JP2005501450A

JP2005501450A - 統合位相シフタを伴う調整可能アンテナフィードネットワーク

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Publication number: JP2005501450A
Application number: JP2003523060A
Authority: JP
Inventors: ヴィクトール・アレクサンドロヴィッチ・スレドコフ
Original assignee: Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: US20040239444A1; CA2457913A1; ATE352110T1; EP1428295B1; DE60217694D1; EP1428295A4; ES2280571T3; WO2003019723A1; JP4118235B2; KR20040027980A; AU2002330797B2; EP1428295A1; CN1547788B; MXPA04001616A; US7026889B2; KR100889443B1; DE60217694T2; NZ513770A; CN1547788A

Abstract

共通ライン（１０）と２つ若しくはそれ以上のポート（２０−２８）との間に信号を供給するデバイスである。デバイスは、共通ラインをポートと結合するフィードライン（１−１８）の枝分かれのネットワークを含む。フィードラインは、ネットワークを介して通過する信号の反射を減少するための、幅変動のトランス部位（１１、１２、２９）を有する。誘電性部位（４７ａ、４７ｂ）は、ネットワークに隣接して装備され、共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を同期調整するために移動され得る。誘電性部位は、ネットワークを介して通過する信号の反射を減少するためのトランス部位（９１、９３）も有する。ネットワークの接合点（６９）の少なくとも一つが、誘電性部位とオーバーラップしないか、減少された誘電率の領域とオーバーラップする。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通のラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を送るためのデバイスに関する。本発明は、誘電性位相シフタと、誘電性位相シフタを製造する方法とにも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、調整可能アンテナ素子は、アンテナアレンジメントの中で縦続接続されるパワースプリッタ、トランス、及び位相シフタから構成される。高パフォーマンスのアンテナ内では、これらの要素は相互に強く作用し、時として望ましいビーム形状を認識不能のものにする。
【０００３】
これらの問題に取り組むべく、多数の標準的ビーム形成ネットワークが提案されている。
【０００４】
図１は、米国特許５９４９３０３号に記載される位相シフタの一部の平面図である。インプットターミナル１００がインプットフィードライン１０１と接続する。フィードライン１０２は接合点１０３から枝分かれし、第１のアウトプットターミナル１０４へ通じる。第２のアウトプットターミナル１０５は、蛇行形状ループ１０６を介して接合点１１０にてフィードライン１０２に接続する。誘電性スラブ１０７は、フィードライン１０２とループ１０６とを部分的に覆い、フィードライン（１０２）長に沿って且つループ１０６を超えて移動可能である。
【０００５】
図２に示されるように、スラブ１０７の前縁１０８は、ステップ形状の凹部１０９で形成される。ステップ形状の凹部１０９は、フィードラインに沿う電波エネルギ伝播の反射を最小化するような大きさとなっている。
【０００６】
この構成には、幾つかの欠点がある。
【０００７】
第一に、移動可能な誘電性ボディ１０７の凹部１０８は、インプットターミナル１００からアウトプットターミナルへの方向の波動インピーダンスを増加せしめるトランスのように、動作する。インプットと全てのアウトプットにて等しいインピーダンスを有するためには、米国特許５９４９３０３号で示されるデバイスでは、接合点１１０とアウトプットターミナル１０４との間に追加的なトランスが必要である。
【０００８】
第二に、最初インプットターミナル１００から生じる、全てのフィードライン１０１は、誘電性プレートの縁部に２度クロスする。従って、２つの凹部での反射は、誘電性プレートの配置にも拠るが、一つの凹部での反射の２倍にもなり得る。
【０００９】
第三に、アウトプットターミナルの相対的な配置は、レイアウトに制約を強いるのであり、このことは、ある用途のためのビーム形成ネットワークの物理的実現と両立し得ないこととなり得る。
【００１０】
第四に、スラブ１０７内に正確に且つ矛盾無く凹部を作成することは、困難である。
【００１１】
第五に、このような方法は、奇数個のアウトプットポートを含むリニアアレイに対しては、適切では無い。
【発明の開示】
【００１２】
先行技術のこれらの欠点の一つ又はそれ以上と取り組むこと、若しくは少なくとも有用な代替案を提示することが、本発明の目的である。
【００１３】
