JP3260831B2 - マルチポートマイクロ波カップラー - Google Patents

マルチポートマイクロ波カップラー

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JP3260831B2
JP3260831B2 JP19113392A JP19113392A JP3260831B2 JP 3260831 B2 JP3260831 B2 JP 3260831B2 JP 19113392 A JP19113392 A JP 19113392A JP 19113392 A JP19113392 A JP 19113392A JP 3260831 B2 JP3260831 B2 JP 3260831B2
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ジャン トンドリク ウィースロー
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マトラ マルコニ スペイス ユーケイ リミテッド
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
    • 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

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ｎ個の入力ポートとｎ
個の出力ポートを有するマルチポートマイクロ波カップ
ラーに関し、前記カップラーは、少なくとも三組のハイ
ブリッドカップラーからなるマトリックスを含み、各ハ
イブリッドカップラーは、二個の入力および二個の出力
を有する。本発明は、特に、しかし、これに限らず、衛
星に搭載されるマルチビームアンテナのビーム形成ネッ
トワークの一部としての利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述のマルチポートマイクロ波カップラ
ーは、マイクロ波周波数帯の従来の送信の分野ではよく
知られていて、代表的なものは、四ポート、即ち、二つ
の入力ポートと二つの出力ポートを有するのハイブリッ
ドカップラーを含む。そのようなハイブリッドカップラ
ーは、２ｘ２ハイブリッドカップラーと呼称され、次の
ような特性を有する。
【０００３】1. マイクロ波信号が入力ポートの一つに
入力される場合、両出力ポートに現れる複素電圧は、等
しい振幅を有し、もう一つの入力ポートには、電力は、
現れない。 2. 等価な振幅のマイクロ波信号が両入力ポートに入力
される場合、二つの入力信号の相対位相を適切に選択す
ることで、全電力が出力ポートの一方にのみ現れるよう
にすることが可能である。
【０００４】しかし、ある応用分野では、例えば、マル
チビームアンテナ用のビーム形成回路、およびマルチマ
トリックス増幅器といったより高次元のカップラーに対
する要望がある。そのような高次元のカップラーでは、
等しい数の入力ポートと出力ポートを備え、２ｎポート
を有するカップラーは、一般に、ｎｘｎカップラーと呼
称される。ハイブリッド次元数が２のべき乗の場合、こ
のような高次元カップラーは、伝送器で連結された２ｘ
２のハイブリッドカップラーの組み合わせから合成でき
る。
【０００５】２ｘ２ハイブリッドカップラーから高次元
のカップラーを合成する場合、２ｘ２ハイブリッドカッ
プラーを連結する伝送路は、本質的には互いに交差す
る。最も単純な高次元カップラーでは、ハイブリッド次
元ｎは、２の自乗であり、４ｘ４カップラーを得るため
には、四つの２ｘ２のハイブリッドカップラーだけでよ
い。この構成では、伝送路では一つの“交差”のみが発
生し、この単一の“交差”の回避は、四つの２ｘ２のハ
イブリッドカップラーの位置を再配置することにより可
能であることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】より高次元のマルチカ
ップラーに関しては、２ｘ２のハイブリッドカップラー
から、ｎｘｎのカップラーを合成できる。ここで、ｎ＝
２(2+p) であり、ｐは全数である。従って、ｐ＝１の場
合、８ｘ８カップラーが合成でき、ｐ＝２の場合、１６
ｘ１６カップラーが合成でき、ｐ＝３の場合は、３２ｘ
３２カップラーが合成でき、以下同様になる。既存の８
ｘ８のカップラーは、多数の交差が発生し、その結果伝
送路は、複雑な多重構造となる。
【０００７】伝送路のそのような交差は、種々の方法で
実施できる。例えば、ストリップライン、マイクロスト
リップまたは類似の方法にて、２ｘ２ハイブリッドカッ
プラーは、コネクターに接続され、外部の半硬質ケーブ
ルが伝送路に使用される。マイクロストリップの場合、
線、薄膜、またはケーブルのブリッジが用いられる。
“正方形のおの型”の場合、ブリッジアセンブリーが用
いられる。導波管の場合、導波管曲がりが用いられる。
また、更に多層マイクロストリップまたはストリップラ
インアセンブリーが用いられる。
【０００８】上述の全ての場合で、交差の発生により、
合成されたｎ＝２(2+p) のマルチカップラーの重量、大
きさおよび複雑さの観点から問題となり、軽量、コンパ
クトさ、単純さが重要となる衛星での利用では特に問題
となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ｎ＝２
p ｘ３q のマルチポートマイクロ波カップラーを提供す
ることにある。ここで、ｐおよびｑは整数である。この
定義による最も簡単なカップラーは、ｐ＝１およびｑ＝
１の場合の６ｘ６カップラーである。本発明の目的は、
更に、マルチポートマイクロ波カップラーで交差の数を
最小にすることにある。
【００１０】本発明の特徴の一つによれば、マルチポー
トマイクロ波カップラーは、以上述べたように、ｎ個の
入力ポートおよびｎ個の出力ポートを有し、少なくとも
三つの組のハイブリッドカップラーから形成されるマト
リックスを含み、各ハイブリッドカップラーは、ｐおよ
びｑが全数である場合、ｎ＝２pｘ３qであり、各ハイブ
リッドカップラーは、二つの入力と二つの出力を有し、
第一の組は、ｎ／２個の９０°、２ｘ２ハイブリッドカ
ップラーを含み、その各々は、３ｄＢの電力低減をもた
らし、第二の組は、ｎ／２個の９０°、２ｘ２ハイブリ
ッドカップラーを含み、その各々は、出力間で１：２ま
たは２：１の電力分割をなし、第三の組は、ｎ／２個の
９０°または１８０°、２ｘ２ハイブリッドカップラー
を含み、更に前記マトリックスは、第一の組の出力を第
二の組の入力へ連結する第一の伝送路のグループと、第
二の組の出力を第三の組の入力へ連結する第二の伝送路
のグループと、第二の伝送路グループに配置された移相
手段とにより形成される。
【００１１】第一の組の第一ハイブリッドカップラー
は、第二の組の第一および第二ハイブリッドカップラー
の入力にそれぞれ連結されている出力を有し、第一の組
の第二ハイブリッドカップラーは、第二の組の第一およ
び第三ハイブリッドカップラーの入力にそれぞれ連結さ
れている出力を有し、第二の組の第一ハイブリッドカッ
プラーは、（前記移相手段の一部を構成する）９０°の
移相器を通して第三の組の第一ハイブリッドカップラー
の一つの入力に連結されている出力と、さらに、第三の
組の第二のハイブリッドカップラーの一つの入力に連結
されているその他の出力とを有し、第二の組の第二ハイ
ブリッドカップラーは、第三の組の第一ハイブリッドカ
ップラーの他の入力に連結されている出力と、および、
（前記移相手段の一部を構成する）９０°の移相器を通
して第三の組の第三ハイブリッドカップラーの一つの入
力に連結されている出力とを有する。第一の組の最後の
ハイブリッドカップラーは、第二の組の最後および最後
