WO2006027828A1

WO2006027828A1 - 電力分配装置、電力合成装置、モノパルス信号合成回路、アレーアンテナ給電回路およびビーム形成回路

Info

Publication number: WO2006027828A1
Application number: PCT/JP2004/012990
Authority: WO
Inventors: Masayuki Saitoh; Naofumi Yoneda; Yoji Aramaki; Hiromitsu Uchida; Yoshihiko Konishi; Moriyasu Miyazaki; Tamotsu Nishino; Hideyuki Oh-Hashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2007-03-07
Also published as: JP4230511B2; JPWO2006027828A1

Abstract

　導波管電力分配器により、入力された電磁波を所望の振幅比と位相差で２分配して２つの端子に出力し、少なくとも一方の端子側に導波管遅延線路を装荷して、その出力電磁波の位相を調整する構成に加え、導波管電力分配器の上記２つの端子側に両出力電磁波に対して互いに遮断周波数の異なる導波管の対を装荷するようにしている。

Description

電力分配装置、電力合成装置、モノパルス信号合成回路、アレーアンテナ給電回路およびビーム形成回路

技術分野

[0001] この発明は、管軸長の違いによる位相差の周波数特性を補償する回路を備えた電力分配装置、電力合成装置、その機能を利用したモノパルス信号合成回路、アレーアンテナ装置およびビーム形成回路に関するものである。

背景技術

[0002] 従来技術として、 2つの出力端子に誘導性移相器と容量性移相器を備えた同位相分配形ショートスロット導波管電力分配器について、例えば特許第 2592476号「広帯域ハイブリッドカプラー」第 5頁、第 2図に記載がある (特許文献 1)。この導波管電力分配器について、理解を助けるためにこの発明の図 3を引用して説明すると、従来の導波管電力分配器 9は、開口径が等しぐかつ、互いの幅の狭い面が向かい合うように並べられ、かつ互いの管軸が平行となるように並べられた 2個の方形導波管 5, 6 を有している。両方形導波管 5, 6は、向かい合う面の所定区間を方形状の結合孔 7 で結ばれており、幅の広い方形導波管区間を構成している。一方の方形導波管 5内には結合孔 7を超えた位置（図 3の結合孔 7の右側に延びた方形導波管がある。 )に 4つの容量性の絞りが配置され、また他方の方形導波管 6内には結合孔 7を超えた位置に 4つの誘導性の絞りが配置されている。

[0003] ここで、容量性の絞りおよび誘導性の絞りがない場合について見ると、一方の方形導波管 5の端子 P1からある周波数帯の電磁波が方形導波管基本モード (方形導波管 TE10モード）として、入力されると、結合孔 7により結ばれている幅の広い方形導波管区間に入る。この区間は、一方の方形導波管 5の約 2倍の広い幅を持つ方形導波管となっているため、 TE10モードと TE20モードが励振される。これら 2つのモードの電界は端子 P1側では相加され、端子 P4側では相殺されるように分布するため、端子 P4側へ逃げる電力は非常に少ない。また、 TE10モードと TE20モードは上記幅の広い方形導波管区間を伝送するが、その際位相速度の違いから相互に干渉を起こし、 2つのモードが 90° 位相差になると端子 P2および P3に等しい電力が伝送される。この回路は導波管方向性結合器として動作することになり、両方形導波管 5, 6の端子 P2および P3から出力された電磁波は広帯域に渡ってほぼ 90° の位相差を持ち等しい電力となる。

[0004] この導波管電力分配器の場合、方形導波管 5は結合孔 7を超えた位置に容量性の絞りを設けているので、電磁波は端子 P2で 45° の遅れ位相を生じる。一方、方形導波管 6は結合孔 7を超えた位置に誘導性の絞りを設けているので、電磁波は端子 P3 で 45° の進み位相を生じる。この位相は、結合孔 7によって生じる— 90° の位相と代数的に結合され、端子 P3で 45° の位相を生じ、この合成位相は、端子 P2での 4 5° 位相に等しい。したがって、端子 P2と端子 P3から出力される電磁波は、互いに同位相となる。このように、従来の導波管電力分配器は、端子 P1から入力した電磁波を広、周波数に渡って、端子 P2および P3より所望の分配振幅比で出力することができ、および良好な反射特性と優れた低損失性と高!、アイソレーション特性とを同時に得ることができ、さらに広帯域に渡って同位相で電力を分配できるため、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる高性能な電力合成分配装置として適している。

[0005] 従来の導波管電力分配器は、以上のように構成されている力容量性の絞りは、一方の導波管の幅の広い面に複数個の素子を突き出させた構造を持ち、また、誘導性の絞りは、他方の導波管の幅の狭い面から複数個の素子を突き出させた構造としている。これらの構造はいずれも複雑で、導波管の製作上、加工難易度および加工コストが高くなる。また、ミリ波帯用アレーアンテナ装置の給電回路部では、導波管断面が小さくなるため、これらの絞りの加工誤差により性能上影響を受けやすくなり、所望の使用帯域において良好な分配特性を得ることが困難となるなどの問題があった。

[0006] この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、加工誤差による特性劣化の軽減を可能とする同位相分配型、逆位相分配型または任意位相分配型の電力合成分配装置を得ることを目的とする。

また、この発明は、上記電力合成分配装置の構成を使用した電力合成装置を得ることを目的とする。

また、この発明は上記電力合成分配装置の特徴を利用し、広帯域化、高性能化、小形ィ匕および低コストィ匕を可能とするモノパルス信号合成回路、アレーアンテナ装置およびビーム形成回路を得ることを目的とする。

[0007] 特許文献 1 :特許第 2592476号

発明の開示

[0008] この発明に係る電力分配装置は、入力された電磁波を 2つ出力端子に所定の振幅および所定の位相で分配出力する電力分配装置において、入力された電磁波を所望の振幅比と位相差で 2分配する導波管電力分配器と、この導波管電力分配器の少なくとも一方または両方の出力側に装荷され、その出力側に現れる出力電磁波の位相を調整する導波管遅延線路と、導波管電力分配器の両出力側に装荷され、出力電磁波に対して、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対とを備えたものである。

