JP3273806B2 - ミリメートル波長信号のための電力結合器 - Google Patents

ミリメートル波長信号のための電力結合器

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JP3273806B2
JP3273806B2 JP09442792A JP9442792A JP3273806B2 JP 3273806 B2 JP3273806 B2 JP 3273806B2 JP 09442792 A JP09442792 A JP 09442792A JP 9442792 A JP9442792 A JP 9442792A JP 3273806 B2 JP3273806 B2 JP 3273806B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は、極高周波信号のための増幅
器に関するものである。高度通信衛星は高データ速度伝
送のための大きいチャネル帯域幅を得るためにミリメー
トル波、または極高周波（ＥＨＦ）帯を使用する。典型
的には、進行波管（ＴＷＴ）増幅器は固体増幅器の出力
電力制限のためにミリメートル波周波数帯において必要
とされる出力電力を発生するのに使用される。しかし、
ＴＷＴ増幅器は、大きく、重く、かつ固体増幅器ほど信
頼性がない。これらは通例宇宙において寿命が制限され
ている。高いＤＣ電力消費は１０％のオーダの電力付加
効率を有するＥＨＦ ＴＷＴに関する主要な懸念の１つ
である。同様に、インパット（Ｉｍｐａｔｔ）やガン
（Ｇｕｎｎ′ｓ）のようなダイオード増幅器はさらに低
い効率を有する。
【０００２】対照してみると、３０ないし４０％の電力
付加効率を有する固体増幅器は現行技術のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ（ＨＢＴ）技術を使用するＥＨＦ
（Ｂ級モード）で達成され得る。しかし、ＥＨＦにおけ
るこれらの装置の出力電力レベルは２０ないし１００ミ
リワットの範囲であり、衛星送信器としての使用にはあ
まりにも低すぎる。信頼性および効率性が高く、かつ生
産可能な能動増幅器から得られ得るＲＦ出力電力の量は
６０ＧＨｚのようなギガヘルツ（ＧＨｚ）周波数で使用
されるとき、熱、空間およびこの装置に関する他の制限
のためにおよそ１５０ＭＷに制限される。したがって、
多数の装置が数ワットの信号を得ることを必要とされ
る。一般に使用される型のマイクロ波電力結合器は図１
に概念的に示されるような一団になった結合器である。
一団になった結合器において、ＲＦ領域は伝送線路が２
進のツリー（ｔｒｅｅ）に直列に結合（または分割）す
る際、それらに従う。増幅器はツリーの各枝に結合され
る（６４路結合器には１２８のＲＦ結合を必要とす
る）。一団になった結合器は信号入力上にドライバ増幅
器３１と、信号経路に沿った段に中電力増幅器３３を含
んでもよい。高電力増幅器３５は増幅された信号を発生
し、これは出力ツリーに結合される。
【０００３】一団になった結合器はウィルキンソン（Ｗ
ｉｌｋｉｎｓｏｎ）結合器回路を使用するマイクロスト
リップ、またはマジックＴを使用する導波路に作られる
ことができる。故障したエレメントから生じる出力電力
の劣化はＰo u t ＝Ｐt o ta l * （１−ｎ／Ｎ）2 に
よって特徴付けられる。ここではＮはエレメントの合計
であり、Ｐt o t a l はＮエレメントの総電力であり、
ｎは故障した（または役に立たない）エレメントの数で
ある。これは１対１基準の優雅な劣化に対応しない。６
４路の一団になった結合器は１２７の導波路マジックＴ
部、またはマイクロストリップ・ウィルキンソン結合器
部を必要とする。これは達成可能な帯域幅を限定する。
さらに、より高い結合レベルがより多くの出力電力を発
生することを許容しない。
【０００４】一団となった結合器において、結合器線の
長さがアレイの大きさとともに必然的に増加するので、
損失はエレメントの数の関数である。合計損失はＡ* Ｌ
であり、ここでＡは単位長当りの減衰であり、Ｌは路線
の全長である。
【０００５】レンジカプラまたはＮ路ウィルキンソン放
