TW508881B - Mode translating waveguide adapter for a quasi-optic grid array - Google Patents

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TW508881B
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David Rutledge
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Description

508881 A7 B7 __ 五、發明説明(1 ) 發明背景 發明範圍 本發明是關於準光學柵格陣列,諸如周期性柵格陣列 ,特別是關於使波導適用於準光學柵格陣列的技術。 相關技藝說明 寬頻通訊、雷達與其它成像系統需要將無線電頻率 ("RF")信號轉變成爲微波與毫米波頻帶。爲了有效達1ί在這 些高頻的很多應用所需要的輸出傳輸功率之位準,已使用 一種稱爲「功率結合」的技術,以耦合或結合個別部件的 輸出功率,藉以產生單一功率輸出,其大於個別部件能夠 供應者。傳統上,功率結合已使用共振波導穴或傳輸線饋 送網路。然而,這些方法具有很多缺點,其在高頻時變成 特別明顯。第一,在波導壁或傳輸線的導體損失傾向於隨 著頻率而增加,終究限制結合效率。第二,當波長變小時 ,這些共振波導穴或傳輸線結合器越來越難以機製。第三 ,在波導系統中,每一裝置通常必須以人工插入及調諧。 此相當耗費勞力,且只適用於數目相當小的裝置。 若干年以前,建議使用「準光學」的空間功率結合, 做爲這些問題的可能解答。其理論在於,一安置於共振器 中的微波或毫米波固態來源陣列可以同步至相同的頻率與 相,且它們的輸出將在自由空間中結合,使導體的損失減 至最小。此外,一平面形陣列可以整體地製造且在較短的 波長,使得數千裝置能夠倂入單一晶圓中。 i紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210乂297公釐1 ~ -4- —--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
*1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508881 B7 五、發明説明(2 ) 從那時候起,已發展很多準光學裝置,包含偵測器、 乘法器、混合器與移相器。這些被動裝置持續成爲進行中 之硏究的主題。然而,於過去數年,已開發出主動準光學 裝置,即,振盪器與放大器。使用準光學的空間功率結合( 優於其它方法)之利益在於輸出功率與晶片面積線性定標。 於是,主動準光學的領域已在短時間內吸引可觀的注意力 ,且該領域已爆炸性成長。 所相信的是,第一個準光學柵格陣列放大器是由 M. Km等人在加州理工學院所發展的柵格。此柵格使用25 MESFET差動對,在三十億赫茲展示11分貝的增益。如圖1 所示,一典型的栅格放大器1 0是在一主動柵格1 2上之緊密 隔離差動電晶體對1 4的陣列,主動柵格1 2係夾置於輸入與 輸出極化器18、24之間。一輸入信號16通過水平極化的 輸入極化器1 8,且產生一自左入射的輸入光,其使柵格12 之水平極化輸入天線20上之無線電頻率電流激發。這些電 流以差動模式驅動電晶體對14的輸入。輸出電流沿著栅格 之垂直極化天線22而再被引導,經由右方之一輸出極化器 24產生垂直極化輸出光線30。 交叉極化的輸入與輸出提供二重要的優點。第一,它 提供良好的輸入-輸出隔離,減少虛假的回授振盪之可能性 。第二,放大器的輸入與輸出電路可以使用金屬條極化器 獨立調諧,其也將光線限定在向前的方向。迄今已發展很 多柵格放大器,且目前爲止已經証明,於軍用與商用無線 電頻率應用二者-特別是在小而較佳爲單片的封裝體中需要 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) —-------— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 —0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 508881 A7 ____B7____ 五、發明説明(3 ) 顯著的輸出功率位準(例如,>5瓦特)之高頻、寬頻系統-具 有遠大的前景。此外,共振器可以用於提供回授,以耦合 主動裝置,以形成高功率振盪器。 柵格放大器的特徵爲準平面波輸入、.準平面波輸出(自 由空間)裝置。栅格振盪器基本上是準平面波輸出裝置。然 而,大多數微波與毫米波系統經由電波導輸送信號,波導 是具有由波約束-典型上是金屬—壁劃定界限的內部波導穴 之裝置。結果,在大多數狀況,於二環境之間需要一捧面 。無論電場信號正從一波導輸出以有效施加至柵格陣列, 或者,一柵格陣列的自由空間輸出信號待被收集至一波導 中,皆需要此界面。 由於若千理由,提供此界面並非微不足道的事。第一 ’微波與毫米波波導傳統上以單一橫向電(TE)模式傳輸信 號,亦稱爲基本(或TEi。)模式,且阻礙信號之高階模式部件 。這些傳統波導具有標準、恆定的尺寸與矩形的形狀。然 而,由輸入信號入射的任何典型柵格陣列的輸入平面面積 可能遠大於標準矩形波導孔的面積。此外,如所提示者, 包括N乘N單元電池且由一介電質劃定界限(見圖2)的柵格 陣列總成將依賴於柵格中的電池數目與介電質的尺寸而改 變尺寸。於是,標準波導不能直接匹配於柵格陣列結構。 此外,以ΤΕα模式操作的標準單一模式矩形波導提供 一電場分佈,其在它的孔以正弦振幅變化。