ホーンアンテナ
【課題】複数の送受信機を搭載することなく、反射鏡面を2つ以上の周波数帯で共用することができる広帯域なホーンアンテナを得ることを目的とする。
【解決手段】内部にリッジ構造2が装荷されている円形導波管1の周囲に高周波数用チョーク構造3が配置されるとともに、高周波数用チョーク構造3の外側に低周波数用チョーク構造4が配置され、その円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて高周波数用チョーク構造3の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて低周波数用チョーク構造4の形状が調整されている。
【解決手段】内部にリッジ構造2が装荷されている円形導波管1の周囲に高周波数用チョーク構造3が配置されるとともに、高周波数用チョーク構造3の外側に低周波数用チョーク構造4が配置され、その円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて高周波数用チョーク構造3の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて低周波数用チョーク構造4の形状が調整されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナに関するものである。
【背景技術】
【0002】
離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラアンテナなどの反射鏡アンテナにおいて、一次放射器として用いるホーンアンテナは、使用する複数の周波数帯でのビーム幅が大きく異なると、反射鏡面の照射条件が大きく変わるため、アンテナ能率が著しく低下する。
【0003】
以下の特許文献1には、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器として用いるために、リッジ導波管の開口付近に低周波用のモノポールアンテナを設け、2周波で反射鏡アンテナを共用する方法が開示されている。
また、以下の特許文献2には、低周波用ホーンの中心に高周波用ホーンを配置して、2周波で反射鏡アンテナを共用する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭64−18303号公報(図1)
【特許文献2】特開平11−74724号公報(図1)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来のホーンアンテナは以上のように構成されているので、リッジ導波管の開口付近に低周波用のモノポールアンテナを設けて、2周波で反射鏡アンテナを共用する場合(特許文献1の場合)、モノポールアンテナを使用することで狭帯域になってしまう課題があった。
また、低周波用ホーンの中心に高周波用ホーンを配置して、2周波で反射鏡アンテナを共用する場合(特許文献2の場合)、高周波数側と低周波数側で給電ポートが異なるため、複数の送受信機が必要になる課題があった。
【0006】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の送受信機を搭載することなく、反射鏡面を2つ以上の周波数帯で共用することができる広帯域なホーンアンテナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明に係るホーンアンテナは、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、内部にリッジ構造が装荷されている導波管の周囲に第1のチョーク構造が配置されるとともに、第1のチョーク構造の外側に第2のチョーク構造が配置され、その導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて第1のチョーク構造の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて第2のチョーク構造の形状が調整されているようにしたものである。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、内部にリッジ構造が装荷されている導波管の周囲に第1のチョーク構造が配置されるとともに、第1のチョーク構造の外側に第2のチョーク構造が配置され、その導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて第1のチョーク構造の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて第2のチョーク構造の形状が調整されているように構成したので、複数の送受信機を搭載することなく、反射鏡面を2つ以上の周波数帯で共用することができる広帯域なホーンアンテナが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】この発明の実施の形態1によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図2】図1のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図3】図1のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図4】この発明の実施の形態2によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図5】図4のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図6】図4のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図7】この発明の実施の形態3によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図8】図7のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図9】図7のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図10】この発明の実施の形態4によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図11】図10のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図12】図10のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図13】この発明の実施の形態5によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図14】図13のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図15】図13のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図2は図1のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図3は図1のホーンアンテナの上面図・側面図である。
図1〜3において、円形導波管1は離れている2以上の周波数帯を伝送する導波管であり、内部にはリッジ構造2が装荷されている。
【0011】
