JPH09232865A - Multi-beam antenna feeding circuit - Google Patents

Multi-beam antenna feeding circuit

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JPH09232865A
JPH09232865A JP5701196A JP5701196A JPH09232865A JP H09232865 A JPH09232865 A JP H09232865A JP 5701196 A JP5701196 A JP 5701196A JP 5701196 A JP5701196 A JP 5701196A JP H09232865 A JPH09232865 A JP H09232865A
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理 小林
Takashi Ohira
孝 大平
Hirotsugu Ogawa
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the control mechanism by providing a pre-stage circuit for beam scanning to a pre-stage of a Batler matrix so as to attain beam scanning between directions of adjacent antenna beams. SOLUTION: This circuit is constituted of a pre-stage circuit section 120 and a Batler matrix section 116. The pre-stage circuit section 120 is a circuit provided with in general (N-1) input ports 112a1 -112aN and N output ports 115a1 -115aN, where N is the number of input or output ports of the Batler matrix 116 connected to the post-stage. Furthermore, the pre-stage circuit section 120 is constituted of (N-1) variable power distributers 1181 -118N and power combiners 1191 -119N. Then a high frequency signal fed to a k-th input port of the pre-stage circuit section 120 is given to a k-th variable power distributer 118k . Each variable power distributer is a circuit of one input and two-outputs and takes an optional branch ratio for its output and the two signals of the output are set in phase independently of the branch ratio.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマルチビームアンテ
ナ給電回路に関し、特にマルチビームの送信または受信
を行うフェーズドアレーアンテナの給電回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam antenna feeding circuit, and more particularly to a feeding circuit for a phased array antenna for transmitting or receiving multi-beams.

【0002】[0002]

【従来の技術】アレーアンテナは複数の素子のアンテナ
より構成され、素子アンテナに高周波信号を同時に加え
ることにより、あたかもひとつのアンテナとして使うも
のである。フェーズドアレーアンテナでは、素子アンテ
ナに加える高周波信号の振幅や位相(励振振幅位相分
布)を制御し、アンテナビームの方向や形状を様々に変
えることができる。特に、アンテナビームの方向を変え
るためには素子アンテナに与える高周波信号の位相を制
御する。
2. Description of the Related Art An array antenna is composed of a plurality of element antennas and is used as if it were one antenna by simultaneously applying a high frequency signal to the element antennas. The phased array antenna can control the amplitude and phase (excitation amplitude phase distribution) of the high frequency signal applied to the element antenna, and variously change the direction and shape of the antenna beam. Particularly, in order to change the direction of the antenna beam, the phase of the high frequency signal given to the element antenna is controlled.

【0003】図1は、素子アンテナを一次元状に等間隔
で配置しているN素子のリニアアレーアンテナを例とし
て、振幅位相分布の制御によりアンテナビームの走査を
行うことができることを示したものである。送信アンテ
ナを想定して説明を行う。高周波信号源101の出力
は、1:N電力分配器102に入力され、N個の信号に
分配される。1:N電力分配器102のそれぞれの出力
は、可変移相器1031〜103N に接続され、ついで
素子アンテナ1041 〜104N に接続されている。素
子アンテナ1041 〜104N に加えられる高周波信号
の位相(遅れ)は、可変移相器1031 〜103N によ
り、φ、φ+Δφ、φ+2Δφ、・・・、φ+(N−
1)Δφに設定される。つまり公差Δφ等差数列で表さ
れる位相の遅れが各素子アンテナに与えられる。したが
って、アレーアンテナより放射された電波について等位
相面を描くと電波の等位相面105のようになり、電波
の進行方向106はアンテナ正面の方向107から角度
θ傾いた方向となる。電波は角度θの方向に最大レベル
で放射される。角度θは、N個の素子アンテナから放射
される電波が同位相で足し合わされるという条件を満た
し、
FIG. 1 shows an example of an N-element linear array antenna in which element antennas are arranged one-dimensionally at equal intervals, and shows that the antenna beam can be scanned by controlling the amplitude / phase distribution. Is. Description will be given assuming a transmission antenna. The output of the high frequency signal source 101 is input to the 1: N power divider 102 and is divided into N signals. The respective outputs of the 1: N power divider 102 are connected to the variable phase shifters 103 1 to 103 N and then to the element antennas 104 1 to 104 N. The phase (delay) of the high frequency signal applied to the element antennas 104 1 to 104 N is φ, φ + Δφ, φ + 2Δφ, ..., φ + (N−, by the variable phase shifters 103 1 to 103 N.
1) Set to Δφ. That is, each element antenna is given a phase delay represented by the tolerance Δφ arithmetic progression. Therefore, when the equiphase surface of the radio wave radiated from the array antenna is drawn, it becomes an equiphase surface 105 of the radio wave, and the traveling direction 106 of the radio wave is a direction inclined by an angle θ from the direction 107 in front of the antenna. Radio waves are emitted at the maximum level in the direction of angle θ. The angle θ satisfies the condition that radio waves radiated from N element antennas are added in phase,

【0004】 kdsinθ=Δφ ・・・(1)Kdsin θ = Δφ (1)

【0005】で与えられる。ここで、kは波数、dは素
子アンテナの間隔、Δφは隣接素子間の位相差である。
式(1)から、Δφ=0の時にアンテナビームの方向θ
はゼロとなり、電波の進行方向106はアンテナの正面
方向107と一致する。Δφの絶対値が大きくなるにし
たがってφはアンテナの正面方向107から離れること
がわかる。また、Δφ>0の時にアンテナビームは紙面
内で下方を向き、Δφ<0の時は上方を向く。このよう
に、フェーズドアレーアンテナでは素子アンテナを励振
する高周波信号の位相分布の傾きにより、メインビーム
の方向が定まる。なお、以上では送信アンテナを例に用
いて説明を行ったが、本回路では信号の進行方向は可逆
であるので、ここで述べたアンテナビーム走査の原理は
受信アンテナの場合にも成立する。
[0005] Here, k is the wave number, d is the distance between the element antennas, and Δφ is the phase difference between adjacent elements.
From equation (1), the direction of the antenna beam θ when Δφ = 0
Becomes zero, and the traveling direction 106 of the radio wave coincides with the front direction 107 of the antenna. It can be seen that as the absolute value of Δφ increases, φ moves away from the front direction 107 of the antenna. Further, when Δφ> 0, the antenna beam faces downward in the plane of the drawing, and when Δφ <0, it faces upward. As described above, in the phased array antenna, the direction of the main beam is determined by the inclination of the phase distribution of the high frequency signal that excites the element antenna. In the above description, the transmission antenna is used as an example, but since the traveling direction of the signal is reversible in this circuit, the principle of antenna beam scanning described here is also applicable to the reception antenna.

【0006】同時に複数ビームでの送信または受信可能
なアンテナはマルチビームアンテナと呼ばれる。図2
は、N素子のアレーアンテナを使ってM個のアンテナビ
ームを同時に生成するフェーズドアレーアンテナの一構
成例を示している。以下の説明ではマルチビームでの送
信または受信を行うためのアンテナをマルチビームフェ
ーズドアレーアンテナという。
An antenna capable of transmitting or receiving with a plurality of beams at the same time is called a multi-beam antenna. FIG.
Shows a configuration example of a phased array antenna that simultaneously generates M antenna beams using an N element array antenna. In the following description, an antenna for transmitting or receiving with multi-beam is called a multi-beam phased array antenna.

【0007】回路はM個の独立の高周波信号源101a
1 〜101aM 、M個の1:N電力分配器102a1
102aM 、M個の可変位相器のアレー(アレー数N)
103a1 〜103aM 、M個の可変減衰器のアレー
(アレー数N)108a1 〜108aM 、(M×N)入
力(M×N)出力のインタコネクション回路109、N
個のM:1電力合成器110a1 〜110aN 、N個の
電力増幅器1111 〜111N 、N個の素子アンテナ1
04a1 〜104aN より構成される。
The circuit includes M independent high frequency signal sources 101a.
1 to 101a M , M 1: N power dividers 102a 1 to
102a M , an array of M variable phase shifters (number of arrays N)
103a 1 to 103a M , M variable attenuator arrays (number N of arrays) 108a 1 to 108a M , (M × N) input (M × N) output interconnection circuits 109, N
M: 1 power combiners 110a 1 to 110a N , N power amplifiers 111 1 to 111 N , N element antennas 1
04a 1 to 104a N.

【0008】例えば、高周波信号源101a1 の出力は
1:N電力分配回路102a1 に入力され、N個に分配
される。N個に分配された出力は、それぞれ、可変移相
器のアレー103a1 と可変減衰器のアレー1081
ついでに接続され、所望の方向ならびにパタン形状のア
ンテナビームを形成するように位相と振幅の値が設定さ
れる。位相値の設定の原理は、前述のシングルビームの
フェーズドアレーアンテナについての説明と同じであ
る。可変減衰器はビームパタンを整形するために使う。
残りの高周波信号源101a2 〜101aM について
も、それぞれ同様に、1:N電力分配器102a2 〜1
02aM 、可変減衰器のアレー108a2 〜108a
M 、可変移相器のアレー103a2 〜103aM に接続
され、目的のアンテナビームを形成するよう、高周波信
号の位相と振幅の値が設定される。
For example, the output of the high frequency signal source 101a 1 is input to the 1: N power distribution circuit 102a 1 and distributed to N pieces. The N distributed outputs are respectively connected to an array 103a 1 of variable phase shifters and an array 108 1 of variable attenuators, each of which has a phase and an amplitude so as to form an antenna beam having a desired direction and pattern. The value is set. The principle of setting the phase value is the same as that of the single beam phased array antenna described above. The variable attenuator is used to shape the beam pattern.
For the remaining high-frequency signal sources 101a 2 to 101a M , respectively, similarly, 1: N power distributors 102a 2 to 1
02a M, the variable attenuator array 108a 2 ~108a
M, is connected to the array 103a 2 ~103a M variable phase shifter so as to form an antenna beam of interest, the value of the phase and amplitude of the RF signal is set.

