CN110114937A - 用于无过孔波束成形器的电路和技术 - Google Patents

用于无过孔波束成形器的电路和技术 Download PDF

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Abstract

由多个电路元件提供无过孔波束成形器，多个电路元件具有被选择以减轻电路元件之间的不希望的反应耦合的电路布局。多个电路元件中的至少一个被设置有基于反应场理论选择的电路布局。在一个实施例中，可以通过以下操作选择电路布局：确定电路元件的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集并且基于电路元件的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。在实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路。在实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个分支混合耦合器电路。在实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路和一个或多个分支混合耦合器电路。

Description

用于无过孔波束成形器的电路和技术
背景技术
如本领域所公知的，相控阵系统可以包括用于定向信号发送和接收的波束成形器。现有的波束成形器被设置为高密度印刷线路板(PWB)电路。PWB上电路的邻近可能引起不希望的耦合效应。例如，在典型的带状线电路中发现的电场模式包括预期的、通常是主要的横向电磁(TEM)模式，以及渐消和传播的横向磁(TM)模式和横向电(TE)模式两者。这些非TEM模式被认为是反应集，因为这些非TEM模式在电路元件之间形成非预期的耦合路径。
在一些现有的相控阵系统中，可以使用附加的结构组件来减少PWB电路元件之间的耦合效应，以防止电路元件之间的不期望的耦合。例如，常规的相控阵系统可以包括导电过孔的串联(或“栅栏”)以抑制在PWB电路元件之间的更高阶(即，不希望的)模式的传播。
发明内容
应该在本文中认识到的是，导电过孔的使用为印刷线路板(PWB)的制造过程增加了若干步骤并且是显著的成本动因。另外地，导电过孔增加了设计的复杂性，因为这些过孔通常会干扰在多层PWB中的各个层上的路由期望的信号路径。此外，导电过孔典型地要求使用减材制造技术。
本文所描述的是用于无过孔波束成形器(即，不依赖导电过孔进行模式抑制的波束成形器)的电路。无过孔波束成形器的实施例可以包括相对于现有波束成形器电路的高电气性能，可以促进相控阵的低成本增材制造(AM)，并且可以广泛地适用于各种相控阵应用。本文还描述了基于反应场理论和模态扩展的电路设计技术，该电路设计技术可以用于在没有导电过孔的情况下选择可接受的波束成形器电路布局。
在一个方面，由多个电路元件提供无过孔波束成形器，多个电路元件具有被选择以减轻多个电路元件之间的不希望的反应耦合的电路布局。多个电路元件中的至少一个被设置有基于反应场理论选择的电路布局。在一个实施例中，可以通过以下操作选择电路布局：确定电路元件的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集并且基于电路元件的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。
在一个实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路。在一个实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个分支混合耦合器电路。在一个实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路和一个或多个分支混合耦合器电路。
