JPH06216638A - 円偏波及び直線偏波共用フィードホーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交差偏波特性の良好な円偏波及び直線偏波共
用フィードホーンを提供することを目的とする。 【構成】 一端に電磁波導入用開口部１を設け、他端に
終端面３を設けた円形導波管２と、同円形導波管２の開
口部１側に管軸を中心として回動自在にして設けた９０
度位相差板６と、同円形導波管２の終端面３側の外部側
面から内部に、相互に直交する向きにして挿入したプロ
ーブ４及び５と、信号処理部９とからなり、同信号処理
部９を前記プローブ４から取り出した信号の位相を約９
０度遅延させて出力する遅延回路と、同遅延回路からの
出力をオン・オフするスイッチ回路と、同スイッチ回路
を介して入力された信号と前記プローブ５から取り出し
た信号とを合成する合成回路とで構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波の受信装置
に関し、特に衛星から送出されてくる円偏波（右旋及び
左旋）と、直線偏波（水平偏波及び垂直偏波）とを、共
に受信可能とした円偏波及び直線偏波共用フィードホー
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の直線偏波受信用フィードホーンに
おいては、図４に示すように、円形導波管２の管軸と直
交する同一面内にほぼ位置するようにして、円形導波管
２の外部から内部に相互に直交する向きにしてプローブ
４とプローブ５を挿入し、プローブ４に水平偏波を結合
させるようにし、プローブ５に垂直偏波を結合させるよ
うにして、直線偏波受信用フィードホーンから水平偏波
信号、あるいは垂直偏波信号を取り出せるようにしてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、プローブ４
とプローブ５を円形導波管２の管軸と直交する同一面内
にほぼ位置するようにして配置しているため、プローブ
間の距離が近接状態となり、交差偏波特性が劣るといっ
た問題点があった。本発明は、交差偏波特性の良好な円
偏波及び直線偏波共用フィードホーンを提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】図１に示すように、一端
に電磁波導入用開口部１を設け、他端に終端面３を設け
た円形導波管２と、同円形導波管２の開口部１側に管軸
を中心として回動自在にして設けた９０度位相差板６
と、同円形導波管２の終端面３側の外部側面から内部
に、相互に直交する向きにして挿入したプローブ４及び
５と、図２（Ａ）に示すように、前記プローブ４から取
り出した信号の位相を約９０度遅延させて出力する遅延
回路１１と、同遅延回路１１からの出力をオン・オフす
るスイッチ回路１２と、同スイッチ回路１２を介して入
力された信号と前記プローブ５から取り出した信号とを
合成する合成回路１３とからなるものである。

【０００５】

【作用】本発明は上記した構成により、直線偏波と円偏
波を受信するようにしている。図２（Ａ）〜（Ｃ）は直
線偏波受信時の動作説明図である。垂直偏波受信時は
（Ａ）図に示すように、開口部１側から見た９０度位相
差板６の配置をＹ軸と平行な位置にする。円形導波管２
に（Ｂ）図に示すように、Ｘ軸とＹ軸を２分する角度で
電界Ｅ０を有する垂直偏波が導入されたとする。垂直偏
波はＸ軸方向に電界成分Ｅ０ｘを有し、Ｙ軸方向に電界
成分Ｅ０ｙを有する電磁波として円形導波管２内を伝播
し、電界成分Ｅ０ｙは９０度位相差板６と平行な伝播状
態となるため、９０度位相差板６を通り過ぎた所では、
電界成分Ｅ０ｘに対して９０度位相が遅れるため、右旋
円偏波に変換される。プローブ４に対しては電界成分Ｅ
０ｘが結合して電気信号に変換され、プローブ５に対し
ては電界成分Ｅ０ｙが結合して電気信号に変換される
が、両電気信号間の位相はプローブ５の方が９０度遅延
した状態にあり、プローブ４からの電気信号は遅延回路
１１で９０度位相が遅延され、スイッチ回路１２をオン
状態として合成回路１３に入力し、同合成回路１３でプ
ローブ５からの電気信号と振幅及び位相が合致した状態
で合成して出力し、ＬＮＢの入力回路に入力して、垂直
偏波が受信できるようにしている。

