【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、衛星放送、衛星通信
などの準ミリ波帯に用いられるラジアル導波路を利用し
た右旋／左旋の両円偏波を共用するラジアルラインスロ
ットアンテナの給電装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radial line slot antenna power feeding device for sharing both right-handed and left-handed circularly polarized waves using a radial waveguide used in the quasi-millimeter wave band such as satellite broadcasting and satellite communication. Regarding
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来からラジアル導波路を利用した右旋
／左旋の両円偏波を共用するラジアルラインスロットア
ンテナ（以下、アンテナ）は、例えば、特開平４−４８
８０６号公報に記載されている。図８、図９は従来例を
示すもので、図８は第１の実施例である垂直可動の単一
同軸線路の切り換えによる実施例であり、（ａ）は右旋
円偏波を放射する場合、（ｂ）は左旋円偏波を放射する
場合である。また、図９は第２の実施例である二重同軸
線路による実施例である。2. Description of the Related Art Conventionally, a radial line slot antenna (hereinafter referred to as an antenna) that commonly uses both right-handed and left-handed circularly polarized waves using a radial waveguide is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-48.
No. 806 publication. 8 and 9 show a conventional example, and FIG. 8 shows an example in which a vertically movable single coaxial line is switched as the first example, and (a) radiates a right-handed circularly polarized wave. In the case (b), left-handed circularly polarized wave is emitted. Further, FIG. 9 shows an embodiment using a double coaxial line which is the second embodiment.
【０００３】まず、図８に示す第１の実施例について説
明すると、多数のスロットを有する導体からなるスロッ
ト板１と、このスロット板１に対向する導体からなるフ
レーム３と、前記スロット板１とフレーム３との間に配
設された仕切板となる中板５とで上層ラジアル導波路４
及び下層ラジアル導波路６が形成されてている。First, the first embodiment shown in FIG. 8 will be described. A slot plate 1 made of a conductor having a large number of slots, a frame 3 made of a conductor facing the slot plate 1, and the slot plate 1 are described. The upper radial waveguide 4 with the middle plate 5 which is a partition plate disposed between the frame 3 and the frame 3.
And the lower radial waveguide 6 is formed.
【０００４】そして、給電手段は、前記中板５に孔が設
けられて同軸線路１９が接続され、その下方に下層ラジ
アル導波路６を給電するための下層ラジアル導波路給電
用方形導波管１２と上層ラジアル導波路４を給電するた
めの上層ラジアル導波路給電用方形導波管１１とが積層
された給電用導波管２０が設けられてなる。さらに、前
記同軸線路１９は上下方向へ移動可能に取付けられてい
る。The feeding means is provided with a hole in the intermediate plate 5 to which a coaxial line 19 is connected, and a lower-layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 12 for feeding the lower-layer radial waveguide 6 thereunder. And a feeding waveguide 20 in which an upper radial waveguide feeding rectangular waveguide 11 for feeding the upper radial waveguide 4 is laminated. Further, the coaxial line 19 is attached so as to be movable in the vertical direction.
【０００５】このアンテナの作用について説明すると、
同軸線路１９が上下方向へ移動可能であるため上方向に
移動させて、図８（ａ）に示すようにアンテナ給電系の
上側に結合している場合は、上層ラジアル導波路給電用
方形導波管１１から供給された電力は、同軸線路１９を
介して上層ラジアル導波路４を中心から周辺に向かって
放散しながら前面のスロット板１を励振する（外向き給
電）。例えば、スロット板１に図１０に示すような中心
から左回りのアルキメデスの螺旋１ａ上にハの字状のス
ロット１ｂが多数形成されているスロットアレーの場
合、右旋円偏波となって放射される。このとき、下層ラ
ジアル導波路給電用方形導波管１２は遮断されている。Explaining the operation of this antenna,
Since the coaxial line 19 is movable in the vertical direction, it is moved in the upward direction and coupled to the upper side of the antenna feeding system as shown in FIG. 8A, when the upper layer radial waveguide feeding rectangular waveguide is used. Electric power supplied from the tube 11 excites the front slot plate 1 while radiating from the center to the periphery of the upper radial waveguide 4 via the coaxial line 19 (outward power feeding). For example, in the case of a slot array in which a large number of V-shaped slots 1b are formed on an Archimedean spiral 1a counterclockwise from the center as shown in FIG. To be done. At this time, the lower-layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 12 is cut off.
【０００６】一方、同軸線路１９を下方向へ移動させ
て、図８（ｂ）に示すようにアンテナ給電系の下側に結
合している場合は、下層ラジアル導波路給電用方形導波
管１２から供給された電力は、同軸線路１９を介して下
層ラジアル導波路４を中心から周辺に向かって進行した
のち、中板５の周辺部とフレーム３との隙間である終端
部を通って折り返され、上層ラジアル導波路４を周辺か
ら中心に向かって収束しながら前面のスロット板１を励
振する（内向き給電）。このときは、上述したスロット
アレーから左旋円偏波となって放射される。当然、上層
ラジアル導波路給電用方形導波管１１は遮断されてい
る。On the other hand, when the coaxial line 19 is moved downward and coupled to the lower side of the antenna feeding system as shown in FIG. 8B, the lower layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 12 is used. The electric power supplied from the electric power source travels from the center to the periphery of the lower radial waveguide 4 via the coaxial line 19, and is then returned through the end portion, which is a gap between the peripheral portion of the intermediate plate 5 and the frame 3. While converging the upper radial waveguide 4 from the periphery toward the center, the front slot plate 1 is excited (inward power feeding). At this time, left-handed circularly polarized waves are radiated from the slot array described above. Naturally, the upper-layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 11 is cut off.
【０００７】このように、第１の実施例では、同軸線路
１９が上下方向へ移動可能であるため、上下の何れか一
方向に移動させて固定することによって、右旋、左旋円
偏波のうち希望する偏波面の電波を常に選別送信できる
が、両偏波を独立して同時に送信することができない。As described above, in the first embodiment, since the coaxial line 19 can be moved in the vertical direction, it can be moved in either one of the upper and lower directions and fixed, so that the right-handed and left-handed circularly polarized waves can be generated. Of these, radio waves of the desired polarization plane can always be selectively transmitted, but both polarizations cannot be transmitted independently at the same time.
【０００８】次に、図９に示す第２の実施例について説
明する。この実施例ではアンテナ側は第１の実施例と同
様の構成とし、給電手段に二重同軸線路を用いたものが
開示されている。これは、上層ラジアル導波路４及び下
層ラジアル導波路６を独立して同時に給電可能にしたも
のである。すなわち、アンテナ側は前述の実施例と同様
に構成してなり、伝送波（励振波）によって上層ラジア
ル導波路４を中心から周辺に向かって放散しながら前面
のスロット板１が励振される（外向き給電）と、スロッ
トアレーから右旋円偏波となって放射され、反対に伝送
波によって上層ラジアル導波路４を周辺から中心に向か
って収束しながら前面のスロット板１が励振される（内
向き給電）と、スロットアレーから左旋円偏波となって
放射されることを利用している。Next, a second embodiment shown in FIG. 9 will be described. In this embodiment, the antenna side has the same structure as that of the first embodiment, and a double coaxial line is used for the power feeding means. In this structure, the upper layer radial waveguide 4 and the lower layer radial waveguide 6 can be independently and simultaneously fed. That is, the antenna side has the same structure as that of the above-described embodiment, and the front slot plate 1 is excited while being radiated by the transmission wave (excitation wave) from the center to the periphery of the upper radial waveguide 4. (Direction feed), the right-handed circularly polarized wave is radiated from the slot array, and conversely, the front slot plate 1 is excited while being converged from the periphery to the center of the upper radial waveguide 4 by the transmission wave (internal). Directional feeding) and the fact that the slot array emits left-handed circularly polarized waves.