共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークであって、フィードラインの少なくとも一つがネットワークを介して通過する信号の反射を減少するための、幅変動のトランス部位を有する、ネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を同期調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位であって、ネットワークを介して通過する信号の反射を減少するための一つ若しくはそれ以上のトランス部位を有する誘電性部位とを含む、
デバイスを、
本発明の第１の実施形態が提供する。
【００１４】
本発明の第１の実施形態は、２つのタイプのトランスを同じデバイスの中に統合するための手段を提示する。結果として、比較的コンパクトな設計を維持しつつ、共通ラインでの波動インピーダンスは、ポートでの波動インピーダンスとより良く適合できる。
【００１５】
、
本発明の第２の実施形態は、フィードライントランス部位が、フィードラインの幅内のステップ変化を含む。
【００１６】
誘電性部位内のトランス部位は、図２に示すように、該部位の縁内の凹部により得られる。しかしながら、以下に示す好適な実施形態では、トランス部位は減少された誘電率の空間若しくは領域の形態で与えられる。
【００１７】
共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
一つ若しくはそれ以上の結合点を介して、共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を同期調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位とを含む、
デバイスにおいて、
少なくとも一つの接合点が誘電性バーとオーバーラップしない、
デバイスを、
本発明の第２の実施形態が提供する。
【００１８】
共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
一つ若しくはそれ以上の結合点を介して、共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を同期調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位とを含む、
デバイスにおいて、
誘電性部位は、相対的に高い誘電率である第１の領域と、少なくとも一つの接合部とオーバーラップする相対的に低い誘電率である第２の領域とを有する、
デバイスを、
本発明の第３の実施形態が提供する。
【００１９】
第３の実施形態は、第２の実施形態に対して、同様の利点を提示する。
【００２０】
通常、誘電性部位は、減少された誘電率の空間若しくは領域の前縁又は後縁を通過する信号の反射を減少させるためのトランス部位を伴って形成される。図１の構成とは対照的に、トランス部位での波動インピーダンスはポートの方向において減少し得る。減少された誘電率の空間若しくは領域の前縁又は後縁は、図２に示すように形成され得る。しかしながら、好適な実施形態では、誘電性部位は、第１の空間若しくは領域の縁に近接する比較的低い誘電率の少なくとも一つの第２の空間若しくは領域を伴って形成される。個々の第２の空間若しくは領域は、誘電性部位の移動方向において第１の空間若しくは領域と比べて相対的に短く、個々の第２の空間若しくは領域の位置及びサイズは、個々の第２の空間若しくは領域がインピーダンストランスとして作用するように、選択される。
【００２１】
共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位とを含む、
デバイスにおいて、
誘電性部位が、相対的に低い誘電率の第１の空間若しくは領域と、第１の空間若しくは領域に近接し且つ第１の空間若しくは領域の縁から間隔を置く相対的に低い誘電率の少なくとも一つの第２の空間若しくは領域とを、伴って形成され、
個々の第２の空間若しくは領域は、誘電性部位の動作の方向にて、第１の空間若しくは領域と比較して相対的に短く、
個々の第２の空間若しくは領域の位置及びサイズは、個々の第２の空間若しくは領域がインピーダンストランスとして作用するように、選択される、
デバイスを、
本発明の第４の実施形態が提供する。
【００２２】
本発明の第４の実施形態は、トランスの好適な形態に関連する。これは図２のトランスよりも製作が容易である。（第２の空間若しくは領域の位置及びサイズを選択することにより）該トランスをフィードネットワークの要求に従って調整するのも、より容易である。
【００２３】
以下の説明は、発明の第１、第２、第３及び第４の実施形態に係るデバイスに関連する。
【００２４】
通常、デバイスは、ネットワークの一つの側に配置される第１の接地面を含む。デバイスが、ネットワークの反対の側に配置される第２の接地面を含むのがより好ましい。
【００２５】
通常、フィードラインはストリップフィードラインである。
【００２６】
誘電性部位が、複数の誘電性ボディを結合して形成され得る。しかしながら、誘電性部位が、単一ピースとして形成されるのが好ましい。
【００２７】
通常、誘電性部位が、（例えば、矩形バーの形態の）細長いものであり、近接するフィードラインに並行する方向で長手に沿って移動可能である。
【００２８】
通常、デバイスが、実質的に真っ直ぐなラインに沿って配置される３つ若しくはそれ以上のポートを有する。
