JPH02137401A - 導波管のマトリクス - Google Patents

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】 本発明は、空軍により与えられた米国政府との契約第Ｆ
　　０４７０１−８５−Ｃ−００６７号により、米国政
府の援助によりなされたものである。米国政府は、本発
明において所定の権利を有している。

［産業上の利用分野］ 本発明は導波管のマトリクスに係り、特に複数の入力ポ
ートのうちの１つの入力ポートから複数の出力ポートの
間に電磁エネルギーを分配するバトラーマトリクスに関
しており、より詳細には、隣接した導波管どうしを隔て
ている分離壁における対をなした結合装置（ｃｏｕｐｌ
ｉｎｇ　ｄｅｖｌｃｅｓ）によって、電磁的なパワーが
一方の導波管から他方の導波管へ同一面内で交差（ｃｒ
ｏｓｓｉｎｇ）　、つまり乗換えられる導波管の構成に
関している。

［従来の技術］ 電磁的な信号の信号処理においては．一組の導波管を伝
わる信号を代数的に分配、及び組合わせするのが好まし
いことがしばしばある。このような組合わせの一般的な
例は、アンテナ列（ａｎｔｅｎｎａ　ａｒｒａｙ）にお
けるアンテナ素子への供給にみられ、この場合には各ア
ンテナ素子は導波管を介してマイクロ波のエネルギーが
供給されている。良く知られているように、アンテナ素
子のそれぞれについての電磁エネルギーの寄与分は、波
動として放射され、各アンテナ素子により放射された波
の位相を適当に調整することによって組合わされて１つ
のビームを形成する。各アンテナ素子における波の位相
の違いは、選択されてアンテナからのビームの放射方向
を調整することが可能であり、この位相の違いは、位相
の傾き、あるいは位相勾配と称されることがある。

アンテナ素子間における電磁エネルギーの分配に利用さ
れるマイクロ波分配システムの一例は、互いに接続され
て、電磁エネルギーの導通路のマトリクスを形成する一
組の導波管からなるものがあり、この複雑な導波管構成
はバトラーマトリクス（Ｂｕｔｌｅｒ　ｍａｔｒｉｘ　
）として知られている。バトラーマトリクスは、良く知
られているもので、例えば、４つの人力ポートからなる
一組の入力ポートを４つの出力ポートからなる一組の出
力ポートと、８つの入力ポートからなる一組の入力ポー
トを８つの出力ポートからなる一組の出力ポートと、あ
るいは、別の数、例えば１６の入力ポートを１６の出力
ポートと結合（ｃｏｕｐｌ　１ｎｇ）するのに使用され
る。別の例として、出力ポートがアンテナ列に、入力ポ
ートがセレクタスイッチを介して送信器にそれぞれ接続
されており、入力ポートのいずれかが電磁的なパワーに
より励起されることにより、出力ポートの組の全ての間
で電磁的なパワーが一様に分配されて、アンテナからビ
ームが放射される。アンテナ素子の列に対するビームの
方向は、入力ポートのうちの選択されたものにより異な
る。従って、セレクタスイッチの働きにより、可能な一
組の方向のうちから所望の方向に、ビームを生じさせる
ことができる。バトラーマトリクスは、可逆動作が可能
であり、受けた放射ビームをレシーバ−に結合するのに
、セレクタスイッチによりいずれの入力スイッチからで
の出力可能である。

あるバトラーマトリクスは、導波管どうしを相互接続す
る多数の３ｄＢ　（デシベル）のカプラから構成されて
おり、これにより、１つの導波管における電磁パワーが
、この導波管と別の、つまり第２の導波管との間に、等
しく分配することができる。カブラにおいて、電磁パワ
ーの各半分ずつを搬送する波動間に９０＠の位相のずれ
を生じさせる。従って、種々の導波管を伝わる波の間に
は種々の位相関係が存在している。伝送時にビームを形
成するのに出力ポートで所望の位相の傾きを得るため、
及び電磁波を受ける際のそれぞれのアンテナ素子からの
寄与分を合計するため、導波管には別に秒位器が接続さ
れている。バトラーマトリクスの構成として他に、多数
のクロスオーバーつまり交差箇所が設けられていること
があり、クロスオーバーでは１つの導波管にはねじれが
加えられて、別の導波管と交差しており、これによりそ
れぞれの導波管の組合わせの間での信号の相互接続及び
結合が可能になっている。