【０００９】この第２の実施例での給電系は、中心導体
（第１の中心導体）９、第１の誘電体３２、第１の外部
導体１３からなる同軸線路（内側同軸線路）の先端部３
４を中板５から突出させて上層ラジアル導波路４へ給電
する第１の給電部とし、一方、前記第１の外部導体１３
を共通に用いこれを中心導体（第２の中心導体）として
この外側に第２の誘電体２２及び第２の外部導体１９を
同軸的に配置した同軸線路（外側同軸線路）を略フレー
ム３までの長さとして下層ラジアル導波路６へ給電する
第２の給電部として、前記第１の給電部と第２の給電部
から二重同軸線路を構成する給電手段２３を有し、さら
に、この給電手段２３の下方に、トランスデューサ２０
１が設けられた構造である。このトランスデューサ２０
１は、前記外側同軸線路を介して下層ラジアル導波路６
へ給電する下層ラジアル導波路給電用方形導波管２０２
に接続され、底部に円筒形の電波吸収体２５を有する。
そして、内側同軸線路は、前記トランスデューサ２０１
の底部より下方に突出している。The power feeding system in the second embodiment is a tip end of a coaxial line (inner coaxial line) composed of a central conductor (first central conductor) 9, a first dielectric 32, and a first outer conductor 13. Part 3
4 is made to project from the intermediate plate 5 to serve as a first power feeding portion for feeding power to the upper radial waveguide 4, while the first outer conductor 13 is provided.
Is used as a central conductor (second central conductor), and a coaxial line (outer coaxial line) in which the second dielectric 22 and the second outer conductor 19 are coaxially arranged on the outer side of the central conductor (second central conductor) is approximately up to the frame 3. As a second power feeding unit for feeding power to the lower radial waveguide 6 having a length of 1, a power feeding unit 23 forming a double coaxial line from the first power feeding unit and the second power feeding unit is further provided. Below the means 23, the transducer 20
1 is provided. This transducer 20
1 is a lower layer radial waveguide 6 via the outer coaxial line
Rectangular Waveguide 202 for Feeding Lower Radial Waveguide
And has a cylindrical electromagnetic wave absorber 25 at the bottom.
The inner coaxial line is connected to the transducer 201.
Projects downward from the bottom of the.
【００１０】この公報に記載された第２の実施例には、
前記トランスデューサ２０１の底部より下方に突出され
た内側同軸線路への給電用導波管は明記されていない
が、図９に示すように、トランスデューサ１０１を設け
ればよいことは推察されるであろう。このトランスデュ
ーサ１０１は、上層ラジアル導波路６へ給電する上層ラ
ジアル導波路給電用方形導波管１０２に接続され、底部
に円筒形の電波吸収体２６を有する。In the second embodiment described in this publication,
Although a waveguide for feeding the inner coaxial line protruding downward from the bottom of the transducer 201 is not specified, it may be inferred that the transducer 101 may be provided as shown in FIG. . The transducer 101 is connected to an upper-layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 102 that feeds the upper-layer radial waveguide 6, and has a cylindrical electromagnetic wave absorber 26 at the bottom.
【００１１】この図９に示すアンテナの作用について説
明すると、下層ラジアル導波路給電用方形導波管２０２
から供給された電力は、トランスデューサ２０１から外
側同軸線路を介して下層ラジアル導波路へ供給され、下
層ラジアル導波路６を中心から周辺へ進行して終端部で
折り返され、上層ラジアル導波路を周辺から中心へ進行
し収束しながら前面のスロット板１を励振し（内向き給
電）、図１０に示すスロットアレーから左旋円偏波とな
って放射される。一方、上層ラジアル導波路給電用方形
導波管１０２から供給された電力は、トランスデューサ
１０１から内側同軸線路を介して上層ラジアル導波路へ
供給され、上層ラジアル導波路を中心から周辺へ進行し
放散しながら前面のスロット板１を励振し（外向き給
電）、同一のスロットアレーから右旋円偏波となって放
射される。The operation of the antenna shown in FIG. 9 will be described. The lower layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 202.
The electric power supplied from the transducer 201 is supplied from the transducer 201 to the lower radial waveguide through the outer coaxial line, travels from the center of the lower radial waveguide 6 to the periphery, and is folded back at the terminal end to the upper radial waveguide from the periphery. While advancing to the center and converging, the front slot plate 1 is excited (inward power feeding), and is radiated as left-handed circularly polarized waves from the slot array shown in FIG. On the other hand, the electric power supplied from the upper-layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 102 is supplied from the transducer 101 to the upper-layer radial waveguide via the inner coaxial line, and travels from the center of the upper-layer radial waveguide to the periphery to be dissipated. Meanwhile, the slot plate 1 on the front surface is excited (outward power feeding), and the same slot array emits right-handed circularly polarized waves.
【００１２】この第２の実施例では、第１の実施例と同
様に常時、右旋、左旋円偏波の電波をそれぞれ選択して
単独で送信可能であり、さらに、切替えスイッチを組み
込むことにより右旋、左旋の両円偏波を切替えていずれ
か希望する偏波面の電波をも同時に選別送信可能とする
ことができる。これは、下層ラジアル導波路給電用方形
導波管２０２及び上層ラジアル導波路給電用方形導波管
１０２が互いに独立して給電可能なためであり、ラジア
ル導波路の基本的な二波共存作用に由来する。In the second embodiment, as in the first embodiment, radio waves of right-handed and left-handed circularly polarized waves can be selected and transmitted independently, and by incorporating a changeover switch. By switching between right-handed and left-handed circularly polarized waves, it is possible to simultaneously select and transmit radio waves of either desired polarization plane. This is because the lower-layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 202 and the upper-layer radial waveguide feeding rectangular waveguide 102 can feed power independently of each other, and the basic two-wave coexistence action of the radial waveguide is caused. Comes from.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
実施例では、上述するように選別した右旋あるいは左旋
円偏波の何れか一つの電波しか送信できない。しかも、
給電用の同軸線路を上下方向に移動させて偏波面を切り
換えているが、この給電手段は、方形導波管のＴＥ
10波、同軸線路のＴＥＭ波、平行二平板のラジアル導波
路の軸対称形に放散又は収束する進行波となるように、
各部の伝送路に応じて高次姿態波の発生を抑制しつつ姿
態変換するため、機械的精度の要求も高い重要部品であ
る。このため、固定形式でも整合が困難であるのに、姿
態変換の心臓部をなすこの部分を可変構造としてさらに
高性能を発揮させることは至難の業である。However, in the first embodiment, only one of the right-handed and left-handed circularly polarized radio waves selected as described above can be transmitted. Moreover,
The plane of polarization is switched by moving the coaxial line for power feeding in the vertical direction. This power feeding means is a TE of a rectangular waveguide.
10 waves, TEM wave of coaxial line, traveling wave that radiates or converges in axial symmetry of radial waveguide of two parallel plates,
It is an important component with high demand for mechanical accuracy because it transforms the form while suppressing the generation of higher-order form waves according to the transmission line of each part. For this reason, it is difficult to achieve matching even in the fixed form, but it is extremely difficult to achieve even higher performance by making this part, which is the heart of the form conversion, a variable structure.
【００１４】しかも、可動とすることで接触抵抗、伝送
波の漏洩量の増加、高次姿態波の発生等にともなう伝送
損失が劣化し、電気的性能が低下することは容易に推定
される。In addition, it is easily estimated that the movable member deteriorates the contact resistance, the increase of the amount of leakage of the transmitted wave, the transmission loss due to the generation of higher-order standing waves, and the electrical performance.
【００１５】さらに、第１の実施例の今一つの問題点
は、アンテナ全体の厚さをできるだけ薄くするため、上
層及び下層ラジアル導波路の高さを４ｍｍ程度に薄くし
ている。従って、アンテナ側は同軸線路を上下方向に４
ｍｍ移動して偏波面を切替えることになる。これに対応
して給電するＫｕバンドの方形導波管の標準の高さ（短
辺）は９．５２５ｍｍである。これを４ｍｍの薄型に圧
縮して上下に２本積層してアンテナ側の可動範囲と一致
させなければならない。標準の導波管と高さを圧縮した
薄型導波管との接続はテーパー導波管かステップＱ変成
器によるが、何れにしても余分な部品を使わなければな
らず構造を小型化することは困難である。Another problem with the first embodiment is that the height of the upper and lower radial waveguides is reduced to about 4 mm in order to reduce the overall thickness of the antenna. Therefore, the antenna side has 4
The plane of polarization is switched by moving mm. Correspondingly, the standard height (short side) of the Ku-band rectangular waveguide that supplies power is 9.525 mm. This must be compressed to a thin thickness of 4 mm, and two layers must be stacked above and below to match the movable range on the antenna side. The connection between the standard waveguide and the height-compressed thin waveguide is either a tapered waveguide or a step-Q transformer, but in any case extra components must be used and the structure must be miniaturized. It is difficult.