【0009】可変位相器と減衰器の出力である合計(N
×M)個の高周波信号は、(N×M)個の入出力端子を
有するインタコネクション回路109に入力される。イ
ンタコネクション回路109の後段には、N個のM:1
電力合成回路1101 〜110M が接続されている。イ
ンタコネクション回路109は、第i番目の可変減衰器
のアレー108i(1≦i≦M)について、その第1番
目の出力をM:1電力合成器1101 に、第2番目の出
力をM:1電力合成器1102 に、というように以下同
様にして、第N番目の出力を第N番目のM:1電力合成
器110N に接続する役割を有する。M:1電力合成器
1101 〜110M によって、それぞれのビームに対応
するM個の系統の信号はひとつにまとめられる。M:1
電力合成器1101 〜110M のそれぞれの出力は、電
力増幅器1111 〜111N により増幅され、素子アン
テナ104a1 〜104aN に給電される。素子アンテ
ナから空間に放射された電波は、M個の独立なビームを
形成する。
The sum of the outputs of the variable phase shifter and the attenuator (N
The (× M) high frequency signals are input to the interconnection circuit 109 having (N × M) input / output terminals. In the subsequent stage of the interconnection circuit 109, N M: 1
The power combiner circuits 110 1 to 110 M are connected. For the i-th variable attenuator array 108i (1 ≦ i ≦ M), the interconnection circuit 109 outputs the first output to the M: 1 power combiner 110 1 and the second output to M: The 1-power combiner 110 2 has the role of connecting the N-th output to the N-th M: 1 power combiner 110 N, and so on. The M: 1 power combiners 110 1 to 110 M combine the signals of M systems corresponding to the respective beams into one. M: 1
The respective outputs of the power combiners 110 1 to 110 M are amplified by the power amplifiers 111 1 to 111 N and fed to the element antennas 104a 1 to 104a N. The radio waves radiated into space from the element antenna form M independent beams.

【0010】図2の回路では、M個のビーム方向や形状
を、可変減衰器のアレー1081 〜108M と可変移相
器ののアレー103a1 〜103aM により任意に設定
できる自由度がある。しかしながら、MビームN素子の
給電回路ではN×M個の可変移相器と可変減衰器が必要
であり、ビーム数やアンテナ素子数が多い場合にはその
数は極めて多くなる。また、それに伴って、インタコネ
クション回路109の構成も複雑となる。さらに、M:
1電力合成器1101 〜110N における高周波信号の
合成損も問題である。理想的な特性のM:1電力合成器
を用いても、個々の入力信号レベルに対する出力レベル
は1/Mであり、ビーム数が多い場合には信号の減衰が
信号伝送上の大きな障害となる。
In the circuit of FIG. 2, there is a degree of freedom in which the M beam directions and shapes can be arbitrarily set by the variable attenuator arrays 108 1 to 108 M and the variable phase shifter arrays 103a 1 to 103a M. . However, the M beam N-element feeding circuit requires N × M variable phase shifters and variable attenuators, and the number becomes extremely large when the number of beams and the number of antenna elements are large. In addition, the configuration of the interconnection circuit 109 becomes complicated accordingly. Furthermore, M:
Another problem is the composite loss of high-frequency signals in the 1-power combiners 110 1 to 110 N. Even if an M: 1 power combiner with ideal characteristics is used, the output level for each input signal level is 1 / M, and signal attenuation is a major obstacle to signal transmission when the number of beams is large. .

【0011】マルチビームフェーズドアレーアンテナに
おいて、ビーム配置が固定でよい場合には、給電回路に
バトラーマトリスクスを利用することが考えられる。バ
トラーマトリクスは、参考文献J.Butler an
d R.Lowe,“Beam−Forming Ma
trix Simplifies Design of
Electronically Scanned A
ntennas”,Electronic Desig
n, Vol.9,pp.170−173,Apr.1
961.において提案された高周波マトリクス回路であ
る。バトラーマトリクスは、複数(2のベキ乗)の入力
ポートと出力ポートを有し、ハイブリッド回路および固
定位相器を多段に接続して構成される。特定の入力ポー
トに加えられた高周波信号は、全ての出力ポートに等し
い信号強度で分配され、かつ、それらは等差数列で表さ
れる位相関係を有する。出力ポートのそれぞれは素子ア
ンテナに接続されており、信号は空間に放射され、与え
られた位相分布に対応する特定方向のビームが形成され
る。出力ポートには入力ポート毎に異なる公差の位相関
係を有する高周波信号が現れるので、バトラーマトリク
スの異なる入力ポートに信号を入力することにより異な
る方向に放射されるビームが形成される。
In the multi-beam phased array antenna, when the beam arrangement may be fixed, it is conceivable to use a Butler Matrices for the feeding circuit. The Butler matrix is described in Reference J. Butler an
d R. Lowe, "Beam-Forming Ma"
trix Simplicities Design of
Electronically Scanned A
ntennas ”, Electronic Design
n, Vol. 9, pp. 170-173, Apr. 1
961. Is a high frequency matrix circuit proposed in. The Butler matrix has a plurality of (powers of 2) input ports and output ports, and is configured by connecting hybrid circuits and fixed phase shifters in multiple stages. A high frequency signal applied to a particular input port is distributed to all output ports with equal signal strength, and they have a phase relationship represented by an arithmetic progression. Each of the output ports is connected to an element antenna, the signal is radiated into space, and a beam in a specific direction corresponding to a given phase distribution is formed. Since a high frequency signal having a phase relationship with a different tolerance appears at each output port at each output port, a beam emitted in different directions is formed by inputting the signal at different input ports of the Butler matrix.

【0012】図3は、8入力8出力のバトラーマトリク
スの回路構成を示したものである。信号は8素子のアレ
ーアンテナに給電され、入力ポートを選択することによ
り、8つの異なる方向にビームを形成できる。回路は、
高周波信号入力ポート1121 〜1128 (4L、3
L、2L、1L、1R、2R、3R、4R)と高周波信
号出力ポート1151 〜1158 (A〜H)を有し、1
2個の90°ハイブリッド1131 〜11312および固
定移相器1141 〜11416から構成されている。高周
波信号を入力ポート1121 〜1128 のひとつに与え
ると、信号は90°ハイブリッド1131 〜1134
ひとつにより2分配され、次段の固定移相器1141
1148 の二つにより位相遅れが与えられる。二つの信
号は、次段の90°ハイブリッド1135 〜1138
入力となりさらに2分配され4つになる。4つの信号
は、次段の固定位相器1149 〜11416のうち4つに
より位相遅れが与えられる。これらの信号は、さらに次
段の90°ハイブリッド1139 〜11312に入力され
2分配され、最終的には8分配される。90°ハイブリ
ッドによる信号の分配と、固定位相器による位相遅れの
設定の繰返しにより、出力ポートには、入力ポート毎
に、別の等差数列で表される位相関係を有する信号が出
現する。
FIG. 3 shows a circuit configuration of a Butler matrix of 8 inputs and 8 outputs. The signal is fed to an 8-element array antenna and the beam can be formed in eight different directions by selecting the input port. The circuit is
High frequency signal input ports 112 1 to 112 8 (4L, 3
A L, 2L, 1L, 1R, 2R, 3R, 4R) and a high-frequency signal output port 115 1 to 115 8 (A to H), 1
It is composed of two 90 ° hybrids 113 1 to 113 12 and fixed phase shifters 114 1 to 114 16 . When a high frequency signal is applied to one of the input ports 112 1 to 112 8 , the signal is split into two by one of the 90 ° hybrids 113 1 to 113 4 and the fixed phase shifter 114 1 to
Two of 114 8 provide the phase delay. Two signals will four further second distribution becomes the input to the next stage of the 90 ° hybrid 113 5-113 8. The four signals are given a phase delay by four of the fixed phase shifters 114 9 to 114 16 in the next stage. These signals are further inputted to the next stage of the 90 ° hybrid 113 9-113 12 2 dispensed, is ultimately 8 dispensed. By repeating the signal distribution by the 90 ° hybrid and the setting of the phase delay by the fixed phase shifter, a signal having a phase relationship represented by another arithmetic sequence for each input port appears at the output port.

【0013】図4には、図3の8素子のバトラーマトリ
クスにより形成されるマルチビームのアンテナビームパ
タンを示す。図示のパタンは計算によって求めたもの
で、計算では、素子アンテナの指向特性は無指向性、素
子間隔は半波長としている。高周波信号入力ポート11
1 〜1128 (4L、3L、2L、1L、1R、2
R、3R、4R)への入力に対し、それぞれ、−61
°、−38.7°、−22°、−7.2°、7.2°、
22°、38.7°、61°の方向に8つの独立なビー
ムが形成されることがわかる。図中では、それぞれを、
4L、3L、2L、1L、1R、2R、3R、4Rビー
ムと名付けている。
FIG. 4 shows a multi-beam antenna beam pattern formed by the 8-element Butler matrix of FIG. The pattern shown is obtained by calculation. In the calculation, the directional characteristics of the element antennas are omnidirectional, and the element spacing is half a wavelength. High frequency signal input port 11
2 1 ~112 8 (4L, 3L , 2L, 1L, 1R, 2
R, 3R, 4R), respectively, -61
°, -38.7 °, -22 °, -7.2 °, 7.2 °,
It can be seen that eight independent beams are formed in the 22 °, 38.7 ° and 61 ° directions. In the figure,
4L, 3L, 2L, 1L, 1R, 2R, 3R, 4R beams are named.