射状結合器のような典型的な協働電力結合器は、特に多
数の増幅器からの出力の結合において極めて効率が悪
い。整合に必要とされる高インピーダンス伝送線は結合
比が大きいために認識不可能である。さらに、１つの増
幅器の故障によって結合器の出力電力に大きな劣化が生
じる。
【０００６】別の型のマイクロ波電力結合器は図２およ
び図３に概念的に示される空間結合器である。空間結合
器は伝送線を使用するというより、むしろ周知のアンテ
ナ原理を使用して空間の領域を結合する。これらの領域
はフィードホーン４１で源３９から発せられる。第１の
レンズ４３は平面同位相波面を生じ、ＭＭＩＣ電力増幅
器４５は信号レベルを増加する。均一なエネルギ領域は
第２のレンズ４９またはこれらの領域を集中に案内する
壁構造を使用して集束範囲（フィードホーン）４７に集
中する。
【０００７】空間結合器において、損失はアレイの大き
さ、または結合されているエレメントの数と無関係であ
る。これは、単にアレイの大きさを大きくすることによ
ってより多くの電力が達成され得るので成長の可能性に
つながる。損失は不整合および集束レンズまたは案内さ
れた壁構造を介する伝送のみに関連する。役に立たない
アレイエレメントに関する優雅な劣化は、出力電力がＰ
o u t ＝Ｐt o t a l * （1 −ｎ／Ｎ）によって特徴付
けられるので確かめられる。この式において指数因子２
がないことに注目されたい。
【０００８】空間結合器は、信号経路が並列であるた
め、信号増幅器の故障による出力電力の大きな劣化の問
題を有さない。この原理はアンテナ設計に広く使用され
る。たとえば、大きいアレイにおけるランダムアレイエ
レメントの故障はアンテナ利得およびアンテナパターン
に最小の影響しか生じない。電力増幅のための空間結合
器の使用は周知のアンテナ理論に従う。さらに、結合効
率は、一団となった結合器の場合結合損失がエレメント
の数とほとんど完全に無関係であるため、エレメントの
特定数に限定されない。
【０００９】多数の増幅器からの高い出力電力を達成す
るために空間増幅器を使用する概念は、次の３つの主要
な問題のために広く採用されていない。１）増幅器によ
って発生される熱が容易に消失され得ない。２）組立て
および取付けが困難、複雑、かつ高価である。３）アレ
イの後側（結合器ホーンが置かれるところ）へのＲＦ信
号の送信がＲＦ相互接続の結合を必要とし、それはＥＨ
Ｆにおける信頼性および性能を下げる。この発明はこれ
らの欠陥を解決する。
【００１０】
【発明の概要】この発明は、ミリメートル波長信号を空
間的に結合するための両方向性電力結合器である。この
発明は狭い端部と広い端部とを有する導波ホーンを含
み、その狭い端部はミリメートル波長の入力信号を受け
るように接続される。複数の増幅器は、導波路の狭い端
部から入力信号を受け、受けた信号を増幅し、増幅され
た信号を導波ホーンの狭い端部に戻すために導波ホーン
の広い端部を交差する載置板上に載置される。ホーンの
狭い端部に接続される弁別器はホーンの広い端部に送信
される入力信号と戻された増幅された信号とを識別す
る。一実施例において、複数の増幅器は複数のグリッド
発振増幅器を含み、弁別器はサーキュレータを含む。こ
の発明の別の実施例において、このシステムは第１の偏
波を入力信号に与えるための偏波を付加的に含み、増幅
された信号は第１の偏波に直交する第２の偏波とともに
戻され、弁別器はホーンを介して第１の偏波を有する入
力信号を伝搬し、かつ直接第２の偏波を有する増幅され
た信号を出力ポートに伝搬するための直交モード変換器
を含む。
【００１１】
【好ましい実施例の説明】図３は、入ってくる信号のた
めの信号源を有するフィードスルー空間結合器を示す。
第１のレンズ４３はＭＭＩＣ電力増幅器のアレイによる
増幅のための平面同位相波面を生成する。第２のレンズ
４９は増幅された信号を出力ポート５１上に集束する。
しかし、ＭＭＩＣ電力増幅器４５によって発生される熱
を消失する問題は残る。
【００１２】
【両方向性直交モード空間電力結合増幅器】この発明の
好ましい実施例は図４に概略的に示される。図示される
ように、増幅器は垂直に偏波された信号を受けるための
信号入力６１と、送信ホーン６５に供給する直交モード