【００２９】
メアンダ若しくはスタブのような、種々の遅延構造が、フィードライン内に形成され得る。
【００３０】
本発明の第５の実施形態は、誘電性位相シフタを製造する方法を提示する。該方法は、細長の誘電性部位から部材を除去し、よって、細長の誘電性部位に沿って中間位置に空間を形成するステップを含む。
【００３１】
本発明の第５の実施形態は、誘電性部位を製造する好適な方法を提示する。該誘電性部位は、本発明の第２、第３若しくは第４の実施形態のデバイス内で、又は設計が有用である他のどのデバイス内でも、利用され得る。
【００３２】
空間は、放置されるでもよく、除去した部材と異なる（通常低い）誘電率を有する固体部材で続いて充填されてもよい。このことにより、より強固な構造となる。
【００３３】
空間は、誘電性部位の側面内に形成される（例えば、矩形カットアウトの形状の）開口空間であってもよい。一方で、空間は、誘電性部位の内部に形成される（例えば、矩形ホールの形態の）閉口空間であってもよい。
【００３４】
誘電性部位は、その長手方向をフィードラインに整列させて、フィードラインに近接して装着されてもよい。誘電性部位は、フィードラインの長手方向に沿って移動し、フィードラインと誘電性部位との間のオーバーラップの程度を調整し得る。
【００３５】
通常、フィードラインは、共通ラインに２つ若しくはそれ以上のポートを結合するフィードラインの枝分かれのネットワークの一部である。通常、相対的に低い誘電率の空間若しくは領域は、枝分かれのネットワークの接合点とオーバーラップする。
【００３６】
長手方向に沿って中間位置に相対的に低い誘電率の空間若しくは領域を伴って形成される細長い誘電性部位を含む、誘電性位相シフタを、
本発明の第６の実施形態が提供する。
【００３７】
例えば、ノッチ若しくは凹部が部位の側面に形成されてもよく、ホールは部位の内部に形成されてもよい。
【００３８】
デバイスは、セルラーベースステーションアンテナ等で利用されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の幾つかの実施形態を添付の図面を参照しつつ、以下で説明する。
【００４０】
以下に示す好適な実施形態は、リニアアンテナアレイのためのビーム形成ネットワークと統合される調整可能マルチチャネル位相シフタを提示する。このアンテナアレイのビーム方向とビーム形状を制御するためには、放射素子間に所定の位相関係を与える必要がある。後続の制御とビーム方向の変更とのためには、これらの位相関係は特定のやり方で変えられるべきである。ビーム形成ネットワークは、信号反射を最小化し放射フィールドを最大化するための回路適合素子を含む。
【００４１】
同期されるアレイアンテナのための統合された位相シフタを伴う１０ポートフィードラインネットワークが、図３乃至図６に示される。導体ストリップ１〜１８は、フィードラインネットワーク（図３の点線領域）を形成する。これらの導体ストリップは、例えばエッチング、スタンピング若しくはレーザカッティングにより、（例えば、真鍮や銅などの）導体シート又はＰＣＢラミネートから、作成され得る。明快さの目的のため、図３ａ〜図３ｃの表示の長さ縮小の１／３まで、デバイスの幅寸法が縮小されている、ということが銘記されるべきである。結果、フィードラインの外観は、ところどころで幾分ゆがんでいる。
【００４２】
図４及び図５に示すように、フィードラインネットワーク１〜１８は、固定された誘電性ブロック４３ａ、４３ｂ、４６ａ、４６ｂと移動可能誘電性バー４７ａ、４７ｂとの間に配置される。全体構成は、金属ブロック４８ａ、４８ｂから形成される導体ケース内に封入される。全体構成は、誘電体搭載のストリップライン構成である。
【００４３】
滑動する誘電性バーの対４７ａ、４７ｂは固定された誘電性ブロック４３ａ、４３ｂ、４６ａ、４６ｂの間の空間にて、金属ブロック４８ａ、４８ｂの間に収容される。わかりやすさのため、上方バー４７ａの輪郭は、図３の３つの平面図にて太線で示されている。バー４７ａは、図３ａ、図３ｂ、図３ｃにて、３つの異なる位置で示されている。下方バー４７ｂは、上方バー４７ａと同一のプロファイルである。バープロファイルは、単一ピースの誘電性部材から、部材の一部を切り取って、形成される。
【００４４】
図４は、図３ａのラインＡ−Ａに沿う断面を示し、ここではバー４７ａ、４７ｂは欠ける部分が無く、金属ブロック４８ａ、４８ｂと誘電性ブロック４３ａ、４３ｂ、４６ａ、４６ｂの間の空間を全体に充填する。図５は、図３ｂのラインＢ−Ｂに沿う断面を示し、ここではバー４７ａ、４７ｂは欠ける部分があり、金属ブロック４８ａ、４８ｂと誘電性ブロック４３ａ、４３ｂ、４６ａ、４６ｂの間の空間を部分的に充填する。バー４７ａ、４７ｂにおける欠ける部分の全ては、十分に定義された配置と寸法とを備えているが、それらはポート２０〜２８での所望の位相及びパワーに依存するものである。それと同時に、欠ける部分は、フィードラインネットワークのための回路適合トランスとして機能する。
【００４５】
バー４７ａ、４７ｂは、所望の位相シフトを与えるため、長手に沿って連続して移動し得る。バー４７ａ、４７ｂの動きにより、全てのポート２０〜２８での位相シフトの同時調整が為されることになる。ある限定内でのバー４７ａ、４７ｂの動きがインプットポート１９でのインピーダンス適合を変更すること無く特別のやり方でポート２０〜２８間の位相関係を改めることになるように、欠けた部分の配置及び寸法は選択される。
