JP3625643B2

JP3625643B2 - 衛星放送受信用屋外コンバータ

Info

Publication number: JP3625643B2
Application number: JP07909098A
Authority: JP
Inventors: 重孝鈴木; 茂佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: EP0945911A1; TW411667B; JPH11274961A; US6043789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二種類の直線偏波信号を受信する導波管を備えて屋外のアンテナ装置に搭載される衛星放送受信用コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の衛星放送受信用コンバータを図６乃至図９に基づいて説明する。ここで、図６は側断面図、図７は正面図、図８は内部構造を示す背面図、図９は外観図である。
【０００３】
これらの図において、導波管３０は、両端が開口している円筒状に形成されて、その後部開口端３０ａには、マイクロストリップラインが形成されている回路基板３１が延設してあり、さらに、有底で鍔部３２ａを有する金属ケース３２が、回路基板３１を介して、開口端３０ａを蓋閉する位置に設置してある。また、導波管３０内には、その後方の回路基板３１から受信の対象電波（周波数帯域はおよそ１０．７ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚ）の約１／４波長手前の位置に、第一の直線偏波（例えば、水平偏波）を検出する第一のプローブ３３が設置させてある。この第一のプローブ３３は、略Ｌ字形で、その基端部を回路基板３１に接続し、且つ、基端部から直線状に延びる部分をテフロン等の絶縁部材３４で被覆して導波管３０の凹溝３０ｂ内に組み込んだうえで、先端側を所定寸法だけ導波管３０内に突出させたものである。
【０００４】
そして、導波管３０の軸線方向に対して直交している回路基板３１の表裏両面のうち、第一のプローブ３３側の面には、第一の直線偏波を反射して第一のプローブ３３に検出させるための短絡パターン３５が設けてあり、また、他面には、第一の直線偏波に対して直交する第二の直線偏波（例えば、垂直偏波）を検出する第二のプローブ３６がパターニングしてある。ここで、回路基板３１の板圧は受信の対象電波の波長に比べれば無視できる程度の薄さなので、結局、短絡パターン３５および第二のプローブ３６は、いずれも、第一のプローブ３３から電波の進行方向（矢印Ａ方向）に約１／４波長離れて位置していることになる。また、この例では、金属ケース３２の内底面を第二の直線偏波を反射して第二のプローブ３６に検出させるための短絡面３２ｂとなしている。
【０００５】
なお、回路基板３１には、第一のプローブ３３と第二のプローブ３６にて検出された信号を適宜処理（増幅や周波数変換）するための処理回路が設けられており、これら第一のプローブ３３および第二のプローブ３６は、それぞれ、図８に示すように、回路基板３１上の引き出しパターン３９、４０を介して初段増幅器用トランジスタ４１、４２に接続されている。また、金属ケース３２には、予め、これら引き出しパターン３９、４０との接触を回避するための逃げ凹部３２ｃ、３２ｄが設けられている。
【０００６】
また、初段増幅器用トランジスタ４１は、引き出しパターン４３を介して二段目の増幅器用トランジスタに接続され、同様に、初段増幅器用トランジスタ４２は引き出しパターン４４を介して二段目の増幅器用トタンジスタ４５に接続されている。そして、初段増幅器用トランジスタ４１、４２は、二種類の直線偏波のうちのいずれを受信するかによって一方が動作するようになっている。即ち、第一の直線偏波を受信するときには、初段増幅器用トランジスタ４１が動作し、第二の直線偏波を受信するときには、初段増幅器用トランジスタ４２が動作する。そして、２段目の増幅器用トランジスタ４５にはいずれかの直線偏波の信号が入力されるようになっている。
【０００７】
そして、回路基板３１のうち、導波管３０内に位置される部分は、図７、図８に示すように、切り欠き３１ｂを設けることで略Ｔ字形に加工されており、この略Ｔ字形部分に短絡パターン３５および第二のプローブ３６が形成されている。つまり、切り欠き３１ｂを設けることによって、第二のプローブ３６で検出される電波（第二の直線偏波）が減衰しないように配慮してある。
