JPH07105659B2 - 複数レベルビーム形成回路網 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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
ロウエーブ周波数を形成する装置に関し、さらに特定す
れば、本発明はアクテイブ・フエーズ・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エーブ通信シス
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ヤンネルでは操向
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、本願とおなじ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.Rose
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−点間サービスの通信チヤンネル数が最大
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、フイ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ヤンネルが含
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
でおなじ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イブ・フエ
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。

このようなアクテイブ・フエーズ・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、所定のサイドロープレベルおよび所定のビー
ム形状を得るためになされる。アクテイブ・フエーズ・
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
ラー分布にする必要があり、このテーラー分布とは、
「IRE トランスアンテナおよび伝送」pp.16〜28（19
55年１月）のT.Taylor著、「狭いバンド幅と低いサイド
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、対称でテーパ状の分布で
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
の振幅をテーパ状にし、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No.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、また振幅をテイラー
分布のような所定のテーパ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；一組の第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、この一組の第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１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
ンを形成することができる。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
にアクテイブ・フエーズ・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ッチング
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、アクテイブ・フエーズ・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図はアクテイブ・フエーズ・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の基づくものである。

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−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ヤ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−点間通信システムは、送信アレイ
20、パラボラ副反射器22および受信フイードホーン16の
アレイを備えている。これらの受信フイードホーン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18
b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−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、大きな開口のフエーズアレイが形成さ
れる。

第３図には、点−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−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
ロスハッチングした地域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い
る。

また、第４図には、４つの連続した送信地域31,33,35,3
7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毎の別のダウンリンク局に向けて放射
される。この送信地域31,33,35,37の幅は前記受信地域R
1,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）は複数のチヤンネルたとえば16のチヤン
ネルに分割され、各チヤンネルは利用バンド幅27MHz、
間隔30MHzである。また、これらの16のチヤンネルは約8
00のサブチヤ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キロビットのチヤ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
サブチヤ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12
bによって拡大される。この送信アレイ20は、複数たと
えば40の送信ウエーブガイド要素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10
dB以上となるようなテーパ状に供給される。このような
ダウンリンクビームのテーパは、このアレイ20の要素10
6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、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
は無視できる程小さい。

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−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−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はスイチング回路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
つの冗長性を与えるためのものであ。これらレシーバ74
はフイルタ接続マトリクス90のフイ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を介してフイ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。このフイルタの出力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およびフイ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（SSPASs）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SSPAs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SSPAs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SSPs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
エ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エ
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との間に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エーブガイド
・アセンブリ176を備えている。この実施例では、40の
ウエーブガイド・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。
これらウエーブガイド・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170の入力端171
に入力され、また送信信号T2は遅延ライン168の入力端1
69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、上記の各ウエーブガイド・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、これら各ウエーブガイ
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とウエーブガイド・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、これらウエーブガイド・ア
センブリの間の間隔をＬで示し、また遅延ラインの径方
向の幅をＷで示す。これらウエーブガイド・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
これらウエーブガイド・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程これに沿ったウエーブガイド・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
エーブガイド・アセンブリ176の間の間隔Ｌは、遅延ラ
イン168に沿ったウエーブガイド・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 Ｗ 168 T2 1.66 0.64 170 T1 1.72 0.66 172 T4 2.45 0.74 174 T3 2.55 0.76 これら遅延ライン168〜174に対応した幅Ｗおよび間隔Ｌ
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、このビームが各チヤンネルを正しく
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のウエーブガイド・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カプラに設定されてお
り、この送信信号T2のパワーの約１％がウエーブガイド
・アセンブリ176に転送される。この分割されたエネル
ギはこのウエーブガイド・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T1,T2の一部（すなわち0.01T1および0.01T2）はウ
エーブガイド・アセンブリ176で合計され、この和信号
0.01（T1＋T2）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
合されてウエーブガイド・アセンブリ176に送られる。
これら和信号0.01（T1＋T2＋T3＋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1
04のうち対応するソリッドステート・パワー増幅器に送
られ、送信のために増幅される。

上記の第１のウエーブガイド・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のウエーブ
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）がウエーブガイド・アセンブリ176に
分割される。このような動作の繰返しによって、この信
号T1〜T4は所定のパーセントずつこれらウエーブガイド
・アセンブリ176に分割される。

これらウエーブガイド・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−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、これらウエーブガイド・アセンブリ17
6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SSPAsはこれら50,
000の信号全てを増幅する。

