JP2592476B2 - 広帯域ハイブリッドカプラー - Google Patents
広帯域ハイブリッドカプラーInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/18—Phase-shifters
- H01P1/182—Waveguide phase-shifters
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
- H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
- H01P5/181—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being hollow waveguides
- H01P5/182—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being hollow waveguides the waveguides being arranged in parallel
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本出願は、本出願と同一の代理人に委託した『位相補
正ハイブリッドカプラー』と題する1985年10月２日に提
出した名簿番号PD−84060号で出願番号782,677号の一部
継続出願である。
正ハイブリッドカプラー』と題する1985年10月２日に提
出した名簿番号PD−84060号で出願番号782,677号の一部
継続出願である。
発明の背景 この発明は、マイクロ波の周波数で動作可能な電子カ
プラー装置、特に改良した広帯域ショートスロットカプ
ラーに関する。
プラー装置、特に改良した広帯域ショートスロットカプ
ラーに関する。
ハイブリッドカプラーは、一方の導波管の電磁エネル
ギーの一部を他方の導波管に結合することに関するマイ
クロ波回路に広く使われる。ある場合、結合比は、２つ
の導波管の間で等分の電力を得るように1/2となる。他
の場合電力の1/4また、1/10のようなより少ない電力量
が一方の導波管から第２の導波管に結合されてもよい。
ハイブリッドカプラーとしてよく知られた通常の型のカ
プラーにおいて、２つの導波管は、互いに隣接し、かつ
共通壁によって分けるように平行な関係に設けられる。
共通壁の孔または溝は、電磁エネルギーの結合のために
設ける。
ギーの一部を他方の導波管に結合することに関するマイ
クロ波回路に広く使われる。ある場合、結合比は、２つ
の導波管の間で等分の電力を得るように1/2となる。他
の場合電力の1/4また、1/10のようなより少ない電力量
が一方の導波管から第２の導波管に結合されてもよい。
ハイブリッドカプラーとしてよく知られた通常の型のカ
プラーにおいて、２つの導波管は、互いに隣接し、かつ
共通壁によって分けるように平行な関係に設けられる。
共通壁の孔または溝は、電磁エネルギーの結合のために
設ける。
このようなカプラーは、例えば、Ｘ−バンドレンジに
おける3dBカプラーに対して、５〜15％の帯域幅のレン
ジにおける比較的幅の狭い周波数帯域幅以上で満足に動
作するが、比較的広帯域幅以上の性能は不満足であっ
た。
おける3dBカプラーに対して、５〜15％の帯域幅のレン
ジにおける比較的幅の狭い周波数帯域幅以上で満足に動
作するが、比較的広帯域幅以上の性能は不満足であっ
た。
それ故に、マイクロ波の周波数で動作可能な広帯域コ
ンパクトハイブリッドカプラーを提供することが、技術
における進歩を示すことになる。
ンパクトハイブリッドカプラーを提供することが、技術
における進歩を示すことになる。
発明の要約 ２つの導波管が相並んだ関係で配置されている広帯域
ショートスロット導波管ハイブリッドカプラーが設けら
れ、導波管の各々は、２つの側壁によって結合された２
つの長壁を有する矩形断状に配列された金属壁によって
形成される。２つの導波管は、共通側壁によって分けら
れる。結合孔はハイブリッド結合を得るため共通側壁内
に設けられる。共通壁の孔を介して第１の導波管から第
２の導波管に電磁エネルギーをハイブリッド結合するこ
とによって−90゜の移相が本来的に生じる。カプラーの
入力端子は、結合孔の一方側の第１の導波管に設けられ
る。２つの出力端子は、ハイブリッドカプラーのために
設けられ、これらの出力端子は、第１の導波管に設けら
れた貫通口及び、入力端子から離れている結合孔の一方
側の第２の導波管に設けられる結合口である。
ショートスロット導波管ハイブリッドカプラーが設けら
れ、導波管の各々は、２つの側壁によって結合された２
つの長壁を有する矩形断状に配列された金属壁によって
形成される。２つの導波管は、共通側壁によって分けら
れる。結合孔はハイブリッド結合を得るため共通側壁内
に設けられる。共通壁の孔を介して第１の導波管から第
２の導波管に電磁エネルギーをハイブリッド結合するこ
とによって−90゜の移相が本来的に生じる。カプラーの
入力端子は、結合孔の一方側の第１の導波管に設けられ
る。２つの出力端子は、ハイブリッドカプラーのために
設けられ、これらの出力端子は、第１の導波管に設けら
れた貫通口及び、入力端子から離れている結合孔の一方
側の第２の導波管に設けられる結合口である。
本発明によると２つの導波管の幅は、導波管の対向側
壁に対して配置された一対の段差橋台によって結合孔に
おいて縮減される。段差橋台は、け上げ及び段の多段構
造により構成され、段部の寸法はカプラーの周波数レス
ポンスにスタガ同調するために選択される。一組の段部
は、１つの周波数サブバンドを越える周波数レスポンス
