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JPH0716129B2 - Dual polarization antenna - Google Patents
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JPH0716129B2 - Dual polarization antenna - Google Patents

Dual polarization antenna

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JPH0716129B2
JPH0716129B2 JP9429487A JP9429487A JPH0716129B2 JP H0716129 B2 JPH0716129 B2 JP H0716129B2 JP 9429487 A JP9429487 A JP 9429487A JP 9429487 A JP9429487 A JP 9429487A JP H0716129 B2 JPH0716129 B2 JP H0716129B2
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parallel
conductor plate
reflector
radiated
free space
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和雄 小野沢
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はマイクロ波を利用したレーダまたは通信装置に
おいて、互に直交する2つの偏波の電波を切替えまたは
同時に放射するときに使用する偏波共用アンテナに関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a radar or communication device using microwaves, which is used when switching or simultaneously radiating radio waves of two polarizations orthogonal to each other. It concerns a shared antenna.

(従来の技術) マイクロ波を利用したレーダ、通信等の分野において
は、互に直交する偏波の電波を同時に、または切替えは
発射する場合がある。このような場合に平行導体板によ
り形成されるホーンアンテナを使用すると、平行導体板
に直角な偏波(以下、直角偏波という)と平行導体板に
平行な偏波(以下、平行偏波という)の電波とでは、該
電波がホーンの開口部から外部に放射されるときに、電
波の進行方向が異る場合があった。
(Prior Art) In fields such as radar and communication using microwaves, radio waves of mutually orthogonal polarized waves may be emitted at the same time or for switching. When a horn antenna formed of parallel conductor plates is used in such a case, a polarized wave orthogonal to the parallel conductor plate (hereinafter referred to as a orthogonal polarized wave) and a polarized wave parallel to the parallel conductor plate (hereinafter referred to as a parallel polarized wave). ), The traveling direction of the radio wave may be different when the radio wave is emitted to the outside from the opening of the horn.

第2図aおよび第2図bは従来のホーンアンテナの動作
を説明するための図で、いづれも側面を2枚の平行導体
板で構成したものである。第2図aは放射パターンが、
cosecθ特性を示すような変形ビームを生ずるように
した場合、第2図bはパラボリックシリンダ型反射鏡に
対して、オフセットフイードを行う場合の夫々のホーン
アンテナ内外の電波の通路を示している。
2A and 2B are views for explaining the operation of the conventional horn antenna, and the side surfaces of each are composed of two parallel conductor plates. Figure 2a shows the radiation pattern
When a deformed beam having a cosec θ 2 characteristic is generated, FIG. 2B shows the paths of radio waves inside and outside the respective horn antennas when the offset feed is performed on the parabolic cylinder type reflecting mirror. .

第2図a,,第2図bにおいて、1及び2はホーンアンテ
ナ、1a,2bはホーンアンテナの開口面、1b,2bは等価的な
給電源の位置、L1とL2は該位置1bまたは2bから発射さ
れ、ホーン内の反射面で反射後、開口面1aまたは2aから
外部に放射される電波のうち、進行方向が夫々開口面1a
または2aaに対して直角にならない直角偏波の電波の進
行方向を示す。この直角偏波の電波はホーンアンテナの
平行導体板の中をほぼTEMモードで伝搬するため、ホー
ンアンテナ内の管内波長は自由空間波長とほぼ等しく、
開口面1aまたは1bから外部へ放射されるとき屈折せず、
そのまま直進する。これに対し、平行偏波の電波はホー
ンアンテナの平行導体板の中をTEモード(通常はTE10
本モード)で伝搬するため、ホーンアンテナ内の管内波
長は自由空間波長より大きくなり、電波の屈折率が自由
空間に対して1より小さくなって、開口面1aまたは1bか
ら外部へ放射されるときに屈折現象を起す。第2図a,第
2図bにおいて、L1′とL2′はこの平行偏波の電波の進
行方向を示す。
2a and 2b, 1 and 2 are horn antennas, 1a and 2b are aperture surfaces of the horn antenna, 1b and 2b are equivalent power supply positions, and L 1 and L 2 are positions 1b. Alternatively, of the radio waves emitted from 2b and reflected by the reflecting surface in the horn and then radiated to the outside from the opening surface 1a or 2a, the traveling directions are the opening surface 1a, respectively.
Or, it shows the traveling direction of radio waves of orthogonal polarization that is not orthogonal to 2aa. Since this orthogonally polarized radio wave propagates in the TEM mode in the parallel conductor plate of the horn antenna, the guide wavelength in the horn antenna is almost equal to the free space wavelength.
Does not refract when emitted from the opening surface 1a or 1b to the outside,
Continue straight ahead. On the other hand, parallel polarized radio waves propagate in the TE mode (usually TE 10 fundamental mode) in the parallel conductor plate of the horn antenna, so the guide wavelength inside the horn antenna becomes larger than the free space wavelength, and When the refractive index becomes smaller than 1 with respect to the free space and is radiated to the outside from the opening surface 1a or 1b, a refraction phenomenon occurs. 2a and 2b, L 1 ′ and L 2 ′ indicate the traveling directions of the parallel polarized radio waves.

