JPH0794941A - エア・ストリップラインを用いたマルチポート形給電回路網を備えたモノパルス・アレイ・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モノパルス・レーダ・アレイ・システムにお
いて和信号と差信号の信号分布を独立に発生させるこ
と。 【構成】 アレイ・システムは、複数の放射素子とそれ
ら放射素子に結合したモノパルス給電回路網とを備え、
この給電回路網は、和信号給電回路網１００、差信号給
電回路網１１０、複数の結合器１２０Ａ〜１２０Ｎ、及
び複数の出力ポート５６Ａ〜５６Ｎを有する。給電回路
網の２つの入力チャネルは対応するｎ個の出力ポートに
高周波信号の振幅及び位相の分布を各チャネル毎に独自
の分布で励振する。高周波電力の分配を広い周波数帯域
に亙る振幅及び移相の分布に追随させるため、給電回路
網は、エア・ストリップラインで形成して整合させた電
力分割器、減衰器、移相器及びマジックＴ結合器で構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波電力分割回路
に関するものであり、より詳しくは、レーダ・アンテナ
・アレイに用いるのに適したモノパルス電力分割回路網
に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダ・アンテナ・アレイにおいては、
複数の個々の放射素子を励振するために必要な高周波エ
ネルギを単一の送信機で発生させている。そして、発生
させたエネルギを、アンテナ給電回路網を介して全ての
放射素子へ分配している。アンテナが広範な瞬時周波数
帯域に亙って動作できるようにするために、しばしば、
アンテナ給電回路網のアーキテクチャを、高周波電力の
分配を行なうための整合させた４ポート形の電力分割装
置（１つのポートは整合負荷で終端してある）を幾つも
組合せたコーポレート・アーキテクチャにするというこ
とが行なわれている。

【０００３】モノパルス動作を実行させるためには、一
般的に、アレイの給電を２つの半領域（或いは４つの四
半領域）に分けて行なうようにし、その２つの半領域
（或いは４つの四半領域）を、図１に示したように複数
のマジックＴ結合器を用いた回路網で結合しておくよう
にしている。この回路網は、アレイの全体に亙って振幅
分布を発生させる。ただし、この回路網の中のマジック
Ｔ結合器の働きによって、差信号ポートでは、アレイの
２つの半領域の信号の位相が互いに１８０°異なってお
り、一方、和信号ポートにおいては、それら２つの半領
域の間で信号は同相に維持されている。その結果、全く
異なる２通りの放射パターンが、そのアレイによって発
生される。そしてレーダは、発生されるそれら２通りの
放射パターンを利用してモノパルス追尾を実行する。こ
の方式に付随する問題は、サイドローブの小さな和信号
放射パターンを生成するための最適な振幅分布と、差信
号放射パターンのサイドローブを小さくするために必要
な振幅分布とが著しく異なっていることにある。コーポ
レート・アーキテクチャを採用している従来のモノパル
ス給電回路網は、ただ１つの振幅分布しか発生させるこ
とができない。

【０００４】和信号の分布と差信号の分布とを互いに独
立的に生成するための１つの方法は、アレイの２つの半
領域に亙って、対応する放射素子に夫々にマジックＴ結
合器を結合しておき、それら複数のマジックＴ結合器に
対する給電を互いに独立した和信号給電回路網と差信号
給電回路網とで行なうことである。しかしながら不都合
なことに、この方法を用いると、全ての素子を接続する
ために余りにも多くの追加の伝送線路が必要となり、そ
のため寸法及び重量に関する不利が生じる。

【０００５】従来のモノパルス回路網は、２出力ポート
または４出力ポートに限られていた。その和信号チャネ
ルと差信号チャネルと同一の高周波振幅分布を励振し、
単にポート間で位相が反転している点が相違しているに
過ぎない。これについては「M. Skolnik著「Introducti
on to Radar Systems」（ 1980, pp. 160-167）を参照
されたい。はしご形給電回路網は、広い同調周波数帯域
と狭い瞬時周波数帯域を持ち、多数の様々な高精度の結
合器を必要とする。それら結合器は、導波管（コストが
高く、かさ張る上に、帯域幅に限界がある）に機械加工
によって形成したスロットであるか、或いは、ストリッ
プライン（一般に生産可能とするためには、製造工程に
おける許容寸法誤差を厳しいものにせねばならない）に
形成した近接形結合器であるかのいずれかであった。は
しご形給電回路網は、モノパルス機能を実現するため
に、追加の結合器やマジックＴ結合器を複雑に組み合せ
る必要がある。はしご形給電回路網を用いた場合には、
アンテナ・ビームの走査は周波数の関数として行なわれ
る。これについては、A. Lopez著「Monopulse Network
for Series Feeding an Array Antenna」 IEEE Tran. o
n Antenna and Propagation, Vol. AP-16, No. 4, （Ju
ly 1968, p. 436）、それに、J. Smolko著「Compact Hi
ghly Integrated Dual Linear Antenna Feed」 Proc. o
f the 1990 Antenna Applications Sym.、（September
1990, P. 538）を参照されたい。

