KR930004490B1 - 애퍼추어 셔터 능력을 갖고 있는 스위치식-루프/180˚위상 비트 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

애퍼추어 셔터 능력을 갖고 있는 스위치식-루프/180°위상 비트 장치

제 1 도는 본 발명에 따른 선택적 애퍼추어 셔터 능력을 갖고 있는 180°위상 비트 장치의 개략적인 회로도.

제 2 도 및 제 3 도는 나팔관식 도파관 구조로 사용된 제 1 도의 장치의 구성을 도시한 도면.

제 4 도 및 제 5 도는 마이크로 스트립라인 구조로 사용된 제 1 도의 장치의 구성을 도시한 도면.

제 6 도 및 제 7 도는 스트립라인 구조로 사용된 제 1 도의 장치의 구성을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

60 : 매직 T : 결합기

60A : 합 포트 60B : 차 포트

60C,60D : 출력 포트 72,72' : 전도 루프

80,90,100 : 바이어싱 회로 110,110' : 결합 영역

118 : 이상기 포트 120 : 애퍼추어 포트

200 : 도파관 205 : 나팔관 리지

226 : 나팔관 구역

본 발명은 마이크로파 이상기 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 하나의 동작 모드로 균일한 진폭 및 위상의 반사를 발생시키거나 다른 모드로 방사 애퍼추어로 진입하는 고주파(RF) 에너지를 흡수하도록 선택될 수 있는 고체 상태 애퍼추어 셔터(aperture shutter)의 추가적인 능력을 갖는 180°위상 천이 장치에 관한 것이다.

선택가능한 180°이상 천이(phase shift transition) 기능을 제공하는 장치들이 알려져 있다. 예로서, 미합중국 특허 번호 제 4,070,639 호에는 도파관내의 H면 루프(H plane loop)에 의해 이 도파관 내로 일체로 결합되는 스트립라인 매체(stripline medium)에 구현된 180° 마이크로파 위상-비트 장치에 대해 기술되어 있다. 상기 루프내의 전류 방향을 반전시키기 위해 PIN 다이오드 스위치가 사용된다.

또 다른 마이크로파 이상기 장치는, 1975년 12월 마이크로파 이론 및 기술에 관한 IEEE회보의 1080-1084면에 수록된 마아크 이, 데이비스(Mark E. Davis)에 의한 "X-대역 위상-배열 안테나용 집적 다이오드 이상기 소자(Integrated Diode Phase-Shifter Elements for an X-Band Phased-Array Antenna)"라는 제하의 기사에 기술되어 있다.

여기에는 180°위상 비트 장치가 기술되어 있는데, 이 장치는 RF 위상의 반전을 달성하기 위해 링 하이브리드(ring hybrid)내의 전류의 흐름 방향을 선택적으로 반전시키도록 PIN 다이오드를 이용한다.

레이다 시스템 기술자들은 공중 플랫폼(flatform)의 레이다 단면(rader cross section: RCS)의 크기를 감소시키는 애퍼추어 설계에 점차적으로 관심을 기울이고 있다. 또 다른 관심사는, 예를들어 항공 수송기의 비행 갑판상에서와 같이 지향되거나 표유하는 높은 레벨의 RF방사로 인한 방사 소자에 있거나 바로 뒤에 있는 정밀 전자 제품에 대한 손상 가능성이다.

종래 기술의 장치에서의 주요한 단점은 고레벨 RF 에너지와 균일한 위상각에서 낮게 반사된 신호 레벨들로부터 보호하는 중요한 특성을 갖추고 있지 않다는 것이다.

본 발명에 의하면, 마이크로파 장치와 제 1 전달 매체 사이의 마이크로파 에너지를 결합하기 위한 마이크로파 장치가 제공되며, 이 장치는 180°선택적 위상 비트 기능과 아울러 에너지 반자 및 흡수 기능을 제공한다. 마이크로파 장치의 특징으로서는 이상기 포트, 제 1 전달 매체의 결합 영역에 수직으로 연장되어 상기 이상기 포트에 결합되는 전도 루프, 및 애퍼추어 포트에 있어서 마이크로파 장치는 이상기 포트와 애퍼추어 포트 사이의 마이크로파 에너지를 결합한다.