このように電波の進行方向がホーンアンテナの開口面と
直角にならない電波があるときは、電波が開口面から外
部に放射されるとき、直角偏波と平行偏波の場合とで
は、ぞれそれの電波に進行方向が異なるようになる。
In this way, when there is a radio wave whose traveling direction is not perpendicular to the opening surface of the horn antenna, when the radio wave is radiated to the outside from the opening surface, and when it is in the case of orthogonal polarization and parallel polarization, respectively. The direction of travel will differ depending on the radio wave.

(発明が解決しようとする問題点) このため、第2図aのように変形ビームの場合は、変形
ビームの形状が両偏波に対して異なるようになり、また
第2図bのようにオフセットフィードを行う場合は、主
放射方向が両偏波に対して異なるようになり、いづれの
場合にも所定の角度範囲で両偏波のレベルが異なるため
円偏波が得られないということの外、両偏波を切替えて
使用するときも、両偏波の電波の受信レベルに差がでる
等の不都合を生ずるという問題点があった。
(Problems to be solved by the invention) Therefore, in the case of a modified beam as shown in FIG. 2a, the shape of the modified beam becomes different for both polarizations, and as shown in FIG. 2b. When performing offset feed, the main radiation direction will be different for both polarizations, and in both cases circular polarization cannot be obtained because the levels of both polarizations differ within the specified angle range. There is also a problem that even when the two polarized waves are switched to be used, the inconvenience such as a difference in receiving level of radio waves of both polarized waves occurs.

本発明と主として平行導体板と反射面とから構成される
ホーンアンテナにおいて、電波の進行方向が開口面に直
角とならない電波がある場合でも、開口面の各点からの
放射方向が直角偏波と平行偏波とで同一になるようなホ
ーンアンテナを実現し、ホーンアンテナ単体またはパラ
ボリックシリンダ型反射鏡と組合せたアンテナにおける
前記の問題点を除去することを目的とする。
In the horn antenna mainly composed of the parallel conductor plate and the reflecting surface according to the present invention, even when there is a radio wave whose traveling direction is not perpendicular to the opening surface, the radiation direction from each point on the opening surface is orthogonal polarization. It is an object of the present invention to realize a horn antenna that is the same for parallel polarized waves and eliminate the above-mentioned problems in the horn antenna alone or an antenna combined with a parabolic cylinder type reflecting mirror.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、前記のような電波の進行方向が開口面と直角
とならないようなホーンアンテナの反射板の内面に該反
射板に沿って、平行導体板に平行に、放射する電波の自
由空間波長の1/2より小さい間隔で、単数または複数の
小導体板を突設して、該小導体板の前縁により、平行偏
波の電波の反射面を形成し、該反射面で反射される前記
平行偏波の電波が開口面から自由空間へ屈折して放射さ
れるときの進行方向と、前記反射板の内面で反射した前
記開口面から自由空間へ屈折せずに放射される直角偏波
の電波の進行方向とが一致するように前記小導体板の前
縁に特定の形状を与えてホーンアンテナを形成したもの
である。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a parallel conductor plate on the inner surface of a reflector of a horn antenna such that the traveling direction of radio waves is not perpendicular to the opening as described above. In parallel, a small conductor plate or a plurality of small conductor plates are projected at intervals smaller than 1/2 of the free space wavelength of the radiated radio waves, and the front surface of the small conductor plates forms a reflection surface for parallel polarized waves. Forming and traveling direction when the parallel polarized radio wave reflected by the reflecting surface is refracted and emitted from the opening surface to the free space, and from the opening surface reflected on the inner surface of the reflector to the free space A horn antenna is formed by giving a specific shape to the front edge of the small conductor plate so that the traveling direction of the orthogonally polarized radio wave radiated without refraction matches.

また、このように形成されたホーンアンテナの開口面を
パラボリックシリンダ反射鏡の無点軸に一致させて構成
したものである。
Also, the aperture surface of the horn antenna thus formed is made to coincide with the astigmatic axis of the parabolic cylinder reflecting mirror.

(作用) 本発明は相対する2面の平行導体板と反射板により形成
されるホーンアンテナにおいて前記反射板の内面に該反
射板に沿って、前記平行導体板に平行した単数または複
数の小導体板を、間隔を於いて突設し、該間隔を、放射
する電波の自由空間波長の1/2より小さくしたもので、
前記ホーンアンテナ内を伝搬する電波のうち、直角偏波
の電波は、前記小導体板の有無に関係なく、前記反射板
の表面に到達し、反射するが、平行偏波の電波は前記小
導体板の前縁で反射することになる。
(Operation) According to the present invention, in a horn antenna formed by two parallel conductor plates and a reflector plate facing each other, one or a plurality of small conductors parallel to the parallel conductor plate are provided on the inner surface of the reflector plate along the reflector plate. The plates are projected at intervals, and the intervals are smaller than 1/2 of the free space wavelength of the radiated radio waves.
Of the radio waves propagating in the horn antenna, the radio waves of orthogonal polarization reach and reflect the surface of the reflector regardless of the presence or absence of the small conductor plate, but the radio waves of parallel polarization are the small conductors. It will be reflected at the front edge of the board.