【０００６】導波管と組合せたマジックＴ結合器を使用
した区画給電回路網は、帯域幅が狭い上に、個々の構成
部品の全てを相互接続するために余りにも多くの導波管
が必要となる。これについては「Practical Phased Arr
ay Antenna Systems」 Eli Brookner, Artech House,
（1991, pp. 6-6〜6-9）を参照されたい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の課題
に鑑みて提案されたものであり、本発明の目的は、和信
号と差信号とで独立した信号分布を形成することができ
るモノパルス・レーダー・アンテナ・システムを提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、マルチポート形モ
ノパルス給電回路網に結合されている複数の放射素子を
備えるモノパルス・レーダ・アンテナ・システムについ
て記述する。モノパルス給電回路網は、和信号給電回路
網アセンブリを含んでおり、この和信号給電回路網アセ
ンブリは、和信号入出力（Ｉ／Ｏ）ポートを有し、この
和信号Ｉ／Ｏポートは和信号給電回路を介して複数の和
信号出力ポートに接続される。モノパルス給電回路網は
更に、差信号給電回路網アセンブリを含んでおり、この
差信号給電回路網アセンブリは、差信号Ｉ／Ｏポートを
有し、この差信号Ｉ／Ｏポートは差信号給電回路を介し
て複数の差信号出力ポートに接続される。好適実施例に
おいては、和信号給電回路と差信号給電回路とはエア・
ストリップライン伝送線路で構成され、低損失の動作を
可能にする。

【０００９】モノパルス給電回路網は更に複数の１８０
°結合器を含んでおり、それら結合器は、和信号給電回
路網と、差信号給電回路網と、複数の放射素子とに結合
される。それら結合器の各々は、結合器和信号ポート
と、結合器差信号ポートと、第１サイドアーム・ポート
と、第２サイドアーム・ポートとを有する。また、中間
接続手段が設けられ、この中間接続手段は、和信号給電
回路網アセンブリの複数の和信号出力ポートを対応した
結合器和信号ポートに接続し、且つ、差信号給電回路網
アセンブリの複数の差信号出力ポートを対応した結合器
差信号ポートに接続する。この結合器のサイドアーム・
ポートはアレイの放射素子に結合されている。

【００１０】上述の結合器は、マジックＴ結合器とする
ことが好ましく、また、エア・ストリップライン伝送線
路で製作されることが好ましい。和信号給電回路と差信
号給電回路とはいずれも複数の電力分割器を含んでお
り、それら電力分割器が、複数の和信号出力ポートに和
信号振幅分布を、複数の差信号出力ポートに差信号振幅
分布を互いに独立的に生成する。上述の中間接続手段は
直交同軸形フィードスルー中間接続構造体を備え、それ
ら複数の中間接続構造体によって、和信号給電回路の複
数の和信号出力ポートと結合器との間、並びに、差信号
給電回路の複数の差信号出力ポートと結合器との間を接
続することが好ましい。

【００１１】上述の結合器のサイドアーム・ポートは、
所与の用途において放射素子に直接に接続することもで
き、或いは、複数の区画給電回路網を介して複数の放射
素子のうちの特定の組に接続するようにしても良い。

【００１２】

【実施例】本発明の以上の特徴及び利点並びにその他の
特徴及び利点は、添付図面に示した本発明の具体的実施
例についての以下の詳細な説明によって更に明瞭にな
る。図２に示したマルチポート形モノパルス給電回路網
５０は、上述の従来のモノパルス給電回路網に付随して
いた問題を解決するものである。この給電回路網５０
は、和信号入出力（Ｉ／Ｏ）ポート５２と、差信号Ｉ／
Ｏポート５４と、複数の出力ポート５６Ａ〜５６Ｎとを
備えている。本発明に係る給電回路網は、和信号Ｉ／Ｏ
ポート５２と差信号Ｉ／Ｏポート５４とに対して、互い
に独立した個別の振幅及び位相の分布を発生させる。こ
の給電回路網は、性能並びに実装上の要件に応じて、図
２に示したように、放射素子５８Ａ〜５８Ｎの全てに接
続するような接続形態とすることもでき、或いは図３〜
図６に示したように、複数の区画給電回路網を用いて別
々の放射素子のクラスタ即ちサブアレイに接続するよう
な接続形態とすることもできる。