例如，通过提供不要求过孔来抑制不期望的信号(例如，模式抑制)的电路，可以组合这种无过孔电路以提供无过孔波束成形器电路以及适合在相控阵雷达中使用的其他电路。因此，可以减少PWB电路元件之间的耦合效应，而无需使用附加的结构组件来防止电路组件之间的不期望的耦合。例如，不一定需要包括导电过孔的串联(或“栅栏”)以抑制在波束成形器电路中的在PWB电路元件之间的更高阶(即，不希望的)模式的传播。因此，可以提供无过孔波束成形器电路。由于不需要导电过孔来抑制RF信号的传播，因此这种无过孔波束成形器电路与利用导电过孔来抑制不期望的RF信号的常规的波束成形器电路相比在制造上不那么昂贵。
根据本文所描述的概念、系统、电路和技术的一个方面，一种无过孔波束成形器包括多个电路，所述多个电路中的每一个具有被选择以减轻多个电路之间的不希望的反应耦合的电路布局，所述多个电路中的至少一个包括分配器/合成器电路，该分配器/合成器电路包括：第一信号路径，该第一信号路径具有与波束成形器的第一端口相对应的第一末端并且具有第二末端；第一对信号路径，所述第一对信号路径中的每一个具有半径，并且具有与所述第一信号路径的第二末端耦合的第一末端；第二对信号路径，所述第二对信号路径中的每一个具有半径，并且具有第一末端和第二末端，其中所述第一对信号路径的第二末端与所述第二对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合；以及第三对信号路径，该第三对信号路径具有第一末端和第二末端，其中所述第二对信号路径中的相应信号路径的第二末端与所述第三对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合，并且其中所述第三对信号路径的第二末端与所述分配器/合成器电路的第二端口和第三端口相对应。
无过孔波束成形器可以独立地包括以下特征中的一个或多个或者与一个或多个其他特征组合以包括以下特征：所述第三对信号路径中的每一个被设置有在其靠近所述第三对信号路径的第一末端的部分处的半径；所述多个电路中的至少一个被设置有基于反应场理论选择的电路布局；其中所述多个电路中的至少一个具有通过以下操作选择的电路布局：确定哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集，并且基于所述多个电路中的一个或多个的几何和/或设计特征来确定模态加权系数；其中使用增材制造(AM)技术来制造一个或多个电路；其中分配器/合成器电路是N：1分配器/合成器电路，其中N是二的整数倍；其中分配器/合成器电路包括以级联布置耦合的多个2：1威尔金森(Wilkinson)分配器/合成器电路；并且其中所述多个电路中的至少一个包括分支混合耦合器，该分支混合耦合器包括多条传输线和多个分支，传输线中的每一条具有至少两个具有不同宽度的区段。
根据本文所描述的概念、系统、电路和技术的另一方面，一种无过孔波束成形器包括：多个无过孔电路元件，所述多个无过孔电路元件中的每一个具有被选择以减轻多个无过孔电路元件之间的不希望的反应耦合的电路布局，所述多个无过孔电路元件中的至少一个与无过孔分支混合耦合器电路相对应，所述至少一个无过孔分支混合耦合器电路中的每一个包括：多条传输线，每条传输线具有至少两个具有不同宽度的区段；以及多个分支，每个分支具有与所述多条分支混合耦合器传输线的宽度不同的宽度，并且其中所述多条传输线中的一条的第一末端与无过孔波束成形器的第一端口相对应，并且所述多条传输线中的一条的第二末端与所述多个无过孔电路元件中的一个耦合。
无过孔波束成形器可以独立地包括以下特征中的一个或多个或者与一个或多个其他特征组合以包括以下特征：其中所述多条分支混合耦合器电路传输线中的一条的第二末端与第二无过孔分支混合耦合器电路耦合；其中所述至少一个无过孔分支混合耦合器电路中的每一个具有基于反应场理论选择的电路布局；其中所述无过孔分支混合耦合器电路中的至少一个具有通过以下操作选择的电路布局：确定所述无过孔分支混合耦合器电路的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集并且基于所述无过孔分支混合耦合器电路的几何和/或设计特征来确定模态加权系数；其中使用增材制造(AM)技术来制造所述一个或多个无过孔分支混合耦合器电路；至少一个无过孔威尔金森分配器/合成器电路具有至少一个端口，该至少一个端口与所