【０００８】
一方、回路基板３１の表裏両面で導波管３０の後部開口端３０ａの周縁と対向する部分には、半田メッキ層からなる接地電極３７が設けられており、これら両面の接地電極３７同士を、開口端３０ａの周縁部に沿って回路基板３１に多数個設けた表裏導通用のスルホール３１ａを介して接続しているとともに、短絡パターン３５が接地電極３７に接続してある。また、金属ケース３２の鍔部３２ａは回路基板３１を介して導波管３０の開口端３０ａ周縁部にビス３８で固定されているので、回路基板３１の両面の接地電極３７にはそれぞれ、導波管３０と金属ケースが圧接している。なお、導波管３０の後部に取り付けた回路基板３１およに金属ケース３２は、回路収納部である筺体４６内に位置し、カバー４７にて覆われている。そして、図９に示すように、この筺体４６内から外方へ、受信信号を出力するための出力コネクタ４８が突設してある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導波管３０は、円筒状に形成されていることから、導波管３０内を伝搬する電波の電磁界の分布は、主に、ＴＥ１１モードとなっている。しかし、実際には、導波管３０内の物理的な寸法変化による不連続点や回路基板２の存在によって、ＴＭ０１モードも発生することから第一の直線偏波と第二の直線偏波とのアイソレーションが２５ｄＢ程度しか得られずに悪化していた。即ち、第一の直線偏波を検出する第一のプローブ３３でも第二の直線偏波が検出され、また、第二の直線偏波を検出する第二のプローブ３６でも第一の直線偏波が検出されていた。
【００１０】
また、導波管３０に入力される電波の周波数帯域（１０．７ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚ）よりも低い周波数（例えば９ＧＨｚ）では導波管３０内を伝搬する受信電波の伝送損失が増加することから（導波管はハイパスフィルタの特性を有するため）一層アイソレーションが低下し、しかも、周波数が低くなると初段増幅器用トランジスタ４１、４２の増幅度が高くなることから第一のプローブ３３、引き出しパターン３９、初段増幅器用トランジスタ４１、引き出しパターン４３、４４、初段増幅器用トランジスタ４２、引き出しパターン４０、第二のプローブ３６が閉ループを形成し、異常発振を引き起こすという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の衛星放送受信用コンバータは、不要なＴＭ０１モードの電磁界を無くして第一の直線偏波と第二の直線偏波とのアイソレーションを高くし、また、これによって、異常発振の発生を防止するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の衛星放送受信用コンバータは、管内へ進入した放送電波が互いに直交するＴＥ１１モードの第一の直線偏波およびＴＥモードの第二の直線偏波として進行する導波管と、前記導波管内の所定位置に配置して前記第一の直線偏波を検出する第一のプローブと、前記第一のプローブから電波の進行方向に前記放送電波の約１／４波長離れた位置に配置して前記第一の直線偏波を反射する第一の反射導体と、前記第一の反射導体の近傍に配置して前記第二の直線偏波を検出する第二のプローブと、前記第二のプローブから電波の進行方向に前記放送電波の約１／４波長離れた位置に配置して前記第二の直線偏波を反射する第二の反射導体とを備え、前記第二の反射導体上に導電性柱状部を突設し、前記導電性柱状部を、前記導波管の内周面の近傍の軸線上に位置させた。
【００１３】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、前記導電性柱状部の高さを、前記放送電波の最低周波数よりも低い所定周波数の１／４波長に設定した。
【００１４】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、前記導波管は前記第一のプローブから前記放送電波の進行方向に前記放送電波の約１／４波長離れた位置に開口端を有し、前記開口端に回路基板を配置し、前記回路基板の表裏両面のうち前記第一のプローブ側の面に前記第一の反射導体を設け、他面に前記第二のプローブを設け、前記回路基板を介して前記開口端を蓋閉する有底の金属ケースを設け、前記金属ケースの内底面を前記第二の反射導体とし、前記内底面上に前記導電性柱状部を突設した。