から二番目のハイブリッドカップラーの入力にそれぞれ
連結されている出力を有し、第二の組の最終ハイブリッ
ドカップラーは、第三の組の最後のハイブリッドカップ
ラーの入力に連結されている出力の一つと、および、
（前記移相手段の一部を構成する）９０°の移相器を通
して第三の組の最後から二番目のハイブリッドカップラ
ーの入力に連結されているその他の出力とを有する。
【００１２】６ｘ６のマイクロ波カップラーでは、ｐも
ｑも共に１であり、各組には、三つの２ｘ２のハイブリ
ッドカップラーのみがあり、第三の組の出力が出力ポー
トとして定義される。この場合、ハイブリッドカップラ
ーは、第一の伝送路グループと第二の伝送路グループは
交差がないように連結することが可能である。このよう
にして、第一伝送路グループと第二伝送路グループは、
同一平面上に配置できる。
【００１３】本発明の他の特徴によれば、第一伝送路グ
ループおよび第二伝送路グループは、それぞれ第一およ
び第二の伝送リングを含み、ハイブリッドカップラーの
第二の組は、伝送リング間にて、それらの入力が第一伝
送リングに連結され、それらの出力が第二伝送リングに
連結されている。この場合、ハイブリッドカップラーの
第一組は、第一の伝送リングに関して、第二組のハイブ
リッドカップラーと反対側にくるように配置されるの好
ましく、第一の伝送リングに連結されている出力を有
し、第三組のハイブリッドカップラーは、第二の伝送リ
ングに関して、第二組のハイブリッドカップラーと反対
側に配置されるの好ましく、第二の伝送リングに連結さ
れている入力を有す。第一および第二の伝送リングは、
同一平面上に配置されるのが好ましい。
【００１４】マルチポートマイクロ波カップラーを提供
することに加えて、本発明はそのようなマルチポートマ
イクロ波カップラーを使用してマルチビームアンテナ用
のビーム形成回路に拡張される。
【００１５】
【実施例】図１は、二つの動作モードの各々に関して示
されている２ｘ２、３ｄＢハイブリッドカップラーを示
す。図の上部では、入力ポート１に入力されているマイ
クロ波は、出力ポート３および４にて直角位相の関係の
信号を出力するが、もう一つの入力ポート２にはなんの
電力も現れない。図の下部では、入力ポート１および２
へ、振幅は等しく、位相差が９０°あるマイクロ波が入
力されると、出力ポート３では出力信号は互いに打ち消
し合うが、出力ポート４では信号は互いに合成される。
【００１６】図２では、四つの２ｘ2.３ｄＢのハイブリ
ッドカップラーＡ、Ｂ、ＣおよびＤが従来の方法で合成
され、四つの入力ポートＩn １、Ｉn ２、Ｉn ３および
Ｉn４ならびに四つの出力ポートＯut１、Ｏut２、Ｏut
３およびＯut４を有する４ｘ４マルチポートカップラー
を形成する。ハイブリッドカップラーＡは、それぞれ伝
送路５および６によってハイブリッドカップラーＣおよ
びＤの入力の一つに連結され、ハイブリッドカップラー
Ｂは、それぞれ伝送路７および８によってハイブリッド
カップラーＣおよびＤのもう一つの入力へ連結される。
この結果、矢印９で示されるように、伝送路６および７
は“交差”する。
【００１７】図３は、伝送路５、６、７および８が互い
に交差しないように、図２のハイブリッドカップラー
Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを再構成する従来の方法を示す。こ
れにより、伝送路５、６、７および８は、同一平面上に
配置され、４ｘ４ハイブリッドカップラーの平面構成が
可能となる。この平面構成は、次のような利点を有す
る。
【００１８】１．アセンブリーの基本的な損失要因とな
るコネクター、ケーブル、ブリッジ等が避けられるの
で、入力ポートから出力ポートまでの挿入損が低く抑え
られる。 ２．コネクター、ブリッジおよびその他の不連続要素に
よる反射がなくなるので、反射減衰量およびアイソレー
ションが低く抑えられる。
