KR20190088523A - 비아-리스 빔 형성기를 위한 회로 및 기법 - Google Patents

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토마스 브이. 시키나
존 피. 헤이븐
필립 엠. 헤널트
알킴 아큐투르
캐롤린 알. 라이스테드
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레이던 컴퍼니
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Abstract

그들 사이의 원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 회로 레이아웃을 갖는 복수의 회로 소자들로부터 제공되는 비아-리스 빔 형성기. 상기 복수의 회로 소자들 중 적어도 하나는 리액티브 이론에 기초로 선택된 회로 레이아웃을 갖도록 제공된다. 일 실시예에서, 회로 레이아웃은 회로 소자들의 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액티브 필드를 생성 하는지를 결정하고, 전체 필드를 모달 세트로 분리하며, 회로 소자들의 기하학적 및/또는 디자인 특징을 기초로 모달 가중 계수들을 결정함으로써 선택될 수 있다. 실시예에서, 비아-리스 빔 형성기는 하나 이상의 비아-리스 결합기/분배기 회로들을 포함한다. 실시예에서 비아-리스 빔 형성기는 하나 이상의 브랜치 하이브리드 커플러 회로들을 포함한다. 실시예에서, 비아-리스 빔 형성기는 하나 이상의 비아-리스 결합기/분배기 회로들 및 하나 이상의 브랜치 하이브리드 결합기 회로들을 포함한다.

Description

비아-리스 빔 형성기를 위한 회로 및 기법
아래 실시예들은 비아-리스 빔 형성기를 위한 회로 및 기법에 관한 것이다.
당해 분야에 알려진 바와 같이, 위상 어레이 시스템(phased array systems)은 지향성(directional) 신호 전송 및 수신을 위한 빔 형성기를 포함할 수 있다. 기존 빔 형성기는 고밀도(high density) 인쇄 배선 보드(printed wiring board, PWB) 회로로 제공된다. PWB상에서 회로들의 근접성(proximity)은 원하지 않는 커플링 효과(unwanted coupling effects)를 줄 수 있다. 예를 들어, 전형적인 스트립라인 회로(typical stripline circuit)에서 발견되는 전기장 모드들은 에바네센트(evanescent)하고 전파하는(propagating) TM(transverse magnetic) 및 TE(transverse electric) 모드들과 함께, 의도된, 종종 지배적인 TEM(transverse electromagnetic) 모드를 포함한다. 이러한 비-TEM 모드들은 회로 요소들 사이에 의도하지 않은 커플링 경로를 형성한다는 점에서 리액티브 세트(reactive set)로 간주된다.
일부 기존 위상 어레이 시스템에서, PWB 회로 요소들 사이의 커플링 효과는 회로 컴포넌트들 사이의 바람직하지 않은(undesirable) 커플링을 방지하기 위해 추가의 구조적인 컴포넌트들을 사용하여 감소될 수 있다. 예를 들어, 종래의 위상 어레이 시스템은 PWB 회로 소자들 사이의 고차(higher-order)(즉, 원하지 않는) 모드의 전파를 억제하기 위해 전도성 비아들(conductive vias)의 시리즈(series)(또는 "펜스(fence)")를 포함할 수 있다.
전도성 비아들의 사용은 인쇄 배선 보드(PWB) 제조 프로세스(manufacturing process)에 몇 가지 단계를 추가하고 상당한 비용 드라이버(significant cost driver)임을 알 수 있다. 또한, 종종 이러한 비아들은 멀티 레이어 내의 다양한 레이어들에 원하는 신호 경로들(desired signal paths)을 라우팅하는 것을 방해하기 때문에, 전도성 비아들은 디자인에 복잡성(complexity)을 추가한다. 또한, 전도성 비아들은 통상적으로 절삭 제조 기법(subtractive manufacturing technique)을 사용하는 것을 요구한다. .
비아-리스 빔 형성기(즉, 모드 억제(mode suppression)를 위해 전도성 비아들에 의존하지 않는 빔 형성기)를 위한 회로가 여기에서 설명된다. 비아-리스 빔 형성기의 실시예는 기존의 빔 형성기 회로에 비해 높은 전기적 성능을 포함 할 수 있고, 위상 어레이의 저비용 적층 제조(additive manufacturing, AM)를 용이하게 할 수 있으며, 다양한 위상 어레이 어플리케이션에 넓은 적용 가능성(applicability)을 가질 수 있다. 또한, 여기에서 전도성 비아들이 없을 때에 허용 가능한(acceptable) 빔 형성기 회로 레이아웃을 선택하는데 사용될 수 있는 모달 확장(modal expansion) 및 리액티브 필드 이론(reactive field theory)에 기반한 회로 디자인 기법(circuit design techniques)이 설명된다.
일 양상에서, 비아-리스 빔 형성기는 회로 소자들(circuits elements) 사이의 원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 회로 레이아웃을 갖도록 복수의 회로 소자들로부터 제공된다. 복수의 회로 소자들 중 적어도 하나는 리액티브 필드 이론에 기초하여 선택된 회로 레이아웃을 구비하여 제공된다. 일 실시예에서, 회로 레이아웃은, 회로 요소들의 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액티브 필드를 생성하는지를 결정하고, 전체 필드를 모달 세트(modal set)로 분리하며, 회로 소자들의 기하학적 및/또는 디자인 특징을 기초로 모달 가중 계수들(modal weighting coefficients)을 결정하여 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 비아-리스 빔 형성기는 하나 이상의 비아-리스 결합기/분배기(combiner/divider) 회로를 포함한다. 일 실시예에서, 비아-리스 빔 형성기는 하나 이상의 브랜치 하이브리드 커플러(branch hybrid coupler) 회로를 포함한다. 일 실시예에서, 비아-리스 빔 형성기는 하나 이상의 비아-리스 결합기/분배기 회로 및 하나 이상의 브랜치 하이브리드 커플러 회로를 포함한다.