述至少一个无过孔混合耦合器电路的端口耦合；其中至少一个分支混合耦合器电路中的每一个包括：多条传输线以及多个分支，所述多条传输线中的每一条具有至少两个具有不同宽度的区段；其中所述至少一个无过孔威尔金森分配器/合成器电路包括：第一信号路径，该第一信号路径具有与波束成形器的第一端口相对应的第一末端并且具有第二末端，第一对信号路径，所述第一对信号路径中的每一个具有半径，并且具有与所述第一信号路径的第二末端耦合的第一末端，第二对信号路径，所述第二对信号路径中的每一个具有半径，并且具有第一末端和第二末端，其中所述第一对信号路径的第二末端与所述第二对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合，以及第三对信号路径，该第三对信号路径具有第一末端和第二末端，其中所述第二对信号路径中的相应信号路径的第二末端与所述第三对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合，并且其中所述第三对信号路径的第二末端与所述分配器/合成器电路的第二端口和第三端口相对应。
根据本文所描述的概念、系统、电路和技术的又一方面，一种相控阵雷达系统包括：一个或多个相控阵天线；与一个或多个相控阵天线耦合的发射-接收系统；所述相控阵天线、所述发射-接收系统中的至少一个包括无过孔波束成形器，所述无过孔波束成形器包括：多个电路，该多个电路具有被选择以减轻多个电路之间的不希望的反应耦合的布局，所述多个电路中的至少一个包括：分配器/合成器电路，该分配器/合成器电路包括：第一信号路径，该第一信号路径具有与波束成形器的第一端口相对应的第一末端并且具有第二末端；第一对信号路径，所述第一对信号路径中的每一个具有半径，并且具有与所述第一信号路径的第二末端耦合的第一末端；第二对信号路径，所述第二对信号路径中的每一个具有半径，并且具有第一末端和第二末端，其中所述第一对信号路径的第二末端与所述第二对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合；以及第三对信号路径，该第三对信号路径具有第一末端和第二末端，其中所述第二对信号路径中的相应信号路径的第二末端与所述第三对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合，并且其中所述第三对信号路径的第二末端与所述分配器/合成器电路的第二端口和第三端口相对应。
相控阵雷达系统可以独立地包括以下特征中的一个或多个或者与一个或多个其他特征组合以包括以下特征：其中所述一个或多个相控阵天线被设置为单个相控阵天线，并且其中所述发射-接收系统与所述单个相控阵天线耦合；所述一个或多个相控阵天线包括发射相控阵天线和接收相控阵天线；所述发射-接收系统包括与所述发射相控阵天线耦合的发射侧以及与所述接收相控阵天线耦合的接收侧；其中所述无过孔波束成形器中的所述多个电路中的至少一个被设置为无过孔分支混合耦合器，所述无过孔分支混合耦合器包括多条传输线以及多个分支，所述多条传输线中的每一条具有至少两个具有不同宽度的区段，并且其中所述无过孔分支混合耦合器电路具有通过以下操作选择的电路布局：确定所述无过孔分支混合耦合器电路的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集并且基于所述无过孔分支混合耦合器电路的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。
附图说明
根据对附图的以下描述可以更全面地理解前述特征，其中：
图1是根据本公开的实施例的可以包括无过孔波束成形器的说明性相控阵雷达系统的框图；
图2是根据本公开的实施例的可以形成无过孔波束成形器的一部分的2：1分配器/合成器电路的等距视图；
图3是根据本公开的实施例的可以形成无过孔波束成形器的一部分的4：1分配器/合成器电路的顶视图；以及
图4是根据本公开的实施例的可以形成无过孔波束成形器的一部分的分支混合耦合器电路的等距视图。
