JPH0374842B2 - - Google Patents
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- JPH0374842B2 JPH0374842B2 JP1749584A JP1749584A JPH0374842B2 JP H0374842 B2 JPH0374842 B2 JP H0374842B2 JP 1749584 A JP1749584 A JP 1749584A JP 1749584 A JP1749584 A JP 1749584A JP H0374842 B2 JPH0374842 B2 JP H0374842B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、衛星通信の供される地球局用アン
テナなどにおいて、自己追尾機能が要求される場
合に使用されるモード結合器の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an improvement in a mode coupler used when a self-tracking function is required in an antenna for an earth station used for satellite communication.
アンテナの自己追尾には、そのすぐれた追尾精
度を有することから、従来からいわゆる高次モー
ドモノパルス自己追尾方式が広く用いられてい
る。この方式はよく知られているように、円形導
波管の高次モードのうち、アンテナが目標物をと
らえたときは零であるが、目標物からはずれたと
きに導波管内にある程度の検出レベルを励起する
性質を有するものを検出し、この高次モード信号
の検出レベルが零となるようにアンテナを駆動す
るサーボ・ループを組むことがで、アンテナが正
確に目標物をとらええることがてきるようによう
にしたものである。ここで使用される高次モード
としては、なるべく低次のものが有利であること
から、円形導波管TM01モード、TE01モード、
TE21モードおよびTE21 *モードが広く用いられ
ている。到来波が直線偏波のときはこれらのモー
ドを複数個用いる必要があるが、到来波が円偏波
の場合には、これらの高次モードのうち一つを検
出すれば充分である。これらのモードの電界分布
を第1図に示す。
Conventionally, a so-called high-order mode monopulse self-tracking method has been widely used for antenna self-tracking because of its excellent tracking accuracy. As is well known, in this method, among the higher-order modes of a circular waveguide, when the antenna captures the target object, there is no detection, but when the antenna misses the target object, a certain amount of high-order modes are detected within the waveguide. By creating a servo loop that detects something that has the property of exciting the level and drives the antenna so that the detection level of this higher-order mode signal becomes zero, the antenna can accurately capture the target object. It was designed so that it could be used. The higher-order modes used here are preferably as low-order as possible, so circular waveguide TM 01 mode, TE 01 mode,
TE 21 mode and TE 21 * mode are widely used. When the arriving wave is linearly polarized, it is necessary to use a plurality of these modes, but when the arriving wave is circularly polarized, it is sufficient to detect one of these higher-order modes. The electric field distributions of these modes are shown in FIG.
所望の高次モードを検出する手段としては、従
来から
(1) マルチホール型高次モード結合器を用いる方
法、
(2) 基本TE11モードと共通の結合孔で同時に高
次モードを検出する方法、
が広く用いられている。上記第(1)項の方法は基本
モードに影響を与えずに高次モード信号の検出感
度を上げるため、使用する周波数および導波管の
形状により決定される間隔で数多くの結合孔を主
導波管軸方向にあけなければならず、高価となる
欠点がある。さらに軸長がきわめて長くなるた
め、特に、低周波数帯で使用する場合ではアンテ
ナに収容しきれなくなるという本質的な限界があ
る場合もある。また第(2)項による方法の従来例を
第2図a,b,cに示す。同図のおいて主導波管
1に到来する波は短絡面4で反射され結合孔3を
介して副導波管2に導びかれ、同図cの合成回路
を経て各モードに分離される。この時例えば
TE11モードで結合度が最大となるように結合孔
3から短絡面4まで距離を選ぶと、主導波管内で
TE11モードと高次モードの遮断周波数ならびに
位相定数が異なることから、高次モードの結合が
低くなるという欠点があつた。またこれと同時に
TE11モードの結合度の周波数帯域が狭くなると
いう欠点もあつた。 Conventional methods for detecting the desired higher-order mode include (1) a method using a multi-hole higher-order mode coupler, and (2) a method of simultaneously detecting the higher-order mode using a coupling hole common to the basic TE 11 mode. , are widely used. In order to increase the detection sensitivity of higher-order mode signals without affecting the fundamental mode, the method described in item (1) above uses a large number of coupling holes at intervals determined by the frequency used and the shape of the waveguide. It has the disadvantage of being expensive as it requires opening in the direction of the tube axis. Furthermore, since the axial length becomes extremely long, there may be an inherent limit to the fact that it cannot be accommodated in the antenna, especially when used in a low frequency band. Further, conventional examples of the method according to item (2) are shown in FIGS. 2a, b, and c. In the figure, the wave arriving at the main waveguide 1 is reflected by the short-circuit surface 4, guided to the sub-waveguide 2 via the coupling hole 3, and separated into each mode through the synthesis circuit shown in figure c. . At this time, for example
If the distance from the coupling hole 3 to the shorting surface 4 is selected so that the degree of coupling is maximized in the TE 11 mode,
Since the cutoff frequency and phase constant of the TE 11 mode and the higher-order modes are different, the coupling of the higher-order modes is low. Also at the same time
Another drawback was that the frequency band of the coupling degree of the TE 11 mode became narrow.
