JP2607683B2 - 導波管回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直交する２つの偏波の電磁波を電力合成す
る導波管回路に関するものであり、例えば直交する２つ
の偏波の電磁波を受信可能な平面アンテナの導波管給電
回路として利用されるものである。

［従来の技術］ 従来、例えば直交する２つの偏波の電磁波を受信する
平面アレイアンテナの給電回路はストリップラインによ
り構成されており、各偏波の電磁波をストリップライン
で合成していた。しかしながら、ストリップラインは伝
送損失が大きく、この損失により平面アレイアンテナの
受信性能が劣化するという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ そこで、平面アレイアンテナの給電回路を導波管回路
で構成することが考えられる。この場合、平面アレイア
ンテナにおける個々のアンテナ素子から出力される各偏
波の電磁波に対応して２系列の導波管による給電回路を
設ける必要がある。このため、給電回路の構成は立体的
に非常に複雑なものとなり、製品コストの上昇を招くと
共に、平面アレイアンテナの平面性をも損なうという問
題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、直交する２つの偏波の電磁波
の電力合成を１系列の導波管にて同一平面上で達成でき
る導波管回路を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る導波管回路にあっては、上記の課題を解
決するために、第１図に示すように、方形導波管により
構成される電力合成回路であって、一対の電磁波入力端
A,Bの近傍に入力電磁波の伝搬方向を同一平面内で相対
向する方向に変換するＬ型ベンド１をそれぞれ備え、前
記平面内を相対向する方向に伝搬される前記一対の電磁
波入力を前記平面内にて直交する伝搬方向の電磁波に電
力合成するＴ型分岐２を備え、各Ｌ型ベンド１から前記
Ｔ型分岐２までの距離は導波管の管内波長をλｇとする
と、λg/2だけ異なることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明にあっては、このように、一対のＬ型ベンド１
からＴ型分岐２までの距離がλg/2だけ異なるので、導
波管内を直交する２つの偏波で伝搬される電磁波の電力
合成が各々の偏波について成されるものであり、直交す
る２つの偏波の電磁波の電力合成を１つの導波管回路に
より達成できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る導波管回路の斜視図
である。この導波管回路に用いられる方形導波管の基本
モードはTE₁₀モードである。説明の便宜上、第１図にお
いて、実線の矢印で示した偏波をTE₁₀モード、破線の矢
印で示した偏波をTE₀₁モードとする。

この導波管回路は、例えば、第４図に示すように、水
平偏波及び垂直偏波の２偏波を受信可能な平面アレイア
ンテナ３の並列給電回路として使用される。第４図に示
す平面アレイアンテナ３における個々のアンテナ素子４
は、実線で示す水平偏波と破線で示す垂直偏波の受信が
可能な導波管開口アンテナよりなる。したがって、第１
図に示す導波管回路において、電磁波入力端A,B,C,Dに
は、実線の矢印で示す偏波と、破線の矢印で示す偏波が
入力される。

第１図において、電磁波入力端A,Bに設けられたＬ型
ベンド１は、実線の矢印で示すTE₁₀モードの電磁波に対
しては、第３図（ａ）に示すように、Ｈ面（磁界に平行
な面）のＬ型ベンド（Ｈコーナ）として作用する。した
がって、Ｌ型ベンドにより電磁波は伝送方向を変えて、
Ａ′面、Ｂ′面では図示のように同位相で振動してい
る。このようにして、Ｌ型ベンド１により平面アレイア
ンテナの裏面に沿う方向に伝搬方向を変換したTE₁₀モー
ドの電磁波を、Ｔ型分岐２により同じくアンテナの裏面
に沿う方向に電力合成する場合には、第２図（ｂ）に示
すようなＥ面分岐を使用することとなる。ここで、Ｅ面
分岐を使用する場合、合成する２つの電磁波（図中、
）はＴ型分岐２において位相が反転している必要があ
る。そこで、第１図に示す第１のＴ型分岐２を構成して
いる点Ｐは、Ａ′面及びＢ′面から等距離の点よりλg/
4シフトした点としている。このため、Ａ′−Ｐ間の距
離とＢ′−Ｐ間の距離とにλg/2の差が生じるので、
Ａ′面とＢ′面で同位相であったTE₁₀モードの電磁波
は、Ｐ点においては逆相となり、第２図（ｂ）に示すＥ
面分岐により１つの電磁波（図中）に合成される。

一方、破線の矢印で示すTE₀₁モードの電磁波に対して
は、第１図の電磁波入力端A,Bに設けられたＬ型ベンド
は、第３図（ｂ）に示すように、Ｅ面（電界に平行な
面）のＬ型ベンド（Ｅコーナ）として作用する。したが
って、Ｌ型ベンドにより電磁波は伝送方向を変えて、
Ａ′面、Ｂ′面では図示のように逆位相で振動してい
る。このようにして、Ｌ型ベンド１により平面アレイア
ンテナの裏面に沿う方向に伝搬方向を変換したTE₀₁モー
ドの電磁波を、Ｔ型分岐２により同じくアンテナの裏面
に沿う方向に電力合成する場合には、第２図（ａ）に示
すようなＨ面分岐を使用することとなる。ここで、Ｈ面
分岐を使用する場合、合成する２つの電磁波（図中、
）はＴ型分岐において位相が一致している必要があ
る。上述のように、第１図に示す第１のＴ型分岐２を構
成している点Ｐは、Ａ′面及びＢ′面から等距離の点よ
りλg/4シフトした点としている。このため、Ａ′−Ｐ
間の距離とＢ′−Ｐ間の距離とにλg/2の差が生じるの
で、Ａ′面とＢ′面で逆位相であったTE₀₁モードの電磁
波は、Ｐ点においては同相となり、第２図（ａ）に示す
Ｈ面分岐により１つの電磁波（図中）に合成される。