바람직하게는, 이상기 포트는 매직 T 결합기(magic T coupler)에 의해 전도 루프에 접속되며, 이상기 포트는 결합기 합 포트에 접속되고, 루프는 결합기 출력 포트들 사이에 접속된다. 양호한 실시예에서, 결합기의 차 포트는 도체를 거쳐 정합된 부하 단자에 접속된다.

마이크로파 장치는 또한 개개의 포트 사이의 에너지를 기준 위상 천이와 결합시키기 위해 전도 루프의 제 1 전류 방향을 설정하기 위한 제 1 장치 모드로 동작하는 수단을 포함한다. 마이크로파 장치는 또한 개개의 포트 사이의 에너지를 기준 위상에 대해 180°이상인 위상 천이와 결합시키기 위해 제 1 방향에 역방향인 루프의 제 2 전류 방향을 확립하기 위해 제 2 장치 모드로 동작하는 수단을 포함한다.

이들 수단들 각각은 루프를 두개의 위치에서 접지에 선택적으로 단락시키기 위해 제 1 및 제 2 다이오드 스위치를 포함한다. 양호한 실시예에서, 단락위치는 1/2파장 간격으로 결합 영역에 대칭적으로 위치된다. 또한 단락위치들은 결합기 출력 포트들로부터 1/2파장 간격으로 위치된다. 제 1 모드에서 제 1 스위치는 개방 회로로 되고, 제 2 스위치는 단락 회로로 된다. 제 2 모드에서는 스위치 위치가 역전된다.

본 발명에 따르면, 마이크로파 장치는 결합 영역에 인접한 전도 루프를 단락시키기 위해 제 3 장치 모드로 동작하는 수단을 포함함으로써 상기 애퍼추어 포트나 이상기 포트에 입사하는 마이크로파 에너지를 반사한다. 이 수단은, 양호한 실시예에서, 이 제 3 장치 모드로 제 1 및 제 2 장치 스위치의 단락 회로를 포함한다.

또한, 마이크로파 장치는 부하의 전달 매체로부터 애퍼추어 포트로 입사하는 RF 에너지를 흡수하기 위해 제 4 장치 모드로 동작하는 수단을 포함한다.

지금부터, 본 발명의 여러가지 특징 및 장점에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하겠다.

제 1 도를 참조하면, 본 발명에 따른 애퍼추어 셔터 능력을 갖고 있는 180°위상 비트장치(50)의 회로 개략도가 도시되어 있다.

장치는 양호한 실시예에서 매직(magic) T결합기인 4포트 결합기를 사용하고 있으며, 이 결합기는 이상기 입력 신호를 PIN 다이오드 스위치식 전도 루프로 결합시킨다. 결합기의 제 4 포트는 다이오드 스위치를 통하여 정합된 부하에 접속된다. 회로 장치는 4개의 모드로 동작될 수 있도록 배열되는데, 처음 2개의 모드에서는 0°(상대)위상 또는 180°위상에서 입력 에너지를 전달하고, 제 3 모드에서는 장치 애퍼추어 포트상에 입사되는 에너지가 반사되며, 제 4 모드에서는 장치 애퍼추어 포트상에 입사되는 에너지가 부하로 흡수된다.

장치(50)는 매직 T결합기(60)의 합 포트(60A)에 접속된 입력 전도 라인(52)를 포함한다. 결합기(60)의 출력 포트들(60C와 60D)는 일반적으로 참조 번호(72)로 표시된 전도 루프에 접속된다.

다이오드 스위치들(S1과 S2)는 도체 소자들(74 및/또는 76)을 접지에 선택적으로 단락시킨다. 전도 라인(54)는 매질 T결합기의 차포트(60B)에 연결되고, 정합된 부하(55)에 종단된다. 제 3 다이오드 스위치(S3)은 라인(54)를 접지에 선택적으로 단락시킨다.