従って、水平偏波の電波の開口面への入射角を、該電波
が自由空間へ放射されるときの屈折角を考慮して、前記
小導体板の前縁の形状を特定する計算式に従って形成す
ることによって、直角と平行の両偏波の電波の開口面か
らの放射角を一致させることができるので、前記問題点
を除去することができる。
Therefore, the angle of incidence of horizontally polarized radio waves on the aperture plane is formed according to a calculation formula that specifies the shape of the leading edge of the small conductor plate, taking into consideration the refraction angle when the radio waves are radiated into free space. By doing so, since the radiation angles of the radio waves of both polarized waves that are parallel to the right angle can be matched, the above problems can be eliminated.

(実施例) 第1図a,第1図bは本発明のホーンアンテナの構造を示
す図で、第1図aは本発明の第1の発明の一実施例の側
面図、第1図bは第1図aのAA断面図である。
(Embodiment) FIGS. 1a and 1b are views showing the structure of a horn antenna of the present invention, and FIG. 1a is a side view of an embodiment of the first invention of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

第1図a,bにおいて10はホーンアンテナ、10aは開口面、
10bは電波の入力面(本実施例は送信アンテナとして使
用するものとする。以下同じ)、10cは反射板、11は小
導体板、Fはホーンアンテナを形成する平行導体板に直
角な方向に線状となっている等価的な給電源の位置、a
は前記平行導体板の間隔である。なお小導体板11は反射
板10cの反射面に沿って平行導体板に平行して突設され
ている。
1 a and b, 10 is a horn antenna, 10a is an opening surface,
Reference numeral 10b denotes a radio wave input surface (this embodiment is used as a transmitting antenna. The same applies hereinafter), 10c is a reflector, 11 is a small conductor plate, and F is a direction perpendicular to a parallel conductor plate forming a horn antenna. Position of equivalent linear power supply, a
Is the distance between the parallel conductor plates. The small conductor plate 11 is provided so as to project in parallel with the parallel conductor plate along the reflection surface of the reflection plate 10c.

第1図cは本発明のホーンアンテナの動作を説明するた
めの図で前記ホーンアンテナの平行導体板に平行な面に
ついて示したものである。第1図cにおいて、11aは小
導体板11の前縁、L10は前記の位置Fから発射された平
行偏波の電波のうちの一部の電波の進行方向、Pは該電
波の前縁11a上の反射点、Qは同じく該電波の開口面10a
からの出力点、L10′は前記位置Fから発射された直角
偏波の電波のうち、出力点Qを通過する電波の進行方
向、P′は該電波の反射板10cの表面上の反射点、P1
前縁11aの下方の端子、Xは位置Fを基点とし、開口面1
0aに直角な方向に延びる直線、とρはそれぞれ、位置
Fを極とし直線Xを原線とする極座標系における反射点
Pの傾角と動径、αは進行方向L10の電波の出力点Qへ
の入射角(開口面10aに直角な方向となす角)、θは該
電波の出力点Qからの放射角(開口面10aに直角な方向
となす角)、そしてとρはそれぞれ前記極座標系
における前記端点P1の傾角と動径である。
FIG. 1c is a view for explaining the operation of the horn antenna of the present invention, showing the plane parallel to the parallel conductor plate of the horn antenna. In FIG. 1c, 11a is the leading edge of the small conductor plate 11, L 10 is the traveling direction of a part of the parallel polarized waves emitted from the position F, and P is the leading edge of the electromagnetic wave. The reflection point on 11a, Q is also the aperture surface 10a of the radio wave.
, L 10 ′ is the traveling direction of the radio wave passing through the output point Q among the orthogonally polarized radio waves emitted from the position F, and P ′ is the reflection point on the surface of the reflection plate 10 c of the radio wave. , P 1 is a terminal below the front edge 11a, X is a position F as a base point, and the opening surface 1
A straight line extending in the direction perpendicular to 0a, and ρ are the tilt angle and radius of the reflection point P in the polar coordinate system with the position F as the pole and the straight line X as the original line, and α is the output point Q of the radio wave in the traveling direction L 10. Angle of incidence (angle formed with the direction perpendicular to the opening surface 10a), θ is the radiation angle from the output point Q of the radio wave (angle formed with the direction perpendicular to the opening surface 10a), and 1 and ρ 1 are respectively The tilt angle and the radius vector of the end point P 1 in the polar coordinate system.

