JPH01218105A - Phasing array antenna with space filter structure coupler - Google Patents

Phasing array antenna with space filter structure coupler

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JPH01218105A
JPH01218105A JP2554288A JP2554288A JPH01218105A JP H01218105 A JPH01218105 A JP H01218105A JP 2554288 A JP2554288 A JP 2554288A JP 2554288 A JP2554288 A JP 2554288A JP H01218105 A JPH01218105 A JP H01218105A
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coupling
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

PURPOSE: To radiate a wave energy signal within the selected area of a space by providing a spatial filter having no loss between the input port and antenna element of an antenna. CONSTITUTION: A beam steering unit 34 controls the direction of radiation and is provided with N pieces of phase shifters 26-33 and a means 54 for controlling these phase shifters 26-33. The respective phase shifters 26-33 have phase shift input ports 18-25 and phase shift output ports 9-16, and these output ports 9-16 are connected to only one of input ports 18-25 of a spatial filter 17. The energy signal supplied by a signal generator 44 is supplied through a line 45 to a power divider 43 and this divider divides the signal into eight equal components. The respective components are sent through lines 46-53 to only one input of the beam steering unit 34. Thus, the wave energy signal can be radiated in the selected angle area and desired angle pattern of the space.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アレイアンテナシステムに係り、より詳細に
は、アンテナの入力ポートとアンテナ素子との間にロス
のない空間フィルタを設けて各入力ポートに関連した有
効素子パターンが主として空間の選択された角度領域内
に入るようにすることによりアンテナ素子パターンが変
更されたシステムに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an array antenna system, and more particularly, a lossless spatial filter is provided between an input port of an antenna and an antenna element, and each input port is provided with a lossless spatial filter. The present invention relates to a system in which the antenna element pattern is modified by causing the associated effective element pattern to primarily fall within a selected angular region of space.

従来の技術 アレイアンテナシステムは、所望の放射パターンを選択
された空間領域内の複数の角度方向の1つに向けて送信
するように設計されている。このようなアレイアンテナ
の公知の設計によれば、各々のアンテナ素子はそれに関
連した入力ポートを有している。入力ポートに送られる
波エネルギ信号の振幅及び/又は位相を変えることによ
り、アンテナパターンを所望の放射方向に向けるように
空間内で電子的に操向することもできるし、或いは時間
基準ビーム走査パターンといった所望の信号特性を放射
するようにアンテナパターンを制御することもできる。
Prior art array antenna systems are designed to transmit a desired radiation pattern toward one of a plurality of angular directions within a selected spatial region. According to known designs of such array antennas, each antenna element has an input port associated with it. By varying the amplitude and/or phase of the wave energy signal delivered to the input port, the antenna pattern can be electronically steered in space to orient the desired radiation direction, or by changing the time-based beam scanning pattern. The antenna pattern can also be controlled to radiate desired signal characteristics such as:

アレイアンテナによりそのビームを選択された限定され
た空間領域にわたって放射させることが所望される場合
には1個々のアンテナ素子の放射パターンも主としてそ
の選択された角度領域内に入るようにするのが好ましい
If it is desired that the array antenna radiate its beam over a selected limited spatial region, it is preferred that the radiation pattern of an individual antenna element also fall primarily within the selected angular region. .

これにより、不所望な格子ローブを抑制しつつも素子間
隔を最大にすることができる。
This allows the element spacing to be maximized while suppressing undesirable grating lobes.

成るシステムにおいては、アンテナ素子の物理的な形状
を変えることによって素子パターンを制御することが不
可能である。というのは、所望の素子パターンを得るに
はアレイの所要素子間隔を上回るような素子アパーチャ
サイズが要求されるからである。物理的な素子サイズの
制約を克服する実際的な解決策は、各々の入力ポートに
関連した有効素子パタ゛−ンが多数の素子の複合放射に
よって形成されるように各々のアンテナ入力ポートを2
つ以上のアンテナ素子に相互接続する回路網を設けるこ
とである。これらの回路網は、単一の基体層を用いてプ
リント回路技術によって実現することができる。
In these systems, it is not possible to control the element pattern by changing the physical shape of the antenna elements. This is because obtaining the desired device pattern requires an element aperture size that exceeds the required element spacing of the array. A practical solution to overcome physical element size constraints is to divide each antenna input port into two such that the effective element pattern associated with each input port is formed by the combined radiation of a large number of elements.
providing a network interconnecting two or more antenna elements. These networks can be realized by printed circuit technology using a single substrate layer.

この問題に対する1つの公知の解決策が参考としてここ
に取り上げるネミット(Nemit)氏の米国特許第3
,803,625号に開示されている。
One known solution to this problem is U.S. Pat.
, No. 803,625.

ネミット氏は、−次アンテナ素子間に中間アンテナ素子
を設けそして一次アンテナ素子のポートから中間素子の
ポートへ信号を結合することにより大きな有効素子サイ
ズを得ている。このテーパ式の多素子アパーチャ励起は
、放射されるアンテナパターンに対して成る程度の制御
を与えることができる。
Nemit obtains a large effective element size by providing an intermediate antenna element between the primary antenna elements and coupling the signal from the port of the primary antenna element to the port of the intermediate element. This tapered multi-element aperture excitation can provide a degree of control over the radiated antenna pattern.

更に効果的な公知のアンテナ結合回路網が本発明と同じ
譲受人に譲渡された参考としてここに取り上げるフラジ
ツタ(Frazita)氏等の米国特許第4,041,
501号に開示されている。このフラジタ氏の技術によ
れば、アンテナ素子は素子モジュールとして構成されて
いて、各モジュールには入力ポートが設けられている。
A further effective known antenna coupling network is disclosed in U.S. Pat. No. 4,041 to Frazita et al., incorporated herein by reference and assigned to the same assignee as the present invention.
No. 501. According to Frajita's technique, the antenna elements are configured as element modules, and each module is provided with an input port.

送信ラインは、アレイ内の全てのアンテナ素子モジュー
ルに接続されている。送信ラインは、いずれかのポート
に送られた信号をアレイの全てのアンテナ素子モジュー
ルの選択された素子に接続する。このアンテナ(以下、
コンパクト(COMPACT)アンテナと称する)は、
アレイのアパーチャと間延の有効素子アパーチャを与え
る。
A transmission line is connected to all antenna element modules in the array. Transmission lines connect signals sent to either port to selected elements of all antenna element modules in the array. This antenna (hereinafter referred to as
(referred to as a COMPACT antenna) is
Provide an array aperture and a spacing effective element aperture.

更に別の効果的な公知のアンテナ結合回路網が本発明と
同じ譲受人に譲渡された参考としてここに取り上げるホ
イーラ氏の米国特許第4,143.379号に開示され
ている。ホイーラ氏の技術によれば、交差結合ポートを
用いて、互いに隣接するモジュールに波エネルギ信号が
結合される。
Yet another effective known antenna coupling network is disclosed in U.S. Pat. No. 4,143.379 to Wheeler, assigned to the same assignee as the present invention and incorporated herein by reference. According to Wheeler's technique, wave energy signals are coupled to adjacent modules using cross-coupling ports.

更に別の技術が結合回路網にプリント回路レンズを有す
るアンテナアレイについて述べた米国特許第4,168
,503号に開示されている。
Yet another technique is disclosed in U.S. Pat. No. 4,168, which describes an antenna array having a printed circuit lens in the coupling network.
, No. 503.

指向性アレイを形成する複数の空間的に分離されたアン
テナの各々によって受は取られた放射信号はこれらのレ
ンズによってコヒレントに復帰される。これらのレンズ
は、複数の垂直方向に直立して円形に配列されたプリン
ト回路パネルを備えており、その各々は、一端が各アン
テナに接続された導体ストリップを備えている。複数の
半長円形の回路パネルが所定の角度で垂直パネルに固定
されている。半長円形のパネルにメツキされた金属スト
リップは、アンテナ信号に所望の遅延を与える。この時
間遅延ストリップには合成ストリップが接続され、これ
は、その一端に半長円形パターンの合成出力信号を発生
する。半長円形ボードが垂直のボードに固定される角度
は、合成ストリップの配置によって生じた時間遅延歪を
修正する。
The radiated signals received by each of the plurality of spatially separated antennas forming the directional array are coherently returned by these lenses. These lenses include a plurality of vertically upright, circularly arranged printed circuit panels, each with a conductive strip connected at one end to a respective antenna. A plurality of semi-elliptical circuit panels are fixed to the vertical panel at predetermined angles. A metal strip plated on the semi-elliptical panel provides the desired delay to the antenna signal. A synthesis strip is connected to this time delay strip, which produces a half-elliptical pattern of synthesis output signals at one end thereof. The angle at which the semi-elliptical board is fixed to the vertical board corrects for time delay distortion caused by the placement of the composite strips.

この構成は、単一の基体層に集積回路技術を用いて実施
することができない。
This configuration cannot be implemented using integrated circuit technology in a single substrate layer.

米国特許第4,321,605号には、アンテナ素子と
、−次送信ラインを経て相互接続された入力端子との比
が少なくとも2:1であるようなアレイアンテナシステ
ムが開示されている。二次送信ラインは、選択された数
の一次送信ラインに接続されてこれらに交差する。いず
れかの入力端子に送られる信号は、その入力端子に対応
する素子に主として接続されると共に、他の選択された
素子にも接続される。
U.S. Pat. No. 4,321,605 discloses an array antenna system in which the ratio of antenna elements to input terminals interconnected via negative order transmission lines is at least 2:1. The secondary transmission lines are connected to and cross a selected number of primary transmission lines. A signal sent to any input terminal is connected primarily to the element corresponding to that input terminal, and also to other selected elements.