【００４６】
フィードラインネットワークの個々の接合点にて所望の分割分のパワーをもたらすために、回路適合トランスがフィードラインネットワーク内に統合される。そのような回路適合素子の例は、接合点３３近傍のセクション１１、１２、及びストリップ導体２内のセクション２９である。ここで、回路適合は、フィードラインセクションの幅を変更することにより、達成される。これらの回路適合セクション１１、１２の長さ及び幅は、接合点３３での信号反射を最小化するように選択される。好適な構成では、セクション１１、１２は、両方とも約λ／４の長さを有する（ここで、λは意図される周波数帯の中心に対応するフィードライン内の波長である）。これらタイプの回路適合トランスは、固定トランスとして以下に示すものに属する。
【００４７】
このデバイス内の回路適合素子の別の例は、図６に示される。移動可能な誘電性バー上の欠けた部分５２と突起部５１は、接合点３７と３８の間でフィードラインセグメント１７のためのインピーダンス適合トランスとして、機能する。このトランスは、突起部５１の左縁と交差するストリップライン１７の部分と欠けた部分５２の右縁と交差するストリップライン１７の部分との間で、波動インピーダンスと適合する。このタイプの回路適合トランスは移動可能トランスとして以下に示すものに属する。接合点３７と突起部５１の左縁との間のフィードラインの長さ、及び、接合点３８と突起部５１の右縁との間のフィードラインの長さは、バー４７ａ、４７ｂの動きと共に変動する。しかしながら、（動作範囲内であれば）バー４７ａ、４７ｂの位置に関わり無く、２つの長さ合計は一定であり、よって適切な適合が維持される。
【００４８】
デバイス内の移動可能の、及び、固定されたトランスは、アウトプット方向のフィードラインネットワークに沿って波動インピーダンスを減少させる。従って、移動可能のトランスを備えない類似のデバイをと比較したときに、固定されたトランス内の幅変動のステップはより小さく、固定トランスの長さはより短い。固定されたトランスの長さが縮小されたことにより、一様の幅でストリップライン長に沿って移動可能バーがより多く移動できるようになり、従って、よりよく位相シフトできるようになる。固定されたトランス内で幅変動のステップがより小さくなると、戻りの損失がより低くなる。
【００４９】
別のタイプの移動可能トランスが、接合点３３と接合点３７との間に配置される（図６）。トランスは、接合点３７と３８との間の移動可能トランスに類似するが、この場合には、２つの突起部４１、４２と２つの欠けた部分４４、４５により、形成される。
【００５０】
カットアウト／突起部４１、４２、４４、４５、５１、５２に近接するフィードラインに沿うε_ｒの変化を示す図７及び図８に示されるように、移動可能なトランスは縦続するインピーダンストランスとして作用する。
【００５１】
図３のストリップ導体のパターンは、ポート２０〜２８に接続するアンテナ放射／受信素子（図示せず）のためのパワー配布ネットワークとして機能する。導体パターンは、マルチスプリッタと回路適合素子を含む。従って、デバイスは、特定の位相と大きさの分布を伴って（伝播モード）、共通ポート１９からポート２０〜２８へ到来信号を配布できる。更に、デバイスは、ポート２０〜２８から共通ポート１９への全ての到来信号を、到来信号間の好適な位相及び大きさと、組み合わせられる（受信モード）。
【００５２】
移動可能の誘電性バー４７ａ、４７ｂの別のトポロジが、図９に示される。図９では、バー４７ａ、４７ｂの欠けた部分が、バー部材と異なる誘電率の誘電性部材８０、例えば、ポリメタクリリミト（ｐｏｌｙｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｍｉｔｅ）で、充填される。
【００５３】
同期のためのアレイアンテナのための統合マルチチャネル位相シフタを伴う５ポートフィードラインネットワークが、図１０〜図１３に示される。断面は、図４図５に示される１０ポートデバイスのためのものと原則的に同一である。しかしながら、１０ポートデバイスのレイアウトと対比して、インプットポート６０が、アウトプット６１〜６４と整列して配置される。
【００５４】
（図１０で点領域として示される）導体ストリップが、フィードラインネットワークの導体パターンを形成する。これらの導体ストリップは、例えばエッチング、スタンピング若しくはレーザカッティングにより、（例えば、真鍮や銅などの）導体シート又はＰＣＢラミネートから、作成され得る。図１１及び図１２に示されるように、フィードラインネットワークは、固定された誘電性ブロック６７ａ、６７ｂと移動可能誘電性バー６８ａ、６８ｂの間に配置される。全体の組立は、金属ブロック６９ａ、６９ｂからなる誘電性ケースに封入される。全体の組立は、誘電体搭載ストリップライン構成を形成する。
【００５５】
明解さのため、上方バー６８ａの輪郭は、図１０の３つの平面図での太線により、示される。バー６８ａが、図１０ａ、図１０ｂ及び図１０ｃにて３つの異なる位置で示されている。下方バー６８ｂは上方バー６８ａと同一のプロファイルを有する。バープロファイルは、図１３に示されるように、バー部材の部分を除去することにより形成される。
【００５６】