をピークにするように動作し、他組の段部は、隣接した
周波数サブバンドを越える周波数レスポンスをピークに
する。スタガー同調によって達成した複合振幅周波数レ
スポンスは、比較的広帯域である。
壁に対して配置された一対の段差橋台によって結合孔に
おいて縮減される。段差橋台は、け上げ及び段の多段構
造により構成され、段部の寸法はカプラーの周波数レス
ポンスにスタガ同調するために選択される。一組の段部
は、１つの周波数サブバンドを越える周波数レスポンス
をピークにするように動作し、他組の段部は、隣接した
周波数サブバンドを越える周波数レスポンスをピークに
する。スタガー同調によって達成した複合振幅周波数レ
スポンスは、比較的広帯域である。
図面の簡単な説明 この発明の上述した局面及び他の特徴は同じ参照文字
が全体を通して対処する部分に同一とする添附図面に関
連して下記において説明される。
が全体を通して対処する部分に同一とする添附図面に関
連して下記において説明される。
図１は、本発明の補正カプラーの端面図。
図２は、図１の線２−２に沿って切断したカプラーの
平面図。
平面図。
図３は、図１の線３−３に沿ったカプラーの縦断面
図。
図。
図４は、図１の線４−４に沿ったカプラーの縦断面
図。
図。
図５は、補正カプラーの２つの移送部の各々の周波数
に対する移相のグラフ図。
に対する移相のグラフ図。
図６は、本発明の広帯域非位相補正カプラーの端面
図。
図。
図７は、図６の線７−７に沿って切断した図６のカプ
ラーの平面図。
ラーの平面図。
図８は、図６の線８−８に沿った図６のカプラーの縦
断面図。
断面図。
図９は、図６の線９−９に沿った図６のカプラーの縦
断面図。
断面図。
図10は、図６のカプラーの特定の同調領域の振幅一周
波数レスポンスの定量的なグラフ図。
波数レスポンスの定量的なグラフ図。
図11は、図６のカプラーの合成振幅一周波数レスポン
スの定量的なグラフ図。
スの定量的なグラフ図。
開示の詳細な説明 図１−４に示すように、本発明のハイブリッドカプラ
ー10は、電磁エネルギーを結合するように構成されてい
る。カプラー10は、第１の導波管12及び、第２の導波管
14により形成され、各々は長壁と短壁との比が2:1であ
る矩形断面部を有する。12GHzのマイクロ波の周波数で
動作するため、導波管WR−75型が使用される。各々の導
波管は、２つの長壁、即ち、頂壁16と、底壁18を有し、
これらは短壁に即ち、外側壁20と、２つの導波管12及び
14の各々に対して内壁として機能する共通壁22とにより
結合される。本発明の好ましい実施例において、カプラ
ー10は11.7GHzから14.5GHzまでの動作範囲を有する非常
な広帯域の装置である。
ー10は、電磁エネルギーを結合するように構成されてい
る。カプラー10は、第１の導波管12及び、第２の導波管
14により形成され、各々は長壁と短壁との比が2:1であ
る矩形断面部を有する。12GHzのマイクロ波の周波数で
動作するため、導波管WR−75型が使用される。各々の導
波管は、２つの長壁、即ち、頂壁16と、底壁18を有し、
これらは短壁に即ち、外側壁20と、２つの導波管12及び
14の各々に対して内壁として機能する共通壁22とにより
結合される。本発明の好ましい実施例において、カプラ
ー10は11.7GHzから14.5GHzまでの動作範囲を有する非常
な広帯域の装置である。
本発明の一局面によれば、カプラー10は、２つの導波
管12及び14の間の電磁エネルギーのハイブリッド結合及
び位相補正の２つの機能を与える。共通壁22に配設され
たゲート24によって電磁エネルギーの結合が成し遂げら
れる。3dB（デシベル）の結合に対して、ゲート24は、
常に開放され、導波管12または14のいずれかの長手軸に
沿って測定すると電磁エネルギーの１つの自由空間の波
長にほぼ等しい固定長を有する。より少ない結合量に対
しては、ゲート24の長さは、例えば6dBの結合に対して
0.8波長に縮減される。
管12及び14の間の電磁エネルギーのハイブリッド結合及
び位相補正の２つの機能を与える。共通壁22に配設され
たゲート24によって電磁エネルギーの結合が成し遂げら
れる。3dB（デシベル）の結合に対して、ゲート24は、
常に開放され、導波管12または14のいずれかの長手軸に
沿って測定すると電磁エネルギーの１つの自由空間の波
長にほぼ等しい固定長を有する。より少ない結合量に対
しては、ゲート24の長さは、例えば6dBの結合に対して
0.8波長に縮減される。
カプラー10は、貫通口26及び結合口28として示され、
導波管12及び14の端部に夫々設けられる２つの出力端子
を有する。カプラー10は、更に貫通口26に対向する第１
の導波管の端部に設けた入力口30と、結合口28に対向す
る第２の導波管の端部に設けた分離口32とで構成され
る。分離口32は、抵抗32に図式的に接続されて示され、
この抵抗は第２の導波管14のインピーダンスに整合する
インピーダンスを有する非反射負荷を表わす。このよう
な負荷（図示せず）は、一般的に、カプラーの動作周波
数で、電磁エネルギーを吸収する周知のくさびの形態で
構成され、フランジ（図示せず）によって分離口32に結
合した導波管（図示せず）の断面部に好適に設けられ
る。使用において、カプラー10は、マイクロ波回路（図
示せず）の構成体に結合され、そのような構成体はカプ
ラー10のポート26、28、30にフランジ（図示せず）によ
るように通常の方法で結合される導波管固定部材を含
む。
導波管12及び14の端部に夫々設けられる２つの出力端子
を有する。カプラー10は、更に貫通口26に対向する第１
の導波管の端部に設けた入力口30と、結合口28に対向す