然而,柵格放 大器的有效操作需要一激發光線,其在整個放大器的區域 之相與大小的分佈相當均勻。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ 297公釐1 ~ -6 - I 衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508881 A7 B7 五、發明説明(4 ) 若十群組已嘗試設計與準先學主動裝置相鄰接的波導 ,但只具有有限的成果。例如,楊等人最近公佈一篇文章 ,名稱爲「使用單極性精巧光子頻帶間隙之新穎的TEM波 導」’ 1 999年十一月的IEEE Trans·微波理論與技術第48卷 第2期第2092-2098頁。此外,AH等人公佈一篇文章,名 稱爲「用於激發準光學放大器的硬喇叭饋送之分析與測量 」,1 999年四月的IEEE Trans·微波理論與技術第47卷第4 期第479-4 87頁。不幸,這些所建議的技術未適當地喊決前 述問題。例如,楊等人描述的光子頻帶間隙結構很難以製 造且成本很高’使得此技術不如所期望者。此外,All等人 的「硬喇叭」方法產生頗大且笨重的結構,其對於大多數 商業應用而言不切實際。 於是’明確地需要簡單且具有成本效益的界面或轉接 器,其將一以基本模式傳播信號的波導耦合至--具有所欲 的場分佈之柵格陣列結構。 發明槪述 滿足這些需求的本發明在於一種轉接器,用於將一準 光學柵格陣列總成親合至一波導,其具有一由波約束裝置 劃定界限的內穴,且引導一在縱向傳播的波。轉接器將波 轉換於波導的基本模式與一在陣列總成平面之所欲的電磁 場分佈之間。轉接器包括一第一端、一第二端與一波約束 結構。第一端可匹配於波導之一端,其界定一第一孔,第 一孔實質上匹配於在波導端部之波導穴的尺寸。第二端界 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公着) — L·--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508881 Α7 Β7 五、發明説明(5 ) 定一第二孔,其大於第一孔。波約束結構配置於第一孔與 第二孔之間,且界定一波引導穴,其引導一沿著信號傳播 的縱向傳播之波。波約束結構包含裝置,用於在一預定尺 寸的穴內產生空間不連續性,以產生所欲的場分佈。在一 實施例中,此包含一形成於穴內的第一階梯,其與第一孔 相隔預定的距離。空間不連續性界定爲在波約束結構的剖 面中之實質上突然的改變,其可以只是內壁。雖然依用途 而定,.但典型上,剖面的改變較佳爲發生在小於1 /4 €長處 。.專精於此技藝的人可以了解,剖面的其他改變(大小與形 狀)係可行的。因此,本發明的轉接器傾向於比傳統技術與 裝置實質上更可製造且精巧。 更特別地,在轉接器內壁中的第一階梯於一方向調整 引導穴的尺寸,該方向平行於在波導中傳播的電場,此處 稱爲「E平面」。替代地,第一階梯可以在一方向調整引 導穴的尺寸,該方向垂直於電場的方向與波傳播的縱向二 者,此處稱爲「Η平面」。然而,較佳地,本發明的轉接 器包含至少二在引導穴內的階梯;一階梯在Ε平面調整穴 的尺寸,另一階梯在Η平面調整穴的尺寸。本發明的轉接 器可又包含至少一在轉接器壁內的Ε平面中之額外階梯, 及一在轉接器壁內的Η平面中之額外階梯。這些階梯的構 造全部皆可激發轉接器中的高階模式,及使在第二孔的信 號之場分佈成形。 在一較佳實施例中’本發明的轉接器包含一柵格陣列 ,其位於轉接器的第二孔。此柵格陣列總成包含一由介電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) ' -8- —---------衣— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508881 A7 B7 五、發明説明(6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 質劃定界限的主動柵格陣列’介電質充當散熱器。柵格陣 列可以是柵格放大器、柵格振盪器或其他型式的主動柵格 陣列。此外,第二孔具有適當尺寸,俾使主動陣列的邊緣 與約束壁相隔一預定距離’以使入射於第二孔的場分佈成 形。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明之另一更詳細的特點中,揭示一用於主動準 光學柵格陣列總成的輸入饋送裝置,其使一在矩形波導(其 具有一內部波約束穴)中縱向傳播的信號之基本模式膨脹成 爲具有所欲的場分佈之多重模式信號。此裝置包括:(1) 一 界定第一孔的輸入,第一孔實質上匹配於波導穴的尺寸, 且可匹配於波導;(2)—界定第二孔的輸出,第二孔可以容 納柵格陣列;及(3)—波約束結構,其配置於輸入與輸出之 間,界定一 EM引導穴。波約束結構包含一在穴內的第一階 梯,其與輸入相隔一預定的距離,且使穴膨脹一預定的尺 寸,藉以控制在波導的基本模式與高階模式之間的信號之 相與振幅分佈,以獲得所欲的場分佈。階梯使E平面或Η 平面中的引導穴擴大。然而,較佳地,饋送穴包含一使Ε 平面中的穴擴大之階梯及一使Η平面中的穴擴大之第二階 梯。穴內可以有額外的階梯,以在輸出獲得所欲的場分佈 〇 在又一實施例中,揭示一種電磁波收集器裝置,其將 一由主動準光學柵格陣列總成傳播的多種模式信號轉變成 爲矩.形波導的基本模式,波導具有一內部引導穴。