発明が解決しようとする課題 マイクロ波着陸システム(MLS)のような時間基準の
走査ビームシステムにおいては、滑空路誘導に直線性が
必要とされ、即ち、実際の角度と指示された角度との差
が成る限定された範囲内になければならない。又、滑空
路アンテナに対するフィールドモニタ距離を最小にする
ことも必要である。特に、MLSにおいては、本発明は
、直線性を得ると共にフィールドモニタ距離を最小にす
るように用いることのできる非希薄化即ち完全装填のア
レイを提供することである。
Problem to be Solved by the Invention In time-based scanning beam systems such as microwave landing systems (MLS), linearity is required for runway guidance, i.e. the difference between the actual and commanded angles. must be within a limited range. It is also necessary to minimize the field monitor distance to the airstrip antenna. Specifically, in MLS, the present invention provides a undiluted or fully loaded array that can be used to obtain linearity and minimize field monitor distance.

本発明の目的は、アンテナ素子の入力ポートとアンテナ
素子との間の空間フィルタによってアンテナ素子パター
ンが形成される交番アレイシステムを提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide an alternating array system in which an antenna element pattern is formed by a spatial filter between the input port of the antenna element and the antenna element.

本発明の別の目的は、非希薄化アンテナシステム、即ち
、アンテナ入力ポートの数がアンテナ素子の出力ポート
の数に等しく、従って、放射器の数と移相器の数との減
少比がないようなアンテナシステムを提供することであ
る。
Another object of the present invention is to provide a non-reduced antenna system, i.e. the number of antenna input ports is equal to the number of output ports of the antenna element, so that there is no reduction ratio between the number of radiators and the number of phase shifters. The purpose of the present invention is to provide such an antenna system.

本発明の更に別の目的は、格子ローブを発生しないアン
テナシステムを提供することである。
Yet another object of the invention is to provide an antenna system that does not generate grating lobes.

本発明の更に別の目的は、入力/出力の比が1:1であ
って、最小数のカップラ及び終端接続しか使用しないロ
スのない空間フィルタを提供することである。
Yet another object of the invention is to provide a lossless spatial filter with a 1:1 input/output ratio and using a minimum number of couplers and termination connections.

本発明の更に別の目的は、空間フィルタの放射パターン
を制御し、直線性の要求に合致しそしてフィールドモニ
タ距離を最小にするという点で融通性のあるロスのない
空間フィルタを提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a lossless spatial filter that is flexible in controlling its radiation pattern, meeting linearity requirements, and minimizing field monitor distances. be.

本発明によれば、アンテナシステムは、波エネルギ信号
を空間の選択された角度領域と所望の角度パターンとに
放射する。アンテナシステムは、N個の入力ポートと、
N個の出力ポートとを有するロスのない空間フィルタを
備えている。システムのアパーチャは、複数のN個のア
ンテナ素子を備えている。これらのアンテナ素子は所定
の経路に沿って配置され、各素子は空間フィルタの1つ
の出力ポートのみに接続される。
According to the invention, an antenna system radiates wave energy signals into a selected angular region of space and a desired angular pattern. The antenna system has N input ports;
and a lossless spatial filter having N output ports. The aperture of the system comprises a plurality of N antenna elements. These antenna elements are arranged along a predetermined path, and each element is connected to only one output port of the spatial filter.

ビーム操向ユニットは、放射の方向を制御し、N個の移
相器と、これら移相器を制御する手段とを備えている。
The beam steering unit controls the direction of the radiation and comprises N phase shifters and means for controlling the phase shifters.

各移相器は、移相入力ポートと、移相出力ポートとを有
しており、この出力ポートは空間フィルタの1つの入力
ポートのみに接続されている。又、アンテナは、波エネ
ルギ信号を供給する手段も備えている。この供給手段は
、N個の出力信号ポートを有する電力分割器に信号供給
する信号発生器を備えており、各出力ポートは1つの移
相入力ポートのみに接続されている。
Each phase shifter has a phase shift input port and a phase shift output port, which output port is connected to only one input port of the spatial filter. The antenna also includes means for providing a wave energy signal. The supply means comprises a signal generator that supplies a signal to a power divider having N output signal ports, each output port being connected to only one phase shift input port.

実施例 本発明を更に良く理解するために、添付図面を参照して
以下に詳細に説明する。本発明の範囲は、特許請求の範
囲に指摘する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS For a better understanding of the invention, the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. The scope of the invention is pointed out in the claims.

第1図は、本発明によるアンテナシステムを示す回路図
である。第1図には所定の経路(この場合には直線)に
配置された複数のアンテナ素子1−8が示されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an antenna system according to the invention. FIG. 1 shows a plurality of antenna elements 1-8 arranged along a predetermined path (in this case, a straight line).

各アンテナ素子は、空間フィルタ17の1つのそして1
つのみの出力ポート9−16に接続されている。空間フ
ィルタは、各アンテナ素子ごとに1つづつ設けられた複
数のモジュールAないしHで構成される。空間フィルタ
17は、8つの入カポ−)−18−25を備えており、
その各々は、1つのそして1つのみの移相器26−33
の出力に接続されている。移相器26−33のアレイは
、ビーム操向ユニット34を形成する。移相器の入力3
5−42は、信号発生器44によって信号供給される電
力分割器43の1つのそして1つのみの出力に接続され
ている。
Each antenna element includes one and one of the spatial filters 17.
It is connected to only one output port 9-16. The spatial filter is composed of a plurality of modules A to H, one for each antenna element. The spatial filter 17 includes eight input ports (18-25),
Each of them has one and only one phase shifter 26-33.
connected to the output of The array of phase shifters 26-33 forms a beam steering unit 34. Phase shifter input 3
5-42 is connected to one and only one output of the power divider 43, which is signaled by a signal generator 44.

電力分割器及び信号発生器は、波エネルギ信号を供給す
る供給手段を形成する。フィルタ17は、対称的である
として示されているが、本発明による空間フィルタは非
対称であってもよいことが意図される。
The power divider and the signal generator form supply means for supplying the wave energy signal. Although filter 17 is shown as symmetrical, it is contemplated that spatial filters according to the present invention may be asymmetrical.

信号発生器44によって供給される波エネルギ信号の信
号経路について説明すれば、元の信号はライン45を経
て電力分割器43に供給され、この分割器は信号を8つ
の等しい成分に分割する。
Referring to the signal path of the wave energy signal provided by signal generator 44, the original signal is provided via line 45 to power divider 43, which divides the signal into eight equal components.

各成分は、ライン46−53を経てビーム操向ユニット
34の1つのみの入力へ送られる。例えば、アンテナシ
ステムの最も左の部分を説明すれば、ライン46は信号
成分をビーム操向ユニット34の入力35へ供給する。
Each component is sent to only one input of beam steering unit 34 via lines 46-53. For example, considering the leftmost part of the antenna system, line 46 supplies the signal component to input 35 of beam steering unit 34 .

この成分は、次いで、移相器26を通過し、この移相器
は、制御ユニット54から制御ライン55を経て受は取
った命令に基づいて成分の位相をずらす。移相器26の
出力は、空間フィルタ17の入力ポート18に送られる
。入力ポート18に送られた信号成分は、アンテナ素子
1に接続された出力ポート9へ供給されると共に、結合
構成体によって、アンテナ素子1に隣接した素子2へも
供給される。
This component then passes through a phase shifter 26 which shifts the phase of the component based on commands received via control line 55 from control unit 54. The output of phase shifter 26 is sent to input port 18 of spatial filter 17. The signal component fed to the input port 18 is fed to the output port 9 connected to the antenna element 1 and also fed by the coupling arrangement to the element 2 adjacent to the antenna element 1 .

空間フィルタ17は、その入力に供給された成分信号を
その入力に関連したアンテナ素子と、この関連素子に隣
接した素子とに結合する。カップラ56−63は、関連
アンテナ素子に供給された信号を、その関連アンテナ素
子の左側にあるアンテナ素子に結合する。成る入力に供
給された成分信号は、送信ライン64−71により、そ
の入力に関連したアンテナ素子に送られる。例えば、電
力分割器43の岐路39によって供給された成分信号は
、移相器30を経て供給され、空間フィルタ17の入力
22に供給される。この入力22は、送信ライン68に
よってそれに関連した出力13及びアンテナ素子5に接
続されている。成分信号は、カップラ59によって、ア
ンテナ素子5の左側に隣接したアンテナ素子4にも結合
される。
Spatial filter 17 couples the component signals provided at its input to the antenna element associated with its input and to elements adjacent to this associated element. Coupler 56-63 couples the signal provided to the associated antenna element to the antenna element to the left of the associated antenna element. The component signals provided to the inputs are routed by transmission lines 64-71 to the antenna elements associated with that input. For example, the component signals provided by branch 39 of power divider 43 are provided via phase shifter 30 and provided to input 22 of spatial filter 17 . This input 22 is connected by a transmission line 68 to its associated output 13 and to the antenna element 5 . The component signals are also coupled by coupler 59 to antenna element 4 adjacent to the left side of antenna element 5 .