附图不一定是按比例的或者包括系统中的所有元件，而是通常将重点放在说明本文旨在保护的概念、结构和技术。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的实施例的说明性相控阵雷达系统100。说明性系统100包括单独的发射阵列102和接收阵列104，其中远程目标被示为卫星。在其他实施例中，如通常已知的，相同的天线可以用于发射功能和接收功能。在发射侧，系统100包括与发射波束成形器112耦合的驱动器110，该发射波束成形器112馈送PAM(功率放大器模块)114，该PAM114为发射阵列102供能。接收侧包括经由通用I/O设备124(例如，无限带宽(InfiniBand))与数字接收系统122耦合的信号数据处理器控制模块120。接收波束成形器126接收来自低噪声放大器128的输入，该低噪声放大器128与接收阵列104耦合。
在特定实施例中，发射侧和接收侧可以完全或部分地集成(例如，发射波束成形器112和接收波束成形器126可以由公共硬件提供)。如本文所使用的，术语“发射-接收系统”通常指代具有发射能力和接收能力两者的系统。
在各种实施例中，发射波束成形器112和/或接收波束成形器126可以被设置为无过孔波束成形器(即，不依赖导电过孔进行模式抑制的波束成形器)。在特定实施例中，可以使用增材制造(AM)技术来制造无过孔波束成形器。在许多实施例中，波束成形器112、126可以包括一个或多个电路，该一个或多个电路类似于下面结合图2-4所描述的那些电路。
参考图2，根据本公开的一些实施例，2：1分配器/合成器电路200可以形成无过孔波束成形器的一部分。说明性电路200包括输入端口202和两个输出端口204、206(应该认识到的是，电路200可以用作功率合成器，在这种情况下，端口204、206可以称为输入端口并且端口202可以称为输出端口)。
输入端口202经由信号路径208与第一对四分之一波长变换器210a、210b耦合。进而，四分之一波长变换器210a、210b与第二对四分之一波长变换器212a、212b中相应的四分之一波长变换器耦合。如所示的，第一电阻器214耦合在第一对四分之一波长变换器210a、210b之间，并且第二电阻器216耦合在第二对四分之一波长变换器212a、212b之间。四分之一波长变换器212a、212b经由信号路径218、220与相应的输出端口204、206耦合。变换器210、210b、212a、212b和/或信号路径208、218、220可以被设置为使用AM技术印刷在衬底上的传输线。可以选择电阻器214、216的值使得两个输出204、206匹配，同时还在两个输出204、206之间提供足够的隔离。在特定实施例中，电阻器214可以具有大约1.5Z0欧姆的值，并且电阻器216可以具有大约5.6Z0欧姆的值。
应该认识到的是，电路200可以被分类为双调谐威尔金森分配器。
在特定实施例中，电路200可以包括用于将端口202、204、206中的一个或多个与印刷线路板(PWB)的其他层耦合的边缘安装连接器。
可以选择电路200的布局以实现期望的电气性能特性——例如，带宽和/或散射参数(S参数)性能——而不一定提供导电过孔的串联(或“栅栏”)以抑制在组成电路200的导体/信号路径之间的更高阶模式的耦合。
应该在本文中认识到的是，弯曲和其他电路特征可以使得能量分裂成除主要模式(即，电流跟随信号路径208、218、220和变换器210a、210b、212a、212b的模式)之外的其他传播模式。如果电路200中的两个组件足够靠近在一起，则这些其他模式可以导致降低性能(例如，在端口之间引入不希望的耦合)的不希望的耦合效应(或“邻近效应”)。同样地，如果电路200中的组件足够靠近同一电路板上相邻电路中的组件，则可能发生不希望的耦合。
因此，在许多实施例中，可以选择电路200的布局以减少更高阶模式，使得分配器200用作单模式设备(例如，单一TEM设备或准TEM设备)。如本文所使用的，术语“布局”指代电路组件的几何配置(包括形状、长度和信号路径的宽度)以及所使用的组件的类型(例如，带状线、同轴或共面波导)。在许多实施例中，反应场理论用于确定各种电路特征的邻近效应。这种信息可以用于选择电路布局以避免反应场扩展(或减轻反应场扩展的影响)。