【００１３】図３においては、出力ポート５６Ａ〜５６
Ｄは複数の区画給電回路網６０Ａ〜６０Ｄに接続され、
それら複数の区画給電回路網６０Ａ〜６０Ｄは放射素子
５８Ａ〜５８Ｎから成る複数の放射素子クラスタに接続
されている。

【００１４】図４では、出力ポート５６Ａと５６Ｆとを
それぞれ区画給電回路網６２Ａと６２Ｂとに接続し、区
画給電回路網６２Ａと６２Ｂとをそれぞれ放射素子５８
Ａ〜５８Ｆと放射素子５８Ｋ〜５８Ｐとに接続し、また
出力ポート５６Ｂ〜５６Ｅを放射素子５８Ｇ〜５８Ｊに
直接に接続している。

【００１５】図５では、出力ポート５６Ａを区画給電回
路網６４Ａに接続し、区画給電回路網６４Ａを放射素子
５８Ａ〜５８Ｄに接続する。また出力ポート５６Ｂを中
央の区画給電回路網６４Ｂに接続し、区画給電回路網６
４Ｂを中央放射素子５８Ｅ及び５８Ｆに接続する。また
出力ポート５６Ｃを区画給電回路網６４Ｃに接続し、区
画給電回路網６４Ｃを放射素子５８Ｇ〜５８Ｋに接続す
る。

【００１６】図６においては、給電回路網５０の出力ポ
ート５６Ａは区画給電回路網６６Ａに接続され、区画給
電回路網６６Ａは放射素子５８Ａ〜５８Ｆに接続され
る。出力ポート５６Ｂをは画給電回路網６６Ｂに接続さ
れ、区画給電回路網６６Ｂは放射素子５８Ｇ〜５８Ｊに
接続される。出力ポート５６Ｃは区画給電回路網６６Ｃ
に接続され、区画給電回路網６６Ｃは中央の放射素子５
８Ｋ及び５８Ｌに接される。出力ポート５６Ｄは区画給
電回路網６６Ｄに接続され、区画給電回路網６６Ｄは放
射素子５８Ｍ〜５８Ｐに接続される。出力ポート５６Ｅ
は区画給電回路網６６Ｅに接続され、区画給電回路網６
６Ｅは放射素子５８Ｑ〜５８Ｖに接続される。

【００１７】給電回路網５０は、電力分割器、移相器、
減衰器及びマジックＴ結合器（または１８０°ハイブリ
ッド結合器）の配列を備えている。図７は、給電回路網
５０の全体構成図である。図示の給電回路網５０は、和
信号給電回路網１００と、差信号給電回路網１１０と、
和信号Ｉ／Ｏポート５２と、差信号Ｉ／Ｏポート５４
と、複数の出力ポート５６Ａ〜５６Ｎとを含んでいる。
複数のマジックＴ結合器１２０Ａ〜１２０Ｎが、出力ポ
ート５６Ａ〜５６Ｎと、和信号給電回路網１００の出力
部の中間接続構造体１３０Ａ〜１３０Ｎとの間に接続さ
れている。この構成は、出力ポートの任意の個数及び任
意の形状の振幅分布に対応することができる。図中に
「Ａ」と記した出力ポートは、アレイのうちの一方の半
分に接続されており、また「Ｂ」と記した出力ポート
は、アレイのうちの他方の半分に接続されている。それ
らＡ及びＢの出力ポートは、マジックＴ結合器のサイド
アーム・ポートに接続されている。

【００１８】図８及び図９は、本発明に係る給電回路網
をアンテナ・アレイに接続してレーダ用の１平面モノパ
ルス追尾及び２平面モノパルス追尾を実行する場合の接
続形態を示している。１平面追尾を実行する場合には、
給電回路網５０の「Ａ」出力ポートをアレイの左側の放
射素子５８Ａ〜５８Ｌに接続し、「Ｂ」出力ポートをア
レイの右側の放射素子５８Ｍ〜５８Ｚに接続する。１平
面追尾では、形成されたパターンないしビームを使用し
て、左右方向または上下方向の１次元平面内における目
標の角度識別を行なう。図９の配置では、２つのモノパ
ルス給電回路網５０Ａ及び５０Ｂを使用して２平面モノ
パルス追尾を行なう。和信号ポート５２Ａ及び５２Ｂが
マジックＴ結合器１２０Ａのサイドアーム・ポートに接
続され、差信号ポート５４Ａ及び５４Ｂはもう１つのマ
ジックＴ結合器１２０Ｂのサイドアーム・ポートに接続
される。これらを合成した給電回路網の和信号ポート５
２はマジックＴ結合器１２０Ａの和信号ポートである。
この合成給電回路網は、方位と迎角とに関する差信号ポ
ートを備えている。マジックＴ結合器１２０Ａの差信号
ポートがこの合成給電回路網の迎角差信号ポートの機能
を果たしており、一方、マジックＴ結合器１２０Ｂの差
信号ポートがこの合成給電回路網の方位差信号ポートの
機能を果たしている。図９の配置では、アンテナの複数
の放射素子は４つの四半分の組に分けられており、給電
回路網５０Ａの「Ａ」出力ポートと「Ｂ」出力ポート、
それに給電回路網５０Ｂの「Ａ」出力ポートと「Ｂ」出
力ポートが、夫々、放射素子のそれら四半分の組の夫々
に接続される。

