JPH02214307A - ホーンアレイアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はホーンアレイアンテナに関するものである。

［従来の技術］ 最近、赤道上空３６０００Ｋｍの静止軌道上の衛星によ
るＳＨＦ帯（１２ＧＨｚ）を用いた衛星通信や衛星放送
が実用化されており、使用される電波は直線偏波（水平
、垂直）、円偏波（右旋、左旋）が使用されている。

これらの電波を受信するアンテナはパラボラアンテナが
一般的に使用されているが、アンテナの構成として反射
面の前面に一次放射器を必要とするために美観上良くな
いし、雪が降った時など一次放射器に凍り付き正常に動
作しなくなることがある。

そのため、表面が平面である平面アンテナのメリットが
重要視されるようになってきた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから基本的には平面アンテナは小さな受信エレ
メントで受信して給電系で信号を集めるようになってい
るため、給電系のロスが増大し、結果受信性能が犠牲に
なる傾向があった。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、給電系
ロスを低減し、アンテナゲインの低下を防ぐと共にアン
テナ内部で発生する熱雑音を低く抑えることができるホ
ーンアレイアンテナを提供することを目的とし、また併
せて請求項２記載の発明は受信電波の垂直偏波、水平偏
波の２種類の電波を同時に受信することができるホーン
アレイアンテナを提供することを目的とする。更に請求
項３記載の発明は水平、垂直の各偏波の電波を、また請
求項４記載の発明は円偏波の電波を受信することができ
るホーンアレイアンテナを提供することを目的とする。

更に請求項６記載の発鳴はアンテナの地面との平行設置
を可能としたホーンアンテナを提供することを目的とし
、更に請求項６記載の発明は軽量且つ低コストで製作で
きるホーンアンテナを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は１以上のホーンアンテナをアレー状に配置し、
各ホーンアンテナの接続部に導波管を接続して導波管合
成することを特徴とするものであり、請求項２記載の発
明は請求項１記載の発明において、電波の偏波面に合わ
せて水平、垂直の円偏波の電波が受信できるようにホー
ンアンテナ及び導波管の断面構造を形成して、これらの
受信電波の信号を導波管で同時伝送して合成するもので
ある。

また請求項３記載の発明は請求項２の発明において、水
平、垂直の信号を合成して出力させる導波管の出力部に
おいて導波管内に配置したプローブをモータで回転制御
して水平、垂直のいずれか一方の信号を出力させる切り
換え手段を設けたことを特徴とし、更に請求項４記載の
発明は請求項２記載の発明において、水平偏波の信号と
、垂直偏波の信号の位相を９０度動かして左旋、右旋の
円偏波に、変換する手段を設けたものである。

また更に請求項５記載の発明は請求項２の発明において
、水平偏波成分と、垂直偏波成分とを分離して受信しベ
クトル合成を行う偏波角コントローラを設けたもので、
更にまた水平偏波の信号と、垂直偏波の信号の位相を９
０度動かして左旋、右旋の円偏波に変換する手段を設け
たものである。

請求項６記載の発明は請求項１〜請求項５記載に発明に
おいて、表面を金属メッキした合成樹脂成形品からホー
ンアンテナ、導波管を形成したものである。

［作用コ 而して本発明によれば給電系に導波管を用いるから給電
系のロスを低減することができ、その結果ゲイン低下を
防ぐとともに、アンテナ内部で発生する熱雑音を低く抑
えることができるのである。

さらに請求項２記載の発明は電波の偏波面に合わせて水
平、垂直の円偏波の電波が受信できるようにホーンアン
テナ及び導波管の断面構造を形成して、これらの受信電
波の信号を導波管で同時伝送して合成することにより受
信電波の偏波の種類に対応することができ、請求項３記
載の発明では水平、垂直の信号を合成して出力させる導
波管の出力部において導波管内に配置したプローブをモ
ータで回転制御して水平、垂直のいずれか一方の信号を
出力させる切り換え手段を設けることにより、水平、垂
直偏波の信号を切り換えて出力させることができ、更に
また請求項４記載の発明は水平偏波の信号と、垂直偏波
の信号の位相を９０度動かして左旋、右旋の円偏波に変
換する手段を設けることにより、左旋、右旋の円偏波の
信号を得ることができる。

また更に請求項５記載の発明は水平偏波成分と、垂直偏
波成分とを分離して受信しベクトル合成を行う偏波角コ
ントローラを設けることにより、アンテナを水平設置し
ても偏波角に対応させることができるのである。

請求項６記載の発明は請求項１〜請求項５記載に発明に
おいて、表面を金属メッキした合成樹脂成形品からホー
ンアンテナ、導波管を形成することにより、アンテナ全
体の軽量化と、コストの低減を図れるものである。

