JP2015025743A - Output port number conversion matrix circuit and phased array antenna - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply circuit and a phased array antenna, capable of greatly suppressing side lobe.SOLUTION: An output port number conversion matrix circuit 20 includes: four or more input terminals connected to the output terminal of a power supply circuit 10 for multi-beam one-to-one; the even number of branch passages branched from the input terminal; output terminals Port2-Port7 more than the number of input terminals by the number of branch passages; and transmission lines L0-L3 connected to the respective output terminals Port2-Port7 and performing impedance matching. The output port number conversion matrix circuit 20 is configured such that a power level supplied to the central output terminals Port4 and Port5 is maximum, and a power level supplied to an output terminal is gradually small as the position of the output terminal is away from the center.

Description

本発明は、マイクロ波レーザの測角に用いられるマルチビームアンテナの出力ポート数変換マトリックス回路に関し、例えば、フェイズドアレーアンテナのサイドローブを抑圧できる、4素子/6素子変換マトリックス回路およびそれを備えるフェイズドアレーアンテナに関する。   The present invention relates to a conversion matrix circuit for the number of output ports of a multi-beam antenna used for angle measurement of a microwave laser, for example, a 4-element / 6-element conversion matrix circuit capable of suppressing side lobes of a phased array antenna and a phased including the same. It relates to an array antenna.

防犯システムにおいて、センサが感知した際に侵入者と誤検知を判別するために、侵入者の位置を特定し、カメラを検出した物体に追尾させるシステムが求められている。このシステムを構成するには、ターゲットの位置情報が必要であり、その情報を得るための1つの手法としてセンサにマイクロ波センサを用いる方法がある。侵入者の位置を検出するためには、測距と測角を行う必要がある。   In order to discriminate between an intruder and a false detection in a security system, there is a need for a system that identifies the position of the intruder and tracks the object detected by the camera. In order to configure this system, target position information is required, and one method for obtaining this information is to use a microwave sensor as the sensor. In order to detect the position of the intruder, it is necessary to perform distance measurement and angle measurement.

測距については、2周波CW方式を用いた簡単な手法が報告されている(非特許文献1)。
測角については、レーダ技術の分野でフェイズドアレーアンテナを用いてビームを走査することによりターゲットの方向を検出する方法が報告されているが、この手法はシステムが高価で複雑となるため民生用途で採用することは難しい(非特許文献2)。安価に測角する手法として、ビーム切り替えアンテナを用いたシーケンシャルロービング方式がある(非特許文献3)。これは、複数の異なる方向にビームを向け、各ビーム方向の受信レベルよりターゲット方向を推定するものである。
Regarding distance measurement, a simple method using a two-frequency CW method has been reported (Non-Patent Document 1).
Regarding angle measurement, a method of detecting the direction of a target by scanning a beam using a phased array antenna in the field of radar technology has been reported. However, this method is expensive and complicated for consumer applications. It is difficult to adopt (Non-Patent Document 2). As a method for measuring the angle at low cost, there is a sequential roving method using a beam switching antenna (Non-Patent Document 3). This directs the beam in a plurality of different directions and estimates the target direction from the reception level in each beam direction.

安価でシンプルな構造の4素子のビーム切り替えアンテナ用給電回路として、近年HTBM(Hybrid Three Direction Beam Matrix)回路、QTBM(Quarter Wavelength Three Direction Beam Matrix)回路、RTBM(Rat-race Tree Beam Matrix)回路が報告されてきた。これらは、アンテナ間位相差をスイッチにより0°、 90°、 -90°に設定してビームを3方向に切換えることができる給電マトリックス回路である(非特許文献4、非特許文献5、非特許文献6)。   In recent years, HTBM (Hybrid Three Direction Beam Matrix) circuits, QTBM (Quarter Wavelength Three Direction Beam Matrix) circuits, and RTBM (Rat-race Tree Beam Matrix) circuits have been used as inexpensive and simple four-element beam switching antenna feed circuits. Have been reported. These are feed matrix circuits that can switch the beam in three directions by setting the phase difference between antennas to 0 °, 90 °, and −90 ° by a switch (Non-Patent Document 4, Non-Patent Document 5, Non-patent). Reference 6).