高周波数用チョーク構造3は円形導波管1の開口付近において、その円形導波管1の周囲に配置されている。なお、高周波数用チョーク構造3は第1のチョーク構造を構成している。
低周波数用チョーク構造4は円形導波管1の開口から離れた位置で、高周波数用チョーク構造3の外側に配置されている。なお、低周波数用チョーク構造4は第2のチョーク構造を構成している。
なお、円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて高周波数用チョーク構造3の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて低周波数用チョーク構造4の形状が調整されている
【0012】
即ち、高周波数用チョーク構造3を構成している複数のチョークの深さは、高域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整され、低周波数用チョーク構造4を構成している複数のチョークの深さは、低域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整されており、低周波数用チョーク構造4の方が、高周波数用チョーク構造3より深いチョークとなっている。
高周波数用チョーク構造3及び低周波数用チョーク構造4におけるチョークの間隔は任意でよく、加工する際の深さと幅の関係から決めればよい。
例えば、高周波数用チョーク構造3におけるチョークの間隔は、高域側の使用周波数帯における下限周波数の1/10波長程度に決めればよく、低周波数用チョーク構造4におけるチョークの間隔は、低域側の使用周波数帯における下限周波数の1/10波長程度に決めればよい。
【0013】
なお、円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるようにするには、高周波数用チョーク構造3及び低周波数用チョーク構造4におけるチョークの数を調整すればよい。
例えば、チョークの深さ及びチョークの間隔が上記のように決められた場合、高周波数用チョーク構造3におけるチョークの数が3個、低周波数用チョーク構造4におけるチョークの数が5個に調整されれば、ビーム幅が同程度になる(図1〜3を参照)。
【0014】
以下、この実施の形態1の内容を具体的に説明する。
離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラアンテナ(1枚鏡アンテナ)などの反射鏡アンテナにおいて、一次放射器として用いるホーンアンテナは、使用する複数の周波数帯でのビーム幅が大きく異なると、反射鏡面の照射条件が大きく変わるため、アンテナ能率が著しく低下する。
例えば、ホーンアンテナのビーム幅が狭い場合は、鏡面周囲と中心付近の照射電力の比が大きくなるため、開口能率が低下する。
一方、ホーンアンテナのビーム幅が広い場合は、鏡面に照射されず、スピルオーバとなるため、やはり開口能率が低下する。
そのため、反射鏡アンテナにおいては、一次放射器の最適なビーム幅が存在する。
【0015】
一般的に、アンテナのビーム幅は、波長に対する開口径で決まるため、同じ物理開口のホーンアンテナを広い周波数範囲で使用する場合、低い周波数と高い周波数ではビーム幅が大きく異なることになる。その結果、反射鏡アンテナとして、開口能率が低下することになる。
そのため、離れている2つの周波数帯で開口面を共用する反射鏡アンテナの一次放射器に用いるホーンアンテナは、離れている2つの周波数帯で同程度のビーム幅とする必要がある。
【0016】
ホーンアンテナは、導波管の開口部分にテーパをつけたものであるため、ホーンの喉元の導波管のカットオフの影響を特に低周波数側で受けることになる。
大きな開口径のホーンアンテナの場合は、大きな問題とならないが、小さい開口径のホーンアンテナの場合、カットオフを回避することが困難となる。
【0017】
ここで、パラボラアンテナの一次放射器を想定する場合、一次放射器のビーム幅は広くする必要がある。
例えば、−10dBビーム幅で100度から120度程度とする必要があり、ホーンの開口径は小さくする必要がある。
前述のビーム幅を得るためには、1波長程度の開口径となる。低周波数と高周波数の比にもよるが、高周波数側で1波長の開口径とすると、低周波数側ではカットオフとなる。
そこで、この実施の形態1では、円形導波管1の内部にリッジ構造2を装荷して、カットオフ周波数を下げるようにしている。
なお、リッジ構造2の形状は、必要な周波数帯で円形導波管1内が伝搬モードとなるように決めればよい。
【0018】
円形導波管1における高周波数帯と低周波数帯ではビーム幅が異なるため、この実施の形態1では、円形導波管1の周囲にチョーク構造を配置(円形導波管1の開口付近に高周波数用チョーク構造3を配置し、円形導波管1の開口から離れた位置に低周波数用チョーク構造4を配置)することで、それぞれのビーム幅が同程度となるように調整している。
なお、低周波数帯では、高周波数用チョーク構造3は、波長に対して小さいため影響は小さい。高周波数帯では、高周波数用チョーク構造3によりビームが絞られて、背面に漏洩する電力が小さくなるため、低周波数用チョーク構造4の影響は小さい。
【0019】
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、内部にリッジ構造2が装荷されている円形導波管1の周囲に高周波数用チョーク構造3が配置されるとともに、高周波数用チョーク構造3の外側に低周波数用チョーク構造4が配置され、その円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて高周波数用チョーク構造3の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて低周波数用チョーク構造4の形状が調整されているように構成したので、複数の送受信機を搭載することなく、反射鏡面を2つ以上の周波数帯で共用することができる広帯域なホーンアンテナが得られる効果がある。
【0020】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図5は図4のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図6は図4のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態1では、円形導波管1の内部にはリッジ構造2が装荷されているものを示したが、この実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパが設けられている点で相違している。
即ち、この実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5の形状が、開口に近くなるにつれて広がるようにしている。
【0021】
内部にリッジ構造2が装荷されている円形導波管1の場合、通常の円形導波管よりもインピーダンスが低くなり、自由空間のインピーダンス377Ωとの不整合が大きくなる。
そこで、この実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパを設けることで、通常の円形導波管のインピーダンスに近付けて、自由空間のインピーダンスに近付けるようにしている。これにより、ホーンとしての反射特性を改善することができる。
なお、テーパの形状は、例えば、指数関数や直線など必要な周波数帯域と反射特性によって適宜選択すればよい。
【0022】
実施の形態3.