바람직하지 않은 신호를 억제(예를 들어, 모드 억제)하기 위해 비아를 필요로 하지 않는 회로를 제공함으로써, 예를 들어, 위상 어레이 레이다에서의 사용에 적합한 다른 회로들 뿐 아니라 비아-리스 빔 형성기를 제공하도록 비아-리스 회로들을 결합하는 것이 가능하다. 따라서, PWB 회로 요소들 사이의 커플링 효과는 회로 컴포넌트들 사이의 바람직하지 않은 커플링을 방지하기 위해 추가 구조적 컴포넌트들을 사용하지 않고 감소될 수 있다. 예를 들어, 빔 형성기 회로 내의 PWB 회로 소자들 사이의 고차(즉, 원하지 않는) 모드의 전파를 억제하기 위해 전도성 비아들의 시리즈(또는 "펜스")를 포함 할 필요가 없다. 따라서, 비아-리스 빔 형성기 회로가 제공 될 수 있다. 전도성 비아들이 RF 신호의 전파를 억제하는 데 필요하지 않기 때문에, 이러한 비아-리스 빔 형성기 회로는 바람직하지 않은 RF 신호의 억제를 위해 전도성 비아들을 활용하는 종래의 빔 형성기 회로보다 덜 비싸다.
여기에서 설명된 컨셉들, 시스템들, 회로들, 및 기법들의 일 양상에 따르면, 비아-리스 빔 형성기는 복수의 회로들을 포함하고, 복수의 회로들 각각은 그들 사이의 원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 회로 레이아웃들을 가지며, 복수의 회로들 중 적어도 하나는 빔 형성기의 제1 포트에 대응되는 제1 단(end)을 갖곡 제2 단을 갖는 제1 신호 경로; 신호 경로들의 제1 페어 -신호 경로들의 제1 페어 각각은 반경을 갖고 제1 신호 경로의 제2 단에 커플링되는 제1 단들을 가짐-; 신호 경로들의 제2 페어 - 신호 경로들의 제2 페어 각각은 반경을 갖고 제1 단 및 제2 단을 가지며 신호 경로들의 제1 페어의 제2 단들은 신호 경로들의 제2 페어의 각각의 제1 단들에 커플링됨-; 및 제1 및 제2 단들을 갖는 신호 경로들의 제3 페어 -신호 경로들의 제2 페어 각각의 제2 단들은 신호 경로들의 제3 페어의 각각의 제1 단들에 커플링되고 신호 경로들의 제3 페어의 제2 단들은 분배기/결합기 회로의 제2 및 제3 포트에 대응됨-를 포함하는 분배기/결합기 회로를 포함한다.
비아-리스 빔 형성기는 포함할 하나 이상의 다른 특징들과 조합하거나 독립적으로 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 신호 경로들의 제3 페어 각각은 신호 경로들의 상기 제3 페어의 제1 단들에 근접한 부분에 반경을 갖도록 제공된다; 복수의 회로들 중 적어도 하나는 리액티브 필드 이론을 기초로 선택된 회로 레이아웃을 갖도록 제공된다; 복수의 회로들 중 적어도 하나는 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액티브 필드를 생성하는지 결정하고 전체 필드를 모달 세트로 분리하며 상기 복수의 회로들 중 하나 이상의 기하학적 및/또는 디자인 특징들을 기초로 모달 가중 계수들을 결정함으로써 선택된 회로 레이아웃을 갖는다; 하나 이상의 회로들은 적층 제조 기법을 이용하여 제조된다; 분배기/결합기 회로는 N:1 분배기/결합기 회로이고, 상기 N은 2의 정수배이다; 분배기/결합기 회로는 캐스케이딩 배열로 커플링된 복수의 2:1 윌킨슨 분배기/결합기 회로들을 포함한다; 복수의 회로들 중 적어도 하나는 복수의 전송 라인들과 복수의 브랜치들을 포함하는 브랜치 하이브리드 커플러를 포함하고, 상기 전송 라인들 각각은 서로 다른 폭을 갖는 적어도 2개의 세그먼트들을 갖는다.
여기에서 설명된 컨셉들, 시스템들, 회로들, 및 기법들의 다른 양상에 따르면, 비아-리스 빔 형성기는 복수의 비아-리스 회로 소자들을 포함하고, 상기 복수의 비아-리스 회로 소자들 각각은 그들 사이의 원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 회로 레이아웃을 갖고, 상기 복수의 비아-리스 회로 소자들 중 적어도 하나는 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로에 대응되며, 적어도 하나의 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로 각각은 서로 다른 폭을 갖는 적어도 2개의 세그먼트들을 각각 갖는 복수의 전송 라인들; 및 복수의 브랜치 하이브리드 커플러 전송 라인들의 폭과 다른 폭을 각각 갖는 복수의 브랜치들을 포함하고, 상기 복수의 전송 라인들 중 하나의 제1 단은 상기 비아-리스 빔 형성기의 제1 포트에 대응되고 상기 복수의 전송 라인들 중 하나의 제2 단은 상기 비아-리스 회로 소자들 중 하나에 커플링된다.
상기 비아-리스 빔 형성기는 포함할 하나 이상의 다른 피처와 조합하거나 독립적으로 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 복수의 브랜치 하이브리드 커플러 회로 전송 라인들 중 하나의 제 2 단은 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로 제2에 커플링되고; 상기 적어도 하나의 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로 각각은 리액티브 필드 이론을 기초로 선택된 레이아웃을 가지며; 상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로들 중 적어도 하나는 상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로들의 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액턴스 필드를 생성 하는지를 결정하고, 상기 전체 필드를 모달 세트로 분리하여, 상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로의 기하학적 및/또는 디자인 특징을 기초로 모달 가중 계수들을 결정하여 선택된 회로 레이아웃을 가지고; 상기 하나 이상의 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로는 가공 적층(AM) 기법을 사용하여 제조되고; 적어도 하나의 비아-리스 윌킨슨 분배기/결합기 회로는 상기 적어도 하나의 비아-리스 하이브리드 커플러 회로의 포트에 커플링되는 적어도 하나의 포트를 갖고; 상기 적어도 하나의 브랜치 하이브리드 커플러 회로 각각은 복수의 전송 라인들 및 복수의 브랜치들을 포함하고, 상기 복수의 전송 라인들 각각은 다른 폭들을 갖는 적어도 2 개의 세그먼트들을 갖고; 상기 적어도 하나의 비아-리스 윌킨슨 분배기/결합기 회로는 상기 빔 형성기의 제1 포트에 대응되는 제1 단 및 제2 단을 갖는 제1 신호 경로, 신호 경로들의 제1 페어 -신호 경로들의 상기 제1 페어 각각은 반경을 갖고 상기 제1 신호 경로의 상기 제2 단에 커플링되는 제1 단들을 가짐-, 신호 경로들의 제2 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어 각각은 반경을 갖고 제1 및 제2 단들을 가지며 신호 경로들의 상기 제1 페어의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제1 단들에 커플링됨-, 및 제1 및 제2 단들을 갖는 신호 경로들의 제3 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제3 페어의 각각의 제1 단들에 커플링되고 신호 경로들의 상기 제3 페어의 제2 단들은 상기 분배기/결합기 회로의 제2 및 제3 포트들에 대응됨-를 포함한다.
