JPH01502872A

JPH01502872A - 複数レベルビーム形成回路網

Info

Publication number: JPH01502872A
Application number: JP63502960A
Authority: JP
Inventors: トンプソン，ジエームス・デイ
Original assignee: ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-09-28
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: DE3855734D1; EP0307445A1; DE3883327T2; EP0513856B1; EP0513856A3; JPH07105659B2; CA1301311C; US4924234A; DE3855734T2; DE3883327D1; EP0307445B1; WO1988007770A1; EP0513856A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】複数レベルビーム形成回路網技術分野本発明は、ラジオ周波数を伝送するビーム、特にマイクロウェーブ周波数を形成する装置に関し、さらに特定すれば、本発明はアクティブ・フェーズ・アレイ・アンテナによって複数の信号を伝送するビーム形成回路網に関する。本発明は、特に、通信衛星の通信アンテナに接続されかつ内蔵された信号ラインを改良するための複数レベルすなわち複数層のビーム形成回路網に関する。

背景たとえば通信衛星を使用するマイクロウェーブ通信システムにおいては、アンテナビーム信号を形成する回路網が設けられており、この回路網は通信アレイを駆動し、また所定の目的箇所に向けて通信信号を伝送する伝送ビームを形成するために使用される。このビーム形成回路網の初期の形式のものは、周波数走査レーダに用されており、周波数走査ビームを形成するように構成されている。このような初期のビーム形成回路網は、複雑な伝送ラインの途中に単一の周期的な遅延回路を備えており、同時にひとつのビームしか形成できないものであった。また、比較的大きい角度の範囲を走査する場合には、このビームを一連の小さい角度ステップとし、各ステップをレーダートランスミッタの周波数ステップに対応させるように構成されている。このようなシステムは、時間シーケンシャルな構成となる。

また、別の場合には、共振回路遅延回路網が採用され、このアンテナビームの周波数アドレスをおこなうように構成されている。しかし、この周波数およびバンド幅は比較的低く、また伝送ラインに必要な遅延回路を設けると実際のものではこれが長くなりすぎるので、複数の共振回路が採用されている。

通信衛星では、その周波数が高いとともに、この衛星と小さな地上局との間のダウンリンクチャンネルでは操向可能な複数のアンテナビームを同時に形成しなければならないので、上述したようなビーム形成回路網は適当ではない。たとえば、本願とおなし出願人になる米国特許出願Ｎｏ．８９８。

９８２、１９８６年８月１４日出願、発明者Ｈ．Ａ。

Ｒｏ　ｓ　ｅ　ｎ，名称「周波数アドレス可能な高ゲインダウンリンクビームを備えた衛星通信システム」が参考として掲げられる。この出願になるシステムは、衛星と開口の小さな多数の地上局との間で通信するもので、この衛星のＥＩＲＰおよびバンド幅を最大にできるようにするものである。このシステムでは、ダウンリンクに高い指向性の連続したビームを使用し、ＥＩＲＰを増加させ、また割当てられた周波数スペクトルを共用できるようにしたものである。この結果、点一点間サービスの通信チャンネル数が最大となるものである。中間変調成分を消滅させることにより、マルチキャリヤ・トランスミッタの効率を高くでき、またこのトランスミッタにパワーを蓄積することにより降雨減衰を克服できるものである。

これら多くの使用者の間の接続は、フィルタ結合マトリクスおよび高指向性のアドレス可能なダウンリンクビームを使用することによって達成される。

上述の出願に開示された通信衛星に使用されているビーム形成回路網によれば、従来のビーム形成回路網の不具合を解消できる。この回路網は、本願と同じ出願人の米国特許で願Ｎｏ．８９６，９１１、１９８６年８月１４日出願、発明者Ｈ．Ａ．Ｒｏｓｅｎ，名称「ビーム形成回路網」に開示されている。

このビーム形成回路網は、同時に複数のアンテナビーム信号を形成することができ、これらのビームを対応する複数の目的地域にそれぞれ送り、これらのビーム中には地域に対応して割当てられた複数のサブチャンネルが含まれている。この回路網には第１の複数のラインが設けられ、これらはそれぞれ複数の信号を伝送し、また第２の複数の離間したラインを備え、これら２組のラインは交差点で互いに交差するように構成されている。これら第１および第２の複数のラインは、交差点においてクロスガイドカプラによって互いに結合され、第１のラインを伝送する信号のエネルギの一部はこの第２のラインに転送され、この第２のラインの出力によってアンテナビームが形成され、このビームには対応する地域に割当てられたサブ信号が含まれている。この第１の複数のラインの交差点の間隔および幅はあらかじめ設定されており、各サブ信号に所定の位相シフトが生じるように構成され、これによってサブ信号が対応する地域に応じて操向される。よって、この通信衛星に使用されるビーム形成回路網は高度に操向可能であり、ダウンリンクビームは異なる地域に対応して別々に配置され、各地域で同じ周一波数帯域を使用でき、したがってこれらすべての地域でおなし周波数帯域を共用できる。

上述したようなビーム形成回路網では、共振回路等を使用しないでアンテナビーム信号に時間的な遅延を与えることが好ましい。また、このような回路網は構造が簡単で容易に製造できることが好ましい。上記の２つの米国特許出願に開示されているような回路網は、単一な平面上に構成されている。

このような構成のものは、従来のソリッドステートパワー増幅器およびアクティブ・フェーズ・アンテナ・アレイを駆動する場合には満足すべきものである。

このようなアクティブ・フェーズ・アレイによってアンテナビームを形成する場合には、アレイ要素の励起係数を等しくしないことが必要となる場合がある。このようなことは、所定のサイドローブレベルおよび所定のビーム形状を得るためになされる。アクティブ・フェーズ・アレイ・アンテナで形成される周波数アドレス可能なアンテナビームは、狭いビーム幅で効果的に走査でき、ゲインが高く、またサイドローブレベルが低いことが要求される。このサイドローブレベルを低くするには、このアレイに供給される信号の組の振幅分布を理想的なテーラ− 分布にする必要があり、このテーラ−分布とは、「ＩＲＥ　トランスアンテナおよび伝送Ｊｐｐ。

１６〜２８　（１９５５年１月）のＴ、Ｔａｙｌｏｒ著、「狭いパン１幅と低いサイドローブを得るためのラインソースアンテナの設計」なる記事に開示されているような、対称でテーバ状の分布である。

複数のパワー増幅器を用いて飽和点またはその近傍でこの振幅をテーバ状にし、またパワーを保存して効率を高め、この衛星のパワーを有効に使用するために、新たな増幅器システムが提案されている。この新たな等パワー増幅器システムは本願と同じ出願人になる米国特許出願Ｎｏ、−−−−−（代理人事件番号Ｎｏ、ＰＤ−８６２８４）　、名称「アンテナアレイ用の等パワー増幅器システムおよびその配置方法」に開示されている。この新たな増幅器システムは、各種の増幅器をこのシステムに使用するための通常とは異なる信号ラインを必要とし、前述した米国特許出願Ｎ　ｏ、８９６゜９１１に開示されているビーム形成回路網を使用する場合より複雑となる。

本発明の基本的な目的は、信号伝送経路を簡略化し、またビーム形成回路網と上記の米国特許出願に開示されているような等パワー増幅器との接続を簡略化することにある。また、本発明の別の目的は、このようなビーム形成回路網を使用した場合の衛星の通信機器収容部の容積を確保することにある。