收集器 包含一界定第一孔的輸入、一界定第二孔的輸出及一波導 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -9 - 508881 Α7 Β7 五、發明説明(7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電結構,第一孔可以容納柵格陣列,第二孔實質上匹配於 波導穴的尺寸,且可匹配於波導,波導電結構配置於輸入 與輸出之間,界定一 EM引導穴。 穴包含在E平面或Η平面中的第一階梯,其與輸入相 隔一預定的距離,且使穴收縮一預定的尺寸’藉以控制信 號的相與振幅分佈,以使信號之高階模式的功率轉換爲來 自柵格陣列的基本模式。更特別地,至少二階梯包含於穴 內,一.階梯在Ε平面中,另一階梯在Η平面中。穴內苛包 含額外的階梯,以更密切趨近基本模式。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 揭示一種將電磁信號轉換於一標準矩形波導的基本模 式與一場分佈之間之方法,標準矩形波導是在一波導轉接 器的一端,轉接器具有一由波約束結構劃定界限的內穴’ 場分佈是在轉接器的對立端,其係準光學柵格陣列總成所 欲者。方法包含調整具有至少一不連續階梯(階梯係在Ε平 面中,與波導相隔一預定距離)之轉接器內壁的尺寸’及調 整具有至少一空間不連續性(其係在Η平面中,與波導相隔 一預定距離)之轉接器內壁的尺寸。方法又包含的步驟爲提 供一在轉接器對立端的柵格陣列總成,其具有一柵格陣列 及將陣列劃定界限的介電質,及調整柵格陣列邊緣與在對 立端的轉接器壁之間的正常距離,以進一步判定在柵格陣 列上的場分佈。 圖式簡單說明 圖1是一傳統準光學柵格陣列的爆炸圖,陣列中的差 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -10- 508881 A7 B7 五、發明説明(8 ) 動對單元電池之一係放大; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2是本發明之波導轉接器的透視圖,圖中顯示,有 一矩形波導就定位以組裝至其一端,且一主動準光學柵格 陣列總成就定位以組裝至轉接器的一端;而 圖3是本發明之轉接器的切除透視圖,圖中顯示有一 階梯設在E平面中,而一階梯設在Η平面中。 主要元件對照表 100 波導轉接器 102 階梯 104 階梯 106 階梯 108 階梯 110 第一端 120 第一孔 122 導電壁 124 導電壁 126 導電壁 127 壁 128 壁 129 壁 130 弟一晴 200 柵格陣列總成 202 主動準光學栅格陣列 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -11 - 508881 Α7 Β7 較佳實施例詳細說明 此處揭示的本發明是一轉接器或在波導環境與準zp胃 波(準TEM模式)環境之間的過渡,而柵格陣列部件在環境 中操作。栅格放大器的有效操作需要一激發光線,其於g 個放大器的面積具有均勻的相與大小。有效操作也要求, 如果柵格陣列的輸出待再被捕捉至一引導波環境中(而非車畐 射進入自由空間),則柵格陣列的輸出場分佈(典型上,振幅 與相基本上是均勻的,不過,其他分佈亦可行)必須強力親 合至一波導結構的基本模式。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(9 ) 208 介電層 222 邊緣 224 邊緣 226 邊緣 228 邊緣 300 矩形波導 310 端 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如所提示者,以ΤΕιο模式操作的單一模式矩形波導提 供一電場分佈,其在它的孔以正弦振幅變化。此處揭示的 波導轉接器將一標准波導中之此基本Τ10模式耦合至一超 尺寸引導(其具有所欲的振幅與相之關係)中的高階模式,以 在充當輸入饋送時提供柵格陣列之有效激發。在逆操作中 ,轉接器在如同輸出波導過渡而使用時,充當輸出功率的 有效收集器。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) -12- 508881 A7 ___B7 五、發明説明(1〇 ) 圖2是本發明之波導轉接器1 〇〇之一實施例的透視圖, 圖中顯示’有一傳統矩形波導300在一端,且一柵格陣列 總成200在另一端’二者就定位,以組裝至轉接器,柵格 陣列總成200係包括一關聯於介電層208的主動準光學柵格 陣列202。圖3是本發明之典型轉接器100-諸如圖2所示者 -的切除透視圖。本發明之轉接器的第一端11 〇界定一第一 孔120,其設計成爲匹配-或匹配於—在一典型矩形波導300 -端310的孔320,矩形波導300以TE單一模式傳播號* 。在水平與垂直平面二者中的階梯102、104、106與108 使引導結構100的內部尺寸從在第一孔120的標準基本單一 模式波導尺寸膨脹至由大於或等於主動陣列202尺寸的轉 接器第二端130所界定之超尺寸引導孔。這些階梯界定導 電壁122、124、126,EM信號在其內傳播。如所見,階 梯丨02與104使引導在平行於標準引導中的電場之方向膨脹 (自波導所見),於是稱爲「E平面」階梯。階梯106與108 垂直於電場與傳播的縱向二者,於是稱爲「Η平面」階梯 。每一階梯在穴內產生空間不連續性,其係在穴的剖面中 之相當突然的改變,且係如上述而界定。然而,階梯不需 要機製以產生「尖銳」的角。由拇指定則,階梯必須使剖 面產生小於四分之一波長的變化,且可依特定用途而有所 不同。