여기에서 설명된 컨셉들, 시스템들, 회로들, 및 기법들의 또 다른 양상에 따르면, 위상 배열 레이다 시스템은 하나 이상의 위상 어레이 안테나들; 상기 하나 이상의 위상 어레이 안테나들에 커플링되는 송신-수신 시스템; 상기 위상 어레이 안테나의 적어도 하나, 상기 송신-수신 시스템은 비아-리스 빔 형성기를 포함하고, 상기 비아-리스 빔 형성기는 원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 레이아웃들을 갖는 복수의 회로들을 포함하고, 상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는 상기 빔 형성기의 제1 포트에 대응되는 제1 단을 갖고 제2 단을 갖는 제1 신호 경로; 신호 경로들의 제1 페어 -신호 경로들의 상기 제1 페어 각각은 반경을 갖고 상기 제1 신호 경로의 상기 제2 단에 커플링되는 제1 단들을 가짐-; 신호 경로들의 제2 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어 각각은 반경을 갖고 제1 및 제2 단들을 가지며 신호 경로들의 상기 제1 페어의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제1 단들에 커플링됨-; 및 제1 및 제2 단들을 갖는 신호 경로들의 제3 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제3 페어의 각각의 제1 단들에 커플링되고 신호 경로들의 상기 제3 페어의 제2 단들은 상기 분배기/결합기 회로의 제2 및 제3 포트들에 대응됨-를 포함하는 분배기/결합기 회로를 포함한다.
위상 어레이 레이다 시스템은 포함할 하나 이상의 다른 특징들과 조합하거나 독립적으로 다음 특징 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 상기 하나 이상의 위상 어레이 안테나들은 싱글 위상 어레이 안테나로 제공되고 상기 송신-수신 시스템은 상기 싱글 위상 어레이 안테나에 커플링되며; 상기 하나 이상의 위상 어레이 안테나들은 송신 위상 어레이 안테나 및 수신 위상 어레이 안테나를 포함하고, 상기 송신-수신 시스템은 상기 송신 위상 어레이 안테나에 커플링되는 송신 사이드 및 상기 수신 위상 어레이 안테나에 커플링되는 수신 사이드를 포함하고; 상기 비아-리스 빔 형성기 내의 상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러로 제공되고, 상기 비아-리스 하이브리드 커플러는 복수의 전송 라인들 및 복수의 브랜치들을 포함하고, 상기 복수의 전송 라인들 각각은 다른 폭을 갖는 적어도 2개의 세그먼트들을 갖고 상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로는 상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로의 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액티브 필드를 생성하는지 결정하고 전체 필드를 모달 세트로 분리하며 상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로의 기하학적 및/또는 디자인 특징들을 기초로 모달 가중 계수들을 결정함으로써 선택된 회로 레이아웃을 갖는다.
전술한 특징들은 이하의 도면의 설명으로부터 더욱 충분히 이해 될 수 있다.
도 1은 개시의 실시예들에 따라, 비아-리스 빔 형성기를 포함할 수 있는 예시적인 위상 어레이 레이다 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 개시의 실시예들에 따라, 비아-리스 빔 형성기의 일부를 형성 할 수 있는 2:1 분배기/결합기 회로의 아이소메트릭 뷰(isometric view)이다.
도 3은 개시의 실시예들에 따라, 비아-리스 빔 형성기의 일부를 형성 할 수 있는 4:1 분배기/결합기 회로의 탑-뷰이다.
도 4는 개시의 실시예들에 따라, 비아-리스 빔 형성기의 일부를 형성 할 수 있는 브랜치 하이브리드 커플러 회로의 아이소메트릭 뷰(isometric view)이다.
도면은 반드시 시스템의 모든 요소를 포함하거나 스케일(scale)하는 것은 아니고, 대신에 여기에서 보호 하고자 하는 컨셉, 구조 및 기법을 설명하는데 일반적으로 강조된다.
도 1은 개시의 실시예에 따른 예시적인 위상 어레이 레이다 시스템(phased array radar system)(100)을 도시한다. 예시적인 시스템(100)은 위성으로 도시된 원격 타겟(remote target)과 함께 별개의 송신 및 수신 어레이(102, 104)를 포함한다. 다른 실시 예에서, 동일한 안테나가 일반적으로 알려진 바와 같이 송신 및 수신 기능을 위해 사용될 수 있다. 송신 측(transmit side)에서, 시스템(100)은 송신 어레이(102)를 에너자이징(energizes)하는 PAM(Power Amplifier Module)(114)을 피딩(feeding)하는 송신 빔 형성기(transmit beamformer)(112)에 커플링되는 드라이버(110)를 포함한다. 수신 측(receive side)은 인피니밴드(InfiniBand)와 같은 범용(universal) I/O 디바이스(124)를 통해 디지털 수신 시스템(122)에 커플링되는 신호 데이터 프로세서 제어 모듈(120)을 포함한다. 수신 빔 형성기(receive beamformer)(126)는 수신 어레이(104)에 커플링되는 저잡음 증폭기(low noise amplifiers)(128)로부터 입력을 수신한다.