【0014】バトラーマトリクスを用いたマルチビーム
形成回路では、形成できるビーム方向ならびに間隔が固
定である、入力ポートと出力ポートの数は等しくまたそ
の数も2のベキ乗である、等の制限がある。しかしなが
ら、入力または出力のポート数をMとするとき、回路を
構成するコンポーネントの数は0(M×logM)のオ
ーダであり、多ビーム多素子のアレーアンテナでも回路
の規模は爆発的には増大しない。また、図2の回路では
電力合成器110における電力損失が問題であったが、
バトラーマトリクスは原理的に無損失であることも利点
とする。
In the multi-beam forming circuit using the Butler matrix, there are restrictions such that the beam direction and the space that can be formed are fixed, the number of input ports and the number of output ports are equal, and the numbers are powers of 2. . However, when the number of input or output ports is M, the number of components that make up the circuit is on the order of 0 (M x log M), and even with a multi-beam multi-element array antenna, the scale of the circuit explosively increases. do not do. In the circuit of FIG. 2, the power loss in the power combiner 110 is a problem,
The Butler matrix also has the advantage that it is lossless in principle.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】前項に説明したバトラ
ーマトリクスは、図2に記載の一般的な構成のマルチビ
ームフェーズドアレーアンテナの給電回路と比較して、
回路を構成する素子の数は非常に少数ですむ。回路は無
損失である、ことを利点とする。
The Butler matrix described in the preceding paragraph is compared with the feeding circuit of the multi-beam phased array antenna having the general structure shown in FIG.
The number of elements that make up the circuit is very small. The advantage is that the circuit is lossless.

【0016】しかしながら、形成されるビームは方向と
ともに間隔が固定である、との制限がある。図2に記載
の一般的な構成のマルチビーム給電回路は、原理的に任
意の方向と形状を有するビームを形成できるものの、ビ
ーム数と素子数の積に比例する数の可変位相器と可変減
衰器を備える必要があり回路は大規模で、またビームを
走査するためにはそれら膨大な数の素子の制御を行う必
要がある。
However, there is a limitation that the formed beams have a fixed interval with respect to the direction. The multi-beam feeding circuit having the general configuration shown in FIG. 2 can form a beam having an arbitrary direction and shape in principle, but the number of variable phase shifters and the variable attenuation are proportional to the product of the number of beams and the number of elements. Circuit is large-scale, and it is necessary to control a huge number of these elements in order to scan the beam.

【0017】本発明は、以下の条件を備えたマルチビー
ムフェーズドアレーアンテナのビーム形成回路を提供す
ることを目的とする。 (1)回路規模や回路内における電力損失をそれほど増
大させず、回路にある程度のビーム走査性を与える。 (2)ビーム走査のための制御を単純化し、ひとつのビ
ーム走査をひとつの制御素子で行う。 (3)ビーム走査により、サイドローブレベル特性を劣
化させない。
It is an object of the present invention to provide a beam forming circuit for a multi-beam phased array antenna having the following conditions. (1) The beam scanning property is given to the circuit to some extent without increasing the circuit scale or the power loss in the circuit so much. (2) The control for beam scanning is simplified, and one beam scanning is performed by one control element. (3) Side lobe level characteristics are not deteriorated by beam scanning.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明では、マルチビー
ムフェーズドアレーアンテナの給電回路を、「前置回
路」とバトラーマトリクスを組合わせて実現することを
最も主要な特徴とする。前置回路は結合比を可変とする
電気分配器(可変電力分配器)のアレーであり、バトラ
ーマトリクスの複数の入力ポートに同時に信号を与え
る。前置回路において電力分配器の結合比を調整しバト
ラーマトリクスに与える信号に重付けを与えることによ
り、アンテナビームを走査する機能を持たせる。従来の
バトラーマトリクスでは形成できるアンテナビームの方
向や間隔は固定であるが、本発明によればそれらを可変
できることが従来技術とは異なる。全体の回路は、バト
ラーマトリクスに前置回路を付加するだけの構成である
ので、ビーム数とアレー素子数の積に比例して回路は複
雑化することなく、回路構成の簡略さは保たれる。
In the present invention, the most main feature is to realize a feed circuit for a multi-beam phased array antenna by combining a "front circuit" and a Butler matrix. The front-end circuit is an array of electric distributors (variable power distributors) whose coupling ratio is variable, and applies signals to a plurality of input ports of the Butler matrix at the same time. The pre-circuit has a function of scanning the antenna beam by adjusting the coupling ratio of the power divider and weighting the signal given to the Butler matrix. In the conventional Butler matrix, the directions and intervals of the antenna beams that can be formed are fixed, but the present invention is different in that they can be changed. Since the entire circuit has a configuration in which only a front circuit is added to the Butler matrix, the circuit does not become complicated in proportion to the product of the number of beams and the number of array elements, and the simplification of the circuit configuration is maintained. .

【0019】従来技術の項で、図1において、アレーア
ンテナの各素子アンテナに等差数列で表されるよう励振
位相分布の傾きを変えることにより、アンテナのメイン
ビームの方向を可変とできることを説明した。
In the section of the prior art, it is explained in FIG. 1 that the direction of the main beam of the antenna can be changed by changing the inclination of the excitation phase distribution in each element antenna of the array antenna as represented by the arithmetic progression. did.

【0020】バトラーマトリクスでは、入力ポート毎に
異なる位相分布の傾きが得られる。図5は8入力8出力
のバトラーマトリクスのそれぞれの入力ポートに信号を
加えるときに、各素子アンテナに出現する高周波信号の
位相の値、すなわち励振位相分布を表している。ただ
し、アレーアンテナの開口面の中央(第4、第5素子ア
ンテナの中央)ですべての位相の絶対値が一致するよう
位相調整を行うために、図3に示したバトラーマトリク
スを図6に示すように改良した。図6に、図5の結果を
得るために固定位相のアレーを入力部に追加した8素子
のバトラーマトリクスを示す。図3のバトラーマトリク
スとの違いは、高周波信号入力ポートと1121 〜11
8 と90°ハイブリッド1131 〜1134 の間に新
たに固定位相器11417〜11424のアレーを設けたこ
とである。図5から、図6のそれぞれの入力ポートに高
周波信号を入力するとき、アンテナ開口面において、順
に、素子間で、−157.5°、−112.5°、−6
7.5°、−22.5°、22.5°、67.5°、1
12.5°、157.5°の位相差を持つ信号が得られ
ることがわかる。なお、各出力ポートに表れる信号強度
は素子に係わらず一定である。上述の励振分布の差異に
より異なる方向のアンテナビームが形成される。すなわ
ち、ある入力ポートに信号を加えると特定の方向のビー
ムが形成され、入力ポートと形成されるビームとは1対
1の関係を有する。
In the Butler matrix, different slopes of the phase distribution are obtained for each input port. FIG. 5 shows the phase value of the high-frequency signal appearing in each element antenna when a signal is applied to each input port of the 8-input 8-output Butler matrix, that is, the excitation phase distribution. However, FIG. 6 shows the Butler matrix shown in FIG. 3 in order to perform the phase adjustment so that the absolute values of all phases match at the center of the aperture plane of the array antenna (the center of the fourth and fifth element antennas). To improve. FIG. 6 shows an 8-element Butler matrix in which a fixed-phase array is added to the input section in order to obtain the result of FIG. The difference from the Butler matrix of FIG. 3 is that the high frequency signal input ports and 112 1 to 11
2 8 and is to newly provided an array of fixed phase shifters 114 17-114 24 between 90 ° hybrid 113 1-113 4. From FIG. 5, when a high frequency signal is input to each input port of FIG. 6, between the elements in the order of −157.5 °, −112.5 °, −6 in the antenna aperture plane.
7.5 °, -22.5 °, 22.5 °, 67.5 °, 1
It can be seen that signals having a phase difference of 12.5 ° and 157.5 ° can be obtained. The signal strength appearing at each output port is constant regardless of the element. Due to the difference in the excitation distribution described above, antenna beams in different directions are formed. That is, when a signal is applied to a certain input port, a beam in a specific direction is formed, and the input port and the formed beam have a one-to-one relationship.

【0021】もし仮に、ひとつの高周波信号源の信号を
二分し、それら間で信号の同相関係を保ったまま、上述
のバトラーマトリクスにおいて隣接するビームを形成す
る入力ポートに与えることを考える。二つの入力ポート
のうち、第1の入力ポートに信号を加えれば第一の励振
分布が得られ、第二の入力ポートに信号を加えれば別の
第二の励振分布が得られることは前述した。これらふた
つの入力ポートに同時に信号を加えれば、中間的な傾き
を有する信号が出力ポートに得られることが予想でき
る。さらに、ふたつの入力ポートに与える信号の分岐比
を変えることにより、出力ポートの位相の傾きは第一の
励振分布の持つ傾きと第二の励振分布の持つ傾きとの間
で調整可能である。励振分布とアンテナビームは1対1
に対応するので、ふたつの入力ポート同時に信号を加え
ることにより、第一の入力ポートに対応するビームと第
二の入力ポートに対応するビームの中間的な方向を持つ
ビームが形成できる。同時に入力する信号に重み付けを
与えることにより、ビームの方向を第一のビームと第二
のビームの方向の間の範囲で走査可能となる。これが本
発明の根本原理である。
It is assumed that the signal of one high-frequency signal source is divided into two and is given to the input ports forming adjacent beams in the Butler matrix while keeping the in-phase relationship between the signals. Of the two input ports, a signal is applied to the first input port to obtain a first excitation distribution, and a signal to the second input port is obtained to obtain another second excitation distribution. . If signals are simultaneously applied to these two input ports, it can be expected that a signal having an intermediate slope will be obtained at the output ports. Further, the slope of the phase of the output port can be adjusted between the slope of the first excitation distribution and the slope of the second excitation distribution by changing the branching ratio of the signals given to the two input ports. Excitation distribution and antenna beam are 1: 1
Therefore, by applying signals simultaneously to the two input ports, a beam having an intermediate direction between the beam corresponding to the first input port and the beam corresponding to the second input port can be formed. By weighting the signals input at the same time, the beam direction can be scanned in the range between the first beam direction and the second beam direction. This is the basic principle of the present invention.