【００１９】図１０は、本発明に係るモノパルス給電回
路網５０を構成している共通の内部給電回路を示す。こ
の共通の回路は、図７に概略的に示した給電回路網５０
の和信号給電回路網１００と差信号給電回路網１１０と
のいずれにも用いることができる回路である。図１０の
共通回路１４０において、共通の信号分割器／結合器回
路網は、ウィルキンソン電力分割器１４２で形成されて
おり、この電力分割器１４２は入力信号を２つのチャネ
ルに分割する。それらチャネルの各々は減衰器と移相器
とを含んでいる。即ち、電力分割器１４２に付随する第
１チャネルは減衰器１４６及び移相器１５０を含んでお
り、第２チャネルは減衰器１４４及び移相器１４８を含
んでいる。これらの素子１４２、１４４、１４６、１４
８、及び１５０から成る回路構成ブロックを組み合せる
ことによって、共通回路１４０が構成される。

【００２０】図１１は、給電回路網の和信号ポート５２
と中間接続構造体１３０Ａ〜１３０Ｎとの間に接続され
る和信号給電回路網１００の共通回路の回路図である。
この和信号給電回路網１００は上述の共通回路１４０の
構成要素である減衰器を必要とせず、即ち、減衰量がゼ
ロの回路網である。従って、和信号ポート５２は電力分
割器１６０に結合され、電力分割器１６０は信号電力
を、夫々移相器１６２と１６４とに接続されている２つ
の出力に分割する。これらの２つの移相器の回路枝部は
更に次の電力分割器１６６と１８４とに接続されてお
り、それら電力分割器は再び夫々の回路枝部に電力を分
割する。それら電力分割器の４つの回路枝部の各々は移
相器１６８、１７２、１８６、１９４を備えている。こ
の回路では更に同じ構成が繰り返され、即ち、それら４
つの移相器には、４つの電力分割器１７０、１７４、１
８８、１９６が結合され、夫々の回路枝部に電力を分割
する。移相器１７６、１７８、１８０、１８２、１９
０、１９２、１９８、及び２００の出力は、この和信号
給電回路網１００のＩ／Ｏポート２０５Ａ〜２０５Ｎに
接続される。

【００２１】図１２は、共通の差信号給電回路網１１０
を示している。差信号給電回路網１１０は、和信号給電
回路網１００と略々同一であるが、電力分割器のうちの
幾つかの右側回路枝部の減衰量がゼロではないというこ
とだけが異なっている。所望の振幅分布に依存して、差
信号のパターンに対応した図１０の共通回路の減衰器の
うちの任意の減衰器の減衰量をゼロでなくすることもで
きる。

【００２２】和信号給電回路網１００の複数のポート２
０５Ａ〜２０５Ｎは、夫々に対応したマジックＴ結合器
１２０Ａ〜１２０Ｎの和信号ポート（Σポート）に接続
されており、モノパルス給電回路網５０の出力ポート５
６Ａ〜５６Ｎに振幅分布を発生させる。差信号給電回路
網１１０のポート２１０Ａ〜２１０Ｎは、夫々に対応し
たマジックＴ結合器１２０Ａ〜１２０Ｎの差信号ポート
（Δポート）に接続されており、同じ出力ポート５６Ａ
〜５６Ｎに別の振幅分布を発生させる。

【００２３】和信号給電回路網１１０ないし差信号給電
回路網１１０の構成要素である電力分割器は、和信号チ
ャネル及び差信号チャネルの夫々に所望の振幅分布を発
生させる。しかしながら、物理的な制約があるために、
様々な帯域幅で然るべきレベルの電力分割を実現するこ
とには限界がある。必要に応じて和信号給電回路網１０
０及び差信号給電回路網１１０に減衰器を組み込むこと
は、この限界を克服するのに役立つ。和信号の位相分布
と差信号の位相分布とを個別に発生させるには、必要に
応じてこれら給電回路網１００、１１０に給電線路長さ
即ち固定移相器を組み込むようにすれば良い。その場合
の移相器は、図１１ないし図１２に示したように給電回
路網に組み込んでも良く、或いは、マジックＴ結合器１
２０Ａ〜１２０Ｎの出力ポートに接続しても良い。