[0009] このことによって、入力した電磁波を、位相特性が使用周波数帯の両端で劣化することが無ぐ広い周波数帯域に渡って、 2つの出力端子より所望の分配振幅比で、かつ任意の位相差で出力することができる効果がある。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]この発明の実施の形態 1による電力分配装置の回路構成を示すブロック図である。

[図 2]この発明の実施の形態 1に係る電力分配装置の分配位相特性を示す説明図である。

[図 3]この発明の実施の形態 2による電力分配装置の 3面図である。

[図 4]この発明の実施の形態 3による電力分配装置の 3面図である。

[図 5]この発明の実施の形態 4による電力分配装置の 3面図である。

[図 6]この発明の実施の形態 5による電力分配装置の 3面図である。

[図 7]この発明の実施の形態 6による電力分配装置の 3面図である。

[図 8]この発明の実施の形態 7による電力分配装置の 3面図である。

[図 9]この発明の実施の形態 8による電力分配装置の 3面図である。

[図 10]この発明の実施の形態 9によるモノパルス信号合成器の構成を示すブロック図である。 [図 11]この発明の実施の形態 10によるアレーアンテナ装置の構成を示すブロック図である。

[図 12]この発明の実施の形態 11によるビーム形成回路の構成を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態 1.

図 1はこの発明の実施の形態 1による電力分配装置の回路構成を示すブロック図、図 2は同電力分配装置の分配位相特性を示す説明図である。ここで説明する電力分配装置は、同位相分配型、逆位相分配型および任意位相分配型のいずれにも対応できる構成について示す。

図 1において、電力分配装置は、導波管電力分配器 1、導波管遅延線路 2および互いに遮断周波数の異なる導波管 3, 4の対を備えている。導波管電力分配器 1は、入力端子として端子 P1を有し、出力端子として端子 P2、 P3、 P4を有しており、端子 P1から入力された電磁波を、端子 P2および P3に所望の振幅比、位相差 φ 度で分

P

配するとともに、端子 P4に伝送される電力を非常に少なくするように動作するものである。導波管 3の他端は導波管遅延線路 2を介して P5に導かれ、導波管 3と遮断周波数の異なる導波管 4の他端は出力端子 P6を形成している。なお、導波管 3の前に導波管遅延線路 2を設置しても機能的には同じである。

[0012] 次に動作について説明する。

いま、ある周波数帯の電磁波が端子 P1から入力されたとすると、この電磁波は、導波管電力分配器 1により端子 P2および P3に等しい電力（振幅)で出力し、かつ端子 P3に出力される電磁波は端子 P2に出力される電磁波より位相が φ 度だけ遅れたも

P

のとなる。すなわち、端子 P2および P3から出力された電磁波は、広帯域に渡って φ

P

度の位相差を持つ。そこで、端子 P2に任意の位相差 φ 度を持つ導波管遅延線路 2

0

を接続することにより、端子 P2および P3から出力される電磁波に任意の位相差（ φ

P

—Φ )度を与えることができる。ただし、導波管遅延線路 2により生じる位相差は、その導波管の管内波長の周波数特性の影響を受け、図 2に示す破線 dlのように、使用周波数帯の両端付近の領域では φ 度よりずれる。そこで、導波管遅延線路 2および

0

端子 P3に互いに遮断周波数の異なる導波管 3, 4を装荷し、それぞれの導波管が持つ通過位相の周波数特性の差を利用して、上記位相特性を打ち消すようにしてヽる

[0013] ここで、導波管 3, 4の遮断周波数は、以下の式を満たすように設計されている。

λ '{1/λ -1/λ )·φ =λ '-(ι/λ '-ι/λ ')· '-λ "'(1/λ gO gH gL 0 gO gH gL 0 gO g

"-1/λ ，，）·φ " (1)

H gL 0

ただし、ある周波数 fにおける管内波長 λ は、遮断波長 λ 、自由空間波長 λを用い

g c

ると一般的に以下の式で求めることができる。

λ =λ·(1-(λ/λ )²)— ^1/2 (2)

g c

ここで、 φ は導波管遅延線路 2による位相差、 λ は導波管遅延線路 2の使用周波

0 gO

数帯の中心周波数における管内波長、 λ は導波管遅延線路 2の使用周波数帯の

gL

下限周波数における管内波長、 λ

gHは導波管遅延線路 2の使用周波数帯の上限周波数における管内波長、 Φ 'は導波管 3による位相差、 λ' は導波管 3の使用周波

0 gO

数帯の中心周波数における管内波長、 λ' は導波管 3の使用周波数帯の下限周

gL

波数における管内波長、 λ ' は導波管 3の使用周波数帯の上限周波数における管

gH

内波長、 φ "は導波管 4による位相差、 λ" は導波管 4の使用周波数帯の中心周

0 gO

波数における管内波長、 λ" は導波管 4の使用周波数帯の下限周波数における管

gL

内波長、 λ" は導波管 4の使用周波数帯の上限周波数における管内波長である。

gH

[0014] 上記のように設計しておくことにより、互いに遮断周波数の異なる導波管 3, 4との管内波長の周波数特性の違、を利用して、これらの導波管内を通過するときに生じる図 2の点線 d2で示すような位相差の周波数による変化と、導波管遅延線路 2により生じる図 2の破線 dlで示すような位相差の周波数による変化とを相殺することができる。すなわち、導波管遅延線路 2により生じる位相差は削減され、図 2の実線 d3で示すように周波数によらず Φ

0度に保つことができる。結局、使用周波数帯の両端付近の領域においても端子 P5および P6より出力される電磁波の位相差を（φ —φ )度に

P 0 保つことができる。換言すれば、 Φ 度の選び方によって位相差を任意に設定することにより、電力分配装置を同位相分配型、逆位相分配型あるいは任意位相分配型とすることができる。互いに遮断周波数の異なる導波管 3, 4としては、以下の実施の形態 2—実施の形態 8に構造例が示される力これに限られるものではない。

なお、上記例では、位相調整の導波管遅延線路が導波管電力分配器 1の出力側の一方にのみ設けられた場合につ、て示してきたが、導波管遅延線路が両方に設けられる場合においても互いに遮断周波数の異なる導波管の対を適用して同様な効果を奏することができる。