・トランスジューサ６３と、誘電体レンズ６７と、モノ
リシック増幅器７１を有する直交線形偏波エレメント６
９のアレイとを含む。ＲＦ負荷を有する入力サーキュレ
ータ７３はソースインピーダンス整合を改良するのに使
用されてもよい。
【００１３】信号は直交モード・トランスジューサ６３
の垂直偏波ポート７４に入り、ホーン６５と誘電体レン
ズ６７とを介して伝搬し、この誘電体レンズは垂直に偏
波された平面波信号を直交線形偏波放射エレメント６９
に接続される増幅器７１の平面なモノリシックアレイ上
に集束する。これらの信号はアレイ内の垂直に偏波され
た受信放射エレメントによって抜き出され、増幅され、
水平に偏波された放射エレメントを介してホーン６５に
再送信される。出力信号は直交モード・トランスジュー
サ６３の直交水平ポート７５で現われる。
【００１４】図５および図６はそれぞれ方形および円形
構成の直交モード空間電力増幅器の等大図である。これ
らの図において、直交モード・トランスジューサ６３を
垂直に偏波された低出力入力信号のための入力ポート７
４と、水平に偏波された高出力信号のための出力ポート
７５とともに見ることができる。送信ホーン６５はトラ
ンスジューサ６３とアンテナアレイとの間に結合され
る。図示される実施例において、ＧａＡｓ基板上に直交
線形偏波能動アンテナエレメントを有するモノリシック
電力増幅器は誘電基板上に寄生的に励起されたアンテナ
エレメントのアレイ８１を有する。能動アンテナエレメ
ントを有するモノリシック電力増幅器のアレイ８３はヒ
ートシンク８７上に順に載置される、多層ＤＣ電力相互
接続を有する多機能統合板８５上に載置されるのが示さ
れる。
【００１５】図７は、直交線形放射エレメント６９を有
する増幅器エレメント７１のアレイを示す。
【００１６】この発明の好ましい実施例は直交する垂直
および水平偏波を使用して説明されるが、入ってくる電
磁波および増幅された電磁波を実質的に非干渉にするよ
うな他の偏波が使用されてもよい。
【００１７】この発明の両方向性電力増幅器は他の空間
結合アプローチおよび協働結合アプローチに対してミリ
メートル波でいくつかの利点を有する。伝送（フィード
スルー）型空間結合器と比較すると、この発明は半分の
大きさおよび重さを有する。より重要なことには、この
発明は極めて多数のぎっしり詰められた電力増幅器によ
って発生される熱を取除く困難を解決する。ウェハの後
側全体はよいヒートシンクに載置され得る。さらに、こ
の後側はモノリシック処理に組込まれる穴を介してモノ
リシックアレイ上のＤＣバイアス点への容易なアクセス
を設ける。増幅器回路の部分として放射エレメントを有
することによって貫通型光結合器に必要なすべてのＲＦ
相互接続が除去される。したがって、増幅器アレイはよ
り高い信頼性およびより低いコストでモノリシカルに集
積可能である。協働結合器と比較すると、この発明はは
るかに効率的であり、多数の増幅器からの出力を結合す
るのに使用されるときより低いＲＦ挿入損を有する。こ
の発明の電力増幅器は、ネットワーク損失が結合される
べきエレメントの数とほとんど無関係である場合空間結
合を使用する。
【００１８】出力電力はアレイの大きさおよび個々の増
幅器の出力電力に依存する。理論的には、１０ないし３
０ワットの出力電力レベルは現行技術のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ（ＨＢＴ）技術を使用する１０．１
６ｃｍ（４インチ）の方形アレイによって２０ないし６
０ＧＨｚの範囲において達成され得る。
【００１９】より大きいアレイまたはより高い増幅器電
力出力は、結合効率がアレイの大きさまたは増幅器の出
力から相対的に独立しているので、さらに高い電力出力
を与えるであろう。図８はおよそ０．６波長で間隔を開
けられた１００および２００ミリワット増幅器エレメン
トを使用して開口幅のインチの関数として理論的電力出
力（結合損失を含まない）を２０ＧＨｚで示す。同様に
図９において、理論的出力電力は５０ミリワット電力出
力を有する増幅器エレメントを使用して開口幅の関数と
して４４、６０および９４ＧＨｚの演算についてプロッ