［発明が解決しようとする課題］ バトラーマトリクス、又は電磁波の代数結合に用いられ
る導波管の他のマトリクスを構成するについては、次ぎ
のような問題がある。すなわち、クロスオーバーとなる
ようなねじりを加えた導波管の製作が困難なことである
。更に、多数の入力ポートを多数の出力ポートに相互接
続するマロリクスの場合、交差している別の導波管どう
しの上方で、導波管が交差する箇所があり、結果として
、マイクロ波回路の構成はマイクロ波システムに組込む
のが難しい、非常に不規則な、また極端にサイズの大き
なものとなる。

［課題を解決するための手段］ 本発明による同一面内構成の導波管マトリクスによって
、前述した問題が解決されるとともに、別の効果が得ら
れる。導波管のマトリクスは、共通の上方壁と下方壁を
共有し、上方壁と下方壁をつないてそれぞれの導波管を
区画する分割壁によって、導波管同士を並べて配列して
構成されている。分割壁はそれぞれの導波管の側壁とな
っている。

本発明によれば、好適には開口となっている結合用の構
成は分割壁に配されている。それぞれ上記のように９０
″の位相のずれを生じさせる２つの３ｄＢのカブラを分
割壁に沿って続いて配し、電磁波のパワーを、１つの導
波管に沿って伝わる電磁波が対を為したこれらの結合用
開口を通って隣接する導波管に伝わり、始めの電磁波と
等価な電磁波として形が変わるように、分割及び再結合
するのが知られている。これには、一つの導波管から隣
接する導波管への電磁波の交差がなされている。特に、
このような電磁波の交差は、これら２つの導波管に共通
した面内でなされ、従来必要とされていたような導波管
をねじりったりあるいは巻き付けたりせずに、ある導波
管の位置から別の導波管の位置へ電磁波を交差させてい
る。

本発明による導波管の構成は、全ての導波管、並びにカ
プラ、フィルター、及びクロスオーバーのような導波管
の構成要素が共通の平面内に配されていることから、従
来可能であったものよりもより簡単な形状となっている
。。

この様な構成はマイクロ波システムに簡単に組込むこと
ができ、システムの構成要素をコンパクトに配置のが可
能となる。同一平面内での構成となっていることで、こ
れらの導波管が単一の金属プレートを機械加工して製作
できるという別の効果が得られる。このことから、この
導波管アッセンブリは数値制御フライス盤により製造可
能となり、また導波管のマトリクスを簡単に、同じ電気
特性で多数製造するのが可能になる。本発明の好ましい
実施例では、分割壁の結合用の開口は、矩形を為し、上
方壁から下方壁まで延びている。従って、開口は分割壁
の一部を削り取るようにして形成することができる。通
常、導波管の広い方の壁面に沿って、低い突部、つまり
台部となっている秒位器は、機械加工によって容易に形
成可能である。導波管アッセンブリはカバープレートを
、導波管のチャンネルが削り出されたベースプレートの
上面に載置して完成する。導波管アッセンブリの前端及
び後端での導波管の端部の接続は、導波管アッセンブリ
の入力及び出力ポートとなる導波管の、又は導波管と同
軸の伝送器により為される。所望であれば、導波管アッ
センブリの端部の壁面に取付はフランジを設け、導波管
アッセンブリを他のマイクロ波システムの構成要素に相
互接続しやすくしてもよい。

［実施例］ 図中、第１図ないし第４図は、本発明による同一面内で
の導波管のマトリクスに用いるのに適した平面的な導波
管のクロスオーバーの構成を開示しており、これに対し
て、第５図ないし第８図は導波管のマトリクスの構成を
示している。従って、本発明の詳細な説明は、導波管回
路構成、特に本発明による導波管マトリクスの構成に用
いるのに適した、一体型のクロスオーバーアッセンブリ
となっている一対の導波管カブラの説明から始める。

クロスオーバーの説明の次ぎには、導波管マトリクスが
説明される。

第１図ないし第４図を参照する。導波管クロスオーバー
１０、即ち導波管どうしの交差する部分は、本発明に従
って構成されており、その中心軸に沿って長手方向に延
びる中央壁１４を有する矩形構造体１２を備えている。

中央壁１４は構造体１２を、並んで配された２つの矩形
の導波管１６及び１８に分けている。導波管１６及び１
８の間で、電磁エネルギの結合をなすため、中央壁１４
には、開口２０及び２２が設けられている。