특정 실시 예에서, 송신 및 수신 측은 전체 또는 부분적으로 통합될 수 있다(예를 들어, 송신 빔 형성기(112) 및 수신 빔 형성기(126)는 공통 하드웨어로부터 제공될 수 있다). 여기에서 사용되는 용어 "송신-수신 시스템"은 일반적으로 송신 및 수신 능력 둘 다를 갖는 시스템을 지칭한다.
다양한 실시 예에서, 송신 빔 형성기(112) 및/또는 수신 빔 형성기(126)는 비아-리스 빔 형성기(via-less beamformers)(즉, 모드 억제(mode suppression)를 위해 전도성 비아들(conductive vias)에 의존하지 않는 빔 형성기)로서 제공 될 수 있다. 특정 실시 예에서, 비아-리스 빔 형성기는 적층 제조(additive manufacturing, AM) 기법(techniques)을 이용하여 만들어 질 수 있다. 많은 실시 예에서, 빔 형성기(112, 126)는 도 2 내지 도 4와 함께 아래에서 설명되는 것과 유사한 하나 이상의 회로들을 포함 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 개시의 일부 실시예에 따라, 2:1 분배기/결합기(divider/combiner) 회로(200)는 비아-리스 빔 형성기의 일부를 형성할 수 있다. 예시적인 회로(200)는 입력 포트(202) 및 2 개의 출력 포트(204, 206)를 포함한다(회로(200)는 전력 결합기(power combiner)로서 사용될 수 있는 것을 알 수 있고, 이 경우 포트들(204, 206)은 입력 포트로 지칭될 수 있고 포트(202)는 출력 포트로 지칭될 수 있다).
입력 포트(202)는 신호 경로(208)를 통해 쿼터 웨이브 변환기들(quarter wave transformers)(210a, 210b)의 제1 페어에 커플링된다. 차례로(in turn), 쿼터 웨이브 변환기들(210a, 210b)은 쿼터 웨이브 변환기들(212a, 212b)의 제2 페어 각각에 커플링된다. 도시된 바와 같이, 제 1 저항(214)은 쿼터 웨이브 변환기들(210a, 210b)의 제1 페어 사이에 커플링되고, 제 2 저항(216)은 쿼터 웨이브 변환기들(212a, 212b)의 제2 페어 사이에 커플링된다. 쿼터 에이브 변환기들(212a, 212b)은 신호 경로들(218, 220)을 통해 출력 포트들(240, 206) 각각에 커플링된다. 변환기들(210, 210b, 212a, 212b) 및/또는 신호 경로들(208, 218, 220)은 AM 기법을 이용하여 기판 상에 프린팅된 전송 라인들(transmission lines)로 제공될 수 있다. 저항들(214, 216)의 값들은 2 개의 출력 (204, 206)이 매칭되고 그들 사이에 충분한 절연(sufficient isolation)을 제공하도록 선택될 수 있다. 특정 실시 예에서, 저항(214)은 약 1.5Z0 옴(ohms)의 값을 가질 수 있고, 저항(216)은 약 5.6Z0 옴의 값을 가질 수 있다.
회로(200)는 더블-튜닝된 윌킨슨 분배기(double-tuned Wilkinson divider)로 분류될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
특정 실시 예에서, 회로(200)는 포트들(202, 204, 206)의 하나 이상을 인쇄 배선 보드(printed wiring board, PWB)의 다른 층에 커플링하기 위한 엣지-런치 커넥터들(edge-launch connectors)을 포함할 수 있다.
회로(200)를 구성하는 도체들/신호 경로들 사이의 고차 모드들의 커플링을 억제하기 위해 전도성 비아들의 시리즈(또는 "펜스 (fence)")를 제공하지 않고 바람직한 전기적 성능 특성(desired electrical performance characteristics) -예를 들어 대역폭(bandwidth) 및/또는 스캐터링 파라미터(scattering parameter)(S- 파라미터) 성능-을 달성하도록 회로(200)의 레이아웃이 선택 될 수 있다.
여기에서 굴곡(bends) 및 다른 회로 특징(other circuit features)은 지배적인 모드(dominant mode)(즉, 전류가 신호 경로들(208, 218, 220) 및 변환기들(210, 210b, 212a, 212b)을 팔로우(follow)하는 모드) 이외의 전파의 다른 모드로 에너지가 분리되도록 할 수 있는 것을 인지할 수 있다. 회로(200)의 두 컴포넌트들이 충분히 근접하여 위치하면, 이들 다른 모드는 성능을 저하시키는 원하지 않는 커플링 효과(또는 "근접 효과(proximity effects)")를 야기 시킬 수 있다(예를 들어, 포트들 사이에 원하지 않는 커플링을 인트로듀스함(introduce)). 마찬가지로, 원하지 않는 커플링은 회로(200)의 컴포넌트들이 동일한 회로 보드 상의 인접한 회로의 컴포넌트들과 충분히 근접하여 위치하면 발생할 수 있다.
이에 따라, 많은 실시 예에서, 회로(200)의 레이아웃은 분배기(200)가 싱글-모드 디바이스(예를 들어, 싱글 TEM 또는 유사(quasi)-TEM 디바이스)로서 동작하도록 고차 모드(higher-order modes)를 감소시키기 위해 선택될 수 있다. 여기에서 사용된 용어 "레이아웃"은 사용된 컴포넌트들의 타입(예를 들어, 스트립라인(stripline), 동축(coaxial), 또는 동일 평면 도파관(co-planar waveguide))과 함께 회로 컴포넌트들(신호 경로의 폭, 길이, 및 모양을 포함)의 기하학적 구성(geometric configuration)을 지칭한다. 많은 실시 예에서, 리액티브 필드 이론(reactive field theory)은 다양한 회로 특징들의 근접 효과를 결정하는데 사용된다. 이 정보는 리액티브 필드 확장(reactive field expansion)을 피하기(또는 효과를 완화시키기) 위해 회로 레이아웃을 선택하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시 예에서, 모달 확장(또는 "모달 방법(modal method)")은 비아-리스 빔 형성기 내의 하나 이상의 회로들의 구성 및 레이아웃을 선택하는데 사용될 수 있다. 모달 확장의 목적은 직교 기저 함수들(orthogonal basis functions)의 세트(set)를 제공하는데 있고, 이들의 합(sum)은 PWB 회로의 모든 위치에서 전체 전기장(total electric field) 분포(distribution)를 완전히 특성화 한다.
