JP2002064311A - 位相をシフトさせる素子を伴ったマイクロストリップ技術を使用して産するt型回路 - Google Patents
位相をシフトさせる素子を伴ったマイクロストリップ技術を使用して産するt型回路Info
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Abstract
て制御することができるような位相をシフトさせる素子
からなるマイクロストリップ技術を用いて産するT型回
路の提供を目的とする。 【解決手段】拡張しているブランチの1つによって与え
られた位相シフトΦを生じる位相をシフトさせる素子
(6)と、ブロードバンドにおけるT型回路の制御から
構成され、同等長であるL2の2つのブランチ(2,
3)を持つマイクロストリップ技術を用いて産するT型
回路で、そのT型回路は、位相をシフトさせる素子を伴
わないでブランチ(3)を拡張している少なくとも1つ
以上のエルボ(4)から成り、及びλgが案内された波
長の場合において、λg/2の倍数と同等の長さである
L2である特徴を持っている。特に、アンテナにおける
電源ネットワークへの適用となる。
Description
プ技術を用いて産するT型回路に関連しており、ブロー
ドバンドにおけるT型回路制御である与えられた位相シ
フトを供給する位相をシフトさせる素子から構成され
る。
ネットワークの分野において適用できる。この種のネッ
トワークにおいて、周波数帯域幅は、しばしば自然な放
射素子の帯域幅及び電源ネットワークの帯域幅によって
限られている。これは、特に、放射素子の励起における
位相シフトによってもたらされる場合である。この種の
位相シフトは、特に、放射素子が産する場合、例えば、
プリントされた技術に用いられ、良く知られた順次回転
技術に用いられて励起される。上述した種類の放射素子
のネットワークにとって、電源ネットワークは、通常、
マイクロストリップ技術を用いて合成され、マイクロス
トリップラインでつながった少なくとも1つのT型回路
及び様々な放射素子につながるエルボから構成される。
それゆえ、電源ネットワークは、エネルギーをそれぞれ
の放射素子に分配する。所望の位相によって放射素子を
励起させるために、ラインのビットがT型回路若しくは
回路のある一部の場所に加えられる。しかしながら、こ
の位相シフトは、狭い周波数帯域にのみ有効である。
エルボの挙動は、実際には当業者によって十分に知られ
ており、狭い周波数帯域における制御の説明は供給され
る。
ロストリップラインの長さは、位相シフトΦ=βLとし
て表される。ここで、Lは、ラインの長さと等しく、β
は、位相定数である。既知の方法として、βは基板、周
波数、及びマイクロストリップラインの幅に依存し、そ
の値は、下記の式によって与えられる。
であり、ラインの幅、ラインが合成された場合の基板の
高さ、金属化の厚さ、基板の誘導定数及び波長に依存
し、λ0は真空下における波長である(周波数に関連し
て)。したがって、異なった周波数において、ラインが
なぜ同じ位相を持たないのか説明できる。
されているようなT型回路は、ポート1とポート2間の
ラインの長さ及びポート1とポート3間のラインの長さ
は同じである。その結果、動作周波数に関わりなく、A
ng(S21)−Ang(S31)の値は0である。
電源ネットワークを産する場合は、他にもあるが、中で
もエルボラインを用いて成り立っており、それは方向の
変化が可能なため、エネルギーは放射素子に供給され
る。位相シフトの見地からすると、エルボの長さはライ
ンの長さと同等なことがわかる。それゆえ、エルボの位
相シフトは、式Φ=βエルボ x Lエルボで表される
Φに等しい。ここで、β エルボは、エルボにおける位相
定数で、Lエルボは、エルボにおける電気的長さであ
る。
なるT型回路は、すでに従来の技術によって合成されて
いる。それらの回路は、Tから出ている両側のL2の長
さが同等で、同等長のラインL1のビットからなるエル
ボラインによって続き、T型回路の原理に基づいてい
る。回路は、周波数に関係なく、ポート1とポート2間
及びポート1とポート3間のライン長が同じ場合、An