【００２４】マジックＴ結合器１２０Ａ〜１２０Ｎは、
アレイの２つの半領域に０°又は１８０°の位相差を与
えると共に、和信号チャネルと差信号チャネルとを分離
する。好適実施例においては、給電回路網５０の全ての
構成要素は単一のパッケージにアセンブリの形で集積化
される。エア・ストリップライン形の伝送線路を用い
て、移相器、電力分割器及びマジックＴ結合器を実現す
る。エア・ストリップラインの使用は、最小の集積化し
たパッケージで最良の損失性能を与える。ストリップラ
イン基板を支持するチャネル形のハウジングは、軽金属
またはメッキされたプラスチックで製作することができ
る。

【００２５】図１３は、好適実施例に係るマルチポート
形モノパルス給電回路網５０を分解等角図である。図
中、和信号給電回路網１００と差信号給電回路網１１０
とは分解して示してある。マジックＴ結合器１２０Ａ〜
１２０Ｎと中間接続構造体１３０Ａ〜１３０Ｎとは、給
電回路網１００と１１０との間に位置している。

【００２６】和信号給電回路網１００は、表面に導体パ
ターン２２２を形成したストリップライン基板２２０を
含んでおり、この基板２２０は、切削加工して製作した
アルミニウム製の第１ハウジング２２４と第２ハウジン
グ２２６との間に挟持されている。それらハウジング２
２４、２２６の各々には、切削加工によってチャネル・
パターンが形成される。例えばチャンネル・パターン２
３０がハウジング２２６に形成され、その鏡像がハウジ
ング２２４に形成される。それらチャネル・パターン
は、基板２２０と導体パターン２２２とで構成されたエ
ア・ストリップライン伝送線路のためのグラウンド面と
して機能する。また、そのエア・ストリップライン伝送
線路のポートには、同軸コネクタ２２８が接続され、給
電回路網５０の和信号Ｉ／Ｏポート５２となる。

【００２７】差信号給電回路網１１０もまた、和信号給
電回路網１１０と類似した構成であって、導体パターン
２４２を形成した基板２４０によって形成された非接触
形（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）エア・ストリップライン伝送
線路を備えており、基板２４０は、夫々のハウジング２
４４と２４６との間に挟持されている。それらハウジン
グ２４４、２４６の各々には切削加工によってチャネル
・パターン、例えばチャネル・パターン２５０が形成さ
れている。非接触形ストリップラインのポートには、同
軸コネクタ２４８が接続され、給電回路網５０の差信号
Ｉ／Ｏポート５４となる。

【００２８】直交同軸形フィードスルー中間接続構造体
２６０Ａ〜２６０Ｎを使用して、差信号給電回路網１１
０の非接触形ストリップライン伝送線路の出力部２１０
Ａ〜２１０ＮとマジックＴ結合器１２０Ａ〜１２０Ｎの
差信号ポートとが接続される。本実施例では、それらマ
ジックＴ結合器の差信号ポートもまた、非接触形ストリ
ップラインで形成される。同軸構造の中間接続構造体２
６０Ａ〜２６０Ｎは、中心導体ピンとハウジング２４４
に形成した孔２４５を貫通する誘電体プラグとで構成さ
れ、その中心導体ピンを導体パターン２４２に接続す
る。このピンとプラグは更に、対応したマジックＴ結合
器のハウジングに形成してある対応した孔（図示せず）
を貫通して延び、そのマジックＴ結合器を含む回路に接
続される。また同様に、和信号給電回路網１００の非接
触形ストリップライン回路の出力部２０５Ａ〜２０５Ｎ
とマジックＴ結合器の和信号ポート１２０Ａ〜１２０Ｎ
とを接続するために、直交同軸形フィードスルー中間接
続構造体１３０Ａ〜１３０Ｎを使用する。それら中間接
続構造体１３０Ａ〜１３０Ｎは、中心導体ピンとハウジ
ング２２６に形成した孔２２７を貫通する誘電体プラグ
とを備え、その中心導体ピンを導体パターン２２２に接
続する。中間接続構造体のこのピンとプラグは更に、マ
ジックＴ結合器１２０Ａ〜１２０Ｎを構成しているハウ
ジングに形成された対応の孔１３２Ａ〜１３２Ｎを通
り、それらマジックＴ結合器を備える回路に接続され
る。