【００１６】一方、第２の実施例では、右旋、左旋の両
円偏波を同時に選別送信可能とすることができるが、こ
の実施例の二重同軸線路の中心導体の構造をみれば、ト
ランスデューサとの結合部で方形導波管側のＴＥ10波の
電界はこの位置で最大となる。この場合、中心導体の先
端に電波吸収体を装荷して不要電力を吸収する旨記載さ
れているが、不要電力だけではなく必要電力も吸収して
しまい、ラジアル導波路に給電しなくなり円偏波の放射
もみられなくなってしまう。On the other hand, in the second embodiment, both right-handed and left-handed circularly polarized waves can be selectively transmitted at the same time. Looking at the structure of the central conductor of the double coaxial line in this embodiment, The electric field of the TE10 wave on the side of the rectangular waveguide at the coupling portion with the transducer becomes maximum at this position. In this case, it is stated that an electromagnetic wave absorber is loaded on the tip of the center conductor to absorb unnecessary power, but not only unnecessary power but also necessary power is absorbed, and the radial waveguide is no longer fed and circular polarization The radiation of will not be seen either.
【００１７】しかも、第１及び第２の何れの実施例の場
合も、機械的構成によって両偏波面への給電用方形導波
管が二段重ねとなるので、給電部が大型となってしま
う。さらに、アンテナ全体の構造のバランスを考慮する
と、この給電部と同じ位置に装着されるアンテナの方向
調整、取付け固定機構であるブラケットも大型化してし
まい、経済性が損なわれてしまう。そこで、本発明は大
型化することなく反射損失の少ない電気的特性の優れた
偏波共用給電装置を提供するものである。Moreover, in both the first and second embodiments, the mechanical construction makes the feeding rectangular waveguides in two polarization planes two-tiered, so that the feeding portion becomes large. . Further, in consideration of the balance of the structure of the entire antenna, the direction adjustment of the antenna mounted at the same position as the power feeding portion and the bracket serving as a mounting and fixing mechanism also become large, which impairs the economical efficiency. Therefore, the present invention provides a dual-polarization power supply device that has a small reflection loss and excellent electrical characteristics without increasing the size.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明は、多数のスロッ
トを有する導体からなるスロット板と、このスロット板
に対向する導体からなるフレームと、前記スロット板と
フレームとの間に配設された仕切板となる中板とで上層
ラジアル導波路及び下層ラジアル導波路が形成され、こ
れらラジアル導波路に給電する給電装置であって、中心
導体、第１の誘電体、第１の外部導体からなる同軸線路
の中心導体の先端を前記中板から突出させて上層ラジア
ル導波路へ給電する第１の給電部と、前記同軸線路の外
部導体を中心導体として用い、この外側に第２の誘電体
及び第２の外部導体が同軸的に形成され外側の同軸線路
となる下層ラジアル導波路へ給電する第２の給電部とか
らなる二重同軸線路による給電手段と、表裏両面にステ
ップＱ変成器が形成された分割板となる両面ステップＱ
変成器によって左側導波管系と右側導波管系とに分割さ
れて、前記二重同軸線路の各線路に給電するための二つ
の方形導波管を共軸として高さを抑え、一方の導波管の
横幅方向の上壁面には前記第２の給電部が通設される孔
が設けられ、さらに、前記両面ステップＱ変成器には前
記孔の中心に対応する位置に前記第１の給電部が通設さ
れる小孔が設けられてなる給電用導波管とを具備するこ
とを特徴とする。According to the present invention, there is provided a slot plate made of a conductor having a large number of slots, a frame made of a conductor facing the slot plate, and the slot plate and the frame. An upper-layer radial waveguide and a lower-layer radial waveguide are formed by a middle plate serving as a partition plate, and is a power feeding device that feeds power to these radial waveguides, which includes a central conductor, a first dielectric, and a first outer conductor. A first feeding portion that projects the tip of the center conductor of the coaxial line from the middle plate and feeds power to the upper radial waveguide, and an outer conductor of the coaxial line is used as a center conductor. The second external conductor is coaxially formed, and the feeding means by the double coaxial line including the second feeding portion for feeding the lower radial waveguide serving as the outer coaxial line, and the step Q transformer are formed on both front and back surfaces. Sided step Q to be have been split plates
The transformer is divided into a left-side waveguide system and a right-side waveguide system, and the height is suppressed with two rectangular waveguides for feeding each line of the double coaxial line as coaxial axes, and A hole through which the second power feeding portion is provided is provided on the upper wall surface of the waveguide in the lateral direction, and the double-sided step Q transformer is provided with a first hole at a position corresponding to the center of the hole. It is characterized by comprising a power feeding waveguide provided with a small hole through which a power feeding portion is provided.
【００１９】[0019]
【作用】中心導体、第１の誘電体、第１の外部導体から
なる同軸線路の中心導体の先端を前記中板から突出させ
て上層ラジアル導波路へ給電する第１の給電部と、前記
同軸線路の外側に第２の誘電体及び第２の外部導体が同
軸的に形成され、前記第１の外部導体を第２の中心導体
として外側の同軸線路となる下層ラジアル導波路へ給電
する第２の給電部とからなる二重同軸線路による給電手
段と、両面ステップＱ変成器によって左側導波管系と右
側導波管系とに分割され、一方の導波管の壁面には前記
第２の給電部が通設される孔が設けられ、さらに、前記
両面ステップＱ変成器には前記孔の略中心に対応する位
置に前記第１の給電部が通設される小孔が設けられてな
る給電用導波管を具備するので、一つの導波管の両端よ
り直交する信号を同時に供給して第１及び第２の給電手
段により、各々のラジアル導波路に滑らかに給電するこ
とができる。A first power feeding portion for feeding power to the upper radial waveguide by projecting the tip of the center conductor of the coaxial line composed of the central conductor, the first dielectric, and the first outer conductor from the middle plate, and the coaxial A second dielectric and a second outer conductor are coaxially formed on the outside of the line, and the second outer conductor is fed to the lower radial waveguide serving as the outer coaxial line by using the first outer conductor as a second center conductor. Of the second coaxial line and a left-side waveguide system and a right-side waveguide system by a double-sided step Q transformer, and the second waveguide is formed on the wall surface of one waveguide. A hole through which the power feeding unit is provided is provided, and further, the double-sided step Q transformer is provided with a small hole through which the first power feeding unit is provided at a position corresponding to substantially the center of the hole. Since it is equipped with a power-feeding waveguide, the signals orthogonal to each other can be The first and second feeding means to supply at, it is possible to smoothly supply power to each of the radial waveguide.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す断面図である。こ
の図において、図８及び図９に示す従来例と同一の部分
には、同一の番号を付しその説明を省略する。図１にお
いて、前述した従来例と異なる点は、内側の同軸線路の
中心導体（第１の中心導体）９の一方の先端が上側ラジ
アル導波路４から突出されて導体からなる第１の整合体
４１が設けられ、さらに、他方の先端にも導体からなる
第３の整合体４２が設けられた、単純な構造の上下トッ
プローディングによって構成されて上側ラジアル導波路
４と後述する左側導波管系１１と整合されている点と、
給電手段である二重同軸線路への給電部が給電用導波管
１０から構成されている点である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those of the conventional example shown in FIGS. 8 and 9 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. 1 is different from the above-described conventional example in that a first matching body made of a conductor is formed by projecting one end of a center conductor (first center conductor) 9 of an inner coaxial line from the upper radial waveguide 4. 41, and a third matching member 42 made of a conductor is also provided at the other end of the upper radial waveguide 4 and a left waveguide system, which will be described later. 11 is consistent with
The point that the power feeding section for the double coaxial line, which is the power feeding means, is composed of the power feeding waveguide 10.