g(S31)とAng(S21)の差が0の位相差を表
示するであろう。結果として、与えられた値の位相シフ
トを提示するためには、例えば180°として、ポート
2とポート3の間であるならば、ラインの1つの長さ
が、βLが180°のようなLの長さが要求される。こ
れは、図2に描写されているように、Φが180°及び
Φ−1が0°のような長さのエルボの両側ラインのビッ
トを使用することによって可能である。しかしながら、
そのようなT型回路において行ったすべての模擬実験に
おいて、この条件は中心周波数にとってのみ有効である
が、この中心周波数が無効の場合、180°の位相シフ
トは得られない。
回路が広い周波数帯域にわたって制御することができる
ような位相をシフトさせる素子からなるマイクロストリ
ップ技術を用いて産するT型回路の提案である。
題は、拡張しているブランチの1つによって与えられた
位相シフトΦを生じる位相をシフトさせる素子とブロー
ドバンドにおけるT型回路の制御から構成される同等長
であるL2の2つのブランチを持つマイクロストリップ
技術を用いて産するT型回路で、その回路は位相をシフ
トさせる素子を伴わないでブランチを拡張している少な
くとも1つ以上のエルボからなり、λgが案内された波
長の場合において、λg/2の倍数と同等の長さをもつ
L2である特徴を有する。
さLがΦ/βで表されるマイクロストリップラインによ
って形成される。ここで、βは位相定数で、すでに上述
した式によって計算される。参照として、位相をシフト
させる素子は、長さL´1がL1+Lエルボで表される
ライン素子によって拡張され、エルボは長さL1のライ
ン素子によって拡張され、例におけるそれらの素子は、
放射素子への接続を可能にする。
させる素子は、Φ/2の位相シフトがエルボの両側に分
配されるような長さのエルボで形成される。この場合、
それぞれのエルボは、例えば、放射素子に接続するため
のL1の長さと同等のライン素子により拡張される。
を用いて産するブロードバンドアンテナネットワークの
電源回路に関連し、上述して特徴を説明したT型回路の
うちの少なくとも1つから成る特徴を有する。
式と共に、様々な具体例として明らかにされ、示される
であろう。
示す。
を伴ったT型回路の最初の具体例は、図3から6までを
参照して説明される。
のエルボからなる位相をシフトさせる素子を伴ったT型
回路である。より詳細には、T型回路は、入り口ポート
1及びL2の同じ長さである2つのポート1に対して垂
直なブランチ2,3からなるブランチ1を含んでいる。
本発明によると、L2の長さは、λg/2の倍数で選択
され、ここでλgはマイクロストリップ技術を用いて産
するブランチにおける案内された波長と同等である。
ボ4により拡張されており、エルボ4は、それ自体が出
口ポート2まで届くL1の長さのライン素子5によって
拡張されている。本発明と一致する、もう一方のブラン
チ2は、Φの位相シフトが与えられているライン素子6
によって拡張され、次いでL1+Lエルボで表される長
さのライン素子7によってポート3まで届いている。ラ
イン素子6は、L´=Φ/βのようなL´の長さを有す
る。図3に描写されている具体例は、本発明と一致し
て、エルボ4は最短長の腕の部分に位置し、L2の長さ
は、λg/2の倍数を有する。
E3D若しくはHPESSOFのような商業的に利用可
能なソフトウェアを用いた模擬実験で明らかにされ、そ
れらの模擬実験の結果は、図4,5、及び6にて描写さ
れる。それらの模擬実験は、3.38のεr、高さが
0.81mm、0.0022のタンジェントΔ、及び1
7.5マイクロメートルのTを持つRogers400
3基板による位相をシフトさせる素子を持つT型回路を
製造することによって行われた。この場合、模擬実験に
使用された50ohmラインの幅は、1.5mmであっ
た。
子を伴うT型回路(1つのエルボを持つ位相をシフトさ
せる素子を伴ったTの位相シフトにおける変動)は、β
L=180°のようなLの長さのラインと比較されて、
図4に描写される。この場合、位相における変動は、帯
域幅の11から13GHz間にわたって、30°よりも