［実施例］ 以下本発明を実施例により説明する。

第１図は実施例の斜視図を示しており、この実施例では
１６個のホーンアンテナ１を４×４でアレー状に配置し
てホーンアレイアンテナを構成している。

ホーンアンテナ１は放射効率が８０％以上〜９０％近い
もので、第２図に示すように導波管２を直接一体接続し
て接続ロスを低減させた構造となっている。勿論受信特
性を改善した所謂変形ホーンアンテナを用いても良い。

導波管２は水平、垂直面の信号を同時に分離した形で伝
送するように断面が正方形又はそれに近い形をなし、第
３図に示すように左右に相隣接する１対のホーンアンテ
ナ１の受信電波は夫々接続した導波管２の他端間を一体
連結した導波管３により合成され、導波管３の中央に一
体連結したし状の導波管４より取り出されるようになっ
ている０図中Ｖｌ、Ｖ２は夫々垂直偏波の信号を、ｈｈ
２は水平偏波の信号を示す。

さて合成した受信電波の信号を取り出す際には垂直偏波
の信号と、水平偏波の信号とを切り換えて取り出すこと
ができるように第４図に示すように導波管４の端部に垂
直に出力用導波管５に一体連結するとともにこの導波管
４の端部に軸方向に配置した先端がコ状のプローブ６を
モータ７により回動させて必要な偏波面の信号を出力用
導波管５より取り出すようになっている。

、モータ７は適宜な制御手段からの制御信号により制御
される。

尚水平、垂直のデュアルな直線偏波を９０度位相をずら
して円偏波へ変換する場合には第５図に示すようにフッ
素樹脂（例えばテフロン［商品名］）のような誘電体か
らなる位相制御板８をモータ７′等で回転させることに
より、水平、垂直の直線偏波を右旋、左旋の円偏波に変
えることができる。尚図中９はコンバータを示す。

ところで直線偏波の電波を受信するアンテナでは、電波
の直線偏波角が第７図（ａ）のように地上に対して水平
又は垂直でない場合、従来ではアンテナＡをその偏波面
に合わせて第７図（ｂ）のように傾けて、第７図（ｃ）
のように出力を得る必要があるが、地上に対して平行に
設置して、電波の偏波角がいずれに合っても地上に対し
て水平成分、垂直成分を別々に受信してベクトル合成を
行うことにより偏波角を制御する第６図に示す偏波角コ
ントローラを設けても良い。

この偏波角コントローラは導波管４からのデュアルな直
線偏波の信号を水平垂直分離器１０で水平、垂直の各偏
波の信号に分離し、更に９０度のハイブリッド回路から
なる３ｄｂカブラ１１ｖ。

１１、で９０度の位相差出力を得、更にモータＭ。。

Ｍｈで誘電体１４ｖ、１４．を回転させて入力信号に位
相差を付ける個別位相器１２．．１２ｈにより所定の位
相差をつけ、更に合成器１３で合成した後コンバータ９
に入力するようになっている。

次にこの偏波角コントローラの動作原理について説明す
る。

まず第８図（ａ）のように電波の偏波角が第８図（ｄ）
のθだけ傾き、第８図（ｂ）のようにアンテナＡを地上
に平行に設置したときの水平偏波の出力■７と、垂直偏
波の出力■９は次のようになる。

Ｖｈ＝Ｖｌｌｃｏｓθ−Ｖｂｓ　ｉ　ｎθＶｖ＝Ｖ、ｓ
ｉｎθ＋Ｖ＆Ｃｏ　ｓθ 但じ■、；水平偏波成分 ｖｂ；垂直偏波成分 これら出力Ｖ、、Ｖ、を３ｄｂカプラ１１ｈ、１１ｖに
入力すると、３ｄｂカプラ１１．．１１ｖのの出力Ｖ、
、Ｖ、は入力に対してパワーが１／２となり、また９０
度の位相差が下記の式のように付くことになる。

個別位相器１２ｖ、１２．の中で夫々φ１．φ２の位相
差を付けることで、 となる、また合成した信号は ｙ、。、、、＝Ｖ、＋Ｖ２トなり、Ｖ、、　Ｖｖヲ代入
すルト、ここでφ２−θ＝φ１＋θ−π／２のφ１．φ
、の時、垂直偏波成分Ｖ、の項は０になる。