【０００６】このとき、前記垂直偏波の交差偏波となる
水平偏波は、（Ｃ）図に示すように、Ｘ軸と−Ｙ軸を２
分する角度で電界Ｅ１を有する状態で円形導波管２に導
入される。水平偏波はＸ軸方向に電界成分Ｅ１ｘを有
し、−Ｙ軸方向に電界成分−Ｅ１ｙを有する電磁波とし
て円形導波管２内を伝播し、電界成分−Ｅ１ｙは９０度
位相差板６と平行な伝播状態となるため、９０度位相差
板６を通り過ぎた所では、電界成分Ｅ１ｘに対して９０
度位相が遅れるため、左旋円偏波に変換される。プロー
ブ４に対しては電界成分Ｅ１ｘが結合して電気信号に変
換され、プローブ５に対しては電界成分−Ｅ１ｙが結合
して電気信号に変換されるが、両電気信号間の位相はプ
ローブ４の方が９０度遅延した状態にあり、プローブ４
からの電気信号は遅延回路１１でさらに９０度位相が遅
延され、スイッチ回路１２をオン状態として合成回路１
３に入力され、同合成回路１３でプローブ５からの電気
信号と同振幅で逆位相の状態で合成されるため、打ち消
しあって交差偏波成分である水平偏波の信号は合成回路
１３から出力されないため、交差偏波特性を良くして垂
直偏波を受信することが可能となる。水平偏波受信時
は、（Ａ）図に示すように、９０度位相差板６を回転さ
せて同図に示す点線の位置、開口部１側から見た９０度
位相差板６の配置をＸ軸と平行な位置にすることによ
り、前記と同様な作用により交差偏波特性を良くして水
平偏波が受信することが可能となる。

【０００７】図３（Ａ）及び（Ｂ）は円偏波受信時の動
作説明図である。右旋円偏波受信時は（Ａ）図に示すよ
うに、開口部１側から見た９０度位相差板６の配置をＸ
軸とＹ軸を２分する角度にする。円形導波管２に（Ｂ）
図に示すように、Ｙ軸方向に電界Ｅ２を有する右旋円偏
波が導入されたとする。電界Ｅ２を有する右旋円偏波は
互いに直角を成す偏波成分Ｅ２ｘとＥ２ｙとを有する電
磁波として円形導波管２内を伝播するが、位相関係は偏
波成分Ｅ２ｙの方が９０度遅延した状態にある。電界成
分Ｅ２ｘは９０度位相差板６と平行な伝播状態となるた
め、９０度位相差板６を通り過ぎた所では、９０度位相
が遅れるため、９０度位相差板６を通り過ぎた所では、
右旋円偏波は偏波成分Ｅ２ｘとＥ２ｙとが同相となるた
め、Ｙ軸方向に電界Ｅ２を有する直線偏波に変換され
る。従って、不要な電気信号が合成回路１３に入力され
ないようにするためスイッチ回路１２をオフ状態とし、
前記直線偏波をプローブ５に結合させて電気信号に変換
し、合成回路１３を介してＬＮＢの入力回路に入力する
ことにより右旋円偏波を受信することが可能となる。

【０００８】このとき、円形導波管２に（Ｂ）図に示す
ように、前記右旋円偏波の交差偏波となる左旋円偏波が
Ｙ軸方向に電界Ｅ２を有する状態で導入されたとする。
電界Ｅ２を有する左旋円偏波は互いに直角を成す偏波成
分Ｅ２ｘとＥ２ｙとを有する電磁波として円形導波管２
内を伝播するが、位相関係は偏波成分Ｅ２ｘの方が９０
度遅延した状態にある。偏波成分Ｅ２ｘは９０度位相差
板６と平行な伝播状態となるため、９０度位相差板６で
さらに位相が９０度遅延するため、９０度位相差板６を
通り過ぎた所では、偏波成分Ｅ２ｙに対して逆相となる
ため、打ち消しあって左旋円偏波は伝播しない。従っ
て、交差偏波成分である左旋円偏波は受信されず、右旋
円偏波のみを受信することが可能となり、交差偏波特性
を良くすることができる。左旋円偏波受信時は、（Ａ）
図に示すように、９０度位相差板６を回転させて同図に
示す点線の位置、開口部１側から見た９０度位相差板６
の配置を−Ｘ軸とＹ軸を２分する角度にすることによ
り、前記と同様な作用により交差偏波特性を良くして左
旋円偏波を受信することが可能となる。従って交差偏波
特性を良くすると共に、円偏波も直線偏波も受信可能と
なる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す、円偏波及
び直線偏波共用フィードホーンの一部切欠き斜視図であ
る。同図において、円形導波管２の管軸から垂直に上方
に向かう軸をＹ軸とし、管軸から水平に左方に向かう軸
をＸ軸とし、各々反対方向に向かう軸を−Ｙ軸及び−Ｘ
軸とする（以下、図２〜図４において同じ）。２は円形
導波管であり、ＴＥ１１モードの電磁波を伝播できるも
のを使用し、一端に電磁波を効率的に導入できるように
ホーン形状の開口部１を設け、他端に導入された電磁波
を反射させる終端面３を設けている。６は９０度位相差
板であり、材質としては誘電体板を使用し、円形導波管
２の管軸を中心とし同位相差板６を回転させることがで
きるようにし、位相差板６の長手方向の長さを円形導波
管２の内部を伝播する電磁波のＴＥ１１モードの直交す
る２つの偏波成分間の位相差をほぼ９０度にできる長さ
としている。位相差板６の短辺方向の長さは円形導波管
２の内径より若干小さくして、滑らかに位相差板６を回
転できるようにし、短辺方向の端面の形状を移相回路と
して整合がとれるようにするため略Ｖ字型としている
が、整合がとれるようであれば他の形状にしても良い。