다이오드 스위치(S1)과 인접 결합기 출력 포트(60C)사이의 도체 세그먼트(74)의 효율적인 전기 전장(electrical length)은 중심 대역 주파수의 1/2파장이다. 마찬가지로, 다이오드 스위치(S2)와 결합기 출력포트(60D) 사이의 도체 세그먼트(76)의 효율적인 전기 전장은 1/2파장이고, 다이오드 스위치(S3)과 결합기의 차 포트(60B) 사이의 도체 세그먼트(54A)의 효율적인 전기 전장은 1/4파장이다.

(제 1 도에서 일정한 축적율로 도시하지 않았지만 이와 같은 사실을 명확하게 알 수 있는 것이다.)

다이오드 스위치(S1)는 2개의 다이오드들(D1과 D2)를 포함하고, 바이어싱(biasing) 회로(80)에 의해 바이어스된다. 전위(V1)은 다이오드(D1과 D2)를 전도 상태로 바이어스하기 위해 바이어싱 회로(80)에 선택적으로 인가된다. 마찬가지로, 다이오드 스위치(S2)는 PIN 다이오드들(D3과 D4)를 포함하고, 바이어싱회로(90)에 의해 바이어스된다. 전위(V2)는 다이오드(D3과 D4)를 전도 상태로 바이어스하기 위해 바이어싱 회로(90)에 선택적으로 인가된다.

다이오드 스위치(S1과 S2)는 다이오드가 전도 상태로 바이어스되는 경우, 좋은 분리 상태를 제공하도록, 그리고 결합기 영역(110)이 루프(72)에 의해 완전히 둘러싸여 지도록 물리적을 더 큰 회로가 되도록 2개의 핀 다이오드를 각각 포함한다. 스위치(S1,S2 및 S3)은 단일 핀 다이오드 또는 2개 이상의 다이오드를 각각 선택적으로 포함할 수 있다.

또한, 제 3 다이오드 스위치(S3)은 2개의 핀 다이오드(D5와 D6)을 포함하고, 바이어싱 회로(100)에 의해 바이어스된다. 다이오드들(D3과 D4)를 전도 상태로 바이어스하기 위해 전위(V3)가 바이어싱 회로(100)에 선택적으로 인가된다. 핀 다이오드 스위치들 및 바이어싱 회로들은 본 분야에 잘 공지되어 있으며, 전도 라인을 특정도체 위치에서 선택적으로 접지시키기 위한 수단을 제공한다.

그러므로, 각각의 바이어싱 회로(80, 90 또는 100)에 순방향 바이어싱 전압(V1,V2 또는 V3)을 인가함으로써, 각각의 다이오드 스위치(S1, S2 또는 S3)는 전도 상태로 순방향 바이어스될 수 있으므로, 회로 도체를 스위치 점 접속에 단락시킨다. 바이어싱 전압이 제거되면, 각각의 다이오드 스위치는 전도 상태로 순방향 바이어스될 수 없고, 대신에 비전도 상태일 것이므로 스위치를 개방시킨다.

매직 T결합기(60)은 마이크로파 분야에 잘 공지되어 있는 장치이다. 매직 T결합기는 차 포트로부터 분리되고 있는 동안 매직 T결합기의 합 포트의 단일 입력이 동일한 진폭과 상호 위상으로 2개의 출력 포트 사이로 분할될 수 있는 특성을 갖고 있다.

진폭이 동일하고 상호 관련된 위상을 갖는 결합기의 출력 포트들에 나타낸 신호들은 결합기의 합 포트에서 합해져서 나타나게 되고, 신호들이 그 진폭이 동일하고 상호 관련된 180°이상(out-of-phase)이면, 결합기의 차 포트에서 합해져서 나타나게 된다. 신호들의 진폭과 위상이 동일하지 않으면, 입사 에너지는 합과 차 포트 사이로 신호들의 벡터합에 의해 결정된 비율로서 분할될 것이다.