【0022】以上の考えは、ある高周波信号源の出力を
N個に分配し、バトラーマトリクスにおいて隣接するビ
ームを形成するN個の入力ポートに信号を同時に入力
し、N個のポートの信号の重み付けを可変とすることに
よりビームの走査を行う回路に拡張できる。
The above idea is that the output of a certain high-frequency signal source is divided into N pieces, the signals are simultaneously input to N input ports forming adjacent beams in the Butler matrix, and the signals of the N ports are weighted. Can be expanded to a circuit for scanning a beam.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下には、バトラーマトリクスの
ふたつの隣接するビームを形成する入力ポートに信号を
同時に与えることにより、そのふたつのビームの方向の
間でビーム走査を可能とする給電回路を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the following, a feeding circuit that enables beam scanning between directions of two adjacent beams of a Butler matrix by simultaneously applying signals to input ports forming the two adjacent beams. explain.

【0024】図7は、本発明の第1の実施の形態例にお
ける8素子のバトラーマトリクスを用いる場合の回路全
体の構成を示しており、回路は「前置回路」部120と
「バトラーマトリクス」部116より構成されている。
FIG. 7 shows the configuration of the entire circuit when an 8-element Butler matrix is used in the first embodiment of the present invention. The circuit is a "pre-circuit" section 120 and a "Butler matrix". It is composed of a section 116.

【0025】前置回路120は、後段に接続するバトラ
ーマトリクスの入力または出力のポート数をNとすると
(ここではN=8)、一般には(N−1)個の入力ポー
ト112a1 〜112aN とN個の出力ポート115a
1 〜115aN を備えた回路である。前置回路の第k番
目(1≦k≦(N−1))の入力ポートに加えた高周波
信号は、前置回路の第k番目ならびに第(k+1)番目
の出力ポートに現れる。第k番目の入力ポートに加えた
高周波信号に対して、第k番目および第(k+1)番目
の出力ポートに現れる高周波信号は、電力の総和は一定
で、分岐比は任意に設定可能である、との特性を有す
る。また、ふたつの高周波信号の位相は常に同相であ
る。
If the number of input or output ports of the Butler matrix connected to the subsequent stage is N (here, N = 8), the front-end circuit 120 generally has (N-1) input ports 112a 1 to 112a N. And N output ports 115a
A circuit having a 1 ~115a N. The high frequency signal applied to the k-th (1≤k≤ (N-1)) input port of the pre-circuit appears at the k-th and (k + 1) -th output ports of the pre-circuit. With respect to the high-frequency signal applied to the k-th input port, the high-frequency signal appearing at the k-th and (k + 1) -th output ports has a constant total power, and the branching ratio can be set arbitrarily. With the characteristics of. The phases of the two high frequency signals are always in phase.

【0026】前置回路は、(N−1)個の可変電力分配
器1181 〜118N と電力合成器1191 〜119N
より構成される。前置回路の第k番目の入力ポートに加
えた高周波信号は、第k番目の可変電力分配器118k
に入力される。
The front-end circuit includes (N-1) variable power distributors 118 1 to 118 N and power combiners 119 1 to 119 N.
It is composed of The high frequency signal applied to the k-th input port of the pre-circuit is the k-th variable power distributor 118 k.
Is input to

【0027】可変電力分配器は1入力2出力の回路で、
出力に任意の分岐比をとることができ、出力の2信号は
分岐比に係わらず同相とする。図8aと図8bに単独の
可変電力分配器の構成を二つの例として示し、図8cに
は計算により求めた特性を示す。
The variable power distributor is a circuit with one input and two outputs,
The output can have any branching ratio, and the two signals at the output are in phase regardless of the branching ratio. 8a and 8b show two examples of the configuration of a single variable power distributor, and FIG. 8c shows the characteristics obtained by calculation.

【0028】図8aの可変電力分配器は、90°ハイブ
リッド113a1 及び113a2 、可変位相器113b
および終端抵抗器121より構成されている。高周波信
号が90°ハイブリッド113a1 に入力される。90
°ハイブリッドは四端子回路網で、図の第1ポートに入
力された信号は、第3および第4ポートに等信号強度で
出力される。ただし、第3ポートと第4ポートの信号の
位相を比較するとき、第4ポートの出力信号は第3ポー
トの出力信号に対して90度の位相遅れがある。第2ポ
ートは使用しないので終端抵抗を接続してある。90°
ハイブリッド113a1 の第3ポートは90°ハイブリ
ッド113a2 の第1ポートに可変位相器103bを介
して接続され、90°ハイブリッド113a1 の第4ポ
ートは90°ハイブリッド113a2 の第2ポートに接
続されており、分配された信号は90°ハイブリッド1
13a2 において再び合成される。
The variable power distributor of FIG. 8a comprises 90 ° hybrids 113a 1 and 113a 2 , a variable phase shifter 113b.
And a terminating resistor 121. The high frequency signal is input to the 90 ° hybrid 113a 1 . 90
The hybrid is a four-terminal network, and the signal input to the first port in the figure is output to the third and fourth ports with equal signal strength. However, when comparing the phases of the signals of the third port and the fourth port, the output signal of the fourth port has a phase delay of 90 degrees with respect to the output signal of the third port. Since the second port is not used, a terminating resistor is connected. 90 °
The third port of the hybrid 113a 1 is connected to the first port of the 90 ° hybrid 113a 2 via the variable phase shifter 103b, and the fourth port of the 90 ° hybrid 113a 1 is connected to the second port of the 90 ° hybrid 113a 2 . And the distributed signal is 90 ° hybrid 1
It is synthesized again at 13a 2 .

【0029】可変位相器103bにより与えられる位相
遅れがゼロのとき、90°ハイブリッド113a1 の第
3ポート−可変位相器103b−90°ハイブリッド1
13a2 の第1ポートを経て第3ポートに至る信号と、
90°ハイブリッド113a1 の第4ポート−90°ハ
イブリッド113a2 の第2ポートを経て第3ポートに
至る信号は、ちょうど180度の位相差を有し、互いに
打ち消し合うことになりハイブリッドの第3ポートに信
号出力はない。一方、90°ハイブリッド113a1
第3ポート−可変位相器103b−90°ハイブリッド
113a2 の第1ポートを経て第4ポートに至る信号
と、90°ハイブリッド113a1 の第4ポート−90
°ハイブリッド113a2 の第2ポートを経て第4ポー
トに至る信号は、ちょうど同相となり強め合うこととな
り、入力信号のすべては90°ハイブリッド113a2
の第4ポートに出力する。
Third phase of 90 ° hybrid 113a 1- variable phase shifter 103b-90 ° hybrid 1 when the phase delay provided by variable phase shifter 103b is zero.
A signal from the first port of 13a 2 to the third port,
The fourth port of the 90 ° hybrid 113a 1- The signals reaching the third port via the second port of the 90 ° hybrid 113a 2 have a phase difference of exactly 180 degrees and cancel each other out, resulting in the third port of the hybrid. There is no signal output. On the other hand, 90 ° hybrid 113a 1 of the third port - a signal leading to the fourth port via the first port of the variable phase shifter 103b-90 ° hybrid 113a 2, 90 ° fourth port -90 hybrid 113a 1
° The signals from the second port of the hybrid 113a 2 to the fourth port will be in phase and will strengthen each other, and all the input signals will be 90 ° hybrid 113a 2
Output to the 4th port of.

【0030】また、可変位相器103bにより与えられ
る位相遅れを180度とするとき、90°ハイブリッド
113a1 の第3ポート−可変位相器103b−90°
ハイブリッド113a2 の第1ポートを経て第3ポート
に至る信号と、90°ハイブリッド113a1 の第4ポ
ート−90°ハイブリッド113a2 の第4ポートを経
て第3ポートに至る信号は同相で、入力信号のすべては
90°ハイブリッド113a2 の第3ポートに出力す
る。一方、90°ハイブリッド113a1 の第3ポート
−可変位相器103b−90°ハイブリッドの第1ポー
トを経て90°ハイブリッド113a2 の第4ポートに
表れる信号と、90°ハイブリッド113a1 の第4ポ
ート−90°ハイブリッド113a2 の第2ポートを経
て第4ポートに表れる信号の位相差は180度となり、
第2のハイブリッド113a2 の第4ポートの出力はゼ
ロとなる。
When the phase delay provided by the variable phase shifter 103b is 180 degrees, the 90 ° hybrid 113a 1 has the third port-variable phase shifter 103b-90 degrees.
The signal reaching the third port via the first port of the hybrid 113a 2 and the fourth port of the 90 ° hybrid 113a 1 -the signal reaching the third port of the 90 ° hybrid 113a 2 via the fourth port are in phase, and the input signal Output to the third port of the 90 ° hybrid 113a 2 . On the other hand, the third port of the 90 ° hybrid 113a 1- the variable phase shifter 103b-the signal appearing at the 4th port of the 90 ° hybrid 113a 2 via the 1st port of the 90 ° hybrid and the 4th port of the 90 ° hybrid 113a 1- The phase difference of the signal appearing at the fourth port through the second port of the 90 ° hybrid 113a 2 becomes 180 degrees,
The output of the fourth port of the second hybrid 113a 2 becomes zero.

【0031】図8cは、可変位相器103bにより与え
られる位相遅れの値を0から360度の間で変化させた
ときに、90°ハイブリッド113a2 の第3ポート
(第1の高周波信号の出力ポート115b1 )と第4ポ
ート(第2の高周波信号の出力ポート115b2 )に現
れる二信号の強度とその相対位相をプロットしたもので
ある。可変位相器103bの値を変化させることによ
り、二つのポートの出力の分岐比を任意の値に設定でき
ることがわかる。しかも、二つの出力ポート間の信号の
相対位相は、可変位相器による位相遅れ0から180度
の間でその値に係わらずゼロで一定であることが読みと
れる。
FIG. 8c shows the third port of the 90 ° hybrid 113a 2 (the output port of the first high frequency signal) when the value of the phase delay provided by the variable phase shifter 103b is changed from 0 to 360 degrees. 115b 1 ) and the fourth signal (output port 115b 2 of the second high-frequency signal), the intensities of the two signals and their relative phases are plotted. It is understood that the branching ratio of the outputs of the two ports can be set to an arbitrary value by changing the value of the variable phase shifter 103b. Moreover, it can be read that the relative phase of the signal between the two output ports is constant at zero between 0 and 180 degrees of the phase delay due to the variable phase shifter, regardless of the value.