Merrill I. Skolnik, Introduction to Radar systems, 3 rd. New York: McGraw-Hill, 2001.Merrill I. Skolnik, Introduction to Radar systems, 3 rd.New York: McGraw-Hill, 2001. Merrill Skolnik, Radar Handbook, 2nd. New York: McGraw-Hill, 1990.Merrill Skolnik, Radar Handbook, 2nd.New York: McGraw-Hill, 1990. 吉田孝、“改定 レーダ技術、” (社)電子情報通信学会、pp.3、東京、1996.Takashi Yoshida, “Revised Radar Technology,” The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp.3, Tokyo, 1996. Masatoshi Tsuji, ”Feeding Matrix Placed on a Single Layer with Hybrid Coupler Controlling Beams in Three Directions Including Boresight,“IEICE Transaction on communications, Vol.E95-B, No10, pp. 3324-3327, Oct. 2012.Masatoshi Tsuji, “Feeding Matrix Placed on a Single Layer with Hybrid Coupler Controlling Beams in Three Directions Including Boresight,“ IEICE Transaction on communications, Vol.E95-B, No10, pp. 3324-3327, Oct. 2012. 辻 正敏; “λ/4線路を用いたボアサイトを服務3ビーム方向制御小形給電マトリックス回路、”電気学会論文誌C、 Vol.128、 No. 6、 pp.926-932、 Jun. 2008.Masatoshi Tsuji; “Boresight using λ / 4 transmission line, small-feed matrix circuit with 3-beam direction control,” IEEJ Transactions C, Vol.128, No.6, pp.926-932, Jun. 2008. 辻 正敏; “ラットレースを用いた3方向ビーム切り替え小形給電マトリックス回路、” 電子情報通信学会論文誌B、 vol. J94-B、 no. 3、 pp. 484-486、 Mar. 2011.Masatoshi Tsuji; “3-way beam switching small-sized feed matrix circuit using rat race,” IEICE Transactions B, vol. J94-B, no. 3, pp. 484-486, Mar. 2011. 新井宏之、“新アンテナ工学、” 総合電子出版社、pp. 84-85、 東京、1996.Hiroyuki Arai, “New Antenna Engineering,” General Electronic Publishing Company, pp. 84-85, Tokyo, 1996.

従来のビーム切り替えアンテナにおいては、サイドローブが大きく、測角するために用いた場合そのサイドローブがターゲット方向の検出を困難にして、問題となっていた。
HTBM回路、QTBM回路、RTBM回路を用いたビーム切り替えアンテナにおいても、サイドローブが大きく、測角するために用いた場合そのサイドローブがターゲット方向の検出が困難であるという問題が生じていた。
In the conventional beam switching antenna, the side lobe is large, and when used for angle measurement, the side lobe makes it difficult to detect the target direction, which is a problem.
Even in the beam switching antenna using the HTBM circuit, the QTBM circuit, and the RTBM circuit, there is a problem that the side lobe is large and it is difficult to detect the target direction of the side lobe when used for angle measurement.

そこで、本発明は、従来のシステムに比較してサイドローブを大幅に抑圧することのできる給電回路およびフェイズドアレーアンテナを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a power feeding circuit and a phased array antenna that can significantly suppress side lobes compared to conventional systems.