図１１は、図１０ａのラインＣ−Ｃに沿った断面を示す。その断面では、移動可能バー６８ａ、６８ｂは欠けた部分９２ａ、９２ｂを有し、固定された誘電性ブロック６７ａ、６７ｂに隣接する金属ブロック６９ａ、６９ｂ間の空間を一部充填する。図１２は、図１０ＣのラインＤ−Ｄに沿ったデバイス断面を示す。この断面では、バー６８ａ、６８ｂは欠けた部分が無く、固定された誘電性ブロック６７ａ、６７ｂに隣接する金属ブロック６９ａ、６９ｂ間の空間全体を充填する。バー６８ａ、６８ｂにおける欠ける部分の全ては、十分に定義された配置と寸法とを備えているが、それらはポート６１〜６４での所望の位相及びパワーに依存するものである。それと同時に、欠ける部分は、フィードラインのための適合トランスとして機能する。
【００５７】
バー６８ａ、６８ｂは、所望の位相シフトを与えるため、長手に沿って連続して移動し得る。バー６８ａ、６８ｂの動きにより、全てのポート６１〜６４での位相シフトの同時調整が為されることになる。ある限定内でのバー６８ａ、６８ｂの動きが、特別のやり方でポート６１〜６４間の位相関係を改めインプットポート６０で適切に適合するように、欠けた部分の配置及び寸法は選択される。
【００５８】
一方で、図１３に示される欠けた部分９０〜９３は、バー部材と異なる誘電率の誘電体部材で充填されてもよい。バー６８ａ、６８ｂのための別のトポロジを、前述の１０ポートデバイスの説明部分において示している。
【００５９】
ストリップ導体の個々の接合点にて所望のパワー分割を得るため、回路適合トランスが図１０のストリップ導体により形成される配布ネットワーク内に統合される。このような回路適合素子の例は、接合点６９近傍のセクション６５、６６、接合点７０近傍のセクション７２、７３、及び接合点７１近傍のセクション７４、７５である。ここで、回路適合は、フィードラインセクションの寸法を変動させることによって達成される。これらの回路適合セクション６５、６６、７２〜７５の長さと幅は、接合点６９〜７１での信号反射を最小化するように選択されている。誘電性バー６８ａ内の欠けた部分９０〜９３は、フィードラインネットワークの一様部分に沿ってのみ移動する。
【００６０】
誘電性バー６８ａが移動すると、欠けた部分９０〜９２はアウトプット６１〜６４間の位相シフトを変更する。欠けた部分９１〜９３は、インプット６０からアウトプット６１〜６４のアウトプット方向の波動インピーダンスを減少する移動可能なトランスである。インプット及び４つ全てのアウトプットにて等価の波動インピーダンスとするために、５ポートデバイスのトランスは、インプットから個々のアウトプット６１〜６４の経路に沿っては動インピーダンスを１／４の係数で減少しなければならない。図１０に示される５ポートデバイスの固定された及び移動可能なトランスは、次のようにしてその減少を促進する。セクション６５、６６は波動インピーダンスをセクション初期値の３／４に減少し、セクション７２、７３は１０／１６に減少し、欠けた部分９１は２／３に減少し、欠けた部分は２／３に減少する。
【００６１】
フィードラインネットワークのレイアウトを変更して遅延ラインを創造することにより、バー移動のユニット毎の位相シフトを増加できる。この遅延ラインは（図１４に示すように）短いスタブで形成されるか、若しくは（図１５に示すように）メアンダパターンで配置され得る。図１４及び図１５に示される配置により、位相シフト及びバー位置に非線形依存することになるが、可変の下方傾斜伴うアンテナに対して未だ適切である。
【００６２】
従って、提示のデバイスは、電気的に制御可能な放射パターン、ビーム形状及び方向を伴う、アンテナアレイのためのビーム形成ネットワークを提供する。新しい配置では、調整可能なマルチチャネル位相シフタ及びパワー配布回路を単一のストリップラインパッケージに統合する。
【００６３】
５ポート及び１０ポートデバイスに対して上述したように、フィードラインネットワークは対称形であり、２つの接地面６９ａ、６９ｂと２つの移動可能バー６８ａ、６８ｂを含む。図１６に示すように一つの接地面６９ｂと一つの誘電性移動可能バー６８ｂを含みマルチチャネル位相シフタを実現する別の構成を利用することもできる。対称構成よりも位相シフトが少なく挿入損失も高いが、この非対称構成はより簡素な設計となる。
【００６４】
操作の原則
１０ポートデバイスのフィードラインネットワークの操作を、アンテナの伝播モードに関連して以下に説明する。しかしながら、アンテナは受信モードでも機能するし、同時に伝播モード及び受信モードで機能することが認められる。
【００６５】
位相関係
共通ライン１０（図３）上のインプット信号は、インピーダンス適合トランス１１、１２を介して接合点３３に伝播する。接合点３３では、信号は分割され、後続のフィードラインと一連のスプリッタを介して９つのポート２０〜２８に伝播する。利用に際しては、放射素子（図示せず）が９つのポート２０〜２８に接続する。９つのポート２０〜２８の信号の間の大きさ及び位相の関係は、ビームがアンテナにより発せられるビームの形状及び方向を決定する。ビーム方向と水平方向の間の角度は、“下方傾斜”の角度として従来公知である。個々の対の隣接するポート間で最大限の位相シフトΔＰを形成することにより、ビームを最大限“下方傾斜”方向に仕向けられる。
【００６６】