[0015] 以上のように、この実施の形態 1の電力分配装置によれば、導波管電力分配器 1により、入力された電磁波を所望の振幅比と位相差で 2分配して端子 P2および P3から出力させ、少なくとも一方の端子 P2側に導波管遅延線路 2を装荷して、その出力電磁波の位相を所定量遅延、すなわち位相調整し、電力分配装置の出力端子 5, 6の出力電磁波を所定の振幅および所定の位相にする構成に加え、導波管電力分配器 1の端子 P2および P3側に両出力電磁波に対して互いに遮断周波数の異なる導波管 3, 4の対を装荷するよう構成している。したがって、端子 P1から入力した電磁波を、位相特性が使用周波数帯の両端で劣化することが無ぐ広い周波数帯域に渡って、端子 P5および P6より所望の分配振幅比で、かつ任意の位相差で出力することができるという効果が得られる。

なお、ここでは、電力分配機能について説明してきたが、勿論、この電力分配装置は電力合成装置の構成とすることができることが理解できょう。すなわち、この場合、端子 5と端子 6から用途上所定の位相関係にある信号をそれぞれ入力し、端子 P1から合成された電力が得られることになる。このように電力合成装置として使用できることは、以下の実施の形態においても同様である。その場合、図 1の導波管電力分配器 1は導波管電力合成器と読み力えればよい。

[0016] 実施の形態 2.

図 3はこの発明の実施の形態 2による電力分配装置の構成を示す 3面図で、 (a)は平面図、（b)は左側面図、（c)は E1 -E1線断面図である。この実施の形態 2は、上記実施の形態 1で説明した電力分配装置を部分変更した導波管構造の具体例について示すものである。その一つとして、図 1の導波管電力分配器 1として導波管方向性結合器が適用される。この導波管方向性結合器は、断面が等しい 2本の方形導波管を互いの管軸が平行となるように並べ、一方の方形導波管が第 1および第 2の端子を有し、他方の方形導波管が第 3および第 4の端子を有し、第 1の端子から信号を入力したときに第 2および第 3の端子力信号が出力されるが、第 4の端子からは信号が出力されないように両方形導波管間に結合構造を有している。また、ここで述べる電力分配装置は同位相分配型の電力分配装置に関するものである。

図 3において、方形導波管 5, 6と結合孔 7と整合素子 8とから構成される導波管方向性結合器 9が、図 1の導波管電力分配器 1として用いられる。方形導波管 5, 6は、開口径が等しぐ互いの幅の狭い面が向かい合うように並べられ、かつ互いの管軸が平行となるように並べられている。上記両方形導波管間の結合構造として設けられた結合孔 7は、方形導波管 5, 6の内部の向かい合う面の所定の区間を結んでおり、その結合孔 7内には、円柱状整合素子 8が位置するよう設けられている。このタイプの導波管方向性結合器 9は一般にショートスロット型と呼ばれているものである。

[0017] 図 1の互いに遮断周波数の異なる導波管 3, 4の対としては、次のような導波管構成が用いられる。図 1の導波管 3の代わりに用いられる方形導波管 10は、導波管方向性結合器 9の方形導波管 5に接続され、この方形導波管 5より幅が狭い構造を有し、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2としたものである。一方、図 1の導波管 4の代わりに用いられる方形導波管 11は、導波管方向性結合器 9の方形導波管 6に接続され、この方形導波管 6より幅が広い形状を有し、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とするものである。

方形導波管 11の出力側 (すなわち、導波管方向性結合器 9側と異なる端部）には、方形導波管 6と同じ開口径を持つ方形導波管 13が接続されている。また、図 1の導波管遅延線路 2として方形導波管 12が用いられる。この方形導波管 12は、方形導波管 10に接続され、方形導波管 5と同じ開口径を持ち、かつ方形導波管 13の管軸長より使用周波数帯域の中心周波数における管内波長の 1Z4、すなわち通過位相 90 度分長くした構造を有している。ここで、 P1— P4は導波管方向性結合器 9の入出力端子、 P5および P6は方形導波管 12および 13の出力端子である。

[0018] 次に動作について説明する。いま、ある周波数帯の電磁波が方形導波管基本モード (方形導波管 TE10モード）として端子 P1から入力されたとする。この電磁波は方形導波管 5を伝播し、結合孔 7 により方形導波管 6と結ばれている幅の広い方形導波管区間に入る。この区間は方形導波管 5の約 2倍の広い幅を持つ方形導波管となっているため、方形導波管基本モードである TE10モードと TE20モードが励振される。ここで、これら 2つのモードの電界は端子 P1側では相加され、端子 P4側では相殺されるように分布するため、端子 P4側へ逃げる電力は非常に少なくなる。また、 TE10モードと TE20モードは上記結合孔 7を含む幅の広い方形導波管区間を伝送するが、その際、位相速度の違い力も相互に干渉を起こし、例えば 2つのモードが 90度位相差になると端子 P2および P3に等しい電力（振幅)が伝送され、この回路は導波管方向性結合器として動作することになる。実際には、広帯域に渡って所望の結合度と良好な反射特性を維持するために、図に示すように円柱状整合素子 8が結合孔 7内に設けられて、る。

[0019] 導波管方向性結合器 9の端子 P2および P3から出力される電磁波は、広帯域に渡つてほぼ 90度の位相差を持つ。ここで、導波管遅延線路である方形導波管 12は、その管軸長を、方形導波管 13の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4、すなわち通過位相 90度分長くしているので、端子 P5および P6より出力される電磁波の位相を同相にすることができる。ただし、方形導波管 12および方形導波管 13の管軸長の差により生じる位相差は、その導波管の管内波長の周波数特性の影響を受け、使用周波数帯の両端付近の領域では 90度よりずれる。そこで、端子 P2側に方形導波管 5より幅の狭い方形導波管 10を装荷し、端子 P3側に方形導波管 6より幅の広い方形導波管 11を装荷し、互いに遮断周波数の異なる導波管の対を形成している。この導波管の対を構成している導波管 10, 11における、通過位相の周波数特性の差を利用して、この位相特性を打ち消している。方形導波管 10 , 11の管軸長は、各々使用周波数帯の中心周波数における各管内波長の約 1Z2 とすることで、幅の異なる導波管を接続することによる 2ケ所の幅のステップで生じる反射特性を打ち消して、反射特性の劣化を防止して!/ヽる。