構造体１２は上方壁２４及び下方壁２６を有しており、
上方壁２４は各導波管１６および１８の上方壁と、また
下方壁２６は各導波管１６および１８の下方壁ともなっ
ている。このことから、導波管１６および１８のそれぞ
れは、同一面内にある。開口２０及び２２のそれぞれは
、上方壁２４から下方壁２６まで広が・、ている。

開口２０及び２２のそれぞれの長さ寸法は、２つの導波
管１６及び１８の間における放射エネルギを直接的に結
合するため、クロスオーバー１０を介して伝わる電磁的
な放射の管内波長の１／２となっており、これにより両
方の導波管１６゜１８においてエネルギは同じ方向に伝
わる。第４図において、仮想線で示されている外方の導
波管３２．３４．３６及び３８のクロスオーバー１０へ
の取付用に、取付はフランジ２８及び３ｏが設けられて
いる。取付は用フランジ２８及び３ｏは、本発明による
導波管マトリクスの構成には必要ではなく、第５図ない
し第８図を参照して説明されることになる導波管マトリ
クスの構成においては削除されている。

第２図に示すような、導波管１６及び１８の矩形構造に
おける上方壁２４及び下方壁２６は、導波管１６及び１
８の広い方の壁面となっており、これに対して、中央壁
１４は導波管１６および１８のそれぞれについての短い
ほうの側壁となっている。図示された構造では、結合は
この側壁を介して為される。本発明の変形例として、導
波管１６及び１８形状が中央壁１４が長い（広い）はう
の壁面となるように変えてもよいことが理解され、この
場合には、長い壁面での結合となる。構造体１２の側壁
４０及び４２は、それぞれ、導波管１６及び１８側壁と
もなっている。

２つの開口２０と２２とは、管内波長の少なくとも約１
／２だけ離間しており、開口２０．２２のそれぞれによ
る個々の結合を可能にしている。

導波管１６及び１８はそれぞれ入力ポート及び出力ポー
トを有しており、クロスオーバー１０について全部で４
つのポートが配されている。動作説明を簡単にするため
、これら４つのポートは第３図で、ポート１ないしポー
ト４と、番号が付されている。ポート１及びポート２は
それぞれ、導波管１６の入力ポート及び出力ポートとな
っており、ポート３及びポート４は、それぞれ導波管１
８の入力ポート及び出力ポートとなっている。第１のポ
ートで入力された電磁波は、Ｇの破線で示されている。

この電磁波は開口２０で、Ｅ及びＦで示す２つの波に分
割され、続いて開口２２で分割されて、結果としてＡ、
Ｂ、Ｃ及びＤとして示す４つの分割波となる。

動作に際して、Ｇで入力された波は第１の開口２０で、
同じパワーを有する２つの波Ｅ及びＦ　Ｅ分割される。

これらの波のパワーはＧにおける初期パワーの１／２の
大きさである。Ｅでの波は、Ｆにおける波に対して、位
相が９０″遅れている。

第２の開口２２で、Ｅにおける波は等しいパワーを有す
る２つの波Ｂ及びＣに分割され、これらの分割された波
ＢおよびＣのパワーは、それぞれＧで入力されたパワー
の１／４に等しくなっている。

同様に、Ｆでの波は、第２の開口２２で等しいパワーを
有する２つの波Ａ及びＤに分割され、これらの波Ａ及び
Ｄのそれぞれにおけるパワーは、Ｇでのパワーの１／４
である。Ｃでの波は、その位相がＢにおける波に対して
９０°の遅れとなってずれている。同様に、Ａでの波は
、Ｄにおける波に対して、位相が９０＠遅れている。位
相がずれた結果、Ｃでの波は９０°の位相ずれが２回と
なり、合せて１８０″位相がずれる。従って、Ｃでの波
は、Ｄでの波と打消すように干渉し、ポート２で出力さ
れる全てのパワーが相殺される。従って、Ｅにおける波
のパワーは、第２の開口２２を介しては結合されず、Ｅ
でのパワーは全てポート３から出力される。同様に、Ｆ
におけるパワーは、ポート２からは出力されず、全ての
パワーが第２の開口２２を介してポート３から出力され
るように結合される。第１の開口２０及び第２の開口２
２を介してのパワーの結合が、それぞれ９０゜の位相遅
れを生じさせるため、両方の開口を介しての寄与分はポ
ート３で同位相となり、これら２つの寄与分はそれぞれ
９０°の位相遅れを有している。従って、これら２つの
寄与分は同位相で加算され、装置の挿入位相を無視すれ
ば、ポート１で入力されたパワーに等しい出力パワーを
ポート３に生じさせる。ポート３で出力される波はポー
ト１で入力された波の位相に対して９０″の位相遅れを
有している。