【００１９】３．高さが平面伝送路の基本構造に限定さ
れ、交差に要する余分な長さが不要となるため、小型化
が可能である。 ４．小型化の結果、軽量化が可能である。 ５．簡単なプリント基板化または機械加工により、手作
業による連結の必要がなくなり、個々のアセンブリー間
での再現性が向上する。
【００２０】６．交差に伴う余分な部品および連結が避
けられ、構造が簡単となるので、低コスト化および高信
頼性を得ることが可能となる。 ７．内部不連続部が避けられるので、受動相互変調の発
生やマルチパクション破壊の発生の可能性が低くなる。
このことは、高電力、多重キャリヤーの場合に、特に重
要となる。
【００２１】８．回路内の電気要素の長さの制御がより
容易なので、出力ポート間での振幅および位相のバラン
スおよびトラッキングが改善される。これらの八つの利
点は、衛星での利用の場合には、非常に重要となる。現
在まで、ｎｘｎマルチポートマイクロ波カップラーは、
２ｘ２ハイブリッドカップラーから合成はできないと考
えられてきた。ここで、ｎは、３のべき乗である。図４
は、九つの２ｘ２ハイブリッドカップラーＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ並びに移相器Ｘ、ＹおよびＺか
ら合成される６ｘ６マルチポートマイクロ波カップラー
である。６ｘ６マイクロ波カップラーは、ｎｘｎカップ
ラーであり、ｎ＝２p ｘ３q であり、ｐおよびｑは共に
１であり、従って、このタイプの最も単純なマイクロ波
カップラーである。ｐ＝２、ｑ＝１であると、１２ｘ１
２のカップラーが合成でき、ｐ＝１、ｑ＝２であると、
１８ｘ１８のカップラーが合成でき、ｐ＝２、ｑ＝２で
あると（または、ｐ＝３、ｑ＝１）、２４ｘ２４カップ
ラーが合成でき、以下同様となる。
【００２２】図４から、九つの２ｘ２ハイブリッドカッ
プラーは、それぞれが三つよりなる三つの組に配置され
ている。Ａ、ＢおよびＣよりなる第一組は、六つの入力
ポートＩn １、Ｉn ２、Ｉn ３、Ｉn ４、Ｉn ５および
Ｉn ６を有し、Ｇ、ＨおよびＩよりなる第三組は、六つ
の出力ポートＯut１、Ｏut２、Ｏut３、Ｏut４、Ｏut５
およびＯut６を有す。カップラーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｈお
よびＩは、全て図１で示されたようなタイプの９０°ハ
イブリッド型であり、各々が３ｄＢの電力低減を起こ
し、一つのポートに入力される入力信号は、同一の振幅
であるが、直角位相差の出力を与える。一方のカップラ
ーＤ、ＥおよびＦは、また、９０°型のハイブリッドで
あり、図５に示されるような構成となり、出力２１およ
び２２で１：２の電力分割をなす。即ち、カップラー
Ｄ、ＥおよびＦの各々が、その入力ポートに信号が入力
されたとき、第一の出力ポートに電力の１／３が現れ、
第二の出力ポートに２／３が現れ、これら出力信号は直
角の位相差があり、第二の入力ポートは、分離されてい
る。一方、もし、２：１の電力比の直角位相差の信号を
入力ポートに入力すると、全電力が一方の出力ポートに
現れるが、第二の出力ポートは、分離されている。ハイ
ブリッドカップラーＡ、ＢおよびＣよりなる第一組は、
１１、１２、１３、１４、１５および１６よりなる第一
伝送路グループにより、ハイブリッドカップラーＤ、Ｅ
およびＦよりなる第二組へ連結されていて、ハイブリッ
ドカップラーＤ、ＥおよびＦよりなる第二組は、２１、
２２、２３、２４、２５および２６よりなる第二伝送路
グループにより、ハイブリッドカップラーＧ、Ｈおよび
Ｉよりなる第三組へ連結され、移相器Ｘが伝送路２１に
挿入され、移相器Ｙが伝送路２５に挿入され、移相器Ｚ
が伝送路２４に挿入されている。
【００２３】図６は、図４および図５に示した６ｘ６カ
ップラーの動作を説明する図である。図６のより黒いほ
うの線は、等しい振幅の信号が入力ポートへ、図示のよ