다양한 실시 예에서, 다음 프로세스는 회로 레이아웃을 선택하는데 사용될 수 있다: (1) 어떤 회로 특징들이 리액티브 필드를 생성할 수 있는지 결정한다; (2) 전체 필드를 모달 세트로 분리한다; (3) 회로의 기하학적 및/또는 디자인 특징들을 기초로 모달 가중 계수들을 결정한다.
When using modal expansion, the following principles may be applied.
모달 확장이 이용되는 경우, 아래 원리들(principles)이 적용될 수 있다.
1. 직교성(Orthogonality)- 기저 함수(basis function)는 직교(orthogonal)해야 하고, 이는 각각이 다른 가능한 기저 함수들과 독립적이고 기저 함수들 간의 상호 작용(interaction)없이 합산(summation)을 지원하는 것을 의미한다.
2. 선형성(Linearity)- 전체 필드는 적절하게 가중된 기저 함수들의 컴플렉스 합(complex sum)이지만, 선형에 의해 정확하게 특성화되어야 한다. 이것은 모달 확장이 지원하려고 하는 선형 시스템의 조건(condition)이다. 또한 전체 필드 솔루션(total field solution)을 형성하도록 여러 솔루션이 중첩(superimposed)되거나 선형으로 추가하는 것에 주목하여, 웨이브 방정식(wave equation)에 대한 솔루션과 일관성이 있다.
3. 존재 조건(Existence conditions)- 기저 함수는 경계 조건(boundary conditions)에 의해 지원되는 함수이어야 한다. 이를 위해, 두 개의 추론 조건(corollary conditions)이 있다. 첫째, 주어진 모드 또는 기저 함수가 존재하기 위해서, 모델 지오메트리(model geometry)에 내재하는(inherent) 경계 조건이 이를 지원해야한다. 그 반대도 적절하다; 주어진 모드를 지원하기 위해 필요한 경계 조건이 존재하지 않으면, 서브젝트 모드(subject mode)는 존재할 수 없다. 둘째로, 주어진 모드 또는 기저 함수가 존재하기 위해서, 여기(excited)되어야 한다. 그 반대도 적절하다; 지원하는 경계 조건이 있더라도 서브젝트 모드가 여기(excited)되지 않으면 존재할 수 없다.
4. 모달 변환(Modal conversion) - 각 회로 소자는 기하학적 변환 또는 의도된 전달 함수(transfer function)를 생성하는 경계 조건을 인트로듀스(introduce)할 수 있다. 이러한 경계 조건은 또한 모드 세트(mode set) 변환을 제공하는 추가 모드 세트를 인트로듀스(introduce)할 수 있다. 예를 들어, 90-도 벤드(90-degree bend)는 제한된 영역(restricted area) 내에서 특정(certain) 스트립라인 특징들을 패키지하기 위해 또는 연결을 용이하게 하기 위해 스트립라인 트레이스(stripline trace)의 방향을 변경하는데 사용할 수 있다. 90-도 마이터 벤드(90-degree mitered bend)는 또한 경계 조건 변경을 인트로듀스(introduce)한다. 일반적으로, 전도체 전류는 중앙 트레이스(center trace)와 위아래 지면(ground planes) 사이의 필드에 내재하는 비대칭성(inherent asymmetry)을 생성하여, 벤드의 안쪽 코너에서 더 크고 바깥쪽 에지(edge)에서 줄어든다. 비대칭 필드는 평행 모드(parallel plate modes)라고 종종 설명되는 지면들 사이에 고차 TE 필드를 인트로듀스(introduce)한다. 스트립라인 경계 조건은 모드 변환에 필요한 조건을 제공하여 TE 필드를 지원하고 벤드 비대칭은 그들을 여기시킨다(excite). 인시던트(incident) 유사-TEM 필드(quasi-TEM field) 모드는 결과적으로 유사-TEM 및 TE 필드의 조합으로 변환된다.
모달 확장에 의해 취해진 형식(form)은 위 조건을 충족해야 한다. PWB 회로는 일반적으로 지배적인 TEM 전파(dominant TEM propagation)에 의존하기 때문에 관련 경계 조건은 종종 전체 모드 세트(entire mode sets)를 제외하거나 컷오프(cutoff)한다. 예를 들어, 스트립라인 지오메트리(stripline geometry)는 컷오프되어 있기 때문에 TM 모드를 전파 할 수 없다. 그 결과, 모달 확장은 다음과 같은 형식을 취할 수 있다.
Figure pct00001
전체 필드 분포는 주파수 (f)에서 결정되고, 고려(consideration) 중인 모든 주파수에 대해 반복된다.
모달 합산(modal summation)에 포함된 모드들의 개수는 (N)에 의해 경계되고(bounded), 필요한 정확도(accuracy needed)와 기하학적 순도(geometrical purity)에 종속된다. 고려중인 최하위 모드(lowest order mode)는
Figure pct00002
이고, 이는 지오메트리에 의해 지원되는 지배적인 TEM이다. 주파수 종속적일 수 있는 모달 가중 계수들(a n )은 전체 필드를 특성화하는데 필요한 모드와 관련된 복소 계수들(complex coefficients)을 나타낸다.