[0020] 以上のように、この実施の形態 2の電力分配装置によれば、断面が等 U、2本の方形導波管を互いの管軸が平行となるように並べ、一方の方形導波管 5が第 1および第 2の端子 PI, P2を有し、他方の方形導波管 6が第 3および第 4の端子 P3, P4を有し、第 1の端子 P1から信号を入力したときに第 2および第 3の端子 P2, P3から信号が出力されるが、第 4の端子 P4からは信号が出力されないように両方形導波管間に結合構造 7を有する導波管方向性結合器を導波管電力分配器として用いており、第 2 の端子 P2側に装荷され、一方の方形導波管 5より狭い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 1の方形導波管 10と、第 3の端子 P3側に装荷され、他方の方形導波管 6より広い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 2の方形導波管 11とで導波管の対を構成している。また、第 2の端子 P2側に装荷され、一方の方形導波管 5と同じ開口径を持つ方形導波管で構成された導波管遅延線路 12と、第 3の端子 P3側に装荷され、他方の方形導波管 6と同じ開口径を持ち、かつ導波管遅延線路 12より管軸長がその管内波長の 1Z4程度短い第 3の方形導波管 13を備えたものである。したがって、端子 P1に入力された電磁波を、広い周波数帯域に渡って、端子 P5および P6より所望の分配振幅比で、かつ同相で出力することができ、および良好な反射特性と優れた低損失性と高!、アイソレーション特性とを同時に得ることができるという効果が得られる。なお、方形導波管 10または方形導波管 11の対のうち、いずれか一方の幅を変えたものでも同様な効果が得られる。また、構造が簡素になり、低コストィ匕を図ることができ、あるいは加工誤差による特性劣化の軽減が図れるという効果が得られる。

実施の形態 3.

図 4はこの発明の実施の形態 3による電力分配装置の構成を示す 3面図で、 (a)は平面図、（b)は左側面図、（c)は E2-E2線断面図である。図において、上記実施の形態 2の図 3と同じ部分については同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態 3は、上記実施の形態 2で説明した電力分配装置を部分変更した導波管構造の具体例について示すものである。また、ここで述べる電力分配装置は同位相分配型の電力分配装置に関するものである。

図 4において、リッジ導波管 15が図 3の方形導波管 10の代りに用いられている。このリッジ導波管 15は、方形導波管 5に接続され、方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面または上側幅広面から内部方向に延びる突起部 151を有している。なお、この突起部 151は、上側幅広面および下側幅広面の両方に設けるようにしてもよい。また、方形導波管 14が、図 3の方形導波管 11の代わりに用いられている。この方形導波管 14は、方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、方形導波管 6に接続されている。

[0022] 導波管方向性結合器 9の端子 P2および P3から出力される電磁波は、広帯域に渡つてほぼ 90度の位相差を持つ。ここで、導波管遅延線路である方形導波管 12は、その管軸長を、方形導波管 13の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4、すなわち通過位相 90度分長くしているので、端子 P5および P6より出力される電磁波の位相は同相になる。ただし、方形導波管 12および方形導波管 13 の管軸長の差により生じる位相差は、その導波管の管内波長の周波数特性の影響を受け、使用周波数帯の両端付近の領域では 90度よりずれる。そこで、端子 P2側に方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面力内部に向かって延びる突起部 151を有するリッジ導波管 15を装荷し、端子 P3側に方形導波管 6と同じ幅の断面を持つ方形導波管 14を装荷し、互いに遮断周波数の異なる導波管の対を形成している。この導波管の対のそれぞれの導波管における、通過位相の周波数特性の差を利用して、この位相特性を打ち消している。

[0023] 以上のように、実施の形態 3の電力分配装置に適用される、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、実施の形態 2に示された導波管 10, 11の対の代わりに、導波管方向性結合器 9の第 2の端子 P2側に装荷され、一方の方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に向力つて延びる突起部 151を有する第 1のリッジ導波管 15と、導波管方向性結合器 9を構成する他方の方形導波管 6の第 3の端子 P3側に装荷され、他方の方形導波管 6と同じ幅の断面を持つ第 4の方形導波管 14とで構成されている。したがって、実施の形態 2と同様に、端子 P1に入力された電磁波を、広い周波数帯域に渡って、端子 P5および P6より所望の分配振幅比で、かつ同相で出力することができ、および良好な反射特性と優れた低損失性と高いアイソレーション特性とを同時に得ることができるという効果が得られる。また、構造が簡素になるため、低コストィ匕が図れ、あるいは加工誤差による特性劣化の軽減を図ることができる。さらに、電力分配装置を構成している各導波管の幅を部分的に広げる必要がないため、隣接した導波管間の干渉の問題が発生せず、小形化できる効果が得られる。

[0024] 実施の形態 4.

図 5はこの発明の実施の形態 4による電力合成分配装置の構成を示す 3面図で、 ( a)は平面図、（b)は左側面図、（c)は E3-E3線断面図である。図において、上記実施の形態 2の図 3と同じ部分については同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態 4は、上記実施の形態 2で説明した電力分配装置を部分変更した導波管構造の具体例について示すものである。また、ここで述べる電力分配装置は同位相分配型の電力分配装置に関するものである。

図 5において、リッジ導波管 16が図 3の方形導波管 10の代わりに用いられている。リッジ導波管 16は、方形導波管 5に接続され、方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ上側面もしくは上側面に突起部 161を有している。また、リッジ導波管 17が図 3 の方形導波管 11の代わりに用いられている。リッジ導波管 17は、方形導波管 6に接続され、方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、かつ上側面幅広もしくは上側幅広面に上記リッジ導波管 16の突起分 161とは異なる長さを持つ突起部 171を有して、る。なお、リッジ導波管 16, 17の両方または一方は、突起部を上側幅広面と下側幅広面の両方に設けるようにしてもょ、。