同様に、入力に供給された成分信号は、カップラ72−
80によって、関連アンテナ素子の右側に隣接したアン
テナ素子にも結合される。例えば、電力分割器の岐路4
9によって供給された成分信号は、移相器29を通過し
、空間フィルタ17の入力21に供給される。この成分
信号は、次いで。
Similarly, the component signals provided to the inputs are coupled to coupler 72-
It is also coupled by 80 to the antenna element adjacent to the right of the associated antenna element. For example, power divider crossroads 4
The component signals provided by 9 pass through a phase shifter 29 and are provided to the input 21 of the spatial filter 17 . This component signal is then

送信ライン67によって出力12へ送られる。出力12
は、アンテナ素子4に直結される。素子5は、アンテナ
素子4の右側に隣接しており、カップラ76を経て成分
信号の一部分を受は取る。素子3は、アンテナ素子4の
左側に隣接じτおり、カップラ58を経て成分信号の一
部分を受は取る。
It is sent to output 12 by transmission line 67. Output 12
is directly connected to the antenna element 4. Element 5 is adjacent to the right side of antenna element 4 and receives and takes away a portion of the component signals via coupler 76. Element 3 is adjacent to the left side of antenna element 4 and receives and takes away a portion of the component signal via coupler 58.

空間フィルタ171i:、モジュール形態で示されてい
る。従っ−て、カップラ72への入力は、終端接続部8
1によって接続される。というのは、アンテナ素子1の
左側にはアンテナ素子がないからである。同様に、カッ
プラ56からの出力は終端接続部82によって接続され
る。というのは、入力18に与えられた成分信号を受は
取るためのアンテナ素子がアンテナ素子1の左側にない
からである。空間フィルタ17の右側では、カップラ8
0が終端接続部83によって接続され、カップラ63が
終端接続部84によって接続される。というのは、カッ
プラ80からの結合信号を受は取るか又はカップラ63
を経て結合信号供給するアンテナ素子がアンテナ素子8
の右側にないからである。
Spatial filter 171i: shown in modular form. Therefore, the input to the coupler 72 is the terminal connection 8
Connected by 1. This is because there is no antenna element on the left side of antenna element 1. Similarly, the output from coupler 56 is connected by termination connection 82 . This is because there is no antenna element to the left of antenna element 1 for receiving and receiving the component signals applied to input 18. On the right side of the spatial filter 17, the coupler 8
0 is connected by a terminal connection 83 , and the coupler 63 is connected by a terminal connection 84 . This is because the coupling signal from coupler 80 is received or taken from coupler 63.
The antenna element that supplies the combined signal via the antenna element 8
This is because it is not on the right side of .

第2図は、第1図の空間フィルタ17として有用なプリ
ント回路結合回路網の平面図である。
FIG. 2 is a top view of a printed circuit combination network useful as the spatial filter 17 of FIG.

この回路網17は、ビーム操向ユニット34の出力に接
続された入力ポート18−25を備えている。これらの
入力ポートは、第2a図に詳細に示された第1の一連の
カップラC1に接続される。
This network 17 has input ports 18-25 connected to the output of the beam steering unit 34. These input ports are connected to a first series of couplers C1, shown in detail in Figure 2a.

カップラC1及び他の全てのカップラは、所定の結合比
を有する標準的なマイクロストリップ回路網カップラで
ある。特定の結合比は、カップラ内の送信ラインの巾、
長さ及び厚みによって左右される。通常、カップラC1
の入力101及び102に送られた信号は、所定の比に
基づいて出力103及び104へ接続される。カップラ
C1の場合には、入力102が終端接続部105によっ
て接続され、入力101に送られた何等かの成分信号が
出力103及び104に分配され、C12+T1”=1
となるようにされる。
Coupler C1 and all other couplers are standard microstrip network couplers with predetermined coupling ratios. The specific coupling ratio depends on the width of the transmission line in the coupler,
Depends on length and thickness. Usually, coupler C1
The signals sent to inputs 101 and 102 of are connected to outputs 103 and 104 based on a predetermined ratio. In the case of coupler C1, input 102 is connected by a termination connection 105, and any component signal sent to input 101 is distributed to outputs 103 and 104, so that C12+T1''=1
It is made to be.

カップラC1の第17レイに続いて、第2b図に詳細に
示されたカップラC2の第27レイがある。入力105
及び106に送られた信号は、合成されて、比T2で出
力108に送られると共に、比C2で出力107に送ら
れ、T2”+C2”=1となるようにされる。3レベル
の空間フィルタ17を完成するのは、第3の一連のカッ
プラ109−116である。本発明によれば、これらの
カップラは、カップラC1と同じ構成を有している。カ
ップラ109−116は、それらの入力に送られた信号
を空間フィルタ17の出力9−16と合成することによ
り第2a図に示すカップラC1と同様に作動する。
Following the 17th lay of coupler C1 is the 27th lay of coupler C2, which is shown in detail in Figure 2b. input 105
and 106 are combined and sent to output 108 at ratio T2 and to output 107 at ratio C2, such that T2''+C2''=1. Completing the three-level spatial filter 17 is a third series of couplers 109-116. According to the invention, these couplers have the same configuration as coupler C1. Couplers 109-116 operate similarly to coupler C1 shown in FIG. 2a by combining the signals fed to their inputs with the outputs 9-16 of spatial filter 17.

本発明により規定されたように、空間フィルタ17はロ
スがない(消散ロスを除けば)のが理想的であり、この
ため、各々のカップラC1及びT1を各々通る電力(電
圧)には次の関係を適用しなければならない。
As defined by the present invention, the spatial filter 17 is ideally lossless (apart from dissipative losses), so that the power (voltage) passing through each coupler C1 and T1 respectively is: relationship must be applied.

C12+T1”==1、そして C2”+T 2”= 1 回路網のためのロスのない状態は次の関係式によって確
保される。
C12+T1''==1 and C2''+T2''=1 A lossless condition for the network is ensured by the following relationship.

C1”=1/2 (1+f丁=τ丁”)   (1)こ
の関係式は、入力18−25を1に等しくセットし且つ
終端接続部117−124への入力を0に等しくセット
することにより導出することができる。
C1"=1/2 (1+f = τ") (1) This relationship can be solved by setting inputs 18-25 equal to 1 and inputs to termination connections 117-124 equal to 0. can be derived.

本発明に関連して用いられる[非希薄化空間フィルタ」
とは、カップラのアレイによって形成されたフィルタで
ある。このアレイは、終端接続部内で消散される電力が
最小にされるという点で本質的にロスがない。
[Non-rarefaction spatial filter] used in connection with the present invention
is a filter formed by an array of couplers. This array is essentially lossless in that the power dissipated in the termination connections is minimized.

第3図は、3/4レベルのカスケード状の空間フィルタ
300を含む本発明によるアンテナシステムの回路図で
ある。一般に、この空間フィルタは、第1図に示すアン
テナシステムの空間フィルタ17をこの空間フィルタ3
00と交換することにより第1図のアンテナシステムと
組合せて使用することができる。各アンテナ素子1−8
は、空間フィルタ300の1つのそして1つのみの出力
ポート301に接続される。空間フィルタ300は、各
アンテナ素子ごとに1つづつある複数のモジュールAな
いしHで構成される。空間フィルタ300は、移相回路
網の1つのそして1つのみの出力に各々接続された入力
ポート302を備えている。
FIG. 3 is a circuit diagram of an antenna system according to the invention including a 3/4 level cascaded spatial filter 300. Generally, the spatial filter 17 of the antenna system shown in FIG.
By replacing it with 00, it can be used in combination with the antenna system shown in FIG. Each antenna element 1-8
are connected to one and only one output port 301 of spatial filter 300. Spatial filter 300 is comprised of a plurality of modules A-H, one for each antenna element. Spatial filter 300 includes input ports 302 each connected to one and only one output of the phase shifting network.

第4図は、第3図に示されたカスケード状の空間フィル
タ300のプリント回路結合回路網の平面図である。こ
の回路網300は、ビーム操向ユニットの出力ポートに
接続された入力ポート302を備えている。これらの入
力ポートは、第2a図に詳細に示された第1の一連のカ
ップラC1に接続されている。カップラC1の第17レ
イに続いて、第2b図に詳細に示されたカップラC2の
第27レイがある。カップラC2の第27レイに続いて
、カップラC2の第37レイがある。4レベルの空間フ
ィルタ300を完成するのは、第4の一連のカップラC
1である0本発明によれば、対称的な励起を行なうため
に、アレイの始めと終りにあるカップラC1と中間のカ
ップラC2は同じ構成にされている。次の関係式は、回
路網に対してロスのない状態を確保する。
FIG. 4 is a top view of the printed circuit combination network of the cascaded spatial filter 300 shown in FIG. The network 300 has an input port 302 connected to the output port of the beam steering unit. These input ports are connected to a first series of couplers C1, shown in detail in Figure 2a. Following the 17th lay of coupler C1 is the 27th lay of coupler C2, which is shown in detail in Figure 2b. Following the 27th lay of coupler C2, there is the 37th lay of coupler C2. Completing the four-level spatial filter 300 is a fourth series of couplers C
According to the invention, the couplers C1 at the beginning and end of the array and the middle coupler C2 are of the same configuration in order to achieve symmetrical excitation. The following relation ensures a lossless state for the network.

C1”=1/2+C2rで2”    (2)第5a図
は、2レベル結合を有する空間フィルタを用いた本発明
によるアンテナのための理想的なアンテナパターンを示
している。このような結合では、本質的に、ローブ50
1.502及び503が形成される。第5b図は、単一
のローブ504を形成する3レベル空間フィルタを用い
た典型的なアンテナパターンを示している。第5C図は
、非常に良好に画成された単一プローブ505を発生す
る4レベル空間フィルタの典型的なアンテナパターンを
示している。
C1''=1/2+C2r and 2'' (2) Figure 5a shows an ideal antenna pattern for an antenna according to the invention using a spatial filter with two-level coupling. In such a coupling, essentially the lobe 50
1.502 and 503 are formed. FIG. 5b shows a typical antenna pattern with a three-level spatial filter forming a single lobe 504. FIG. FIG. 5C shows a typical antenna pattern for a four-level spatial filter that produces a very well defined single probe 505.