図7はこの発明の実施の形態3によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図8は図7のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図9は図7のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパが設けられているものを示したが、図7〜9に示すように、円形導波管1の内部に装荷されているリッジ構造5の一部が、円形導波管1から突出しているようにしてもよい。
【0023】
リッジ構造5に設けられているテーパの形状によっては、開口付近で通常の円形導波管と同様の構造となり、開口付近でカットオフとなることがある。
一方、円形導波管1の外部では、カットオフがない。
そこで、この実施の形態3では、開口付近でのカットオフを回避するために、リッジ構造5の一部を円形導波管1の外に配置するようにしている。
【0024】
実施の形態4.
図10はこの発明の実施の形態4によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図11は図10のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図12は図10のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパが設けられているものを示したが、図10〜12に示すように、円形導波管1の側壁に導波管スリット6が設けられているようにしてもよい。
【0025】
リッジ構造5に設けられているテーパの形状によっては、開口付近で通常の円形導波管と同様の構造となり、開口付近でカットオフとなることがある。
一方、円形導波管1の外部では、カットオフがない。
そこで、この実施の形態3では、円形導波管1の側壁に導波管スリット6を設けているが、円形導波管1の側壁に導波管スリット6を設けることで、リッジ構造5の一部を円形導波管1の外に配置する場合と同様に(実施の形態3)、開口付近でのカットオフを回避することができる。
【0026】
実施の形態5.
図13はこの発明の実施の形態5によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図14は図13のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図15は図13のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態1〜4では、円形導波管1の内部にはリッジ構造2(または、リッジ構造5)が装荷されているものを示したが、図13〜15に示すように、リッジ構造5にスリット7を設けるようにしてもよい。
図13〜15の例では、テーパが設けられているリッジ構造5にスリット7を設けているが、テーパが設けられていないリッジ構造2にスリット7を設けてもよい。
【0027】
この実施の形態5では、リッジ構造5にスリット7を設けているが、このスリット7は、円形導波管1の周囲に配置されているチョーク構造と同様に動作し、実質的に高域側の開口径を小さくすることができる。
また、円形導波管1の周囲に配置されているチョーク構造と同様に、低周波数帯では波長に対して小さいため影響が小さい。
【0028】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【0029】
1 円形導波管、2,5 リッジ構造、3 高周波数用チョーク構造(第1のチョーク構造)、4 低周波数用チョーク構造(第2のチョーク構造)、6 導波管スリット、7 スリット。
【技術分野】
【0001】
この発明は、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナに関するものである。
【背景技術】
【0002】
離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラアンテナなどの反射鏡アンテナにおいて、一次放射器として用いるホーンアンテナは、使用する複数の周波数帯でのビーム幅が大きく異なると、反射鏡面の照射条件が大きく変わるため、アンテナ能率が著しく低下する。
【0003】
以下の特許文献1には、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器として用いるために、リッジ導波管の開口付近に低周波用のモノポールアンテナを設け、2周波で反射鏡アンテナを共用する方法が開示されている。
また、以下の特許文献2には、低周波用ホーンの中心に高周波用ホーンを配置して、2周波で反射鏡アンテナを共用する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭64−18303号公報(図1)
【特許文献2】特開平11−74724号公報(図1)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来のホーンアンテナは以上のように構成されているので、リッジ導波管の開口付近に低周波用のモノポールアンテナを設けて、2周波で反射鏡アンテナを共用する場合(特許文献1の場合)、モノポールアンテナを使用することで狭帯域になってしまう課題があった。
また、低周波用ホーンの中心に高周波用ホーンを配置して、2周波で反射鏡アンテナを共用する場合(特許文献2の場合)、高周波数側と低周波数側で給電ポートが異なるため、複数の送受信機が必要になる課題があった。
【0006】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の送受信機を搭載することなく、反射鏡面を2つ以上の周波数帯で共用することができる広帯域なホーンアンテナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明に係るホーンアンテナは、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、内部にリッジ構造が装荷されている導波管の周囲に第1のチョーク構造が配置されるとともに、第1のチョーク構造の外側に第2のチョーク構造が配置され、その導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて第1のチョーク構造の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて第2のチョーク構造の形状が調整されているようにしたものである。