さらに、第１図に示すように、別の１組の電磁波入力
端C,Dから入力されたTE₁₀モード及びTE₀₁モードの電磁
波についても、点Ｑにおいて電力合成し、点P,Qの対向
する側（内側）の点Ｒにおいて、第２のＴ型分岐５を構
成する。このとき、実線で示すTE₁₀モードの電磁波は点
P,Qで逆相となり、破線で示すTE₀₁モードの電磁波は点
P,Qで同相となる。したがって、点P,Qから等距離にある
点ＲにＴ型分岐５を構成すれば、TE₁₀モードの電磁波に
対してはＥ面分岐として、TE₀₁モードの電磁波に対して
はＨ面分岐として作用し、両モードの電磁波について同
時に電力合成が成される。これにより、第４図に示すよ
うな４素子の平面アレイアンテナについて、直交する２
つの偏波の電磁波の給電回路を１系統の導波管回路で構
成することができる。

第５図は本発明の他の実施例の概略構成図である。本
実施例にあっては、第１図に示すような導波管回路を２
組設けて、各導波管回路における第２のＴ型分岐の対向
する側（内側）の点Ｓに、第３のＴ型分岐６を設けたも
のである。この第３のＴ型分岐６を設ける点Ｓは、各導
波管回路における第２のＴ型分岐５から等距離の位置に
ある。このため、点ＳにおいてTE₁₀モードの電磁波は逆
相、TE₀₁モードの電磁波は同相となり、第３のＴ型分岐
６はそれぞれＥ面分岐及びＨ面分岐として作用し、２つ
のモードの電磁波を同時に電力合成することができる。
これにより、８素子の平面アレイアンテナについて、直
交する２つの偏波の電磁波の給電回路を１系統の導波管
回路で構成することができる。

さらにまた、第５図に示すような導波管回路を２組設
けて、各導波管回路における第３のＴ型分岐の対向する
側（内側）の中間点に、第４のＴ型分岐を設ければ、16
素子の平面アレイアンテナ用の導波管給電回路を構成で
きる。以下、同様にして、2ⁿ素子（ｎ≧５）の平面アレ
イアンテナ用の導波管給電回路を構成することもでき
る。この場合に必要なＴ型分岐の個数は（2ⁿ−１）個で
ある。

［発明の効果］ 本発明は方形導波管による電力合成回路であって、一
対の電磁波入力端の近傍に設けたＬ型ベンドにより入力
電磁波の伝搬方向を同一平面内で相対向する方向とし、
この一対の入力電磁波をＴ型分岐により前記平面内で直
交する伝搬方向に電力合成し、各Ｌ型ベンドからＴ型分
岐までの距離は導波管内の半波長分異なるようにしたの
で、直交する２つの偏波の電磁波を１系統の方形導波管
により同一平面上で電力合成できるという効果がある。

また、同様の導波管回路をＴ型分岐により複数段接続
することにより、2ⁿ分岐の電力合成回路を構成できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図（ａ），
（ｂ）は同上に用いるＴ型分岐の動作説明図、第３図
（ａ），（ｂ）は同上に用いるＬ型ベンドの動作説明
図、第４図は同上の実施例により給電される平面アレイ
アンテナの斜視図、第５図は本発明の他の実施例の概略
構成図である。 １はＬ型ベンド、２はＴ型分岐、A,Bは電磁波入力端で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 活也 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−58706（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−181003（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭34−6816（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】方形導波管により構成される電力合成回路
   であって、一対の電磁波入力端の近傍に入力電磁場の伝
   搬方向を同一平面内で相対向する方向に変換するＬ型ベ
   ンドをそれぞれ備え、前記平面内を相対向する方向に伝
   搬される前記一対の電磁波入力を前記平面内にて直交す
   る伝搬方向の電磁波に電力合成するＴ型分岐を備え、各
   Ｌ型ベンドから前記Ｔ型分岐までの距離は導波管内の半
   波長分異なることを特徴とする導波管回路。
2. 【請求項２】請求項１記載の導波管回路を一対備え、各
   導波管回路におけるＴ型分岐から出力される電磁波が前
   記平面内で相対向する方向に伝搬されるように各導波管
   回路を配置し、各導波管回路から出力される電磁波を前
   記平面内にて直交する伝搬方向に電力合成する第２のＴ
   型分岐を備え、第２のＴ型分岐と各導波管回路のＴ型分
   岐とは等距離に配置されていることを特徴とする導波管
   回路。
3. 【請求項３】請求項２記載の導波管回路を2ⁿ個（ｎは１
   以上の整数）備え、前記2ⁿ個の導波管回路から出力され
   る電磁波を前記平面内で電力合成するＴ型分岐を（2ⁿ−
   １）個備えることを特徴とする導波管回路。