第1図a,b及び第1図cを用いて、上記実施例の動作を
説明する。第1図a,bにおいて、平行導体板の間隔a
は、放射する電波の自由空間波長λに対し、λ/2<a<
λのように選んであり、また入力面10bは各辺の長さが
間隔aに等しい正方形であるものとする。はじめに、入
力面10bに平行偏波の電波を入力した場合について述べ
る。該電波は位置F付近まで伝搬してくると反射板10c
及び、前縁11aに向って発射される。この位置Fは前縁1
1aの中央付近から位置Fの方向を見たときに、上記の伝
搬してくる電波の位相中心、すなわち等価的な給電点と
みなし得る位置に選んである。前記平行偏波のホーンア
ンテナ10内の伝搬モードは平行導体板内のTE10モードで
あり、その管内波長をλgとすると なり、該電波の自由空間波長λより大きくなっている。
また、小導体板11相互の間隔及び小導体板と平行導体板
との間隔はすべて等しく且つλ/2以下にしてあるため、
前記水平偏波の電波は小導体板11の内部へはカットオフ
となって伝搬し得ず、ほぼ前縁11aのところで反射す
る。ここで反射した電波は開口面10aに向って伝搬し、
開口面10aから自由空間に放射される。この電波の管内
波長λgは前記のように自由空間波長λより大きいた
め、電波の進行方向が開口面10aに直角とならないとき
は、開口面10aから自由空間へ放射されるときに屈折す
る。第1図cの進行方向L10の電波について考えると、
出力点Qでスネル(Snell)の屈折の法則により次式
(1)が成立する。
The operation of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 1a, 1b and 1c. In Fig. 1 a and b, the distance a between parallel conductor plates
Is λ / 2 <a <for the free space wavelength λ of the radiated radio wave.
It is assumed that the input surface 10b is a square, the length of each side of which is equal to the interval a. First, the case where parallel polarized radio waves are input to the input surface 10b will be described. When the radio waves propagate near position F, the reflector 10c
And, it is fired toward the front edge 11a. This position F is the leading edge 1
When viewed in the direction of the position F from the vicinity of the center of 1a, the phase center of the propagating radio wave is selected, that is, a position that can be regarded as an equivalent feeding point. The propagation mode in the parallel-polarized horn antenna 10 is the TE 10 mode in the parallel conductor plate, and the guide wavelength is λg. Which is larger than the free space wavelength λ of the radio wave.
Further, since the intervals between the small conductor plates 11 and the intervals between the small conductor plates and the parallel conductor plates are all equal and λ / 2 or less,
The horizontally polarized radio wave cannot be propagated to the inside of the small conductor plate 11 as a cutoff, and is reflected almost at the leading edge 11a. The radio wave reflected here propagates toward the opening surface 10a,
It is radiated into the free space from the opening surface 10a. Since the guide wavelength λg of the radio wave is larger than the free space wavelength λ as described above, when the traveling direction of the radio wave is not perpendicular to the opening surface 10a, it refracts when it is radiated from the opening surface 10a to the free space. Considering the radio wave in the traveling direction L 10 in FIG. 1c,
At the output point Q, the following expression (1) is established by Snell's law of refraction.

ここにnは平行偏波の電波が平行導体板内から自由空間
へ放射されるときの屈折率で、次の式(2)で表わされ
る。
Here, n is the refractive index when parallel-polarized radio waves are radiated from the inside of the parallel conductor plate into the free space, and is represented by the following equation (2).

反射点Pにおける法線は反射の法則により∠FPQ=−
αを2等分し、また反射点Pにおける接線と直線FPに直
角な方向とのなす角は反射点Pにおける法線と直線FPと
のなす角すなわち(−α)/2に等しい故、次の式
(3)が成立する。
The normal line at the reflection point P is ∠FPQ = − according to the law of reflection.
Since α is divided into two and the angle between the tangent line at the reflection point P and the direction perpendicular to the straight line FP is equal to the angle between the normal line at the reflection point P and the straight line FP, that is, (−α) / 2, Equation (3) is established.

式(3)を積分し、式(1)と(2)を用いると次の式
(4)を得る。
Integrating the equation (3) and using the equations (1) and (2), the following equation (4) is obtained.

開口面10aから放射される電波の指向性に対する要求が
定まると位置Fから上記平行導体板内に電波が発射され
るときの指向性は位置F付近の構造により既知となって
いるので、傾角と放射角θの関係は電力保存の法則か
ら次のように求められる。
When the requirement for the directivity of the radio wave radiated from the opening surface 10a is determined, the directivity when the radio wave is emitted from the position F into the parallel conductor plate is known because of the structure near the position F, so The relationship of the radiation angle θ is obtained from the law of power conservation as follows.