【００２１】給電用導波管１０について説明すると、一
つの方形導波管（以下、導波管と記すこともある）から
なり、両面ステップＱ変成器２０によって左側導波管系
１１と右側導波管系１２とに分割されている。この両面
ステップＱ変成器２０は、後述する設計手法に基づい
て、左側導波管終端面２１１および右側導波管終端面２
１２がいずれも階段状に形成されている。そして、導波
管１０の横幅方向の上壁面には孔１２１が設けられて第
２の給電手段（外側同軸線路）が通設され、さらに両面
ステップＱ変成器２０の前記孔１２１に対応する所定位
置にも小孔２０１が設けられて第２の給電手段の中心導
体（第２の中心導体）となる第１の給電手段（内側同軸
線路）が通設されている。The power supply waveguide 10 will be described below. The power supply waveguide 10 is composed of one rectangular waveguide (hereinafter, may be referred to as a waveguide), and a double-sided step Q transformer 20 is used to guide the left waveguide system 11 and the right waveguide system. It is divided into a wave tube system 12. This double-sided step Q transformer 20 is based on a design method described later, and is based on the design method described later.
All 12 are formed stepwise. Then, a hole 121 is provided on the upper wall surface of the waveguide 10 in the lateral width direction, a second power feeding means (outer coaxial line) is provided therethrough, and a predetermined number corresponding to the hole 121 of the double-sided step Q transformer 20 is provided. A small hole 201 is also provided at the position, and the first power feeding unit (inner coaxial line) serving as the central conductor (second central conductor) of the second power feeding unit is provided therethrough.
【００２２】そして、外側同軸線路の外部導体（第２の
外部導体）１９及び誘電体（第２の誘電体）２２は、給
電用導波管１０の内部上面までの長さを有し、内側同軸
線路の外部導体（第１の外部導体）１３は両面ステップ
Ｑ変成器２０の左側導波管系１１の側面まで、内側同軸
線路の誘電体（第１の誘電体）３２は給電用導波管系１
０の横幅方向の内側下面までの長さを有している。ま
た、第３の整合体４２は前記給電用導波管１０の内側下
面から所定の間隔を隔てて位置している。また、内側同
軸線路の外部導体（第１の外部導体）１３即ち第２の中
心導体の先端は前記小孔２０１に嵌合密着されて一体化
されている。The outer conductor (second outer conductor) 19 and the dielectric (second dielectric) 22 of the outer coaxial line have a length up to the inner upper surface of the power feeding waveguide 10, and the inner side. The outer conductor (first outer conductor) 13 of the coaxial line extends to the side surface of the left waveguide system 11 of the double-sided step Q transformer 20, and the dielectric body (first dielectric body) 32 of the inner coaxial line is a power feeding waveguide. Tubing 1
It has a length of 0 to the inner lower surface in the lateral width direction. The third matching member 42 is located at a predetermined distance from the inner bottom surface of the power feeding waveguide 10. Further, the outer conductor (first outer conductor) 13 of the inner coaxial line, that is, the tip of the second center conductor is fitted and closely integrated with the small hole 201.
【００２３】次に、階段状の両面ステップＱ変成器によ
って整合させている給電用導波管１０の設計手法につい
て説明する。図２〜図６は、設計手法を説明するための
図である。図２は、方形導波管系１１から上層ラジアル
導波路４を給電する二段ステップＱ変成器を示す図で、
図１の説明のための分離図、図３は、方形導波管系１２
から下層ラジアル導波路６を給電する三段ステップＱ変
成器を示す図で、図１の説明のための分離図、図４は、
四段ステップＱ変成器を示す参考図、図５は、整合法に
よる反射損失の変動幅を示す図、図６は、ステップＱ変
成器の相隣合うステップの段差を求める表である。Next, a method of designing the power feeding waveguide 10 which is matched by the stepwise double-sided step Q transformer will be described. 2 to 6 are diagrams for explaining the design method. FIG. 2 is a diagram showing a two-step step Q transformer that feeds the upper radial waveguide 4 from the rectangular waveguide system 11.
1 is a separation view for explaining FIG. 1, and FIG. 3 shows a rectangular waveguide system 12
FIG. 4 is a diagram showing a three-step step-Q transformer for feeding the lower radial waveguide 6 from FIG.
FIG. 5 is a reference diagram showing a four-step step Q transformer, FIG. 5 is a diagram showing a variation width of reflection loss by the matching method, and FIG. 6 is a table for obtaining a step difference between adjacent steps of the step Q transformer.
【００２４】一般に、ラジアルラインスロットアンテナ
の給電部として使用されている同軸・導波管変換器につ
いて、同軸線路の外部導体の開口面は小さい方が励振電
圧分布の周波数偏差が少なく、スロットアレーを励振す
るラジアル導波路内の進行波の点対称性も乱れず、広帯
域化され有利であることは知られている。そこで、本発
明の給電用導波管も、方形導波管と同軸線路との変換器
即ち同軸・導波管変換器であることに注目する。In general, in a coaxial-to-waveguide converter used as a power feeding portion of a radial line slot antenna, the smaller the opening surface of the outer conductor of the coaxial line, the smaller the frequency deviation of the excitation voltage distribution, and the slot array. It is known that the point symmetry of the traveling wave in the excited radial waveguide is not disturbed and the band is widened, which is advantageous. Therefore, it should be noted that the power feeding waveguide of the present invention is also a converter of a rectangular waveguide and a coaxial line, that is, a coaxial-waveguide converter.
【００２５】二重同軸線路の開口面を小さくしてインピ
ーダンスを可能な限り小さくした値としたことから、こ
れに給電する導波管の特性インピーダンスもこれに対応
して小さくする必要があり、それには、方形導波管の短
辺即ち高さを十分低くすることが必要になる。この超薄
型導波管と標準導波管のインピーダンス整合は、テーパ
ー導波管（図示略）とすることが簡単であるが、反射損
失を小さくするには２波長程度の軸長が必要であり管軸
が長大となるため大型化は避けがたい。そこで、管軸が
短く、小型化に有利で、整合を効果的に可能とする階段
状の変換部即ちステップＱ変成器を採用し、縦続接続と
する。Since the impedance value of the double coaxial line is made as small as possible by making the opening surface of the double coaxial line as small as possible, the characteristic impedance of the waveguide for feeding the same must be correspondingly small. Requires that the short side or height of the rectangular waveguide be sufficiently low. It is easy to use a tapered waveguide (not shown) for impedance matching between the ultra-thin waveguide and the standard waveguide, but an axial length of about 2 wavelengths is required to reduce reflection loss. Since the pipe axis becomes long, it is inevitable to increase the size. Therefore, a step-like converter, that is, a step-Q transformer, which has a short tube axis, is advantageous for miniaturization, and enables effective matching, is connected in cascade.
【００２６】まず、同軸・導波管変換器の導波管の短径
（高さ）が異なる場合の整合方法の一つであるステップ
Ｑ変成器について、図２に示す広帯域整合が容易な給電
点開放形式で、ステップ変換のなかで最も簡単な二段ス
テップ変換を用いて説明する。この図において、２１０
は中心導体２１１、誘電体２１２、外部導体２１３から
なる同軸線路、２２０は方形導波管、２３０は導体から
なる二段のステップ部である。First, for the step-Q transformer, which is one of the matching methods when the minor axis (height) of the waveguide of the coaxial-to-waveguide converter is different, the power feeding for wide band matching shown in FIG. 2 is easy. In the point open format, the simplest two-step step conversion among step conversions will be described. In this figure, 210
Is a coaxial line composed of a central conductor 211, a dielectric 212, and an outer conductor 213, 220 is a rectangular waveguide, and 230 is a two-step step part composed of a conductor.
【００２７】ステップ部２３０の導波管の管軸方向の長
さは、その前面２３１と背面２３２の不連続により生ず
る反射を打ち消すために、使用周波数帯域の中心周波数
をＦ0、空間波長をλ0、管内波長をλg0とすると、λ
g0／４となる。ステップ部２３０の各段の高さは、図２
に示すように標準導波管の高さをｂ0、ステップ最上段
の薄型導波管の高さをｂ1、求めるステップの高さをｂ
2とすると、 ｂ2＝√（ｂ0・ｂ1） … （１） となる。The length of the waveguide of the step portion 230 in the tube axis direction
Saw does not occur due to the discontinuity between the front surface 231 and the rear surface 232.