さらに本発明の別の目的は、通信用の複数のアンテナビーム信号を形成してこれらを複数の伝送信号で複数の地域に送り、また振幅をティラー分布のような所定のテーバ状の振幅分布にすることができるビーム形成回路網を提供するものである。

発明の概要このような目的を達成するために、本発明は、ビーム形成回路網を備え、この回路網は、ひとつの伝送信号から複数の出力信号を形成し、これらは相互に所定の関連を有し、アレイアンテナのアレイを所定のパターンで励起するように構成されている。このビーム形成回路網は：電装信号を搬送する第１のラインと；−組の第２のラインを備え、この第２のライン互いに離間し、また所定の角度で作動的に配置され、交差点で上記第１のラインと交差し、これら交差点で第１のラインと結合され、第１のラインを伝送される信号のエネルギの一部がこの第２のラインに移転され、この第２のラインからの出力によってアレイから電磁波の通信がなされる。この第１のラインは互いに離間した第１および第２部分を有し、これらは互いに相違する第１および第２のレベルを形成する。

また、この−組の第２のラインは第１および第２のサブセットを備え、これらは上記第１のラインの第１および第２の部分にそれぞれ対応し、この第２のラインの第１のサブセットは第１のラインの第１の部分と結合し、またこの第２のラインの第２のサブセットは第１のラインの第１の部分と結合している。

本発明のビーム形成回路網は、第２のラインの第１のサブセットのひとつが第２のラインの第２のサブセットのひとつと隣接して配置されている。上記第１のラインの第１および第２の部分の一端部が共通の信号スプリット装置に結合されており、もし必要ならばこの第１のラインの第１および第２の部分に同時に伝送信号を供給することができる。また、この回路網は、第１のラインの第２の部分に所定の時間遅延を与える長さの部分を有しており、この第１のラインの第１の部分を通過して送られる伝送信号がこの部分を通過する際にこの長さに対応した所定の遅延が生じるように構成されている。

本発明によるビーム形成回路網は、端に上記したような第２のラインに別々の交差点で結合した第１のラインを追加することにより、１以上の伝送信号から励起パターンを形成することかできる。また本発明によるビーム形成回路網は、励起パターンを形成し、パワー増幅した後にアクティブ・フェーズ・アレイ・アンテナに供給し、１または複数の操向可能なビームすなわちスポットビームを形成できる。本発明のビーム形成回路網は小形であり、空間を必要としないので、衛星等に搭載する場合等に有利である。また、複数のレベルを有し、第２のラインの第１のサブセットのひとつは第２のラインの第２のサブセットのひとつと隣接しており、この回路網と新規な等パワー増幅器システムとの間の信号ラインの構成が簡単となる。

本発明の上記およびその他の目的、特徴は、以下の図面を参照した以下の詳細な説明によって明白となる。

図面の簡単な説明第１図は、周波数共用形の新規な等パワー増幅器およびシステムを搭載した通信衛星の斜視図；第２図は、第１図の衛星の通信回路の実施例のブロック図；第３図は、第１図の衛星でカバーされる複数の連続した受信地域を示し、また基本的な地域をクロスハツチングで示す米国の図；第４図は、第１図に示す衛星の複数の連続した送信地域を示す米国の図；第５図は、アクティブ・フェーズ・送信アンテナの概略的な正面図；第６図は、この送信アンテナビームのゲインを、ビーム中心から東西方向におけるこの衛星によってサービスされる各地域にわたる変化を示す線図；第７図は、南北方向にわたるゲインの変化を示す第６図と同様の線図；第８図は、本発明のビーム形成回路網の実施例を新規な等パワー増幅器とともに示す平面図；第９図は、第８図のビーム形成回路網の９−９線に沿う断面図；第１０図は、第８図のビーム形成回路網の１０−１０線に沿う断面図；第１１図は、第８図のビーム形成回路網の１１−１１線に沿う断面図；第１２図は、信号の流れを示すビーム形成回路網の一部の平面図；第１３図は、第５図はアクティブ・フェーズ・アレイの一部を拡大した側面図；第１４図は、狭いダウンリンクビーム幅と低いサイドローブを得るためのアレイの第５図の要素に供給される励起パターンに対応した信号振幅の分布を示し、図中の下方のＵ字状の線は、本発明の方法によって選定され、共通の一対の等パワー増幅器で増幅される励起パターンからの対をなす信号を示し；第１４図は、一対の等パワー増幅器によって共通に増幅される２組の対をなす信 “号を示す第１４図と同様な図；第１６図は、単一の等パワー増幅器の概略図；第１７図は、等パワー増幅器を使用してスポットビームを伝送する衛星の通信回路の簡単なブロック図である。

好ましい実施例の説明上述の技術的な説明に関連した以下の本発明の説明によって、本発明の技術分野の技術者であれば、静止通信衛星用の送信アンテナシステムを構成しまた使用することができるであろう。この技術分野の技術者であれば、この好ましい実施例を各種変更することは容易であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でこの基本的な原理を他の実施例に適用することは容易である。よって、本発明は説明する実施例には限定されず、この明細書で開示される広い範囲の原理および特徴に基づくものである。

第１図および第２図には、たとえば周波数共用形の通信衛星１０に搭載されるアンテナシステムの放射要素のアレイを駆動する励起パターンを形成するビーム形成回路網を示す。

この新規なビーム形成回路網は、前述した新規な等パワー増幅器に使用するのに適したものである。この衛星システムは、スピン安定形の通信衛星で、周波数共用形のもので、前記の米国特許出願Ｎｏ、８９６，９８２に開示されているようなものである。この衛星は、地球上の静止軌道上に置かれるもので、本発明のビーム形成回路網を説明するために示したものである。

この衛星１０は、点一点間の２方向通信を狭いバンド幅の音声およびデータ通信でおこなうもので、たとえば小さな開口の局との間でＫｕバンドの周波数で通信をおこなう。周波数分割マルチアクセス（ＦＤＭＡ）および割当て周波数スペクトルの共用を採用しているので、単一の線形偏波で数千の通信チャンネルを同時に得ることができる。このアンテナシステムは大形の反射器アセンブリ１２を備え、このものは２つの対向した偏波反射器１２ａ、１２ｂから構成されている。

これら２つの反射器１２ａ、１２ｂは、それらの中央部を横切る共通の軸を中心として相対的に回転される。この点一点間通信システムは、送信アレイ２０、パラボラ副反射器２２および受信フィードホーン１６のアレイを備えている。これらの受信フィードホーン１６は、反射器１２ａの焦点面上に配置されている。この送信アレイ２０の前方の周波数選択スクリーン１８のやや下方には上記の副反射器２２が配置されている。この周波数選択スクリーン１８は、２つの対向した偏波半部分１８ａ、１８ｂら構成され、これらは異なる周波数バンドを分離するダイプレクサとして作用する。よって、送信および受信信号は効果的に分離される。なお、これらはたとえばそれぞれ１１．７〜１２．２ＧＨｚおよび１４．０〜１４．５ＧＨｚの間の５００ＭＨｚの周波数バンドが割当てられている。送信アレイ２０から放射された信号は、副反射器２２でスクリーン１８の部分１８ｂに向けて反射される。