うにビーム形成回路によって起こる相対移相でもって、
入力された場合の信号の流れを示す。カップラーＢおよ
びＣには、直角位相差を有する信号が入力され、従っ
て、伝送路１３および１５には電力合成が発生し、その
各々で、入力ポートに入力された電力に比し２倍とな
る。しかし、ハイブリッドカップラーＡに入力される信
号は、互いに逆位相であり、等価な電力が伝送路１１お
よび１２に現れる。伝送路１１および１３によりハイブ
リッドカップラーＤへ入力される入力電力は、２：１と
なり、伝送路２１で必要な信号合成をえるための必要な
相対位相を有する。まったく同様な状況がハイブリッド
カップラーＥに起こり、その結果、伝送路１２および１
５を経由して入力される全電力は、伝送路２３に出力さ
れる。伝送路２１および２３を経由して入力される、等
振幅の信号は、９０°移相器Ｘによって正確に整相さ
れ、図示のようにＯut２に合成信号を出力する。ハイブ
リッドカップラーＦ、ＨおよびＩは、完全に隔離されて
いる。それぞれの入力伝送路１４および１６、２２およ
び２６、ならびに２４および２６に入力される信号はな
いからである。
【００２４】図６は、六つの入力ポートに入力される信
号が単一の出力ポートＯut２に如何に出力され、残りの
他の全ての出力が隔離されるかを示しているけれども、
出力ポートＯut１、Ｏut２、Ｏut３、Ｏut４、Ｏut５お
よびＯut６のどの任意の一つも合成出力が発生し、その
他の出力ポートが隔離されるように、その他の入力信号
の位相の組み合わせを選択することができるということ
は留意される必要がある。このように、図４から図６に
示されたマトリックスは、マルチビームアンテナ用のビ
ーム形成回路に使用でき、入力信号の位相の組み合わせ
を適当に選択することで、特定のビームアンテナを構成
できる。
【００２５】図７のより黒い線は、正確に整相された等
振幅の信号が、各出力ポートにいかに等振幅の信号を出
力するかを示している。この特徴は、ある種のアンテナ
ビーム形成の利用分野で必要となる。図４から図７で示
される６ｘ６の構成は、第二組のカップラーＤ、Ｅおよ
びＦである図５で示されるハイブリッドカップラー三つ
を使用し、２１および２２、２３および２４、２５およ
び２６のそれぞれの出力間で１：２の電力分割を実行す
るのであるが、第二組のカップラーＤ、ＥおよびＦのた
め、２：１の電力分割を有するハイブリッドカップラー
を用いて代替の６ｘ６カップラーを構成することも可能
である。図８は、この代替のハイブリッドカップラーを
示す。この構成は、２１および２２の出力電力の値が
２：１にシフトするように反転することを除いて、図５
に示されている例と同じである。
【００２６】図９は図４と全体で類似していて、同様な
要素は、同じ参照符号を使用して表され、ことなった点
のみを説明する。ハイブリッドカップラーＤ、Ｅおよび
Ｆよりなる第二組は、図８に示される構成を利用でき、
第二グループの伝送路２１、２２、２３、２４、２５お
よび２６は、第三組のハイブリッドカップラーＧ、Ｈお
よびＩへ異なったシーケンスで連結され、移相器Ｘ、Ｙ
およびＺは、それぞれ、伝送路２４、２１および２５へ
挿入されている。
【００２７】必要なら、第三組の９０°ハイブリッドカ
ップラーＧ、ＨおよびＩは、図１０に示される“ラット
レース”ハイブリッドカップラーといった１８０°ハイ
ブリッドカップラーによって置き換えられる。図４か
ら、第一グループ伝送路には、二つの交差３０、３１が
あり、第二グループ伝送路には、二つの交差４０、４１
があり、従って、この６ｘ６の構成では、総計四つの交
差あることがわかる。
【００２８】図１１および図１２は、全交差をなくし
た、図４の６ｘ６マルチポートカップラーの代替の構成
である。構成要素および連結は、図４と等価なので、同
等物を示すのには、同じ参照符号が使用されている。図
１１により、ハイブリッドカップラーＡ、ＢおよびＣの