【００１５】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、前記導電性柱状部を前記金属ケースと一体に形成した。
【００１６】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、前記所定周波数を前記放送電波の前記最低周波数よりも１乃至２ＧＨｚ低く設定した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の衛星放送受信用コンバータを図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１は側断面図、図２は正面図、図３は内部構造を示す背面図、図４は、外観図、図５はアイソレーション特性の改善の様子を説明する特性図である。
【００１８】
図１乃至図４において、導波管１は、両端が開口している円筒状に形成されて、その管内は主にＴＥ１１モードの電波が伝搬するようになっている。また、その後部開口端１ａには、マイクロストリップラインが形成されている回路基板２が延設してあり、さらに、有底で鍔部３ａを有する円筒状の金属ケース３が、回路基板２を介して、開口端１ａを蓋閉する位置に設置してある。また、導波管１内には、その後方の回路基板２から受信の対象電波（周波数帯域はおよそ１０．７ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚ）の約１／４波長手前の位置に、ＴＥ１１モードの第一の直線偏波（例えば、水平偏波）を検出する第一のプローブ４が設置させてある。この第一のプローブ４は、略Ｌ字形で、その基端部を回路基板２に接続し、且つ、基端部から直線状に延びる部分をテフロン等の絶縁部材５で被覆して導波管１の凹溝１ｂ内に組み込んだうえで、先端側を所定寸法だけ導波管１内に突出させたものである。
【００１９】
そして、導波管１の軸線方向に対して直交している回路基板２の表裏両面のうち、第一のプローブ４側の面には、第一の直線偏波を反射して第一のプローブ４に検出させるための第一の反射導体である短絡パターン６が設けてあり、また、他面には、第一の直線偏波に対して直交するＴＥ１１モードの第二の直線偏波（例えば、垂直偏波）を検出する第二のプローブ７がパターニングしてある。ここで、回路基板２の板圧は受信の対象電波の波長に比べれば無視できる程度の薄さなので、結局、短絡パターン６および第二のプローブ７は、いずれも、第一のプローブ４から電波の進行方向（矢印Ａ方向）に約１／４波長離れて位置していることになる。また、この例では、金属ケース３の内底面を第二の直線偏波を反射して第二のプローブ７に検出させるための第二の反射導体である短絡面３ｂとなしている。
【００２０】
ここで、金属ケース３の内底面である短絡面からは、内側壁３ｃに近接して導波管１の軸線方向に突出するほぼ円形の柱状部３ｄが設けられている。この柱状部３ｄは、ダイキャスト加工によって金属ケース３と一体に形成され、その高さは、導波管１に入力される受信信号の周波数帯域の最低周波数（１０．７ＧＨｚ）よりも低い所定の周波数（例えば、９ＧＨｚ）に対する波長の１／４に設定されている。
【００２１】
なお、回路基板２には、第一のプローブ４と第二のプローブ７にて検出された信号を適宜処理（増幅や周波数変換）するための処理回路が設けられており、これら第一のプローブ４および第二のプローブ７は、それぞれ、図３に示すように、回路基板２上の引き出しパターン８、９を介して初段増幅器用トランジスタ１０、１１に接続されている。また、金属ケース３には、予め、これら引き出しパターン８、９との接触を回避するための逃げ凹部３ｅ、３ｆが設けられている。
【００２２】
また、初段増幅器用トランジスタ１０は、引き出しパターン１２を介して二段目の増幅器用トランジスタ１３に接続され、同様に、初段増幅器用トランジスタ１１は引き出しパターン１４を介して二段目の増幅器用トタンジスタ１３に接続されている。そして、初段増幅器用トランジスタ１０、１１は、二種類の直線偏波のうちのいずれを受信するかによって一方が動作するようになっている。即ち、第一の直線偏波を受信するときには、初段増幅器用トランジスタ１０が動作し、第二の直線偏波を受信するときには、初段増幅器用トランジスタ１１が動作する。そして、２段目の増幅器用トランジスタ１３にはいずれかの直線偏波の信号が入力されるようになっている。