第1の発明は、マルチビーム用アンテナ用給電回路と接続される出力ポート数変換マトリックス回路であって、マルチビーム用アンテナ用給電回路の出力端子と一対一で接続される4つ以上の入力端子と、入力端子から分岐される偶数個の分岐路と、入力端子の数より分岐路の数だけ多い出力端子と、各出力端子に接続され、インピーダンス整合を行う伝送線路と、を備え、中央の出力端子に給電される電力レベルが最も大きく、出力端子の位置が中央から離れるほど給電される電力レベルが小さくなることを特徴とする出力ポート数変換マトリックス回路である。
第2の発明は、第1の発明において、前記入力端子が4つであり、前記出力端子が6つであり、それぞれ線路長がλ/4の伝送路に接続され、両端に位置する一対の入力端子が前記分岐路と接続され、両端に位置する一対の出力端子が、さらに接地抵抗(R1)、線路長が2λの伝送路(L3)および前記分岐路にそれぞれ接続されることを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明において、中央に位置する一対の出力端子(Port4、Port5)に接続される線路長がλ/4の伝送路(L0)の特性インピーダンスZ0、中央に位置する一対の出力端子に隣接する一対の出力端子(Port3、Port6)に接続される線路長がλ/4の伝送路(L1)の特性インピーダンスZ1、並びに、両端に位置する一対の出力端子(Port2、Port7)に接続される線路長がλ/4の伝送路(L2)の特性インピーダンスZ2、線路長が2λの伝送路(L3)の特性インピーダンスZ3および接地抵抗(R1)が下記の式1ないし式5により算出されることを特徴とする。
[式1]
[式2]
[式3]
[式4]
[式5]
第4の発明は、第1ないし3のいずれかに記載の発明に係る出力ポート数変換マトリックス回路と、マルチビームアンテナ用給電回路とを備えるフェイズドアレーアンテナアンテナである。
A first invention is an output port number conversion matrix circuit connected to a multi-beam antenna power supply circuit, and has four or more input terminals connected one-to-one with the output terminals of the multi-beam antenna power supply circuit And an even number of branch paths branched from the input terminals, output terminals having more branch paths than the number of input terminals, and transmission lines connected to each output terminal and performing impedance matching, The output port number conversion matrix circuit is characterized in that the power level fed to the output terminal is the highest, and the power level fed becomes smaller as the position of the output terminal is further away from the center.
According to a second invention, in the first invention, there are four input terminals, six output terminals, each connected to a transmission line having a line length of λ / 4, and a pair of terminals located at both ends. An input terminal is connected to the branch path, and a pair of output terminals located at both ends are further connected to a ground resistance (R 1 ), a transmission line (L 3 ) having a line length of 2λ, and the branch path, respectively. Features.
According to a third invention, in the second invention, a characteristic impedance Z 0 of a transmission line (L 0 ) having a line length λ / 4 connected to a pair of output terminals (Port 4 and Port 5) located in the center, A characteristic impedance Z 1 of a transmission line (L 1 ) having a line length of λ / 4 connected to a pair of output terminals (Port 3 and Port 6) adjacent to a pair of output terminals positioned, and a pair of outputs located at both ends terminal (Port2, Port7) connected to the line length lambda / 4 transmission line (L 2) of the characteristic impedance Z 2, the characteristic impedance Z 3 and the ground resistance of the transmission path of the line length 2λ (L 3) (R 1 ) is calculated by the following equations 1 to 5.
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
[Formula 5]
A fourth invention is a phased array antenna antenna comprising the output port number conversion matrix circuit according to any one of the first to third inventions, and a multi-beam antenna feeding circuit.

本発明によれば、従来の給電回路に簡易な改良を施すことで、フェイズドアレーアンテナのボアサイト方向のサイドローブを大幅に改善することができる。   According to the present invention, the side lobe in the boresight direction of the phased array antenna can be greatly improved by applying a simple improvement to the conventional feeding circuit.

実施例に係るマトリックス給電回路の構成図。The block diagram of the matrix electric power feeding circuit which concerns on an Example. 実施例に係る6素子バッチアレーアンテナのパターンの説明図。Explanatory drawing of the pattern of the 6 element batch array antenna which concerns on an Example. 実施例に係る6素子アレーアンテナの放射特性を示すグラフ。The graph which shows the radiation characteristic of the 6 element array antenna which concerns on an Example.