る第２の導波管の端部に設けた分離口32とで構成され
る。分離口32は、抵抗32に図式的に接続されて示され、
この抵抗は第２の導波管14のインピーダンスに整合する
インピーダンスを有する非反射負荷を表わす。このよう
な負荷（図示せず）は、一般的に、カプラーの動作周波
数で、電磁エネルギーを吸収する周知のくさびの形態で
構成され、フランジ（図示せず）によって分離口32に結
合した導波管（図示せず）の断面部に好適に設けられ
る。使用において、カプラー10は、マイクロ波回路（図
示せず）の構成体に結合され、そのような構成体はカプ
ラー10のポート26、28、30にフランジ（図示せず）によ
るように通常の方法で結合される導波管固定部材を含
む。
２つの導波管12及び14の共通側壁に結合ゲート24を配
置すること、直交側壁のショートスロットのハイブリッ
ドカプラーの形状を提供する。
置すること、直交側壁のショートスロットのハイブリッ
ドカプラーの形状を提供する。
ゲート24を介して２つの導波管間を結合するマイクロ
波信号は、遅れ90゜の移相を受け、この移相は直交側壁
のショートスロットハイブリッドカプラーの周知の動作
において固有のものである。同調アレーアンテナの回路
のような多くのマイクロ波回路において、そのような移
相は不所望であり、ある種の位相補正が２つの導波管12
及び14のマイクロ波の信号間の位相を等しくするために
要求される。
波信号は、遅れ90゜の移相を受け、この移相は直交側壁
のショートスロットハイブリッドカプラーの周知の動作
において固有のものである。同調アレーアンテナの回路
のような多くのマイクロ波回路において、そのような移
相は不所望であり、ある種の位相補正が２つの導波管12
及び14のマイクロ波の信号間の位相を等しくするために
要求される。
本発明はゲート24を越えて第１の導波管12に配設され
る４つの容量性の絞り36の１組と、ゲート24を越えて第
２の導波管14に配設される４つの誘導性の絞り38の１組
の使用によって必要な位相補正を与える。導波管12にお
ける容量性絞り36の形状は、貫通口25で45゜の遅れ移相
を生じる移相器40を構成する。導波管14における誘導性
絞り38の形状は、結合口28で45゜の進み移相を生じる移
相器42を構成する。移相器42によって生じる＋45゜のシ
フトとゲート24によって生じる−90゜のシフトとの合成
が貫通口26で移相器40によって生じる−45゜シフトを平
衡する結合口28で正味−45゜を与える。
る４つの容量性の絞り36の１組と、ゲート24を越えて第
２の導波管14に配設される４つの誘導性の絞り38の１組
の使用によって必要な位相補正を与える。導波管12にお
ける容量性絞り36の形状は、貫通口25で45゜の遅れ移相
を生じる移相器40を構成する。導波管14における誘導性
絞り38の形状は、結合口28で45゜の進み移相を生じる移
相器42を構成する。移相器42によって生じる＋45゜のシ
フトとゲート24によって生じる−90゜のシフトとの合成
が貫通口26で移相器40によって生じる−45゜シフトを平
衡する結合口28で正味−45゜を与える。
例えば、人工衛星に搭載されるアンテナを介して双方
向通信を行うマイクロ波回路においてカプラー10を使用
するためには、周波数領域において送信チャンネルと受
信チャンネルとを送受信チャンネル間のクロストークを
防止できる空帯域で離隔するように、カプラー10に広い
帯域を持たせることが好ましい。カプラー10の帯域幅を
増加させるには、ゲート24の中心線の外側壁20に設けら
れる段差橋台44を使用すると達成できる。橋台44は、ゲ
ート24を介して放射エネルギーの結合を高めるためゲー
ト24において導波管12及び14の幅を縮減する。
向通信を行うマイクロ波回路においてカプラー10を使用
するためには、周波数領域において送信チャンネルと受
信チャンネルとを送受信チャンネル間のクロストークを
防止できる空帯域で離隔するように、カプラー10に広い
帯域を持たせることが好ましい。カプラー10の帯域幅を
増加させるには、ゲート24の中心線の外側壁20に設けら
れる段差橋台44を使用すると達成できる。橋台44は、ゲ
ート24を介して放射エネルギーの結合を高めるためゲー
ト24において導波管12及び14の幅を縮減する。
橋台の各々は、段部46A〜Ｅ及びけ上げ48A〜Ｅを有す
る３つの階段により構成される。橋台44の寸法は、所望
の帯域幅を達成するために調節されてもよい。自由空間
の波長の単位で代表的寸法は、次のようになる。全長
は、11/4波長であり、段部46Cは1/2波長であり、段部46
B及び46Dは、各々1/4波長であり、段部46Aと46Eは、各
々1/8波長である。け上げ48Aと48Eは、各々0.050イン
チ、け上げ48B及び48Dは各々0.045インチ、そして段部4
6Cの両側のけ上げ48Cは各々0.060インチである。け上げ
の各々は、橋台44からの反射を最少限にするように波長
の1/10以下にする必要がある。
る３つの階段により構成される。橋台44の寸法は、所望
の帯域幅を達成するために調節されてもよい。自由空間
の波長の単位で代表的寸法は、次のようになる。全長
は、11/4波長であり、段部46Cは1/2波長であり、段部46
B及び46Dは、各々1/4波長であり、段部46Aと46Eは、各
々1/8波長である。け上げ48Aと48Eは、各々0.050イン
チ、け上げ48B及び48Dは各々0.045インチ、そして段部4
6Cの両側のけ上げ48Cは各々0.060インチである。け上げ
の各々は、橋台44からの反射を最少限にするように波長
の1/10以下にする必要がある。