すなわち、開口面10aから放射される電力の指向性をP
(θ)、位置Fから発射される電力の指向性をI
()、小導体板11の前縁11aの上側の端点P2の傾角を
、傾角に対応する電波の開口面10aから
の放射角をそれぞれθとθとし、開口面10aでの電
波の反射を無視すると、位置Fから傾角と、任意の
点Pの傾角の間に、発射される電力と、放射角θ
θの間に放射される電力は等しいから、次の式(5)が
成立する。
That is, the directivity of the power radiated from the opening surface 10a is set to P
(Θ), the directivity of the electric power emitted from the position F is I
(), The tilt angle of the upper end point P 2 of the front edge 11a of the small conductor plate 11 is
2, the inclination angle 1 and the emission angle from the radio wave opening surface 10a corresponding to 2 respectively theta 1 and theta 2, and ignoring the reflection of radio waves at the opening face 10a, the inclination 1 from the position F, an arbitrary point P Since the electric power emitted during the tilt angle is equal to the electric power emitted during the emission angles θ 1 and θ, the following equation (5) is established.

上記の式(5)から傾角と放射角θの関係が求まる。
この関係を前記の式(4)に適用すると、式(4)の右
辺は傾角の関数として表わされ動径ρと傾角の関係
が求まることになる。このようにして式(4)より前縁
11aの形状を求めることができる。
From the above equation (5), the relationship between the tilt angle and the radiation angle θ can be obtained.
When this relation is applied to the above equation (4), the right side of the equation (4) is expressed as a function of the tilt angle, and the relation between the radius vector ρ and the tilt angle is obtained. Thus, the leading edge from equation (4)
The shape of 11a can be obtained.

次に入力面10bに直角偏波の電波が入力された場合につ
いて述べる。この場合にはホーンアンテナ10の大きさ
が、該電波の波長より十分大きいとすると、該電波はホ
ーンアンテナ10内をほぼTEMモードで伝搬し、その管内
波長は自由空間波長λとほぼ等しくなる。該電波の偏波
面は小導体板11と直角であるため、小導体板11の影響を
殆んどうけず、反射板10cに到達し、その表面で反射し
て開口面10aに到り、自由空間へ放射される。該電波の
管内波長は前記のように、自由空間波長λにほぼ等しい
ので、開口面10aから自由空間へ放射されるとき、屈折
しない。従って第2図の出力点Qを通過し、且つ放射方
向が平行偏波とき等しくなる直角偏波の電波の進行方向
L10′は平行偏波の電波の進行方向L10とは異なったもの
となり、反射板10cの反射面の曲線の形状も、小導体板1
1の前縁11aの形状とは異ったものとなる。
Next, the case where a radio wave of orthogonal polarization is input to the input surface 10b will be described. In this case, assuming that the size of the horn antenna 10 is sufficiently larger than the wavelength of the radio wave, the radio wave propagates in the horn antenna 10 in almost the TEM mode, and the in-tube wavelength thereof becomes substantially equal to the free space wavelength λ. Since the plane of polarization of the radio wave is at right angles to the small conductor plate 11, it hardly reaches the influence of the small conductor plate 11, reaches the reflection plate 10c, is reflected by the surface thereof, and reaches the opening surface 10a. Is emitted to. As described above, the guide wavelength of the radio wave is substantially equal to the free space wavelength λ, so that the radio wave is not refracted when radiated from the opening surface 10a to the free space. Therefore, the traveling direction of the orthogonally polarized radio wave that passes through the output point Q in FIG.
L 10 ′ is different from the traveling direction L 10 of the parallel polarized radio wave, and the shape of the curved surface of the reflecting surface of the reflecting plate 10c is small conductor plate 1
The shape of the front edge 11a of 1 is different.

直角偏波の電波の反射板10cの反射面の任意の点P′の
動径と傾角をそれぞれρ′と′とすると、前記の式
(3)対応して次の式(6)を得る。
When the radius vector and the tilt angle of an arbitrary point P'on the reflection surface of the reflection plate 10c of the orthogonally polarized wave are ρ'and ', respectively, the following equation (6) is obtained corresponding to the above equation (3).

式(6)を積分すると次の式(7)を得る。 The following formula (7) is obtained by integrating the formula (6).

ここにρ′と′は反射板10cの反射面の下側の端
点P′の動径と傾角である。
Here, ρ 1 ′ and 1 ′ are the radius vector and tilt angle of the lower end point P 1 ′ of the reflection surface of the reflection plate 10c.

前記の平行偏波の場合と同様に傾角′と放射角θの関
係は求めることができるので、式(7)により動径ρ′
と傾角の関係が求められる。
Since the relationship between the tilt angle ′ and the radiation angle θ can be obtained as in the case of the parallel polarized wave, the radial ρ ′ can be calculated by the equation (7).
And the inclination angle are required.

すなわち開口面10aからの放射角が平行偏波の場合は等
しくなる反射板10cの反射面の曲線の形状を求めること
ができる。
That is, it is possible to find the shape of the curved surface of the reflection surface of the reflection plate 10c that is the same when the radiation angle from the opening surface 10a is parallel polarization.