在一些实施例中，模态扩展(或“模态方法”)可以用于选择无过孔波束成形器内的一个或多个电路的布局和配置。模态扩展的目的是提供一组正交基函数，该组正交基函数的总和完全地表征PWB电路内任何位置处的总电场分布。
在各种实施例中，可以使用以下过程来选择电路布局：(1)确定哪些电路特征可以产生反应场；(2)将总场分为模态集；(3)基于电路的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。
当使用模态扩展时，可以应用以下原则。
1.正交性-基函数必须是正交的，这意味着每个基函数独立于其他可能的基函数，从而支持在没有基函数之间的相互作用的情况下求和。
2.线性-总场必须通过适当加权基函数的线性但复杂的总和来精确地表征。这是模态扩展旨在支持的线性系统的条件。这也与波方程的解相一致，注意可以将多个解叠加或线性地相加以形成总场解。
3.存在条件-基函数必须仅为边界条件支持的那些基函数。对此有两个推论条件。首先，为了使给定模式或基函数存在，模型几何形状中固有的边界条件必须支持该给定模式或基函数。反之亦然；如果如果不存在为了支持给定模式所需要的边界条件，则主题模式不能存在。第二，为了使给定模式或基函数存在，给定模式或基函数必须是激活的。反之亦然；如果虽然支持边界条件存在，但是主题模式不是激活的，则主题模式不能存在。
4.模态转换-每个电路元件可以引入产生几何转换或预期传递函数的边界条件。这些边界条件还可以引入提供模式集转换的附加模式集。例如，可以使用90度弯曲来改变带状线迹线的方向，以便于促进连接或在受限区域内封装某些带状线特征。90度斜接弯曲也引入了边界条件变化。通常，导体电流在弯曲的内角处较大并且在外边缘处减小，从而在中心迹线与上下接地平面之间的场中产生固有的不对称性。非对称场在接地平面之间引入更高阶TE场，这通常被描述为平行板模式。带状线边界条件支持TE场，并且弯曲不对称性激活TE场，从而为模式转换提供必要条件。因此，入射准TEM场模式转换为准TEM场和TE场两者的组合。
模态扩展所采取的形式必须符合上述条件。由于PWB电路通常依赖于主要的TEM传播，所以相关联的边界条件通常排除或截断整个模式集。例如，带状线几何形状不能传播TM模式，因为TM模式被截断。因此，模态扩展可以采用以下形式，
总场分布在频率(f)处确定，并且对于所考虑的所有频率重复。
模态求和中所包括的模式的数量受限于(N)，并且取决于所需要的精度和几何纯度。所考虑的最低阶模式是ETE0,0(f)，其为由几何形状支持的主要TEM。可以是频率相关的模态加权系数(an)表示与表征总场所需要的模式相关联的复杂系数。
应该认识到的是，模态扩展提供了解释在波束成形器或其他设备中产生的总电场分布的手段。模态扩展可以用于隔离可能发生邻近效应的微波电路的区域，并且用于扩展该区域中的模式以便于确定是否存在反应场。当这种条件存在时，可以采用许多设计技术将反应场内容降低到可接受的水平。这种技术的示例包括增加电路元件之间的间隔、减小存在反应场的传输线的长度以及使传输线弯曲的角变圆或斜接。
使用上面所描述的技术，适合用于在2.0GHz到4.0GHz频率范围内操作的带状线分配器/合成器电路包括一对衬底，每个衬底具有大约20密耳的厚度以及大约3.5的相对介电常数(∈r)。信号路径202可以具有与大约50欧姆的特性阻抗相对应的大约25密耳的宽度(W1)，并且信号路径210a、210b可以具有与大约80欧姆的特性阻抗相对应的大约7密耳的宽度(W2)。信号路径212a、212b可以具有与大约60欧姆的特性线阻抗相对应的大约15密耳的宽度(W3)，并且信号路径218、220可以具有与大约50欧姆的特性线阻抗相对应的大约25密耳的宽度(W4)。信号路径210a、210b的半径(R1)可以是大约0.183英寸，信号路径212a、212b的半径(R2)可以是大约0.183英寸，并且信号路径218、220的半径(R3)可以是大约0.06英寸。
应该认识到的是，可以缩放上述尺寸以适应特定应用的需要。例如，如果电路旨在在具有75欧姆特性阻抗的系统中操作，则相应地调整线208、218、220的宽度。作为另一示例，半径R1、R2、R2可以随频率而变化。