本発明は、前記欠点を解決するものであり、前
記第(2)項の基本モードと高次モードとを同時に検
出する方式において、主導波管内に基本モードと
高次モードの遮断周波数をほぼ一致させること
で、周波数帯域が広くかつ良好な結合特性を有す
るモード結合器を提供することを目的とする。
The present invention solves the above drawback, and in the method of detecting the fundamental mode and the higher-order mode simultaneously in the above-mentioned item (2), the cut-off frequencies of the fundamental mode and the higher-order mode are almost the same in the main waveguide. The present invention aims to provide a mode coupler having a wide frequency band and good coupling characteristics.
本発明は主導波管内にリツジを設けるものであ
る。
The present invention provides a ridge within the main waveguide.
すなわち本発明は、円形の導波管または円形テ
ーパ導波管よりなる主導波管と、前記主導波管の
周方向に設けられた4個の結合孔を介して、前記
主導波管のまわりに取付けられた4本の副導波管
と、前記副導波管を合成するためのハイブリツド
よりなる合成回路とで構成され、前記合成回路の
出力として、到来する円偏波の方向へ指向させる
ためのアンテナ自己追尾用差信号であるTE21 *モ
ードを検出する端子と、追尾基準信号であると同
時に通信信号であるTE11モードを検出する端子
を有し、前記主導波管内にリツジを設けることに
より、前記TE11モードとTE21モードの遮断周波
数をほぼ一致せしめたことを特徴とする。 That is, the present invention provides a main waveguide made of a circular waveguide or a circular tapered waveguide, and a main waveguide formed around the main waveguide through four coupling holes provided in the circumferential direction of the main waveguide. It is composed of four attached sub-waveguides and a hybrid synthesis circuit for synthesizing the sub-waveguides, and the output of the synthesis circuit is directed in the direction of the incoming circularly polarized wave. a terminal for detecting the TE 21 * mode, which is a difference signal for antenna self-tracking, and a terminal for detecting the TE 11 mode, which is a communication signal as well as a tracking reference signal, and a ridge is provided in the main wave pipe. Accordingly, the cut-off frequencies of the TE 11 mode and the TE 21 mode are made almost the same.
上記の特徴は下記の背景をもとにしている。 The above characteristics are based on the following background.
リツジを装荷した導波管、たとえば矩形導波管
H面中央の一部分の間隔を狭くして、電界分布を
中央に集中させたものは、矩形基本TE10モード
波の遮断周波数を低くすると同時に矩形TE20お
よびTE30モードなどの遮断周波数を高くできる
ことが知られている。このことからリツジ導波管
は導波管の使用帯域を拡大する目的で用いられて
いる。また角錐ホーンアンテナや円錐ホーンアン
テナの広帯域化としても用いられてくる。 A waveguide loaded with a rod, for example, a rectangular waveguide with narrower spacing at the center of the H plane to concentrate the electric field distribution in the center, lowers the cutoff frequency of the rectangular fundamental TE 10 mode wave and at the same time It is known that cut-off frequencies such as TE 20 and TE 30 modes can be increased. For this reason, the rigid waveguide is used for the purpose of expanding the usable band of the waveguide. It is also used to widen the bandwidth of pyramidal horn antennas and conical horn antennas.
第3図は円形導波管内にリツジを装荷した場合
の各モードの遮断周波数の変化の一例を示す。同
図において横軸は円形導波管半径aで規格化した
リツジの高さhを示し、縦軸はリツジがない場合
の円形TE11モードの遮断周波数fcoで規格化した
リツジを装荷した場合の各モードの遮断周波数fc
を示す。リツジの幅wの導波管半径aで規格化し
た値は同図の場合0.3である。 FIG. 3 shows an example of changes in the cutoff frequency of each mode when a ridge is loaded in a circular waveguide. In the figure, the horizontal axis shows the height h of the ridge normalized by the circular waveguide radius a, and the vertical axis shows the height h of the ridge when the ridge is loaded, normalized by the cutoff frequency fco of the circular TE 11 mode without the ridge. Cutoff frequency fc of each mode
shows. The value of the ridge width w normalized by the waveguide radius a is 0.3 in the case of the same figure.