此外,階梯的數目、位置與尺寸控制在柵格陣列的 平面-或第二端1 30-之振幅與相分佈,旦可以如所欲地調整 〇 除了轉接器的約束結構-或壁-以外,一或更多片介電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) ^ 一 -13- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 衣. ,ιτ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508881 A7 B7 五、發明説明(11 ) 質208可以用於提供阻抗,其匹配於在超尺寸引導與主動 陣列中激發的模式之間。在圖2所示實施例中,一片介電 質的表面支撐柵格陣列202 ’且整個柵格陣列介電質總成 可以組裝進入且由轉接器1⑼的第二端1 3 〇容納。典型上, 在引導的介電加載部分中之傳播模式數目大於在空氣充塡 部分中的數目。 階梯激發轉接器1〇〇的引導結構中之高階模式。這些 模式可以是傳播或漸漸消失式。相對於基本模式之這些激 發的大小與相是由階梯的側向尺寸與縱向位置決定。藉由 控制這些激發的大小與相,乃達成在孔1 20之基本標準波 導模式與在主動陣列Π0平面之趨近於所欲的場分佈(例如 ,均勻的振幅與相)之間的轉變。可以獨立控制之高階模式 的數目是由用於自標準引導膨脹至超尺寸引導的階梯數目 決定。數目更大的小階梯於修改在主動陣列平面的場分佈 形狀時,允許更大的彈性。 此外,於組裝時,自主動陣列的邊緣222、224、226 、228至轉接器100第二端130的邊緣-於此事例中係壁126 、127、128與129-之距離w,x,y與z在決定場分佈時也是 重要的,且提供一額外的設計參數,用於改良分佈。 階梯設計的第一趨近可以使用空間富立葉級數膨脹於 可用的模式,以在超尺寸的引導中傳播而達成。膨脹係數 的大小與相依階梯的尺寸與縱向位置而定。 如所提示者,圖2是一充當柵格放大器的輸入饋送之 轉接器特殊繪示圖。即,此轉接器自一波導饋送一信號至 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1K_____— 费— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 «# 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 508881 A7 ____B7 _ 五、發明説明(12 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一諸如柵格放大器的柵格陣列,且放大器提供一自由空間 輸出。然而,應該了解,本發明同樣可以逆模式操作。即 ,本發明的轉接器可以如同有效的輸出波導收集器或「模 式收縮器」而操作。在此實施例中,柵格陣列於自由空間 中輻射一多重模式輸出功率信號至超尺寸的轉接器1 〇〇中 ’轉接器100收集此自由空間信號,且經由使它的內穴收 縮之轉接器的階梯,將信號減少至一信號模式TEM信號, 以輸入至一標準TEM波導。 應了解,內部波約束結構典型是導電壁,但替代地, 可以不導電。 已如此說明本發明的示範性實施例,顯然,專精於此 技藝的人也可思及其它改變、修改與改良。此外,顯然, 此技術與系統不限於充當將一在波導上的信號調適成爲所 欲的分佈之技術。無論波導是否唯獨以單一模式傳播,且 無論陣列是柵格放大器、柵格振盪器或其它形式的準光學 柵格陣列結構,它可以應用到任何形式的波導至柵格陣列 過渡。因此,本發明只由下列申請專利範圍所界定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -15-

Claims (1)

  1. 508881 C8 印年?叫日修正 ___^_[ 丨補贰_ 穴、申請專利乾圍 附件一 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 第901 14335號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年/7月29日修正 1. 一種用於將一準光學柵格陣列耦合至一波導之轉接器 ,其具有一由波約束裝置劃定界限的內穴,且引導一在縱向 傳播的波,轉接器轉換於波導的基本模式與一在陣列平面之 所欲的電磁場分佈之間,包括: (a ) —第一端,其可實質上匹配於波導,且其‘界定一 第一孔,第一孔實質上匹配於波導穴的'尺I寸;及 (b ) —第二端,其界定一大於第一孔的第二孔;及 (c ) 一波約束結構,其配置於第一端與第二端之間, 界定一波引導穴,其引導一沿著信號傳播的縱向傳播之波, 包含一構建於穴內的第一階梯,第一階梯與第一孔相隔一預 定距離,且在一預定尺寸的波導穴內產生空間不連續性,以 產生所欲的場分佈。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2. 如申請專利範圍第1項之轉接器,其中第一階梯於一 方向調整引導穴的尺寸,該方向平行於在波導中傳播的電場 (「E平面」)。 3. 如申請專利範圍第1項之轉接器,其中第一階梯在一 方向調整引導穴的尺寸,該方向垂直於電場的方向與波傳播 的縱向二者(「Η平面」)。 4. 如申請專利範圍第2項之轉接器,其中又包括一在引 導穴內的第二階梯,其調整在Η平面之穴的尺寸。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公麓) ^ , 508881 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第4項之轉接器,其中又包括至少一 在轉接器引導穴內的E平面中之額外階梯’及一在穴內的Η 平面中之額外階梯’全部階梯的構造皆可激發轉接器中的高 階模式,及使在第二孔的信號之場分佈成形° 6. 