【００２９】マジックＴ結合器１２０Ａ〜１２０Ｎは、
引張ボルト２６０及び係止具２６２によって整列状態で
固定される。それらマジックＴ結合器については、本願
出願人に譲渡された米国特許第４９５２８９５号に記載
されており、その全内容はここに援用される。それらマ
ジックＴ結合器は、両面形のエア・ストリップライン及
びストリップラインを組合せて製作される。図１３に例
として示すマジックＴ結合器１２０Ａは、チャネル形の
導電性ハウジング１２１Ａ及び１２１Ｂと両面形ストリ
ップライン回路１２１Ｃとを備えている。ストリップラ
イン回路１２１Ｃに接続された同軸コネクタ１２１Ｄ及
び１２１Ｅは、このマジックＴ結合器１２０Ａのサイド
アーム・ポートをアレイ素子または区画給電回路網へ接
続するための手段を構成する。

【００３０】図１４のＡ〜Ｃは、この給電回路網に使用
されている様々なエア・ストリップラインの構成形態を
示している。ウィルキンソン電力分割器と移相器とは、
基板を空中に浮かせて支持したサスペンデッド・ストリ
ップライン伝送線路を用いて形成される。また、全ての
素子のポートは、そのインピーダンスが５０Ωになるよ
うに設計してある。図１４のＡは、チャネル内の非接触
形ストリップラインを示しており、誘電体基板３００が
ストリップラインの導体３０２を坦持し、閉じた金属製
のチャネル３０４の中に非接触で支持されている。図１
４のＢは両面形エア・ストリップライン回路を示してお
り、誘電体基板３１０と、この誘電体基板３１０の互い
に対向する面に背中合わせの関係で形成された第１金属
導体３１２及び第２金属導体３１４とで構成されてお
り、誘電体基板３１０は、金属製のチャネル３１６の中
に非接触で支持されている。図１４のＣは、２枚の隣接
した基板で形成されて非接触支持された誘電体基板３２
２の内部に埋設されたストリップラインの中心導体３２
０を示しており、この基板３２２の各面に、背中合わせ
の関係の外側導体３２４と３２６とが形成されている。
この基板３２２は、金属製のチャネル３２８の中に非接
触で支持されている。

【００３１】パッケージの寸法を小さくするために、複
数の回路基板と、ハウジングと、、平面形ではない直交
中間接続構造体とを採用する。その中間接続構造体は同
軸形フィードスルーを用いて中心ピンの先端をエア・ス
トリップライン基板の中心導体パターン（図１５のＡ〜
Ｃ及び図１６のＡ〜Ｃ）にハンダ付けされる。個々の基
板のエア・ストリップラインないしストリップラインの
ポートへ接続すべき位置には、夫々にパイロット孔が穿
設される。それらパイロット孔は、装置全体を組立てた
後には、同軸形フィードスルーの外部導体としての機能
を果たす。中心ピンを囲む誘電体プラグは、中心ピンを
回路基板の適正なハンダ付け位置に整列させるのに用い
られる。誘電体プラグは更に、ハウジング・サブアセン
ブリどうしを一体のユニットとして互いに整列させる際
のガイドピンとしての役割も果たす。このように多数の
中間接続構造体の更なる改良は、組立時の許容誤差を大
きく取れるようにパイロット孔のような自動位置合せの
機能を持たせることにより行われる。これについては本
願出願人に譲渡された米国特許第４９５７４５６号に記
載されており、その内容はここに援用される。上述のフ
ィードスルーの諸々の寸法は５０Ωのインピーダンスを
実現するように設計され、ジャンクション効果を最小に
し、向きの異なったボードと伝送線路との間でインピー
ダンスを整合させるために（必要に応じて）段階付けさ
れる。

【００３２】図１５のＡは、和信号給電回路網１００の
出力ポート２０５Ａの断面を示しており、図中、基板２
２０は導電性ハウジング２２４と２２６との間に挟持さ
れている。図の伝送線路は非接触形ストリップライン回
路である。ハウジング２２６には、図示の如く、穴２２
７が形成されている。図１５のＢは、中間接続構造体１
３０Ａが装着されたマジックＴ結合器１２０Ａの断面を
示している。このマジックＴ結合器のハウジングに形成
された孔１３２Ａは、フィードスルーのための同軸外部
導体用パイロット孔になる。中間接続構造体は中心導体
ピン１３３Ａと誘電体プラグ１３３Ｂとを含んでおり、
誘電体プラグ１３３Ｂは孔１３２Ａに嵌合する。ピン１
３３Ａは段付けされ、スロット付きの先端１３３Ｄを有
する。ピン１３３Ａの段付き部分にはエポキシ材料製の
ずれ止め１３３Ｃが設けられる。スロット付きの先端１
３３Ｄは、埋設ストリップライン導体（図１５のＢには
図示せず）を含む両面形ストリップライン回路１２１Ｃ
の各面に形成されている導体パターンにハンダ付けされ
る。図１５のＣは、図１５のＡと同じ和信号給電回路網
の出力ポートを示しているが、図１５のＢに示す中間接
続構造体１３０ＡとマジックＴ結合器１２０Ａとは組立
てられた状態にある。ピン１３３Ａは、基板２２０に形
成された孔に嵌合しており、この基板２２０の上面に形
成されている導体パターン２２２にハンダ付けされてい
る。