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、内部にリッジ構造が装荷されている導波管の周囲に第1のチョーク構造が配置されるとともに、第1のチョーク構造の外側に第2のチョーク構造が配置され、その導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて第1のチョーク構造の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて第2のチョーク構造の形状が調整されているように構成したので、複数の送受信機を搭載することなく、反射鏡面を2つ以上の周波数帯で共用することができる広帯域なホーンアンテナが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】この発明の実施の形態1によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図2】図1のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図3】図1のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図4】この発明の実施の形態2によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図5】図4のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図6】図4のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図7】この発明の実施の形態3によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図8】図7のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図9】図7のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図10】この発明の実施の形態4によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図11】図10のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図12】図10のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【図13】この発明の実施の形態5によるホーンアンテナを示す斜視図である。
【図14】図13のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図である。
【図15】図13のホーンアンテナの上面図・側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図2は図1のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図3は図1のホーンアンテナの上面図・側面図である。
図1〜3において、円形導波管1は離れている2以上の周波数帯を伝送する導波管であり、内部にはリッジ構造2が装荷されている。
【0011】
高周波数用チョーク構造3は円形導波管1の開口付近において、その円形導波管1の周囲に配置されている。なお、高周波数用チョーク構造3は第1のチョーク構造を構成している。
低周波数用チョーク構造4は円形導波管1の開口から離れた位置で、高周波数用チョーク構造3の外側に配置されている。なお、低周波数用チョーク構造4は第2のチョーク構造を構成している。
なお、円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて高周波数用チョーク構造3の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて低周波数用チョーク構造4の形状が調整されている
【0012】
即ち、高周波数用チョーク構造3を構成している複数のチョークの深さは、高域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整され、低周波数用チョーク構造4を構成している複数のチョークの深さは、低域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整されており、低周波数用チョーク構造4の方が、高周波数用チョーク構造3より深いチョークとなっている。
高周波数用チョーク構造3及び低周波数用チョーク構造4におけるチョークの間隔は任意でよく、加工する際の深さと幅の関係から決めればよい。
例えば、高周波数用チョーク構造3におけるチョークの間隔は、高域側の使用周波数帯における下限周波数の1/10波長程度に決めればよく、低周波数用チョーク構造4におけるチョークの間隔は、低域側の使用周波数帯における下限周波数の1/10波長程度に決めればよい。
【0013】
なお、円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるようにするには、高周波数用チョーク構造3及び低周波数用チョーク構造4におけるチョークの数を調整すればよい。
例えば、チョークの深さ及びチョークの間隔が上記のように決められた場合、高周波数用チョーク構造3におけるチョークの数が3個、低周波数用チョーク構造4におけるチョークの数が5個に調整されれば、ビーム幅が同程度になる(図1〜3を参照)。
【0014】
以下、この実施の形態1の内容を具体的に説明する。
離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラアンテナ(1枚鏡アンテナ)などの反射鏡アンテナにおいて、一次放射器として用いるホーンアンテナは、使用する複数の周波数帯でのビーム幅が大きく異なると、反射鏡面の照射条件が大きく変わるため、アンテナ能率が著しく低下する。
例えば、ホーンアンテナのビーム幅が狭い場合は、鏡面周囲と中心付近の照射電力の比が大きくなるため、開口能率が低下する。
一方、ホーンアンテナのビーム幅が広い場合は、鏡面に照射されず、スピルオーバとなるため、やはり開口能率が低下する。
そのため、反射鏡アンテナにおいては、一次放射器の最適なビーム幅が存在する。
【0015】
一般的に、アンテナのビーム幅は、波長に対する開口径で決まるため、同じ物理開口のホーンアンテナを広い周波数範囲で使用する場合、低い周波数と高い周波数ではビーム幅が大きく異なることになる。その結果、反射鏡アンテナとして、開口能率が低下することになる。