同図からわかるように、TE21 *モードはTE11
モードとともにリツジの高さhを増加していくと
遮断周波数が減少し、同図A点においてTE11モ
ードのそれと一致する。したがつてA点付近とな
るような形状のリツジを円形導波管内に装荷すれ
ば、TE11モードとTE21 *モードの遮断周波数を
ほぼ一致させることができる。 As you can see from the figure, TE 21 * mode is TE 11
As the height h of the ridge increases with the mode, the cutoff frequency decreases and matches that of the TE 11 mode at point A in the figure. Therefore, if a ridge shaped to be near point A is loaded into a circular waveguide, the cutoff frequencies of the TE 11 mode and the TE 21 * mode can be made to almost match.
以下本発明の実施例を添付第4図および第5図
により説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the attached FIGS. 4 and 5.
第4図aはリツジ5を内面に設けた円形主導波
管1に直交しかつ互いに直交する矩形副導波管2
と、この導波管2との間にそれぞれ結合孔3とを
設け、このモード結合器を検出する周波数帯より
高い周波数帯を給電する端子1′を設けてある。
第4図はbはa図のB−B矢視図、c図はB−B
断面図である。リツジ5は前記第3図のA点に示
す条件すなわち遮断周波数の一致することを満足
するように決定されている。その結果、TE11と
TE21 *モードの遮断周波数はほぼ一致し、副導波
管2への上記両モードの結合を最大とすることが
できる。副導波管2で検出された信号は前記第2
図cの合成回路により各モードに分離される。 FIG. 4a shows rectangular sub-waveguides 2 which are orthogonal to the circular main waveguide 1 with ridges 5 provided on the inner surface and which are orthogonal to each other.
A coupling hole 3 is provided between the mode coupler and the waveguide 2, and a terminal 1' for feeding power in a frequency band higher than the frequency band in which the mode coupler is detected is provided.
In Figure 4, b is a BB arrow view of figure a, and figure c is B-B.
FIG. The bridge 5 is determined so as to satisfy the condition shown at point A in FIG. 3, that is, the cutoff frequencies match. As a result, TE 11 and
The cutoff frequencies of the TE 21 * mode are almost the same, and the coupling of both modes to the sub waveguide 2 can be maximized. The signal detected in the sub waveguide 2 is
It is separated into each mode by the synthesis circuit shown in Figure c.
第5図は主導波管が円形テーパ導波管の場合を
示す。この場合は軸方向の変化に応じて内径が変
化するが、結合孔3の後方では内径に応じて第3
図A点の条件を保持するようにリツジ5の形状を
変化させねばならない。この場合も第4図の場合
と同様に、副導波管2で検出された信号は第2図
cの合成回路により各モードに分離される。 FIG. 5 shows a case where the main waveguide is a circular tapered waveguide. In this case, the inner diameter changes according to the change in the axial direction, but at the rear of the coupling hole 3, the third
The shape of the ridge 5 must be changed so as to maintain the condition at point A in the figure. In this case, as in the case of FIG. 4, the signal detected by the sub-waveguide 2 is separated into each mode by the combining circuit of FIG. 2c.
なお、第4、第5図において端子1′は、本モ
ード結合器が検出する周波数帯例えばf1より高い
周波数帯例えばf2を給電するものであるが、この
場合副導波管2にはf2は阻止する特性を有するフ
イルタなどを設け、f2に対して結合孔が短絡面と
ならしめる必要がある。 In addition, in FIGS. 4 and 5, the terminal 1' is used to feed a frequency band higher than f1 , for example, f2 , which is detected by this mode coupler, but in this case, the sub waveguide 2 is It is necessary to provide a filter or the like having a characteristic of blocking f 2 so that the coupling hole becomes a short-circuit surface for f 2 .
また、第4、第5両図においてリツジ5の両端
をテーパ状にしているのは、リツジ5を装荷した
ことによる主導波管1を通過する彼のVSWR特
性の劣化を防止するためである。 The reason why both ends of the ridge 5 are tapered in both FIGS. 4 and 5 is to prevent deterioration of the VSWR characteristics of the ridge 5 that passes through the main waveguide 1 due to the loading of the ridge 5.