この信号は、スクリーン１８の部分１８ｂで反射されて大形の反射器１２ｂに向けられ、ここで反射して点一点間の信号として地球に送られる。この副反射器２２と主反射器１２は、送信アレイ２０から放射されるビームパターンを増強および拡大する作用をなす。このような構成によって、大きな開口のフェーズアレイが形成される。

第３図には、点一点間サービスに使用される矩形のビームカバー範囲を示す。この例では、サービスする地域は米国本土である。この点一点間受信システムは、４つの受信地域３２．３４．３６．３８から衛星に向けて放射される４つの受信ビームＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４から構成されている。これら４つのビームパターン輪郭３２，３４，３６．３８の信号強度は、これら各ビームのピーク値から約３ｄＢである。

このアンテナビームはこれらを充分に分離できるように設計され、周波数スペクトルが４回共用できるように構成され、クロスハツチングした地域３９，４１，４３．４４でそれぞれ周波数スペクトルの１回の使用ができるように構成されて３５．３７をそれぞれカバーする送信ビームＴ１．Ｔ２゜Ｔ３．Ｔ４を示し、これらはたとえば米国本土全体のサービス地域をカバーするように構成されている。これらビームＴ１〜Ｔ４は複数の別々のダウンリンクビームから構成され、これらは各地域３１．３３．３５．３７毎の別々のダウンリンク局に向けて放射される。この送信地域３１．３Ｂ、３５゜３７の幅は前記受信地域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の幅と略等しく゛設定されている。

上記の各受信ビームＲ１〜Ｒ４および送信ビームＴ１〜Ｔ４は、それぞれ１４．０から１４．５ＧＨｚの間のアップリンク周波数帯域５００ＭＨｚ、および１１．７から１２．２ＧＨｚの間の５００ＭＨｚのダウンリンク周波数帯域全体を使用する。この全体の周波数帯域（５００ＭＨｚ）は複数のチャンネルたとえば１６のチャンネルに分割され、各チャンネルは利用バンド幅２７ＭＨｚ、間隔３０ＭＨｚである。また、これらの１６のチャンネルは約８００のサブチャンネルに分割される。したがって、各地域にはそれぞれ１２．５００　（１６チヤンネルｘ８００サブチヤンネル）の毎秒３２キロビツトのチャンネルが任意の時間に形成できる。

このようなシステムの通信構成によれば、任意の地上局から他の任意の地上局に直接通信ができる。よって、単一の偏波で国内全体にわたって合計５０，０００のサブチャンネルが形成できる。

また、第１図ないし第５図に示すように、各ダウンリンクビームは送信アレイ２０によって発生され、このアレイの開口は２つの共通の焦点のパラボラ反射器２２および１２ｂｌ：ｌ：よって拡大される。この送信アレイ２０は、複数たとえば４０の送信ウェーブガイド要素１０６を並列な関係で配置して構成されている。これら要素１０６はステイブと称されているもので、第２図に示すような送信増幅システム１００によって駆動され、このシステムに゛ついては後に説明する。パワー全体はこのアレイ２０の各要素１０６に供給され、この供給の態様は均一ではなく最端の要素が１０ｄＢ以上となるようなテーバ状に供給される。このようなダウンリンクビームのテーバは、このアレイ２０の要素１０６の位置に対応して送信信号の強さを調整することによっておこなう。

第６図および第７図に示すように、このアレイ２０の励起パターンは伝送二次パターンの特性に対応して決定される。

特に、各ダウンリンクビームの東西方向については、要素１０６に供給される信号の位相をアレイ２０に沿って順次変化させることによって決定される。このような位相変化は、後に説明する第２図に示すようなビーム形成回路網９８によって達成される。この位相変化は周波数の関数である。さらに、この送信ビームの送信ゲインは、サイドローブが低くなるように調整され、これによって隣接する地域３１．３３゜３５、　３７　（第４図参照）で周波数が共用できるようになる。

このサイドローブのレベルはビーム中心より３０ｄＢ低く、よって隣接する地域の間の干渉は無視できる提手さい。

第７図には、南北方向の送信ビームパターンを示す。このアレイの要素１０６は、南北１．４°のカバー範囲で略平坦なパターンとなるように励起される。

第２図には、この点一点間通信システムの受信および送信信号の流れおよびその回路を示す。この点一点間の受信信号６４〜７０は受信信号であり、これらはこの衛星でカバーする各受信地域３２．３４，３６．３８から送られる。これらの受信信号６４〜７０はスイッング回路７６に入力され、この回路は入力ライン６４〜７０を符号７４で示す７つのレシーバのうちの４つの対応するレシーバに選択的に接続する。

これらレシーバ７４は通常の構成のもので、そのうちの３つは冗長性を与えるためのものである。これらレシーバ７４はフィルタ接続マトリクス９０のフィルタを駆動する作用をなす。ライン６４〜７０に接続されたこれらレシーバ７４の出力は、第２のスイッチング回路７８で結合されて４つの受信ラインＲ１〜Ｒ４を介してフィルタ接続マトリクス９０に送られる。このマトリクス９０は、受信地域３２，３４，３６゜３８と送信地域３１．３３．３５．３７の間を接続する手段を構成するものである。このフィルタの出力Ｔ１〜Ｔ４は、この衛星１０によってサービスする４つの送信地域３１゜３３．３５．３７にそれぞれ対応している。

この送信信号Ｔ１〜Ｔ４はそれぞれスイッチング回路９４によって６個の駆動増幅器９２のうちの４個に送られ、これら増幅器９２ののうちの２個は故障の場合のバックアップ用である。増幅器９２からの出力は同様のスイッチング回路９６を介してビーム形成回路網９８に送られる。

また、この通信衛星１０のその他の特徴、たとえばアレイ２０およびフィルタ接続マトリクス９０の構成等は、前述の米国特許出願Ｎｏ、８９６，９１１および８９６．９８２に詳細に開示されており、よって本発明の等パワー増幅器システムおよび方法の説明に必要な部分以外は説明を省略する。

このビーム形成回路網９８は４つの遅延ラインを備えており、これらは送信信号Ｔ１〜Ｔ４を伝送し、これら多数の送信遅延ラインは直交して配置されかつこれら送信信号遅延ラインに沿って等間隔に接続されている。これら遅延ラインの間隔および幅は、送信地域３１．３３，３５．３７に対応した周波数において、所定の中心バンドのビーム偏向およびビーム走査率を与えるように設定されている。この４つの遅延ラインからの送信信号は、第８〜１２図に関連して説明するようなビーム形成回路網によって結合され、等パワー増幅器システム１００に入力される。以下に説明する実施例において、この増幅作用をなすために４０個のソリッドステートパワー増幅器（ＳＳＰＡｓ）が設けられている。第２図に示すように、中央の等パワー増幅器システム１０４には４０個のうちの３２個の５ＳＰＡｓが設けられ、ビーム形成回路網９８で形成された４０の信号のうちの３２個を増幅する。

この他の８個の信号は低増幅信号であり、各４個ずつの５ＳＰＡｓで構成される２つのサイド増幅器グループ１１０で別に増幅される。これら８個の増幅器はそれぞれパワー率が等しく、かつこの他の３個の５ＳＰｓのパワー率より低い。