トされる。図１０は、エレメントの最大数と３つのミリ
メートル波周波数における開口幅との間の理論的関係を
示す。これらの曲線は低または適度の電力レベルのみを
有する増幅器を使用するＥＨＦ帯における極高出力電力
の可能性を証明する。
【００２０】この発明の増幅器の１つの重要な設計基準
は、垂直および水平に偏波された信号間の分離が発振の
可能性を回避するためにすべての周波数で増幅器のＲＦ
信号利得よりも大きくなければならないということであ
る。交差偏波分離の必要条件は、商業的に利用可能な直
交モード・トランスジューサ（ＯＭＴ）が４０ｄＢを上
回る分離を有し、かつ２５ｄＢより大きい分離を有する
積み重ねられたマイクロパッチ・直交線形偏波放射エレ
メントが製造されかつ測定されているので、利用可能で
ある。２つの型のマイクロパッチ放射器は図１１および
図１２にそれぞれ示される。図１１に示されるマイクロ
パッチ・直交線形偏波された放射エレメントは垂直に偏
波された波を受け、受信された信号の水平に偏波された
増幅を放射するための単一のアンテナエレメント６９を
含む。２−３ＧＨｚでは図１１に示される放射器は１５
％帯域幅に対して２５ｄＢ分離を、１０％帯域幅に対し
て１０ｄＢ反射減衰量を有することがテストで示され
る。図１２に示される非接触直交線形放射器はより大量
の偏波分離を与えてもよい。この実施例は垂直に偏波さ
れた信号を受けるための受信エレメント６９ａと、水平
に偏波された波として増幅された信号を放射するための
分離放射エレメント６９ｂとを有する。
【００２１】電力結合器の効率性を最大にするために、
総挿入損と総反射減衰量（ＶＳＷＲ）は最小限にされる
べきである。電界は振幅においても位相においてもホー
ン開口で整合されねばならない。最適設計は均一な振幅
および位相分布を必要とする。
【００２２】当業者によって理解されるであろうよう
に、挿入損は材料および製造工程の適当な選択によって
最小にされ得る。反射減衰量も、当業者によって理解さ
れるであろうように、電力結合器のアセンブリにおける
各構成要素を個々にかつ集合的に注意深く設計およびエ
ンジニアリングすることによって最小にされ得る。１９
７５年５月に発行のＩＥＥＥ トランス・オン・ＭＴＴ
（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｏｎ ＭＴＴ） ＭＴＴ−
２３、第５号に掲載のＧ．Ｎ．サンドラス（Ｇ．Ｎ．Ｔ
ｓａｎｄｏｕｌａｓ）による「誘電体を並べられた方形
導波路における伝搬（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｉｎ
Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ−Ｌｉｎｅｄ Ｓｑｕａｒｅ Ｗ
ａｖｅｇｕｉｄｅ）」、および１９８５年１２月に発行
のＩＥＥＥプロシーディングス（ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ）第１３２巻、ＰｔＨ、第７号に掲載の
Ｓ．Ｆ．マーモンド（Ｓ．Ｆ．Ｍａｈｍｏｎｄ）による
「誘電体を満たされたスロットを有する長手方向にスロ
ットされたホーンの伝搬および放射作用（Ｐｒｏｐａｇ
ａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｏｄｉａｔｉｏｎ Ｂｅｈａｖ
ｉｏｒ ｏｆ ａ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ Ｓ
ｌｏｔｔｅｄ Ｈｏｒｎ ｗｉｔｈ Ｄｉｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ−Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｌｏｔｓ）」によって説明され
るように、均一の位相分布はアレイの前に挿入される誘
電体レンズによって達成され、ほぼ均一な振幅分布は適
当な誘電ローディングおよび／またはホーンの側面のひ
だ付けを使用して得られ得る。
【００２３】この発明のシステムは図１３に断面図で示
される。スペーサ９１によって分けられた能動エメント