【0032】図8aに記載の可変電力分配器において9
0°ハイブリッド113a1 をウイルキンソン電力分配
器に置き換えて構成することも可能である。図8bに回
路構成を示す。ウイルキンソン電力分配器122は1入
力2出力の回路であり、回路は入力高周波信号を等分か
つ同位相の二信号を出力する。図8aと図8bの回路は
完全に置換可能で、図8bに示した回路構成により図8
cに示した特性が得られる。
In the variable power distributor shown in FIG. 8a, 9
It is also possible to replace the 0 ° hybrid 113a 1 with a Wilkinson power divider. The circuit configuration is shown in FIG. 8b. The Wilkinson power distributor 122 is a one-input, two-output circuit, and the circuit outputs two signals in equal phase and in phase with the input high frequency signal. The circuits of FIGS. 8a and 8b are completely interchangeable, and the circuit configuration shown in FIG.
The characteristic shown in c is obtained.

【0033】(N−1)個の可変電力分配器1181
118N-1 のアレーの次段には、N個の電力合成器11
1 〜119N が置かれている。第k番目の可変電力分
配器118k の第1の出力(第2ポートからの出力)
は、そのまま第k番目の電力合成器119k の第2の入
力ポート(第3ポート)に加えられる。また、第k番目
の可変電力分配器118k の第2の出力は(第3ポート
からの出力)、第(k+1)番目の電力合成器119
k+1 の第1の入力ポート(第2ポート)に加えられる。
なお、第1番目の電力合成器1191 の入力端子(第2
ポート)と第N番目の電力合成器119N の第2の入力
端子(第2ポート)には、信号入力がないため終端して
ある。
(N-1) variable power distributors 118 1 to
Next to the array of 118 N-1 are N power combiners 11
9 1 ~119 N is located. First output of k-th variable power distributor 118 k (output from second port)
Is added as it is to the second input port (third port) of the k-th power combiner 119 k . In addition, the second output of the kth variable power distributor 118 k (the output from the third port) is the (k + 1) th power combiner 119.
k + 1 is added to the first input port (second port).
In addition, the input terminal of the first power combiner 119 1 (second
Port) and the second input terminal (second port) of the Nth power combiner 119 N are terminated because there is no signal input.

【0034】以上に説明した回路構成により、前置回路
120の第k番目の入力ポート112ak に与えた信号
は、前置回路120の第kおよび第(k+1)番目の出
力ポート115k 、115k+1 に同相関係を保ち任意の
分配比で出現する。分岐比は、可変電力分配器118k
内の可変位相器の値により可変である。
With the circuit configuration described above, the signal applied to the k-th input port 112a k of the pre-circuit 120 is the k-th and (k + 1) -th output port 115 k , 115 of the pre-circuit 120. Appear in an arbitrary distribution ratio while maintaining the in-phase relationship at k + 1 . The branching ratio is variable power divider 118 k
It is variable according to the value of the variable phase shifter inside.

【0035】第k番目の電力合成器119k の出力(第
1ポートの出力)は、それぞれ、固定位相器のアレー1
14a1 〜114aN を経て、バトラーマトリクス11
6に接続されている。
The output of the k-th power combiner 119 k (the output of the first port) is the array 1 of the fixed phase shifter, respectively.
Butler matrix 11 through 14a 1 to 114a N
6 is connected.

【0036】固定位相器のアレー114a1 〜114a
N とバトラーマトリクス116の組み合わせは、図6に
図示したバトラーマトリクス117に相当するもので、
固定位相器のアレーの役割はすべての入力ポートに対し
アレーアンテナの開口の中心の絶対位相を一致させるた
めのものである。
Array of fixed phase shifters 114a 1 to 114a
The combination of N and the Butler matrix 116 corresponds to the Butler matrix 117 shown in FIG.
The role of the array of fixed phase shifters is to match the absolute phase of the center of the array antenna aperture to all input ports.

【0037】図7における固定位相器114a1 〜11
4aN に設定する値について検討した。4、8、16素
子のバトラーマトリクスについての値を図11に示す。
ただし、バトラーマトリクスの入力ポートは、4素子の
ものは2L、1L、1R、2Rビーム、8素子のものは
4L、3L、2L、1L、1R、2R、3R、4Rビー
ム、16素子のものは8L、7L、6L、5L、4L、
3L、2L、1L、1R、2R、3R、4R、5R、6
R、7R、8Rビームを順に形成するように整列してい
るものとする。ただし、ビームの番号は、図1において
定義したアンテナ正面方向106に最も近いものから
1、2、3、・・・とし、また電波の進行方向(アンテ
ナメインビームの方向に相当する)106が図面の紙面
上向きのものをL、下向きのものをRとする規則に従っ
て示している。
Fixed phase shifters 114a 1 to 11 in FIG.
The value set to 4a N was examined. The values for the Butler matrix of 4, 8, and 16 elements are shown in FIG.
However, the input ports of the Butler matrix are 2L, 1L, 1R, 2R beams for 4 elements, 4L, 3L, 2L, 1L, 1R, 2R, 3R, 4R beams for 8 elements, and 16 elements. 8L, 7L, 6L, 5L, 4L,
3L, 2L, 1L, 1R, 2R, 3R, 4R, 5R, 6
It is assumed that they are aligned so as to sequentially form R, 7R, and 8R beams. However, the beam numbers are 1, 2, 3, ... From the one closest to the antenna front direction 106 defined in FIG. 1, and the radio wave traveling direction (corresponding to the antenna main beam direction) 106 is shown. Is shown according to the rule that L is upward and downward is R.

【0038】バトラーマトリクスのあるポートに入力さ
れた信号は、回路内でアレー素子の数の分に分配され、
それらはある特定の方向のビームを形成するための位相
関係を満たしている。第k番目の入力ポートのみに信号
を加えるとき、第k番目のビームを形成する。第(k+
1)番目の入力ポートのみに信号を加えるとき、第k番
目のビームと隣接する第(k+1)番目のビームが形成
される。今の場合、第k番目と第(k+1)番目の入力
ポートに同じ信号を入力しているので、その中間の方向
にビームが形成される。ビームの方向は信号の分岐比に
より異なる。例えば、分岐比が1対1の場合には、第k
番目と(k+1)番目の中央にビームが形成される。も
し第k番目のポートの方の信号が強ければビームは第k
番目のビームの方向に近づき、第(k+1)番目のポー
トの方が強ければビームは第k番目のビームの方向に近
づいたものとなる。特別の場合として第k番目または第
(k+1)番目のポートに信号電力が集中する場合があ
り(可変電力分配器119k 内の可変位相器の値が0ま
たは180°の時)、そのときはそのそれぞれの方向に
ビームが形成される。
The signal input to a certain port of the Butler matrix is distributed in the circuit by the number of array elements,
They satisfy the phase relationship for forming a beam in a particular direction. When the signal is applied only to the kth input port, the kth beam is formed. The (k +
When a signal is applied only to the 1) th input port, the (k + 1) th beam adjacent to the kth beam is formed. In this case, since the same signal is input to the kth and (k + 1) th input ports, a beam is formed in the intermediate direction. The beam direction depends on the signal splitting ratio. For example, when the branching ratio is 1: 1, the kth
Beams are formed at the centers of the th and (k + 1) th positions. If the signal at the kth port is stronger, the beam is at the kth port.
The beam approaches the direction of the kth beam, and if the (k + 1) th port is stronger, the beam approaches the direction of the kth beam. As a special case, the signal power may be concentrated on the k-th or (k + 1) -th port (when the value of the variable phase shifter in the variable power distributor 119 k is 0 or 180 °). Beams are formed in their respective directions.

【0039】図9a〜図9dは上述の7入力8出力のビ
ーム形成回路により形成されるアンテナビームパタンを
示している。アンテナビームパタンは計算によって求め
たもので、素子アンテナの指向性は無指向性とし、設置
の間隔は半波長としている。可変位相器の設定地の値に
より図9a、図9b、図9c、図9dは、前置回路12
0の可変電力分配器1181 、1182 、1183 、1
184 内の可変移相器の設定値βをパラメータにとり、
ビームパタンをプロットしている。可変移相器の設定値
βが0から180°変化するとき、図9aではメインビ
ームの方向は−38.7°から−61°、図9bではメ
インビームの方向は−22°から−38.7°、図9c
では−7.2°から−22°、図9dでは+7.2°か
ら−7.2°の間で変化することが読みとれる。ビーム
の走査は各ポートで独立に行える。なお、前置回路12
0の残りの入力ポートについての特性は、図9a、図9
b、図9cの場合と対称であると考えられるので図示を
省略した。
FIGS. 9a to 9d show antenna beam patterns formed by the above-mentioned 7-input / 8-output beam forming circuit. The antenna beam pattern is obtained by calculation, and the element antenna directivity is omnidirectional, and the installation intervals are half wavelength. 9a, 9b, 9c, and 9d, depending on the value of the set point of the variable phase shifter,
0 variable power distributors 118 1 , 118 2 , 118 3 , 1
The setting value β of the variable phase shifter in 18 4 is used as a parameter,
The beam pattern is plotted. When the set value β of the variable phase shifter changes from 0 to 180 °, the main beam direction is −38.7 ° to −61 ° in FIG. 9a, and the main beam direction is −22 ° to −38. 7 °, Figure 9c
It can be seen that there is a change from −7.2 ° to −22 °, and in FIG. 9d from + 7.2 ° to −7.2 °. Beam scanning can be performed independently at each port. The front circuit 12
The characteristics for the remaining 0 input ports are shown in FIGS.
b, it is considered to be symmetrical with the case of FIG.