[0025] 導波管方向性結合器 9の端子 P2および P3から出力される電磁波は、広帯域に渡つてほぼ 90度の位相差を持つ。ここで、方形導波管 12は、その管軸長を、方形導波管 13の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4、すなわち通過位相 90度分長くしているので、端子 P5および P6より出力される電磁波の位相を同相にすることができる。ただし、方形導波管 12および方形導波管 13の管軸長の差により生じる位相差は、その導波管の管内波長の周波数特性の影響を受け、使用周波数帯の両端付近の領域では 90度よりずれる。そこで、端子 P2側に突起部 161 を有するリッジ導波管 16を装荷し、リッジ導波管 16の突起部 161とは長さの異なる突起部 171を有するリッジ導波管 17を装荷し、互いに遮断周波数の異なる導波管の対を形成している。この導波管の対を構成するそれぞれの導波管における、通過位相の周波数特性の差を利用して、この位相特性を打ち消してヽる。 [0026] 以上のように、この実施の形態 4の電力分配装置に適用される、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、上記実施の形態 2の導波管 10, 11の対の代わりに、導波管方向性結合器 9の第 2の端子 P2側に装荷され、導波管方向性結合器 9の一方の方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延びる突起部 161を有するリッジ導波管 16と、導波管方向性結合器 9の第 3の端子 P3側に装荷され、導波管方向性結合器 9の他方の方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延びリッジ導波管 16の突起部 161とは長さが異なる突起部 171を有するリッジ導波管 17 とで構成されている。したがって、実施の形態 2と同様に、端子 P1に入力された電磁波を、広い周波数帯域に渡って、端子 P5および P6より所望の分配振幅比で、かつ同相で出力することができ、および良好な反射特性と優れた低損失性と高ヽァイソレーシヨン特性とを同時に得ることができるという効果が得られる。また、構造が簡素となるので、低コストィ匕が図れ、あるいは加工誤差による特性劣化の軽減を図ることができる。さらに、電力分配装置を構成している各導波管の幅を部分的に広げる必要がないため、隣接した導波管間の干渉の問題が発生せず、小形ィ匕を図ることができる。さらに、二つの出力端子両方にリッジ導波管 16, 17を装荷しているので、調整箇所が複数となるため、設計の自由度が増すという効果も得られる。

[0027] 実施の形態 5.

図 6はこの発明の実施の形態 5による電力分配装置の構成を示す 3面図で、 (a)は平面図、（b)は左側面図、（c)は E4-E4線断面図である。図において、上記実施の形態 2の図 3と同じ部分については同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態 5は、上記実施の形態 2で説明した電力分配装置を部分変更した導波管構造の具体例について示すものである。また、ここで述べる電力分配装置は同位相分配型の電力分配装置に関するものである。

図 6において、誘電体導波管 18が図 3の方形導波管 10の代わりに用いられている。誘電体導波管 18は、方形導波管 5に接続され、方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管内部に誘電体 181が充填されている。また、誘電体導波管 19が図 3 の方形導波管 11の代わりに用いられている。誘電体導波管 19は、方形導波管 6に接続され、方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管内部に誘電体導波管 1 8に充填される誘電体 181とは異なる誘電率の誘電体 191を充填して!/、る。

[0028] 導波管方向性結合器 9の端子 P2および P3から出力される電磁波は、広帯域に渡つてほぼ 90度の位相差を持つ。ここで、方形導波管 12は、その管軸長を、方形導波管 13の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4、すなわち通過位相 90度分長くしているので、端子 P5および P6より出力される電磁波の位相を同相にすることができる。ただし、方形導波管 12および方形導波管 13の管軸長の差により生じる位相差は、その導波管の管内波長の周波数特性の影響を受け、使用周波数帯の両端付近の領域では 90度よりずれる。そこで、端子 P2側に内部全体に誘電体 181を充填した誘電体導波管 18を装荷し、内部全体に上記誘電体 181と異なる誘電率を持つ誘電体 191を充填した誘電体導波管 19を装荷し、互、に遮断周波数の異なる導波管の対を形成して、る。この導波管の対を構成するそれぞれの導波管における、通過位相の周波数特性の差を利用して、この位相特性を打ち消している。

[0029] 以上のように、この実施の形態 5の電力分配装置に適用される、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、上記実施の形態 2の導波管 10, 11の対の代わりに、導波管方向性結合器 9の第 2の端子 P2側に装荷され、当該導波管方向性結合器 9の一方の方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に誘電体 181を充填した誘電体導波管 18と、導波管方向性結合器 9の第 3の端子 P3側に装荷され、前記導波管方向性結合器 9の他方の方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に誘電体導波管 18の誘電体 181と異なる誘電率を持つ誘電体 191を充填した誘電体導波管とで構成されている。したがって、実施の形態 2と同様に、端子 P1に入力された電磁波を、広い周波数帯域に渡って、端子 P5および P6より所望の分配振幅比で、かつ同相で出力することができ、および良好な反射特性と優れた低損失性と高いアイソレーション特性とを同時に得ることができるという効果が得られる。また、構造が簡素なため、低コストィ匕が図れ、あるいは加工誤差による特性劣化の軽減を図ることができる。さらに、電力分配装置を構成している各導波管の幅を部分的に広げる必要がないため、隣接した導波管間の干渉の問題が発生せず、小形ィ匕を図ることができる。さらにまた、誘電体を装荷することで管内波長を短縮できるため誘電体導波管 18, 19の長さを短くできるという効果も得られる。

[0030] 実施の形態 6.

図 7はこの発明の実施の形態 6による電力分配装置の構成を示す 3面図で、 (a)は平面図、（b)は左側面図、（c)は E5-E5線断面図である。図において、上記実施の形態 2の図 3と同じ部分については同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態 6は、上記実施の形態 2で説明した電力分配装置を部分変更した導波管構造の具体例について示すものである。また、ここで述べる電力分配装置は同位相分配型の電力分配装置に関するものである。

図 7にお、て、誘電体導波管 20が図 3の方形導波管 10に代えて用いられて、る。誘電体導波管 20は、方形導波管 5に接続され、方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に誘電体 201を充填したものである。誘電体波管 21 が図 3の方形導波管 11に代えて用いられている。この誘電体導波管 21は、方形導波管 6に接続され、方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に、誘電体導波管 20に充填された誘電体 201とは異なる断面積を持つ誘電体 21 1を充填している。