前記の式(4)と式(7)によると小導体板11の前縁11
aの下側の端点の動径ρまたは反射面10cの下側の端点
の動径ρ′を適当に選ぶことにより所定の傾角の範囲
内で同一の傾角に対して、ρ<ρ′とすることが可能で
ある。(ただし動径ρまたはρ′を変えた場合には
開口面10aから同一の放射角で放射される開口面上の両
偏波に対する位置は多少異なることになるが、これによ
る指向性の変化は少ない) 従って小導体板11を反射板10cの内部前面に配置するこ
とが可能であり、本発明によるホーンアンテナを物理的
に実現することが可能であることがわかる。
According to the equations (4) and (7), the front edge 11 of the small conductor plate 11 is
radius vector [rho 1 of the lower end point of the radius vector [rho 1 or reflecting surface 10c of the lower end point of a 'to the same inclination angle within a predetermined inclination angle by appropriately selecting things, ρ <ρ' It is possible to (However, when the radius vector ρ 1 or ρ 1 ′ is changed, the positions for both polarized waves on the aperture plane radiated from the aperture plane 10a at the same radiation angle will be slightly different. Therefore, it can be seen that the small conductor plate 11 can be arranged on the inner front surface of the reflector 10c, and the horn antenna according to the present invention can be physically realized.

第3図は本発明の第2の発明の実施例の構成図で、第1
図に示した実施例のホーンアンテナをフィードアンテナ
と偏波共用アンテナである。
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the second invention of the present invention.
The horn antenna of the embodiment shown in the figure is a feed antenna and a dual polarization antenna.

第3図(a)は変形ビームの場合、(b)はオフセット
フィードの場合の構成をそれぞれ示す。第3図において
12と13はパラボリックシリンダ型の反射鏡でF1とF2は該
反射鏡12と13のそれぞれの焦点軸である。該焦点軸F1
F2にそれぞれ直交する平面と反射鏡12と13との交線は該
平面と焦点軸F1とF2とのそれぞれの交点を焦点とする放
物線となっている。また焦点軸F1とF2をそれぞれ含む平
面と反射鏡12と13との交線はそれぞれ焦点軸F1とF2に平
行な直線となっている。
FIG. 3A shows the configuration in the case of the modified beam, and FIG. 3B shows the configuration in the case of the offset feed. In Figure 3
Reference numerals 12 and 13 are parabolic cylinder type reflecting mirrors, and F 1 and F 2 are focal axes of the reflecting mirrors 12 and 13, respectively. With the focal axis F 1
The lines of intersection between the planes orthogonal to F 2 and the reflecting mirrors 12 and 13 are parabolas whose focal points are the respective intersections of the planes and the focal axes F 1 and F 2 . The lines of intersection between the planes including the focal axes F 1 and F 2 and the reflecting mirrors 12 and 13 are straight lines parallel to the focal axes F 1 and F 2 , respectively.

第3図において、ホーンアンテナ10は焦点軸F1はF2付近
にその開口面がくるように置かれている。第3図の
(a)の場合はホーンアンテナ10より変形ビームの電波
を放射し、該電波は反射鏡12で反射されたのち、外部に
放射されて最終ビームを形成する。この最終ビームの焦
点軸F1を含む面内の指向性はパラボリックシリンダ型反
射鏡を用いたアンテナの性質として、この面内には電波
の集束、発散作用がないため、フィードアンテナの指向
性と等しくなる。すなわちホーンアンテナ10の変形ビー
ムと等しくなる。
In FIG. 3, the horn antenna 10 is placed so that its focal plane F 1 has its opening near F 2 . In the case of FIG. 3A, the horn antenna 10 radiates a modified beam of radio waves, which is reflected by the reflecting mirror 12 and then radiated to the outside to form the final beam. The directivity in the plane including the focal axis F 1 of this final beam is a property of the antenna using the parabolic cylinder type reflecting mirror.Because there is no focusing or diverging action of radio waves in this plane, the directivity of the feed antenna is Will be equal. That is, it is equal to the deformed beam of the horn antenna 10.