この中央システム１０４およびサイドグループ１１０からの４０の出力は、それぞれ送信アレイ２０の各放射要素に接続されている。

第８図に示すように、このビーム形成回路網９８　（ＢＦＮ）は全体が略円弧状に形成され、この衛星１０の通常は環状をなすデスパン通信プラットホーム１１２（一部のみ示す）に容易に収容できるように構成されている。信号が通過する送信遅延ラインを構成するのＢＦＮを円弧状のパターンとすることにより、正しい長さで信号梁と適切に結合し、前述したようにこのものは径方向に延長したウェーブガイドアセンブリを適切に形成する。前述の米国特許出願Ｎｏ、８６゜９１１および８９６，９８２には、同様にＢＦＮが開示されており、このものは４０個の径方向に延長したウェーブガイドアセンブリを備え、これらは同一平面上に等間隔に所定の角度で配置されている。このような単一レベルのＢＮＦは、必要に応じて等パワー増幅器システムに利用できる。しかし、ＢＮＦと中央等パワー増幅器システム１０４との間の信号ラインの構成および容積を改良するために、本発明のＢＮＦ９８では第９図ないし第１１図に示すように径方向ライン梁は２つのレベルすなわち２つの平面上に配置されている。

第８図に示すように、このビーム形成回路網９８は４つの周方向に延長した送信遅延ライン１６８，１７０，１７２゜１７４を備え、これらはそれぞれ送信信号Ｔ１〜Ｔ４を伝送するように構成され、また複数の径方向に延長したウェーブガイド・アセンブリ１７６を備えている。この実施例では、４０のウェーブガイド・アセンブリ１７６が備えられ、これらはそれぞれ送信アレイ２０の放射要素１０６に対応している。これらウェーブガイド・アセンブリ１７６は、上記の遅延ライン１７８〜１７４と交差し、これらは等間隔に所定の角度で配置され、これら遅延ライン１６８〜１７４全体が円弧状に配置されており、この円弧は中心すなわち軸１１４を有している。上記の送信信号Ｔ１は遅延ライン１７００Å力端１７１に入力端れ、また送信信号Ｔ２は遅延ライン１６８の入力端１６９に入力され、また送信信号Ｔ３は遅延ライン１７４の入力端１７５に入力され、さらに送信信号Ｔ４は遅延ライン１７２の入力端１７３に入力されるように構成されている。

また、上記の各ウェーブガイド・アセンブリ１７６は径方向のライン梁を形成し、上記の遅延ライン１６８〜１７４にそれぞれ結合され、所定の梁作動をなすように構成されている。また第１２図に示すように、これら各ウェーブガイド・アセンブリ１７６と遅延ライン１６８〜１７４との交差点では、クロスガイド・カプラ１８０が構成され、これら遅延ライン１６８〜１７４とウェーブガイド・アセンブリ１７６との間に電磁波信号の経路を構成するように構成されている。

また、第１２図に示すように、これらウェーブガイド・アセンブリの間の間隔をして示し、また遅延ラインの径方向の幅をＷで示す。これらウェーブガイド・アセンブリ１７６は遅延ライン１６８〜１７４に沿って等しい角度で離間して配置されており、また上記遅延ライン１６８〜１７４は径方向に離間して配置されているので、この遅延ライン毎にこれらウェーブガイド・アセンブリ間の間隔が相違する。よって、これら円弧の中心１１４から離れている遅延ライン１６８〜１７４程これに沿ったウェーブガイド・アセンブリ１７６の間隔が大きくなり、遅延ライン１７４に沿ったウェーブガイド・アセンブリ１７６の間の間隔りは、遅延う１゛ン１６８Ｅ沿ったウェーブガイド・アセンブリ１７６の間隔より大きくなる。これらＬおよびＷの値を以下の表に（インチで）示す。

遅延ライン　信号　Ｌ　Ｗ１６８　Ｔ２　１．６６　０．６４１７０　Ｔｌ　１．７２　０．６６１７２　Ｔ４　２．４５　０．７４１７４　Ｔ３　２．５５　０．７にれら遅延ライン１６８〜１７４に対応した幅Ｗおよび間隔りの値は、所定のビーム中心の傾斜およびビーム走査率に対応して設定され、このビームが各チャンネルを正しく指向するように構成されている。これによって、送信地域Ｔ１〜Ｔ４の始点と終点が設定される。

また第１２図に示すように、送信信号Ｔ２は遅延ライン１６８を正確な距離伝送され、第１のウェーブガイド・アセン　ブリ１７６に到達する。この信号Ｔ２が通過するクロスガイド・カプラ１８０は、たとえば２０ｄＢカブラに設定されており、この送信信号Ｔ２のパワーの約１％がウェーブガイド・アセンブリ１７６に転送される。この分割されたエネルギはこのウェーブガイド・アセンブリ１７６を通して樋パワー増幅器システム１００（第２図および第８図）に伝送される。また、遅延ライン１７０を伝送される信号Ｔ１についても同様である。このクロスガイド１８０で分割された信号ＴＩ、Ｔ２の一部（すなわちＯ，０ＩＴＩおよび０．０ＩＴ２）はウェーブガイド・アセンブリ１７６で合計され、この和信号０．０１　（Ｔ１＋７２）は径方向外側に伝送され、次の組の遅延ライン１７２，１７４に伝送される。

また、遅延ライン１７４，１７２を伝送される信号Ｔ３゜Ｔ４についても同様である。これら信号Ｔ３．Ｔ４の一部０．０１は、クロスガイド・カプラ１８０で結合されてウェーブガイド・アセンブリ１７６に送られる。これら和信号０．０１　（ＴＩ＋７２＋７３＋Ｔ４）は径方向外側に伝送され、グループ１１０すなわち等パワー増幅器システム１０４のうちの対応するソリッドステート・パワー増幅器に送られ、送信にために増幅される。

上記の第１のウェーブガイド・アセンブリ１７６を通過した後、この信号Ｔ１〜Ｔ４の残りの０．９９は、第２のウェーブガイド・アセンブリ１７６まで伝送され、その１％（または他の所定の値）がウェーブガイド・アセンブリ１７６に分割される。このような作動の繰返しによって、この信号Ｔ１〜Ｔ４は所定のパーセントずつこれらウェーブガイド・アセンブリ１７６に分割される。

これらウェーブガイド・アセンブリ１７６を介してパワー増幅器システム１００に送られる信号は、点一点間の４つの送信信号Ｔ１〜Ｔ４の混合したものである。しかし、各送信信号Ｔ１〜Ｔ４はそれぞれ１２，５００のサブ信号から構成されている。よって、これらウェーブガイド・アセンブリ１７６で送られる４０の信号には５０，０００の信号が含まれており、この実施例の場合にはこの信号は５００ＭＨｚの周波数スペクトルに割当てられる。よって、各５ＳＰＡｓはこれら５０，０００の信号全てを増幅する。

そして、上記４０のウェーブガイド・アセンブリ１７６との結゛合によって、位相シフトがなされる。よって、このビーム形成回路網９８によって送信アレイ２０（第１図および第４図）からアンテナビームが放射され、このビームは周波数に対応して操向される。このような位相シフトは、ウェーブガイド・アセンブリ１７６の間を円弧状の遅延ライン１６８〜１７４に沿って信号が伝送される際の時間遅延および周波数に対応して生じる。この作用を説明するために第１３図を参照する。この図は第５図の４０の送信アレイ要素１０６のうちの４つを概略的に示したもので、これらから放射される波面を１１６で示し、またｄはこれら放射要素１０６の間隔を示す。このアンテナビームり傾斜角度をＯとすると、この ■はこのビームの走査角度であり、この角度は送信ビームの中心における垂直線１１８からの波面１１６の角度である。