８３と寄生エレメント８１とを見ることができる。
【００２４】１つのスタックされたマイクロパッチエレ
メントを示す図１４は、能動エレメント８３とその対応
する寄生エレメント８１とを示す。ＳＭＡコネクタ９３
は各能動エレメントについて設けられる。１つのスタッ
クされたエレメントは図１５に断面図で示される。図１
５には、金属性支持部９５、能動エレメント支持誘電体
９７、および寄生エレメント支持誘電体９９が示され
る。
【００２５】この発明の両方向性直交モード空間電力結
合増幅器アセンブリは、直交モード結合器アセンブリ
（直交モード・トランスジューサ（ＯＭＴ）、誘電的に
負荷された長手方向にスロットされた環状フィードホー
ン、誘電体位相修正レンズからなる）、および能動アレ
イアセンブリ（マイクロストリップパッチアレイ、寄生
マイクロパッチアレイ、および放熱キャリアプレートに
統合されるモノリシック増幅器チップからなる）を統合
することによって完成される。方形格子の典型的な直交
偏波能動アレイは図１６に示される。この格子は直交線
形偏波放射エレメント６９と電力増幅器７１とを含む。
ＤＣバイアス線１０１はこの電力増幅器に接続されるの
が示される。
【００２６】図１７はこの発明に従って構成される空間
電力結合器の別の断面図である。電力は直交モード・ト
ランスジューサ６３の入力ポート７４に入る。信号は円
錐形ホーン６５を介して誘電体レンズ６７に伝搬され
る。寄生マイクロパッチエレメントのアレイ８１は基板
上で駆動される（能動）マイクロパッチエレメントおよ
び増幅器のアレイ８３から間隔を開けられる。これらの
エレメントは長手方向にスロットされた円筒形ホーン１
０３の１つの端部で基礎板およびヒートシンク８７上に
載置される。長手方向のスロットの円錐形カバー１０５
は円錐形ホーン６５と長手方向にスロットされた円筒形
ホーン１０３との間に遷移を設ける。寄生保持リング１
０７は能動エレメントのアレイ８３に関して適当な空間
関係に寄生エレメントのアレイ８１を保持する。
【００２７】
【両方向性空間電力結合発振増幅器】モノリシック・グ
リッド発振器は前述の電力増幅器エレメントの代わりに
使用され得る。このようなグリッド発振増幅器アレイの
概略図は図１８に示され、発振増幅器が水平および垂直
線に一様に配置されて平面アレイを構成するグリッド構
造を使用する多数の共通ベースのＨＢＴの相互接続が表
わされる。ここでは、このように配置される発振増幅器
を便宜上“グリッド発振増幅器”と称す。個々の単位セ
ルの導波路１１１が図面に示される。これらの装置はＥ
およびＨ領域に関して配向され、それによってＨ領域は
ベースリードに電流を誘起するであろう。電流はコレク
タリードを流れ、電力はインピーダンス変換の共通ベー
スの機構によって増幅されるであろう。出力波はコレク
タリードから再び放射されるであろう。これらの装置は
すべて図示されるように、均一なＥおよびＨ領域におい
てともに作動するように、すなわち広い前面（アレイの
範囲）を有する平面波を遮断または発生するように作動
するように接続される。図１９に示されるように、これ
らはどの装置が１つ故障しても（それが与えられ得るよ
うな開放回路を損なうと仮定すると）、完全な行を取出
さないであろうようにも接続される。
【００２８】図１９を参照すると、対称線上の境界条件
は単位セルを規定する。最上部および最下部の直線は電
気壁を表わし、側面の点線は金属壁を表わす。隣接する
行はドレインおよびゲートバイアスを共有する。
【００２９】図２０は、グリッド発振増幅器を組込むこ
の発明のシステムを示す。グリッド発振増幅器１１３は
導通（金属性）基礎板１１５上に順に載置される１／４
波長の厚さの基板上に載置される。グリッド発振増幅器
の基板はもし１／４波長の厚さより薄ければ、アルミニ
ウムナイトライトのような高い熱伝導率を有する誘電体
材料層に結合され、それによって基板および誘電体の厚
さはともに１／４波長になるであろう。
【００３０】グリッド発振増幅器のフィードバック出力
はコリメート誘電体レンズ６７のインピーダンス不整合
によって与えられるであろう。
【００３１】グリッド発振増幅器を使用すると、入力信
号および増幅された（出力）信号の偏波は同じである。