そして、上記40のウエーブガイド・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、ウエーブガイド・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図を参照にする。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の間隔に示す。このアンテナビームの傾
斜角度をとすると、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
なデイレクショナル・カプラから構成されている。

この上部および下部の部分すなわち第１の部分170aと第
２の部分は、それぞれ別のレベルすなわち別の第１の面
と第２の面とに沿って配置されている。

また、前記の第２のウエーブガイド176は、それぞれ20
個ずつの上部および下部、すなわち第１のサブセット17
6aおよび第２のサブセット176bに分けられており、第１
のサブセットの第２のウエーブガイド176aは上記の第１
の面に沿って配置され、第１のラインの第１の部分170a
と交差してこれと電磁的に結合され、また第２のサブセ
ットの第２のウエーブガイド176bは上記の第２の面に沿
って配置され、第１のラインの第２の部分170bと交差し
てこれと電磁的に結合されている。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,17
2a,172b,174a,174bに分割されている状態を示す。これ
ら上部ウエーブガイド・アセンブリ176aおよび下部ウエ
ーブガイド・アセンブリ176bは、それぞれ伝送ライン12
6,128に接続されており、これらウエーブガイドの出力
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、ウエーブガイド・アセンブリ176aの出力がサイ
ド増幅器グループ110のSSPA134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BFN
98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・カプラ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
ハイブリッドカプラ120によって分割されることが示さ
れており、このカプラ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17
0b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・カプラ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）て
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で増幅すべきウエーブガイド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1
12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T
1〜T4は、このビーム形成回路網98で合計される。これ
らの信号はBFN98からウエーブガイド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のウエーブガイド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ー分布
を示す。このテーラー分布は対称でかつテーパ状をな
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204 1〜204 40について示し、これらは放射要素1
06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求める方法を示し
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40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A1からＡKお
よびB1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204 1から204 20はこの分布の左半分で
あり、またA1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204 21から204 36はこの分布の右半分
であり、またB1からＢKまでは中心から右側である。第1
4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）、したが
って、 A₁ ²＋B₂ ²＝A₂ ²＋B₂ ²＝Ai²Bi²＝P₀ となり、ここでP0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・カプラ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AiおよびBiが入力ライン240,24
2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
のハイブリッドカプラ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＊＋1/2Bi
の信号が送られる。この星印＊を付した成分はハイブリ
ッドカプラ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・カプラ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。このカプ
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Ai,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。このハイブリッド・
カプラ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Ai＊,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することができる。

第14図に示す信号204 1〜204 4および204 36〜204 40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
れば用意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SSPAs134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（Ai＋Bi）の1/5程度
であり、これら各SSPAs134はこの等パワー増幅器装置13
0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SSPAs134は比較的低いパワーで作動
するので、これらSSPAs134は８個設け、これらのうちの
２個を信号204 4および204 37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SSPAs134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204 13から204 20に対応
するA1〜A8は信号204 21から204 28に対応するB1〜B8と
対にされる。これら第１の組の対では、Ｋ＝８であり、
また A₁ ²＋B₁ ²＝A₂ ²＋B₂ ²＝Ai²Bi²＝P₁ で、ここでP1はA1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204 5ないし204 12に対応するC
1〜C8は振幅係数204 29から204 36に対応するD1〜D8と
対にされる。これらの第２の対の組では、 C₁ ²＋D₁ ²＝C₂ ²＋D₂ ²＝Ci²Di²＝P₂ で、ここでP2はC1C8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〜B1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、Ai²＋Bi²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AiおよびBiに必要
な平均パワー最大値を有する。また、信号204 1〜204 4
および204 37〜204 40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204 1〜204 4および204 36〜204 40に対応した信号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SSPAs134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。

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、ウエーブガイド・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がある。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204 20および
204 21は減衰する必要はなく、他の信号204はこの最も
強い信号204 20および204 21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、各ウエーブガイド・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からウエーブガイド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を介してウエーブガ
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。各ウエーブ
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、隣接するウエーブガイド
176のクロスカプラを通過する送信信号のパーセンテー
ジの全体に相違しており、あるウエーブガイド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
のウエーブガイド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、均一なクロスカプ
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図には、簡単な本発明の適用を示し、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
星（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は前段増幅段を備え、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に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、通常のフイード機構を備
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
とえばテイラー分布のような所定の振分布を与える。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3
18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、これらは通常のフイ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
ームの単一の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
る。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SSPAs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、ウエーブガイド、マイクロウエ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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−94510（ＪＰ，Ａ) Ｅｒｉｃｓｏｎ Ｒｅｖｉｅｗ，ｖｏｌ ｕｍｅ55，Ｎｏ．４，1978，Ｐ．125−128 Ｖｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，ｖｏｌｖｍｅ ７，Ｎｏ．４，Ｏｃｔｏｒｂｅｒ1969, Ｐ．227，231