【００２３】
そして、回路基板２のうち、導波管１内に位置される部分は、図２、図３に示すように、切り欠き２ｂを設けることで略Ｔ字形に加工されており、この略Ｔ字形部分に短絡パターン６および第二のプローブ７が形成されている。つまり、切り欠き２ｂを設けることによって、第二のプローブ７で検出される電波（第二の直線偏波）が減衰しないように配慮してある。
【００２４】
一方、回路基板２の表裏両面で導波管１の後部開口端１ａの周縁と対向する部分には、半田メッキ層からなる接地電極１５が設けられており、これら両面の接地電極１５同士を、開口端１ａの周縁部に沿って回路基板２に多数個設けた表裏導通用のスルホール２ａを介して接続しているとともに、短絡パターン６が接地電極１５に接続してある。また、金属ケース３の鍔部３ａは回路基板２を介して導波管１の開口端１ａ周縁部にビス１６で固定されているので、回路基板２の両面の接地電極１５にはそれぞれ、導波管１と金属ケース３とが圧接している。なお、導波管１の後部に取り付けた回路基板２および金属ケース３は、回路収納部である筺体１７内に位置し、カバー１８にて覆われている。そして、図４に示すように、この筺体１７内から外方へ、受信信号を出力するための出力コネクタ１９が突設してある。
【００２５】
以上のように、本発明では、金蔵ケース３の短絡面３ｂから柱状部３ｄを突出し、その突出位置は短絡面３ｂの中心位置から離れて内側壁３ｃに近接しているので、円周方向に回転して内側壁３ｃに電界が集中するＴＥ０１モードの電波が減衰する。そして、柱状部３ｄの高さが受信周波数帯域の最低周波数よりも低い周波数に対する波長の１／４に設定しているので、その周波数でのＴＥ０１モードの電波が減衰する。従って、この柱状部３ｄは、電気回路でいうところのトラップ回路に相当する。この結果、図５のカーブＢは、柱状部３ｄの高さを９ＧＨｚに対する波長の１／４に設定した場合の、第一の直線偏波と第二の直線偏波とのアイソレーションを示し、９ＧＨでは大きなアイソレーションが得られ、第一のプローブ４、引き出しパターン８、初段増幅器用トランジスタ１０、引き出しパターン１２、１４、初段増幅器用トランジスタ１１、引き出しパターン９、第二のプローブ７による帰還に伴う異常発振は起き難くなる。また、９ＧＨｚでのアイソレーションが大きくなることに伴って、受信周波数帯域（１０．７ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚ）全体でのアイソレーションが３０ｄＢ確保でき、柱状部３ｄを設けていない従来のアイソレーション（カーブＣ）よりも５ｄＢ上改善することができる。
【００２６】
なお、受信電波の周波数帯域外での異常発振のおそれが無く、アイソレーションのみを向上させるのであれば、柱状部３ｄの高さを受信電波の周波数帯域内の適宜の周波数（例えば、ほぼ中心周波数である１１．７ＧＨｚ）に対する波長の１／４に設定すればよい。
また、異常発振は導波管１のハイパスフィルタとしての特性の低下に伴うアイソレーションが低下し、且つ初段増幅器用トランジスタ１０、１１の増幅度がそれほど低下しない周波数で発生しやすい。その周波数はおよそ受信電波の最低周波数よりも１乃至２ＧＨｚ低い。従って、導電性柱状部３ｄの高さもこの周波数に対応して設定すれば異常発振を効果的に防止できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の衛星放送受信用屋外コンバータは、管内へ進入した放送電波が互いに直交するＴＥ１１モードの第一の直線偏波およびＴＥモードの第二の直線偏波として進行する導波管と、この導波管内の所定位置に配置して第一の直線偏波を検出する第一のプローブと、第一のプローブから電波の進行方向に約１／４波長離れた位置に配置して第一の直線偏波を反射する第一の反射導体と、第一の反射導体の近傍に配置して第二の直線偏波を検出する第二のプローブと、第二のプローブから電波の進行方向に約１／４波長離れた位置に配置して第二の直線偏波を反射する第二の反射導体とを備え、第二の反射導体上に導電性柱状部を突設し、この導電性柱状部を、導波管の内周面の近傍の軸線上に位置させたので、導波管内に混在するＴＭ０１モードの電波を減衰できる。従って第一のプローブで検出する第一の直線偏波と第二のプローブで検出する第二の直線偏波とのアイソレーションが向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、導電性柱状部の高さを、放送電波の最低周波数よりも低い所定周波数の１／４波長に設定したので、低い周波数で発生しやすい異常発振を防止でき、これによって、放送電波の周波数帯域ないでのアイソレーションも向上する。