23°に等しい。
ザインされた1つのエルボを持つ位相をシフトさせるT
の位相シフトにおける変動を描写している。それゆえ、
図5におけるエルボは、図3表示の腕3とは異なった場
所に位置しているが、ライン素子Φの位置においては、
ブランチ3は素子7のタイプのライン素子によって拡張
されている。この場合、T型回路の位相シフトは、ライ
ンが180°の場合とほぼ同等であることが確認され
る。
λg/2以外である1つのエルボを持つ位相をシフトさ
せる素子を伴うT型回路を示す。模擬実験の結果は、1
80°のライン長の位相シフトを越えた周波数を有する
位相シフトにおける変動を示している。
を有するT型回路の別の具体例は、図7、8、9、及び
10に参照として示されている。図7の場合、T型回路
は、2つのエルボ40および70から構成されている。
本発明によると、より詳細には、図7の回路は、入り口
ブランチ10からT型によって構成され、入り口ブラン
チ10は入り口ポート10に結合し、及びλg/2の倍
数と同等のL2の長さを持つ2つの入り口ポート10に
対して垂直なブランチ20および30に結合している。
40によって拡張され、L1の長さのライン素子50は
出口ポートP20まで届いている。一方、ブランチ20
はエルボ70によって拡張され、位相シフトΦを得るこ
とを可能にするためのライン素子60および80によっ
て先導し、続いている。本発明によると、素子60及び
80は、それぞれの位相シフトがΦ/2と同等になる方
法で製造されている。さらに、素子80は、L1の長さ
のライン素子90によって拡張され、出口ポートP30
まで届いている。
験を行った方法と同じ方法で行われた。それゆえ、上述
した具体例によると、図8は、周波数の機能としてのT
型回路の位相シフトにおける変動を示している。この場
合、2つのエルボから構成される位相をシフトさせる素
子を伴ったT型回路の位相シフトにおける変動は、βL
=180°のようなLの長さのラインと比較される。こ
の場合、位相における変動は、帯域幅の11から13G
Hz間にわたって、30°とは異なった約14°のみで
ある。
い、2つのエルボを持つ位相をシフトさせる素子を伴う
T型回路を示している。この場合の図9によると、位相
シフトにおける変動は、ラインが180°の位相シフト
における変動とおおよそ同等であることがわかる。
2つのブランチ20及び30の長さがλg/2と同等で
ない2つのエルボを伴うT型回路における模擬実験を示
す。この場合、周波数を伴った位相シフトにおける変動
は、180°のライン長の位相シフトよりも大きいこと
がわかる。
フトさせる素子を伴うT型回路を用いた2つの実験応用
例を示す。
させる素子を持つT型回路を用いた電源回路を伴ったプ
リントされたアンテナネットワークを示している。より
詳細には、マイクロストリップ技術を用いて産する電源
回路に接続しているプリントされたパッチ100、10
1、102、及び103を持つ4パッチネットワークで
ある。4つのパッチである100、101、102、及
び103のネットワークは、T型のそれぞれのブランチ
に以下のように接続している:2つのパッチ100及び
101は、長さlと同等のライン素子によってC点に接
続されており、2つのパッチ102及び103は、長さ
lと同等のライン素子によってC´点に接続されてい
る。CおよびC´点は、上述のように、2つのエルボを
持つ位相をシフトさせる素子を伴ったT型回路からなる
電源回路のポート20及び30を形成している。電源回
路は、L2=λg/2によって表される長さの2つのブ
ランチを持つT型からなり、L2ブランチの1つは、C
点に至るまでL1の長さのライン素子によって拡張さ
れ、もう一方のブランチL2は、エルボの両側に均等に
90°で分配される位相シフトを持つエルボによって拡
張され、さらに接続点C´に至るまでライン素子L1に
よって拡張されている。
として知られる方法で固定されたパッチネットワークを
伴った図12の図式において用いられるかもしれない。
より詳細には、プリントされたアンテナネットワーク
は、4つのパッチである200,201,202、及び