また、上記の遅延ラインによって生じる位相シフトをΔΦとすると、これら位相シフトとビームの走査角度との関係は次の式で与えられる。

ここで、λはこの波面１１６の信号の波長であり、またｄはこれらアレイ要素１０６の間の間隔である。よって、このアンテナビームの東西の方向は、ビーム形成回路網９８の４つの遅延ライン１６８〜１７４によって生じる位相シフトによって決定され、また４つの送信地域Ｔ１〜Ｔ４が形成される。

このＢＦＮ９８は第８図ないし第１１図に示すように１つのレベルに形成されている。第９図はのＢＦＮ９８の９−９線に沿う断面を示し、この図では送信信号Ｔ１を伝送する遅延ライン１７０全体を側面図で示す。このライン１７０は単一の分割装置１２０によって第１および第２の部分１７０ａ。

１７０ｂに分割され、この分割装置はパワーデバイダすなわち適当なディレクショナル・カブラから構成されている。

この上部および下部の部分１７０ａ、１７０ｂにはそれぞれ２０個の下部および２０個の上部のウェーブガイド１７６が結合されている。説明の便宜のため第１すなわち上部の部分の２０個のウェーブガイドを符号１７６ａで示し、また第２すなわち下部の部分のウェーブガイドを符号１７６ｂで示す。

各ライン１７０ａ、１７０ｂの先端部には、適当な非反射性の負荷１２２が接続されている。他の送信遅延ライン１６８゜１７０．１７４についても、上記のような信号スプリッタ１２０および端部負荷１２２を用いて上記遅延ライン１７１と同様に構成されている。

また、第１０図および第１１図には、第８図の１０−１０線および１１−１１線に沿った断面をそれぞれ示し、このＢＦＮ９８の２つのレベルの部分と単一のレベルの部分とが示されている。第１０図には、各送信遅延ライン１６８゜１７０．１７２．１７４がそれぞれ上部分および下部分１６８ａ、１６８ｂ、１７０ａ、１７０ｂ、１７２ａ。

１７２ｂ、１７４ａ、１７４ｂに分割されている状態を示す。

これら上部ウェーブガイド・アセンブリ１７６ａおよび下部ウェーブガイド・アセンブリ１７６ｂは、それぞれ伝送ライン１２６．１２８に接続されており、これらウェーブガイドの出力が等パワー増幅器装置１３０に送られるように構成されている。また、第１１図にも同様な伝送ライン１３２が示されており、ウェーブガイド・アセンブリ１７６ａの出力がサイド増幅器グループ１１０の５ＳＰＡ１３４に送られるように構成されている。

このＢＦＮは２つのレベルに配置されているので、このＢＦＮ９８を伝送される信号に生じる時間遅延は等しくなるように構成されている。第８図および第９図に示すように、これら送信信号Ｔ１〜Ｔ４は、このビーム形成回路網９８の主要部分に入力する前に４個のハイブリッド・カブラ１２０によって半分に分割され、またラインの下部が余分の長さに形成されているので、これら時間遅延は所定の値に維持される。第９図には、これら信号たとえば信号Ｔ１がハイブリッドカブラ１２０によって分割されることが示されており、このカブラ１２０からの半分の信号Ｔ１はラインの上部分１７０ａに送られ、また残り半分信号Ｔ１は下部分１７０ｂに送られる。この下部分１７０ｂには所定の長さのジグザグ部１３８が形成されて上部分１７０ａより長く形成されており、この下部分１７０ｂには信号が上部分１７０ａを通過するのと等しい時間遅延が生じるように構成されている。このジグザグ部１３８には、上記ハイブリッド・カブラ１２０によって生じる９０°の位相シフト遅れ（または進み）を補償するための余分の長さ分が差引かれ（または追加され）でいる。この下部分１７０ｂに余分の長さが追加されているので、この下部分には信号が上部分１７０ａを伝送するに相当する時間遅延が導入され、このビーム形成回路網９８をこのような２つのレベルに構成してもこれがひとつのレベルに構成されている場合と同様に作動する。そして、この２つのレベルに構成されたＢＦＮ９８は、同じ等パワー増幅器１３０で増幅すべきウェーブガイド１７６からの対をなす信号が互いに隣接することになるので、ライン１２６．１２８等の伝送ラインの構成が簡単となり、またこれらが他の同様な伝送ラインと交差することが防止される。また、このような２つのレベルのＢＦＮは、通信プラットホーム１１２の内の必要な空間が少なくてすむ。

上記４つの遅延ライン１６８，１７０，１７２，１７４からの送信信号Ｔ１〜Ｔ４は、このビーム形成回路網９８て合計される。これらの信号はこのＢＦＮ９８からウェーブガイド１７６の出力として放射され、適当なライン（たとえばラーイン１２６，１２８，１３０）を介して等パワー増幅器システム１００に入力される。また第８図に示すように、この増幅器システムは通信プラットホーム１１２の外側リム部１４２に取付けられている。これら４０の信号はシステム１００によって増幅され、送信アレイ２０の各放射要素１０６に供給される。

また、第２図および第８図について注意すべきことは、この等パワー増幅器システム１００は１６個の等パワー増幅器装置１３０および８個のソリッドステート・パワー増幅器１３４から構成されていることである。これら等パワー増幅器装置１３０は、このＢＦＮ９８のウェーブガイド１７６からの所定の対をなす信号が入力されるように構成されており、これら対をなす信号は同じ平均の混合されたパワーを有する。

この対をなす信号は、以下に説明するような方法であらかじめ設定される。この選定された対をなす信号は、等パワー増幅器装置１３０の関連した２つのパワー増幅器で同時に増幅され、この構成を簡単に説明する。対をなしていない信号が各ソリッドステート・パワー増幅器１３４で増幅される場合と比較して、各種のパワーレートに設定できるが、好ましくはひとつの標準レートに設定される。

また、第１４図および第１５図には、周波数操向可能なダウンリンクアンテナビームを形成するためのテーラ−分布を示す。このテーラ−分布は対称でかつテーバ状をなし、またこの周波数操向ビームに特有の２つのサイドローブのレベルを低くするようになっている。この分布はＮ個の信号について示し、これら信号は送信アレイ２０の各放射要素１０６に対応し、この場合、このアレイ２０はＮ個の放射要素を有している。これらの分布２００，２０２は振幅係数２０４１〜２０４４０について示し、これらは放射要素１０６に供給される信号の励起電圧レベルに相当する。これらの分布に基づいて対応する振幅係数の値に対応して信号の対を設定すれば、増幅器の数や寸法を少なくすることができ、また望ましいアレイ分布を得ることができる。