모달 확장은 빔 형성기 또는 다른 디바이스에서 생성된 전체 전기장 분포를 해석하는 수단을 제공하는 것을 알 수 있다. 모달 확장은 근접 효과가 발생할 수 있는 마이크로웨이브 회로의 영역을 격리하는데 사용될 수 있고, 리액티브 필드가 있는지 여부를 결정하기 위해 해당 영역 내의 모드를 확장하는 데 사용될 수 있다. 이러한 조건이 존재하는 경우, 리액티브 필드 내용(content)을 허용 가능한 수준(acceptable levels)으로 감소시키기 위해 사용될 수 있는 다수의 디자인 기법이 있다. 이러한 기법의의 예들은 회로 소자들 간의 분리(separation)를 증가시키는 것, 리액티브 필드가 존재하는 전송 라인들의 길이를 줄이는 것, 및 전송 라인 벤드(transmission line bends)의 코너를 라운딩(rounding) 또는 마이터링(mitering)하는 것을 포함한다.
상술한 기법을 사용하여, 2.0 내지 4.0 GHz 주파수 범위에서의 동작에 적합한 스트립라인 분배기/결합기 회로는 각각 약 20 mils의 두께 및 약 3.5의 비유전율(relative permittivity)(εr)을 갖는 기판들의 페어를 포함한다. 신호 경로(202)는 약 50 옴의 특성 임피던스(characteristic impedance)에 대응되는 약 25 mils의 폭(W1)을 가질 수 있고 신호 경로들(210a, 210b)은 약 80 옴의 특성 임피던스에 대응되는 약 7 mils의 폭(W2)을 가질 수 있다. 신호 경로(212a, 212b)는 약 60 옴의 특성 라인 임피던스(characteristic line impedance)에 대응되는 약 15 mils의 폭(W3)을 가질 수 있고 신호 경로(218, 220)는 약 50 옴의 특성 라인 임피던스에 대응되는 약 25 mils의 폭(W4)를 가질 수 있다. 신호 경로(210a, 210b)의 반경(R1)은 약 0.183 인치 일 수 있고, 신호 경로(212a, 212b)의 반경 (R2)은 약 0.183 인치 일 수 있으며, 신호 경로 (218, 220)의 반경(R3)은 약 0.06 인치 일 수 있다.
상술한 치수들(dimensions)은 특정 어플리케이션(particular application)의 요구에 맞게 스케일(scale)될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 회로가 75 옴 특성 임피던스를 갖는 시스템에서 동작하도록 의도된다면, 라인들(208, 218, 220)의 폭은 그에 따라 조정될 것이다. 다른 예로서, 반경 R1, R2, R2는 주파수에 따라 변할 수 있다.
일부 실시예에서, 분배기 회로(200)에 기반한 비아-리스 빔 형성기는 기존 시스템들에 비해 제조 비용을 적어도 20 % 감소시킬 수 있다. 많은 실시예에서, S-파라미터 성능은 고차 모드(higher-order modes)를 억제하기 위해 전도성 비아들을 사용하는 종래 PWB-기반 회로만큼 좋다.
도 3을 참조하면, 개시의 일부 실시 예에 따라, 2x2:1(또는 4:1) 분배기/결합기 회로(300)는 비아-리스 빔 형성기의 일부를 형성할 수 있다. 예시적인 회로(300)는 입력 포트(302) 및 4 개의 출력 포트들(302, 304, 306, 308)을 포함한다. 입력 및 출력 포트들의 지정은 회로(300)가 전력 결합기로서 사용되면 리버스(reverse)될 수 있다. 입력 포트(302)는 신호 경로(318)를 통해 제1 분배기(312)의 입력에 커플링된다. 제1 분배기(312)의 제 1 출력은 신호 경로(320)를 통해 제2 분배기 (314)의 입력에 커플링된다. 제1 분배기(312)의 제2 출력은 신호 경로(326)를 통해 제3 분배기(316)의 입력에 커플링된다. 제2 분배기(314)의 출력들은 신호 경로들(322, 324) 각각을 통해 출력 포트들(304, 306)에 커플링되고, 제3 분배기(316)의 출력들은 신호 경로들(328, 330) 각각을 통해 출력 포트들(308, 310)에 커플링된다.
일부 실시예에서, 분배기 회로(300)의 레이아웃은 도 2와 함께 설명된 기법들(즉, 리액티브 필드 이론 및 모달 확장)을 이용하여 선택될 수 있다.
많은 실시예에서, 분배기들(312, 314, 316) 중 하나 이상은 도 2에 도시된 분배기와 유사한 더블-튜닝된 윌킨슨 분배기로서 제공될 수 있다. 특정 실시예에서, 신호 경로들(318, 320, 322, 324, 326, 328, 330)은 AM 기법을 사용하여 기판 상에 인쇄 된 전송 라인들로서 제공될 수 있다.
예시적인 회로(300)는 전체 4:1 분배기를 제공하기 위해 2:1 분배기의 2-레벨 배열을 사용한다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 접근은 2:1, 4:1, 8:1, 16:1 등과 같은 임의의 이항 전력 분배(arbitrary binomial power divisions)을 제공하도록 확장 될 수 있다. 여기에 설명된 구조들 및 기법들은 예를 들어, 3:1, 5:1, 7:1 등의 비-이항 전력 분배기 회로들(non-binomial power divider circuits)에 적용될 수 있음을 알 수 있다. 일반적으로, 여기에 설명된 구조들 및 기법들은 비아-리스 빔 형성기에서 사용하기 위한 N:1 전력 분배기/결합기를 실현하는데 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 개시의 일부 실시예에 따라, 브랜치 하이브리드 커플러 회로 (400)는 비아-리스 빔 형성기의 일부를 형성할 수 있다. 예시적인 회로(400)는 입력 포트들(402, 404) 및 출력 포트들(406, 408)을 포함한다. 도시된 것과 같이, 제1 신호 경로(410)는 포트들(402 및 406) 사이에 커플링되고, 제2 신호 경로(412)는 포트들(404 및 408) 사이에 커플링된다. 신호 경로들(410 및 412)은 일반적으로 서로 평행한 방식(parallel manner)으로 배열되고 3 개의 추가 신호 경로들(414, 416, 418)에 의해 커플링된다. 도시된 것과 같이, 신호 경로들(414, 416, 418)은 대략 90도 각도로 경로(410, 412)와 교차(intersect)한다. 신호 경로들(410, 412)은 전송 라인들로 지칭될 수 있고, 신호 경로들(414, 416, 418)은 브랜치들로 지칭될 수 있다.