5レベル非希薄化空間フ ィルタのためのA ステップ1:第6a図、第6b図、第6c図及び第6d
図を参照し、カップラC1− C5の初期値を決定する。
A for a 5-level non-sparse spatial filter Step 1: Figures 6a, 6b, 6c and 6d
Referring to the diagram, determine the initial values of couplers C1-C5.

(a)所望の励起Al−A3を指定 (b)C1を指定 (c)第6c図を用いてC2−C5 を計算 ステップ2:次の式に基づいて実際の励起Al’−A5
′を計算する。
(a) Specify the desired excitation Al-A3 (b) Specify C1 (c) Calculate C2-C5 using Figure 6c Step 2: Actual excitation Al'-A5 based on the following formula
′ is calculated.

(a)Al’ =C5C4C3T2C1(b)A2’ 
=C5T4C3C2C1−T5T4T3C2C1 −T5C4T3T2T1 −T5C4C3T2T1 (c)A3’ =C5C4T3C2C1−T5C4T3
C2T1 −T5T4T3T2T1 −T5T4C3T2C1 −C5T4C3T2T1 −C5T4T3T2C1 (d)A4’  =C5C4C3T2C1−T5T4C
3C2T1 −C5T4T3C:2T1 −C5C4T3T2T1 (e ) A 5 ’  = C5C403C2T 1
ステップ3:カップラC2−C5の値を調整する。
(a) Al' = C5C4C3T2C1 (b) A2'
=C5T4C3C2C1-T5T4T3C2C1 -T5C4T3T2T1 -T5C4C3T2T1 (c) A3' =C5C4T3C2C1-T5C4T3
C2T1 -T5T4T3T2T1 -T5T4C3T2C1 -C5T4C3T2T1 -C5T4T3T2C1 (d) A4' = C5C4C3T2C1 - T5T4C
3C2T1 -C5T4T3C:2T1 -C5C4T3T2T1 (e) A5' = C5C403C2T1
Step 3: Adjust the values of couplers C2-C5.

(a)次のように05を調整する。(a) Adjust 05 as follows.

A2’  A2 Al’  Al (b)次のようにC4を調整する。A2' A2 Al' Al (b) Adjust C4 as follows.

A3’  A3 A2’  A2 (c)次のように03を調整する。A3' A3 A2' A2 (c) Adjust 03 as follows.

A4’  A4 A3’  A3 (d)次のようにC2を調整する。A4' A4 A3' A3 (d) Adjust C2 as follows.

A5’  A3 A4’  A4 ステップ4:実際の励起Al’ −A5’ を再び計算
する。(Al’−A5’の式につ いてはステップ2を参照) ステップ5:A1”−As2を計算することにより実際
の励起を正規化する。
A5' A3 A4' A4 Step 4: Calculate the actual excitation Al' - A5' again. (See step 2 for the formula for Al'-A5') Step 5: Normalize the actual excitation by calculating A1''-As2.

(a )A”=1とする。従って。(a) A”=1. Therefore.

(b)A2”=A2’ /Al’ (c)A3”=A3’ /Al’ (d )A 4”=A4’ /Al’ (e)A5”=A5’ /Al’ ステップ6:正規化された実際の励起Al” −As2
と、所望の励起Al−A3との 間のずれSを計算する。
(b) A2"=A2'/Al' (c) A3"=A3'/Al' (d) A4"=A4'/Al' (e) A5"=A5'/Al' Step 6: Normalization Actual excitation Al''-As2
and the desired excitation Al-A3.

Σ(AN)” N=1.2・・・5 ステップ7:ずれSが許容範囲内に入るまでステップ3
−6を繰り返す。
Σ(AN)” N=1.2...5 Step 7: Step 3 until the deviation S is within the allowable range
-Repeat step 6.

ステップ8:終端接続部の電力P と放射電力PRの比
、即ち、P /P が最小になる R までステップ1−7を繰り返す。
Step 8: Repeat steps 1-7 until R, where the ratio of the termination power P and the radiated power PR, ie P/P, is minimized.

P丁=Σ(T N)” : pR=Σ(AN)”N=1
.2・・・5 例えば、第6a図に示すように、5素子アパーチヤの場
合について考える。所望の励起(ステップ1aから)を
次のように仮定する。
P = Σ (T N)": pR = Σ (AN)" N = 1
.. 2...5 For example, consider the case of a five-element aperture as shown in FIG. 6a. Assume the desired excitation (from step 1a) as follows.

Al=1.0000 A2=1.6086 A3=1. 93156 A4=1.6086 A5=1.0000 ここで、c1=o、979 (ステップ1bから)とす
れば、他のカップラの値は次のようになる。
Al=1.0000 A2=1.6086 A3=1. 93156 A4=1.6086 A5=1.0000 Here, if c1=o, 979 (from step 1b), the values of the other couplers are as follows.

C2=0.9502 C3=0.9366 C4=0. 9600 cs=o、  9852 正規化された実際の励起(ステップ2−5)により次の
ようになる。
C2=0.9502 C3=0.9366 C4=0. 9600 cs=o, 9852 The normalized actual excitation (steps 2-5) yields:

A1=1 A2=1.3755 A3=1.6478 A4=1.5449 A5=1.1957 正規化された実際の励起(ステップ5から)と所望の励
起(ステップla)がらとの間のdBロス(ステップ8
から)は、次のようになる。
A1=1 A2=1.3755 A3=1.6478 A4=1.5449 A5=1.1957 dB loss between normalized actual excitation (from step 5) and desired excitation (step la) (Step 8
) becomes as follows.

LOSS=7.12  dB 以下の表1により合成手順を継続する。LOSS=7.12 dB The synthesis procedure continues with Table 1 below.

紅 5カツプラの合成 断CI  C2嬰 q 亜化にg W 壁返1.979
.9225.8401.9042.97911.606
11.9321.606116.72dB2.98.9
285.857.9132.9811.6081.93
21.61116.59dB3.985.953.91
55.9461.98511.6081.9331.6
0416.69dB4.99.971.9523.96
85.9911.6081.9311.60917.6
8dB5.981.9343.8718.9212.9
811.60851.9321.608516.53d
B表1に示すように、試行5は電力ロスが最小である最
適な構成を示している6表2に示すように、試行4は、
C5=C:1及びC4=C2とセットするために対称的
に励起しなければならないような5カツプラ構造に対す
る最適な構成を示している。
Beni 5 Katsupura's synthetic cut CI C2 Ying q Aka ni g W Kabegaeshi 1.979
.. 9225.8401.9042.97911.606
11.9321.606116.72dB2.98.9
285.857.9132.9811.6081.93
21.61116.59dB3.985.953.91
55.9461.98511.6081.9331.6
0416.69dB4.99.971.9523.96
85.9911.6081.9311.60917.6
8dB5.981.9343.8718.9212.9
811.60851.9321.608516.53d
BAs shown in Table 1, Trial 5 shows the optimal configuration with minimum power loss6As shown in Table 2, Trial 4
The optimal configuration is shown for a five-coupler structure that must be excited symmetrically to set C5=C:1 and C4=C2.

ノL礼 5カツプラの合成 C3=C1,C4=C2 試行9  q  競 虹 婬  岨  旦玉1 .98
1.91506.8401 11.60861.932
 6.93dB2 .979.8823 .857 1
1.60861.9318 7.90dB3 .982
.92425 .915511.60861.932 
6.80dB4 .984.93866.952311
.60861.9321 6.75dB5 .986.
95011 .87181 1.60861.932 
6.90dB上記の手順は、対称的なフィルタを開発す
るために適用されたが、この手順は一般的な性質のもの
であり、非対称的なフィルタを開発するのにも利用でき
る。対称性とは、一般に、簡単さを維持すると共に複雑
さを減少することを指す、対称的なフィルタは、通常、
冗長カップラと、設計努力を最小限にする他の構造体と
を使用している。
No L Rei 5 Combination of Katsupura C3=C1, C4=C2 Trial 9 q Competition Rainbow 婬岨 Dangyoku 1 . 98
1.91506.8401 11.60861.932
6.93dB2. 979.8823. 857 1
1.60861.9318 7.90dB3. 982
.. 92425. 915511.60861.932
6.80dB4. 984.93866.952311
.. 60861.9321 6.75dB5. 986.
95011. 87181 1.60861.932
6.90 dB Although the above procedure was applied to develop symmetric filters, it is of general nature and can also be used to develop asymmetric filters. Symmetry generally refers to maintaining simplicity while reducing complexity; symmetrical filters typically
It uses redundant couplers and other structures that minimize design effort.

空間フィルタの設計には、多層回路のための結合値を判
断することが含まれる。特定の出力電圧分布を形成する
回路網の合成には、非閉鎖形態の解決策が容易に明らか
であろう。然し乍ら、いかなる回路網の分析も可能であ
る。それ故、合成には、所望の出力が得られるまで結合
値を徐々に調整していく上記の繰返し試行錯誤手順が含
まれる。
Spatial filter design involves determining coupling values for multilayer circuits. A non-closed form of solution will be readily apparent for the synthesis of a network that forms a particular output voltage distribution. However, analysis of any circuit network is possible. Synthesis therefore involves the iterative trial and error procedure described above in which the combination values are gradually adjusted until the desired output is obtained.

複雑な回路網を分析する場合には計算時間が著しくかへ
るので、適度な時間内に所望の解決策に集中する繰返し
のアルゴリズムを形成することが所望される。結合値の
組合せごとに分析を行なう場合には、コンピュータで評
価するのに何週間又は何ケ月といった期間を要する。更
に、所望の振幅分布を形成する解決策は無制限に存在す
る。
Since the computational time required to analyze complex networks is significant, it is desirable to form iterative algorithms that converge on the desired solution in a reasonable amount of time. When analyzing each combination of combined values, it takes several weeks or months for computer evaluation. Moreover, there are an unlimited number of solutions for creating the desired amplitude distribution.