第3図の(b)の場合はホーンアンテナ10よりその開口
面に直角な方向より上方に傾いた電波を放射し、該電波
は反射鏡13で反射されたのち外部に放射されて最終ビー
ムを形成するが、最終ビームの主方向は焦点軸F2に直角
な方向とは異なる方向となる。第3図の(b)の場合に
はホーンアンテナ10内の反射板10cと小導体板11の前縁1
1aに前述の手段を適用して形成することにより、焦点軸
F2を含む面内の最終ビームを変形ビームとすること、す
なわちオフセットフィード時の変形ビームを形成するこ
とができることはいうまでもない。
In the case of FIG. 3 (b), the horn antenna 10 radiates a radio wave which is inclined upward from the direction perpendicular to the opening surface, the radio wave is reflected by the reflecting mirror 13 and then radiated to the outside to form a final beam. Although formed, the main direction of the final beam is different from the direction perpendicular to the focal axis F 2 . In the case of FIG. 3B, the front edge 1 of the reflector 10c and the small conductor plate 11 in the horn antenna 10
By applying the above-mentioned means to 1a to form the focal axis
It goes without saying that the final beam in the plane including F 2 can be used as the deformed beam, that is, the deformed beam at the time of offset feed can be formed.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、平行と直角の両偏波の電波
の放射に共用するホーンアンテナにおいて、該ホーンア
ンテナ内を伝搬する電波の進行方向が、開口面と直角に
ならない場合には、開口面か自由空間へ放射される電波
の進行方向が平行偏波と直角偏波とで異る。そこで前記
ホーンアンテナの反射板の内面に沿って、平行導体板に
平行して単数または複数の小導体板を間隔をおいて設
け、各導体板間の間隔を放射する電波の自由空間波長の
112より小さくすると、平行偏波の電波は小導体板の前
縁付近で反射するが、直角偏波の電波は、前記反射板迄
到達し、反射されるので、該反射板の内面の形状と、前
記小導体板の前縁の形状とを、所要の放射パターンが得
られるように特定の条件を入れた計算式により算出した
値に従って形成すると、平行と直角の両偏波の電波に対
して、開口面から自由空間への放射角を等しくすること
ができる。従って、ホーンアンテナ単体或はホーンアン
テナとパラボリックシリンダ反射鏡とを組合せて構成し
た偏波共用アンテナにおいて、変形ビーム,オフセット
フィードまたは変形ビームのオフセットフィードを実施
する場合に、本発明を適用すると、平行と直角の両偏波
に対するビーム形状及び主放射方向をほぼ等しくするこ
とができる。これにより円偏波を放射する場合、或いは
両偏波を切替えて放射する場合の両偏波に対するビーム
形状或いは主放射方向の相違等による従来の不都合を除
去することができる。以上により本発明はマイクロ波を
利用したレーダ、通信等の分野において適用すると効果
大なるものがある。
(Effects of the Invention) As described in detail above, in a horn antenna that is commonly used to radiate radio waves of both polarized waves that are parallel and orthogonal to each other, the traveling direction of the radio waves propagating in the horn antenna is not perpendicular to the opening surface. In this case, the traveling directions of the radio waves radiated to the aperture surface or the free space are different between parallel polarized waves and orthogonal polarized waves. Therefore, along the inner surface of the reflection plate of the horn antenna, one or a plurality of small conductor plates are provided at intervals in parallel with the parallel conductor plates, and the space between the conductor plates is radiated with the free space wavelength of the free space wavelength.
If it is smaller than 112, parallel polarized radio waves are reflected near the front edge of the small conductor plate, but orthogonal polarized radio waves reach the reflection plate and are reflected, so that the shape of the inner surface of the reflection plate is , If the shape of the leading edge of the small conductor plate is formed according to a value calculated by a calculation formula in which specific conditions are entered so that a required radiation pattern is obtained, radio waves of both parallel and orthogonal polarizations can be obtained. , The radiation angle from the opening surface to the free space can be made equal. Accordingly, when the modified beam, the offset feed or the offset feed of the modified beam is applied to the dual polarization antenna configured by combining the horn antenna alone or the horn antenna and the parabolic cylinder reflecting mirror, the parallel beam is applied when the present invention is applied. The beam shape and the main radiation direction for both polarizations orthogonal to can be made substantially equal. This makes it possible to eliminate the conventional inconvenience caused by the difference in the beam shape or the main radiation direction for both polarized waves when radiating the circular polarized wave or when switching and radiating the both polarized waves. As described above, the present invention is most effective when applied to the fields such as radar and communication using microwaves.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図aは本発明の第1の発明の一実施例の側面図、第
1図bは第1図aのAA断面図、第1図cは本発明のホー
ンアンテナの動作を説明するための図、第2図は従来の
ホーンアンテナの動作を説明するための図、第3図は本
発明の第2の発明の実施例の構成図。 1,2…ホーンアンテナ、1a,2a…開口面、1b,2b…等価的
な給電源の位置、10…ホーンアンテナ、10a…開口面、1
0b…電波の入力面、10c…反射板、11…小導体板、12,13
…反射鏡、F…等価的な給電源の位置、F1,F2…焦点
軸、a…平行導体板の間隔。
1a is a side view of an embodiment of the first invention of the present invention, FIG. 1b is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1a, and FIG. 1c is for explaining the operation of the horn antenna of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the conventional horn antenna, and FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment of the second invention of the present invention. 1,2 ... Horn antenna, 1a, 2a ... Aperture surface, 1b, 2b ... Equivalent power supply position, 10 ... Horn antenna, 10a ... Aperture surface, 1