【００２９】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、導波管は第一のプローブから放送電波の進行方向に約１／４波長離れた位置に開口端を有し、開口端に回路基板を配置し、回路基板の表裏両面のうち第一のプローブ側の面に第一の反射導体を設け、他面に第二のプローブを設け、回路基板を介して開口端を蓋閉する有底の金属ケースを設け、この金属ケースの内底面を第二の反射導体とし、この内底面上に導電性柱状部を突設したので、第一のプローブから第二の反射導体までの距離を最小とすることが可能となり、小型化が図れる。
【００３０】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、導電性柱状部を金属ケースと一体に形成したので、不要なＴＭ０１モードの電波を簡単に無くせる。
【００３１】
また、本発明の衛星放送受信用コンバータは、所定周波数を放送電波の最低周波数よりも１乃至２ＧＨｚ低く設定したので、異常発振を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の衛星放送受信用屋外コンバータの側断面図である。
【図２】本発明の衛星放送受信用屋外コンバータの正面図である。
【図３】本発明の衛星放送受信用屋外コンバータの内部構造を示す背面図である。
【図４】本発明の衛星放送受信用屋外コンバータの外観図である。
【図５】本発明の衛星放送受信用屋外コンバータにおけるアイソレーション特性の改善の様子を説明する特性図である。
【図６】従来の衛星放送受信用屋外コンバータの側断面図である。
【図７】従来の衛星放送受信用屋外コンバータの正面図である。
【図８】従来の衛星放送受信用屋外コンバータの内部構造を示す背面図である。
【図９】従来の衛星放送受信用屋外コンバータの外観図である。
【符号の説明】
１導波管
１ａ開口端
１ｂ凹溝
２回路基板
２ａスルーホール
２ｂ切り欠き
３金属ケース
３ａ鍔部
３ｂ第二の反射導体（短絡面）
３ｃ内側壁
３ｄ柱状部
３ｅ、３ｆ逃げ凹部
４第一のプローブ
５絶縁部材
６第一の反射導体（短絡パターン）
７第二のプローブ
８、９、１２、１４引き出しパターン
１０、１１初段増幅器用トランジスタ
１３二段目の増幅器用トランジスタ
１５接地電極
１６ビス
１７筺体
１８カバー
１９出力コネクタ

Claims

管内へ進入した放送電波が互いに直交するＴＥ１１モードの第一の直線偏波およびＴＥモードの第二の直線偏波として進行する導波管と、前記導波管内の所定位置に配置して前記第一の直線偏波を検出する第一のプローブと、前記第一のプローブから電波の進行方向に前記放送電波の約１／４波長離れた位置に配置して前記第一の直線偏波を反射する第一の反射導体と、前記第一の反射導体の近傍に配置して前記第二の直線偏波を検出する第二のプローブと、前記第二のプローブから電波の進行方向に前記放送電波の約１／４波長離れた位置に配置して前記第二の直線偏波を反射する第二の反射導体とを備え、前記第二の反射導体上に導電性柱状部を突設し、前記導電性柱状部を、前記導波管の内周面の近傍の軸線上に位置させたことを特徴とする衛星放送受信用屋外コンバータ。
前記導電性柱状部の高さを、前記放送電波の最低周波数よりも低い所定周波数の１／４波長に設定したことを特徴とする請求項１記載の衛星放送受信用屋外コンバータ。
前記導波管は前記第一のプローブから前記放送電波の進行方向に前記放送電波の約１／４波長離れた位置に開口端を有し、前記開口端に回路基板を配置し、前記回路基板の表裏両面のうち前記第一のプローブ側の面に前記第一の反射導体を設け、他面に前記第二のプローブを設け、前記回路基板を介して前記開口端を蓋閉する有底の金属ケースを設け、前記金属ケースの内底面を前記第二の反射導体とし、前記内底面上に前記導電性柱状部を突設したことを特徴とする請求項１または２記載の衛星放送受信用屋外コンバータ。
前記導電性柱状部を前記金属ケースと一体に形成したことを特徴とする請求項３記載の衛星放送受信用屋外コンバータ。
前記所定周波数を前記放送電波の前記最低周波数よりも１乃至２ＧＨｚ低く設定したことを特徴とする請求項２または３または４に記載の衛星放送受信用屋外コンバータ。