在一些实施例中，与现有系统相比，基于分配器电路200的无过孔波束成形器可以将制造成本降低至少20％。在许多实施例中，S参数性能与使用导电过孔来抑制更高阶模式的常规的基于PWB的电路一样好。
参考图3，根据本公开的一些实施例，2×2：1(或4：1)分配器/合成器电路300可以形成无过孔波束成形器的一部分。说明性电路300包括输入端口302和四(4)个输出端口302、304、306、308。如果电路300用作功率合成器，则可以反转对输入端口和输出端口的指定。输入端口302经由信号路径318与第一分配器312的输入端耦合。第一分配器312的第一输出端经由信号路径320与第二分配器314的输入端耦合。第一分配器312的第二输出端经由信号路径326与第三分配器316的输入端耦合。第二分配器314的输出端经由相应的信号路径322、324与输出端口304、306耦合，并且第三分配器316的输出端经由相应的信号路径328、330与输出端口308、310耦合。
在一些实施例中，可以使用上面结合图2所描述的技术(即，反应场理论和模态扩展)来选择分配器电路300的布局。
在许多实施例中，分配器312、314、316中的一个或多个可以被设置为类似于图2中所示的分配器的双调谐威尔金森分配器。在特定实施例中，信号路径318、320、322、324、326、328、330可以被设置为使用AM技术印刷在衬底上的传输线。
应该认识到的是，说明性电路300使用2：1分配器的2级布置来提供整体4：1分配器。可以扩展该方法以提供任意二项式功率分配，例如，2：1、4：1、8：1、16：1等。应该认识到的是，本文所描述的结构和技术还可以应用于非二项式功率分配器电路，例如，3：1、5：1、7：1等功率分配器电路。通常，本文所描述的结构和技术可以用于实现在无过孔波束成形器中使用的N：1功率分配器/合成器。
参考图4，根据本公开的一些实施例，分支混合耦合器电路400可以形成无过孔波束成形器的一部分。说明性电路400包括输入端口402、404和输出端口406、408。如所示的，第一信号路径410耦合在端口402与端口406之间，并且第二信号路径412耦合在端口404与端口408之间。信号路径410和信号路径412以总体上彼此平行的方式布置，并且通过三条附加信号路径414、416、418耦合。如所示的，信号路径414、416、418以大约90度的角度与路径410、412相交。信号路径410、412可以称为传输线，并且信号路径414、416、418可以称为分支。
应该在本文中认识到的是，传输线和分支的90度相交将产生反应场，使得能量分裂成除主要模式之外的其他传播模式。因此，在许多实施例中，可以使用反应场理论来确定分支引起的反应场将传播多远以及在哪个方向上传播。进而，这些信息可以用于选择适当的电路布局。
在一些实施例中，可以使用上面结合图2所描述的技术(即，反应场理论和模态扩展)来选择分支混合耦合器电路400的布局。
例如，使用前述技术，适合用于在2.0GHz到4.0GHz频率范围内操作的分支混合耦合器电路包括一对衬底，每个衬底具有大约20密耳的厚度以及大约3.5的相对介电常数(∈r)。传输线410、412可以包括具有不同阻抗的多个区段。例如，每条传输线可以包括：第一分区，该第一分区具有与大约44欧姆的特性阻抗相对应的大约24密耳的宽度(W1)；第二分区，该第二分区具有与大约38欧姆的特性阻抗相对应的大约30密耳的宽度(W2)；以及第一分区，该第一分区具有与大约44欧姆的特性阻抗相对应的大约24密耳的宽度(W3)。第一分支414可以具有与大约100欧姆的特性阻抗相对应的大约3密耳的宽度，第二分支416可以具有与大约64欧姆的特性阻抗相对应的大约12密耳的宽度，并且第三分支418可以具有与大约100欧姆的特性阻抗相对应的大约3密耳的宽度。
应该认识到的是，可以缩放上述尺寸以适应特定应用的需要。
本文所引用的所有参考在此通过参考整体并入本文。