移相器40の構造に関して、２つの中央絞り36は、1/8
波長の等しい高さを有し、これはカプラー10の動作周波
数で0.110インチである。一組のけ上げ端部での残りの
絞り36は、ほぼ1/16波長の等しい長さを有し、カプラー
10の動作周波数で0.080インチであり、これは中央絞り3
6の高さより短い。その絞り36の各々の厚みは、導波管1
2の軸に沿って測定して1/8の波長である。絞り36の連続
するものの間の中心における間隔は、管内波長の1/4で
ある。導波管軸の直交する方向に測定した絞り36の各々
の幅は、ほぼ0.2インチである。容量性絞り36に近接す
る壁の部分の長さは、1.7インチである。容量性絞り36
は、２つの側壁20及び22の中心に配置されている。容量
性絞り36は、底壁18から上方へ延びるように示されてい
るが、代わりにこれらは頂壁16から下方へ延びるように
構成されてもよい。
波長の等しい高さを有し、これはカプラー10の動作周波
数で0.110インチである。一組のけ上げ端部での残りの
絞り36は、ほぼ1/16波長の等しい長さを有し、カプラー
10の動作周波数で0.080インチであり、これは中央絞り3
6の高さより短い。その絞り36の各々の厚みは、導波管1
2の軸に沿って測定して1/8の波長である。絞り36の連続
するものの間の中心における間隔は、管内波長の1/4で
ある。導波管軸の直交する方向に測定した絞り36の各々
の幅は、ほぼ0.2インチである。容量性絞り36に近接す
る壁の部分の長さは、1.7インチである。容量性絞り36
は、２つの側壁20及び22の中心に配置されている。容量
性絞り36は、底壁18から上方へ延びるように示されてい
るが、代わりにこれらは頂壁16から下方へ延びるように
構成されてもよい。
移相器42の構造に関して、２つの中央誘導性絞り38
は、0.115インチの距離で外側壁20から延びており、一
組の絞りの外端の残り２つの絞り38は、より短い距離即
ち0.110インチで側壁20から延びている。容量性絞り38
の中心間の空間は、管内導波長の1/4である。軸上に沿
って測定して容量性絞り38の導波管14の厚みは、ほぼ自
由空間波長の1/8である。
は、0.115インチの距離で外側壁20から延びており、一
組の絞りの外端の残り２つの絞り38は、より短い距離即
ち0.110インチで側壁20から延びている。容量性絞り38
の中心間の空間は、管内導波長の1/4である。軸上に沿
って測定して容量性絞り38の導波管14の厚みは、ほぼ自
由空間波長の1/8である。
カプラー10の他の寸法は次の通りである。入力口30に
近接する共通壁22の断面部は、0.7インチと測定され
た。導波管12及び14の各々における側壁20と22との間の
空間は0.75インチであり、これはほぼ3/4波長である。
カプラー10の全長は、3.6インチである。
近接する共通壁22の断面部は、0.7インチと測定され
た。導波管12及び14の各々における側壁20と22との間の
空間は0.75インチであり、これはほぼ3/4波長である。
カプラー10の全長は、3.6インチである。
カプラー10の構造において、真ちゅうと、アムミニュ
ウムが、絞り36及び38だけでなく両方の導波管の内壁及
び橋台44に組立てに使用される。両方の金属は、適切な
電子導電率を与え、アルミニュウムは、重量を減じるこ
とが望まれる時に使用される。橋台44と容量性絞り38の
両方は頂壁16と底壁18との間に充分な距離を与える。
ウムが、絞り36及び38だけでなく両方の導波管の内壁及
び橋台44に組立てに使用される。両方の金属は、適切な
電子導電率を与え、アルミニュウムは、重量を減じるこ
とが望まれる時に使用される。橋台44と容量性絞り38の
両方は頂壁16と底壁18との間に充分な距離を与える。
容量性絞りは短時間に十分な距離を持つように構成で
きるが、実施例においては、容量性絞り36を上述したよ
うに構成することによって、すなわち、第１導波管12の
２つの側壁22と20の方へ部分的に延びるようにすること
によって、望ましい移相と帯域幅が得られた。
きるが、実施例においては、容量性絞り36を上述したよ
うに構成することによって、すなわち、第１導波管12の
２つの側壁22と20の方へ部分的に延びるようにすること
によって、望ましい移相と帯域幅が得られた。
動作において、カプラー10は出力端子26及び28に導入
される位相補正のあるKu帯（12−18GHz）の周波数領域
で使用されるショートスロットを有するハイブリッドカ
プラーとして動作する。位相補正は周波数領域において
非分散型であり、移相の構造により、カップリング装置
を広帯域な電力分散ネットワークを使用する際にて、コ
ンパクトで軽量な構成にできる。容量性移相器40は、貫
通口26で−45゜の移相を生じる。誘導性移相器42は、第
２の導波管14において＋45゜の移相を生じ、この移相
は、ハイブリッド結合によって生じる−90゜の移相で代
数的に結合される。第２の導波管14における−45゜の移
相と90゜の移相の代数的結合は、結合口28で−45゜の合
成移送を生じ、この合成移相は、貫通口26での−45゜移
相に等しい。従って、入力口30に放射エネルギーを加え
ると貫通口26と結合口28を出る合成電磁波は、互いに同
相となる。
される位相補正のあるKu帯（12−18GHz）の周波数領域
で使用されるショートスロットを有するハイブリッドカ
プラーとして動作する。位相補正は周波数領域において
非分散型であり、移相の構造により、カップリング装置
を広帯域な電力分散ネットワークを使用する際にて、コ
ンパクトで軽量な構成にできる。容量性移相器40は、貫
通口26で−45゜の移相を生じる。誘導性移相器42は、第