상술된 실시예에서 매직 T결합기(60)은 90°라인 결합기(70)을 포함하는데, 라인 결합기들은 본 분야에 잘 공지되어 있다. 매직 T기능은 결합기(70)의 한 출력 포트를 도체(64)의 전장에 접속시킴으로써 성취되는데, 도체(64)의 전장은 결합기(70)의 제 2 출력 포트에 접속된 도체(68)보다 1/4 파장이 큰 효율적인 전기전장을 가진다. 또한, 차 포트에 접속된 도체(66)은 결합기(70)의 합 포트에 접속된 도체(62) 보다 1/4 파장 더 크다.

장치(50)은 각각의 바이어싱 회로(80,90 및 100)으로부터 dc신호를 봉쇄하는 작용을 하는 전도 루프(72)와 라인(54)에 배치된 다수의 캐패시터들(c1-c6)을 더 포함한다. 회로(50)은 마이크로파 스트립라인 및 스트립라인을 포함하는 여러가지 회로 매체들로 제조될 수 있다.

전도 루프(72)의 중점(112)는, 각각의 스위치(S1 및 S2)로 부터 원하는 밴드의 중심 주파수의 1/2파장 간격으로 위치된다.

장치(50)은 결합기 영역(110)을 경유하여 에퍼추어에 에너지를 결합시키기 위해 사용되는데, 이 애퍼추어는, 예를들어 제 1 도에 도시된 바와 같은 나팔관형 노치 방사기(flared notch radiator ; 24)를 포함할 수 있다. 그러므로, 일반적인 의미에서, 장치(50)은 이상기 포트(118) 및 애퍼추어 포트(120)을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 전도 루프(72)는 결합기 영역 부근에서 결합기 영역(110)에 대해 일반적으로 직교 방향으로 연장된다.

장치(50)은 상술된 종래 기술과 같은 180°위상 비트 장치의 능력을 제공하고, 더나아가 애퍼추어 포트상에 입사하는 RF 방사선을 선택적으로 흡수 또는 반사시키기 위해 선택 가능한 애퍼추어 셔터의 기능을 제공한다. 이 기능들은 4가지 상이한 동작 모드로 제공된다.

표 I은 4가지 동작 모드를 요약한 것으로, PIN다이오드 스위치들(S1-S3)을 적절하게 세팅(setting)하므로써 선택된다.

[표 I] 4가지 동작 모드의 요약

각각의 동작 모드의 간단한 설명은 다음과 같다.

[모드 1] 기준 위상 모드

스위치(S3)가 단락 회로일때, 정합된 부하 종단을 갖는 제 4 포트는 유효하게 다단락회로의 밖에 있다. 스위치(S3)는 스위치(S1 및 S2)로 부터의 기수의 1/4 파장만큼 전기적으로 분리되므로, 각각의 스위치(S1 및 S2)에 대해 개방 회로로서 나타난다. 또한, 단락 회로인 스위치(S2)는 개방 회로인 스위치(S1)에서 시작하는 시계 방향루프의 단부를 형성한다. 이 루프는 RF 신호를 이상기 포트(118) 및 애퍼추어 포트(120)사이에서 상호적으로 결합한다. 결합 영역(110)은 기준 위상을 갖고 있는 RF 신호에 의해 여기된다.

[모드 2] 180°위상 천이 모드

장치 동작은 반대 방향으로 각각 바이어스되는 스위치(S1 및 S2)를 제외하고는 모드(S1)과 동일하고, 루프는 효율적으로 반전된다.

이것은 결합 영역(110)을 여기시키는 전류 방향을 반전시키므로, 180°위상 천이(기준 위상 모드와 비교해서)가 얻어진다.

[모드 3] 반사성 셔터 상태

스위치(S1 및 S2)가 단락 상태일때, 루프(T2)는 완전히 단락되고, 이상기 포트(118) 및 애퍼추어 포트(120) 간에는 RF신호가 전달되지 않는다. 더욱이, 애퍼추어 포트(120)으로 들어가는 RF신호들은 애퍼추어 포트(120)과 단락 회로인 스위치(S1및 S2)와 스위치들의 오른쪽에 있는 전도 루프의 특성에만 의존하는 위상각에서 역으로 반사된다. 이것은 진폭과 위상에 상호 관련된 대형 반사를 최래할 수 있는 이상기 포트(118)에 접속된 소정의 회로로부터 애퍼추어 포트(120)을 효율적으로 분리한다. 반사성 셔터는 스위치(S3)를 단락 또는 개방 회로로 동작시킬 수 있지만, 스위치(S3)가 개방회로일때 단락 회로인 스위치(S1및 S2)를 지나면서 누설된 소정의 Rf신호가 정합된 부하 종단에서 흡수되게 된다.