已经描述了用于说明本文旨在保护的各种概念、结构和技术的特定实施例，对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以使用并入这些概念、结构和技术的其他实施例。上文所描述的不同实施例的元素可以组合以形成上面没有具体阐述的其他实施例，并且进一步地，在单个实施例的上下文中所描述的元素可以单独提供或者以任何合适的子组合提供。因此，认为本文旨在保护的范围不应该限制于所描述的实施例，而应该仅受所附权利要求书的精神和范围的限制。

Claims (20)

1.一种无过孔波束成形器，包括：
多个电路，所述多个电路中的每一个具有被选择以减轻所述多个电路之间的不希望的反应耦合的电路布局，所述多个电路中的至少一个包括：
分配器/合成器电路，其包括：
第一信号路径，其具有与所述波束成形器的第一端口相对应的第一末端并且具有第二末端；
第一对信号路径，所述第一对信号路径中的每一个具有半径，
并且具有与所述第一信号路径的第二末端耦合的第一末端；
第二对信号路径，所述第二对信号路径中的每一个具有半径，
并且具有第一末端和第二末端，其中所述第一对信号路径的第二末端与所述第二对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合；以及
第三对信号路径，其具有第一末端和第二末端，其中所述第二对信号路径中的相应信号路径的第二末端与所述第三对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合，并且其中所述第三对信号路径的第二末端与所述分配器/合成器电路的第二端口和第三端口相对应。
2.根据权利要求1所述的无过孔波束成形器，其中所述第三对信号路径中的每一个被设置有在其靠近所述第三对信号路径的第一末端的部分处的半径。
3.根据权利要求2所述的无过孔波束成形器，其中所述多个电路中的至少一个被设置有基于反应场理论选择的电路布局。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述多个电路中的至少一个具有通过以下操作选择的电路布局：确定哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集，并且基于所述多个电路中的一个或多个的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。
5.根据权利要求1所述的无过孔波束成形器，其中一个或多个电路是使用增材制造(AM)技术制造的。
6.根据权利要求1所述的无过孔波束成形器，其中所述分配器/合成器电路是N：1分配器/合成器电路，其中N是二的整数倍。
7.根据权利要求1所述的无过孔波束成形器，其中所述分配器/合成器电路包括以级联布置耦合的多个2：1威尔金森分配器/合成器电路。
8.根据权利要求1所述的无过孔波束成形器，其中所述多个电路中的至少一个包括分支混合耦合器，所述分支混合耦合器包括多条传输线和多个分支，所述传输线中的每一条具有至少两个具有不同宽度的区段。
9.一种无过孔波束成形器，包括：
多个无过孔电路元件，所述多个无过孔电路元件中的每一个具有被选择以减轻所述多个无过孔电路元件之间的不希望的反应耦合的电路布局，所述多个无过孔电路元件中的至少一个与无过孔分支混合耦合器电路相对应，所述至少一个无过孔分支混合耦合器电路中的每一个包括：
多条传输线，每条传输线具有至少两个具有不同宽度的区段；以及
多个分支，每个分支具有与多条分支混合耦合器传输线的宽度不同的宽度，并且其中所述多条传输线中的一条的第一末端与所述无过孔波束成形器的第一端口相对应，并且所述多条传输线中的一条的第二末端与所述多个无过孔电路元件中的一个耦合。
10.根据权利要求9所述的无过孔波束成形器，其中所述多条分支混合耦合器电路传输线中的一条的第二末端与第二无过孔分支混合耦合器电路耦合。
11.根据权利要求10所述的无过孔波束成形器，其中所述至少一个无过孔分支混合耦合器电路中的每一个具有基于反应场理论选择的电路布局。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述无过孔分支混合耦合器电路中的至少一个具有通过以下操作选择的电路布局：
确定所述无过孔分支混合耦合器电路的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场；