【0040】図10aと図10bは図9a〜図9dに図
示した形成されたアンテナビームについてまとめたもの
で、ビームの方向、利得、第1サイドローブのレベル、
ビーム半値幅の4つを、可変位相器の設定値βをパラメ
ータとしてプロットしたものである。図10aから、可
変位相器の値によりビームの方向が可変であることは明
らかである。また、ビーム方向の変化に伴いアンテナ利
得にわずかな変動がある。アンテナ利得の変動の様子は
入力ポートに係わらず同一で、分岐比が1対1となるβ
=90°の場合にアンテナ利得は最低となり、レベルは
相対的に−0.85dB小さくなる。前置回路付加によ
るアンテナ利得の低下、すなわち、回路の電力損失は3
〜3.86dBである。また、図10bからは、第1サ
イドローブのメインビームに対するレベルはβ=0°ま
たは180°において−12.8dBであるが、β=9
0°すなわち分配比1対1となる時に最小値−24dB
をとることが読みとれる。変化の様子は、入力ポート
(ビーム)に係わらず同一である。バトラーマトリクス
に前置回路を接続する本発明において、サイドローブの
レベルに劣化はないことがわかる。また、ビーム半値幅
も可変位相器の値の変化に伴い変わる。
FIGS. 10a and 10b are a summary of the formed antenna beam shown in FIGS. 9a-9d, where the beam direction, gain, first side lobe level,
The four beam half widths are plotted using the set value β of the variable phase shifter as a parameter. From FIG. 10a, it is clear that the beam direction is variable depending on the value of the variable phase shifter. Also, there is a slight variation in antenna gain with changes in beam direction. The variation of the antenna gain is the same regardless of the input port, and the branching ratio is 1: 1.
= 90 °, the antenna gain becomes the lowest, and the level becomes relatively −0.85 dB smaller. The antenna gain is reduced by adding the front circuit, that is, the power loss of the circuit is 3
Is about 3.86 dB. Further, from FIG. 10b, the level of the first side lobe with respect to the main beam is −12.8 dB at β = 0 ° or 180 °, but β = 9.
Minimum value of -24 dB when 0 °, that is, distribution ratio of 1: 1
You can read that. The state of change is the same regardless of the input port (beam). It can be seen that in the present invention in which the pre-circuit is connected to the Butler matrix, the side lobe level does not deteriorate. Further, the beam half width also changes as the value of the variable phase shifter changes.

【0041】以上、ビーム走査可能な、バトラーマトリ
クス を利用した(N−1)ビームN素子用のマルチビ
ーム形成回路について構成と回路の特性を説明した。説
明では送信系を想定して行ったが、本回路は受信アンテ
ナ用のマルチビーム形成回路としても適用できる。
The configuration and circuit characteristics of the multi-beam forming circuit for the (N-1) beam N element using the Butler matrix capable of beam scanning have been described above. In the description, the transmission system was assumed, but this circuit can also be applied as a multi-beam forming circuit for a receiving antenna.

【0042】図12は本発明の第2の実施の形態例にお
ける回路全体の構成を示す図である。回路は(N−2)
入力N出力のマトリクス回路で、前置回路120、第2
の前置回路123、バトラーマトリクス116の3つの
部分より構成されている。前置回路120は(N−2)
入力(N−1)出力、第2の前置回路123は(N−
1)入力N出力のマトリクス回路である。ただし、Nは
バトラーマトリクスの入力ポート又は出力パートの数で
ある。図12はN=8の場合について図示している。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the entire circuit in the second embodiment of the present invention. Circuit is (N-2)
Input N output matrix circuit, front circuit 120, second
The front circuit 123 and the Butler matrix 116 are included. The front circuit 120 is (N-2)
Input (N-1) output, second pre-circuit 123 (N-
1) A matrix circuit having N inputs and N outputs. However, N is the number of input ports or output parts of the Butler matrix. FIG. 12 shows the case where N = 8.

【0043】図12において、高周波信号入力ポート1
12a1 〜112aN-2 から前置回路120の高周波信
号を入力する。図12の前置回路は第1の実施の形態例
に記した場合と比較して入出力ポートの数がひとつ少な
い分、可変電力分配器と電力合成器がそれぞれひとつ少
ないが、回路の構成ならびに動作は同じである。第k’
番目(1≦k’(N−2))の112ak'に加えられた
信号は、第k’番目の可変電力分配器118k'に入力さ
れ、ふたつの出力ポートには任意の比に二分された信号
が出力される。第k’番目の可変電力分配器118k'
ひとつの出力は第k’番目の電力合成器119k'の入力
ポートのひとつに、他方の出力は第(k’+1)番目の
電力合成器119k'+1の入力ポートのひとつに加えられ
ている。前置回路120の(N−1)個の出力は、第2
の前置回路123に入力される。
In FIG. 12, the high frequency signal input port 1
The high frequency signal of the front circuit 120 is input from 12a 1 to 112a N-2 . The front-end circuit of FIG. 12 has one less input / output port and one less variable power distributor and one power combiner than in the case of the first embodiment, but the circuit configuration and The operation is the same. The k'th
Th (1 ≦ k signals applied to '(N-2)) 112a k of' is input to the k 'th variable power distributor 118 k', divided into any ratio to two output ports The output signal is output. One output of the k'th variable power distributor 118 k'is one of the input ports of the k'th power combiner 119 k ' , and the other output is the (k' + 1) th power combiner. It is added to one of the 119 k '+ 1 input ports. The (N-1) outputs of the pre-circuit 120 are the second
Is input to the pre-circuit 123.

【0044】第2の前置回路123は、(N−1)個の
電力分配器1221 〜122N-1 のアレーとN個の電力
合成器119N 〜1192N-1のアレーから構成されてい
る。第2の前置回路123の第k’番目のポートに加え
られた高周波信号は、第k’番目の電力分配器122k'
に入力され、信号は同相関係を保ち二分される。電力分
配器122k'により二分された信号の一方は前置回路1
23内の第k’番目の電力合成器119N+k'-1の入力の
ひとつに、もう一方は第(k’+1)番目の電力合成器
119N+k'の入力のひとつに加えられる。電力合成器に
おいても、ふたつの信号は同相で合成される。なお、前
置回路123内の第1番目と第N番目の電力合成器11
N および1192N-1にはひとつの信号しか与えられて
いないので、信号が与えられていない入力ポートには終
端抵抗を接続してある。
The second front-end circuit 123 is composed of an array of (N-1) power distributors 122 1 to 122 N-1 and an array of N power combiners 119 N to 119 2N-1. ing. The high frequency signal applied to the k'th port of the second pre-circuit 123 is the k'th power distributor 122 k '.
Is input to the signal and the signal is divided into two while maintaining the in-phase relationship. One of the signals divided by the power distributor 122 k ′ is the front circuit 1
23 is added to one of the inputs of the k'th power combiner 119 N + k'-1 and the other is added to one of the inputs of the (k '+ 1) th power combiner 119 N + k'. . Even in the power combiner, the two signals are combined in phase. Note that the first and Nth power combiners 11 in the front-end circuit 123 are
Since only one signal is given to 9 N and 119 2N-1 , a terminating resistor is connected to the input port to which no signal is given.

【0045】前置回路120と第2の前置回路123
は、合わせて、(N−1)入力N出力の回路を形成す
る。第k番目の高周波信号入力ポート112ak'に加え
た信号は、第2の前置回路の第k’,k’+1,k’+
2番目の出力ポートに、信号強度がα/8:1/8:
(1−α)/8の比で、同相関係を保ち出現する。ただ
し、ここでαは可変電力分配器における電力分岐比を表
し、α:(1−α)の強度比で信号を出力する。また、
ウインキンソン電力分配器1221 〜122N-1 は等信
号強度で信号を分配し、電力合成器1191 〜1192N
は二信号を等信号強度で合成する。
Pre-circuit 120 and second pre-circuit 123
Together form a circuit with (N-1) inputs and N outputs. The signal applied to the k-th high-frequency signal input port 112a k ′ is the k-th, k ′ + 1, k ′ + of the second pre-circuit.
The signal strength at the second output port is α / 8: 1/8:
Appear at a ratio of (1-α) / 8 while maintaining the in-phase relationship. Here, α represents a power branching ratio in the variable power distributor, and outputs a signal with an intensity ratio of α: (1−α). Also,
The Winkinson power distributors 122 1 to 122 N-1 distribute the signals with equal signal strength, and the power combiners 119 1 to 119 2N.
Combines the two signals with equal signal strength.

【0046】第2の前置回路123の出力以降の回路構
成は、第1の実施の形態例に記したものと同じである。
第2の前置回路123のN個の出力は、固定位相器のア
レー114a1 〜114aN を経てバトラーマトリクス
116に接続されている。
The circuit configuration after the output of the second front-end circuit 123 is the same as that described in the first embodiment.
The N outputs of the second front-end circuit 123 are connected to the Butler matrix 116 via arrays 114a 1 to 114a N of fixed phase shifters.