[모드 4]

3개의 스위치(S1-S3)가 모드 개방회로일때, 전도 루프(72)의 양쪽 단부는 매직 T결합기(60)에 접속된다. 애퍼추어 포트(120)으로 들어가는 RF신호는 동일한 진폭으로 루프의 상위 및 하위 절반씩 여기시키지만, 결합 영역(110)의 상부 및 하부에서의 여기 전류의 반전으로 인해 2개의 신호들은 180°이상이 된다. 이러한 위상 관계 때문에, 신호들은 이상기 포트(118)로 통과될 수 없고, 대신에 정합된 부하 종단(55)에 흡수될 수 있다.

본 발명은 방사 소자, 전달매체, 결합 메카니즘 및 PIN 다이오드 스위치들의 다수의 다른 조합을 사용하여 구현될 수 있다.

관심있는 특정한 세가지 예는 제 2 도-제 7 도에 도시되어 있다.

제 2 도 및 제 3 도에는 한 실시예에 도시되어 있는데, 이 실시예에서 제 1 도와 관련되어 상술된 장치는 나팔관 리지 도파관(flared ridge waveguide ; 200)을 여기시키기 위해 사용된다. 제 2 도는 나팔관 리지(205)를 도시하고 있는 도파관(200)의 단면도이다.

제 1 도와 관련되어 상술한 바와같은 장치(50')은 절연시트(50A')을 포함하는 스트립라인사이에 구성되고, 도파관 리지(205)의 중심선을 따라서, 즉 도파관(200) 상부벽 및 리지(205)에 형성된 슬롯(slot)을 통하여 배치된다. 제 3 도에는 제 2 도의 라인(3-3)을 따라 취해진 부분 단면도로서, 도파관 리지(205)와 장치(50')를 포함하는 결합 루프(72') 및 PIN 다이오드 스위치의 일부가 도시되어 있다. 여기에서, 결합 영역(110')는 나팔관 리지(205)의 협소 접합면에 인접한다.

루프(72')는 제 1 도와 관련하여 상술된 바와 같은 방식으로 영역(110')를 여기시킨다. 본 분야에 숙련된 기술자들이라면 나팔관, 리지 도파관 구조(200) 및 회로 장치(50')를 각각 포함하는 도파관 방사 소자들의 배열이 형성될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

제 4 도 및 제 5 도에는 마이크로스트립라인으로 형성되고, 제 1 도와 관련하여 상술된 바와 같은 장치(50")에 의해 여기되는 방사소사(220)의 실시예가 도시되어 있다. 마이크로스트립라인 소자는 전형적으로 약 2.5 내지 10사이의 절연 상수를 갖고 있는 물질로 형성된 절연 기판(222)를 포함한다. 전형적으로 구리로 이루어진 전도층(224)는 절연 기판(222)의 한 표면상에 형성된다. 층(224)는 전도층이 없이 형성된 나팔관 구역(226)을 갖는다. 나팔관 구역(226)은 노치 구역(228)에서 종단된다. 장치(50")는 절연 기판(222)의 대향면에 형성되고, 전도 라인 및 결합기는 마이크로스트립 라인 상에 마이프로파 회로를 제조하는 종래의 방식으로 기판상에 형성된 도체라인에 의해 형성된다. 결합 루프(72")는 노치(228)에 의해 규정된 결합 영역을 에워싼다. 제 5 도에는 제 4 도의 라인(5-5-)를 따라 취해진 소자(220)의 부분 단면도로서, 기판(222)의 대향면상에서 루프(72")를 정하는 도체층(224)가 도시되어 잇다.