Center frequency of the frequency band used to cancel the reflection
To F0, The spatial wavelength is λ0, The wavelength in the tube is λg0Then λ
g0It becomes / 4. The height of each step of the step part 230 is as shown in FIG.
As shown in, the height of the standard waveguide is set to b0, Step top
The height of the thin waveguide of b1, The required step height is b
2Then, b2= √ (b0・ B1) ... (1)
【００２８】ここで、一つの導波管を用いて、内側及び
外側同軸線路の両方に給電可能な構造とするため、図２
に示す構造の導波管給電部の上下を反転し向かい合わせ
て共軸とする。そこで、向かい合わたせときに二つのス
テップ部が機械的に干渉しないように決めることが必要
となる。二段ステップ変換の場合は（比帯域が狭いとい
う欠点もあるが）一般に整合が容易であり、諸元を決め
るのに比較的制限が少なく、給電点を開放形式とするこ
とができる外向き給電となる内側同軸線路に給電するた
めの導波管（図１に示す実施例では左側導波管系１１）
に採用する。Here, in order to make it possible to supply power to both the inner and outer coaxial lines by using one waveguide, FIG.
The waveguide feeding part having the structure shown in FIG. Therefore, it is necessary to determine that the two step portions do not mechanically interfere with each other when they are made to face each other. In the case of two-step step conversion (although there is a drawback that the bandwidth is narrow), matching is generally easy, there are relatively few restrictions for determining the specifications, and the feed point can be an open type. For feeding power to the inner coaxial line (the left waveguide system 11 in the embodiment shown in FIG. 1)
To adopt.
【００２９】一方、他方の導波管（右側導波管）は、イ
ンピーダンスを可能な限り下げた二重同軸線路の外側同
軸線路とのインピーダンスを合わせるため、結合部分の
高さｂ1を極端に低くしなけらばならない。従って、こ
の右側導波管の整合に二段ステップＱ変成器ではその段
差が急激で反射が大きく整合が困難となり、かつ、給電
点には短絡形式しか採用できないので、三段ステップＱ
変成器以上として段差を緩め反射を低減することが好ま
しいと言える。このようにすることで、右側導波管の同
軸線路との結合部の高さを極力小さくすることができ、
その下にもぐり込ませる左側導波管の結合部の高さには
余裕ができることになる。On the other hand, in the other waveguide (right waveguide), in order to match the impedance with the outer coaxial line of the double coaxial line whose impedance is lowered as much as possible, the height b1 of the coupling portion is extremely reduced. It has to be lowered. Therefore, in the matching of the right waveguide, in the two-step step Q transformer, the step is sharp and reflection is large, and matching is difficult, and only the short-circuit type can be adopted at the feeding point.
It can be said that it is preferable to loosen the step and reduce the reflection as the transformer or more. By doing this, the height of the coupling portion of the right waveguide with the coaxial line can be minimized,
There will be a margin in the height of the coupling part of the left-hand waveguide that is inserted underneath.
【００３０】また、管軸方向のステップの長さについて
は、前述のごとくλg0／４と一点で整合（二段ステップ
Ｑ変成器）の場合させる時、ステップの段差が大きいの
で、周波数特性は図５の破線５１に示すように、変動幅
Ｒｗ1が大となる。そこで、同図の点線５２のように帯
域内の２点Ｆ1、Ｆ2で整合させ、変動幅をＲｗ2のよ
うに改善させるには、各ステップの管軸方向の長さをλ
g1／４、λg2／４（λg1は周波数Ｆ1での管内波長、λ
g2は周波数Ｆ2での管内波長）とすればよい。この手法
を適用すると、図３に示すように三段ステップＱ変成器
となる。Further, for the length of the tube axis direction of the step, when to the case of matching with one point and lambda] g0/4 as described above (two-step Q transformer), since the step of the step is large, the frequency characteristic As indicated by the broken line 51 in FIG. 5, the fluctuation range Rw1 becomes large. Therefore, in order to match at two points F1 and F2 in the band as indicated by the dotted line 52 in the figure and improve the fluctuation range to Rw2 , the length in the tube axis direction of each step is λ.
g 1/4, λg 2/ 4 (λg 1 is the guide wavelength at the frequency F1, lambda
g2 may be a guide wavelength at the frequency F2 . Applying this technique results in a three-step step-Q transformer as shown in FIG.
【００３１】図３は、三段ステップＱ変成器を示す図で
あり、この図において、３３０は導体からなる３段のス
テップ部であり、３４０は中心導体３４１、誘電体３４
２、外部導体３４３からなる。この図では、同軸線路３
４０は、通常の構成で示しているが、前記中心導体３４
１を図２に示すような同軸線路２１０として構成し、同
軸線路３４０の中心導体３４１を同軸線路２１０の外部
導体として共通に構成すれば、二重同軸線路となる。FIG. 3 is a diagram showing a three-step step Q transformer. In this figure, 330 is a three-step step portion made of a conductor, and 340 is a central conductor 341 and a dielectric 34.
2 and an outer conductor 343. In this figure, the coaxial line 3
Although 40 is shown in a normal configuration, the central conductor 34
If 1 is configured as the coaxial line 210 as shown in FIG. 2 and the center conductor 341 of the coaxial line 340 is commonly configured as the outer conductor of the coaxial line 210, a double coaxial line is formed.
【００３２】同様に、図５に示す実線５３のように帯域
内の３点Ｆ3、Ｆ0、Ｆ4で整合させ、変動幅をＲｗ3
のように改善させるには、各ステップの管軸方向の長さ
をλg3／４、λg0／４、λg4／４（λg3は周波数Ｆ3で
の管内波長、λg0は周波数Ｆ0での管内波長、λg4は周
波数Ｆ4での管内波長）とすればよく、この手法を適用
すると、図４に示すように四段ステップＱ変成器とな
る。この図において、４３０は導体からなる四段のステ
ップ部である。Similarly, as shown by the solid line 53 in FIG.
3 points in3, F0, FFourAnd adjust the fluctuation range to Rw3
The length of each step along the tube axis should be improved.
Λg3/ 4, λg0/ 4, λgFour/ 4 (λg3Is the frequency F3so
In-tube wavelength, λg0Is the frequency F0In-tube wavelength at λgFourIs Zhou
Wave number FFourWavelength in the tube) and apply this method.
Then, as shown in FIG.
It In this figure, 430 is a four-stage conductor consisting of conductors.
It is the top part.
【００３３】ステップＱ変成器の段数が増加すると、性
能はより向上するように思われるが、管軸方向の配列が
複雑となるばかりか、方形導波管の管軸長が大となり、
高性能で構造が小型、簡単で量産に適合し、経済性が強
く要求される民生機器製品の主旨に反することになる。
ここで、衛星放送、放送衛星に割当てられたＫｕバンド
〔１０．９５〜１２．７５ＧＨｚ〕の比帯域（使用周波
数帯域幅と中心周波数の比）１５．１９％は超広帯域に
属するが、これをステップＱ変成器で整合するには、６
段ステップまでで十分カバーできる。各ステップの管軸
方向の長さは、λgr／４が基準となるが、何点で整合さ
せれば最適であるかは自ら決まってくる。As the number of steps of the step-Q transformer increases, the performance seems to be improved, but not only the arrangement in the tube axis direction becomes complicated, but also the tube axis length of the rectangular waveguide becomes large,
This is contrary to the purpose of consumer products that are highly efficient, compact in size, simple in structure, suitable for mass production, and highly economical.
Here, 15.19% of the bandwidth of the Ku band [10.95 to 12.75 GHz] assigned to the satellite broadcasting and the broadcasting satellite (the ratio of the used frequency bandwidth to the center frequency) belongs to the ultra-wide band. To match with a step-Q transformer, 6
It is possible to fully cover even steps. The length of each step in the tube axis direction is based on λgr / 4, but it is up to you to decide at what point you should make the optimum.
【００３４】一方、ステップＱ変成器の各ステップの高
さは二項係数On the other hand, the height of each step of the step-Q transformer is a binomial coefficient.