如申請專利範圍第1項之轉接器,其中轉接器的第二 端含有柵格陣列。 7. 如申請專利範圍第1項之轉接器,其中轉接器的第二 端含有由一介電片劃定界限的柵格陣列。 8. 如申請專利範圍第1項之轉接器,其中轉接器的第二 端含有由一介電片劃定界限的柵格放大器。 9. 如申請專利範圍第7項之轉接器,其中介電質是散熱 器。 10. 如申請專利範圍第7項之轉接器,其中第二孔具有 適當尺寸,俾使主動陣列的邊緣與在第二端的波約束結構相 隔一預定距離,以使入射於第二孔的場分佈成形。 11. 一種用於主動準光學栅格陣列之輸入饋送裝置,其 使一在矩形波導(其具有一內部波約束穴)中縱向傳播的信號 之基本模式膨脹成爲具有所欲的場分佈之多重模式信號,包 括: (a ) —界定第一孔的輸入,第一孔實質上匹配於波導 穴的尺寸,且可匹配於波導; (b ) —界定第二孔的輸出,第二孔可以容納栅格陣列 •,及 (c ) 一波約束結構,其配置於輸入與輸出之間,界定 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公嫠) ---------装-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508881 ABCD 六、申請專利範圍 一波引導穴,且包含 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁〕 一在穴內的第一階梯,其與輸入相隔一預定的距 離,且使穴膨脹一預定的尺寸,藉以控制在波導的基 本模式與高階模式之間的信號之相與振幅分佈,以獲 得所欲的場分佈。 1 2·如申請專利範圍第11項之裝置,其中階梯使E平面 中的EM引導穴擴大。 13·如申請專利範圍第11項之裝置,其中階梯使Η平面 中的ΕΜ引導穴擴大。 14·如申請專利範圍第13項之裝置,其中又包含一第二 階梯,其使Η平面中的ΕΜ引導穴擴大。 15.如申請專利範圍第14項之裝置,其中又包含在ΕΜ 引導穴的額外階梯,以在輸出獲得所欲的場分佈。 16·—種ΕΜ波收集器裝置,其將一由主動準光學栅格陣 列傳播的多重模式信號轉變成爲矩形波導的基本模式,波導 具有一內部導電穴,包含 (a ) —界定第一孔的輸入,其可容納柵格陣列; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (b ) —界定第二孔的輸出,其實質上匹配於波導穴的 尺寸,且可匹配於波導;及 (c ) 一內部導電結構,其配置於輸入與輸出之間,界 定一波引導穴,且包含 一在穴中的第一階梯,其與輸入相隔一預定的距 離,且使穴收縮一預定的尺寸,藉以控制信號的相與 振幅分佈,以使信號之高階模式的功率轉換成爲來自 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(llO X 297公釐) 7^ 一 508881 A8 B8 C8 _D8______ 六、申請專利範圍 柵格陣列的基本模式。 17. 如申請專利J範圍第16項之裝置,其中階梯使Ε平面 中的EM引導穴收縮。 18. 如申請專利範圍第Π項之裝置,其中階梯使Η平面 中的ΕΜ引導穴收縮。 19. 如申請專利範圍第17項之裝置,其中又包含一第二 階梯,其使Η平面中的穴收縮。 2〇.如申請專利範圍第19項之裝置,其中又包含在穴中 的額外階梯,以在輸出獲得一第一階場分佈。 21. —種將電磁信號轉換於一標準矩形波導的基本模式 與一場分佈之間之方法,標準矩形波導是在一波導轉接器的 一端,轉接器具有一由波約束結構劃定界限的內穴,場分佈 是在波導轉接器的對立端,其係準光學柵格陣列所欲者,包 含·· 調整具有至少一空間不連續性之轉接器的穴之尺寸,空 間不連續性係在Ε平面中,與波導相隔一預定.距離。 22. 如申請專利範圍第21項之方法,其中又包含調整具 有至少一空間不連續性之轉接器的穴之尺寸,空間不連續性 係在Ε平面中,與波導相隔一預定距離。 23·如申請專利範圍第21項之方法,其中又包含提供在 轉接器對立端的柵格陣列,而以一介電質將陣列劃定界限, 及 調整柵格陣列邊緣與在對立端的轉接器之間的正常距離 ,以進一步判定在柵格陣列上的場分佈。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 』 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508881 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 24·—種用於將一準光學柵格陣列轉接至一波導之轉接 器’其具有一由波約束裝置界定的內穴,且引導一在縱向傳 播的波,轉接器轉換於波導的基本模式與一在陣列平面之所 欲的電磁場分佈之間,包括: (a ) —第一端,其實質上可匹配於波導,且界定一第 一孔,第一孔實質上匹配於波導穴的尺寸;及 (b ) —第二端,其界定一大於第一孔的第二孔;及 (c )配置於第一端與第二端之間的裝置,其界定一 波引導穴,用於引導一沿著信號傳播的縱‘傳 播之波,裝置包含構建於穴內的裝置’其與第 一孔相隔一預定距離,以在一預定尺寸的波導 穴內產生空間不連續性,以在準光學柵格陣列 產生所欲的場分佈。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6876272B2 (en) * 2001-10-23 2005-04-05 Wavestream Wireless Technologies Reflection-mode, quasi-optical grid array wave-guiding system