この第１４図のＵ字状の線は、この分布２００における４０の信号のうちの３２の信号の好ましい対をめる方法を示している。この対をなす信号の平均値は略一定であり、またこの値はこのアレイ分布関数およびこの増幅器システムで使用される増幅器の形式の数や大きさに対応してあらかじめ設定される。これらの増幅器は、対をなす信号を好ましくは同一に増幅するように構成されている。この実施例では、第１４図に示すように４０の要素３０のうちの３２個が対をなすように構成されている。したがって、この増幅器装置４゜の４０個の増幅器のうちの３２個が同一のものである。これら対をなす要素をそれぞれＡＩからＡＫおよびＢｌからＢＫとし、このＫは対をなす要素の番号である。たとえば、この第１４図において、Ｋ−１６とする。対をなす振幅係数２０４１から２０４２０はこの分布の左半分であり、またＡＩからＡＫまでは中心から左側であり、また対をなす振幅係数２０４２１から２０４３６はこの分布の右半分であり、またＢｌからＢにまでは中心から右側である。第１４図に示すように、この分布の左側の低パワー側の信号は右側の高パワー側の信号と結合され、また逆であり、これによってすべての対をなす信号の平均パワーは一定となる。たとえば、Ａ１とＢ１、Ａ２とＢ２、ＡｉとＢｉがそれぞれ平均化され（ここでｉは１からＫまでの整数）、シたがって、れらの信号に再度９０″の位相シフトを導入する。このライン２５６．２５８の増幅された信号はクロスオーバ形の再構成がなされ、ライン７０上の増幅された出力信号Ａｉ＊およびライン６８上の増幅された出力信号Ｂｉ＊となる。この星印＊は、ライン２４０，２４２上の入力信号Ａｔ、Ｂｉに対して９０″位相がシフトされたライン２５８．２５６上の出力信号を示す。このハイブリット・カブラ２３８は結合手段として作用し、増幅器２３２．２３４からの中間信号の成分からこれらの出力信号Ａｔ　＊、Ｂｉ　＊を形成する。

よって、この本発明の増幅器システムは、２つの増幅器を同時に平行して作動させて効率的に使用し、各放射要素に強い信号を供給することができる。よって、この信号の対を適切に選定すれば、アンテナシステムに信号を供給する増幅器の大きさを半分にすることができる。

第１４図に示す信号２０４１〜２０４４および２０４３８〜２０４４０を対にする必要のある場合には、上記のＫを２０まで拡張すれば容易におこなうことができる。このようにすれば、等パワー増幅器システムはすべて同じ大きさの増幅器で構成できる。しかし、コンピュータによるシュミレーションによれば、この分布の両端部にある４つの信号を別に増幅すればサイドローブを数デシベル低くすることができる。第８図および第１１図に示すように、これら低いレベルの信号は別の５ＳＰＡｓ１３４によって増幅される。これらの信号のレベルは非常に低く、１／２　（Ａｔ　＋Ｂｉ　）の１１５程度であり、これら各５ＳＰＡｓ１３４はこの等パワー増幅器装置Ａ　１２＋Ｂ　２２＝　Ａ　２２＋Ｂ　２’−Ａ　１２Ｂ　ｉ２＝　Ｐ　□となり、ここでＰＯはこれら対をなす信号の平均パワーである。

第１６図には、本発明の等パワー増幅装置１３０の実施例２３０を示す。この増幅器２３０は、２つのソリッドステート・パワー増幅器（ＳＳＰＡｓ）２３２．２３４および２つのハイブリッド・カブラ２３６，２３８を図示するように接続して構成されている。たとえば、信号ＡｔおよびＢｉが入力ライン２４０，２４２に入力されると、これらは増幅器２３２．２３４によって同時に増幅される。

このライン２４０．２４２上の信号Ａｉ、Ｂｉは第１のハイブリッドカブラ２３６等の信号分割手段によって平均化され、これら入力信号Ａｉ、Ｂｉのそれぞれ半分ずつが増幅器２３２゜２３４に送られ、つまりライン２４６上の信号は１／２Ａｉ＋１／２Ｂｉ＊、ライン２４８上には残りの１／２Ａｉ＊＋１　／　２　Ｂ　ｉの信号が送られる。この星印＊を付した成分はハイブリッドカブラ２３６で９０’の位相シフトがなされる成分である。これら平均化された・ライン２４６，２４８上の２つの信号は、それぞれ増幅器２３２，２３４で増幅され、これら増幅器は同一のもので最大の効率で作動する。この増幅器２３２，２３４で増幅されたライン２５０，２５２上の中間出力信号は第２のハイブリッド・カブラ２３８に送られ、これらの信号から増幅された信号ＡｉおよびＢｉが再構成される。このカブラ２３８は、ライン２５０，２５２からの信号のパワー半分を出力ライン２５６，２５８に送り、またこ１３０の対をなす信号を増幅する増幅器よりはるかに小さなものでよい。これら５ＳＰＡｓ１３４は比較的低いパワーで作動するので、これら５ＳＰＡｓ１３４は８個設け、これらのうちの２個を信号２０４４および２０４３７のピーク値の効率で作動させ、他の６個をパワーの損失なくこのピーク効率より低いパワーで作動させる。したがって、この第８ないし第１１図に示す等パワー増幅器システム１００には、等増幅器装置１０４および５ＳＰＡｓ１３４に必要な２種類の寸法の増幅器が備えられている。

第１５図には、等パワー増幅器装置を２つのグループに分けた場合の概念を示し、これら各グループ内の増幅器の寸法は等しく、かつグループが異なる増幅器の寸法は相違し、分布２０２に対応するように信号を増幅する。この図中のＵ字状の一組の線２２０は、比較的高いパワー領域における信号の組を示し、信号２０４１３から２０４２０に対応するＡｌ〜Ａ８は信号２０４２１から２０４２８に対応するＢ１−８８と対にされる。これら第１の組の対では、Ｋ−８であり、またＡ　、２＋　Ｂ　、２−　Ａ　２２＋　Ｂ　２２−　Ａ　ｉ２Ｂ　ｉ２−　Ｐ　１で、ここでＰＬはＡＩからＢｋまでの１６の信号の平均パワーである。また、別の一組のＵ字状の線２２２は、中間パワー領域のもので、振幅係数２０４５ないし２０４１２に対応する０１〜Ｃ８は振幅係数２０４２９から２０４３８に対応するＤｉ−Ｄ８と対にされる。これらの第２の対の組では、Ｃ，’＋Ｄ、２ｍｃ２’＋Ｄ２’−Ｃｉ２Ｄｉ２−Ｐ２で、ここでＰ２はＣＩ　Ｃ８およびＤ１〜Ｄ８の１６の信号の平均パワーである。したがって、各等パワー増幅器装置の２つの増幅器は、信号Ａ１〜Ｂ８のＰ１／２のパワーレートを有し、また同様に、各等パワー増幅器装置の各２つの増幅器は信号Ｃ１〜Ｃ８およびＤ１〜Ｄ８の低いパワーレートＰ２／２を有する。この形式の振幅分布では、Ａ　ｉ２＋　Ｂ　ｉ２はＡｊ２＋Ｂｊ２と等しいかわずかに大きく、ここでｉおよびｊはグループＡおよびＢを構成する対をなす信号の組の値の範囲を示す異なる整数である。

このような場合には、この等パワー増幅器装置のすべての増幅器は対をなす信号グループＡおよびＢに対応しており、これらは対ＡｔおよびＢｉに必要な平均パワー最大値を有する。また、信号２０４１〜２０４４および２０４３７〜２０４４０の最少の８個の信号の対については、この第１４図には示していない。これら８個の信号は、別々の増幅器で増幅され、これらは前記第１４図について説明した場合のように、Ｐ２／２よりかなり小さな低いパワーレートを有している。