図６を参照すると、フィードライン５が接合点３３から中心ポート２４までのびる。スプリッタ３３から枝分かれするフィードライン５は、インピーダンス適合ステップ３２を伴うストリップラインが折り曲げられて形成される。バー４７ａ、４７ｂの位置に関わり無く、接合点３３とポート２４の間のストリップ導体の経路に沿って誘電率の変動は無い。従って、接合点３３と中心ポート２４の間のフィードラインの電気的長さは、誘電性バーの全ての位置において一定のままである。
【００６７】
バー４７ａ、４７ｂが図３ｂに示される最左端の配置に設定されたときにポート２０〜２８が位相同期する（即ち、ΔＰがゼロである）ように、このデバイスの寸法が選択される。バー４７ａ、４７ｂを同時に右に移動すると、バー４７ａ、４７ｂの間のフィードネットワークのある部分の電気長さが変動する。図６の接合点３３と３７の間のフィードラインに対して、バー４７ａ、４７ｂを右に移動すると、突起部４０でカバーされるフィードライン１６の長さが減少し、それと同時に接合点３３と突起部４１の左縁との間のフィードライン１６の開口長さが増加する。図７に示すように突起部の誘電率ε_ｒが、欠けた部分の誘電率より高い場合、右へバー４７ａ、４７ｂを移動すると、より高いε_ｒのフィードライン１６長さが減少し、より低いε_ｒの長さが増加する。結果として、このことにより、接合点３３と３７の間の位相差ΔＰが減少する。
【００６８】
接合点３７と３８の間のフィードライン１７に対して、バー４７ａ、４７ｂを右に移動すると、突起部５０でカバーされるこのフィードライン１６の長さが減少し、それと同時に接合点３７と突起部５１の左縁との間のフィードラインの長さが増加する。
【００６９】
（動作範囲内の）バー４７ａ、４７ｂの位置に関わり無く、個々の対の隣接するポートの間で位相シフトΔＰ／２が存在するようにも、デバイスの寸法が選択される。バーが中間位置にある場合（図３）、ポート２４に対する位相シフトは、左手のポート２０にて−２^＊ΔＰ程度であり、右手のポート２８にて＋２^＊ΔＰ程度である。バーが最右端（図３Ｃ）にある場合、ポート２４に対する位相シフトは、左手のポート２０にて−４^＊ΔＰ程度であり、右手のポート２８にて＋４^＊ΔＰ程度である。
【００７０】
位相シフトΔＰの量は、バー４７ａ、４７ｂのために利用される部材の誘電率と、欠ける部分の形状とにより、決定される。利用される誘電性部材の誘電率は、フィードラインネットワーク内を伝わる信号の位相速度に影響する。特に、誘電率が高ければ高い程、位相速度は低くなる。即ち、伝播ラインの電気的長さが長くなる。従って、フィードラインのストリップ導体に（図３の透視図から覗えるように）オーバーラップする誘電性バーセクションの長さを変動することにより、ポート２０〜２８での信号間の位相シフトを制御することができる。誘電性部材“スチレン”若しくはポリプロピレンが、移動可能誘電性バー４７ａ、４７ｂを製造するために利用される。
【００７１】
フィードラインネットワークのレイアウト、及びバー４７ａ、４７ｂ内の欠ける部分の配置とサイズは、ポート２０〜２８間で異なる位相関係を得るように、変更できる。
【００７２】
５ポートデバイスのフィードラインネットワーク２の操作を、アンテナの伝播モードに関連して、説明する。しかしながら、アンテナは受信モードでも機能するし、同時に伝播モード及び受信モードで機能することが認められる。
【００７３】
フィードライン６０（図１０）上のインプット信号は、インピーダンス適合トランス６５、６６を介して接合点６９に伝播する。接合点６９から、信号が接合点７０を介してポート６１、６２に供給され、接合点７１を介してポート６３、６４に供給される。利用に際しては、放射素子（図示せず）が４つのポート６１〜６４に接続する。４つのポート６１〜６４の信号の間の位相の関係は、ビームがアンテナにより発せられるビームの形状及び方向を決定する。
【００７４】
誘電性バー６８ａ、６８ｂの配置は、ポート６１〜６４間の位相関係を制御する。図１０及び図１３に示される形状のバー６８ａ、６８ｂの欠けた部分を伴うデバイスついて、以下説明する。欠けた部分の配置及びサイズは、以下に説明する位相関係を得るように、選択される。
【００７５】
図１０ｂに示すように、バー６８ａ、６８ｂが中間位置に設定される場合、ポート６１〜６４は特定の位相関係を有する。例えば、バー６８ａ、６８ｂを左に移動することで、バー６８ａ、６８ｂの間のフィードラインネットワークの所定部位の電気的長さを、同時に変更する。例えば、バー６８ａ、６８ｂを空間位置（図１０ｂ）から最左端（図１０ａ）に移動すると、接合点６９と欠けた部分９０の左縁との間のフィードラインの長さは増加し、欠けた部分９１の左縁と接合点７０との間のフィードラインの長さは同時に減少する。欠ける部分９２は、欠ける部分９０より狭い幅を有し、よって、アウトプット６１と６３の間の量の半分だけ、アウトプット６１と６２の間の可変の位相シフトを変更する。移動するバー６８ａ、６８ｂが最左端（図１０ａ）にある場合、ポート６１に対する位相シフトは、ポート６２で−ΔＰ、ポート６３で−２^＊ΔＰ、そしてポート６４で−３^＊ΔＰである。
【００７６】
位相シフトΔＰの量は、バー６８ａ、６８ｂのために利用される部材の誘電率と、欠ける部分の形状とにより、決定される。利用される誘電性部材の誘電率は、フィードラインネットワーク内を伝わる信号の位相速度に影響する。特に、誘電率が高ければ高い程、位相速度は低くなる。即ち、伝播ラインの電気的長さが長くなる。従って、フィードラインのストリップ導体に（図１の透視図から覗えるように）オーバーラップする誘電性バーセクションの長さを変動することにより、ポート２０〜２８での信号間の位相シフトを制御することができる。誘電性部材“スチレン”が、移動可能誘電性バー６８ａ、６８ｂを製造するために利用される。