[0031] 導波管方向性結合器 9の端子 P2および P3から出力される電磁波は、広帯域に渡つてほぼ 90度の位相差を持つ。ここで、方形導波管 12は、その管軸長を、方形導波管 13の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4、すなわち通過位相 90度分長くしているので、端子 P5および P6より出力される電磁波の位相を同相にすることができる。ただし、方形導波管 12および方形導波管 13の管軸長の差により生じる位相差は、その導波管の管内波長の周波数特性の影響を受け、使用周波数帯の両端付近の領域では 90度よりずれる。そこで、端子 P2側に導波管の断面積の一部に誘電体 201を充填した誘電体導波管 20を装荷し、導波管の断面積の一部に上記誘電体 201とは異なる断面積を持つ誘電体 211を充填した誘電体導波管 21を装荷し、互いに遮断周波数の異なる導波管の対を形成している。この導波管の対のそれぞれの導波管における、通過位相の周波数特性の差を利用して、この位相特性を打ち消している。 [0032] 以上のように、この実施の形態 6の電力分配装置に適用される、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、上記実施の形態 2の導波管 10, 11の対の代わりに、導波管方向性結合器 9の第 2の端子 P2側に装荷され、当該導波管方向性結合器 9の一方の方形導波管 5と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に誘電体 201を充填した誘電体導波管 20と、導波管方向性結合器 9の第 3の端子 P3側に装荷され、導波管方向性結合器 9の他方の方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に誘電体導波管 20の誘電体 201とは異なる断面積を持つ誘電体 211を充填した誘電体導波管 21とで構成されている。したがって、実施の形態 2と同様に、端子 P1に入力された電磁波を、広い周波数帯域に渡って、端子 P 5および P6より所望の分配振幅比で、かつ同相で出力することができ、および良好な反射特性と優れた低損失性と高いアイソレーション特性とを同時に得ることができるという効果が得られる。また、構造が簡素なため、低コストィ匕が図れ、あるいは加工誤差による特性劣化の軽減を図ることができる。さらに、電力分配装置を構成している各導波管の幅を部分的に広げる必要がないため、隣接した導波管間の干渉の問題が発生せず、小形ィ匕を図ることができる。さらにまた、誘電率の選択の余地がなぐ決まつた誘電率の材料を使用する場合には、充填する誘電体の寸法を変えるだけで対応できる効果も得られる。

[0033] 実施の形態 7.

図 8はこの発明の実施の形態 7による電力合成分配装置の構成を示す 3面図で、 ( a)は平面図、（b)は左側面図、（c)は E6-E6線断面図である。図において、上記実施の形態 2の図 3と同じ部分については同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態 7は、上記実施の形態 2—実施の形態 6で説明した導波管方向性結合器とは異なる構造の導波管方向性結合器を用いた電力分配装置について示すものである。また、ここで述べる電力分配装置は同位相分配型の電力分配装置に関するものである。

図 8において、導波管方向性結合器 25が図 3の導波管方向性結合器 9に代えて用いられている。この導波管方向性結合器 25は、開口径が等しぐ互いの幅の広い面が向か!/、合うように並べられ、かつ互!、の管軸が平行となるように並べられた方形導波管 22, 23と、方形導波管 22, 23の向かい合う面を結び、かつその管内波長の約 1Z4の管軸長を持つ複数個の方形分岐導波管 24とから構成されて、る。このタイプの導波管方向性結合器は、一般に、ブランチガイド (ライン)型導波管方向性結合器と呼ばれており、上記実施の形態 2—実施の形態 6で示したショートスロット型と同じ機能を有するものである。すなわち、端子 P4からは殆ど信号が出力されない。一方、ここで用いられている導波管の対を構成する方形導波管 10は、方形導波管 22より縦幅（図 3では横幅）が狭くなつており、もう一方の方形導波管 11は方形導波管 23より縦幅（図 3では縦幅）が広く設定されている。

[0034] 導波管方向性結合器 25の端子 P2および P3から出力される電磁波は、広帯域に渡ってほぼ 90度の位相差を持つ。ここで、方形導波管 12は、その管軸長を、方形導波管 13の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4、すなわち通過位相 90度分長くしているので、端子 P5および P6より出力される電磁波の位相を同相にすることができる。ただし、方形導波管 12および方形導波管 13の管軸長の差により生じる位相差は、その導波管の管内波長の周波数特性の影響を受け、使用周波数帯の両端付近の領域では 90度よりずれる。そのため、実施の形態 2 (図 3) で説明したと同様に端子 P2側に方形導波管 5より幅の狭い方形導波管 10を装荷し、端子 P3側に方形導波管 6より幅の広い方形導波管 11を装荷し、互いに遮断周波数の異なる導波管の対を形成して、る。この導波管の対を構成するそれぞれの導波管における、通過位相の周波数特性の差を利用して、この位相特性を打ち消している。

[0035] 以上のように、この実施の形態 7の電力合成分配装置によれば、導波管電力分配器として、開口径が等しぐ互いの幅の広い面が向かい合うように並べられ、かつ互いの管軸が平行となるように並べられた方形導波管 22, 23と、これらの方形導波管 2 2, 23の向かい合う面を結び、かつその管内波長の約 1Z4の管軸長を持つ複数個の方形分岐導波管 24とを有し、方形導波管 22の一方の端子 P1を電磁波の入力端子とし、方形導波管 22の他方の端子 P2および方形導波管 23の両端子 P3、 P4を出力端子とする導波管方向性結合器を用いている。したがって、実施の形態 2と同様に、端子 P1に入力された電磁波を、広い周波数帯域に渡って、端子 P5および P6より所望の分配振幅比で、かつ同相で出力することができ、および良好な反射特性と優れた低損失性と高いアイソレーション特性とを同時に得ることができるという効果が得られる。また、この電力合成分配装置は、回路全体を図 8の破線 eで示すような各導波管の幅広面の中央、すなわち、原理的には電流を切らない面にて上下に 2分割することができるので、非常に低損失な電力合成分配装置を掘削加工等により容易に得ることができるという効果が得られる。なお、ここで述べた導波管方向性結合器に対して、実施の形態 3—実施の形態 6で示した導波管の対の、ずれ力を装荷してもよぐ同様な効果を奏することができる。

[0036] 実施の形態 8.