제 6 도 및 제 7 도에는 이중층 스트립라인으로 제조된 나팔관-노치 스트립라인 방사 소자(240)이 도시되어 있고, 방사소자를 여기시키기 위해 제 1 도와 관련하여 상술된 바와 같은 장치(50")를 사용한다.

소자(240)은 양호하게 2.0 내지 2.5 범위의 절연 상수를 갖고 있는 물질로 형성된 2개의 절연 기판(242A 및 242B)를 포함한다. 전도층(224 및 246)은 기판(242A 및 242B)의 외면상에 형성되고, 전도층속에 형성된 정합 나팔관 노치(245 및 247)을 갖고 있다. 나팔관 노치는 결합 영역(110")를 형성하기 위해 아래쪽으로 좁아지며, 이 결합 영역에 장치(50")이 에너지를 결합시킨다. 장치(50")은 제 7 도의 단면도에 도시된 바와 같이, 기판층(242A 및 242B) 사이에 삽입된 스트립라인 기판(250)에 형성된다. 장치(50")은 내부 기판(250)의 대향면에 형성된 거울상 도체 루프(72" 및 72")를 포함하므로, 회로(50)의 거울상은 기판(250)의 각각의 면에 하나씩 형성된다.

제 2 도 - 제 7 도의 실시예는 제 11 도에 도시된 장치(50)으로부터 공급될 수 있는 가능한 형태의 마이크로파 회로의 예에 불과하다.

그러므로, 장치는 방사 소자를 직접 공급하기 위해 또는 도파관내의 결합 메카니즘으로서 사용될 수 있다.

단일 장치에서 반사 및 흡수 모드를 갖는 180°위상 비트 기능을 결합함으로써 부품 수가 감소되고, 낮은 비용, 소형 크기 및 무게의 경감, 높은 신뢰성, 낮은 삽입 손실 및 감소된 VSWR의 이점이 제공된다. 더욱이 본 발명은 고-레벨 RF 방사(반사성 모드), 균일한 진폭 및 위상을 갖는 입사 RF 방사의 반사(반사성 모드), 및 저애퍼추어 레이다 단면(RCS)(흡수성 모드)로 부터의 보호를 제공한다.

레이다 시스템의 애퍼추어에 입사 하는 RF 에너지는 방사기를 경유하여 진입되어 이상기를 통해서 전형적으로 이상기에 접속된 피드(feed) 회로망으로 통과할 수 있다. 진폭과 위상에 상호 관계된 다수의 반사는 용이하게 관측될 수 있는 잘 규정된 빔(beam)을 형성하기 위해 애퍼추어로 부터 방사될 수 있다. 그러나, 시스템이 본 발명을 실시하는 위상 천이 장치를 사용하는 경우에, 위상 천이 장치는 반사성 모드에서 동작되고, 입력 에너지는 다이오드 스위치들에 의해 반사되며, 피드 회로망에는 도달하지 않는다. 이들 반사 위상각은 애퍼추어 포트, 루프 결합기 및 다이오드 스위치들의 설계 파라미터에 의해서만 결정된다. 반사는 사실상 거울같으므로, 피드로부터 집중된 반사보다 더욱 용이하게 낮은 관측성에 대해서도 취급될 수 있다, 또한, 종래의 주사 애퍼추어에서, 반사되는 애퍼추어 부품에서 떨어져 직접적으로 발생한다. 가장 큰 기여는 보통 방사 소자들 및 이상기로부터이다. 첫번째는 일정하게 되는 경향이 있으므로 거울과 같은 반면, 두번째는 무작위적이어서 "퍼즈-볼(fuzz-ball)"을 만들어 낸다. 앞서 살펴 보았듯이, 거울 반사는 비교적 쉽게 다룰수 있다. 퍼스-볼은 이상기 반사의 크기 및 무작위성을 최소화시킴으로서 다루어진다. 본 발명은 애퍼추어 상에 입사되는 대부분의 대역내의 에너지가 반사되기 보다는 흡수되기 때문이다.

더욱이, 다이오드 스위치로부터의 반사 위상은 각각 상이한 반사 위상으로 다수의 위상 상태를 갖고 있는 이상기로 부터의 반사 위상 보다 일정한다.