以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

実施例のシステムは、給電マトリックス回路と、同回路に接続されるアンテナとを備えて構成される。
<給電マトリックス回路の構成>
図1は、本実施例の給電マトリックス回路の構成図である。本実施例の給電マトリックス回路は、マルチビーム用給電回路10と、出力ポート数変換マトリックス回路20とを備えて構成される。
マルチビーム用給電回路10は、公知の4素子の3方向ビーム切り替え給電回路であり、例えば、前述のHTBM、QTBM、RTBM回路により構成することができる。Port1に入力された信号は、巻き数比2:1のトランスTRによりインピーダンス変換された後、移相器Ph1〜Ph4で位相を変えられて4素子ビーム切り替えアンテナの出力端子ANT1〜ANT4に伝達する。
The system of the embodiment includes a feed matrix circuit and an antenna connected to the circuit.
<Configuration of feeding matrix circuit>
FIG. 1 is a configuration diagram of a power feeding matrix circuit according to the present embodiment. The power feeding matrix circuit of this embodiment includes a multi-beam power feeding circuit 10 and an output port number conversion matrix circuit 20.
The multi-beam power supply circuit 10 is a known four-element three-way beam switching power supply circuit, and can be configured by, for example, the above-described HTBM, QTBM, and RTBM circuits. The signal input to Port 1 is subjected to impedance conversion by a transformer TR having a turns ratio of 2: 1, and then the phase is changed by phase shifters Ph1 to Ph4 and transmitted to output terminals ANT1 to ANT4 of a four-element beam switching antenna. .

出力ポート数変換マトリックス回路20は、伝送線路L0〜L3および抵抗R1をそれぞれ一組ずつ備えている。このマトリックス回路20における各伝送線路の線路長は、L0〜L2 =λ/4、L3 =2λである。長尺の長方形で示した伝送線路L3は、基板裏面に配置されている。
マトリックス回路20の入力端子は、給電回路10のANT1〜ANT4に接続されている。すなわち、給電回路10のANT1〜ANT4に伝達した各信号は、出力ポート数変換マトリックス回路20に入り、伝送線路L0〜L3と抵抗R1を介してPort2〜Port7の6出力に分岐される。
続いて、4出力の信号が、サイドローブ抑圧された6出力に変換される動作について述べる。
The output port number conversion matrix circuit 20 includes a pair of transmission lines L 0 to L 3 and a resistor R 1. The line length of each transmission line in the matrix circuit 20 is L 0 to L 2 = λ / 4 and L 3 = 2λ. Transmission line L 3 as shown by a rectangle long is disposed on the back surface of the substrate.
The input terminals of the matrix circuit 20 are connected to ANT1 to ANT4 of the power supply circuit 10. That is, each signal transmitted to ANT1~ANT4 of the feeder circuit 10 enters the output port number conversion matrix circuit 20 is split into 6 output Port2~Port7 through the transmission line L 0 ~L 3 and the resistor R1.
Next, an operation of converting a 4-output signal into 6 outputs with sidelobe suppression will be described.

<動作>
ANT2とANT3から出力された信号は、伝送線路L0を介してPort4、Port5にそのまま伝達する。ANT1とANT4から出力された信号は、L3とL1の接続点で信号が分岐する。すなわち、ANT1から出力された信号はPort3とPort7に伝達し、ANT4から出力された信号はPort2とPort6に伝達する。ここで、各L3を伝達した信号の一部は、各R1で電力を消費した後、ANT4からPort2に、ANT1からPort7に伝達する。L1、L2はλ/4インピーダンス変換器として動作し、各ポートは整合される。
<Operation>
ANT2 and signal output from ANT3 is directly transmitted to the Port4, Port5 via the transmission line L 0. ANT1 and signals output from ANT4, the signal is branched at the connection point of L 3 and L 1. That is, the signal output from ANT1 is transmitted to Port3 and Port7, and the signal output from ANT4 is transmitted to Port2 and Port6. Here, some of the signals transmitted each L 3, after consuming the power in each R 1, to Port2 from ANT4, transferred from ANT1 to PORT7. L 1 and L 2 operate as λ / 4 impedance converters, and each port is matched.

サイドローブを抑圧したビームを形成するため、各ポートに給電される電力レベルは、中央のPort4、Port5が最も大きく、そして端のポートほどレベルが小さくなるように設定される。Port4とPort5に給電される電力をP1、Port3とPort6に給電される電力をP2、Port2とPort7に給電される電力をP3とすると、伝送線路L0〜L3の特性インピーダンスZ0〜Z3と抵抗R1は、以下の式1〜式5で求めることができる。ここでR0はPort2〜Port7の入出力インピーダンスである。 In order to form a beam with suppressed side lobes, the power level supplied to each port is set so that the central port 4 and port 5 are the largest and the level is smaller at the end port. When the power is fed to the Port4 and Port5 P1, Port3 and Port6 power fed to P2, the power fed to Port2 and Port7 and P3, transmission line L 0 ~L 3 characteristic impedance Z 0 to Z 3 And the resistance R 1 can be obtained by the following equations 1 to 5. Here, R 0 is the input / output impedance of Port2 to Port7.