２の導波管14において＋45゜の移相を生じ、この移相
は、ハイブリッド結合によって生じる−90゜の移相で代
数的に結合される。第２の導波管14における−45゜の移
相と90゜の移相の代数的結合は、結合口28で−45゜の合
成移送を生じ、この合成移相は、貫通口26での−45゜移
相に等しい。従って、入力口30に放射エネルギーを加え
ると貫通口26と結合口28を出る合成電磁波は、互いに同
相となる。
図５は、発明の移相器40及び42の周波数分散特性が互
いに追従する特徴を示す。周知のように、ある周波数に
おいて移相器により導入される移相は、他の周波数にお
いて導入される移相とはいくらか異なっている。カプラ
ー10は広範囲な周波数領域で使用できる必要があるの
で、移相の周波数依存性もまた修正されなければならな
い。誘導性の絞り38と容量性の絞り36の移相の公称値
は、各々＋45゜と−45゜であるが移相の実際値は周波数
の関数として公称値から異なる。図５に示されるように
誘導性移相器42は、周波数のより低い値にて＋45゜以上
の移相を生じ、移相の値は周波数のより高い値に対して
公称値に向かって下降する。容量性移相部40によって生
じる移相は周波数のより低い値に対して公称値よりも小
さく、より高い周波数にて公称値まで増加する。
いに追従する特徴を示す。周知のように、ある周波数に
おいて移相器により導入される移相は、他の周波数にお
いて導入される移相とはいくらか異なっている。カプラ
ー10は広範囲な周波数領域で使用できる必要があるの
で、移相の周波数依存性もまた修正されなければならな
い。誘導性の絞り38と容量性の絞り36の移相の公称値
は、各々＋45゜と−45゜であるが移相の実際値は周波数
の関数として公称値から異なる。図５に示されるように
誘導性移相器42は、周波数のより低い値にて＋45゜以上
の移相を生じ、移相の値は周波数のより高い値に対して
公称値に向かって下降する。容量性移相部40によって生
じる移相は周波数のより低い値に対して公称値よりも小
さく、より高い周波数にて公称値まで増加する。
しかしなが、発明の重要な特徴によれば一連の誘導性
絞りと一連の容量性絞りによって生じる移相間の差は関
心帯域での周波数範囲を越える90゜で一定である。この
ように、カプラー10は移相変化を引き起こす周波数を補
償し、ハイブリッドカプラーに固有の90度移相を広帯域
に亙って補償する。図５に示したように一連の誘導性絞
りの上部輪廓は、一連の容量性絞りを表わす下部輪廓に
正確に追従する。それによって、カプラー10の位相補正
はこの発明の補正が周波数分散を受けない以前適用した
位相補正装置よりもまして、いちじるしい利益をなし遂
げる。この利益は、パッケージサイズの縮小化及び軽量
化の機械的利益に関連して達成される。
絞りと一連の容量性絞りによって生じる移相間の差は関
心帯域での周波数範囲を越える90゜で一定である。この
ように、カプラー10は移相変化を引き起こす周波数を補
償し、ハイブリッドカプラーに固有の90度移相を広帯域
に亙って補償する。図５に示したように一連の誘導性絞
りの上部輪廓は、一連の容量性絞りを表わす下部輪廓に
正確に追従する。それによって、カプラー10の位相補正
はこの発明の補正が周波数分散を受けない以前適用した
位相補正装置よりもまして、いちじるしい利益をなし遂
げる。この利益は、パッケージサイズの縮小化及び軽量
化の機械的利益に関連して達成される。
発明の他の局面を更に説明するために、図６〜９のハ
イブリッドカプラー100は、図１〜４に示されたカプラ
ー10に対して上述した増加帯域幅を示すが移相器40と42
を用いない。カプラー100の特定の構造は、位相補正素
子36と38が使用されないカプラー10に等しく、従って導
波管の長さを軽減させる。
イブリッドカプラー100は、図１〜４に示されたカプラ
ー10に対して上述した増加帯域幅を示すが移相器40と42
を用いない。カプラー100の特定の構造は、位相補正素
子36と38が使用されないカプラー10に等しく、従って導
波管の長さを軽減させる。
故に開示した実施例に対しては、２つの導波管が共通
壁22によって共に結合されたWR−75の矩形導波管であ
る。カプラーは、幅1.75インチ、長さ2.25インチ、かつ
結合ゲート24の幅は、貫通及び結合口間の入射エネルギ
ーの等しい電力分割（3dB結合）を与えるために適応し
ている。
壁22によって共に結合されたWR−75の矩形導波管であ
る。カプラーは、幅1.75インチ、長さ2.25インチ、かつ
結合ゲート24の幅は、貫通及び結合口間の入射エネルギ
ーの等しい電力分割（3dB結合）を与えるために適応し
ている。
動作において、ハイブリッドカプラー100の入力口30
に入射する電磁エネルギーは、ゲート24、け上げ48A、
橋台44の段46Aの間の縮小したガイド厚みの第１の領域
の方向に矩形導波管に沿ってTE10モードで伝搬する。伝
搬エネルギー最大Ｅ−フィールド箇所は、橋台44によっ
て結合ゲート24に向かってより接近して追込まれ、交叉
磁界の電流が結合ゲート24を通って流れ始める。結果と
して、TE10モードの電磁エネルギーは、補助ガイド14に
沿って励起され、かつ結合口28に向かって伝搬する。
に入射する電磁エネルギーは、ゲート24、け上げ48A、
橋台44の段46Aの間の縮小したガイド厚みの第１の領域
の方向に矩形導波管に沿ってTE10モードで伝搬する。伝
搬エネルギー最大Ｅ−フィールド箇所は、橋台44によっ
て結合ゲート24に向かってより接近して追込まれ、交叉
磁界の電流が結合ゲート24を通って流れ始める。結果と
して、TE10モードの電磁エネルギーは、補助ガイド14に