【００３５】[0035]
【数３】[Equation 3]
【００３６】で支配される係数によって定めれば整合は
容易となる（６段はｒ＝６である）。Matching becomes easy if it is determined by the coefficient dominated by (6 = r = 6).
【００３７】しかし、このままでは、初段又は最終段と
各々その次段又はその前段との段差が大きすぎるので、However, as it is, since the step difference between the first stage or the last stage and the next stage or the previous stage is too large,
【００３８】[0038]
【数４】[Equation 4]
【００３９】と補正した変形二項係数で支配される係数
によってステップ段差を定めれば、初段又は最終段と各
々その次段又はその前段との段差が緩和され、各ステッ
プの前端部での反射が一様となり、整合がより容易とな
る。If the step height difference is determined by the coefficient governed by the modified binomial coefficient corrected as above, the height difference between the first step or the last step and the next step or the preceding step is alleviated, and the reflection at the front end of each step is reduced. Becomes uniform, and matching becomes easier.
【００４０】３段以上６段までのステップの高さは、図
６に示すように、割振値の各々に最終段又はその前段の
高さを加えることにより求められる。多段ステップの軸
方向のλgr／４の配列は、昇べきの順とか、降べきの順
とするよりも高域、低域、中高域、中低域のように長短
を適当に安分配列した組み合わせの方が整合効果は大き
い。The heights of the steps from the third step to the sixth step are obtained by adding the height of the final step or the preceding step to each of the allocation values, as shown in FIG. The arrangement of λgr / 4 in the axial direction of the multi-step is such that the long and short are appropriately arranged in an equidistant manner such as high range, low range, middle high range, and middle low range rather than ascending power order or descending power order. The combination has a greater matching effect.
【００４１】例えば、三段ステップＱ変成器の各段差は
図３において、 Ｂ2＝ （ｂ0−ｂ1）／４、 Ｂ3＝２（ｂ0−ｂ1）／４、 Ｂ4＝ （ｂ0−ｂ1）／４ … （４） 従って、各ステップの高さは、次式で表される。 ｂ1＝ｂ1、 ｂ2＝ｂ1＋Ｂ2、 ｂ3＝ｂ1＋Ｂ2＋Ｂ3， ｂ0＝ｂ1＋Ｂ2＋Ｂ3＋Ｂ4 … （５）For example, the steps of the three-step step Q transformer are shown in FIG. 3 as follows: B2 = (b0 −b1 ) / 4, B3 = 2 (b0 −b1 ) / 4, B4 = (b 0 -b 1) / 4 ... (4) Therefore, the height of each step is expressed by the following equation. b1 = b1 , b2 = b1 + B2 , b3 = b1 + B2 + B3 , b0 = b1 + B2 + B3 + B4 (5)
【００４２】同様に、四段ステップＱ変成器の各段差は
図４において、 Ｂ2＝ （ｂ0−ｂ1）／８、 Ｂ3＝３（ｂ0−ｂ1）／８、 Ｂ4＝３（ｂ0−ｂ1）／８、 Ｂ5＝ （ｂ0−ｂ1）／８ … （６） 従って、各ステップの高さは、次式で表される。 ｂ1＝ｂ1、 ｂ2＝ｂ1＋Ｂ2、 ｂ3＝ｂ1＋Ｂ2＋Ｂ3、 ｂ4＝ｂ1＋Ｂ2＋Ｂ3＋Ｂ4、 ｂ0＝ｂ1＋Ｂ2＋Ｂ3＋Ｂ4＋Ｂ5 … （５）Similarly, the steps of the four-step step Q transformer are shown in FIG. 4 as follows: B2 = (b0 −b1 ) / 8, B3 = 3 (b0 −b1 ) / 8, B4 =3 (b 0 -b 1) / 8, B 5 = (b 0 -b 1) / 8 ... (6) Therefore, the height of each step is expressed by the following equation. b1 = b1 , b2 = b1 + B2 , b3 = b1 + B2 + B3 , b4 = b1 + B2 + B3 + B4 , b0 = b1 + B2 + B3 + B4 + B5 ... (5)
【００４３】ここで、（２）、（３）式は、あくまでも
設計基準を示すものであって、整合をより効果的とする
には、実験により各量は僅かづつ補正することが有効で
ある。また、二段ステップＱ変成器と同様に、多段ステ
ップＱ変成器による整合で同軸・導波管変換器とする場
合、導波管の終端位置ｄ0および中心導体の位置ｄ1は
λg ／４を基準として実験により最適値を求めなければ
ならない。Here, the expressions (2) and (3) only show the design criteria, and in order to make the matching more effective, it is effective to slightly correct each amount by experiments. . Further, similarly to the two-step step Q transformer, when a coaxial-to-waveguide converter is formed by matching with the multistep step Q transformer, the end position d0 of the waveguide and the position d1 of the center conductor are λg / 4. The optimum value must be obtained by experimentation based on.
【００４４】以上のような設計手法に基づいて、図１に
示すように、平面アンテナの給電装置としては可能なか
ぎりコンパクトにするため、給電用導波管を共軸の方形
導波管で構成し、二段ステップＱ変成器と三段ステップ
Ｑ変成器を組み合わせた両面ステップＱ変成器２０とし
ているのである。すなわち、この両面ステップＱ変成器
２０は、左側導波管系１１のステップＱ変成器を図２に
示すような二段ステップＱ変成器として、その天地を逆
転し、右側導波管系１２のステップＱ変成器である図３
に示すような三段ステップ変換の下に押し込んだ構造と
なっている。Based on the above design method, as shown in FIG. 1, in order to make the power feeding device of the planar antenna as compact as possible, the power feeding waveguide is constituted by a coaxial rectangular waveguide. However, the double-sided step Q transformer 20 is a combination of the two-step step Q transformer and the three-step step Q transformer. That is, this double-sided step Q transformer 20 is a step Q transformer of the left waveguide system 11 as a two-step step Q transformer as shown in FIG. FIG. 3, which is a step-Q transformer
The structure has been pushed in under the three-step step conversion as shown in.
【００４５】また、右側導波管系１１の給電点の高さｂ
1が極端に小さいので、左側導波管系１２の給電点の高
さｂ1は、互いが干渉しない間隔をとっても十分大きく
とれ、各ステップの端部の反射量も小さくなる。また、
給電点に広帯域整合が可能な開放形式が採用でき、その
上配列も二段であるので簡単となり右側導波管１１系と
同じ周波数帯域であっても二段ステップＱ変成器で十分
整合が可能となる。Further, the height b of the feeding point of the right waveguide system 11
Since 1 is extremely small, the height b1 of the feeding point of the left waveguide system 12 can be made sufficiently large even at intervals where they do not interfere with each other, and the amount of reflection at the end of each step is also small. Also,
An open type that allows wideband matching at the feeding point can be adopted, and since the arrangement is also two steps, it is easy and even with the same frequency band as the right waveguide 11 system, sufficient matching is possible with the two-step step Q transformer. Becomes
【００４６】また、第１の整合体４１、中心導体（第１
の中心導体）９および第３の整合体４２は、一体として
形成し、第１の誘電体３２に第３の整合体４２側から差
し込むようにして取り付ければよい。このとき、差し込
みが行い易いように、第３の整合体４２は少し先細りに
テーパーを付けた略円柱形とすることが望ましい。この
ようにすれば、機械的にも脱落防止に寄与することがで
きる。In addition, the first matching member 41, the center conductor (first
Center conductor 9) and the third matching body 42 may be integrally formed, and may be attached to the first dielectric body 32 so as to be inserted from the third matching body 42 side. At this time, it is desirable that the third aligning body 42 has a substantially columnar shape with a slight taper so that it can be easily inserted. By doing so, it is possible to mechanically contribute to the prevention of falling.
【００４７】さらに、給電点が短絡形式であって下層ラ
ジアル導波路６との整合に寄与する第２の整合体２１の
諸元について、底面の直径は相対する外側同軸線路の外
部導体（第２の外部導体）１９の内径に等しく、高さは
下層ラジアル導波路６の高さに等しいものを基準として
これを補正して最適値に設定する。Furthermore, regarding the specifications of the second matching body 21 whose feed point is of the short-circuit type and contributes to matching with the lower layer radial waveguide 6, the diameter of the bottom surface is the outer conductor of the outer coaxial line (second The outer conductor 19 is equal to the inner diameter and the height is equal to the height of the lower radial waveguide 6, and this is corrected and set to an optimum value.