したがって、この第１５図の等パワー増幅器は、大きさの相違する３種類の増幅器を備えている。

この分野では公知のように、本発明の原理は２種類以上の大きさの増幅器を有する等パワー増幅器システムに適用できるものであり、必要に応じて分離の設定の数を減少させることもできる。

第１４図および第１５図に示した等パワー増幅器は、振幅効率２０４１〜２０４４および２０４３６〜２０４４０に対応した信号に９０°の位相シフトは与えられずに本発明の等パワー増幅器装置に送られる。したがって、これら信号の組内の位相分布はそのままアレイ２０の各要素１０６に送られ、９０″の位相シフトは伝送ラインの余分の長さを追加するか、またはこの信号を５ＳＰＡｓ１３４に送る位相シフト装置２４６（第９図に示す）によって与えられる。

この第８図のようなビーム形成回路網９８で第１４図および第１５図に示すような振幅分布を与えるには、この回路網からの信号の振幅分布を変化させる必要がある。これを達成するには、２つの方法がある。第１の方法としては、第１０図および第１１図に示すような通常の別々の減衰器２４２の組２４０を設け、ウェーブガイド・アセンブリ１７６からの信号を当パワー増幅器システム１００に入力する前に所定の度合いだけ減衰することである。このような所定の振幅分布を得るための必要な減衰量は当業者であれば容易に計算することができる。また、すべての出力を減衰する必要はない。

しかし、典型的には大部分が減衰する必要がある。もし必要ならば、たとえば、２つの最も強い信号、たとえば第１４図および第１５図の信号２０４２０および２０４２１は減衰する必要はなく、他の信号２０４はこの最も強い信号２０４２０および２０４２１より適当に減衰する必要がある。

また、この所定の振幅分布を得るための別の方法は、のビーム形成回路網９８のクロスカプラ１８０にたとえば前述したように０．０１の均一な結合成分を与えることである。また反対に、第２方法としては、各ウェーブガイド・アセンブリ１７６に対応したクロスカプラ１８０に異なる結合成分を与え、振幅分布を変化させるものもある。換言すれば、各交差点におけるクロスカプラ１８０は、異なるパーセンテージでライン１６８〜１７４からウェーブガイド１７６に信号を伝送し、これによって所定の分布を与える。このような構成では、信号のうちの所定量、たとえば２０％が端部負荷１２２によって減衰され、残りのパーセンテージ送信信号Ｔ１〜Ｔ４がクロスカプラ１８０を介してウェーブガイド１７６送られる。これらクロスカプラからの出力パワーは残りのパーセンテージ（８０％）となる。各ウェーブガイド１７６に対応した結合成分は、所定の振幅分布に対応して割当てられ、これらによって所定の振幅係数の分布が与えられ、この場合の成分は０．８である。

この第２の方法または装置は、隣接するウェーブガイド１７６のクロスカプラを通過する送信信号のパーセンテージは全体に相違しており、あるウェーブガイド１７６から次のものとの間であらかじめ変化されており、この出力信号に所定の分布が生じるように構成されている。任意のウェーブガイド１７６に対応した各クロスカプラを通過する送信信号のパーセンテージは、送信信号Ｔ１〜Ｔ４に対応した出力信号に与えるべき分布が同じ場合には、略同じである。

この第２の方法および装置は、別々の減衰器でのパワーの損失なく所定の振幅分布を与えることができる利点がある。

しかし、前記の第１の方法は、均一なりロスカブラを使用したビーム形成回路網９８によって、外部減衰器２４０を変えるだけで所定の振幅分布を与えることができる利点がある。

したがって、この第１の方法は、選定した減衰器２０４を調整するだけで振幅分布補正や調整ができる利点がある。

また、第１７図面の簡単な説明の適用を示し、また等パワー増幅器システムの効果を示し、このものは単一の信号から、所定のスポットビームを形成する第５図のようなアレイ２０を駆動するに必要な多数の出力信号を形成する。このスポットビームの幅や形状は、振幅および位相分布、アレイの寸法、放射要素に対応した分割回路網、等に正確に対応して設定される。

第１７図の通信回路を介して伝送される単一の信号は、衛Ｍ（図示せず）において通常のアンテナ３００で受信され、信号ライン３０４を介してレシーバ３０２に送られる。このレシーバ３０２は前段増幅段を偏え、受信信号を増幅し、パワーレベルを上げてこの信号を送信デバイダ回路網３０６に送る。このデバイダ回路網３０６は通常のもので、ライン３０８の増幅された中間信号を複数の送信信号に分割し、所定の振幅および／または位相分布を形成する。たとえば、この回路網３０６は、通常のフィード機構を備え、これには数レベルのパワーデバイダ３１０が設けられ、これらは減衰器を図示するように接続して構成されている。

これら減衰器３１０は異なる値を有しており、たとえばティラー分布のような所定の振幅分布を与える。第１７および１６図では、このデバイダ回路網３０６からの出力信号は信号ライン３２０を介して等パワー増幅器システム３１８に送られる。この増幅器システム３１８は１６個増幅器（図示せず）を備え、第１６図に示す装置２３０と同様に８個のパワー増幅器装置に配置されている。これら８個の増幅装置からの増幅された出力信号はライン３２を介して送信アレイに送られ、これは１６個の放射要素を備えており、これらは通常のフィードホーンを所定のパターンに配置して構成され、第５図に示す放射要素１０６と同様に構成されている。また第１７図には、送信アンテナシステムに使用される等パワー増幅器を示し、このアンテナは多数の放射要素を備え、所定の寸法と形状のスポットビームの単一め信号で放送をおこなうものである。

前述した実施例のものは、複数の地上局に所定の周波数たとえばＫｕバンドで通信をおこなう衛星通信システムに関するものである。このものには、等パワー増幅器システムと本発明の２レベルのビーム形成回路網が用いられ、他の周波数たとえばＣまたはＬバンドで陸上、海上の衛星通信をおこなうこともできる。上記した５ＳＰＡｓの代わりに、パワー増幅器その他の形式のパワー増幅器が使用できる。主反射器の寸法や形式、基本放射要素のアレイの配置や形式、このビーム形成回路網の回路等も本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更できる。たとえば、本発明のビーム形成回路網は、通常の増幅器のアレイや放射要素のアレイとともに使用でき、またこれらを任意のビーム幅の固定ビームを形成するパラボラ反射器とともに使用することもできる。

なお、本願の請求の範囲中における「ライン」とは、導体、ウェーブガイド、マイクロウェーブ伝送ストリップライン、その他のパッシブの電磁波信号を伝送する装置を意味するものとする。また、上述の実施例は本発明を説明するためのもので、本発明の技術分野の技術者であれば各種の偏向が可能である。よって、本発明はこれらの実施例には限定されず、添附した請求の範囲によって規定される。