【００７７】
誘電性バー内の欠けた部分は、スタンピング操作により、若しくは、除去すべき部材上に細い高圧流体流を仕向けることにより、除去され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】先行技術のデバイスの概略平面図である。
【図２】図１に示される先行技術のデバイスの縁の側面図である。
【図３ａ】統合された調整可能マルチチャネル位相シフタを伴うアンテナビーム形成ネットワークのための１０ポートデバイスの（幅縮小が長さ縮小の１／３である）平面図である。移動可能誘電性バーが、図３ｂ、図３ｃとは異なる位置にある。
【図３ｂ】統合された調整可能マルチチャネル位相シフタを伴うアンテナビーム形成ネットワークのための１０ポートデバイスの（幅縮小が長さ縮小の１／３である）平面図である。移動可能誘電性バーが、図３ｃ、図３ａとは異なる位置にある。
【図３ｃ】統合された調整可能マルチチャネル位相シフタを伴うアンテナビーム形成ネットワークのための１０ポートデバイスの（幅縮小が長さ縮小の１／３である）平面図である。移動可能誘電性バーが、図３ａ、図３ｂとは異なる位置にある。
【図４】図３ａ内のラインＡ−Ａに沿う断面である。
【図５】図３ｂ内のラインＢ−Ｂに沿う断面である。
【図６】図３ｂのデバイスの右手側面の（幅縮小が長さ縮小の１／３である）拡大平面図である。
【図７】フィードライン１６の部位に沿う移動可能誘電性バー４７ａ、４７ｂの誘電率ε_ｒの変化を示すグラフである。
【図８】フィードライン１７の部位に沿う移動可能誘電性バー４７ａ、４７ｂの誘電率ε_ｒの変化を示すグラフである。
【図９】別の移動可能の誘電性バーのセグメントの概略の平面図である。
【図１０ａ】統合された調整可能マルチチャネル位相シフタを伴うアンテナビーム形成ネットワークのための５ポートデバイスの（幅縮小が長さ縮小の１／２である）平面図である。移動可能誘電性バーが、図１０ｂ、図１０ｃとは異なる位置にある。
【図１０ｂ】統合された調整可能マルチチャネル位相シフタを伴うアンテナビーム形成ネットワークのための５ポートデバイスの（幅縮小が長さ縮小の１／２である）平面図である。移動可能誘電性バーが、図１０ｃ、図１０ａとは異なる位置にある。
【図１０ｃ】統合された調整可能マルチチャネル位相シフタを伴うアンテナビーム形成ネットワークのための５ポートデバイスの（幅縮小が長さ縮小の１／２である）平面図である。移動可能誘電性バーが、図１０ａ、図１０ｂとは異なる位置にある。
【図１１】図１０ａ内のラインＣ−Ｃに沿う断面である。
【図１２】図１０ｃ内のラインＤ−Ｄに沿う断面である。
【図１３】移動可能の誘電性バーの（長さ縮小の１／２で幅が縮小される）概略平面図である。
【図１４】スタブにより形成されたストリップラインを伴う３ポートデバイスの概略の平面図である。
【図１５】メアンダラインとして形成されたストリップラインを伴う３ポートデバイスの概略の平面図である。
【図１６】非対称ストリップライン構成を伴う図１０に示されるようなデバイスの断面である。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・共通ライン、
１１、１２、２９、９１、９３・・・トランス部位、
２０〜２８・・・ポート、
４７ａ、４７ｂ・・・誘電性部位。

Claims

共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークであって、フィードラインの少なくとも一つがネットワークを介して通過する信号の反射を減少するための、幅変動のトランス部位を有する、ネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を同期調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位であって、ネットワークを介して通過する信号の反射を減少するための一つ若しくはそれ以上のトランス部位を有する誘電性部位とを含む、
デバイス。
フィードライントランス部位が、フィードラインの幅内のステップ変化を含む、請求項１に記載のデバイス。
共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
一つ若しくはそれ以上の結合点を介して、共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を同期調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位とを含む、
デバイスにおいて、
少なくとも一つの接合点が誘電性バーとオーバーラップしない、
デバイス。
誘電性部位が、接合点とオーバーラップするスペースで形成されている、請求項３に記載のデバイス。
共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
一つ若しくはそれ以上の結合点を介して、共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を同期調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位とを含む、