結合用の開口２０及び２２を介して、望ましくない反射
が生ずることなくパワーが滑らかに流れるのを確実にす
るため、インピーダンス整合用構造体４４が、開口２０
及び２２にそれぞれ対向する側壁４０及び４２に位置し
て、全部で４つ設けられている。インピーダンス整合用
構造体４４のそれぞれは、第３図に示す用に５つの段差
面を備えており、中央に頂上の段差面が、そのいずれの
側にもこの頂上の段差面にちかずくように２つの段差面
が配されている。段差面のそれぞれは、構造体１２の中
心軸に沿って測定した長さが、管内波長の１／８となっ
ている。段差部のそれぞれは同じ高さとなっており、側
壁４ｏまたは４２から測定したときの構造体４４の中央
の段差面での全高は、中央壁１４と側壁４０又は４２と
の間の間隔のほぼ１／４である。前述したように導波管
内で伝達されるパワーを消去して、入力されたパワーの
全てについて交差しての結合がなされるように、開口２
０及び２２が適当な寸法で設けられ、それぞれの場合で
パワーの１／２が結合されるのが重要である。

ポート４で入力された波についても、同様の線図（図示
されていない）を示すことができる。こノ様す波は、ポ
ート２から出力されることになり、ポート１とポート３
との間で伝わる波についての前述の説明から、パワーは
ポート３からは出力されない。ポート４からポート２ヘ
カブラ１０を介しての波が伝わるのは、カブラ１０を介
してポート１からポート３への波の伝達からは独立した
ものとなっている。従って、第４図に示すように、導波
管３２を介して入力され、導波管３６から出力される第
１の波は、導波管３４で入力され、導波管３８から出力
される第２の波と交差される。

この様な交差、つまりクロスオーバーは、交差導波管の
ように物理的な交差箇所を有していない平面構造におい
て為される。逆に、この様なりロスオーバーは、マイク
ロ波構成要素のスペースおよび重量を有効に用いること
で、２つの同一平面内の導波管の間の共通の壁面に位置
した２つの同一平面の導波管、及び２つの結合用の開口
によって為されている。カブラ１０の動作は可逆的であ
り、上記に代えて、第４図のポート２及びポート３が入
力ポートとして、ポート１及びポート４が出力ポートと
して用いられ、第４図に示したのとは逆の向きに伝わる
波も、クロスオーバー１０にょって交差される。

第５図ないし第８図を参照する。これらの図にはベース
プレート４８を備えた導波管アッセンブリ４６が示され
ており、ベースプレート４８はそのなかにチャンネル５
０が形成され、カバープレート５２により覆われて．一
組の導波管５４を規定し、導波管５４は相互接続路５６
により結合されて、電磁パワーを伝達する導通路のマト
リクスを形成する。ベースプレート４８及びカバープレ
ート５２はアルミニウムのような導電材で製造されてい
る。導波管アッセンブリ４６の構成についての一般原理
は、導波管又は導通路の同一平面のマトリクスで、導波
管の間で結合されるパワーについての様々な比や、種々
の位相及び／又は大きさの勾配を有するどのようなもの
にも適用できるが、本発明はバトラーマロリクスの様式
で動作可能で、また、バトラーマトリクスを必要とする
状況において簡単に用いられる導波管アッセンブリの構
成について説明される。例として、第７図は、導波管ア
ッセンブリの一組の出力ポートロ２に接続されるアンテ
ナ素子、つまりホーン又はダイポール（アンテナ）のよ
うな放射体６０が直線的に列をなしているアンテナ５８
を示している。発信器（ｔｒａｎｓｃｅｌｖｅｒ　）　
６４は、ビームセレクタスイッチ６６によって、導波管
アッセンブリ４６の一組の入力ポートロ８に接続されて
いる。入力ポートロ８の数は出力ポートロ２の数と同数
となっており、この数はこれらの図において説明される
構成では８つとなっている。導波管アッセンブリ４６及
びセレクタスイッチ６６を使用して、アンテナ５８で放
射ビームを発生させることが可能になり、ビームはアン
テナ５８の前の一組の矢印が示すように、照準７０の右
にあるいは左に向けることができる。