面シテｖｔｏｔ、１＝ｒＴｖａｓｉｎ　（ａｉｔ−Ｍ＋
＋１１）　ト水平偏波成分Ｖ、だけとなる。φ、＋θ＝
０の条件を出せば Ｖ　ｔ　ｏ　ｔ　＊　Ｉｏｎ　ａ　９１　ｎ　Ｍ　ｔと
なる。

逆にφ１−θ−φ２＋ｆｊ−ｒ／２の時はＶ、。ｔａ　
ｒ　＝　ｎＶｂｅ０８　（ωｔ＋φ２＋θ）と水平偏波
成分■、だけとなる。φ２＋θ＝Ｏの条件を出せばＶＴ
＋１　ｃ　＠ｌ＝　ｆｌＶｂｃｏｓｍｔ　トナル。

つまり個別位相器１２ｖ、１２ｈの位相量を変えるだけ
で、コンバータ９の偏波面における角度を変えても、必
要に応じて水平、垂直の偏波成分Ｖａ、Ｖｂを得ること
ができるのである。

尚上記ホーンアンテナ１及び導波管２は合成樹脂成型品
で、一体成形され金属メッキを表面に施したものを使用
しである。

［発明の効果］ 而して本発明は１以上のホーンアンテナをアレー状に配
置し、各ホーンアンテナの接続部に導波管を接続して導
波管合成するので給電系に導波管を用いるから、給電系
のロスを低減することができ、その結果ゲイン低下を防
ぐとともに、アンテナ内部で発生する熱雑音を低く抑え
ることができるという効果を奏する。

併せて請求項２記載の発明は電波の偏波面に合わせて水
平、垂直の円偏波の電波が受信できるようにホーンアン
テナと導波管の断面構造を形成しであるから、これらの
電波の信号を導波管で同時伝送して合成することにより
受信電波の各種の偏波の電波に対応することができ、ま
た請求項３記載の発明では水平、垂直の信号を合成して
出力させる導波管の出力部において導波管内に配置した
プローブをモータで回転制御して水平、垂直のいずれか
一方の信号を出力させる切り換え手段を設けであるから
、水平、垂直偏波の信号を切り換えて出力させることが
でき、更にまた請求項４記載の発明は水平偏波の信号と
、垂直偏波の信号の位相を９０度動かして左旋、右旋の
円偏波に変換する手段を設けることにより、左旋、右旋
の円偏波の信号を得ることができるという効果を奏する
。

また更に請求項５記載の発明は水平偏波成分と、垂直偏
波成分とを分離して受信しベクトル合成を行う偏波角コ
ントローラを設けることにより、アンテナを水平設置し
ても偏波角に対応させることができ、請求項６記載の発
明は表面を金属メッキした合成樹脂成形品からホーンア
ンテナ、導波管を形成することにより、アンテナ全体の
軽量化と、コストの低減を図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体斜視図、第２図は同上の
ホーンアンテナの要部の一部省略せる拡大斜視図、第３
図は同上の導波管の要部一部省略せる拡大斜視図、第４
図は同上に使用する水平、垂直偏波の切り換え手段の概
略構成図、第５図は同上に使用する円偏波の変換手段の
概略構成図、第６図は同上に使用する偏波コントローラ
の概略構成図、第７図及び第８図は同上に使用する偏波
コントロールの説明図である。 １はホーンアンテナ、 ２． ３は導波管である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）１以上のホーンアンテナをアレー状に配置し、各
   ホーンアンテナの接続部に導波管を接続して導波管合成
   することを特徴とするホーンアレイアンテナ。
2. （２）電波の偏波面に合わせて水平、垂直の両偏波の電
   波が受信できるようにホーンアンテナ及び導波管の断面
   構造を形成し、これらの受信電波の信号を導波管で同時
   伝送して合成することを特徴とする請求項１記載のホー
   ンアレイアンテナ。
3. （３）水平、垂直の信号を合成して出力させる導波管の
   出力部において導波管内に配置したプローブをモータで
   回転制御して水平、垂直のいずれか一方の信号を出力さ
   せる切り換え手段を設けたことを特徴とする請求項２記
   載のホーンアレイアンテナ。
4. （４）水平偏波の信号と、垂直偏波の信号の位相を９０
   度動かして左旋、右旋の円偏波に変換する手段を設けた
   ことを特徴とする請求項２記載のホーンアレイアンテナ
   。
5. （５）水平偏波成分と、垂直偏波成分とを分離して受信
   しベクトル合成を行う偏波角コントローラを設けたこと
   を特徴とする請求項２記載のホーンアレイアンテナ。
6. （６）表面を金属メッキした合成樹脂成形品からホーン
   アンテナ、導波管を形成したことを特徴とする請求項１
   〜請求項５記載のホーンアレイアンテナ。