これら解決策の相違は、それによって生じる回路網の挿
入ロスである。それ故、理論的な手段によって考えられ
る最小のロスを決定し、最適な解決策が達成された時を
知ることが必要である。
The difference between these solutions is the resulting network insertion loss. It is therefore necessary to determine the minimum possible loss by theoretical means and to know when the optimal solution has been achieved.

空間フィルタ回路網の理論的なロスは、電力が保存され
るという考え方によって決定される。
The theoretical loss of a spatial filter network is determined by the idea that power is conserved.

この回路網の原型が第7図に示されている。この回路網
は対称的であり、両方向に無限に続く。各入力は、N個
の出力を有するサブアレイを励起する。隣接する入力か
ら生じるサブアレイの出力は重畳する。第7図に示され
た回路網は、同数の入力及び出力を有している。それ故
、入力及び出力の間隔は等しく、全ての入力が励起され
た時には、各出力ポートがN個の入力ポートからの作用
の和となる。各々の出力ポートごとに内部終端接続を行
なわねばならない。
A prototype of this network is shown in FIG. This network is symmetrical and continues indefinitely in both directions. Each input excites a subarray with N outputs. The outputs of the subarrays resulting from adjacent inputs overlap. The network shown in FIG. 7 has the same number of inputs and outputs. Therefore, the input and output spacing is equal and when all inputs are excited, each output port is the sum of the effects from the N input ports. Internal termination connections must be made for each output port.

入力1から生じる出力励起はA I (N)で示されて
おり、入力0から生じる出力励起はA O(N)で示さ
れている。回路網は対称的であるから、A1 (N)=
 A O(N)= A j (N)である。同様に、B
j (N)と示された終端接続される電力も等しくなけ
ればならない。
The output excitation resulting from input 1 is designated A I (N) and the output excitation resulting from input 0 is designated A O (N). Since the network is symmetric, A1 (N)=
A O (N) = A j (N). Similarly, B
The terminated powers, denoted j (N), must also be equal.

この回路網は、N層の指向性カップラで実現される。所
望の対称性を得るためには、所与の層の全ての結合値が
等しくなければならない。更に、対称的な出力励起(A
j(1)=Aj(N)、Aj(2)=Aj(N−1)、
等)は、第1層の結合値がN番目の層の結合値に等しく
、等々であることを必要とする。それ故、例えば、8出
力の回路網は8層のカップラを有している。8素子励起
が対称的である場合には、C1(第1層の全てのカップ
ラの結合値)が08に等しくなければならず、C2=C
7、C3=C6、C4=C5でなければならない。それ
故、8出力回路網に対して決定しなければならない別々
の結合値即ち未知数は4つに過ぎない。
This network is implemented with N layers of directional couplers. To obtain the desired symmetry, all coupling values for a given layer must be equal. Moreover, the symmetrical output excitation (A
j(1)=Aj(N), Aj(2)=Aj(N-1),
etc.) requires that the combined value of the first layer is equal to the combined value of the Nth layer, and so on. So, for example, an 8-output network has 8 layers of couplers. If the 8-element excitation is symmetric, C1 (the coupling value of all couplers in the first layer) must be equal to 08, and C2=C
7. Must be C3=C6, C4=C5. Therefore, there are only four separate combination values or unknowns that must be determined for the eight output network.

入力電力がポート1に供給された時には、電力保存によ
り、内部で終端接続されるもの(Bl(N))に加えら
れるA 1 (N)の電力の和が入力電力に等しくなけ
ればならないことが指示される。
When input power is applied to port 1, power conservation requires that the sum of the powers of A 1 (N) applied to the internal termination (Bl(N)) must be equal to the input power. be instructed.

1ワツトの入力電力に対する正規化により次の式%式% A及びBは電圧係数である。各出力ポートの電力は、シ
ステムのインピーダンスが1Ωに正規化される時に電圧
係数の平方に等しくなる。
Normalization for an input power of 1 watt gives the following equation: % A and B are voltage coefficients. The power at each output port is equal to the square of the voltage coefficient when the system impedance is normalized to 1Ω.

全ての入力ポートが同じ電力及び同位相で励起された時
には、各ポートの出力がN個の電圧の和となる。対称性
及び電力の保存性から、1つの出力ポート及びその内部
終端接続部における電力の和は、1ワツトに等しくなけ
ればならない。全ての出力ポートが等しくなる。
When all input ports are excited with the same power and phase, the output of each port is the sum of N voltages. Due to symmetry and conservation of power, the sum of the powers at one output port and its internal termination connections must equal one watt. All output ports are equal.

i=1       i=1 式(3)と(4)を組合せることにより、次のようにな
る。
i=1 i=1 By combining equations (3) and (4), we get the following.

i=1    1=1 i=1       i=1 回路網にロスが生じてはならない場合には、単一の入力
ポートが励起された時に、内部の終端接続部に電力を供
給することができない(全てのB=0)。この状態が存
在する場合には、次のようになる。
i=1 1=1 i=1 i=1 If there must be no losses in the network, the internal terminations cannot be powered when a single input port is energized ( all B=0). If this condition exists, then:

式(6)を満足する出力励起はほんの僅かである。次の
ような時には、式(6)を満足しない励起に対して最/
h限のロスが生じる。
Only a few output excitations satisfy equation (6). In the following cases, the maximum /
A loss of h limit occurs.

〔Σ B 1 (N)] ”= O又はi=1 Σ B 1 (N)= O(7) i:1 この条件に満足する場合には、全ての入力ポートが同じ
振幅及び位相で励起された時に回路網にロスがなくなる
。単一の入力ポートが励起されそしてサブアレイパター
ンが同位相方向に最大値を有する時のロスが次式によっ
て与えられる。
[Σ B 1 (N)] ”= O or i=1 Σ B 1 (N) = O(7) i:1 If this condition is satisfied, all input ports are excited with the same amplitude and phase. When a single input port is excited and the subarray patterns have a maximum value in the same phase direction, the loss is given by the following equation.

i=1       i=1 サブアレイパターンが同位相方向以外の方向に最大値を
有する時には、ロスに対する下限が2つの方向における
サブアレイ利得の差によって増加される。最適な回路網
とは、最低限のロスしか生じない回路網である。予想で
きるロスは、計算された回路網のロスと理論的な値との
差である。
i=1 i=1 When the subarray pattern has a maximum in a direction other than the in-phase direction, the lower bound on loss is increased by the difference in subarray gain in the two directions. An optimal network is one that produces the least amount of loss. The predictable loss is the difference between the calculated network loss and the theoretical value.

従って、単一の入力ポートが励起された時に式(8)を
用いて理論的な最小ロスが3.1 d Bであると計算
されそして実現可能な回路網で実際に得ることのできる
最低限のロスが4.6 d Bである場合には、全ての
入力が同相で励起された時のロスが1.5 d Bとな
ることが分かった。この1.5dBのロスは、サブアレ
イパターンの中心を考えることによって得られる。アレ
イがサブアレイピークに対して走査された時には、理論
的なロスが0まで減少される。
Therefore, the theoretical minimum loss is calculated using equation (8) to be 3.1 dB when a single input port is energized, and the minimum that can be obtained in practice with a realizable network. It was found that when the loss of 4.6 dB, the loss when all inputs are excited in the same phase becomes 1.5 dB. This 1.5 dB loss is obtained by considering the center of the subarray pattern. The theoretical loss is reduced to zero when the array is scanned for the subarray peak.

空間フィルタ回路網の基本的なトポロジーは良く知られ
ている。好ましい実施例では17枚の層が必要とされ、
これを合成することははシネ可能である。17層の回路
網の性能を厳密に近似する実際の回路網は、第8図に示
したような2つのカスケード状の8層回路網を使用して
いる。この回路網のパターン特性は、0.79波長とい
う放射素子間隔について第9図及び第10図に示されて
いる。
The basic topology of spatial filter networks is well known. In the preferred embodiment, 17 layers are required;
It is possible to synthesize this. An actual network that closely approximates the performance of a 17-layer network uses two cascaded 8-layer networks as shown in FIG. The pattern characteristics of this network are shown in FIGS. 9 and 10 for a radiating element spacing of 0.79 wavelength.

第11図は、MLS滑空滑空製誘導要な直線性を示して
いる。この直線性は、高度誘導性能に集中して説明す゛
るが、方位誘導についても直線性が必要とされる。直線
性は、MLS業界においてこれまでに甚だ検討された事
柄である。本発明は、高度直線性の要求に合致する整相
アレイアンテナを提供する。空間フィルタ回路網は、直
線性の要求に直接関係した低効率の側部ローブ要求を満
足する実際的な方法である。
FIG. 11 shows the required linearity of the MLS gliding glide. This linearity will be explained with a focus on altitude guidance performance, but linearity is also required for azimuth guidance. Linearity is something that has been heavily considered in the MLS industry. The present invention provides a phased array antenna that meets high linearity requirements. Spatial filter networks are a practical way to meet low efficiency side lobe requirements that are directly related to linearity requirements.

直線性(自動操縦)の要求においては、MLS誘導角度
及び実際の角度(第11図参照)が理想的な直線関係か
らずれる程度が制限される。これは、PFN及びCMN
の長手方向特性ではなく角度誘導信号の横方向精度特性
を指定する。長手方向特性では、航空機が滑空路からず
れる(曲がる)か又は管制装置のノイズ状動作を招く。
The linearity (autopilot) requirement limits the extent to which the MLS guided angle and the actual angle (see FIG. 11) deviate from the ideal linear relationship. This is PFN and CMN
Specifies the lateral precision characteristics of the angular guidance signal rather than the longitudinal characteristics of the angular guidance signal. Longitudinal characteristics may cause the aircraft to deviate from the runway (turn) or cause noisy operation of the control equipment.