導波管アッセンブリ４６は、第５図に示すように、単一
の比較的大きなベースプレート４８とカバープレート５
２から製作されるか、あるいはこの代えわりに、これら
の小さなアッセンブリ７２及び７４を製作し、これらを
当接させてアッセンブリ４６を形成するようにして製造
される。所望であれば、代わりに、２つの部分７２及び
７４を同軸の線路で接続するようにして、これら２つの
アッセンブリを別々に位置させることもでき、あるいは
本発明によるマイクロ波システムの構成に有用なように
、一方を他方の上方に載置してもよい。アッセンブリ−
４６全体を２つの小アッセンブリ７２．７４に分割する
ことは、第７図にも示されており、第７図では小アッセ
ンブリ７２はセレクタスイッチ６６と接続し、小アッセ
ンブリ７４はアンテナ５８と接続している。第６図では
、小アッセンブリ７２が詳細に示されており、これに対
して小アッセンブリ７４は想像線で示されている。

説明を簡略化するため、第７図の模式図を参照して小ア
ッセンブリ７２及び７４を説明し、一方、アッセンブリ
４６全体の個々の構成要素の構造については小アッセン
ブリ７２のみについて説明し、この構造の説明が小アッ
センブリ７４の構成要素の構造についても当はまること
を理解されたい。

小アッセンブリ７２．７４は両方共、導波管５４、クロ
スオーバー１０．３ｄＢのハイブリッドカブラ７６（第
７図では、これらのカブラのうちの２つが拡大されて示
されいる）を備えているが、小アッセンブリ７２は第７
図を参照してわかるように異なった値の位相のずれを生
じさせる固定の秒位器７８をも有している。

第５図ないし第８図を参照すると、小アッセンブリ７２
は上述したように、ベースプレート４８内にチャンネル
５０と経路５６が機械加工して形成された一体構造とな
っている。チャンネル５゜は区画壁８０により相互に分
離されている並列な導波管５４の列を規定しており、区
画壁８ｏはスイッチ６６での小アッセンブリ７２の入力
端から、小アッセンブリ７４に接続している小アッセン
ブリ７２の出力端（第７図）まで延びている。入力及び
出力という用語は、発信器６４からアンテナ５８への信
号の伝送についてのものであり、導波管アッセンブリ４
６は可逆的に動作可能で、電磁的な信号がアンテナ５８
からアッセンブリ４６を介してスイッチ６６に、同様に
流れることができることを理解されたい。第６図には、
インピーダンス整合構造８２も示されており、インピー
ダンス整合構造８２は、小アッセンブリ７２の両方の端
を、同軸のケーブルを導波管５４のそれぞれに接続する
ための導波管−同軸路アダプタと接続するのに所望の場
合に用いられる。区画壁８０は導波管５４のそれぞれに
ついての側壁ともなっており、導波管５４のそれぞれの
断面形状は、側壁の高さが広い方の壁、つまりベースプ
レート４８の底面やカバープレート５２により形成され
る壁の幅の１／２である２×１の長方形の導波管形状と
なっている。本発明の好ましい実施例としては、導波管
アッセンブリ４６と同様に、ベースプレート４８、カバ
ープレート５２は平面的な形状を有している。所望であ
れば、この平面的形状は、導波管アッセンブリ４６を僅
かに湾曲する面として、航空機あるいは人工衛星のフレ
ームの湾曲した壁に導波管アッセンブリ４６を載置する
ように変更することもでき、この場合、この曲りは電磁
波がこの曲面から有意な反射を受けることなく導波管５
４を通って伝わるように充分にゆるやかなものであるこ
とに留意されたい。

第３図の構成を第６図のそれと比べて、経路５６は、開
口２０及び２２が中央壁１４内に形成されたのと同様に
して、分離壁８０ないに形成されていることがわかる。

第３図では、開口２０及び２２は同じ長方形の形状で、
同じ寸法を有しており、この形状及び寸法は経路５６の
構造にも適用される。また、第３図で、開口２０及び２
２と向合っているインピーダンス整合構造体４４も第６
図の構成に含まれており、インピーダンス整合構造体４
４は経路５６と向合って、分離壁８０に配されている。