203から構成され、上述のように製造された2つのエ
ルボを持つ最初のT型回路に対になって接続し、2つの
T型回路は、2つのエルボを持つ付加的なT型回路によ
って励起源に接続されている。より詳細には、200及
び201のパッチは、パッチ200によって受け取る波
とパッチ201によって受け取る波の間に90°の位相
シフトを与えられる位相をシフトさせる素子を持つT型
回路に共に接続されている。パッチ202及び203に
おいても同様である。それゆえ、この回路は、L4の長
さがλg/2の倍数と等しい2つのブランチからなり、
そのブランチは、ライン素子3によりエルボに続いて拡
張されてパッチ200に接続しており、一方のブランチ
L4は、エルボを回ってライン素子へと拡張され、ライ
ン素子L3により、それぞれ両側に45°の位相シフト
を与える形で合成される。同様の方法で、パッチ203
はライン素子L3によってT型の入り口に接続され、エ
ルボに続いて、λg/2の長さを持つL4のブランチに
よって接続され、一方パッチ202は、ライン素子L3
によって接続され、45°の位相シフトを均一に分配
し、L4のブランチの長さがλg/2と等しいライン素
子を持ったエルボによって続く。記載したこの2つのT
型回路は、一方は、λg/2の倍数と等しい長さを持つ
ブランチL2によって続くライン素子L1から成る別の
T型回路によって励起回路へ接続し、もう一方のライン
素子L1は、エルボの両側に90°の位相シフトを均一
に分配し、ブランチの長さがL2=λg/2を与えるエ
ルボによって続いている。結果として、180°の位相
シフトは、T型回路が供給するパッチ200と201に
よって送られる波とT型回路が供給するパッチ202と
203によって送られる波の間で得られる。
違う種類のネットワークに適用することができ、既知の
回路によって達成された帯域幅よりも広いネットワーク
を可能にすることができる。
されたT型回路の図式を示す。
示す。
路の位相シフトの変動を従来の回路と比較して示す。
路の位相シフトの変動を従来の回路と比較して示す。
路の位相シフトの変動を従来の回路と比較して示す。
す。
路の位相シフトの変動を従来の回路と比較して示す。
路の位相シフトの変動を従来の回路と比較して示す。
回路の位相シフトの変動を従来の回路と比較して示す。
源回路を用いたプリントされたアンテナの図式を示す。
源回路を用いたプリントされたアンテナの図式を示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 拡張しているブランチの1つによって与
えられる位相シフトΦを生じる位相をシフトさせる素子
と、ブロードバンドにおけるT型回路の制御から構成さ
れ、該構成が位相をシフトさせる素子を伴わないでブラ
ンチを拡張する少なくとも1つのエルボからなり、及び
λgが案内された波長である場合においてλg/2の倍
数に等しい長さをもつL2である特徴を持つ、長さがL
2である同等の2つのブランチを持ちマイクロストリッ
プ技術を用いて産するT型回路。 - 【請求項2】 前記位相をシフトさせる素子が、βが位
相定数のとき、Lの長さがΦ/βで表されるマイクロス
トリップラインによって形成される特徴をもつ請求項1
によるT型回路。 - 【請求項3】 前記位相をシフトさせる素子がL´の長
さがL1+Lエルボで表されるライン素子によって拡張
され、及びエルボがL1の長さのライン素子によって拡
張される特徴を持つ請求項2によるT型回路。 - 【請求項4】 前記位相をシフトさせる素子が、Φ/2
の位相シフトがエルボの両側に分配されるような長さの
該エルボから形成される特徴を持つ請求項1によるT型
回路。 - 【請求項5】 前記エルボの各々が、同一の長さである
L1のライン素子によって拡張される特徴を持つ請求項
4によるT型回路。 - 【請求項6】 請求項1乃至5記載の少なくとも1つの
前記T型回路から成る特徴を持ち、マイクロストリップ
技術を用いてブロードバンドアンテナネットワークを産
するための電源回路。
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