에너지는 도미넌트 모드 이외의 전파의 다른 모드로 분리(split out)되게끔 하여, 전송 라인들과 브랜치들의 90-도 교차점(90-degree intersections)은 리액티브 필드를 생성할 것임을 알 수 있다. 이에 따라, 많은 실시예에서, 리액티브 필드 이론이 브랜치-유도된 리액티브 필드(branch-induced reactive fields)가 얼마나 멀리 및 어느 방향으로 전파할 것인지를 결정하는데 사용될 수 있다. 차례로, 이 정보는 적절한 회로 레이아웃을 선택하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 브랜치 하이브리드 커플러 회로(400)의 레이아웃은 도 2와 함께 설명한 기법들(즉, 리액티브 필드 이론 및 모달 확장)을 이용하여 선택 될 수 있다.
예를 들어, 전술한 기법을 사용하여, 2.0 내지 4.0 GHz 주파수 범위에서의 동작에 적합한 브랜치 하이브리드 커플러 회로는 각각 약 20 mils의 두께 및 약 3.5의 비유전율(εr)을 갖는 기판들의 페어를 포함한다. 전송 라인들(410, 412)은 다른 임피던스를 갖는 다수의 세그먼트들을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 각 전송 라인은 약 44 옴의 특성 임피던스에 대응되는 약 24 mils의 폭(W1)을 갖는 제 1 섹션, 약 38 옴의 특성 임피던스에 대응되는 약 30 mils의 폭(W2)을 갖는 제2 섹션, 및 약 44 옴의 특성 임피던스에 대응되는 약 24 mils의 폭(W3)을 갖는 제 1 섹션을 포함한다. 제 1 브랜치(414)는 약 100 옴의 특성 임피던스에 대응되는 약 3 mils의 폭을 가질 수 있고, 제 2 브랜치(416)는 약 64옴의 특성 임피던스에 대응되는 약 12 mils의 폭을 가질 수 있으며, 제 3 브랜치(418)는 약 100 옴의 특성 임피던스에 대응되는 약 3 mils의 폭을 가질 수 있다.
상술한 치수들은 특정 어플리케이션의 요구에 맞게 조정될 수 있음을 알아야 한다.
여기에 인용된 모든 레퍼런스들은 그 전체가 레퍼런스로 여기에 포함된다.
여기에서 보호하고자 하는 다양한 컨셉, 구조 및 기법을 예시하는 특정 실시예를 설명하였지만, 통상의 기술자에게는 이러한 개념, 구조 및 기법을 포함하는 다른 실시예가 사용될 수 있음이 명백할 것이다. 상술한 상이한 실시예들의 요소들은 위에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예를 형성하기 위해 결합 될 수 있고, 또한 단일 실시예의 컨텍스트에서 설명된 요소들은 별도로(separately) 또는 임의의 적합한 서브-조합(suitable sub-combination)으로 제공 될 수 있다. 이에 따라, 여기에서 요구되는 보호 범위(scope of protection)는 설명된 실시예들에 한정되어서는 안되고 오히려 아래의 청구범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (20)

  1. 비아-리스 빔 형성기에 있어서,
    복수의 회로들 -상기 복수의 회로들 각각은 그들 사이에 원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 레이아웃들을 가짐-
    을 포함하고,
    상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는 분배기/결합기 회로를 포함하고,
    상기 분배기/결합기 회로는,
    상기 빔 형성기의 제1 포트에 대응되는 제1 단을 갖고 제2 단을 갖는 제1 신호 경로;
    신호 경로들의 제1 페어 -신호 경로들의 상기 제1 페어 각각은 반경을 갖고 상기 제1 신호 경로의 상기 제2 단에 커플링되는 제1 단들을 가짐-;
    신호 경로들의 제2 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어 각각은 반경을 갖고 제1 및 제2 단을 가지며 신호 경로들의 상기 제1 페어의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제1 단들에 커플링됨-; 및
    제1 및 제2 단을 갖는 신호 경로들의 제3 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제3 페어의 각각의 제1 단들에 커플링되고 신호 경로들의 상기 제3 페어의 제2 단들은 상기 분배기/결합기 회로의 제2 및 제3 포트에 대응됨-
    를 포함하는,
    비아-리스 빔 형성기.
  2. 제1 항에 있어서,
    신호 경로들의 상기 제3 페어 각각은 신호 경로들의 상기 제3 페어의 제1 단들에 근접한 부분에 반경을 갖도록 제공되는,
    비아-리스 빔 형성기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는 리액티브 필드 이론을 기초로 선택된 회로 레이아웃을 갖도록 제공되는,
    비아-리스 빔 형성기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는, 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액티브 필드를 생성하는지 결정하고, 전체 필드를 모달 세트로 분리하며, 상기 복수의 회로들 중 하나 이상의 기하학적 및/또는 디자인 특징들을 기초로 모달 가중 계수들을 결정하여 선택된 회로 레이아웃을 갖는,
    비아-리스 빔 형성기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 회로들은 적층 제조(additive manufacturing, AM) 기법을 이용하여 제조되는,
    비아-리스 빔 형성기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분배기/결합기 회로는 N:1 분배기/결합기 회로이고, 상기 N은 2의 정수배인,
    비아-리스 빔 형성기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분배기/결합기 회로는 캐스케이딩 배열로 커플링된 복수의 2:1 윌킨슨 분배기/결합기 회로들을 포함하는,
    비아-리스 빔 형성기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는 복수의 전송 라인들과 복수의 브랜치들을 포함하는 브랜치 하이브리드 커플러를 포함하고, 상기 전송 라인들 각각은 서로 다른 폭을 갖는 적어도 2개의 세그먼트들을 갖는,
    비아-리스 빔 형성기.