将总场分为模态集；以及
基于所述无过孔分支混合耦合器电路的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。
13.根据权利要求12所述的无过孔波束成形器，其中所述一个或多个无过孔分支混合耦合器电路是使用增材制造(AM)技术制造的。
14.根据权利要求10所述的无过孔波束成形器，包括：
至少一个无过孔威尔金森分配器/合成器电路，其具有与所述至少一个无过孔混合耦合器电路的端口耦合的至少一个端口。
15.根据权利要求14所述的无过孔波束成形器，其中所述至少一个分支混合耦合器电路中的每一个包括：
多条传输线；以及
多个分支，所述多条传输线中的每一条具有至少两个具有不同宽度的区段。
16.根据权利要求14所述的无过孔波束成形器，其中所述至少一个无过孔威尔金森分配器/合成器电路包括：
第一信号路径，其具有与所述波束成形器的第一端口相对应的第一末端并且具有第二末端；
第一对信号路径，所述第一对信号路径中的每一个具有半径，并且具有与所述第一信号路径的第二末端耦合的第一末端；
第二对信号路径，所述第二对信号路径中的每一个具有半径，并且具有第一末端和第二末端，其中所述第一对信号路径的第二末端与所述第二对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合；以及
第三对信号路径，其具有第一末端和第二末端，其中所述第二对信号路径中的相应信号路径的第二末端与所述第三对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合，并且其中所述第三对信号路径的第二末端与所述分配器/合成器电路的第二端口和第三端口相对应。
17.一种相控阵雷达系统，包括：
一个或多个相控阵天线；
发射-接收系统，其与所述一个或多个相控阵天线耦合；
所述相控阵天线、所述发射-接收系统中的至少一个包括无过孔波束成形器，所述无过孔波束成形器包括：
多个电路，其具有被选择以减轻所述多个电路之间的不希望的反应耦合的布局，所述多个电路中的至少一个包括：
分配器/合成器电路，其包括：
第一信号路径，其具有与所述波束成形器的第一端口相对应的第一末端并且具有第二末端；
第一对信号路径，所述第一对信号路径中的每一个具有半径，并且具有与所述第一信号路径的第二末端耦合的第一末端；
第二对信号路径，所述第二对信号路径中的每一个具有半径，并且具有第一末端和第二末端，其中所述第一对信号路径的第二末端与所述第二对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合；以及
第三对信号路径，其具有第一末端和第二末端，其中所述第二对信号路径中的相应信号路径的第二末端与所述第三对信号路径中的相应信号路径的第一末端耦合，并且其中所述第三对信号路径的第二末端与所述分配器/合成器电路的第二端口和第三端口相对应。
18.根据权利要求17所述的相控阵雷达系统，其中所述一个或多个相控阵天线被设置为单个相控阵天线，并且其中所述发射-接收系统与所述单个相控阵天线耦合。
19.根据权利要求17所述的相控阵雷达系统，其中：
所述一个或多个相控阵天线包括发射相控阵天线和接收相控阵天线；
所述发射-接收系统包括与所述发射相控阵天线耦合的发射侧以及与所述接收相控阵天线耦合的接收侧。
20.根据权利要求17所述的相控阵雷达系统，其中所述无过孔波束成形器中的所述多个电路中的至少一个被设置为无过孔分支混合耦合器，所述无过孔分支混合耦合器包括多条传输线以及多个分支，所述多条传输线中的每一条具有至少两个具有不同宽度的区段，并且其中所述无过孔分支混合耦合器电路具有通过以下操作选择的电路布局：
确定所述无过孔分支混合耦合器电路的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场；
将总场分为模态集；以及
基于所述无过孔分支混合耦合器电路的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。
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