そのため、離れている2つの周波数帯で開口面を共用する反射鏡アンテナの一次放射器に用いるホーンアンテナは、離れている2つの周波数帯で同程度のビーム幅とする必要がある。
【0016】
ホーンアンテナは、導波管の開口部分にテーパをつけたものであるため、ホーンの喉元の導波管のカットオフの影響を特に低周波数側で受けることになる。
大きな開口径のホーンアンテナの場合は、大きな問題とならないが、小さい開口径のホーンアンテナの場合、カットオフを回避することが困難となる。
【0017】
ここで、パラボラアンテナの一次放射器を想定する場合、一次放射器のビーム幅は広くする必要がある。
例えば、−10dBビーム幅で100度から120度程度とする必要があり、ホーンの開口径は小さくする必要がある。
前述のビーム幅を得るためには、1波長程度の開口径となる。低周波数と高周波数の比にもよるが、高周波数側で1波長の開口径とすると、低周波数側ではカットオフとなる。
そこで、この実施の形態1では、円形導波管1の内部にリッジ構造2を装荷して、カットオフ周波数を下げるようにしている。
なお、リッジ構造2の形状は、必要な周波数帯で円形導波管1内が伝搬モードとなるように決めればよい。
【0018】
円形導波管1における高周波数帯と低周波数帯ではビーム幅が異なるため、この実施の形態1では、円形導波管1の周囲にチョーク構造を配置(円形導波管1の開口付近に高周波数用チョーク構造3を配置し、円形導波管1の開口から離れた位置に低周波数用チョーク構造4を配置)することで、それぞれのビーム幅が同程度となるように調整している。
なお、低周波数帯では、高周波数用チョーク構造3は、波長に対して小さいため影響は小さい。高周波数帯では、高周波数用チョーク構造3によりビームが絞られて、背面に漏洩する電力が小さくなるため、低周波数用チョーク構造4の影響は小さい。
【0019】
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、内部にリッジ構造2が装荷されている円形導波管1の周囲に高周波数用チョーク構造3が配置されるとともに、高周波数用チョーク構造3の外側に低周波数用チョーク構造4が配置され、その円形導波管1における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、高域側の使用周波数帯に応じて高周波数用チョーク構造3の形状が調整され、低域側の使用周波数帯に応じて低周波数用チョーク構造4の形状が調整されているように構成したので、複数の送受信機を搭載することなく、反射鏡面を2つ以上の周波数帯で共用することができる広帯域なホーンアンテナが得られる効果がある。
【0020】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図5は図4のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図6は図4のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態1では、円形導波管1の内部にはリッジ構造2が装荷されているものを示したが、この実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパが設けられている点で相違している。
即ち、この実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5の形状が、開口に近くなるにつれて広がるようにしている。
【0021】
内部にリッジ構造2が装荷されている円形導波管1の場合、通常の円形導波管よりもインピーダンスが低くなり、自由空間のインピーダンス377Ωとの不整合が大きくなる。
そこで、この実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパを設けることで、通常の円形導波管のインピーダンスに近付けて、自由空間のインピーダンスに近付けるようにしている。これにより、ホーンとしての反射特性を改善することができる。
なお、テーパの形状は、例えば、指数関数や直線など必要な周波数帯域と反射特性によって適宜選択すればよい。
【0022】
実施の形態3.
図7はこの発明の実施の形態3によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図8は図7のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図9は図7のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパが設けられているものを示したが、図7〜9に示すように、円形導波管1の内部に装荷されているリッジ構造5の一部が、円形導波管1から突出しているようにしてもよい。
【0023】
リッジ構造5に設けられているテーパの形状によっては、開口付近で通常の円形導波管と同様の構造となり、開口付近でカットオフとなることがある。
一方、円形導波管1の外部では、カットオフがない。
そこで、この実施の形態3では、開口付近でのカットオフを回避するために、リッジ構造5の一部を円形導波管1の外に配置するようにしている。
【0024】
実施の形態4.
図10はこの発明の実施の形態4によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図11は図10のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図12は図10のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態2では、円形導波管1の内部に装荷されるリッジ構造5にテーパが設けられているものを示したが、図10〜12に示すように、円形導波管1の側壁に導波管スリット6が設けられているようにしてもよい。
【0025】
リッジ構造5に設けられているテーパの形状によっては、開口付近で通常の円形導波管と同様の構造となり、開口付近でカットオフとなることがある。
一方、円形導波管1の外部では、カットオフがない。
そこで、この実施の形態3では、円形導波管1の側壁に導波管スリット6を設けているが、円形導波管1の側壁に導波管スリット6を設けることで、リッジ構造5の一部を円形導波管1の外に配置する場合と同様に(実施の形態3)、開口付近でのカットオフを回避することができる。
【0026】
実施の形態5.