第一組は、第一グループ伝送路１１、１２、１３、１
４、１５および１６により画定される伝送リング内に配
置されている。第一伝送リングの外側には、第二伝送リ
ングが配置され、これは、第二グループ伝送路２１、２
２、２３、２４、２５および２６、ならびに９０°移相
器Ｘ、ＹおよびＺをにより画定されている。ハイブリッ
ドカップラーＤ、ＥおよびＦの第二組は、二つの伝送リ
ングの間に配置され、ハイブリッドカップラーＧ、Ｈお
よびＩよりなる第三組は、最も大きい外側に配置され
る。伝送路に於けるいかなる交差をもなくすることに加
えて、六つの入力ポートが、全部最小の伝送リングの内
側で一緒に集められ、六つの出力ポートの全部が、最大
の伝送リングの外側にそって一緒に集められる。二つの
伝送リングは、マイクロストリップあるいはストリップ
状のエレメントで形成される。隣接したハイブリッドカ
ップラー間の伝送路の長さは、各信号路で正確な位相関
係が維持されるように選ばれる必要がある。実際には、
各信号路を同じ長さのラインとすることで、動作には、
影響がない事実に基づき、このことは達成可能である。
もし、必要なら、図１１の構成は、内側を外にしてもよ
い。即ち、ハイブリッドカップラーＡ、ＢおよびＣより
なる第一組は、そのそれぞれの入力ポートと共に、もっ
と大きい伝送路の外側に配置し、ハイブリッドカップラ
ーＧ、ＨおよびＩよりなる第三組は、そのそれぞれの出
力ポートと共に、最も小さい伝送リング内に配置され、
移相器Ｘ、ＹおよびＺは、最も小さいリング内に再配置
される。
【００２９】図１２は、それぞれの伝送路での交差を避
けるためにハイブリッドカップリングエレメントの３組
を再構成した代替例を示す。六つの入力ポートが一緒に
集められ、六つの出力ポートもまた一緒に集められる。
図示されているように伝送路の長さは、異なっていて、
この構成は、図１１に示した例より、損失が発生し易
く、また、位相誤差が生じ易い。これらの問題は、伝送
路の長さのバランスをとって緩和可能である。
【００３０】図１１および図１２は、図４から図７が教
える構成の６ｘ６マルチポートマイクロ波カップラー
が、いかなる交差した伝送路もなしに、２ｘ２ハイブリ
ッドカップラーから合成できるかを示していて、図３の
４ｘ４マルチポートカップラーの平面構成に関して既に
列挙済みの利点を有する平面構成が得られるように、第
一グループ伝送路および第二グループ伝送路の全てが一
つの平面に配置される。図８および図９が教える構成の
６ｘ６マルチポートマイクロ波カップラーも同様に交差
を避けるように配置することが可能である。
【００３１】本発明は、ｎ個の入力ポートおよびｎ個の
出力ポート（ｎ＝２p ｘ３q 、ｐ＝ｑ＝１）を有するマ
ルチポートマイクロ波カップラーを例に挙げて特に説明
したが、図４から図７および図８から図１０に示される
原理は、高次元のマルチポートマイクロ波カップラーに
有効に応用できる。現時点では、まだ、そのような高次
元のマルチカップラーの完成した回路の十分な研究はこ
れからであり、図１１および図１２で示される原理を応
用して全ての交差が回避できるかどうかを実証していな
い。しかし、本発明の原理を利用すれば、交差の総数が
大幅に減少させることができるのは確かである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の２ｘ２、３ｄＢのハイブリッドカップラ
ーを説明するための図である。
【図２】四つの３ｘ３ハイブリッドカップラーから合成
された従来の４ｘ４カップラーの図である。
【図３】図２で示された４ｘ４カップラーを再構成した
従来例である。
【図４】九つの２ｘ２ハイブリッドカップラーから如何
に６ｘ６カップラーが合成されるかを示す図である。
【図５】出力間で１：２の電力分割を実行する２ｘ２、
９０°ハイブリッドカップラーの動作を説明する図であ
る。