GB0220434D0 (en) * 2002-09-03 2004-03-17 Qinetiq Ltd Detection device
US7110165B2 (en) * 2002-10-29 2006-09-19 Wavestream Wireless Technologies Power management for spatial power combiners
DE602004017339D1 (de) * 2003-09-03 2008-12-04 Koninkl Philips Electronics Nv Diversitäts-empfänger
US7327803B2 (en) * 2004-10-22 2008-02-05 Parkervision, Inc. Systems and methods for vector power amplification
US7355470B2 (en) 2006-04-24 2008-04-08 Parkervision, Inc. Systems and methods of RF power transmission, modulation, and amplification, including embodiments for amplifier class transitioning
US7205836B2 (en) * 2005-05-03 2007-04-17 M/A-Com, Inc. SiGe differential cascode amplifier with miller effect resonator
US7784390B1 (en) 2005-08-18 2010-08-31 Raytheon Company Solid-state non-lethal directed energy weapon
US7443573B2 (en) * 2005-09-20 2008-10-28 Raytheon Company Spatially-fed high-power amplifier with shaped reflectors
US7911272B2 (en) 2007-06-19 2011-03-22 Parkervision, Inc. Systems and methods of RF power transmission, modulation, and amplification, including blended control embodiments
US9106316B2 (en) 2005-10-24 2015-08-11 Parkervision, Inc. Systems and methods of RF power transmission, modulation, and amplification
US8013675B2 (en) 2007-06-19 2011-09-06 Parkervision, Inc. Combiner-less multiple input single output (MISO) amplification with blended control
US8334722B2 (en) 2007-06-28 2012-12-18 Parkervision, Inc. Systems and methods of RF power transmission, modulation and amplification
US7378914B2 (en) * 2006-01-31 2008-05-27 Raytheon Company Solid-state high-power oscillators
US7403076B1 (en) 2006-02-03 2008-07-22 Hrl Laboratories, Llc High frequency quasi optical power source capable of solid state implementation
US7937106B2 (en) * 2006-04-24 2011-05-03 ParkerVision, Inc, Systems and methods of RF power transmission, modulation, and amplification, including architectural embodiments of same
US8031804B2 (en) 2006-04-24 2011-10-04 Parkervision, Inc. Systems and methods of RF tower transmission, modulation, and amplification, including embodiments for compensating for waveform distortion
US7504999B2 (en) * 2006-08-22 2009-03-17 Raytheon Company Amplified patch antenna reflect array
AU2008219083A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-28 Wavestream Corporation Energy focusing system for active denial apparatus