[式1]
[式2]
[式3]
[式4]
[式5]
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
[Formula 5]

<シミュレーションと結果>
実施例に係る給電マトリックス回路のシミュレーションは、高周波回路シミュレータSNAP(修正接点解析法、MEL)で解析した。
各ポートの入出力インピーダンスは、50Ωである。各伝送線路は、マイクロストリップラインを用いる。パワー比は、バイノミアル指向性のパワー分布に従い、P1 : P2 : P3 = 1 : 0.653 : 0.228に設定される(非特許文献7)。上記式1〜式5より、各伝送線路の特性インピーダンスと抵抗値は、次のように計算される。
<Simulation and results>
The simulation of the power feeding matrix circuit according to the example was analyzed by a high-frequency circuit simulator SNAP (modified contact analysis method, MEL).
The input / output impedance of each port is 50Ω. Each transmission line uses a microstrip line. The power ratio is set to P1: P2: P3 = 1: 0.653: 0.228 according to the power distribution of binomial directivity (Non-patent Document 7). From the above formulas 1 to 5, the characteristic impedance and resistance value of each transmission line are calculated as follows.

[各伝送線路の特性インピーダンスと抵抗値]
Z0=50Ω、Z1=76.25Ω、Z2=20.36Ω、Z3=87.7Ω、R1=5.23Ω。
[Characteristic impedance and resistance value of each transmission line]
Z 0 = 50Ω, Z 1 = 76.25Ω, Z 2 = 20.36Ω, Z 3 = 87.7Ω, R 1 = 5.23Ω.

設計で用いる周波数はISMバンドの2.45GHzである。
各マイクロストリップラインの幅と長さは、シミュレータによりL0:(1.86mm、18.9mm)、L1:(0.85mm、19.45mm)、L2:(6.36mm、18mm)、L3:(0.63mm、157mm)と計算される。線路の通過損失と線路のジャンクション部による反射損失は小さいものとして無視している。
シミュレーションを行う際の移相器Ph1〜Ph4の位相値は、ビームがボアサイト方向( β=0° )の時は全て0°、ビームが左方向( β=90° )の時は、(Ph1、 Ph2、 Ph3、 Ph4 ) = (0°、 90°、 180°、 270°、 0°) に、ビームが右方向( β=−90° )の時は、(Ph1、 Ph2、 Ph3、 Ph4 ) = (0°、 −90°、 −180°、 −270°、 0°) に設定する。
The frequency used in the design is 2.45 GHz in the ISM band.
The width and length of each microstrip line are determined by the simulator: L 0 : (1.86 mm, 18.9 mm), L 1 : (0.85 mm, 19.45 mm), L 2 : (6.36 mm, 18 mm), L 3 : (0.63 mm, 157 mm). The passage loss of the line and the reflection loss due to the junction part of the line are ignored as being small.
The phase values of the phase shifters Ph1 to Ph4 when performing the simulation are all 0 ° when the beam is in the boresight direction (β = 0 °), and (Ph1) when the beam is in the left direction (β = 90 °). , Ph2, Ph3, Ph4) = (0 °, 90 °, 180 °, 270 °, 0 °) and the beam is in the right direction (β = −90 °), (Ph1, Ph2, Ph3, Ph4) Set to = (0 °, -90 °, -180 °, -270 °, 0 °).

表1は、2.45GHzのシミュレーションされたSパラメータの結果である。
Table 1 is the result of the simulated S-parameter at 2.45 GHz.