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の放射要素のアレイからなるアンテナ
   システムのビーム形成回路網であって、一つの送信信号
   から互いに位相の相違する複数の出力信号を形成し、こ
   れらの位相の相違する複数の出力信号によってこのアン
   テナシステムの各放射要素を励起して所定のビームを形
   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（170）を備え； また、一組の複数の第２のライン（176）を備え、これ
   らの第２のラインは上記の第１のラインの方向に所定の
   間隔で互いに離間して配置され、上記の第１のラインと
   交差してこれらの間に交差点を形成し、これらの第２の
   ラインは上記交差点で上記第１のラインと電磁的に結合
   してカプラを構成し、これらカプラを介して上記第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
   の所定の間隔で配置された上記の各第２のラインにそれ
   ぞれ位相が相違して転送されるように構成され、これら
   の各第２のラインからの出力される互いに位相の相違す
   る出力信号によって上記アレイの各放射要素を励起して
   所定のビームを形成するものであり； また、上記の第１のラインは互いに離間した第１の部分
   （170a）と第２の部分（170b）とを有し、これら第１の
   部分および第２の部分はそれぞれ別々の第１の面および
   第２の面に沿って配置されており； また、上記の一組の第２のラインは、第１のサブセット
   （176a）と第２のサブセット（176b）とに分けられてお
   り、これら第１のサブセットおよび第２のサブセットの
   第２のラインはそれぞれ上記の第１の面および第２の面
   に沿って配置されてそれぞれ上記第１のラインの第１の
   部分および第２の部分と交差しており、上記第１のサブ
   セットの第２のラインは上記第１のラインの第１の部分
   と電磁的に結合されており、また上記第２のサブセット
   の第２のラインは上記第１のラインの第２の部分と電磁
   的に結合されていることを特徴とするビーム形成回路
   網。
2. 【請求項２】前記送信信号は、前記第１のライン（17
   0）の第１の部分（170a）および第２の部分（170b）の
   一端部が共通の信号スプリット装置（120）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（170a,170b）に同時に伝送され、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（138）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
   記載のビーム形成回路網。
3. 【請求項３】前記の複数の出力信号を前記アレイに供給
   する前に増幅する複数の増幅器（100）を備えたアンテ
   ナシステムに使用される前記のビーム形成回路網であっ
   て： 前記の複数の放射要素の励起パターンは、前記のアレイ
   から所定の特性のマイクロウェーブ・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振幅分布関数を形
   成するものであり； また、前記の第１のライン（170）を伝送され前記第２
   のライン（176）にそれぞれ転送される送信信号の電磁
   エネルギの一部は、前記の各交差点のカプラにおいてそ
   れぞれ互いに等しく、 また、前記第２のラインの出力端と上記の増幅器との間
   に接続された減衰手段（240）を備え、この減衰手段は
   上記出力信号の少なくとも一つを、これが上記の増幅器
   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１項記載のビーム形成回路網。
4. 【請求項４】前記各交差点に対応して形成され、前記第
   １のライン（170）を伝送される信号を異なるパーセン
   テージで前記の各第２のライン（176）に転送する複数
   のクロスカプラ（180）を備え、これらクロスカプラに
   よって前記の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３項記載のビーム形成回路網。
5. 【請求項５】互いに隣接する第２のライン（176）のク
   ロスカプラ（180）を介して転送される送信信号のパー
   センテージは相違しており、またある第２のラインから
   次の第２のラインとの間で相違しており、これによって
   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３項記載のビーム形成回路
   網。
6. 【請求項６】前記の送信信号がそれぞれ伝送される第１
   のライン（170）は複数個設けられており、これらの第
   １のラインの複数個は他の第１のラインの少なくとも一
   つと同じ特性を有しており； 前記の各クロスカプラ（180）を介して前記の第２のラ