0b: Radio wave input surface, 10c: Reflector, 11 ... Small conductor plate, 12, 13
... reflector, F ... position of equivalent power feeding source, F 1, F 2 ... focal axis, a ... distance parallel conductor plates.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】開口面を有し、相対する2面の平行導体板
と所要の放射特性が得られるように形成された反射板と
で構成されたホーンアンテナの等価的な給電源の位置か
ら、前記平行導体板に平行または直角に偏波された電波
を前記反射板を介して伝搬し、前記開口面より自由空間
へ放射する該電波の全部又は一部の電波の前記ホーンア
ンテナ内の進行方向が前記開口面と直角とならない偏波
共用アンテナにおいて、前記反射板の内面に該反射板に
沿って、前記平行導体板に平行に、前記の放射する電波
の自由空間波長の1/2より小さい間隔で、単数または複
数の小導体板を突設して、該小導体板の前縁により、前
記平行偏波の電波の反射面を形成し、前記給電源の位置
より放射される平行偏波の電波を前記反射面で反射し、
前記開口面より自由空間へ屈折して放射されるときの進
行方向と、前記反射板の内面で反射して前記開口面から
自由空間へ屈折せずに放射される前記直角偏波の電波の
進行方向とが一致するように前記小導体板の前縁に特定
の形状を与えてホーンアンテナを形成したものであるこ
とを特徴とする偏波共用アンテナ。
1. A position equivalent to a power supply source of a horn antenna, which has an opening face and is composed of two parallel conductor plates facing each other and a reflector plate formed so as to obtain a required radiation characteristic. , Propagating in the horn antenna all or a part of the radio waves propagating through the reflector, the radio waves being polarized in parallel or at right angles to the parallel conductor plate and radiating to the free space from the opening surface. In a dual-polarization antenna whose direction is not at right angles to the aperture plane, along the reflector on the inner surface of the reflector, parallel to the parallel conductor plate, from 1/2 of the free space wavelength of the radiated radio wave. A small conductor plate or a plurality of small conductor plates are provided at small intervals so that the front edge of the small conductor plate forms a reflection surface for the radio waves of the parallel polarization, and the parallel polarization emitted from the position of the power supply source. The wave of the wave is reflected by the reflecting surface,
Direction of travel when the light is refracted and radiated from the opening surface into the free space, and the traveling of the orthogonally polarized radio wave reflected by the inner surface of the reflector and radiated from the opening surface to the free space without refraction A dual-polarization antenna, wherein a horn antenna is formed by giving a specific shape to the front edge of the small conductor plate so that the directions thereof match.
【請求項2】開口面を有し、相対する2面の平行導体板
と所要の放射特性が得られるように形成された反射板と
で構成されたホーンアンテナの等価的な給電源の位置か
ら、前記平行導体板に平行または直角に偏波された電波
を前記反射板を介して伝搬し、前記開口面より自由空間
へ放射する該電波の全部又は一部の電波の前記ホーンア
ンテナ内の進行方向が前記開口面と直角とならない偏波
共用アンテナにおいて、前記反射板の内面に該反射板に
沿って、前記平行導体板に平行に、前記の放射する電波
の自由空間波長の1/2より小さい間隔で、単数または複
数の小導体板を突設し、該小導体板の前縁により、前記
平行偏波の電波の反射面を形成し、前記給電源の位置よ
り放射される平行偏波の電波を前記反射面で反射し、前
記開口面より自由空間へ屈折して放射されるときの進行
方向と、前記反射板の内面で反射して前記開口面から自
由空間へ屈折せずに放射される前記直角偏波の電波の進
行方向とが一致するように前記小導体板の前縁に特定の
形状を与えて形成したホーンアンテナの開口面をパラボ
リックシリンダ反射鏡の集点軸に一致させて構成したも
のであることを特徴とする偏波共用アンテナ。
2. A position equivalent to a power supply source of a horn antenna having an opening surface and comprising two parallel conductor plates facing each other and a reflecting plate formed so as to obtain a required radiation characteristic. , Propagating in the horn antenna all or a part of the radio waves propagating through the reflector, the radio waves being polarized in parallel or at right angles to the parallel conductor plate and radiating to the free space from the opening surface. In a dual-polarization antenna whose direction is not at right angles to the aperture plane, along the reflector on the inner surface of the reflector, parallel to the parallel conductor plate, from 1/2 of the free space wavelength of the radiated radio wave. A single or a plurality of small conductor plates are projected at small intervals, and the front edge of the small conductor plate forms a reflection surface for the parallel polarized radio waves, and the parallel polarized waves radiated from the position of the power supply source. Radio waves from the aperture surface So that the traveling direction when refracted to be radiated to and the traveling direction of the orthogonally polarized radio wave that is reflected by the inner surface of the reflection plate and radiated from the opening surface to the free space without being refracted A dual-polarization antenna, characterized in that the opening surface of a horn antenna formed by giving a specific shape to the front edge of the small conductor plate is made to coincide with the focal point axis of the parabolic cylinder reflecting mirror.
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