  9. 비아-리스 빔 형성기에 있어서,
    복수의 비아-리스 회로 소자들 -상기 복수의 비아-리스 회로 소자들 각각은 그들 사이의 원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 회로 레이아웃을 갖고 상기 복수의 비아-리스 회로 소자들 중 적어도 하나는 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로에 대응됨-
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로 각각은,
    다른 폭을 갖는 적어도 2개의 세그먼트들을 각각 갖는 복수의 전송 라인들; 및
    상기 복수의 브랜치 하이브리드 커플러 전송 라인들의 폭과 다른 폭을 각각 갖는 복수의 브랜치들 - 상기 복수의 전송 라인들 중 하나의 제1 단은 상기 비아-리스 빔 형성기의 제1 포트에 대응되고 상기 복수의 전송 라인들 중 하나의 제2 단은 상기 비아-리스 회로 소자들 중 하나에 커플링됨-
    을 포함하는,
    비아-리스 빔 형성기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 브랜치 하이브리드 회로 전송 라인들 중 하나의 제2 단은 제2 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로에 커플링되는,
    비아-리스 빔 형성기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로 각각은 리액티브 필드 이론을 기초로 선택된 회로 레이아웃을 갖는,
    비아-리스 빔 형성기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로들 중 적어도 하나는,
    상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로들의 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액티브 필드를 생성하는지 결정하고;
    전체 필드를 모달 세트로 분리하며;
    상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로의 기하학적 및/또는 디자인 특징들을 기초로 모달 가중 계수들을 결정하여
    선택된 회로 레이아웃을 갖는,
    비아-리스 빔 형성기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로들은 적층 제조(additive manufacturing, AM) 기법을 이용하여 제조되는,
    비아-리스 빔 형성기.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비아-리스 하이브리드 커플러 회로의 포트에 커플링되는 적어도 하나의 포트를 갖는 적어도 하나의 비아-리스 윌킨슨 분배기/결합기 회로를 포함하는,
    비아-리스 빔 형성기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 브랜치 하이브리드 커플러 회로들 각각은,
    복수의 전송 라인들; 및
    복수의 브랜치들 -상기 복수의 전송 라인들 각각은 다른 폭을 갖는 적어도 2개의 세그먼트들을 가짐-
    을 포함하는,
    비아-리스 빔 형성기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비아-리스 윌킨슨 분배기/결합기 회로는,
    상기 빔 형성기의 제1 포트에 대응되는 제1 단을 갖고 제2 단을 갖는 제1 신호 경로;
    신호 경로들의 제1 페어 -신호 경로들의 상기 제1 페어 각각은 반경을 갖고 상기 제1 신호 경로의 상기 제2 단에 커플링되는 제1 단들을 가짐-;
    신호 경로들의 제2 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어 각각은 반경을 갖고 제1 및 제2 단을 가지며 신호 경로들의 상기 제1 페어의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제1 단들에 커플링됨-; 및
    제1 및 제2 단들을 갖는 신호 경로들의 제3 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제3 페어의 각각의 제1 단들에 커플링되고 신호 경로들의 상기 제3 페어의 제2 단들은 상기 분배기/결합기 회로의 제2 및 제3 포트에 대응됨-
    를 포함하는,
    비아-리스 빔 형성기.
  17. 위상 어레이 레이다 시스템에 있어서,
    하나 이상의 위상 어레이 안테나들;
    상기 하나 이상의 위상 어레이 안테나들에 커플링되는 송신-수신 시스템;
    상기 위상 어레이 안테나의 적어도 하나,
    상기 비아-리스 빔 형성기는,
    원하지 않는 리액티브 커플링을 완화하도록 선택된 레이아웃들을 갖는 복수의 회로들
    을 포함하고,
    상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는 분배기/결합기 회로를 포함하고,
    상기 분배기/결합기 회로는,
    상기 빔 형성기의 제1 포트에 대응되는 제1 단을 갖고 제2 단을 갖는 제1 신호 경로;
    신호 경로들의 제1 페어 -신호 경로들의 상기 제1 페어 각각은 반경을 갖고 상기 제1 신호 경로의 상기 제2 단에 커플링되는 제1 단들을 가짐-;
    신호 경로들의 제2 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어 각각은 반경을 갖고 제1 및 제2 단을 가지며 신호 경로들의 상기 제1 페어의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제1 단들에 커플링됨-; 및
    제1 및 제2 단들을 갖는 신호 경로들의 제3 페어 - 신호 경로들의 상기 제2 페어의 각각의 제2 단들은 신호 경로들의 상기 제3 페어의 각각의 제1 단들에 커플링되고 신호 경로들의 상기 제3 페어의 제2 단들은 상기 분배기/결합기 회로의 제2 및 제3 포트에 대응됨-
    를 포함하는,
    위상 어레이 레이다 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하나 이상의 위상 어레이 안테나들은 싱글 위상 어레이 안테나로 제공되고 상기 송신-수신 시스템은 상기 싱글 위상 어레이 안테나에 커플링되는,
    위상 어레이 레이다 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 하나 이상의 위상 어레이 안테나들은 송신 위상 어레이 안테나 및 수신 위상 어레이 안테나를 포함하고,
    상기 송신-수신 시스템은 상기 송신 위상 어레이 안테나에 커플링되는 송신 사이드 및 상기 수신 위상 어레이 안테나에 커플링되는 수신 사이드를 포함하는,
    위상 어레이 레이다 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 비아-리스 빔 형성기 내의 상기 복수의 회로들 중 적어도 하나는 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러로 제공되고, 상기 비아-리스 하이브리드 커플러는 복수의 전송 라인들 및 복수의 브랜치들을 포함하며, 상기 복수의 전송 라인들 각각은 다른 폭을 갖는 적어도 2개의 세그먼트들을 갖고 상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로는,
    상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로의 어떤 회로 특징들이 제공된 신호에 응답하여 리액티브 필드를 생성하는지 결정하고;
    전체 필드를 모달 세트로 분리하며;
    상기 비아-리스 브랜치 하이브리드 커플러 회로의 기하학적 및/또는 디자인 특징들을 기초로 모달 가중 계수들을 결정하여;
    선택된 회로 레이아웃을 갖는,
    위상 어레이 레이다 시스템.
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