横方向特性は、自動飛行管制システムに非安定性を招く
ことがある。
Lateral characteristics can lead to instability in automatic flight control systems.

MLS業界において数年間検討された後に、今日では、
EL誘導装置のためのPFN、CMN及び直線性が全て
アンテナの有効側部ローブレベルに基づくことが一般に
受は入れられるようになった。3つの特性(PFN、C
MN又は直線性)のうちのどれが有効側部ローブレベル
の仕様に対する駆動体であるかについて検討されている
。経路追従ノイズ(PFN)は、経路追従平均コースエ
ラーに関連したもので、航空機が追従することのできる
周波数成分によって生じる。管制運動ノイズ(CMN)
は、PFNが生じない状態で存在するが、走査されたM
LS信号は、航空機が追従できないような反発又はずれ
を指示する。最初は。
After several years of consideration in the MLS industry, today...
It has become generally accepted that the PFN, CMN and linearity for EL induction devices are all based on the effective side lobe level of the antenna. Three characteristics (PFN, C
MN or linearity) is the driver for the specification of effective side lobe levels. Path following noise (PFN) is related to the path following average course error and is caused by the frequency components that the aircraft is able to follow. Controlled movement noise (CMN)
exists without any PFN occurring, but the scanned M
The LS signal indicates a rebound or deviation that the aircraft cannot follow. Initially.

PFNが駆動体であることが議論されていた。1゜5°
のビーム巾アンテナのためのPFNが0.083″を越
えないようにするために必要とされる有効側部ローブレ
ベルは、−25dBである(地上反射係数がOdBであ
ると仮定すれば、PFNが±1.3フィートを越えては
ならないという工’  CAOM格から0.083’ 
(りPFN限界が導出される)。FAAによる成る分析
の後に、アンテナの位相中心が反射地面の20フイート
上にある場合に、航空機が滑走路スレッシュホールドの
2000フイ一ト以内である時にCMNが発生すること
が確認された。従って、FAAの第2のMLS取得のた
めの草案仕様においては、CMNが0゜045°を越え
ないように有効側部ローブレベルが指定される。これは
、1.5°ビーム巾のアンテナの場合、−30dBの有
効側部ローブレベルを必要とする。
It was discussed that PFN was the driver. 1°5°
The effective side lobe level required to ensure that the PFN does not exceed 0.083" for a beamwidth antenna of 0.083' from the CAOM scale.
(The PFN limit is derived). After analysis by the FAA, it was determined that CMN occurs when the aircraft is within 2000 feet of the runway threshold when the phase center of the antenna is 20 feet above the reflective ground. Therefore, in the FAA's second draft specification for MLS acquisition, effective side lobe levels are specified such that the CMN does not exceed 0°045°. This requires an effective side lobe level of -30 dB for a 1.5° beamwidth antenna.

実際の自動飛行管制システムの動作を模擬することに基
づいて、有効側部ローブレベルの仕様に対して直線性が
最も厳しい要求であるという結論に達している。模擬の
結果、自動飛行管制システムの性能を乗客が心地良く感
じるレベルに入るように確保するためには角度エラー限
界が0.024°を越えてはならないことが指示される
。このエラー限界は、1.5″′ビーム巾のアンテナの
場合に一36dBの有効側部ローブレベルに対応する。
Based on simulating the operation of an actual automatic flight control system, it has been concluded that linearity is the most stringent requirement for the specification of effective side lobe levels. The simulation results indicate that the angular error limit should not exceed 0.024° to ensure the performance of the automatic flight control system is within a level that is comfortable for passengers. This error limit corresponds to an effective side lobe level of -36 dB for a 1.5'' beamwidth antenna.

直線性の要求に対して検討した結果、仕様に対する適合
性を判断するための測定方法論が発行された。これに関
しては、有効側部ローブをアンテナ範囲において測定で
き且つ当局による設計認定をこれらのアンテナ測定範囲
に基づいて実施できることを理解されたい。
After consideration of linearity requirements, a measurement methodology was published to determine compliance with specifications. In this regard, it should be understood that effective side lobes can be measured at antenna ranges and design certification by authorities can be performed based on these antenna measurement ranges.

高度アンテナによって地上の方向に放射された側部ロー
ブは、鏡面反射によって主ビーム上に折り重なるように
される。この側部ローブの放射は、ビームを歪め、PF
N、CMN及び直線性のエラーを生じさせる。PFN及
びCMNの仕様は、角度誘導エラーの大きさを制限する
。然し乍ら、直線性のエラーは、最大角度誘導エラーと
、反射地面上のアンテナ位相中心の高さとの積に基づい
たものとなる。このエラーと高さの積が大きいと、自動
飛行管制システムの誘導ループ利得が、この管制システ
ムが不安定になるような点まで実質的に低下することに
なる。例えば、最大エラーが0゜045”であって且つ
位相の中心高さが20フイートである場合には、ループ
利得が+6dBと一40dB (第11図の「最大利得
スポット」及び「デッドスポット」)以下との間で変化
する。
The side lobes radiated by the altitude antenna in the direction of the ground are caused to fold onto the main beam by specular reflection. This side lobe radiation distorts the beam and PF
N, CMN and linearity errors. The PFN and CMN specifications limit the magnitude of the angular guidance error. However, the linearity error will be based on the product of the maximum angular guidance error and the height of the antenna phase center above the reflective ground. If this error multiplied by height is large, the guidance loop gain of the automatic flight control system will be substantially reduced to the point where the control system becomes unstable. For example, if the maximum error is 0°045" and the phase center height is 20 feet, then the loop gains are +6 dB and -40 dB ("maximum gain spot" and "dead spot" in Figure 11). Varies between:

平らな水平面の模型を用いて、自動飛行管制システムの
性能に対する側部ローブ放射の作用が定量化される。そ
の幾何学的な構成及び式が第12図に示されている。一
定の誘導路の場合については、エラーの大きさが本質的
に一定のま5であり1位相の変化は、直接的な信号と、
ELアンテナの地上像から発せられる間接的な信号との
経路差に起因するものである。
Using a flat horizontal model, the effect of side lobe radiation on the performance of automatic flight control systems is quantified. Its geometric configuration and formula are shown in FIG. For the case of a constant guideway, the magnitude of the error is essentially constant and a change in phase of one phase corresponds to the direct signal and
This is due to a path difference between the EL antenna and the indirect signal emitted from the ground image.

この模型は、小型ジェット機の自動滑空傾斜管制システ
ムの模擬に対して撹乱入力として使用された。自動飛行
管制システムの適否についての基準は、乗客が心地良さ
を感じるかどうかということである。第13図、第14
図及び第15図は、許容ピークMLS誘導エラー、高度
アンテナの位相中心高さ及び乗客の心地良さに対する模
擬の結果を概略的に示すものである。模擬は、高度アン
テナからjNMの距離において開始される。
This model was used as a disturbance input to simulate a small jet aircraft's automatic glide ramp control system. The criterion for the suitability of automatic flight control systems is whether passengers feel comfortable. Figures 13 and 14
The figures and FIG. 15 schematically illustrate the simulated results for acceptable peak MLS guidance error, altitude antenna phase center height and passenger comfort. The simulation begins at a distance of jNM from the altitude antenna.

第13図は、20フイートの位相中心高さと0.083
”のピークエラーの場合に、自動制御システムが不安定
であることを示している。垂直の加速度は、2.4:1
の係数で乗客が心地良いと感じるレベルを上回る。0.
045°のピークエラーの場合には、システムはかろう
じて安定し、位相中心高さが大きくて、例えば37フイ
ートの場合には、システムが不安定となることが予想さ
れる(エラー高さの積0.045°×37′は、最大エ
ラーが0.083”で且つ高さが20フイートの場合と
等しい)。第14図及び第15図は、同じ傾向を示して
おり、位相中心高さが20フイートで且つピークエラー
が0.083°の場合、垂直速度及び姿勢は、各々、4
:1及び2:1の係数で乗客が心地良いと感じるレベル
を越えることが示される。
Figure 13 shows a phase center height of 20 feet and 0.083
” indicates that the automatic control system is unstable. The vertical acceleration is 2.4:1.
The coefficient exceeds the level that passengers feel is comfortable. 0.
For a peak error of 045°, the system is barely stable; if the phase center height is large, say 37 feet, the system is expected to become unstable (the error height product 0 .045° x 37' is equivalent to a maximum error of 0.083" and a height of 20 feet). Figures 14 and 15 show the same trend, with a phase center height of 20 feet. feet and the peak error is 0.083°, the vertical velocity and attitude are each 4
It is shown that the coefficients of :1 and 2:1 exceed the level that passengers feel comfortable.

乗客が心地良いと感じるレベル内での有効側部ローブレ
ベル及び自動操縦性能の仕様に対して得られる情報を研
究することにより次のような結論に達する。
By studying the information available for the specification of effective side lobe levels and autopilot performance within the level of passenger comfort, the following conclusions are reached.

1、現在のPFNエラー限界(0,083’ )は受は
入れられない。
1. Current PFN error limit (0,083') is unacceptable.

2、現在の0MNエラー限界(0,045’)かろうじ
て受は入れられる(特に、20フイ一ト以上の高いアン
テナ位相中心高さが意図される場合)。
2. The current 0MN error limit (0,045') is barely acceptable (especially if high antenna phase center heights of 20 feet or more are intended).