沿って励起され、かつ結合口28に向かって伝搬する。
け上げ48A及び段46Aに関して述べたと同様にけ上げ及
び段48Bと46B、48Cと46C、48Dと46D及び48Eと46Eの連続
断面部は、各々電磁エネルギーの結合に寄与するが、各
断面部は異なる結合量を異なる周波数で与える。結合総
量は、結合ゲート24の長さ及びけ上げ及び、段部によっ
て構成される個々の橋台部の幅、即ち各け上げ48A〜Ｅ
の幅によって主に制御される。各部の長さ即ち、各段部
の46A〜Ｅの長さは広帯域周波数レスポンスを達成する
ときの重要な要素である。従って、カプラーは、広帯域
周波数レスポンスを達成するためにスタガー同調とされ
る。
び段48Bと46B、48Cと46C、48Dと46D及び48Eと46Eの連続
断面部は、各々電磁エネルギーの結合に寄与するが、各
断面部は異なる結合量を異なる周波数で与える。結合総
量は、結合ゲート24の長さ及びけ上げ及び、段部によっ
て構成される個々の橋台部の幅、即ち各け上げ48A〜Ｅ
の幅によって主に制御される。各部の長さ即ち、各段部
の46A〜Ｅの長さは広帯域周波数レスポンスを達成する
ときの重要な要素である。従って、カプラーは、広帯域
周波数レスポンスを達成するためにスタガー同調とされ
る。
スタガー同調技術を説明するため図10及び11は、周波
数の関数として結合口の出力信号の振幅の質的プロット
を、一般的に示している。図10において、参照矢印101
は段46C及びけ上げ48Cにより生じる振幅応答を示す。通
常挟帯域カプラーはカップリングジャンクションの各側
にそれぞれ一つの段部46Cを有し、その幅は約半波長で
ある。本実施例の広帯域カプラーにおいては、段46Cを
設けて低周波に都合の良いようにし、個々のけ上げ及び
段部46Aと48A,46Bと48B、46Dと48D及び46Eと48Eを設け
て高周波に都合の良いようにしている。図10の参照矢印
101は、段46Cを設けた場合のレスポンス特性であり、比
較的低い周波数でピークとなっている。参照矢印102
は、け上げ及び段部46Aと48A,46Bと48B、46Dと48D及び4
6Eと48Eを設けた場合のレスポンス特性であり、比較的
高い周波数でピークとなっている。段部46B、46Dは1/4
波長であり、段部46A、46Eは1/8波長である。すべての
断面部の合成レスポンスは図10の参照矢印101と102とを
加えたものであって、図11の参照矢印103で示される。
合成レスポンスは、図10に示された個々の固有のレスポ
ンスよりも帯域幅が広くなっている。
数の関数として結合口の出力信号の振幅の質的プロット
を、一般的に示している。図10において、参照矢印101
は段46C及びけ上げ48Cにより生じる振幅応答を示す。通
常挟帯域カプラーはカップリングジャンクションの各側
にそれぞれ一つの段部46Cを有し、その幅は約半波長で
ある。本実施例の広帯域カプラーにおいては、段46Cを
設けて低周波に都合の良いようにし、個々のけ上げ及び
段部46Aと48A,46Bと48B、46Dと48D及び46Eと48Eを設け
て高周波に都合の良いようにしている。図10の参照矢印
101は、段46Cを設けた場合のレスポンス特性であり、比
較的低い周波数でピークとなっている。参照矢印102
は、け上げ及び段部46Aと48A,46Bと48B、46Dと48D及び4
6Eと48Eを設けた場合のレスポンス特性であり、比較的
高い周波数でピークとなっている。段部46B、46Dは1/4
波長であり、段部46A、46Eは1/8波長である。すべての
断面部の合成レスポンスは図10の参照矢印101と102とを
加えたものであって、図11の参照矢印103で示される。
合成レスポンスは、図10に示された個々の固有のレスポ
ンスよりも帯域幅が広くなっている。
導波管12及び14の長さを除いて、カプラー100を構成
する素子の各々はカプラー10の対応素子に関して上述し
た同様な代表的寸法を有する。そのように実施例が試験
され、その性能が表１に示されたデータによって一般的
に示される。
する素子の各々はカプラー10の対応素子に関して上述し
た同様な代表的寸法を有する。そのように実施例が試験
され、その性能が表１に示されたデータによって一般的
に示される。
カプラー100は、11.6〜14.6GHzの比較的広い関心周波
数帯以上の比較的非周波数分散動作を与える。
数帯以上の比較的非周波数分散動作を与える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワング，モン・エヌ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90503 トーランス，コンヤ・ドライブ 4132 (56)参考文献 特開 昭60−94505（ＪＰ，Ａ) 特公 昭40−19205（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許2876421（ＵＳ，Ａ) 米国特許3312913（ＵＳ，Ａ) 米国特許3662291（ＵＳ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】隣接して平行した関係に配置され、共通分
離壁によって分離される第１及び第２導波管と、前記共
通分離壁に形成される１つの結合孔を有し、前記第１及
び第２導波管間において広周波数帯域内の電磁エネルギ
ーを結合する結合手段と、関心周波数帯域に渡ってスタ
ガ周波数応答を得るように選択された寸法を有する部分
を含み、前記第１及び第２導波管間の電磁エネルギーの
結合を増強するために前記結合手段にて前記第１及び第