【００３３】図１６のＡ〜Ｃは、差信号給電回路網１１
０と夫々のマジックＴ結合器１２０Ａ〜１２０Ｎとの間
の中間接続構造体を更に詳細に示した図である。図１６
のＡは、差信号給電回路網の非接触形ストリップライン
回路２４０に設けられた出力ポート２１０Ａを示してい
る。このストリップライン回路２４０は、ハウジング２
４４とハウジング２４６との間に非接触で支持される。
ハウジング２４４に形成された穴２４５は、中間接続構
造体のフィードスルー２６０Ａの同軸外部導体用パイロ
ット孔として機能する。図１６のＢは、同軸の中間接続
構造体２６０Ａが装着されたマジックＴ結合器１２０Ａ
の断面を示している。同軸の中間接続構造体２６０Ａの
中心導体ピン２６１Ａは小径となるように段付けされ、
マジックＴ結合器の差信号ポート１２１Ｆの位置におい
て、この中心導体ピンの先端は埋設ストリップライン導
体１２１Ｄに接続される。この中間接続構造体は更に、
誘電体プラグ２６１Ｂとエポキシ材料製のずれ止め２６
１Ｃとを含んでおり、誘電体プラグ２６１Ｂはハウジン
グ１２１Ａ及び１２１Ｂに形成された孔２４７に嵌合す
る。図１６のＣは、差信号給電回路網１１０とマジック
Ｔ結合器１２０Ａとを組立てた状態を示している。ピン
２６１Ａの先端は、基板２４０に形成された孔に嵌合し
ており、導体パターン２４２に差信号給電回路網の出力
ポート２１０Ａにおいてハンダ付けされる。

【００３４】給電回路網５０の集積化は、複数のＰＷＢ
ドーターボードを２枚のＰＷＢバックプレート・マザー
ボードに集積化するＰＷＢアセンブリに採用されている
集積化技術と幾分類似している。本発明は１オクターブ
の周波数帯域に亙って動作し得、しかも、給電回路網５
０の寸法及び重量は従来の給電回路網のものと同程度で
ある。

【００３５】以上に説明した実施例は、本発明の原理を
提示する特定の可能な実施例を例示したものに過ぎな
い。当業者であれば、本発明の原理に従って、本発明の
範囲及び概念から逸脱することなくその他の様々な構成
をも容易に案出し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例に係るモノパルス回路網及び給電回路網
を備えたアレイ・アンテナの概略図である。