상술된 실시예는 본 발명의 원리로 나타낼 수 있는 가능한 특정 실시예만을 기술한 것이다. 본 분야에 공지된 기술자들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서, 본 발명에 따른 다른 장치들을 용이하게 고안할 수 있다.

Claims (13)

1. 마이크로파 장치와 제 1 전달 매체사이의 마이크로파 에너지를 결합시키고, 에너지 반사 및 흡수 기능 뿐만 아니라, 180°의 선택적인 위상 비트 기능을 제공하는 마이크로파 장치에 있어서, 이상기 포트, 제 1 전달 매체내의 결합 영역에 직교적으로 연장되고, 상기 이상기 포트에 결합되는 전도 루프, 부하, 상기 이상기 포트와 애퍼추어 포트사이의 에너지를 기준 위상 천이와 결합하기 위해 상기 전도 루프내의 제 1 전류 방향을 설정하기 위한 제 1 장치 모드로 동작가능한 수단, 상기 이상기 포트와 상기 애퍼추어 포트사이의 에너지를 상기 기준 위상에 대해 거의 180°이상인 위상 천이와 결합하기 위해 상기 제 1 전류 방향에 반대인 상기 전도 루프내의 제 2 전류 방향을 설정하기 위한 제 2 장치 모드로 동작가능한 수단, 상기 전달 매체로 부터의 상기 애퍼추어 포트 또는 상기 이상기 포트상에 입사하는 입사 마이크로파 에너지를 반사시키기 위해 상기 결합 영역에 인접하여 상기 전도 루프를 단락시키기 위해 제 3 장치 모드로 동작가능한 수단 및 상기 부하내의 상기 전달 매체로부터의 애퍼추어 포트상에 입사되는 마이크로파 에너지를 흡수하기 위해 제 4 장치 모드로 동작가능한 수단을 포함하고, 상기 마이크로파 장치가 애퍼추어 포트에 의해 특징지워지고, 상기 이상기 포트와 상기 애퍼추어 포트사이에 마이크로파 에너지를 결합시키는 것을 특징으로 하는 마이크로파 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이상기 포트를 상기 전도 루프에 결합하기 위한 매직 T 결합기가 합 포트, 차 포트 및 제 1 및 제 2 출력 포트를 포함하고, 상기 이상기 포트가 상기 결합기의 상기 합 포트에 접속되며, 상기 전도 루프가 상기 결합기 출력 포트들 중 한 포트에 각각 접속되는 제 1 및 제 2 단부를 갖으며, 상기 부하가 전도라인의 전달을 통해 상기 차 포트에 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 제 1 및 2 다이오드 스위치와 이 스위치들 각각을 전도 또는 비전도 상태로 선택적으로 바이어스시키기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 제 1 다이오드 스위치는 상기 제 1 출력포트와 결합영역사이에 접속되며, 상기 제 2 다이오드 스위치는 상기 제 2 출력 포트와 상기 결합 영역사이에 접속되고, 제 1 모드 중에 상기 제 1 스위치는 비전도 상태로 바이어스되고 상기 제 2 스위치는 전도 상태로 바이어스되며, 제 2 모드중에 상기 제 1 스위치는 전도 상태로 바이어스되고 상기 제 2 스위치는 비전도 상태로 바이어스되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 다이오드 스위치가 상기 전도 루프를 결합 영역으로 부터 약 1/2파장으로 위치 설정된 지점에서 단락시키도록 배치되고, 상기 제 2 다이오드 스위치가 전도 루프를 결합 영역으로 부터 약 1/2파장으로 위치 설정된 지점에서 단락시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 차 포트로부터 약 1/4 파장으로 위치 설정된 지점에서, 상기 부하 및 차 포트를 접속시키는 전도 라인을 선택적으로 단락시키도록 배치된 다이오드 스위치를 더 포함하고, 이 다이오드 스위치가 상기 부하를 상기 마이크로파 장치로 부터 효과적으로 제거하도록 상기 제 1 및 제 2 모드중에 단락되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로파 장치가 마이크로스트립라인 전달 