【0047】次に、上述の6入力8出力のビーム形成回
路により形成されたアンテナビームパターンを計算によ
って求めた。それらを図13a〜図13cに示す。計算
では素子アンテナは無指向性で、素子間隔は半波長とし
た。前置回路120の可変電力分配器は図8a又は図8
bのように構成されており、その分岐比は回路内の可変
位相器の値により変わる。可変電力分配器の分岐比が変
われば、第2の前置回路の3つの隣接するポートに出現
する信号の分岐比も変わり、アンテナビームの走査が可
能となる。図13a〜図13cは、前置回路120の可
変電力分配器1181 ,1182 ,1183 内の可変位
相器の設定値βをパラメータにとり、βを0から180
°まで30°おきに変化させた時のビームパターンをプ
ロットしたものである。図13aではメインビームの方
向は−30°から−48.6°、図13bではメインビ
ームの方向は−14.5°から−30°、図13cでは
14.5°から−14.5°の範囲で変化することがわ
かる。ビームの走査は各ポートで独立に行う。なお、前
置回路120の残りの入力ポートについての特性は、図
13a,図13b,図13cの場合と対称であると考え
れるので省略する。
Next, the antenna beam pattern formed by the above-mentioned 6-input / 8-output beam forming circuit was calculated. They are shown in Figures 13a to 13c. In the calculation, the element antenna is omnidirectional, and the element spacing is half wavelength. The variable power distributor of the front end circuit 120 is shown in FIG.
It is constructed as shown in b, and its branching ratio changes depending on the value of the variable phase shifter in the circuit. If the branching ratio of the variable power distributor changes, the branching ratio of the signals appearing at the three adjacent ports of the second pre-circuit also changes, and the antenna beam can be scanned. 13a to 13c, the setting value β of the variable phase shifter in the variable power distributors 118 1 , 118 2 and 118 3 of the front-end circuit 120 is used as a parameter, and β is 0 to 180.
It is a plot of the beam pattern when the angle is changed by 30 ° to 30 °. In Figure 13a the main beam direction is -30 ° to -48.6 °, in Figure 13b the main beam direction is -14.5 ° to -30 ° and in Figure 13c it is 14.5 ° to -14.5 °. It can be seen that the range changes. Beam scanning is performed independently at each port. Note that the characteristics of the remaining input ports of the front-end circuit 120 are considered to be symmetric to the cases of FIGS. 13a, 13b, and 13c, and are therefore omitted.

【0048】図14aと図14bには、図13に示した
アンテナビームの形状の性質についてまとめた。ビーム
の方向、利得、第1サイドローブのレベル、ビーム半値
幅の4つを、可変位相器の設定値βをパラメートとして
プロットしている。図14aから、それぞれのビームに
ついて、可変位相器の値とビームの方向の関係がわか
る。ビーム方向の変化に伴いアンテナ利得にわずかな変
動がある。図12の本実施の形態例の回路においても第
1の実施の形態例の回路の場合と同様に、アンテナ利得
の変動の様子は入力ポートに係わらず同一で、特に、可
変電力分配器の分岐比が0:1あるいは1:0となるβ
=0°又は180°の場合にアンテナ利得は最低とな
り、レベルは相対的に−0.85dB小さくなる。ま
た、前置回路付加によるアンテナ利得の全体的なレベル
の低下、即ち、回路の電力損失は6.02〜6.87d
Bである。図14bからは、サイドレベルの変化の様子
がよみとれる。第1サイドローブのメインビームに対す
るレベルはβ=0°または180°において−24dB
であるが、β=90°すなわち分配比1:1となるの時
に最小値−31dBをとる。変化の様子は、入力ポート
(アンテナビーム)に係わらず同一である。バトラーマ
トリクスに前置回路を接続する本発明において、前置回
路を増設することによりサイドローブのレベルに劣化は
ないことがわかる。ビーム半値幅も可変位相器の値の変
化に伴い変わる。
FIGS. 14a and 14b summarize the characteristics of the shape of the antenna beam shown in FIG. The beam direction, the gain, the level of the first side lobe, and the beam full width at half maximum are plotted using the set value β of the variable phase shifter as a parameter. From FIG. 14a, the relationship between the value of the variable phase shifter and the beam direction can be seen for each beam. There is a slight variation in antenna gain with changes in beam direction. Also in the circuit of the present embodiment example of FIG. 12, as in the case of the circuit of the first embodiment example, the variation of the antenna gain is the same regardless of the input port. Β with a ratio of 0: 1 or 1: 0
When = 0 ° or 180 °, the antenna gain becomes the minimum, and the level becomes relatively small by −0.85 dB. Also, the overall level of antenna gain is lowered by adding the front circuit, that is, the power loss of the circuit is 6.02 to 6.87d.
B. From FIG. 14b, it can be seen how the side level changes. The level of the first side lobe with respect to the main beam is -24 dB at β = 0 ° or 180 °.
However, the minimum value of −31 dB is obtained when β = 90 °, that is, the distribution ratio becomes 1: 1. The state of change is the same regardless of the input port (antenna beam). In the present invention in which the pre-circuit is connected to the Butler matrix, it is understood that the addition of the pre-circuit does not deteriorate the side lobe level. The beam half width also changes with the change in the value of the variable phase shifter.

【0049】以上、バトラーマトリクスを利用した、ビ
ーム走査可能な(N−2)ビームN素子用のマルチビー
ム形成回路の構成と特性を説明した。本説明は送信系を
想定して行ったが、本回路は受信アンテナのマルチビー
ム形成回路としても適用できる。
The configuration and characteristics of the multi-beam forming circuit for the (N-2) beam N element capable of beam scanning using the Butler matrix have been described above. Although this description has been made assuming a transmission system, this circuit can be applied as a multi-beam forming circuit of a receiving antenna.

【0050】以上、ビーム走査可能な、バトラーマトリ
クス を利用した(N−1)ビームN素子用のマルチビ
ーム形成回路について構成と回路の特性を説明した。説
明では送信系を想定して行ったが、本回路は受信アンテ
ナにも適用できる。
The configuration and circuit characteristics of the multi-beam forming circuit for (N-1) beam N element using the Butler matrix capable of beam scanning have been described above. In the description, the transmission system is assumed, but this circuit can be applied to the reception antenna.

【0051】[0051]

【発明の効果】バトラーマトリクスはマルチビームフェ
ーズドアレーアンテナ用のビーム形成回路である。小さ
な回路規模でマルチビームの形成が可能であるが、固定
ビームの形成しか行えなかった。本発明は、バトラーマ
トリクスの前段にビーム走査を行うための前置回路を設
けたことを特徴とする。前置回路により信号をバトラー
マトリクスの隣接するアンテナビームを形成する入力ポ
ートに同時かつ重み付けして入力することにより、隣接
するアンテナビームの方向の間でのビームの走査を可能
とした。前置回路を付加することによる回路の電力損失
も、例えば実施例1の場合には、約3〜4dBと小さな
ものであった。また、信号の重付けを行う回路(可変電
力分配器)は2つのハイブリッドとひとつの可変位相器
により構成され、可変位相器の値により分配比が定ま
る。これにより、ひとつの可変位相器の制御でビームが
走査可能で、制御機構の大幅な簡略化を可能とした。さ
らに、前置回路を接続することによって、アンテナサイ
ドローブレベルの劣化が生じないことを明らかにした。
The Butler matrix is a beam forming circuit for a multi-beam phased array antenna. Although it is possible to form multi-beams with a small circuit scale, only fixed beams can be formed. The present invention is characterized in that a pre-circuit for performing beam scanning is provided in the preceding stage of the Butler matrix. By using the pre-circuit to input signals to the input ports forming adjacent antenna beams of the Butler matrix at the same time and with weighting, the beams can be scanned between the directions of the adjacent antenna beams. The power loss of the circuit due to the addition of the front circuit was as small as about 3 to 4 dB in the case of Example 1, for example. Further, the circuit for weighting signals (variable power divider) is composed of two hybrids and one variable phase shifter, and the distribution ratio is determined by the value of the variable phase shifter. As a result, the beam can be scanned by controlling one variable phase shifter, and the control mechanism can be greatly simplified. Furthermore, it is clarified that the antenna side lobe level does not deteriorate by connecting the pre-circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】フェーズドアレーにおけるビーム走査の原理を
説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of beam scanning in a phased array.

【図2】マルチビームフェーズドアレーアンテナの一構
成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a multi-beam phased array antenna.

【図3】8入力8出力のバトラーマトリクスの回路構成
を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of an 8-input 8-output Butler matrix.

【図4】8入力8出力のバトラーマトリクスにより形成
される8つのアンテナビームパタンを示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing eight antenna beam patterns formed by a Butler matrix with eight inputs and eight outputs.

【図5】8素子のバトラーマトリクスにより得られる励
振位相分布を表した図である。
FIG. 5 is a diagram showing an excitation phase distribution obtained by an 8-element Butler matrix.

【図6】図5の励振位相分布を実現する8入力8出力の
バトラーマトリクスの回路構成を示したものである。
6 is a diagram showing a circuit configuration of an 8-input 8-output Butler matrix that realizes the excitation phase distribution of FIG. 5;

【図7】本発明の第1の実施の形態例の一例を示した図
である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a first exemplary embodiment of the present invention.

【図8a】可変電力分配器の一構成例を示した図であ
る。
FIG. 8a is a diagram showing a configuration example of a variable power distributor.

【図8b】ウイルキンソン電力分配器を用いた可変電力
分配器の別の構成例を示した図である。
FIG. 8b is a diagram showing another configuration example of the variable power distributor using the Wilkinson power distributor.

【図8c】図8aまたは図8bの回路の伝送特性を示し
ている。
FIG. 8c shows the transmission characteristics of the circuit of FIG. 8a or 8b.

【図9a】図7の回路により構成されるアンテナビーム
パタンを示したもので、ビーム走査特性を示した図であ
る。
9a is a diagram showing an antenna beam pattern formed by the circuit of FIG. 7 and a diagram showing beam scanning characteristics. FIG.

【図9b】図7の回路により構成されるアンテナビーム
パタンを示したもので、ビーム走査特性を示した図であ
る。
9b is a diagram showing an antenna beam pattern formed by the circuit of FIG. 7 and a diagram showing beam scanning characteristics. FIG.

【図9c】図7の回路により構成されるアンテナビーム
パタンを示したもので、ビーム走査特性を示した図であ
る。
9c is a diagram showing an antenna beam pattern configured by the circuit of FIG. 7 and a diagram showing beam scanning characteristics. FIG.

【図9d】図7の回路により構成されるアンテナビーム
パタンを示したもので、ビーム走査特性を示した図であ
る。
9d is a diagram showing an antenna beam pattern configured by the circuit of FIG. 7, and is a diagram showing beam scanning characteristics. FIG.