β=0°では、各ポート間の位相差が0°、β=90°ではPort2を基準として+90°、β=−90°ではPort2を基準として−90°である。
これらの結果より、実施例の回路は6素子のビーム切り替えアンテナとして動作することが分かる。またそれらのレベルは、設定したパワー比に一致する。S11は、どの設定においても−40dB以下であり、整合が取れていることが確認された。
これらのシミュレーション値は理論値と一致しており、正しく設計されていることが確認できた。
When β = 0 °, the phase difference between the ports is 0 °, when β = 90 ° is + 90 ° with respect to Port2, and when β = −90 ° is −90 ° with respect to Port2.
From these results, it can be seen that the circuit of the example operates as a six-element beam switching antenna. Moreover, those levels correspond to the set power ratio. S 11 was −40 dB or less in any setting, and it was confirmed that matching was achieved.
These simulation values were consistent with the theoretical values, and it was confirmed that they were designed correctly.

<アンテナと放射特性>
図2は、実施例に係る6素子のパッチアレーアンテナである。
本実施例に用いるアレーアンテナは、19mm角の方形パッチアンテナである。このパッチアンテナ内に付された2〜7の番号は給電点であり、給電回路より接続されるポート番号が示されている。給電方法は下辺より6mm離れた入力インピーダンス50Ωの箇所で裏面給電によって行う。パッチアンテナは、サイズを小形とするため0.33λ間隔で配置する。基板の材質は、高誘電率材料(PPO、Panasonic)を想定して、εr=10.2、tanδ=0.004、基板厚0.8mmを用いている。
<Antenna and radiation characteristics>
FIG. 2 shows a six-element patch array antenna according to the embodiment.
The array antenna used in this embodiment is a 19 mm square rectangular patch antenna. Numbers 2 to 7 attached to the patch antenna are feed points, and port numbers connected from the feed circuit are shown. The feeding method is backside feeding at an input impedance of 50Ω, 6mm away from the bottom side. The patch antennas are arranged at intervals of 0.33λ to reduce the size. Assuming a high dielectric constant material (PPO, Panasonic) as a material of the substrate, ε r = 10.2, tan δ = 0.004, and a substrate thickness of 0.8 mm are used.

次に電磁界シミュレータによって、実施例の給電マトリックス回路より出力された電力をアンテナに給電した際の放射特性をSONNET(モーメント法)により解析した。
図3は、βが0°、90°の時の放射特性の結果を示すグラフである。
比較値として、従来の4素子ビーム切り替えアンテナの指向性がグレーで示されている。これは、図2のアンテナを4素子にして均等給電した場合の特性である。
放射特性は、水平角θが5°間隔で計算され、マーカーで記される。縦軸は、放射レベルの最大値を0dBとして示される。
Next, the radiation characteristics when the power output from the power feeding matrix circuit of the example was fed to the antenna by an electromagnetic field simulator were analyzed by SONNET (moment method).
FIG. 3 is a graph showing the results of radiation characteristics when β is 0 ° and 90 °.
As a comparison value, the directivity of the conventional four-element beam switching antenna is shown in gray. This is a characteristic when the antenna shown in FIG.
The radiation characteristic is calculated with a horizontal angle θ at 5 ° intervals and marked with a marker. The vertical axis represents the maximum radiation level as 0 dB.

β=0°では、ビーム方向は0°である。サイドローブはθが65°の箇所で−40.5dBであり、従来の4素子のシステムと比較して20.2dBの改善が見られた。6素子のアンテナ利得は、従来の4素子と比較して、0.5dB低い。これはR1による電力損失が原因である。
β=90°では、ビーム方向は−40°である。サイドローブはθが角30°の箇所で−27.5dBであり、従来の4素子のシステムと比較して17.8dBの改善が見られた。
β=−90°の結果はβ=90°の結果を左右反転させた特性と同じになる。
At β = 0 °, the beam direction is 0 °. The side lobe was -40.5 dB at a θ of 65 °, an improvement of 20.2 dB compared to the conventional 4-element system. The antenna gain of 6 elements is 0.5 dB lower than the conventional 4 elements. This is due to the power loss due to R 1.
At β = 90 °, the beam direction is −40 °. The side lobe was -27.5 dB at a θ angle of 30 °, an improvement of 17.8 dB compared to the conventional 4-element system.
The result of β = −90 ° is the same as the characteristic obtained by horizontally inverting the result of β = 90 °.