図 9は、この発明の実施の形態 8による電力分配装置の構成を示す 3面図で、 (a) は平面図、（b)は左側面図、（c)は E7-E7線断面図である。図において、上記実施の形態 2の図 3と同じ部分については同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態 8は、上記実施の形態 1で説明した電力分配装置の導波管構造の具体例について示すものである。また、ここで述べる電力分配装置は逆位相分配型の電力分配装置に関するものである。

図 9において、ここでは実施の形態 2—実施の形態 6と同じ導波管方向性結合器 9 を用いているが、方形導波管 5の端子 P2側には、方形導波管 26と方形導波管 28が直列に装荷されている。方形導波管 26は方形導波管 5より広い幅の断面を持ち、方形導波管 28は方形導波管 5と同じ幅の断面を持っている。一方、方形導波管 6の端子 P3側には、方形導波管 27と導波管遅延線路である方形導波管 29が直列に装荷されている。方形導波管 27は方形導波管 6より狭い幅の断面を持ち、方形導波管 29 は方形導波管 6と同じ幅の断面を持っている。方形導波管 26, 27は、互いに遮断周波数の異なる、管内波長を約 1Z2とする導波管の対を形成している。また、方形導波管遅延線路である導波管 29は、その管軸長が方形導波管 28の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4だけ、すなわち通過位相 90° 分長く設定されている。このことにより、広い帯域に渡って端子 P5および P6より出力される電磁波の位相差を 180度差とする逆位相電力分配装置として動作することができる。

[0037] 以上のように、この実施の形態 8の電力分配装置によれば、導波管電力分配器は、断面が等、2本の方形導波管を互、の管軸が平行となるように並べ、一方の方形導波管 5が第 1および第 2の端子 PI, P2を有し、他方の方形導波管 6が第 3および第 4の端子 P3, P4を有し、第 1の端子 P1から信号を入力したときに第 2および第 3の端子 P2, P3から信号が出力されるが、第 4の端子 P4からは信号が出力されないように両方形導波管間に結合構造 7を有する導波管方向性結合器用いており、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 2の端子 P2側に装荷され、一方の方形導波管 9より広い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 1の方形導波管 26と、第 3の端子 P3側に装荷され、他方の方形導波管 6より狭い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 2の方形導波管 27とで構成されている。さらに、第 2の端子 P2側に装荷され、一方の方形導波管 5と同じ幅の断面を持つ第 3の方形導波管を備え、導波管遅延線路 29は、端子 P3側に装荷され、他方の方形導波管 6と同じ幅の断面を持ち、かつ管軸長が第 3の方形導波管 28の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4だけ長く設定された方形導波管で構成されている。したがって、端子 P1に入力された電磁波を、広い周波数帯域に渡って、出力端子 P5および P6より所望の分配振幅比で、逆位相で出力することができ、かつ良好な反射特性と優れた低損失性と高ヽアイソレーション特性とを同時に得ることができるという効果が得られる。なお、ここで述べた導波管方向性結合器に対して、実施の形態 3—実施の形態 6で示した導波管の対のヽずれかを装荷してもよく、同様な効果を奏することができる。

実施の形態 9.

図 10はこの発明の実施の形態 9によるモノパルス信号合成回路の概略構成を示すブロック図である。この図では、モノパルス信号合成回路は、レーダなどのアンテナから得られる複数の受信電波に対して適用される例にっ、て示して!/、るが、他の用途にも適用可能なものである。

図 10において、アンテナ 41は、開口を 4象限に分割した区分 A, B, C, Dと出力端子 Pl l, P12, P13, P14力らなる。線路 34, 35, 36ίま、出力端子 Pl l, P12, P13 , P14力も得られるアンテナ 41からの各信号に所定の位相差を付加するための遅延線路である。導波管 37, 38, 39, 40は、異なる遮断周波数を有し、遅延線路 34, 3 5, 36で生じる通過位相の周波数特性を打ち消すための手段である。 90° ハイプリッド 30, 31, 32, 33は、導波管 37, 38, 39, 40を経た信号をアンテナ 41力もの各信号を所定の振幅'位相比で分配、合成し出力端子 (モノパルス信号端子) P7, P8 , P9, P10から合計信号と差分信号を出力するモノパルス信号合成回路を構成している。

[0039] 次に動作について説明する。

到来する高周波信号 (電波）はアンテナ 41の 4つの象限に分割された各区分 A— Dにおいて受信される。端子 P12の受信電波に対して遅延線路 34, 35, 36による位相差を 90° 、 90° 、 180° とすると、 90° ハイブリッド 30は、受信信号 Aと Bの和信号 (A+B)および差信号 (A-B)を形成する。一方、 90° ノ、イブリツド 31は、受信信号 Cと Dの和信号 (C + D)および差信号 (C— D)を形成する。 90° ノ、イブリツド 32は、 90° ハイブリッド 30で形成された和信号 (A+B)と 90° ハイブリッド 31で形成された和信号 (C + D)から、それらの和信号、すなわちアンテナ 41の各区分 A— Dの受信信号を全て加算した合計信号、すなわち∑信号 [A+B + C + D]を生成し、出力端子 P7に出力する。また、同時に 90° ハイブリッド 32は、出力端子 P8に和信号 (A + )と和信号(じ+ 0)の差分信号、すなわちアンテナ 41の各区分 A— Dの受信信号を縦方向毎に加算してその差となる Δ Az信号 [ ( A + B)— (C + D) ]を生成し、出力端子 P8に出力する。

[0040] もう一方の 90° ハイブリッド 33は、 90° ハイブリッド 30で形成された差信号 (A— B) と 90° ハイブリッド 31で形成された差信号 (C-D)から、それらの差信号、すなわちアンテナ 41の各区分 A— Dの受信信号を横方向毎に加算してその差となる差分信号、すなわち Δ Ε1信号 [ (A-B)-(C-D) = (A+D)— (B + C) ]を生成し、出力端子 P9に出力する。また、同時に 90° ハイブリッド 33は、それらの和信号 [ (A— B) + (C D) ]を生成し、出力端子 P10に出力する。このように、この図 10の回路は、モノパルス信号合成回路として動作することになる。なお、出力端子 P10は通常は使用されることのな!/、ダミー端子となる。