これから、経路５６とインピーダンス整合構造体４４と
の組合わせがカブラ７６を構成している。隣接した一対
の導波管５４に沿ってくし形に配された一対のカブラ７
６が、第３図に示されたようなりロスオーバー１０の構
造を構成している。第６図のアッセンブリをよく見ると
、カブラ７６のそれぞれは単一のマイクロ波回路構成と
考えられ、この場合その機能は電磁波のパワーの１／２
を導波管５４のうちの−っから、これに隣接した導波管
５４に結合することである。しかし、２つのカブラ７６
が、一方の後に他方が続いている一つの対を為して配さ
れている場合には、これら２つのカブラ７６はクロスオ
ーバー１０を形成する。例として、第６図では仮想線を
用いて、カブラ７６のうちの一つ、及びクロスオーバー
１０のうちの一つを示しているが、他のカブラ７６およ
び他のクロスオーバー１０も、第６図の小アッセンブリ
７２をよくみればわかるはずである。第６図には示され
ていないが、カブラ７６及びクロスオーバー１０の同様
の構造が、小アッセンブリ７４にもある。第７図には全
部のカブラ７６及び全部のクロスオーバー１ｏの位置が
模式％式％ 第７図における秒位器７８は、第６図の構成に、導波管
５４のうちの選択された位置の導波管の底部壁から突出
する突部８４を設けたものとなっており、この位置は第
７図に示されている。所望であれば、これに対応する突
部（図示しない）を、カバープレート５２の内面を突出
させることにより、導波管５４の上方壁に設けてもよい
。この様な突部８４は公知であり、導波管５４に沿って
伝わる電磁信号に、導波管の上方壁と下方壁との間での
キャパシタンスにより位相のずれを生じさせる。突部８
４は導波管の広い方の壁面の中心線に沿って長手方向に
延び、管内波長の１／４の間隔で位置している各突部の
終端で区切られている。

この様に区切っていることにより、このように区切られ
なければ電磁波の秒位器７８への影響によって生じたか
もしれない反射波が消去される。良く知られているよう
に、秒位器７８のそれぞれの部分によるキャパシタンス
の合計は、突部８４の幅を調整することで変えるとかで
きて、突部８４の幅を広げることで増加し、あるいは突
部８４の高さを高くすることで変えるとかできて、キャ
パシタンスは突部８４の上面を、導波管の反対側の壁面
にちかずけることで増加する。秒位器７８を構成してい
る突部８４の区分部分のうちの一組を備えた導波管５４
の部分図が第８図に示されてぃる。キャパシタンスの合
計及び位相のずれの合計も、よく知られているように、
秒位器７８における区分部分の数を増加することで、変
えることができる。第６図をよくみてわかるように、秒
位器７８は決められただけ位相をずらすため異なった長
さで構成されており、位相のずれ量は第７図に示されて
いる。

第６図の構造はバトラーマトリクスに用いられるもので
ある。しかし、電磁波導通路の別のマトリクスでも、本
発明による平面的な形状において構成されることを理解
されたい。例えば、導波管アッセンブリ４６のカブラ７
６が全て、一つの導波管から隣接する導波管に電磁パワ
ーの１／２を結合する３ｄＢのカブラであるのに対して
、導波管の平面的な構成に、アンテナでの直線的な波面
を形成するもの以外の信号処理動作に用いられるような
、一つの導波管におけるパワーの、他の分数、例えば１
／４．１／８となったパワーを隣接する導波管に結合す
るカブラを用いてもよい。本発明はここではバトラーマ
トリクスを用いて説明されているが、本発明は同様に平
面構成を有する他の電磁波を伝える経路のマトリクスに
も適用されることを理解されたい。

第６図の小アッセンブリ７２の動作を示すため、導波管
５４には、第６図の左側から１ないし８の数字が付され
ている。電磁波の流れを表わしている一組の矢印８６は
、第１の導波管５４の入力ポートロ８から始まり、始め
の４つの導波管の間に広がり、小アッセンブリ７２の出
口ポート８８（第７図にも示されている）から出ている
。矢印８６を追跡すると、第１の導波路に入る電磁パワ
ーは第１のカブラ７６で分かれ、始めの２つの導波管に
おいて同じ量で流れることが理解される。

第２の導波管における電磁パワーは、クロスオーバー１
０を介して交差し、第３の導波管に入る。

カブラ７６のうちの２つを介して、第１の導波管におけ
るパワーは、第１の導波管と第２の導波管との間で等し
く分割されてから、第３の導波管におけるパワーが第３
の導波管と第４の導波管との間で等しく分割れる。始め
の４つの導波路のそれぞれは、このとき、入力ポートロ
８の第１のものに入力された電磁パワーの１／４パワー
を有している。第２及び１３の導波管を伝わる波はこの
ときにクロスオーバー１０を介してその位置が交換され
る。