3、調査したケースについては0.024″′の限界が
受は入れられると考えられる。
3. A limit of 0.024'' is considered acceptable for the investigated case.

4、有効側部ローブレベルの仕様については直線性が主
たるシステム要求である。
4. Linearity is the main system requirement for the specification of effective side lobe levels.

5、エラーと高さの積は、0.45” フィートを越え
てはならない。
5. The product of error and height shall not exceed 0.45” feet.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、アンテナ入力ポートに供給された信号が該ポ
ートに関連したアンテナ素子及び該関連素子に隣接した
アンテナ素子に送られるような3レベル空間フィルタを
含むアンテナシステムの概念を示す図、 第2図は、第1図に示された3レベル空間フィルタのプ
リント回路結合回路網の平面図、第3図は、3レベル空
間フィルタが4レベル空間フィルタとカスケード状にさ
れた本発明によるアンテナシステムの概念を示す図。 第4図は、第3図に示されたカスケード状の空間フィル
タのプリント回路結合回路網を示す平面図、 第5a図、第5b図及び第5c図は、各々、2レベル、
3レベル及び4レベルの結合を有する空間フィルタを用
いた本発明によるアンテナのアンテナパターンを示す図
、 第6a図は、カップラ及びその関連入力及び出力の概略
図、 第6b図は、結合値及び終端接続値を定める式のリスト
、 第6c図は、直列結合回路網を示す回路図。 第6d図は、5レベル空間フィルタを一般的に示す図、 第7図は、本発明に用いられる無限空間フィルタアンテ
ナのための原型回路網を示す図、第8a図は、本発明に
よる2つのカスケード状の8力ツプラ空間フィルタのア
ンテナシステムを示す概略図、 第8b図は、本発明による8ポ一ト空間フィルタの最適
な励起を示す表、 第8c図は1本発明による2つのカスケード状の4力ツ
プラ空間フィルタのモジュールアンテナシステムのユニ
ットセルを示す回路図、第9図及び第10回は、第8a
図に示されたゼロ希薄化空間フィルタのための計算され
たアンテナパターンを示す図、 第11図は、MLS誘導角度と実際の角度の理想的な関
係からのずれを制限する直線性要求を示すグラフ、 第12図は、自動飛行管制システムの性能に対する側部
ローブ放射の影響を定量化するのに用いられる平らな水
平面の模型の幾何学形状及び式%式% 第13図、第14図及び第15図は、乗客の乗り心地の
良さを考えた時の10フイート及び20フイートの高度
のアンテナ位相中心高さに対し、各々、垂直加速度、垂
直速度及び垂直姿勢の模擬結果をピークMLS誘導エラ
ーに関して概略的に示した図である。 1−8・・・アンテナ素子 9−16・・・出力ポート 17・・・空間フィルタ 18−25・・・入力ポート 26−33・・・移相器 34・・・ビーム操向ユニット 34−42・・・移相器の入力 43・・・電力分割器 44・・・信号発生器 54・・・制御ユニット 56−63.72−80・・・カップラ64−71・・
・送信ライン 81.82.83・・・終端接続部 109−116・・・カップラ 300・・・空間フィルタ ↑J パターン角度(度) パターン角度(度) FIG、 10
1 is a diagram illustrating the concept of an antenna system including a three-level spatial filter such that a signal applied to an antenna input port is routed to an antenna element associated with that port and an antenna element adjacent to the associated element; FIG. 2 is a plan view of the printed circuit combination network of the three-level spatial filter shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an antenna system according to the invention in which the three-level spatial filter is cascaded with a four-level spatial filter. Diagram showing the concept. 4 is a plan view of the printed circuit combination network of the cascaded spatial filter shown in FIG. 3; FIGS. 5a, 5b and 5c are two-level,
Figure 6a shows a schematic diagram of the coupler and its associated inputs and outputs; Figure 6b shows the coupling values and terminations. List of equations defining connection values. Figure 6c is a circuit diagram showing a series coupled network. FIG. 6d shows a general view of a five-level spatial filter; FIG. 7 shows a prototype network for an infinite spatial filter antenna used in the invention; FIG. 8a shows two FIG. 8b is a table showing the optimum excitation of the 8-point spatial filter according to the invention; FIG. The circuit diagrams illustrating the unit cells of the module antenna system of the four-power Tsupra spatial filter, Figures 9 and 10, are shown in Figure 8a.
FIG. 11 shows the calculated antenna pattern for the zero-rarefaction spatial filter shown in FIG. The graphs, Figure 12, illustrate the geometry and equations of a flat horizontal model used to quantify the effect of side lobe radiation on the performance of automatic flight control systems. Figure 15 shows the simulated results of vertical acceleration, vertical velocity, and vertical attitude for the antenna phase center heights of 10 feet and 20 feet when considering passenger ride comfort, respectively, and the peak MLS induced error. FIG. 1-8...Antenna element 9-16...Output port 17...Spatial filter 18-25...Input port 26-33...Phase shifter 34...Beam steering unit 34-42 ...Phase shifter input 43...Power divider 44...Signal generator 54...Control unit 56-63.72-80...Coupler 64-71...
・Transmission line 81.82.83...Terminal connection part 109-116...Coupler 300...Spatial filter ↑J Pattern angle (degree) Pattern angle (degree) FIG, 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)波エネルギ信号を空間の選択された角度領域に所
望の放射パターンで放射するためのアンテナシステムに
おいて、 N個の入力ポート及びN個の出力ポートを有するロスの
ない空間フィルタと、 所定の経路に沿って配置された複数のN個のアンテナ素
子より成り、各素子が上記空間フィルタの1つの出力ポ
ートのみに接続されているアパーチャと、 N個の移相器及びこの移相器を制御する手段より成り、
各移相器が、移相入力ポートと、上記フィルタの1つの
入力ポートのみに接続された移相出力ポートとを有して
いるビーム操向ユニットと、 波エネルギ信号を供給する供給手段であって、この供給
手段は、N個の信号出力ポートを有している電力分圧器
へ信号供給する信号発生器を含んでおり、該出力ポート
の各々が1つの移相入力ポートのみに接続されているよ
うな供給手段とを具備し、 これにより、波エネルギ信号が上記信号発生器によって
電力分圧器を通して供給された時には、電力分割器の信
号出力ポートによって供給された信号が該出力ポートに
関連したアンテナ素子及びそれに隣接するアンテナ素子
に結合され、上記アパーチャが上記所望の放射パターン
を主として上記空間の選択された領域内で格子ローブな
しで放射するようにさせることを特徴とするアンテナシ
ステム。 (2)上記空間フィルタは、複数のN個の第1結合手段
と、複数のN個の第2結合手段と、複数のN個の第3結
合手段とを備えており、上記第1結合手段の各々は、第
1の入力ポートと、第1の結合出力ポートと、第1の送
信出力ポートとを有しており、この第1の結合手段は、
その第1入力ポートに送られた波エネルギ信号をロスな
く分配するものであり、このような送られた信号は、第
1の所定の比に基づいて上記第1の結合出力ポート及び
第1の送信出力ポートに分配され、上記N個の第1入力
ポートは、上記空間フィルタのN個の入力ポートであり
、上記N個の第2の結合手段は、上記N個の第1結合手
段の間に介在され、その各々は、その右に隣接する第1
結合手段の第1結合出力ポートに関連した第2の左入力
ポートと、その左に隣接する第1結合手段の第1の送信
出力ポートに関連した第2の右入力ポートとを有してお
り、上記第2手段は第2の結合出力ポート及び第2の送
信出力ポートを有し、上記第2結合手段は、その第2の
左及び第2の右の入力ポートに送られた波エネルギ信号
をロスなしに結合及び分配するものであり、このような
送られた信号は、第2の所定の比に基づいて上記第2の
結合出力ポートと第2の送信出力ポートとに分配され、
上記N個の第3結合手段は、上記N個の第2結合手段の
間に介在され、その各々は、その右に隣接する第2結合
手段の第2の結合出力ポートに関連した第3の左入力ポ
ートと、その左に隣接する第2結合手段の第2の送信出
力ポートに関連した第3の右入力ポートとを有し、上記
第3の結合手段は第3の出力ポートを有しており、上記
第3の結合手段は、上記第3の左入力ポート及び第3の
右入力ポートに送られた波エネルギ信号をロスなしに結
合するものであり、このような送られた信号は、第3の
所定の比に基づいて第3の結合出力ポートによって結合
されて供給され、上記N個の第3出力ポートは上記空間
フィルタのN個の出力ポートである請求項1に記載のシ
ステム。 (3)上記第1の所定の比は上記第3の所定の比に等し
い請求項2に記載のシステム。 (4)上記第2の所定の比(C2)は、次の式C1^2
=1/2(1+√(f1−C2^2))に基づいて上記
第1の所定の比(C1)に関係付けされる請求項3に記
載のシステム。 (5)上記空間フィルタは、更に、上記第2手段と第3
手段との間に配置された複数のN個の第4結合手段を備
え、このN個の第4手段の各々は、上記N個の第2結合
手段の間に介在され、そしてその各々は、その右に隣接
する第1結合手段の第2結合出力ポートに関連した第4
の左入力ポートと、その左に隣接する第1結合手段の第
2送信出力ポートに関連した第4の右入力ポートとを有
しており、上記第4手段は、第3の右入力ポートに関連
した第4の結合出力ポートと、第3の左入力ポートに関
連した第4の送信出力ポートとを有しており、上記第4
の結合手段は、第4の左及び第4の右の入力ポートに送
られた波エネルギ信号をロスなしに結合し分配するもの
であり、このように送られた信号は、第4の所定の比に
基づいて第4の結合出力ポート及び第4の送信出力ポー
トに分配される請求項2に記載のシステム。 (6)上記第1の所定の比は上記第3の所定の比に等し
くそして上記第2の所定の比は上記第4の所定の比に等
しい請求項5に記載のシステム。 (7)上記第2の所定の比(C2)は、次の式C1^2
=1/2=C2√(1−C2^2)に基づいて上記第1
の所定の比(C1)に関係付けされる請求項6に記載の
システム。(8)上記空間フィルタは、分配手段と、第
1送信手段と、結合手段とを備えており、上記分配手段
は、N個の分配入力ポートと、2N個の分配出力ポート
とを有していて、上記分配入力ポートに送られた波エネ
ルギ信号をロスなく分配するものであり、このように送
られた信号は、第1の所定の比に基づいて分配出力ポー
トに分配され、上記N個の分配入力ポートは空間フィル
タのN個の入力ポートであり、上記第1の送信手段は、
2N個の分配出力ポートの1つのみに各々関連した2N
個の第1送信入力ポートと、2N個の第1送信出力ポー
トとを有しており、上記第1送信手段は、上記第1送信
入力ポートに送られた波エネルギ信号をロスなく結合し
分配するものであり、このように送られた信号は、第2
の所定の比に基づいて結合されて第1送信ポートに分配
され、上記結合手段は、2N個の第1送信出力ポートの
1つのみに各々関連した2N個の結合入力ポートと、N
個の結合出力ポートとを有しており、上記結合手段は、
上記2N個の結合入力ポートに送られた波エネルギ信号
をロスなく結合するためのものであり、このような送ら
れた信号は、第3の所定の比に基づいて結合出力ポート
で結合され、上記N個の結合出力ポートは、空間フィル
タのN個の入力ポートである請求項1に記載のシステム
。 (9)上記第1の所定の比は上記第3の所定の比に等し
い請求項8に記載のシステム。 (10)上記第2の所定の比(C2)は、次式C1^2
=1/2(1+√(1−C2^2))に基づいて上記第
1の所定の比(C1)に関係付けされる請求の項9に記
載のシステム。 (11)上記空間フィルタは、更に、上記第1の送信手
段と上記合成手段との間に配置された第2の送信手段を
備えており、該第2の送信手段は、2N個の第1送信出
力ポートの1つのみに各々関連した2N個の第2の送信
入力ポートと、2N個の結合入力ポートの1つのみに各
々関連した2N個の第2の送信出力ポートとを有し、上
記第2の送信手段は、上記第2の送信入力ポートに送ら
れた波エネルギ信号をロスなしに結合し分配するための
ものであり、このような送られた信号は、第4の所定の
比に基づいて結合されて上記送信出力ポートに分配され
る請求項8に記載のシステム。 (12)上記第1の所定の比は上記第3の所定の比に等
しくそして上記第2の所定の比は上記第4の所定の比に
等しい請求項11に記載のシステム。 (13)上記第2の所定の比(C2)は、次式C1^2
=1/2+C2√(1−C2^2)に基づいて上記第1
の所定の比(C1)に関連される請求項12に記載のシ
ステム。 (14)上記フィルタは、N個の入力ポートと、N個の
出力ポートとを有する第1及び第2のカスケード状のロ
スなしの空間フィルタより成る請求項1に記載のシステ
ム。 (15)上記空間フィルタは、単一の基体上に配置され
たプリント回路である請求項2ないし14に記載のシス
テム。
[Claims] (1) An antenna system for radiating wave energy signals into a selected angular region of space in a desired radiation pattern, comprising: a lossless antenna system having N input ports and N output ports; a spatial filter; an aperture consisting of a plurality of N antenna elements arranged along a predetermined path, each element being connected to only one output port of the spatial filter; N phase shifters; comprising means for controlling this phase shifter;