【図６】図４の６ｘ６カップラーの動作を説明する図で
ある。
【図７】図４の６ｘ６カップラーの動作を説明する図で
ある。
【図８】出力間で２：１の電力分割を実行する２ｘ２、
９０°ハイブリッドカップラーの動作を説明する図であ
る。
【図９】図４と同様に、九つの２ｘ２ハイブリッドカッ
プラーから如何に６ｘ６カップラーが合成される他の方
法を示す図である。
【図１０】“ラットレース”タイプの２ｘ２、１８０°
ハイブリッドカップラーの動作を説明する図である。
【図１１】いかなる交差連結をも回避するための、図
４、図６および図７の６ｘ６カップラーの再構成を説明
する図である。
【図１２】いかなる交差連結をも回避するための、図
４、図６および図７の６ｘ６カップラーの他の再構成を
説明する図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−253903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−107708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−91208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−77205（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−5178（ＪＰ，Ｂ１) 特許4633259（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01P 5/16

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｎ個の入力ポート（Ｉｎ１ないしＩｎ
    ６）およびｎ個の出力ポート（Ｏｕｔ１ないしＯｕｔ
    ６）を有するマルチポートカップラーであって、少なく
    とも三つの組のハイブリッドカップラー（ＡないしＩ）
    から形成されるマトリックスを含み、ハイブリッドカッ
    プラー（ＡないしＩ）の各々は、ｐおよびｑが整数であ
    る場合、ｎ＝２pｘ３qであり、各ハイブリッドカップラ
    ーは、二つの入力と二つの出力を有し、第一の組は、ｎ
    ／２個の９０°、２ｘ２ハイブリッドカップラー（Ａ、
    ＢおよびＣ）を含み、その各々は、３ｄＢの電力低減を
    もたらし、第二の組は、ｎ／２個の９０°、２ｘ２ハイ
    ブリッドカップラー（Ｄ、ＥおよびＦ）を含み、その各
    々は、出力間で１：２または２：１の電力分割をなし、
    第三の組は、ｎ／２個の９０°または１８０°、２ｘ２
    ハイブリッドカップラー（Ｇ、ＨおよびＩ）を含み、ま
    た第一の組（Ａ、ＢおよびＣ）の出力を第二の組の
    （Ｄ、ＥおよびＦ）入力へ連結する第一の伝送路グルー
    プ（１１ないし１６）と、第二の組（Ｄ、ＥおよびＦ）
    の出力を第三の組（Ｇ、ＨおよびＩ）の入力へ連結する
    第二の伝送路グループ（２１ないし２６）と、第二の伝
    送路グループ（２１ないし２６）内に配置された移相手
    段（Ｘ、ＹおよびＺ）とを含み、第一の組（Ａ、Ｂおよ
    びＣ）の第一ハイブリッドカップラー（Ａ）は、第二の
    組（Ｄ、ＥおよびＦ）の第一および第二ハイブリッドカ
    ップラー（ＤおよびＥ）の入力にそれぞれ連結されてい
    る出力を有し、第一の組（Ａ、ＢおよびＣ）の第二ハイ
    ブリッドカップラー（Ｂ）は、第二の組（Ｄ、Ｅおよび
    Ｆ）の第一および第三のハイブリッドカップラー（Ｄお
    よびＦ）の入力にそれぞれ連結されている出力を有し、
    第二の組（Ｄ、ＥおよびＦ）の第一ハイブリッドカップ
    ラー（Ｄ）は、前記移相手段の一部を構成する９０°の
    移相器（Ｘ）を通して第三の組（Ｇ、ＨおよびＩ）の第