図13はこの発明の実施の形態5によるホーンアンテナを示す斜視図である。
図14は図13のホーンアンテナにおける円形導波管の軸に沿う断面図であり、図15は図13のホーンアンテナの上面図・側面図である。
上記実施の形態1〜4では、円形導波管1の内部にはリッジ構造2(または、リッジ構造5)が装荷されているものを示したが、図13〜15に示すように、リッジ構造5にスリット7を設けるようにしてもよい。
図13〜15の例では、テーパが設けられているリッジ構造5にスリット7を設けているが、テーパが設けられていないリッジ構造2にスリット7を設けてもよい。
【0027】
この実施の形態5では、リッジ構造5にスリット7を設けているが、このスリット7は、円形導波管1の周囲に配置されているチョーク構造と同様に動作し、実質的に高域側の開口径を小さくすることができる。
また、円形導波管1の周囲に配置されているチョーク構造と同様に、低周波数帯では波長に対して小さいため影響が小さい。
【0028】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【0029】
1 円形導波管、2,5 リッジ構造、3 高周波数用チョーク構造(第1のチョーク構造)、4 低周波数用チョーク構造(第2のチョーク構造)、6 導波管スリット、7 スリット。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、
内部にリッジ構造が装荷されている導波管の周囲に第1のチョーク構造が配置されるとともに、上記第1のチョーク構造の外側に第2のチョーク構造が配置され、
上記導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、
上記高域側の使用周波数帯に応じて上記第1のチョーク構造の形状が調整され、上記低域側の使用周波数帯に応じて上記第2のチョーク構造の形状が調整されていることを特徴とするホーンアンテナ。
【請求項2】
第1のチョーク構造における各チョークの深さが、高域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整され、
第2のチョーク構造における各チョークの深さが、低域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整されており、
導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、上記第1及び第2のチョーク構造における各チョークの数が調整されている
ことを特徴とする請求項1記載のホーンアンテナ。
【請求項3】
導波管の内部に装荷されているリッジ構造にテーパが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のホーンアンテナ。
【請求項4】
導波管の内部に装荷されているリッジ構造の一部が、上記導波管から突出していることを特徴とする請求項3記載のホーンアンテナ。
【請求項5】
導波管の側壁にスリットが設けられていることを特徴とする請求項3記載のホーンアンテナ。
【請求項6】
導波管の内部に装荷されているリッジ構造にスリットが設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のホーンアンテナ。
【請求項1】
離れている2以上の周波数帯で開口面を共用するパラボラ反射鏡の一次放射器に用いるホーンアンテナにおいて、
内部にリッジ構造が装荷されている導波管の周囲に第1のチョーク構造が配置されるとともに、上記第1のチョーク構造の外側に第2のチョーク構造が配置され、
上記導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、
上記高域側の使用周波数帯に応じて上記第1のチョーク構造の形状が調整され、上記低域側の使用周波数帯に応じて上記第2のチョーク構造の形状が調整されていることを特徴とするホーンアンテナ。
【請求項2】
第1のチョーク構造における各チョークの深さが、高域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整され、
第2のチョーク構造における各チョークの深さが、低域側の使用周波数帯における下限周波数の略4分の1波長に調整されており、
導波管における高域側の使用周波数帯でのビーム幅と低域側の使用周波数帯でのビーム幅とが同程度になるように、上記第1及び第2のチョーク構造における各チョークの数が調整されている
ことを特徴とする請求項1記載のホーンアンテナ。
【請求項3】
導波管の内部に装荷されているリッジ構造にテーパが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のホーンアンテナ。
【請求項4】
導波管の内部に装荷されているリッジ構造の一部が、上記導波管から突出していることを特徴とする請求項3記載のホーンアンテナ。
【請求項5】
導波管の側壁にスリットが設けられていることを特徴とする請求項3記載のホーンアンテナ。
【請求項6】
導波管の内部に装荷されているリッジ構造にスリットが設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のホーンアンテナ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2012−253411(P2012−253411A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−122209(P2011−122209)
【出願日】平成23年5月31日(2011.5.31)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年5月31日(2011.5.31)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]