ａ　税　税　象＋ｔｌｒｌｌｌｌＯ氷−田一一り−一国際調査報告ＵＳ　８８００５３２ＳＡ　２１５５９

Claims

【特許請求の範囲】

１．ビーム形成回路網であって、この回路網は少なくともひとつの送信信号から複数の出力信号を形成し、これらの出力信号は互いに所定の関係を有し、アンテナシステムの放射要素のアレイを励起する所定の励起パターンを構成するものにおいて：上記送信信号を伝送する第１のラインを備え；また、一組の第２のラインを備え、この第２のラインは互いに離間するとともにある角度で作動的に配置され、上記第１のラインと交差してこれらの間に交差点を形成し、これら第２のラインは上記交差点で上記第１のラインと結合し、上記第１のラインを伝送する送信信号の電磁エネルギの一部が上記各第２のラインに転送されるように構成され、これら各第２のラインからは上記アレイによって電磁波通信をおこなう出力がなされるものであり；また、上記第１のラインは互いに離間した第１の部分と第２の部分とを有し、これら部分はそれぞれ第１および第２のレベルに配置されており；また、上記一組の第２のラインは第１および第２のサブセットを有し、これらは上記第１および第２のレベルに対して隣接して配置されているとともに上記第１のラインの第１および第２の部分にそれぞれ対応しており、上記第２のラインの第１のサブセットは上記第１のラインの第１の部分と結合され、また上記第２のラインの第２のサブセットは上記第１のラインの第２の部分と結合していることを特徴とする回路網。
２．前記第２のラインの第１のサブセットのうちの選定されたひとつは、この第２のラインの第２のサブセットの選定されたひとつと隣接していることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の回路網。
３．前記送信信号は、前記第１のラインの第１および第２の部分の一端部が共通の信号スプリット装置に共に結合されていることによって、この第１のラインの第１および第２の部分に同時に供給され、またこの第１のラインの第２の部分には通過する信号に時間遅延を与える所定の長さの部分が形成され、この所定の長さの部分は、前記第１のラインの第１の部分を伝送される信号の遅延に相当する長さに略等しい長さに設定されていることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の回路網。
４．複数の出力信号を前記アレイに供給される前に増幅する増幅手段を備えた送信システムに使用するものであって：前記所定の励起パターンは、前記アレイから所定の特性のマイクロウエーブ・ビームが放射されるようにこのアレイを励起するための所定の振幅分布関数を形成するものであることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の回路網。
５．前記第１のラインを伝送され前記第２のラインに転送される送信信号の電磁エネルギの一部は、全ての前記交差点において均一であるものにおいて：前記第２のラインの出力と増幅器システムとの間に作動的に配置された手段を備え、この手段は上記出力信号の少なくともひとつを、これが上記増幅手段で増幅される前に減衰することを特徴とする前記請求の範囲第４項記載の回路網。
６．前記の減衰手段は、前記出力信号の少なくとも大部分に対応する別々の減衰装置を含んでおり、また、上記減衰装置は所定の分布関数を与えるような減衰値を有していることを特徴とする前記請求の範囲第５項記載の回路網。
７．前記減衰手段は全ての出力信号に対応した別々の減衰装置を含んでいることを特徴とする前記請求の範囲第６項記載の回路網。
８．前記交差点に対応し、前記第１のラインの送信信号を異なるパーセンテージで第２のラインに転送する手段を備え、これによって所定の分布関数を与えることを特徴とする前記請求の範囲第４項記載の回路網。
９．前記送信信号の異なるパーセンテージを通過させる手段は、各交差点対応したクロスカプラを備えていることを特徴とする前記請求の範囲第８項記載の回路網。
１０．隣接する第２のラインのクロスカプラを介して通過する送信信号のパーセンテージは略相違しており、またある第２のラインから次の第２のラインとの間で変化しており、出力信号に所定の分布係数を与えるものであることを特徴とする前記請求の範囲第９項記載の回路網。
１１．前記送信信号がそれぞれ伝送される第１のラインの複数はこれら第１のラインの少なくともひとつと同じ特性を有し；各クロスカプラを介して各第２のラインに転送される送信信号のパーセンテージは略等しく、これによって出力信号に与えられる所定の分布関数は各送信信号と略同じであることを特徴とする前記請求の範囲第９項記載の回路網。
１２．複数のアンテナビームを形成し、アンテナによって複数の地域にこれら地域に対応する複数の送信信号で送信をおこなう装置であって、各送信信号は複数のサブ信号を含み、これらは対応した地域で受信されるものでにおいて：複数の第１のラインを備え、このラインは上記複数の送信信号を伝送し、また対応する送信信号を受ける入力を有しており；複数の第２のラインを備え、これらラインは互いに離間し、また上記第１のラインと交差して交差点を形成し、これら交差点において上記第２のラインが上記第１のラインと結合され、上記第１のラインを搬送される送信信号のエネルギの一部が各第２のラインに転送され、また上記第２のラインはアンテナビーム信号を出力する出力端を有しており；また、上記隣接する交差点の距離および上記各第１のラインの幅は所定の値に設定され、上記サブ信号に所定の位相シフトを与えるように構成され、これによって上記サブ信号は対応する地域に対応して操向されるように構成され；また上記第１のラインは互いに離間した第１の部分および第２の部分を有し、これら部分はそれぞれ第１および第２のレベルに配置されており；また上記一組の第２のラインはこれら第２のラインの第１および第２のサブセットを有しており、これらサブセットは上記第１のラインの第１および第２の部分に対応して上記第１および第２のレベルに隣接して配置され、第２のラインの第１のサブセットは第１のラインの第１の部分と結合し、また第２のラインの第２のサブセットは第１のラインの第２の部分と結合されていることを特徴とする装置。
１３．前記複数の第１のラインは電磁エネルギを伝送する複数の伝送ラインを含んでおり、また前記複数の第２のラインは複数の電磁エネルギウエーブガイドを含んでいることを特徴とする前記請求の範囲第１３項記載の装置。
１４．前記各伝送ラインは電磁波クロスガイド・カプラによって前記各ウエーブガイドに結合されていることを特徴とする前記請求の範囲第１５項記載の装置。
１５．前記複数の第１のラインのうちの少なくとも２つは互いに隣接していることを特徴とする前記請求の範囲第１２項記載の装置。
１６．前記服すの第１のラインのうちの少なくとも２つは互いに離間していることを特徴とする前記請求の範囲第１２項記載の装置。
１７．ビーム形成回路網であって、この回路網は複数の送信信号から複数の出力信号を形成し、これらの出力信号は互いに所定の関係を有し、アンテナシステムの放射要素のアレイを励起する所定の励起パターンを構成するものにおいて：上記複数の送信信号をそれぞれ伝送する複数の第１のラインを備え；また、一組の第２のラインを備え、この第２のラインは互いに離間するとともにある角度で作動的に配置され、上記第１のラインと交差してこれらの間に交差点を形成し、これら第２のラインは上記交差点で上記第１のラインとそれぞれ結合し、上記第１のラインを伝送する送信信号の電磁エネルギの一部が上記各第２のラインに転送されるように構成され、これら各第２のラインからは上記アレイによって電磁波通信をおこなう出力がなされるものであり；また、上記第１のラインはそれぞれ互いに離間した第１の部分と第２の部分とを有し、これら部分はそれぞれ第１および第２のレベルに配置されており；また、上記一組の第２のラインは第１および第２のサブセットを有し、これらは上記第１および第２のレベルに対して隣接して配置されているとともに上記第１のラインの第１および第２の部分にそれぞれ対応しており、上記第２のラインの第１のサブセットは上記第１のラインの第１の部分と結合され、また上記第２のラインの第２のサブセットは上記第１のラインの第２の部分と結合していることを特徴とする回路網。
１８．前記第２のラインの選定されたひとつの第１のサブセットはこの第２のラインの選定されたひとつの第２のサブセットと隣接して配置されていることを特徴とする前記請求の範囲第１９項記載の装置。