매체로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로파 장치가 스트립라인 전달 매체로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전달매체가 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 도파관이 협소 영역으로 점점 좁아지는 내부 나팔관 리지를 포함하고, 상기 결합 영역이 상기 나팔관 리지의 상기 협소 영역에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전달매체가 스트립라인 전달 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전달매체가 마이크로스트립라인 전달 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 마이크로파 주파수 장치와 제 1 전달 매체사이에 RF에너지를 결합하는 마이크로파 주파수 장치로서, 이상기 입력 포트에서 애퍼추어 포트까지의 RF에너지를 기준 위상 천이 또는 이 기준 위상 천이에 대해 180°이상인 위상 천이와 각각 결합시키거나, 또는 외부에서 상기 마이크로파 주파수 장치로 상기 애퍼추어 포트상에 입사되는 에너지를 반사시키거나 흡수하기 위해 4개의 모드로 동작가능한 상기 마이크로파 주파수 장치에 있어서, 합, 차 및 제 1 및 제 2 출력 포트를 각각 갖고 있는 4개의 포트 매직 T결합기 장치, 전도라인의 제 1 전장에 의해 상기 결합기의 상기 합 포트에 결합된 상기 이상기 포트, 상기 전달 매체내의 결합영역에 대해 직교적으로 연장되고, 제 1 및 제 2 단부를 갖고 있는 전도 루프, 전도 라인의 제 2 전장에 의해 상기 결합기의 상기 차 포트에 결합된 정합된 부하 및 상기 차 포트와 상기 정합된 부하사이의 지점에서 상기 제 2 전도 라인을 선택적으로 단락시키기 위한 제 3 단락 수단을 포함하고, 상기 제 1 단부가 상기 결합기의 상기 제 1 출력 포트에 결합되고, 상기 제 2 단부가 상기 결합기의 상기 제 2 출력 포트에 결합되며, 상기 전도 루프가 상기 결합 영역에 인접한 상기 애퍼추어 포트에서의 루프 중심점에 의해 특징지워지고, 제 1 선택적 단락 수단이 상기 중심점에서 1/2파장만큼 떨어진 상기 루프상의 한 지점에 배치되며, 제 2 선택적 단락 수단이 상기 중심점에서 1/2파장만큼 떨어지되 상기 제 1 단락 수단의 대향측상에서 상기 루프상의 한 지점에 배치되며, 상기 마이크로파 주파수 장치가 제 1 모드로 동작되는 것은 상기 제 1 단락 수단이 개방회로이고, 상기 제 2 및 제 3 단락 수단이 단락 회로인 경우로서 상기 제 2 단락 수단이 상기 제 1 단락 수단에서 시작하는 시계방향 루프의 단부를 형성함으로써 상기 이상기 포트를 통해 상기 애퍼추어 포트에 입사되는 RF 신호를 기준 위상 천이를 결합시키어, 상기 정합된 부하가 유효하게 회로의 밖에 있게되고, 제 2 모드로 동작되는 것은 상기 제 1 및 제 3 단락 수단이 단락 회로이고, 상기 제 2 단락 수단이 개방 회로인 경우로서 상기 애퍼추어 포트를 여기시키는 상기 루프를 통해 흐르는 전류가 반대인 것을 제외하고는 상기 제 1 모드와 동일하게 동작함으로써, 상기 기준 위상에 대해 180°이상인 위상 천이를 제공하며, 제 3 모드로 동작되는 것은 상기 제 1, 제 2 단락 수단이 RF 에너지를 반사시키며, 제 4 모드로 동작되는 것은 제 1, 제 2 및 제 3 단락 수단이 개방회로인 경우로서 상기 전달매체로 부터 전달 매체 포트상에 입사되는 에너지가 상기 부하내로 흡수되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 각각의 상기 제 1, 제 2 및 제 3 단락 수단이 PIN 다이오드 스위치 및 다이오드를 전도상태 또는 비전도상태로 선택적으로 바이어스시키기 위한 바이어싱 회로망을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.