    一ハイブリッドカップラー（Ｇ）の一つの入力に連結さ
    れている一つの出力と、さらに、第三の組（Ｇ、Ｈおよ
    びＩ）の第二のハイブリッドカップラー（Ｈ）の一つの
    入力に連結されているその他の出力とを有し、第二の組
    （Ｄ、ＥおよびＦ）の第二ハイブリッドカップラー
    （Ｅ）は、第三の組（Ｇ、ＨおよびＩ）の第一ハイブリ
    ッドカップラー（Ｇ）の他の入力に連結されている一つ
    の出力と、および、前記移相手段の一部を構成する９０
    °の移相器（Ｚ）を通して第三の組（Ｇ、ＨおよびＩ）
    の第三ハイブリッドカップラー（Ｉ）の一つの入力に連
    結されている出力とを有し、第一の組（Ａ、Ｂおよび
    Ｃ）のハイブリッドカップラー（Ｃ）は、第二の組
    （Ｄ、ＥおよびＦ）の最後および最後から二番目のハイ
    ブリッドカップラー（ＥおよびＦ）の入力にそれぞれ連
    結されている出力を有し、第二の組（Ｄ、ＥおよびＦ）
    の最後ハイブリッドカップラー（Ｆ）は、第三の組
    （Ｇ、ＨおよびＩ）の最後のハイブリッドカップラー
    （Ｉ）の入力に連結されている出力の一つと、および、
    前記移相手段の一部を構成する９０°の移相器（Ｙ）を
    通して第三の組（Ｇ、ＨおよびＩ）の最後から二番目の
    ハイブリッドカップラー（Ｈ）の入力に連結されている
    その他の出力とを有することを特徴とするマルチポート
    マイクロ波カップラー。
  2. 【請求項２】 第一伝送路グループまたは第二伝送路グ
    ループ（１１ないし１６または２１ないし２６）で交差
    が存在しないことを特徴とする請求項１記載の６ｘ６マ
    イクロ波カップラー。
  3. 【請求項３】 第一伝送路グループおよび第二伝送路グ
    ループ（１１ないし１６および２１ないし２６）は、そ
    れぞれ、第一伝送リングおよび第二伝送リングを有し、
    第二の組のハイブリッドカップラー（Ｄ、ＥおよびＦ）
    は、それらの入力が前記第一伝送リングへ接続され、そ
    れらの出力が前記第二伝送リングへ接続されるように、
    前記伝送リング間に設けられることを特徴とする請求項
    １または２記載のマルチポートマイクロ波カップラー。
  4. 【請求項４】 第一の組のハイブリッドカップラー
    （Ａ、ＢおよびＣ）は、前記第一の伝送リングに関し
    て、第二の組のハイブリッドカップラー（Ｄ、Ｅおよび
    Ｆ）と反対側に配置され、かつ、前記第一伝送リング接
    続されている出力を有し、前記第三組のハイブリッドカ
    ップラー（Ｇ、ＨおよびＩ）は、前記第二の伝送リング
    に関して、第二のハイブリッドカップラー（Ｄ、Ｅおよ
    びＦ）と反対側に配置され、かつ、前記第二伝送リング
    に接続されている入力を有すことを特徴とする請求項３
    記載のマルチポートマイクロ波カップラー。
  5. 【請求項５】 前記第一および第二伝送リングは、同一
    の平面に配置されていることを特徴とする請求項４記載
    のマルチポートマイクロ波カップラー。
  6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５記載のマ
    ルチポートマイクロ波カップラーを組み込んだマルチビ
    ームアンテナ用のビーム形成回路。
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CA2073803A1 (en) 1993-01-19
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GB2257841A (en) 1993-01-20
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