２導波管の各々の断面積を減少する減少手段とにより構
成され、前記導波管の各々は、一対の長壁および一対の
側壁とを有し、断面が矩形状である金属壁により構成さ
れ、前記減少手段は前記第１及び第２導波管の外側壁に
それぞれ設けられた一対の段状部材により構成され、前
記段状部材は前記結合孔に対向して配置され、け上げに
よって分離される多段の段部により構成される広帯域ハ
イブリッドカプラー。 - 【請求項２】前記け上げの各々は前記共通分離壁からの
電磁反射を最小にするために前記共通分離壁に向って波
長の1/10以下まで延びている請求の範囲第１項に記載の
カプラー。 - 【請求項３】前記段状部材の各々は前記共通分離壁に実
質的に平行な面に設けられる３段の段部により構成さ
れ、前記結合孔に最も近接する第１段はほぼ1/2波長の
長さを有する第１段部により構成され、前記第２段は一
方が前記第１段のいずれかの側に位置する第２及び第３
段部により構成され、ほぼ1/4波長の長さを有し、前記
第３段は前記第２及び第３段部の外側に前記第１段部か
ら外側に離れて配置された第４及び第５段部により構成
され、前記第４及び第５段部の各々はほぼ1/8波長の長
さを有する請求の範囲第２項に記載のカプラー。 - 【請求項４】前記第１及び第２導波管にそれぞれ配設さ
れる容量性移送器と誘導性移送器を含む請求の範囲第１
項に記載のカプラー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/844,651 US4686493A (en) | 1985-10-02 | 1986-03-27 | Wideband short slot hybrid coupler |
| US844651 | 1986-03-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63502869A JPS63502869A (ja) | 1988-10-20 |
| JP2592476B2 true JP2592476B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=25293308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62501219A Expired - Lifetime JP2592476B2 (ja) | 1986-03-27 | 1987-01-28 | 広帯域ハイブリッドカプラー |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4686493A (ja) |
| EP (1) | EP0261147B1 (ja) |
| JP (1) | JP2592476B2 (ja) |
| CN (1) | CN1003902B (ja) |
| CA (1) | CA1256954A (ja) |
| DE (1) | DE3785811T2 (ja) |
| WO (1) | WO1987006064A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006027828A1 (ja) * | 2004-09-07 | 2006-03-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電力分配装置、電力合成装置、モノパルス信号合成回路、アレーアンテナ給電回路およびビーム形成回路 |
| US9083069B2 (en) | 2011-10-18 | 2015-07-14 | Furuno Electric Company Limited | Power combiner/distributor, power amplifying circuit, and wireless apparatus |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4812788A (en) * | 1987-11-02 | 1989-03-14 | Hughes Aircraft Company | Waveguide matrix including in-plane crossover |
| JPH11330812A (ja) * | 1998-05-20 | 1999-11-30 | Nec Eng Ltd | 結合器 |
| US8324983B2 (en) * | 2010-10-11 | 2012-12-04 | Andrew Llc | Selectable coupling level waveguide coupler |
| CN102496760A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-13 | 上海杰盛无线通讯设备有限公司 | 梯形阻抗变换宽带波导电桥 |
| CN102496762A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-13 | 上海杰盛无线通讯设备有限公司 | 波导电桥 |
| CN103943929B (zh) * | 2014-04-26 | 2017-11-10 | 陈振德 | 一种带屏蔽线的c波段正交电桥 |
| JP6046296B1 (ja) * | 2015-06-24 | 2016-12-14 | 株式会社フジクラ | 方向性結合器及びダイプレクサ |
| JP6042014B1 (ja) * | 2015-06-24 | 2016-12-14 | 株式会社フジクラ | 方向性結合器及びダイプレクサ |