第６図に示されているのと同じカブラ７６及びクロスオ
ーバー１０を示している第７図の線図から電磁波のパワ
ーが同様に分割されるのを読取ることができる。第７図
ではさらに、出口ポート８８を越してから始めの４つの
導波管における電磁パワーが、度のようにして別のクロ
スオーバー１０及び別のカブラ７６を介して結合され、
導波管アッセンブリ４６の８つ全部の出口ポート６２の
間で均等に分割されるかが示されている。図をよくみる
ことで、入力ポートロ８以外のいずれか一つの入力ポー
トに入射した電磁波が、全ての出口ポート６２へ−様に
分かれてゆくのが簡単に確められる。これに加えて、２
２．５’、４５゜６７．５＠の位相遅れを生じさせる位
相のずれが決まった値である移位器二より、出口ポート
６２からでてゆく電磁波間が−様な位相の傾き、つまり
位相勾配とされる。位相のずれについてのこれらの値は
、ハイブリッドカブラ７６のそれぞれに付いて生じた９
０″の位相遅れを加えたものとなっている。

導波管アッセンブリ４６の動作を更に説明するため、第
７図では入力ポートロ８は、それぞれの入力ポートロ８
のいずれか一つに入った電磁波に対応してアンテナ５８
によって生みだされる８つのビームのうちの一つを特定
するため、更にＩＲ。

ＩＬないし４Ｒ，４Ｌの符号によって識別されている。

数字１は照準７０に近い向きのビームを指し、これに対
して数字２．３及び４は、照準７０に対してビームの傾
きの角度がより大きなことを表わしている。文字りとＲ
はビームが照準７０の左方あるいは右方であることを示
している。導波管アッセンブリ４６の好ましい例として
は、導波管５４は標準のサイズのものであり、周波数の
中心値が１７．５ＧＨｚでの動作に対してＷＲ−６２と
なっている。自由空間波長は約０．６フインチであり、
管内波長はこれよりも長い。突部８４の高さは０．１イ
ンチである。突部８４の幅は０．０５インチとなってい
る。移位器７８による位相のずれを指されている値とす
ることで、電磁波がＩＬ及びＩＲで示すいずれかの入力
ポートロ８に入った場合、小アッセンブリ７２の出口ポ
ート８８の間において２２．５＠の位相勾配が生じる。

これら以外の入力ポートロ８が励起されれば、より大き
な位相勾配が得られる。小アッセンブリ７２についての
テストの結果では、電圧定在波比が１．２５未満、所望
の位相勾配からの位相のばらつきが２．５＠未満、及び
挿入損が０．２ｄＢ未満を示している。前述した位相勾
配の値に関し、出口ポート８８についての位相ずれの値
は、小アッセンブリ７２の右半分と左半分とが対称な構
造となっていることから、小アッセンブリ７２の中央壁
９０について対称であることに留意すべきである。出口
ポート８８が小アッセンブリ７４を介して出力ポートロ
２に接続されることにより、出力ポートロ２は８つ全て
について一つの連続した位相の傾きとなる。前述した構
造とすることにより、本発明によって電磁波の分配及び
組合わせにためのマイクロ波導通路のマトリクスが提供
される。このような構造は、自動機械加工により製造可
能であり、結合（ｃｏｕｐｌ　ｉｎｇ）用の開口によっ
て相互接続されている導波管のアッセンブリを精密にば
らつきなく供給できる。この様な構造により、電磁的な
パワーが、一方の導波管から他方の導波管に共通の平面
構成内で交差することができ、この様な平面構成の外方
には電磁波のいかなる導通路をも不要である。