   イン（176）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４項記載のビーム形成回路網。
7. 【請求項７】複数の放射要素のアレイからなるアンテナ
   システムのビーム形成回路網であって、複数の送信信号
   から互いに位相の相違する複数の出力信号を形成し、こ
   れらの位相の相違する出力信号によってこのアンテナシ
   ステムの各放射要素を励起して所定の複数の異なるビー
   ムを形成し、各送信信号は周波数の互いに相違する複数
   のサブ信号を含み、これらはそれぞれ対応した地域で受
   信されるものにおいて： 複数の第１のライン（170）を備え、この第１のライン
   は上記複数の送信信号を伝送するものであり； 複数の第２のライン（176）を備え、これら第２のライ
   ンは互いに上記の第１のラインの方向に所定の間隔で離
   間して配置され、この第１のラインと交差する交差点を
   形成し、これら交差点において上記第２のラインが第１
   のラインと電磁的に結合されてカプラを構成し、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
   上記のカプラを介して上記の所定の間隔で配置された上
   記の各第２のラインにそれぞれ位相が相違して転送さ
   れ、これら第２のラインから互いに位相の相違する複数
   の出力信号によって上記のアレイの各放射要素が励起さ
   れて所定の複数のビームを形成するものであり； また、隣接する上記の交差点の間の距離および上記第１
   のラインの幅は所定の幅に設定され、上記の各サブ信号
   にそれぞれ対応した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に対応する地域に対
   応してビームが操向されるように構成されており； また、上記の第１のラインは互いに離間した第１の部分
   （170a）および第２の部分（170b）を有しており、これ
   ら第１および第２の部分（170a,170b）はそれぞれ別の
   第１の面および第２の面に沿ってそれぞれ配置されてお
   り； また上記一組の複数の第２のラインは第１のサブセット
   （176a）および第２のサブセット（176b）に分けられて
   おり、これら第１のサブセットおよび第２のサブセット
   の第２のラインはそれぞれ上記の第１のラインの第１の
   部分および第２の部分に対応してそれぞれ上記の第１の
   面および第２の面に沿って配置され、上記第１のサブセ
   ットの第２のラインは上記の第１のラインの第１の部分
   と電磁的に結合し、また上記の第２のサブセットの第２
   のラインは上記の第１のラインの第２の部分と電磁的に
   結合されていることを特徴とするビーム形成回路網。
8. 【請求項８】前記複数の第１のライン（170）は電磁エ
   ネルギを伝送する複数の伝送ラインから構成されてお
   り、また前記の複数の第２のラインは複数の電磁エネル
   ギウェーブガイドから構成されていることを特徴とする
   前記請求の範囲第７項記載のビーム形成回路網。
9. 【請求項９】複数の放射要素のアレイからなるアンテナ
   システムのビーム形成回路網であって、複数の送信信号
   から互いに位相の相違する複数の出力信号を形成し、こ
   れらの出力信号によってこのアンテナシステムの各放射
   要素を励起して所定のビームを形成するものにおいて： 上記の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（170）を備え； また、一組の複数の第２のライン（176）を備え、この
   第２のラインは互いに上記の第１のラインの方向に所定
   の間隔で離間して配置されており、これら第２のライン
   は上記の第１のラインと交差してこれらの間に交差点を
   形成し、これらの第２のラインは上記交差点において上
   記の第１のラインと電磁的に接続されてカプラを構成
   し、上記と第１のラインを伝送される送信信号の電磁エ
   ネルギの一部が上記のカプラを介して上記の所定の間隔
   で配置された上記の各第２のラインにそれぞれ位相が相
   違して転送されるように構成され、これら各第２のライ
   ンから出力される互いに位相が相違する複数の出力信号
   によって上記のアレイの放射要素が励起されて所定のビ
   ームを形成するように構成され； また、上記の第１のラインはそれぞれ互いに離間した第
   １の部分（170a）と第２の部分（170b）とを有してお
   り、これら第１の部分および第２の部分はそれぞれ別の
   第１の面および第２の面に沿って配置されており； また、上記の一組の第２のラインは第１のサブセット
   （176a）と第２のサブセット（176b）に分けられてお
   り、これら第１のサブセットおよび第２のサブセットの
   第２のラインはそれぞれ上記の第１のラインの第１の部
   分および第２の部分に対応してそれぞれ上記の第１の面
   および第２の面に沿って配置され、上記第１のサブセッ
   トの第２のラインは上記の第１のラインの第１の部分と
   電磁的に結合し、また上記の第２のサブセットの第２の
   ラインは上記の第１のラインの第２の部分と電磁的に結
   合されていることを特徴とするビーム形成回路網。