【００４８】以上のように構成された給電装置が取付け
られたアンテナの作用について説明すると、左側導波管
系１１から供給された電力は、二段ステップＱ変成器２
１１を介して、小孔２０１から突出する内側の同軸線路
の第３の整合体４２によって反射波等で減衰することな
く滑らかに供給され、第１の整合体４１を介して上層ラ
ジアル導波路４へ供給され中心から周辺へ放射状に進行
しながら前面のスロット板１に形成されたスロットアレ
ーから順次放射される。The operation of the antenna to which the power feeding device having the above-described structure is attached will be described. The power supplied from the left waveguide system 11 is the two-step step Q transformer 2.
11 is smoothly supplied by the third matching body 42 of the inner coaxial line protruding from the small hole 201 without being attenuated by a reflected wave or the like, and is passed through the first matching body 41 to form the upper radial waveguide 4 Are sequentially supplied from the slot array formed in the front slot plate 1 while being radially emitted from the center to the periphery.
【００４９】また、右側導波管系１２から供給された電
力についても、三段ステップＱ変成器２１２を介して、
孔１２１から突出する外側の同軸線路により、同軸線路
側及び導波管側の給電点のインピーダンスを十分小さく
し、反射波等で減衰することなく滑らかに供給され、第
２の整合体２１を介して下層ラジアル導波路６へ供給さ
れ中心から周辺へ放射状に進行し終端部で折り返され、
周辺から中心へ向かって収束しながら進行し前面のスロ
ット板１に形成されたスロットアレーから順次放射され
る。The electric power supplied from the right waveguide system 12 is also passed through the three-step step Q transformer 212.
By the outer coaxial line projecting from the hole 121, the impedance at the feeding point on the coaxial line side and the waveguide side is made sufficiently small, and the impedance is smoothly supplied without being attenuated by reflected waves or the like, and the impedance is fed through the second matching body 21. Is supplied to the lower radial waveguide 6 and radially travels from the center to the periphery and is folded back at the terminal end.
It advances from the periphery toward the center while converging, and is sequentially radiated from the slot array formed in the front slot plate 1.
【００５０】そして、図１０に示すスロットアレーの場
合は、左側導波管系１１から上層ラジアル導波路４に給
電され放射される外向き給電の電波は右旋円偏波とな
り、右側導波管系１２から下層ラジアル導波路６に給電
され放射される内向き給電の電波は左旋円偏波となって
放射される。そして、左側導波管系１１及び右側導波管
系１２は互いに独立して給電しているため、右旋／左旋
の両円偏波を共用することが可能となる。すなわち左側
導波管系１１は第１の給電手段への給電部となり、右側
導波管系１２は第２の給電手段への給電部として機能す
る。In the case of the slot array shown in FIG. 10, the outwardly-fed radio waves fed from the left waveguide system 11 to the upper radial waveguide 4 and radiated are right-hand circularly polarized waves, and the right waveguide The inwardly fed electric wave, which is fed from the system 12 to the lower radial waveguide 6 and is radiated, is emitted as a left-handed circularly polarized wave. Since the left waveguide system 11 and the right waveguide system 12 feed power independently of each other, both right-handed and left-handed circularly polarized waves can be shared. That is, the left waveguide system 11 functions as a power supply unit for the first power supply unit, and the right waveguide system 12 functions as a power supply unit for the second power supply unit.
【００５１】ここで、スロットアレーの配置について述
べると、一般に、ラジアルラインスロットアンテナにお
ける外向き給電と内向き給電では、単一偏波アンテナの
場合、スロットアレーの配置条件は異なる。例えば、ス
ロット長をＬ、ハの字状のスロットが配置される螺旋の
半径方向のピッチをＳρ、周方向間隔をＳφ、空間波長
をλ0、管内波長をλg とすると、スロットアレーの最
適設計条件は、 外向き給電：Ｌ ＝０．５λ0、 Ｓρ＝λg 、 Ｓφ＝０．５λ0（いずれも一定） 外向き給電：Ｌ ＝０．３５〜０．５λ0、 Ｓρ＝０．９８〜０．９λg 、 Ｓφ＝０．３ 〜０．４５λ0（いずれも変動） である。Here, the arrangement of the slot array will be described. Generally, in the case of the single polarization antenna, the arrangement conditions of the slot array are different between the outward feeding and the inward feeding in the radial line slot antenna. For example, if the slot length is L, the radial pitch of the spiral in which the V-shaped slots are arranged is Sρ, the circumferential spacing is Sφ, the spatial wavelength is λ0 , and the guide wavelength is λg, then the optimal design of the slot array is obtained. The conditions are as follows: Outward feeding: L = 0.5λ0 , Sρ = λg, Sφ = 0.5λ0 (all are constant) Outward feeding: L = 0.35 to 0.5λ0 , Sρ = 0.98 0.9 λg and Sφ = 0.3 to 0.45λ0 (variation).
【００５２】ところが、本発明による偏波共用給電装置
を用いた偏波共用のアンテナでは最適設計条件が異なる
スロットアレーを同一スロット板内に配置するため、個
々の単一偏波アンテナを最適設計条件で設計した各々の
アンテナより理論上、開口効率が下がってしまうが、可
能な限り効率よく放射するには、中心部のスロットアレ
ーは外向き給電の最適設計条件に、周辺部は内向き給電
最適設計条件に重点を置き、両偏波面の放射量が等量と
なるように、外向き給電から内向き給電に転移する分岐
点を設定した合成スロットアレーとすればよい。However, in the dual-polarization antenna using the dual-polarization feeder according to the present invention, since slot arrays having different optimal design conditions are arranged in the same slot plate, each single-polarization antenna has the optimal design condition. In theory, the aperture efficiency is lower than that of each antenna designed in, but in order to radiate as efficiently as possible, the slot array in the center is the optimum design condition for outward feeding, and the peripheral part is optimal for inward feeding. With a focus on design conditions, a composite slot array may be used in which branch points at which transitions from outward feeding to inward feeding are set so that radiation amounts on both polarization planes are equal.
【００５３】また、偏波共用アンテナを製作する工程と
して、アンテナの電気的構成要素を大別して考えると、
アンテナ本体、給電装置、コンバータ（ＬＮＢ）の３部
分となる。そこで、アンテナ本体について、先ず合成ス
ロットアレーを配置した偏波共用スロット板を使用した
単一偏波の外向き給電および内向き給電のアンテナにつ
いて個々に測定する。外向きおよび内向き給電の放射波
が等量なるようにスロットアレーの配分を補正して満足
するアンテナを仕上げる。レドーム、スペーサ、スロッ
ト板、遅波材は両者全く共通となる。In the process of manufacturing the dual polarization antenna, the electrical components of the antenna are roughly classified.
It consists of three parts: the antenna body, power feeding device, and converter (LNB). Therefore, with respect to the antenna main body, first, the single-polarization outward-feeding antenna and inward-feeding antenna using the polarization-combining slot plate in which the composite slot array is arranged are individually measured. The distribution of the slot array is corrected so that the radiated waves of the outward and inward feeds are equal, and a satisfactory antenna is completed. The radome, the spacer, the slot plate, and the slow wave material are the same in both cases.
【００５４】単一偏波の外向きおよび内向き給電のアン
テナを完成し満足する諸特性が得られたならば、単一偏
波の内向き給電の給電装置を偏波共用の給電装置に変更
して、反射損失の整合をとれば、偏波共用アンテナは完
成する。外向き及び内向き給電での利得、指向性等は先
に測定した単一偏波の外向き及び内向き給電での特性と
全く同等となる。When the antennas for outward and inward feed of a single polarized wave are completed and various characteristics that satisfy them are obtained, the infeed device for single polarized wave inward is changed to a dual-polarized power feeding device. Then, if the reflection loss is matched, the dual polarization antenna is completed. The gain, directivity, etc. in the outward and inward feeds are exactly the same as the characteristics of the single polarization outwardly and inward feeds measured previously.