【図10a】前置回路内可変位相器設定値の変化に伴う
アンテナ利得と方向の変化を示した図である。
FIG. 10a is a diagram showing a change in antenna gain and direction according to a change in a setting value of a variable phase shifter in a front circuit.

【図10b】第1サイドローブのレベル、ビーム半値幅
の変化を示した図である。
FIG. 10b is a diagram showing changes in the level of the first side lobe and the beam half width.

【図11】図7における固定位相器114a1 〜114
N に設定する値について4、8、16素子のバトラー
マトリクスについての値を示す図である。
11] Fixed phase shifters 114a 1 to 114 in FIG.
is a diagram showing the values for Butler matrix 4, 8, 16 elements for a value to be set to a N.

【図12】本発明の第2の実施の形態例の一例を示した
図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図13a】図12の回路により構成されるアンテナビ
ームパタンを示したもので、ビーム走査特性を示した図
である。
13A is a diagram showing an antenna beam pattern configured by the circuit of FIG. 12 and a diagram showing beam scanning characteristics. FIG.

【図13b】図12の回路により構成されるアンテナビ
ームパタンを示したもので、ビーム走査特性を示した図
である。
13B is a diagram showing an antenna beam pattern configured by the circuit of FIG. 12 and a diagram showing beam scanning characteristics.

【図13c】図12の回路により構成されるアンテナビ
ームパタンを示したもので、ビーム走査特性を示した図
である。
FIG. 13c is a diagram showing an antenna beam pattern configured by the circuit of FIG. 12, showing beam scanning characteristics.

【図14a】前置回路内可変位相器設定値の変化に伴う
アンテナ利得と方向の変化を示した図である。
FIG. 14a is a diagram showing a change in antenna gain and direction according to a change in a setting value of a variable phase shifter in a front circuit.

【図14b】サイドローブのレベル、ビーム半値幅の変
化を示した図である。
FIG. 14b is a diagram showing changes in side lobe level and beam half width.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、101a1 〜101aM 高周波信号源 102、102a1 〜102aM 1:N電力分配器 1031 〜103N 可変位相器 103a1 〜103aM 、103b 可変位相器のアレ
ー(N素子) 1041 〜104N 、104b1 〜104bN 素子ア
ンテナ 105 電波の等位相面 106 電波の進行方向(アンテナメインビームの方
向) 107 アンテナの正面方向 1081 〜108M 可変減衰器のアレー(N素子) 109 インタコネクション回路 1101 〜110N M:1電力合成器 1111 〜111N 電力増幅器 1121 〜1128 、112a1 〜112aN 、112
b 高周波信号入力ポート 1131 〜11312 90°ハイブリッド 1141 〜11416 固定位相器 114a1 〜114aN 固定位相器 1151 〜1158 、115a1 〜115aN 、115
1 ,115b2 高周波信号出力ポート 116 8素子のバトラーマトリクス 117 位相アレー付8素子のバトラーマトリクス 1181 〜118N-1 可変電力分配器 1191 〜119N ,1191 〜1192N-1 電力合成
器 120 前置回路 121 終端抵抗 122,1221 〜122N-1 ウイルキンソン電力分
配器 123 第2の前置回路
101, 101a 1 to 101a M high frequency signal source 102, 102a 1 to 102a M 1: N power distributor 103 1 to 103 N variable phaser 103a 1 to 103a M , 103b array of variable phaser (N element) 104 1 to 104 N , 104 b 1 to 104 b N element antenna 105 Equal phase surface of radio wave 106 Direction of traveling radio wave (direction of antenna main beam) 107 Front direction of antenna 108 1 to 108 M Array of variable attenuators (N element) 109 Interconnection circuit 110 1 ~110 N M: 1 power combiner 111 1 - 111 N power amplifiers 112 1 ~112 8, 112a 1 ~112a N, 112
b RF signal input port 113 1 ~113 12 90 ° hybrid 114 1-114 16 fixed phase shifters 114a 1 ~114a N fixed phase shifters 115 1 ~115 8, 115a 1 ~115a N, 115
b 1 , 115b 2 High frequency signal output port 116 8 element Butler matrix 117 8 element Butler matrix with phase array 118 1 to 118 N-1 variable power distributor 119 1 to 119 N , 119 1 to 119 2N-1 power combining Device 120 pre-circuit 121 terminating resistors 122, 122 1 to 122 N-1 Wilkinson power distributor 123 second pre-circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1入力2出力の可変電力分配器の(N−
1)個(Nは正の整数)のアレーと、2入力1出力のN
個の電力合成器のアレーとからなり、第k番目(1≦k
≦N−1,kは正の整数)の入力ポートを、第k番目の
可変電力分配器に接続し、出力信号間で同相関係を保っ
たまま信号を任意の分岐比で二分配し、第k番目の可変
電力分配器の一方の出力を第k番目の電力合成器の一方
の入力に接続し、かつ第k番目の可変電力分配器の他方
の出力を第(k+1)番目の電力合成器の他方の入力に
各々接続するように構成した、(N−1)入力N出力の
前置回路と、 N個の位相器のアレーと、 N入力N出力のバトラーマトリクスと、 を縦続接続して構成することを特徴とするマルチビーム
アンテナ給電回路。
1. A variable power divider having one input and two outputs (N-
1) array (N is a positive integer) and N of 2 inputs and 1 output
And an array of power combiners, the k-th (1 ≦ k
≦ N−1, k is a positive integer) is connected to the k-th variable power distributor to divide the signal into two at an arbitrary branching ratio while maintaining the in-phase relationship between the output signals, One output of the kth variable power distributor is connected to one input of the kth power combiner, and the other output of the kth variable power distributor is connected to the (k + 1) th power combiner. The (N-1) input N output pre-circuits, the array of N phase shifters, and the N input N output Butler matrix, which are configured to be respectively connected to the other input of A multi-beam antenna feeding circuit characterized by being configured.
【請求項2】 1入力2出力の可変電力分配器の(N−
2)個(Nは正の整数)のアレーと、2入力1出力の
(N−1)個の電力合成器のアレーとからなり、第k番
目(1≦k≦N−2,kは正の整数)の入力ポートを、
第k番目の可変電力分配器に接続し、出力信号間で同相
関係を保ったまま信号を任意の分岐比で二分配し、第k
番目の可変電力分配器の一方の出力を第k番目の電力合
成器の一方の入力に接続し、かつ第k番目の可変電力分
配器の他方の出力を第(k+1)番目の電力合成器の他
方の入力に各々接続するように構成した、(N−2)入
力(N−1)出力の第1の前置回路と、 1入力2出力の電力分配器の(N−1)個のアレーと、
2入力1出力のN個の電力合成器のアレーとからなり、
第k’番目(1≦k’≦N−1,k’は正の整数)の入
力ポートを、第k’番目の電力分配器に接続し、第k’
番目の電力分配器の一方の出力を第k’番目の電力合成
器の一方の入力に接続し、かつ第k’番目の電力分配器
の他方の出力を第(k’+1)番目の電力合成器の他方
の入力に各々接続するように構成した、(N−1)入力
N出力の第2の前置回路と、 N個の位相器のアレーと、 N入力N出力のバトラーマトリクスと、 を縦続接続して構成することを特徴とするマルチビーム
アンテナ給電回路。
2. A one-input, two-output variable power divider (N-
2) (N is a positive integer) array and an array of (N-1) power combiners with 2 inputs and 1 output, and the k-th (1≤k≤N-2, k is positive) Integer) of the input port
Connected to the k-th variable power divider, the signal is divided into two with an arbitrary branching ratio while maintaining the in-phase relationship between the output signals,
One output of the k-th variable power divider is connected to one input of the k-th power combiner, and the other output of the k-th variable power divider is connected to the (k + 1) -th power combiner. A first pre-circuit of (N-2) input (N-1) output, each connected to the other input; and (N-1) array of 1-input 2-output power dividers. When,
Consisting of an array of N power combiners with 2 inputs and 1 output,
The k′-th (1 ≦ k ′ ≦ N−1, k ′ is a positive integer) input port is connected to the k′-th power distributor, and the k′-th power distributor is connected.
One output of the th power divider is connected to one input of the k'th power combiner, and the other output of the k'th power divider is connected to the (k '+ 1) th power combiner. A second pre-circuit of (N-1) input N output, each array connected to the other input of the converter, an array of N phase shifters, and a Butler matrix of N input N outputs, A multi-beam antenna feeding circuit characterized by being connected in cascade.
【請求項3】 前記可変電力分配器が、高周波信号を等
信号強度で分配出力する第1の90°ハイブリッドと、
該第1の90°ハイブリッドから分配出力された信号を
可変位相器を介した信号と介さない信号とを合成する第
2の90°ハイブリッドとから構成される請求項1又は
請求項2記載のマルチビームアンテナ給電回路。
3. The first 90 ° hybrid, wherein the variable power distributor distributes and outputs a high frequency signal with equal signal strength,
The multi according to claim 1 or claim 2, which is composed of a second 90 ° hybrid which combines a signal distributed and output from the first 90 ° hybrid with a signal passing through a variable phase shifter and a signal not passing through the variable phase shifter. Beam antenna feeding circuit.
【請求項4】 前記可変電力分配器が、入力された高周
波信号を等分かつ同位相に分配出力するウイルキンソン
電力分配器と、該ウイルキンソン電力分配器から分配出
力された信号の、可変位相器を介した信号と90°位相
器を介した信号とを合成する90°ハイブリッドとから
構成される請求項1又は請求項2記載のマルチビームア
ンテナ給電回路。
4. The Wilkinson power distributor, wherein the variable power distributor distributes and outputs an input high frequency signal in equal parts and in phase, and a variable phase shifter for a signal distributed and output from the Wilkinson power distributor. 3. The multi-beam antenna feeding circuit according to claim 1, wherein the multi-beam antenna feeding circuit comprises a 90.degree. Hybrid that combines the generated signal and a signal through a 90.degree. Phase shifter.
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