| CN111370833B (zh) * | 2020-03-26 | 2021-04-30 | 清华大学 | 矩形波导定向耦合器 |
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|---|---|---|---|---|
| US2876421A (en) | 1954-07-06 | 1959-03-03 | Henry J Riblet | Microwave hybrid junctions |
| US3312913A (en) | 1964-07-31 | 1967-04-04 | Microwave Dev Lab Inc | Mode suppression waveguide hybrid junction |
| US3662291A (en) | 1970-06-19 | 1972-05-09 | E & M Lab | Waveguide ferrite circulator having conductive side of dielectric disc in contact with ferrite |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2626990A (en) * | 1948-05-04 | 1953-01-27 | Bell Telephone Labor Inc | Guided wave frequency range transducer |
| NL287644A (ja) * | 1962-01-19 | |||
| US3860891A (en) * | 1970-12-30 | 1975-01-14 | Varian Associates | Microwave waveguide window having the same cutoff frequency as adjoining waveguide section for an increased bandwidth |
| JPS6094505A (ja) * | 1983-10-28 | 1985-05-27 | Nec Corp | 方向性結合器 |
-
1986
- 1986-03-27 US US06/844,651 patent/US4686493A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-01-28 WO PCT/US1987/000154 patent/WO1987006064A1/en active IP Right Grant
- 1987-01-28 DE DE8787901220T patent/DE3785811T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-01-28 JP JP62501219A patent/JP2592476B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-01-28 EP EP87901220A patent/EP0261147B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-19 CA CA000532527A patent/CA1256954A/en not_active Expired
- 1987-03-26 CN CN87102309.1A patent/CN1003902B/zh not_active Expired
Patent Citations (3)
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| WO2006027828A1 (ja) * | 2004-09-07 | 2006-03-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電力分配装置、電力合成装置、モノパルス信号合成回路、アレーアンテナ給電回路およびビーム形成回路 |
| JPWO2006027828A1 (ja) * | 2004-09-07 | 2008-05-08 | 三菱電機株式会社 | 電力分配装置、電力合成装置、モノパルス信号合成回路、アレーアンテナ給電回路およびビーム形成回路 |
| US9083069B2 (en) | 2011-10-18 | 2015-07-14 | Furuno Electric Company Limited | Power combiner/distributor, power amplifying circuit, and wireless apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1256954A (en) | 1989-07-04 |
| WO1987006064A1 (en) | 1987-10-08 |
| JPS63502869A (ja) | 1988-10-20 |
| CN1003902B (zh) | 1989-04-12 |
| DE3785811D1 (de) | 1993-06-17 |
| DE3785811T2 (de) | 1993-08-19 |
| EP0261147A1 (en) | 1988-03-30 |
| EP0261147B1 (en) | 1993-05-12 |
| CN87102309A (zh) | 1987-12-09 |
| US4686493A (en) | 1987-08-11 |
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