【００５５】また、本実施例とは逆に右側導波管から給
電した電力を第１の給電手段に供給し、左側導波管から
給電した電力を第２の給電手段に供給するようステップ
Ｑ変成器を設置してもよい。Contrary to the present embodiment, step Q is performed so that the power supplied from the right waveguide is supplied to the first power supply means and the power supplied from the left waveguide is supplied to the second power supply means. A transformer may be installed.
【００５６】さらに、本実施例では、スロット板にアル
キメデスの螺旋上にハの字状のスロットが多数配設され
たスロットアレーの場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、例えば、同心円上に配設された
スロットアレー（直線偏波アレーアンテナ等）としても
よい。また、スロットアレーによっては、外向き給電の
場合と内向き給電の場合とで水平／垂直の両直線偏波を
共用するアンテナとすることも可能である。Further, in this embodiment, the case of the slot array in which a large number of V-shaped slots are arranged on the spiral of Archimedes in the slot plate has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, A slot array (linear polarization array antenna or the like) arranged on concentric circles may be used. Also, depending on the slot array, it is possible to use an antenna that shares both horizontal / vertical linearly polarized waves for outward feeding and inward feeding.
【００５７】〔実施例〕上記に基づいて設計したアンテ
ナの内向き給電となる右側導波管系１２の反射損失（Re
turn Loss)特性の実測値を図７に示す。同図において、
破線６１は給電点短絡形式の二段ステップ変換の場合、
実線６２は同様に給電点短絡形式の三段ステップ変換の
場合である。この図からも分かるように、二段ステップ
変換では、使用周波数全帯域の反射損失を−２０〔ｄ
Ｂ〕とすることはできないが、三段ステップ変換では、
ほぼ−２０〔ｄＢ〕とすることができる。[Embodiment] The reflection loss of the right waveguide system 12 (Re
The measured values of the (turn loss) characteristics are shown in FIG. In the figure,
The broken line 61 indicates the two-step step conversion of the feeding point short circuit type,
Similarly, the solid line 62 is the case of three-step step conversion of the feeding point short-circuit type. As can be seen from this figure, in the two-step conversion, the reflection loss in the entire used frequency band is -20 [d
B] is not possible, but in the three-step step conversion,
It can be about -20 [dB].
【００５８】また、外向き給電となる左側導波管１１側
の反射損失（Return Loss ）特性の実測値も図７に破線
６３で示す。これは、広帯域整合が容易な給電点開放形
式の二段ステップ変換の場合である。この値は綺麗なサ
イン（Sine）曲線になっている。これは室内測定でアン
テナの前方の壁や天井からの反射波の影響である。アン
テナの放射軸を少し変えれば、反射波は除去でき滑らか
な曲線となるはずである。Further, the actual measurement value of the return loss characteristic on the side of the left waveguide 11 which is the outward power supply is also shown by the broken line 63 in FIG. This is the case of a feed point open type two-step step conversion that facilitates wideband matching. This value has a beautiful sine curve. This is the effect of reflected waves from the wall and ceiling in front of the antenna when measured indoors. By slightly changing the radiation axis of the antenna, the reflected wave can be removed and the curve should be smooth.
【００５９】また、量産を考慮したとき、同じ性能規格
を満足するならば、各使用部品はなるべく小型、シンプ
ルなものが望ましく、上述する四段ステップ変換の性能
は、三段ステップ変換のそれより優れていると推定され
るが、三段ステップ変換でも十分満足する結果が得ら
れ、経済性を優先すると三段ステップ変換が好ましい。Further, in consideration of mass production, if the same performance standard is satisfied, it is desirable that each component used is as small and simple as possible, and the performance of the above-mentioned four-step conversion is better than that of the three-step conversion. Although it is presumed to be excellent, the three-step conversion can obtain satisfactory results, and the three-step conversion is preferable in terms of economy.
【００６０】[0060]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、中心
導体、第１の誘電体、第１の外部導体からなる同軸線路
の中心導体の先端を中板から突出させて上層ラジアル導
波路へ給電する第１の給電部と、前記第１の外部導体を
中心導体とし、この外側に第２の誘電体及び第２の外部
導体が同軸的に形成されて下層ラジアル導波路へ給電す
る第２の給電部からなる給電手段と、両面ステップＱ変
成器によって左側導波管系と右側導波管系とに分割さ
れ、一方の導波管の横幅方向の上壁面には前記第２の給
電部が通設される孔が設けられ、さらに、前記両面ステ
ップＱ変成器には前記孔の中心に対応する位置に前記第
１の給電部が通設される小孔が設けられてなる給電用導
波管を具備するので、一つの導波管で各々の両端から独
立して第１及び第２の給電手段に滑らかに給電すること
ができる。よって、構造が単純であり小型化、軽量化す
ることが可能となる。しかも、両面ステップＱ変成器に
よって各分岐端子の広帯域整合が可能となり、電気的特
性の極めて優れた給電装置を得ることができる。As described above, according to the present invention, the tip end of the center conductor of the coaxial line composed of the center conductor, the first dielectric, and the first outer conductor is projected from the middle plate to form the upper radial waveguide. A first power feeding portion for feeding power to the first outer conductor, and a second conductor and a second outer conductor which are coaxially formed outside the first outer conductor as a center conductor and which feeds power to the lower radial waveguide. 2 and a right-side waveguide system by a double-sided step-Q transformer, and the second side is provided on the upper wall surface of one waveguide in the lateral width direction. For power feeding, a hole is provided through which the portion is provided, and further, the double-sided step Q transformer is provided with a small hole through which the first power feeding portion is provided at a position corresponding to the center of the hole. Since the waveguide is provided, the first waveguide and the second waveguide are independently provided from both ends of one waveguide. It can be smoothly supply power to the power supply means. Therefore, the structure is simple, and the size and weight can be reduced. Moreover, the double-sided step Q transformer enables wide band matching of each branch terminal, and a power supply device having extremely excellent electrical characteristics can be obtained.
【００６１】[0061]
【図１】本発明による一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment according to the present invention.
【図２】同実施例の設計手法を説明するための断面図で
ある。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the design method of the same embodiment.
【図３】同実施例の設計手法を説明するための断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the designing method of the embodiment.
【図４】同実施例の設計手法を説明するための断面図で
ある。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the design method of the same embodiment.
【図５】同実施例の設計手法を説明するための反射損失
の変動幅を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a variation range of reflection loss for explaining the designing method of the embodiment.
【図６】同実施例の設計手法によるステップ段差を求め
るための表である。FIG. 6 is a table for obtaining a step difference according to the design method of the embodiment.
【図７】本発明による一実施例の反射損失特性を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a reflection loss characteristic of an example according to the present invention.
【図８】従来例を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional example.
【図９】従来例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional example.
【図１０】スロットアレーの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a slot array.
１ スロット板 ３ フレーム ４ 上層ラジアル導波路 ５ 中板 ６ 下層ラジアル導波路 ９ 中心導体（第１の中心導体） １０ 給電用導波管 １１ 左側導波管系 １２ 右側導波管系 １３ 第１の外部導体 １９ 第２の外部導体 ２０ 両面ステップＱ変成器 ２１１ 二段ステップＱ変成器 ２１２ 三段ステップＱ変成器 ２１ 第２の整合体 ４１ 第１の整合体 ４２ 第３の整合体 ２２ 第２の誘電体 ３２ 第１の誘電体 1 slot plate 3 frame 4 upper layer radial waveguide 5 middle plate 6 lower layer radial waveguide 9 center conductor (first center conductor) 10 feeding waveguide 11 left waveguide system 12 right waveguide system 13 first Outer conductor 19 Second outer conductor 20 Double-sided step Q transformer 211 Two-step step Q transformer 212 Three-step step Q transformer 21 Second matching body 41 First matching body 42 Third matching body 22 Second Dielectric 32 First Dielectric
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正則 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 岡崎 康弘 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 吉本 尚志 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 高橋 哲哉 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masanori Suzuki 1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Within Toppan Printing Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Okazaki 1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan In Printing Co., Ltd. (72) Inventor Naoshi Yoshimoto 1-5-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Takahashi 1-5-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Topographic printing Within the corporation
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