デバイスにおいて、
誘電性部位は、相対的に高い誘電率である第１の領域と、少なくとも一つの接合部とオーバーラップする相対的に低い誘電率である第２の領域とを有する、
デバイス。
誘電性部位が、少なくとも一つの接合点に近接するインピーダンストランスを伴って形成される、請求項３、４若しくは５のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
相対的に低い誘電率の空間若しくは領域が、誘電性部位の側面に形成される、請求項４若しくは５に記載のデバイス。
相対的に低い誘電率の空間若しくは領域が、誘電性部位の内部に形成される、請求項４若しくは５に記載のデバイス。
共通ラインと２つ若しくはそれ以上のポートとの間に信号を供給するデバイスであって、
共通ラインをポートと結合するフィードラインの枝分かれのネットワークと、
共通ラインと一つ若しくはそれ以上のポートとの間の位相関係を調整するために移動され得る、ネットワークに隣接して装備される誘電性部位とを含む、
デバイスにおいて、
誘電性部位が、相対的に低い誘電率の第１の空間若しくは領域と、第１の空間若しくは領域に近接し且つ第１の空間若しくは領域の縁から間隔を置く相対的に低い誘電率の少なくとも一つの第２の空間若しくは領域とを、伴って形成され、
個々の第２の空間若しくは領域は、誘電性部位の動作の方向にて、第１の空間若しくは領域と比較して相対的に短く、
個々の第２の空間若しくは領域の位置及びサイズは、個々の第２の空間若しくは領域がインピーダンストランスとして作用するように、選択される、
デバイス。
第１の及び／若しくは第２の空間若しくは領域が、誘電性部位の側面に形成される、請求項９に記載のデバイス。
第１の及び／若しくは第２の空間若しくは領域が、誘電性部位の内部に形成される、請求項９に記載のデバイス。
第１の接地面が、ネットワークの一つの側に配置される、先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
第２の接地面が、ネットワークの反対の側に配置される、請求項１２に記載のデバイス。
フィードラインが、ストリップフィードラインである、先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
誘電性部位が、単一ピースとして形成される、先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
誘電性部位が細長いものであり、近接するフィードラインに並行する方向で長手に沿って移動可能である、先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
デバイスが、実質的に真っ直ぐなラインに沿って配置される３つ若しくはそれ以上のポートを有する、先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
フィードラインの少なくとも一つが遅延構造と共に形成され、該遅延構造はフィードラインの電気的長さを増大する、先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
遅延構造が一つ若しくはそれ以上のメアンダを含む、請求項１８に記載のデバイス。
メアンダが、ネットワークにより担持される信号の波長より短いメアンダ周期を有する、請求項１９に記載のデバイス。
遅延構造が複数のスタブを含む、請求項１８に記載のデバイス。
枝分かれのネットワークが２つ若しくはそれ以上の接合点を有する、先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
枝分かれのネットワークが、ネットワークを介して通貨得する信号の反射を減少するための、幅変動のトランス部位を有し、
トランス部位が、枝分かれのネットワークの接合点とアンテナとの間に配置される、
先行するあらゆる請求項のうちのいずれか一つに記載のデバイス。
細長の誘電性部位から部材を除去することにより相対的に低い誘電率の領域を形成し、よって、細長の誘電性部位に沿って中間位置に空間を形成するステップを含む、
誘電性位相シフタを製造する方法。
除去される部材と箱となる誘電率を有する固体部材で空間を充填するステップを、更に含む請求項２４に記載の方法。
空間が開口空間である、請求項２４若しくは２５に記載の方法。
空間が、誘電性部位の内部に形成される閉口空間である、請求項２４若しくは２５に記載の方法。
誘電性部位を、その長手方向をフィードラインに整列させて、フィードラインに近接して装着するステップを更に含み、
誘電性部位が、フィードラインの長手方向に沿って移動し、フィードラインと誘電性部位との間のオーバーラップの程度を調整し得る、
請求項２４乃至請求項２７のうちのいずれか一つに記載の方法。
請求項２２乃至請求項２８のうちのいずれか一つに記載の方法により形成される、誘電性位相シフタ。
長手方向に沿って中間位置に相対的に低い誘電率の空間若しくは領域を伴って形成される細長い誘電性部位を含む、誘電性位相シフタ。
空間若しくは領域が誘電性部位の側面内に形成される、請求項３０に記載のデバイス。
空間若しくは領域が誘電性部位の内部に形成される、請求項３０に記載のデバイス。
請求項１乃至２３、若しくは３０乃至３２のうちのいずれか一つに記載のデバイスを含むアンテナと、デバイスと結合する２つ又はそれ以上のアンテナ素子。