【００１０】位相差板６の回転機構としては、円形導波
管２の終端面３の外側に駆動部を設け、駆動部としては
例えばモータ等を使用し、同モータの回転と連動して回
転する回転軸７を設けて、終端面３の中央に設けた開口
を通して円形導波管２の内部に挿入し、回転軸７を位相
差板６の短辺方向の中心に取り付け、位相差板６を円形
導波管２の管軸を中心として回転できるようにしてい
る。駆動部を使用する代わりに、手動で位相差板６を回
転させるようにしても良い。位相差板６と終端面３間に
は、円形導波管２の外部より内部へ、Ｘ軸に平行となる
向きにしてプローブ４を挿入し、Ｙ軸に平行となる向き
にしてプローブ５を挿入している。プローブ４及び５の
取付位置と終端面３間の距離は、プローブ４及び５に結
合させる電磁波の波長の約１／４の距離とし、プローブ
４及び５に効率良く電磁波を結合させることができるよ
うに調整して決定する。

【００１１】プローブ４及び５の円形導波管２に対する
挿入の深さも同様に、プローブ４及び５に効率良く電磁
波を結合させることができるように調整して決定する。
８はプリント基板であり、円形導波管２と交差する向き
に設けて、同プリント基板８上に信号処理部９を配置
し、同プリント基板８と一体にしてプローブ４とプロー
ブ５を設け、マイクロストリップ線路で信号処理部９に
入力するようにしている。プローブ４及びプローブ５
は、プリント基板８の基板と銅箔を使用して形成しても
良いし、あるいは他の金属製の導体を使用するようにし
ても良い。また、プリント基板８は例えば円形導波管２
の管軸と平行となる向きに配置して、プローブ４及びプ
ローブ５から同軸線路を使用して、同プリント基板８上
に設けた信号処理部９に入力するようにしても良い。

【００１２】図２（Ａ）〜（Ｃ）は直線偏波受信時の動
作説明図であり、（Ａ）は、図１の切断線Ａ−Ａから見
た断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、直線偏波の電界
の向きを説明する説明図である。プローブ４及びプロー
ブ５は、相互に直交する向きにして円形導波管２内部に
挿入してあり、プローブ４にはＸ軸と平行な電界を有す
る電磁波を結合させ、プローブ５にはＹ軸と平行な電界
を有する電磁波を結合させ、各々のプローブで電気信号
に変換し、信号処理部９に入力している。信号処理部９
は、遅延回路１１とスイッチ回路１２と合成回路１３と
で構成し、各回路間をマイクロストリップ線路で接続す
るようにしている。プローブ４から取り出した信号を遅
延回路１１に入力し、遅延回路１１で位相を９０度遅延
させて出力し、スイッチ回路１２に入力し、スイッチ回
路１２は、例えばピンダイオードスイッチ等を使用し、
直線偏波を受信する時にはオン状態とし、円偏波を受信
する時にはオフ状態とし、オン状態の場合はスイッチ回
路１２を介して信号を合成回路１３に入力し、同合成回
路１３では、例えばウィルキンソン型ハイブリッド回路
等を使用し、プローブ５から取り出した信号とスイッチ
回路１２を介して入力された信号とを合成して出力し、
ＬＮＢの入力回路に入力して信号を受信するようにして
いる。