以上説明したように、リツジ導波管をTE21 *高
次モードモノパルスアンテナ自己追尾方式の主導
波管に用いれば、TE11モードとTE21 *モードの
遮断周波数はほぼ一致し、両モードの位相定数を
ほぼ等しくすることができる。その結果、TE11
モードの結合が最大となる短絡面がTE21 *モード
の結合が最大となる短絡面と等しくなり、モード
結合器の周波数帯域の拡大ならびに高次モード結
合度の向上に著しい効果を発揮するものである。
As explained above, if the Ritsugi waveguide is used as the main waveguide for the TE 21 * higher-order mode monopulse antenna self-tracking method, the cutoff frequencies of the TE 11 mode and TE 21 * mode will almost match, and the phase of both modes will be The constants can be made approximately equal. As a result, TE 11
The short-circuit surface where the mode coupling is maximum is equal to the short-circuit surface where the TE 21 * mode coupling is maximum, which has a remarkable effect on expanding the frequency band of the mode coupler and improving the degree of higher-order mode coupling. be.
第1図は高次モードモノパルスアンテナ自己追
尾方式に使用される各モードの電界分布を示す
図。第2図は従来のモード結合器を示す図。aは
外観図、bは垂直断面図、cは合成回路ブロツク
構成図。第3図はリツジの形状を変化させた時の
遮断周波数の変化を示す図。a……円形導波管の
半径、fco……リツジが装荷されていない場合の
TE11モードの遮断周波数、fc……遮断周波数、
h……リツジの高さ、w……リツジの幅、A……
TE11モードとTE21 *モードの遮断周波数が一致
する点。第4図は本発明の実施例で、主導波管が
円形導波管の場合を示す図。aは外観図、bはB
−B方向の外観図、cはB−B断面図。第5図は
本発明の実施例で、主導波管が円形テーパ導波管
の場合を示す図。
1……主導波管、1′……本モード結合器を検
出する周波数帯より高い周波数帯を給電する端
子、2……副導波管、3……結合孔、4……短絡
面、5……リツプ、6……ハイブリツト、7……
90°移送器、8……無反射終端器、9……TE11モ
ード右旋円偏波出力端子、10……TE11モード
左旋円偏出力端子、11……TE12モード出力端
子。
FIG. 1 is a diagram showing the electric field distribution of each mode used in the high-order mode monopulse antenna self-tracking method. FIG. 2 is a diagram showing a conventional mode coupler. A is an external view, b is a vertical sectional view, and c is a composite circuit block configuration diagram. FIG. 3 is a diagram showing changes in cutoff frequency when changing the shape of the ridge. a...radius of circular waveguide, fco...when no ridge is loaded
Cutoff frequency of TE 11 mode, fc……cutoff frequency,
h...Height of the ridge, w...Width of the ridge, A...
The point where the cut-off frequencies of TE 11 mode and TE 21 * mode match. FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention in which the main waveguide is a circular waveguide. a is external view, b is B
- An external view in the B direction, c is a BB sectional view. FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention in which the main waveguide is a circular tapered waveguide. 1... Main waveguide, 1'... Terminal for feeding a frequency band higher than the frequency band for detecting the main mode coupler, 2... Sub-waveguide, 3... Coupling hole, 4... Short circuit surface, 5 ...Rip, 6...Hybrid, 7...
90° transfer device, 8...Reflection-free terminator, 9...TE 11 mode right-handed circularly polarized wave output terminal, 10...TE 11 mode left-handed circularly polarized output terminal, 11...TE 12 mode output terminal.
Claims (1)
主導波管と、 前記主導波管の周方向に設けられた4個の結合
孔を介して前記主導波管のまわりに取付けられた
4本の副導波管と、 前記副導波管を合成するためのハイブリツドよ
りなる合成回路と を備え、 さらに、前記合成回路の出力に、 TE21 *モードを検出する端子と、 TE11モードを検出する端子と を備えたモード結合器において、 前記主導波管内に、前記TE11モードの遮断周
波数と前記TE21 *モードの遮断周波数をほぼ一致
させるように構成されたリツジを設けたことを特
徴とするモード結合器。[Claims] 1. A main waveguide made of a circular waveguide or a circular tapered waveguide; It includes four attached sub-waveguides and a hybrid synthesis circuit for synthesizing the sub-waveguides, and further includes a terminal for detecting TE 21 * mode at the output of the synthesis circuit; A mode coupler comprising a terminal for detecting TE 11 mode, and a ridge configured to substantially match the cut-off frequency of the TE 11 mode and the cut-off frequency of the TE 21 * mode in the main waveguide. A mode coupler characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1749584A JPS60160702A (en) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | Mode coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1749584A JPS60160702A (en) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | Mode coupler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60160702A JPS60160702A (en) | 1985-08-22 |
| JPH0374842B2 true JPH0374842B2 (en) | 1991-11-28 |
Family
ID=11945578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1749584A Granted JPS60160702A (en) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | Mode coupler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60160702A (en) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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-
1984
- 1984-02-01 JP JP1749584A patent/JPS60160702A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60160702A (en) | 1985-08-22 |
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