WO2008144017A1 (en) 2007-05-18 2008-11-27 Parkervision, Inc. Systems and methods of rf power transmission, modulation, and amplification
US8182103B1 (en) 2007-08-20 2012-05-22 Raytheon Company Modular MMW power source
EP2191770B1 (en) * 2008-05-02 2016-04-13 Olympus Corporation Optical inspection device, electromagnetic wave detection method, electromagnetic wave detection device, organism observation method, microscope, endoscope, and optical tomographic image generation device
US8107894B2 (en) 2008-08-12 2012-01-31 Raytheon Company Modular solid-state millimeter wave (MMW) RF power source
US8248320B2 (en) * 2008-09-24 2012-08-21 Raytheon Company Lens array module
US9375169B2 (en) 2009-01-30 2016-06-28 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Cam drive for managing disposable penetrating member actions with a single motor and motor and control system
GB2467763B (en) * 2009-02-13 2013-02-20 Univ Kent Canterbury Tuneable surface
US8058935B2 (en) 2010-02-05 2011-11-15 The Boeing Company Scalable millimeter wave power source
WO2012139126A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Parkervision, Inc. Systems and methods of rf power transmission, modulation, and amplification
JP6174574B2 (ja) 2011-06-02 2017-08-02 パーカーヴィジョン インコーポレイテッド アンテナ制御
US8552813B2 (en) 2011-11-23 2013-10-08 Raytheon Company High frequency, high bandwidth, low loss microstrip to waveguide transition
KR20160058855A (ko) 2013-09-17 2016-05-25 파커비전, 인크. 정보를 포함하는 시간의 함수를 렌더링하기 위한 방법, 장치 및 시스템
EP2943992A1 (en) * 2013-11-19 2015-11-18 CommScope Technologies LLC Modular feed assembly
JP6504995B2 (ja) * 2015-10-30 2019-04-24 アンリツ株式会社 帰還増幅回路およびその周波数特性制御方法
CN109286080B (zh) * 2018-10-23 2021-01-12 北京无线电测量研究所 一种极化装置
US10749256B1 (en) * 2019-01-30 2020-08-18 Raytheon Company Waveguide adapter for slot antennas
CN114284654B (zh) * 2021-11-23 2023-05-12 电子科技大学 异形光栅加载的圆波导tm01-te01模式转换器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2617937A (en) * 1945-09-14 1952-11-11 Lester C Van Atta Flared horn wave guide antenna
US2957143A (en) * 1959-09-11 1960-10-18 Arizona Res Foundation Wideband transistor amplifier
US4942369A (en) * 1987-03-20 1990-07-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Controlled current producing differential circuit apparatus
US4757326A (en) * 1987-03-27 1988-07-12 General Electric Company Box horn antenna with linearized aperture distribution in two polarizations