したがって、図４に示される実施例の直交モード・トラ
ンスジューサは必要とされない。サーキュレータ１１７
は入力および出力信号を識別するのに使用され、サーキ
ュレータの負荷されたポート１１９はＲＦ出力ポートに
なる。
【００３２】長手方向にスロットされた円筒形ホーン１
２１は長手方向のスロットのための円錐形カバー１２３
の後に、図示される実施例において使用されるが、他の
ホーン構成が使用されてもよい。
【００３３】熱設計は増幅器システムの全体設計の重要
な一局面である。ＨＢＴ装置における余分な熱構築を回
避するために、この装置は、装置の信頼性を保証するの
に十分なヒートシンキングを有するべきである。十分な
ヒートシンキングに加えて、ＧａＡｓ ＭＭＩＣ基板が
載置される材料も類似の熱膨張特性を有して、温度変化
によって誘起された熱応力を回避せねばならない。
【００３４】熱設計において、ＧａＡｓ ＭＭＩＣ基板
は、銅−モリブデン−銅の複合シートに順にハンダ付け
される低温セラミック（ＬＴＣ）基板にハンダ付けされ
る。この設計に使用される材料の選択は主として熱膨張
特性に基づく。
【００３５】上述の説明より、当業者はこの発明を構成
することができる。しかし、当業者はある変更および調
整がこの発明の精神から逸脱せずに行なわれてもよいこ
とを認識するであろう。したがって、特許請求の範囲は
前述の特定の実施例に制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一団になったウィイルキンソン・マイクロスト
リップ電力結合器を概念的に示す図である。
【図２】空間電力結合器を概念的に示す図である。
【図３】フィードスルー空間電力結合器の図である。
【図４】直交モード空間電力結合器の好ましい実施例の
概略図である。
【図５】この発明の空間電力結合器の一実施例の部分的
に断面図である等大図である。
【図６】この発明の空間電力結合器の第２の実施例の部
分的に断面図である等大図である。
【図７】この発明の直交モード実施例に使用される直交
線形アンテナエレメントおよび関連の増幅器エレメント
のアレイの図である。
【図８】開口幅の関数としての理論的電力出力のプロッ
トの図である。
【図９】異なる周波数の信号についての開口幅の関数と
しての理論的電力出力のプロットの図である。
【図１０】異なる周波数の信号についての開口幅の関数
としての増幅器エレメントの数のプロットの図である。
【図１１】直交線形偏波放射エレメントを有する電力増
幅器エレメントの図である。
【図１２】個々の受信および送信放射エレメントを有す
る電力増幅器エレメントの図である。
【図１３】この発明の一実施例に従って構成される増幅
器の長手方向の断面図である。
【図１４】１つの増幅器エレメントの放射エレメントの
平面図である。
【図１５】１つの増幅器エレメントの放射エレメントの
断面図である。
【図１６】方形格子の典型的な直交偏波活性アレイの図
である。
【図１７】この発明の空間電力結合器の実施例の断面図
である。
【図１８】この発明の信号増幅器の別の実施例に使用さ
れるグリッド発振器および増幅器ＨＢＴグリッド配列の
概略図である。
【図１９】この発明に使用するための増幅器鏡配列にお
けるＭＥＳＦＥＴの相互接続の図である。
【図２０】グリッド発振増幅器を組込むこの発明の増幅
器の断面図である。
【符号の説明】
６５ 送信ホーン ７１ モノリシック増幅器 ７３ 入力サーキュレータ ６３ 直交モード・トランスジューサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−119102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−4211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−221509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−148526（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／1953（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03F 3/60 H01Q 23/00 H03F 3/68 H01P 5/12