【００１３】垂直偏波受信時の動作については、作用の
項で説明した通りであり、ここでは水平偏波受信時の動
作について説明する。水平偏波受信時は（Ａ）図に点線
で示すように、開口部１側から見た９０度位相差板６の
配置をＸ軸と平行な位置にする。円形導波管２に（Ｃ）
図に示すように、Ｘ軸と−Ｙ軸を２分する角度で電界Ｅ
１を有する水平偏波が導入されたとする。水平偏波はＸ
軸方向に電界成分Ｅ１ｘを有し、Ｙ軸方向に電界成分−
Ｅ１ｙを有する電磁波として円形導波管２内を伝播し、
電界成分Ｅ１ｘは９０度位相差板６と平行な伝播状態と
なるため、９０度位相差板６を通り過ぎた所では、電界
成分−Ｅ１ｙに対して９０度位相が遅れるため、右旋円
偏波に変換される。プローブ４に対しては電界成分Ｅ１
ｘが結合して電気信号に変換され、プローブ５に対して
は電界成分Ｅ１ｙが結合して電気信号に変換されるが、
両電気信号間の位相はプローブ５の方が９０度遅延した
状態にあり、プローブ４からの電気信号は遅延回路１１
で９０度位相が遅延され、スイッチ回路１２をオン状態
として合成回路１３に入力され、同合成回路１３でプロ
ーブ５からの電気信号と振幅及び位相が合致した状態で
合成され、ＬＮＢの入力回路に出力され、水平偏波が受
信可能となる。

【００１４】このとき、前記水平偏波の交差偏波となる
垂直偏波は、（Ｂ）図に示すように、Ｘ軸とＹ軸を２分
する角度で電界Ｅ０を有する状態で円形導波管２に導入
される。垂直偏波はＸ軸方向に電界成分Ｅ０ｘを有し、
Ｙ軸方向に電界成分Ｅ０ｙを有する電磁波として円形導
波管２内を伝播し、電界成分Ｅ０ｘは９０度位相差板６
と平行な伝播状態となるため、９０度位相差板６を通り
過ぎた所では、電界成分Ｅ０ｙに対して９０度位相が遅
れるため、左旋円偏波に変換される。プローブ４に対し
ては電界成分Ｅ０ｘが結合して電気信号に変換され、プ
ローブ５に対しては電界成分Ｅ０ｙが結合して電気信号
に変換されるが、両電気信号間の位相はプローブ４の方
が９０度遅延した状態にあり、プローブ４からの電気信
号は遅延回路１１でさらに９０度位相が遅延され、スイ
ッチ回路１２をオン状態として合成回路１３に入力さ
れ、同合成回路１３でプローブ５からの電気信号と同振
幅で逆位相の状態で合成されるため、打ち消しあって交
差偏波成分である垂直偏波の信号は合成回路１３から出
力されないため、交差偏波特性を良くして水平偏波を受
信することが可能となる。

【００１５】図３（Ａ）及び（Ｂ）は円偏波受信時の動
作説明図であり、（Ａ）は、図２（Ａ）から９０度位相
差板を４５度回転させた状態を示す断面図であり、
（Ｂ）は、円偏波の電界の向きを説明する説明図であ
る。右旋円偏波受信時の動作については、作用の項で説
明した通りであり、ここでは左旋円偏波受信時の動作に
ついて説明する。左旋円偏波受信時は（Ａ）図に点線で
示すように、開口部１側から見た９０度位相差板６の配
置を−Ｘ軸とＹ軸を２分する角度にする。円形導波管２
に（Ｂ）図に示すように、Ｙ軸方向に電界Ｅ２を有する
左旋円偏波が導入されたとする。電界Ｅ２を有する左旋
円偏波は互いに直角を成す偏波成分Ｅ２ｘとＥ２ｙとを
有する電磁波として円形導波管２内を伝播するが、位相
関係は偏波成分Ｅ２ｘの方が９０度遅延した状態にあ
る。電界成分Ｅ２ｙは９０度位相差板６と平行な伝播状
態となるため、９０度位相差板６を通り過ぎた所では、
９０度位相が遅れるため、９０度位相差板６を通り過ぎ
た所では、右旋円偏波は偏波成分Ｅ２ｘとＥ２ｙが同相
となるため、Ｙ軸方向に電界Ｅ２を有する直線偏波に変
換される。従って、スイッチ回路１２をオフ状態とし、
前記直線偏波をプローブ５に結合させて電気信号に変換
し、合成回路１３を介してＬＮＢの入力回路に入力する
ことにより左旋円偏波を受信することが可能となる。