US5214394A (en) * 1991-04-15 1993-05-25 Rockwell International Corporation High efficiency bi-directional spatial power combiner amplifier
DE69215492T2 (de) * 1991-12-23 1997-05-22 Philips Electronics Nv Halbleiteranordnung mit zweistufigen Differenzverstärker
US5317173A (en) 1993-05-13 1994-05-31 Rockwell International Corporation HBT differential pair chip for quasi-optic amplifiers
US5392152A (en) * 1993-10-13 1995-02-21 Rockwell International Corporation Quasi-optic amplifier with slot and patch antennas
EP0673111A1 (en) * 1994-03-17 1995-09-20 ALCATEL BELL Naamloze Vennootschap Differential pair arrangement
US5481223A (en) * 1994-09-13 1996-01-02 Rockwell International Corporation Bi-directional spatial power combiner grid amplifier
US5450041A (en) * 1994-09-19 1995-09-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Quasi-optical oscillator using ring-resonator feedback
US5900779A (en) * 1996-06-13 1999-05-04 Vtc, Inc. Differential transimpedance amplifier
FI107657B (fi) * 1998-03-11 2001-09-14 Nokia Mobile Phones Ltd Kytkentä differentiaalisen aktiivikomponentin impedanssin säätämiseksi
US5900965A (en) * 1998-05-06 1999-05-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Wideband quasi-optical millimeter-wave resonator
US6069523A (en) * 1998-06-04 2000-05-30 Nortel Networks Corporation Differential data driver
JP4206589B2 (ja) * 1999-12-02 2009-01-14 富士通株式会社 分布増幅器

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Publication number Publication date
DE60123953D1 (de) 2006-11-30
US20020024387A1 (en) 2002-02-28
TW508880B (en) 2002-11-01
US6559724B2 (en) 2003-05-06
EP1293011B1 (en) 2006-10-18
US20020018282A1 (en) 2002-02-14
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WO2001097328A1 (en) 2001-12-20
IL153112A0 (en) 2003-06-24
DE60123953T2 (de) 2007-07-05
DE60123955T2 (de) 2007-06-14
US6542662B2 (en) 2003-04-01
US20020024719A1 (en) 2002-02-28
EP1295356A1 (en) 2003-03-26
US6538793B2 (en) 2003-03-25
JP3831339B2 (ja) 2006-10-11
WO2001097322A1 (en) 2001-12-20
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EP1295356B1 (en) 2006-10-18
DE60123955D1 (de) 2006-11-30
US20020021865A1 (en) 2002-02-21
WO2001097259A2 (en) 2001-12-20
AU2001266763A1 (en) 2001-12-24
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ES2273855T3 (es) 2007-05-16
IL153112A (en) 2006-06-11
EP1293011A1 (en) 2003-03-19
ATE343226T1 (de) 2006-11-15
US6583672B2 (en) 2003-06-24
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