each phase shifter comprises: a beam steering unit having a phase shift input port and a phase shift output port connected to only one input port of said filter; and supply means for providing a wave energy signal. The supply means includes a signal generator for supplying a signal to a power voltage divider having N signal output ports, each of which is connected to only one phase shift input port. supply means such that when a wave energy signal is supplied by said signal generator through a power voltage divider, the signal supplied by the signal output port of the power divider is connected to said output port. An antenna system coupled to an antenna element and an antenna element adjacent thereto, characterized in that the aperture causes the desired radiation pattern to be radiated primarily within a selected region of the space without grating lobes. (2) The spatial filter includes a plurality of N first coupling means, a plurality of N second coupling means, and a plurality of N third coupling means, and the first coupling means each has a first input port, a first coupling output port, and a first transmission output port, and the first coupling means includes:
The wave energy signal sent to the first input port is distributed without loss, and such sent signal is distributed to the first combined output port and the first combined output port based on a first predetermined ratio. The N first input ports are the N input ports of the spatial filter, and the N second coupling means are distributed between the N first coupling means. , each of which has a first
a second left input port associated with the first coupling output port of the coupling means and a second right input port associated with the first transmission output port of the first coupling means adjacent to the left thereof; , the second means has a second coupling output port and a second transmission output port, the second coupling means transmitting a wave energy signal to its second left and second right input ports. The transmitted signal is distributed to the second combination output port and the second transmission output port based on a second predetermined ratio,
The N third coupling means are interposed between the N second coupling means, each of which has a third coupling output port associated with the second coupling output port of the second coupling means adjacent to the right thereof. a left input port and a third right input port associated with a second transmission output port of the second coupling means adjacent to the left thereof, said third coupling means having a third output port; The third coupling means couples the wave energy signals sent to the third left input port and the third right input port without loss, and such sent signals are , and wherein the N third output ports are the N output ports of the spatial filter. . 3. The system of claim 2, wherein the first predetermined ratio is equal to the third predetermined ratio. (4) The second predetermined ratio (C2) is calculated using the following formula C1^2
4. The system according to claim 3, wherein said first predetermined ratio (C1) is related to said first predetermined ratio (C1) on the basis of =1/2(1+√(f1-C2^2)). (5) The spatial filter further includes the second means and the third means.
and a plurality of N fourth coupling means disposed between the N fourth coupling means, each of the N fourth coupling means being interposed between the N second coupling means, and each of the N fourth coupling means having: a fourth coupling output port associated with the second coupling output port of the first coupling means adjacent to the right thereof;
and a fourth right input port associated with the second transmission output port of the first coupling means adjacent to the left thereof, the fourth means being connected to the third right input port. an associated fourth coupling output port and a fourth transmitting output port associated with the third left input port;
The coupling means is for coupling and distributing the wave energy signals sent to the fourth left and fourth right input ports without loss, and the signals sent in this way are connected to the fourth predetermined input ports. 3. The system of claim 2, wherein the distribution is based on the ratio between the fourth combined output port and the fourth transmit output port. 6. The system of claim 5, wherein the first predetermined ratio is equal to the third predetermined ratio and the second predetermined ratio is equal to the fourth predetermined ratio. (7) The second predetermined ratio (C2) is calculated using the following formula C1^2
Based on =1/2=C2√(1-C2^2), the above first
7. The system according to claim 6, wherein the system is associated with a predetermined ratio (C1) of . (8) The spatial filter includes a distribution means, a first transmission means, and a coupling means, and the distribution means has N distribution input ports and 2N distribution output ports. The wave energy signal sent to the distribution input port is distributed without loss, and the signal sent in this way is distributed to the distribution output port based on the first predetermined ratio, and the wave energy signal sent to the distribution input port is distributed to the distribution output port based on the first predetermined ratio. The distribution input ports of are the N input ports of the spatial filter, and the first transmitting means is
2N each associated with only one of the 2N distribution output ports
The first transmission means has 2N first transmission input ports and 2N first transmission output ports, and the first transmission means combines and distributes the wave energy signals sent to the first transmission input ports without loss. The signal sent in this way is
are coupled and distributed to the first transmission ports based on a predetermined ratio of N
The coupling means has a coupling output port of
The wave energy signals sent to the 2N combined input ports are combined without loss, and these sent signals are combined at the combined output port based on a third predetermined ratio, 2. The system of claim 1, wherein the N combined output ports are N input ports of a spatial filter. 9. The system of claim 8, wherein the first predetermined ratio is equal to the third predetermined ratio. (10) The second predetermined ratio (C2) is calculated using the following formula C1^2
10. The system according to claim 9, wherein said first predetermined ratio (C1) is related to said first predetermined ratio (C1) on the basis of =1/2(1+√(1-C2^2)). (11) The spatial filter further includes a second transmitting means disposed between the first transmitting means and the combining means, and the second transmitting means includes 2N first transmitting means. 2N second transmit input ports each associated with only one of the transmit output ports, and 2N second transmit output ports each associated with only one of the 2N combined input ports; The second transmission means is for combining and distributing the wave energy signal sent to the second transmission input port without loss, and such a sent signal is transmitted to a fourth predetermined signal. 9. The system of claim 8, wherein the transmission output ports are combined and distributed based on a ratio. 12. The system of claim 11, wherein the first predetermined ratio is equal to the third predetermined ratio and the second predetermined ratio is equal to the fourth predetermined ratio. (13) The second predetermined ratio (C2) is calculated by the following formula C1^2
Based on =1/2+C2√(1-C2^2), the above first
13. The system according to claim 12, associated with a predetermined ratio (C1) of . 14. The system of claim 1, wherein the filter comprises first and second cascaded lossless spatial filters having N input ports and N output ports. 15. The system of claim 2, wherein the spatial filter is a printed circuit disposed on a single substrate.
JP63025542A 1988-02-05 1988-02-05 Phased array antenna with coupler in spatial filter configuration Expired - Lifetime JP2720972B2 (en)

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