上述した実施例は単に説明のためのものであり、当業者
によりその変形例が考えられるであろうことを理解され
たい。従って、本発明はここに開示されている実施例に
は限定されるものではなく、これに附随している特許請
求の範囲によって定められるものによってのみ限定され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による導波管のマトリクス構成を用い
た導波管のクロスオーバーの斜視図、第２図は第１図の
クロスオーバーの側面図、第３図は第２図の線３−３に
ついて野断面図で、クロスオーバーの内部を上方から示
しており、クロスオーバーの説明に有用な放射エネルギ
の伝わる経路が破線で示されており、第４図は、導波管
のクロスオーバーの模式図で、２つの電磁波が互いに交
差するのを示しており、第５図は、本発明が組込ま、れ
ている導波管の同一面内アッセンブリの斜視図、第６図
は、第５図のアッセンブリの部分で、ベースプレートの
平面図で、導波管、カブラ、クロスオーバー及び移位器
の構成部分が削り出されており、第７図は、例として８
つのアンテナ素子のアンテナ列に用いられたバトラーマ
トリクスにおける全てのカブラ、クロスオーバー、及び
移位器を取付けた全ての導波路における相互接続を示す
模式図であり、Ｗ４７図における電磁パワーの導通経路
のマトリクスの物理的な構造は第５図及び第６図に示さ
れたものとなっており、及び第８図は、移位器の部分的
に突出した構造を示す第５図及び第６図の部分的な図。 １０・・・導波管クロスオーバー　１４・・・中央壁、
１６．１８・・・導波管、２０．２２・・・結合用の開
口、２４・・・上方壁、２６・・・下方壁、４６・・・
導波管アッセンブリ、４８・・・ベースプレート、５０
・・・チャンネル、５２・・・カバープレート、５８・
・・アンテナ、６２・・・出力ポート、６８・・・入力
ポート、７２．７４・・・小アッセンブリ、７６・・・
ハイブリッドカブラ、７８・・・移位器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　６ キｉｎ＼カポ→七′ぎの即ル〃ｆρＱｅＪ町↑ ＦｊＧ、　５ 、　ＦＩＧ、　７

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．一組の第１のポートと一組の第２のポートとの間に
   おける電磁的パワーの導通路についてのマトリクスであ
   って、 上方壁及び下方壁と、 それぞれ前記上方壁から下方壁に延びている一組の分割
   壁であって、並んで配され、互いに離間して一組の導波
   管を区画し、前記一組の第１のポートを前記一組の第２
   のポートにこれらの間で電磁波を結合するように相互接
   続し、前記導波管のそれぞれが前記一組の第１のポート
   をそれぞれ対応する前記一組の第２のポートに接続する
   ように配された分割壁とを備えてなり、また、 前記分割壁のそれぞれは、１つの導波管におけるパワー
   の一部分を隣接する導波管に結合させる結合手段を備え
   ており、 前記結合手段は前記分割壁の選択されたものに沿って、
   単独で及び対をなして配されており、前記対をなした結
   合手段は、それぞれが１つの導波管から分割壁をとおっ
   て隣接する導波管に電磁的なパワーを交差させるクロス
   オーバーを形成し、複数の前記クロスオーバーおよび複
   数の前記単独で配された結合手段により、電磁的なパワ
   ーが前記一組の第１のポートのうちの一つのポートから
   、前記一組の第２のポートのうちの複数のポートの間に
   分配される電磁的パワーの導通路についてのマトリクス
   。
2. ２．前記上方壁は平面的なものである請求項第１項に記
   載のマトリクス。
3. ３．前記マトリクスは平面的な構成を有し、前記クロス
   オーバーを介する電磁的なエネルギーの全ての導通路は
   前記平面的な構成内に配されている請求項第１項に記載
   のマトリクス。
4. ４．結合手段により結合される電磁的なパワーの前記部
   分は、その電磁的なパワーの半分である請求項第１項に
   記載のマトリクス。
5. ５．前記結合手段のそれぞれは、電磁的なパワーの半分
   のそれぞれを搬送している電磁波間に９０゜の位相おく
   れを生じさせる請求項第４項に記載のマトリクス。
6. ６．前記結合手段は前記導波管の間で、バトラーマトリ
   クスとなるように配分されている請求項第５項に記載の
   マトリクス。
7. ７．前記結合手段のそれぞれは、分割壁における矩形の
   結合用の開口として形成されている請求項第６項に記載
   のマトリクス。
8. ８．前記分割壁は前記導波管の側壁として機能し、前記
   導波管の側壁に、結合用の開口にむけて内方に延びるイ
   ンピーダンス整合用の突部が設けられて、結合用の開口
   を通しての電磁的なパワーの結合を容易にしている請求
   項第７項に記載のマトリクス。
9. ９．前記一組の第２のポートから出力される電磁波を所
   望の位相勾配とするため、前記導波管の部分として形成
   された移位器を更に備えている請求項第６項に記載のマ
   トリクス。
10. １０．前記移位器のそれぞれは、導波管の壁面に沿って
    長手方向配されたキャパシタンス用の縦長の台部を備え
    ている請求項第９項に記載のマトリクス。