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 狭い端部と広い端部とを有する導波ホー
    ンを含み、前記狭い端部はミリメートル波長の入力信号
    を受けるようにされ、 前記導波ホーンの広い端部を交差する載置板上に載置さ
    れ、前記入力信号を前記導波ホーンの前記狭い端部から
    受信し、前記受信された信号を増幅して増幅された信号
    を発生し、前記導波ホーンの前記狭い端部に前記増幅さ
    れた信号を送り返すための増幅手段と、 前記ホーンの狭い端部で接続され、前記ホーンの前記広
    い端部に送信される入力信号と前記送り返された増幅さ
    れた信号とを識別するための弁別器と、 前記入力信号に第１の偏波を与えるための偏波器とをさ
    らに含み、 前記増幅手段は前記第１の偏波に直交する第２の偏波と
    ともに前記増幅された信号を送り返し、 前記弁別器は前記ホーンを介して前記第１の偏波を有す
    る前記入力信号を伝搬し、前記第２の偏波を有する前記
    増幅された信号を出力ポートに向けるための直交モード
    ・トランスジューサを含む、 ミリメートル波長信号のための電力結合器。
  2. 【請求項２】 前記増幅手段は水平および垂直線に一様
    に配置される複数の発振増幅器の平面アレイを含む、請
    求項１に記載の電力結合器。
  3. 【請求項３】 前記弁別器はサーキュレータを含む、請
    求項２に記載の電力結合器。
  4. 【請求項４】 前記増幅手段は複数個のエレメント群を
    含み、 各エレメント群は、 前記入力信号を受信するための第１の放射エレメント
    と、 前記受信された入力信号を増幅するための電子増幅器
    と、 前記第２の偏波を有する前記増幅された信号を送信する
    ための第２の放射エレメントとを含む、請求項１に記載
    の電力結合器。
  5. 【請求項５】 前記第１および第２の放射エレメントは
    １つの直交線形放射エレメントを含む、請求項４に記載
    の電力結合器。
  6. 【請求項６】 前記増幅手段を有する前記載置板へ結合
    されるヒートシンクをさらに含む、請求項１に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 第１の端部および第２の端部を有し、第
    １の偏波を有する放射されたミリメートル波長信号を案
    内するためのホーンと、 前記ホーンの前記第２の端部を交差する基板上に設けら
    れる複数のアンテナエレメントを含むアンテナアレイと
    を備え、前記複数のアンテナエレメントは前記ホーンを
    介して送信された第１の偏波を有する放射されたミリメ
    ートル波長信号を受信し、 前記同一基板上に設けられる 複数の増幅器をさらに備
    え、その各々は前記アンテナエレメントの対応する１つ
    に接続され、前記受信された信号を増幅して増幅された
    ミリメートル波長信号を発生し、前記複数のアンテナエレメントはさらに前記ホーンを介
    して前記増幅された、前記第１の偏波と直交する第２の
    偏波と共にミリメートル波長信号を放射し、 前記ホーンの第１の端部で接続され、前記ホーンの前記
    第２の端部に放射されたミリメートル波長信号と、前記
    増幅された信号とを識別し、それにより、前記ホーンを
    介して前記第１の偏波を有する前記ミリメートル波長信
    号を伝搬し、前記第２の偏波を有する前記増幅された信
    号を出力ポートに向けるための直交モードトランスジュ
    ーサをさらに備えた、 放射されたミリメートル波長信号
    を増幅するための装置。
  8. 【請求項８】 前記第１の偏波は垂直偏波であり、前記
    第２の偏波は水平偏波である、請求項７に記載の装置。
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