を設置した、ホーン或いは円形導波管１１の直径として、低い周波数帯で高次モードＴＭ０１を減衰させない大きさを選択することにより、低い周波数帯で高次モードＴＭ０１がホーンより放射される。
【００１７】
ＴＭ０１発生用突起物１２は、ＴＭ０１モードを発生させると共に、不要な高次モードであるＴＥ２１モードを発生させる。ホーンアンテナを２周波数帯で使用する場合には、２周波数帯の周波数比が１．２７倍以上になると、高い周波数帯でＴＥ２１モードが発生する。本実施形態では、１又は複数のＴＥ２１消去用突起物１３により、この高い周波数帯でのＴＥ２１モードを消去する。図１では、ＴＥ２１消去用突起物１３を１つ設けている。ＴＭ０１発生用突起物１２とＴＥ２１消去用突起物１３との間の間隔、及び、隣接する２つのＴＥ２１消去用突起物１３の間隔は、λｇをＴＥ２１モードの管内波長として、λｇ／２に設定される。
【００１８】
ＴＥ２１消去用突起物１３は、ＴＭ０１発生用突起物１２と同様に、ねじなどのその挿入量が調整できるもので構成される。ＴＭ０１発生用突起物１２と、ＴＥ２１消去用突起物１３とは、電界面と平行に、一列に並ぶように配置される。或いは、一列に並ぶ位置から、オフセットさせてもよい。ＴＭ０１発生用突起物１２とＴＥ２１消去用突起物１３との間の間隔、及び、隣接するＴＥ２１消去用突起物１３の間隔を保った状態で、ＴＭ０１発生用突起物１２及びＴＥ２１消去用突起物１３の位置や挿入量を調整することにより、ホーン開口部において、基本モード（ＴＥ１１モード）に対するＴＭ０１モードの振幅比や位相差を適切な値とすることができる。
【００１９】
円形導波管１１の直径は、低い周波数帯にてＴＭ０１モードが伝搬する径とする。ＴＭ０１モードより高次のモードにＴＥ２１モードがあるが、ＴＥ２１モードの遮断周波数はＴＭ０１モードの遮断周波数の１．２７倍の周波数となるため、使用する２周波数帯の周波数比が１．２７倍以上になる場合は、高い周波数帯でＴＥ２１モードが発生する。本実施形態では、この高い周波数帯で発生するＴＥ２１モードを、１以上のＴＥ２１消去用突起物１３で消去し、ホーン開口面から、ＴＥ１１モードとＴＭ０１モードとを放射する。ＴＥ２１消去用突起物１３で、高い周波数帯で発生するＴＥ２１モードを消去することにより、２周波数帯への適用を可能とする。
【００２０】
本実施形態では、ＴＭ０１発生用突起物１２によって発生したＴＭ０１モードを、ホーン開口部からオフセットアンテナの非対称鏡面に放射することで、非対称鏡面において発生する交差偏波を相殺させ、垂直偏波使用のオフセットアンテナの交差偏波特性の改善を図ることができる。このとき、高い周波数帯におけるＴＥ２１モードを、ＴＥ２１消去用突起物１３で消去することにより、非対称鏡面に高い周波数帯のＴＥ２１モードが照射されることを防ぐことができ、２周波数帯への適用が可能となる。なお、この効果は、アンテナが垂直方向にオフセット、すなわち反射鏡が水平方向に対称な場合の垂直偏波、或いは、アンテナが水平方向にオフセット、すなわち反射鏡が垂直方向に対称な場合の水平偏波に対して有効である。
【００２１】
図１では、ホーンアンテナの円形導波管部分のみを示したが、これに組み合わせるホーン開口部としては、種々の開口部が考えられる。図２〜図４は、ホーン開口部を含むホーンアンテナの断面構造を示している。図２に示すように、図１に示す円形導波管１１部分に、開口部コルゲート１４Ａを組み合わせて、ホーンアンテナ１０ａを構成してもよい。また、図３に示すように、円形導波管１１に、ホーン円錐部１４Ｂを組み合わせて、ホーンアンテナ１０ｂを構成してもよい。或いは、図４に示すように、円形導波管１１に、コルゲート付き円錐部１４Ｃを組み合わせて、ホーンアンテナ１０ｃを構成してもよい。
【００２２】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明のホーンアンテナは、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態のホーンアンテナの円形導波管部分の断面を示す断面図。
【図２】開口部コルゲートを含むホーンアンテナの断面を示す断面図。
【図３】ホーン円錐部を含むホーンアンテナの断面を示す断面図。
【図４】コルゲート付き円錐部を含むホーンアンテナの断面を示す断面図。
【図５】従来のホーンアンテナの断面構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１０：ホーンアンテナ
１１：円形導波管
１２：ＴＭ０１発生用突起物
１３：ＴＥ２１消去用突起物
１４Ａ：開口部コルゲート
１４Ｂ：ホーン円錐部
１４Ｃ：コルゲート付き円錐部
【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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