【００１６】このとき、円形導波管２に（Ｂ）図に示す
ように、前記左旋円偏波の交差偏波となる右旋円偏波が
Ｙ軸方向に電界Ｅ２を有する状態で導入されたとする。
電界Ｅ２を有する右旋円偏波は互いに直角を成す偏波成
分Ｅ２ｘとＥ２ｙとを有する電磁波として円形導波管２
内を伝播するが、位相関係は偏波成分Ｅ２ｙの方が９０
度遅延した状態にある。偏波成分Ｅ２ｙは９０度位相差
板６と平行な伝播状態となるため、９０度位相差板６で
さらに位相が９０度遅延するため、９０度位相差板６を
通り過ぎた所では、偏波成分Ｅ２ｘに対して逆相となる
ため、打ち消しあって右旋円偏波は伝播しない。従っ
て、交差偏波成分である右旋円偏波は受信されず、左旋
円偏波のみを受信することが可能となり、交差偏波特性
を良くすることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
右旋円偏波も左旋円偏波、また水平偏波も垂直偏波も受
信可能となり、交差偏波特性の良好な円偏波及び直線偏
波共用フィードホーンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、円偏波及び直線偏波
共用フィードホーンの一部切欠き斜視図である。

【図２】（Ａ）は、図１の切断線Ａ−Ａから見た断面図
であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、直線偏波の電界の向きを
説明する説明図である。

【図３】（Ａ）は、図２（Ａ）から９０度位相差板を４
５度回転させた状態を示す断面図であり、（Ｂ）は、円
偏波の電界の向きを説明する説明図である。

【図４】従来例を示す、直線偏波受信用フィードホーン
の一部切欠き斜視図である。

【符号の説明】

１ 開口部 ２ 円形導波管 ３ 終端面 ４ プローブ ５ プローブ ６ 位相差板 ７ 回転軸 ８ プリント基板 ９ 信号処理部 １０ マイクロストリップ線路 １１ 遅延回路 １２ スイッチ回路 １３ 合成回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に電磁波導入用開口部を設け、他端
   に終端面を設けた円形導波管と、同円形導波管の開口部
   側に管軸を中心として回動自在にして設けた９０度位相
   差板と、同円形導波管の終端面側の外部側面から内部
   に、相互に直交する向きにして挿入した第１及び第２プ
   ローブと、前記第１プローブから取り出した信号の位相
   を約９０度遅延させて出力する遅延回路と、同遅延回路
   からの出力をオン・オフするスイッチ回路と、同スイッ
   チ回路を介して入力された信号と前記第２プローブから
   取り出した信号とを合成する合成回路とからなる円偏波
   及び直線偏波共用フィードホーン。
2. 【請求項２】 直線偏波受信時は、前記９０度位相差板
   の前記開口部から見た向きを前記第１プローブ、あるい
   は前記第２プローブの方向とし、同９０度位相差板で導
   入された直線偏波を円偏波に変換し、前記第１プローブ
   から取り出した信号と前記２プローブから取り出した信
   号とを、受信希望の直線偏波に対しては同振幅、同相で
   前記合成回路に入力せしめ、交差偏波に対しては相互に
   同振幅、逆相で前記合成回路に入力せしめることを特徴
   とする請求項１記載の円偏波及び直線偏波共用フィード
   ホーン。
3. 【請求項３】 円偏波受信時は、前記９０度位相差板の
   前記開口部から見た向きを前記プローブの一方に対し
   て、時計方向、あるいは反時計方向に約４５度回転させ
   た状態とし、同９０度位相差板で受信希望の円偏波のみ
   を直線偏波に変換し、前記２プローブから信号を取り出
   して前記合成回路を介して出力することを特徴とする請
   求項１記載の円偏波及び直線偏波共用フィードホーン。
4. 【請求項４】 前記９０度位相差板が誘電体板からな
   り、同誘電体板の前記円形導波管の管軸方向に沿った長
   さを、同誘電体板と平行な向きに伝播する電磁波の位相
   を９０度遅延させることができる長さとしたことを特徴
   とする請求項１、２又は３記載の円偏波及び直線偏波共
   用フィードホーン。
5. 【請求項５】 前記円形導波管と交差する向きにしてプ
   リント基板を設けて、同プリント基板上に前記遅延回路
   と前記スイッチ回路と前記合成回路を配置し、前記各回
   路間をマイクロストリップ線路で接続し、同プリント基
   板と一体にして前記第１プローブと前記第２プローブを
   設け、マイクロストリップ線路で前記第１プローブから
   前記遅延回路に、前記第２プローブから前記合成回路に
   各々入力することを特徴とする請求項１記載の円偏波及
   び直線偏波共用フィードホーン。