【図２】本発明に係るマルチポート形モノパルス給電回
路網を備えたモノパルス・アレイ・システムの概略図で
ある。

【図３】本発明に係るマルチポート形モノパルス給電回
路網を備え、区画給電回路網とサブアレイとを用いたア
レイ・システムの代替実施例の概略図である。

【図４】本発明に係るマルチポート形モノパルス給電回
路網を備え、区画給電回路網とサブアレイとを用いたア
レイ・システムの他の代替実施例の概略図である。

【図５】本発明に係るマルチポート形モノパルス給電回
路網を備え、区画給電回路網とサブアレイとを用いたア
レイ・システムの別の代替実施例の概略図である。

【図６】本発明に係るマルチポート形モノパルス給電回
路網を備え、区画給電回路網とサブアレイとを用いたア
レイ・システムの更に別の代替実施例の概略図である。

【図７】本発明に係るマルチポート形モノパルス給電回
路網のブロック図である。

【図８】１平面追尾に使用するマルチポート形モノパル
ス給電回路網を示すブロック図である。

【図９】２平面追尾に使用するマルチポート形モノパル
ス給電回路網を示すブロック図である。

【図１０】図７の給電回路網を構成している回路素子を
示した回路図である。

【図１１】図７の給電回路網を構成している回路素子を
示した回路図である。

【図１２】図７の給電回路網を構成している回路素子を
示した回路図である。

【図１３】図７の給電回路網の具体的実施例の分解等角
図である。

【図１４】Ａ〜Ｃは、図１３の給電回路網に使用されて
いる３種類の非接触形エア・ストリップラインを示した
図である。

【図１５】Ａ〜Ｃは、図１３の給電回路網のストリップ
ライン回路に対する和信号給電回路網の中間接続構造体
を示した図である。

【図１６】Ａ〜Ｃは、図１３の給電回路網のストリップ
ライン回路に対する差信号給電回路網の中間接続構造体
を示した図である。

【符号の説明】

５０ マルチポート形モノパルス給電回路網 ５２ 和信号Ｉ／Ｏポート ５４ 差信号Ｉ／Ｏポート ５６Ａ〜５６Ｎ 出力ポート ５８Ａ〜５８Ｎ 放射素子 １００ 和信号給電回路網 １１０ 差信号給電回路網 １２０Ａ〜１２０Ｎ マジックＴ結合器 １３０Ａ〜１３０Ｎ 中間接続構造体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｐ 5/19 Ｚ Ｈ０１Ｑ 3/36 2109−5Ｊ (72)発明者 ドナルド・イー・ボストロム アメリカ合衆国カリフォルニア州91423, シャーマン・オークス，アトール・アベニ ュー 4447 (72)発明者 マーク・ワイ・ハシモト アメリカ合衆国カリフォルニア州90247, ガーデナ，ウエスト・ハンドレッドシック スティサード・ストリート 1321，アパー トメント ビー (72)発明者 ルース・ディーン アメリカ合衆国ペンシルバニア州17070, ニューカンバーランド，フォース・ストリ ート 320 (72)発明者 ロージー・エム・ジョーゲンソン アメリカ合衆国カリフォルニア州90650, ノーウォーク，ピューマ・アベニュー 14613

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モノパルス・レーダ・アレイ・システム
   において、 複数の放射素子と、 前記複数の放射素子に結合したマルチポート形モノパル
   ス給電回路網と、 を具備し、 前記マルチポート形モノパルス給電回路網が、 和信号給電回路を介して複数の和信号出力ポートに接続
   された和信号入出力（Ｉ／Ｏ）ポートを有する和信号給
   電回路網アセンブリと、 差信号給電回路を介して複数の差信号出力ポートに接続
   された差信号Ｉ／Ｏポートを有する差信号給電回路網ア
   センブリと、 各々が、結合器和信号ポートと、結合器差信号ポート
   と、第１サイドアーム・ポートと、第２サイドアーム・
   ポートとを有する複数の電力分割結合形の結合器と、 前記和信号給電回路網アセンブリの前記複数の和信号出
   力ポートを対応した結合器和信号ポートに接続し、且
   つ、前記差信号給電回路網アセンブリの前記複数の差信
   号出力ポートを対応した結合器差信号ポートに接続する
   中間接続手段と、 前記第１サイドアーム・ポートを第１の組の前記複数の
   放射素子に結合するための第１結合手段と、 前記第２サイドアーム・ポートを第２の組の前記複数の
   放射素子に結合するための第２結合手段と、 を備えていることを特徴とするアレイ・システム。
2. 【請求項２】 前記結合器がマジックＴ結合器を備える
   ことを特徴とする請求項１記載のアレイ・システム。
3. 【請求項３】 前記複数の結合器が１８０°ハイブリッ
   ド結合器を備えることを特徴とする請求項１記載のアレ
   イ・システム。
4. 【請求項４】 前記和信号給電回路がエア・ストリップ
   ライン伝送線路で作られていることを特徴とする請求項
   １記載のアレイ・システム。
5. 【請求項５】 前記和信号給電回路が、前記複数の和信
   号出力ポートに所望の和信号振幅分布を達成するように
   選択された複数の電力分割回路を備えることを特徴とす
   る請求項１記載のアレイ・システム。
6. 【請求項６】 前記差信号給電回路が、前記複数の差信
   号出力ポートに所望の差信号振幅分布を達成するように
   選択された複数の電力分割回路を備えることを特徴とす
   る請求項１記載のアレイ・システム。
7. 【請求項７】 前記差信号給電回路がエア・ストリップ
   ライン伝送線路で作られていることを特徴とする請求項
   １記載のアレイ・システム。
8. 【請求項８】 前記和信号給電回路網アセンブリが、第
   １平面内に配設した和信号用平面エア・ストリップライ
   ン回路を含んでおり、前記差信号給電回路網アセンブリ
   が、前記第１平面に対して平行な第２平面内に配設した
   差信号用平面エア・ストリップライン回路を含んでお
   り、前記複数の結合器を前記和信号給電回路網アセンブ
   リと前記差信号給電回路網アセンブリとの間に配設して
   あることを特徴とする請求項１記載のアレイ・システ
   ム。
9. 【請求項９】 前記第１サイドアーム・ポートを結合す
   るための前記第１結合手段が、１つ以上の前記第１サイ
   ドアーム・ポートと前記第１の組の複数の放射素子との
   間に接続された第１区画給電回路網を備え、且つ、前記
   第２サイドアーム・ポートを結合するための前記第２結
   合手段が、１つ以上の前記第２サイドアーム・ポートと
   第２の組の前記複数の放射素子との間に接続された第２
   区画給電回路網を備えることを特徴とする請求項１記載
   のアレイ・システム。