以上のシミュレーション結果より、実施例のマトリックス回路では、従来の回路と比べサイドローブを約20dB改善することが確認された。   From the above simulation results, it was confirmed that the side lobe was improved by about 20 dB in the matrix circuit of the example compared to the conventional circuit.

10 マルチビームアンテナ用給電回路
20 出力ポート数変換マトリックス回路
10 Feeding circuit for multi-beam antenna 20 Output port number conversion matrix circuit

Claims (4)

マルチビーム用アンテナ用給電回路と接続される出力ポート数変換マトリックス回路であって、
マルチビーム用アンテナ用給電回路の出力端子と一対一で接続される4つ以上の入力端子と、
入力端子から分岐される偶数個の分岐路と、
入力端子の数より分岐路の数だけ多い出力端子と、
各出力端子に接続され、インピーダンス整合を行う伝送線路と、を備え、
中央の出力端子に給電される電力レベルが最も大きく、出力端子の位置が中央から離れるほど給電される電力レベルが小さくなることを特徴とする出力ポート数変換マトリックス回路。
An output port number conversion matrix circuit connected to a multi-beam antenna feeding circuit,
Four or more input terminals connected one-to-one with the output terminals of the multi-beam antenna power supply circuit;
An even number of branches branched from the input terminal;
More output terminals than the number of input terminals by the number of branches,
A transmission line connected to each output terminal and performing impedance matching,
An output port number conversion matrix circuit characterized in that the power level supplied to the center output terminal is the highest, and the power level supplied decreases as the position of the output terminal moves away from the center.
前記入力端子が4つであり、
前記出力端子が6つであり、それぞれ線路長がλ/4の伝送路に接続され、
両端に位置する一対の入力端子が前記分岐路と接続され、
両端に位置する一対の出力端子が、さらに接地抵抗(R1)、線路長が2λの伝送路(L3)および前記分岐路にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項1に記載の出力ポート数変換マトリックス回路。
There are four input terminals,
There are six output terminals, each connected to a transmission line having a line length of λ / 4,
A pair of input terminals located at both ends are connected to the branch path,
2. The output according to claim 1, wherein a pair of output terminals located at both ends are further connected to a ground resistance (R 1 ), a transmission line (L 3 ) having a line length of 2λ, and the branch line, respectively. Port number conversion matrix circuit.
中央に位置する一対の出力端子(Port4、Port5)に接続される線路長がλ/4の伝送路(L0)の特性インピーダンスZ0、中央に位置する一対の出力端子に隣接する一対の出力端子(Port3、Port6)に接続される線路長がλ/4の伝送路(L1)の特性インピーダンスZ1、並びに、両端に位置する一対の出力端子(Port2、Port7)に接続される線路長がλ/4の伝送路(L2)の特性インピーダンスZ2、線路長が2λの伝送路(L3)の特性インピーダンスZ3および接地抵抗(R1)が下記の式1ないし式5により算出されることを特徴とする請求項2に記載の出力ポート数変換マトリックス回路。
[式1]
[式2]
[式3]
[式4]
[式5]
Characteristic impedance Z 0 of a transmission line (L 0 ) having a line length λ / 4 connected to a pair of output terminals (Port 4 and Port 5) located in the center, a pair of outputs adjacent to the pair of output terminals located in the center Characteristic impedance Z 1 of the transmission line (L 1 ) with a line length λ / 4 connected to the terminals (Port 3 and Port 6), and the line length connected to a pair of output terminals (Port 2 and Port 7) located at both ends calculated by the characteristic impedance Z 2, equations 1 to 5 characteristic impedance Z 3 and the ground resistor (R 1) is below the transmission path line length of 2 [lambda] (L 3) of the transmission line but λ / 4 (L 2) The output port number conversion matrix circuit according to claim 2, wherein
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
[Formula 5]
請求項1ないし3のいずれかに記載の出力ポート数変換マトリックス回路と、マルチビームアンテナ用給電回路とを備えるフェイズドアレーアンテナアンテナ。   A phased array antenna antenna comprising the output port number conversion matrix circuit according to any one of claims 1 to 3 and a multi-beam antenna feeding circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105990653A (en) * 2015-03-20 2016-10-05 卡西欧计算机株式会社 Antenna device, electronic apparatus, and portable terminal

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