[0041] しカゝしながら、導波管を用いて上記モノパルス信号合成回路を構成した場合、各遅延線路 34, 35, 36による位相差を 90° 、 90° 、 180° としているために、遅延線路の導波管は入力端子部でその管軸長に差をつける必要がある。このため、その導波管の管内波長の周波数特性の影響により、合成されたモノパルス信号の位相特性が使用周波数帯の両端で劣化する。そこで、遅延線路 35、導波管 37, 40および 90° ノ、イブリツド 30を上記実施の形態 8で説明した逆位相電力分配装置で構成する。図 10において、各部の符号に対応して示された括弧書きの符号は図 9 (実施の形態 8) の各部の符号を示している。また、遅延線路 34, 35、導波管 38, 39および 90° ノヽイブリツド 31の回路も同様な構成を持つ。導波管 37, 40および導波管 38, 39としては、実施の形態 2—実施の形態 7で説明した互いに遮断周波数の異なる導波管の対を適宜適用すればよい。なお、 90° ハイブリッド 30, 31には上記各実施の形態で説明した導波管方向性結合器 9, 25などが用いられる。このように互いに遮断周波数の異なる導波管の対を装荷することにより、遅延線路 34, 35, 36で生じる通過位相の周波数特性は打ち消すことができる。このことにより、モノパルス信号合成回路で合成されたモノパルス信号の位相特性を広帯域に渡って平坦にすることができる。

[0042] 以上のように、この実施の形態 9のモノパルス信号合成回路によれば、初段のハイブリツド (37, 40)に導波管遅延線路（35および 34, 36)を介して位相調整した複数の信号 (A、 Bおよび C、 D)を入力し、入力される複数の信号を順次配置された複数のハイブリッド（30, 31, 32, 33)により所定の振幅'位相比で分配、合成し、最終段のハイブリッド (32, 33)から上記複数の信号の合計信号と所定の差分信号とを出力するモノパルス信号合成回路において、初段のハイブリッド（30, 31)の入力側に互いに周波数の異なる導波管（37, 40および 38, 39)の対を装荷するように構成している。したがって、位相特性が使用周波数帯の両端で劣化することが無ぐ合成されたモノパルス信号の位相特性を広帯域に渡って平坦にする効果が得られる。

[0043] 実施の形態 10.

図 11はこの発明の実施の形態 10によるアレーアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。ここでは、給電対象になる素子アンテナの数を 8個としたケースについて例示する。

図 11において、アレーアンテナ装置は、アレー状に配置された複数個の素子アンテナ 42、各素子アンテナ 42に対応した複数個の増幅器 43、各増幅器 43に対応した複数個の移相器 44、各移相器 44に給電するアレーアンテナ給電回路 47から構成されている。アレーアンテナ給電回路 47は、送信する電波の入力端子 P15、入力に対して逆トーナメント状に接続配置された複数個の電力分配装置 45および複数個の終端器 46を備えている。ここで、電力分配装置 45には、上記実施の形態 1一実施の形態 7で提案された同位相分配型の電力分配装置の何れかが適用されているものとし、その対応接続関係は、図 11に書き込んだ端子 PI, P4, P5, P6によって例示される。なお、移相器 44と増幅器 43の組み合わせは高周波モジュールとして構成してちよい。

[0044] 次に動作について説明する。

いま、ある周波数帯の電波が端子 P15より入力されると、その電波は入力に対して逆トーナメント状に接続配置された複数個の電力分配装置 45により分配される。最終段の各電力分配装置により分配された各電波は対応する移相器 44により移相調整され、各増幅器 43において増幅された後、対応する素子アンテナ 42にそれぞれ与えられ大気中に放射される。

以上のように、この実施の形態 10のアレーアンテナ給電回路によれば、入力された電波を逆トーナメント状に接続配置された複数個の電力分配装置 45により順次複数の電波に分配し、最終段の電力分配装置により所望の分配振幅比で、かつ同位相で分配出力された電波を対応する移相器 44を介してそれぞれの増幅器 43で増幅し、増幅された各電波をアレー状に配置された複数個の素子アンテナ 42の対応する素子アンテナにそれぞれ供給するアレーアンテナ装置において、電力分配装置のそれぞれを、上記実施の形態 2から実施の形態 7に記載された同位相分配型の電力分配装置で構成している。したがって、移相器 44に分配出力される電波は、位相特性が使用周波数帯の両端で劣化することが無ぐ各電波の通過位相を、容易に広い周波数帯域に渡って同相にできる効果が得られる。

[0045] 実施の形態 11.

図 12はこの発明の実施の形態 11によるビーム形成回路の概略構成を示すブロック図である。

図 12において、ビーム形成回路 51は導波管で構成されており、電磁波が入力される入力端子 P16、入力に対して逆トーナメント状に多段接続された複数個の導波管電力分配器 48a— 48g、出力信号に所望の位相差を与える遅延線路 49a— 49h、これら遅延線路 49a— 49hに対応して接続された導波管 50a— 50h、導波管 50a— 50 hの他端となる出力端子 P17a— P17hを備えている。この導波管 50a— 50hは、遅延線路 49a— 49hで生じる通過位相の周波数特性を打ち消すために、互いに異なる遮断周波数を有している。ここで、導波管 50a— 50hとして、上記実施の形態 1一実施の形態 8で説明した導波管の対が適用されている。また、導波管電力分配器 48a 一 48gには、上記実施の形態 2—実施の形態 8で説明した導波管方向性結合器が用いられている。例えば導波管電力分配器 48d、導波管 50a, 50bおよび遅延線路 49a, 49bについて、実施の形態 2 (図 3)の符号を対応させた場合、図 12で括弧書きしたようになる。すなわち、最終段の導波管電力分配器 48d— 48g、導波管 50a— 50hおよび遅延線路 49a— 49hで構成された 4つの回路は、同位相分配型ではな!/ヽ力実施の形態 1一実施の形態 7で説明したような構成を持つ任意位相分配型の電力分配装置を表して、ることになる。

次に動作について説明する。

いま、ある周波数帯の電磁波が入力端子 P16より入力されると、多段接続された導波管電力分配器 48a— 48gにより分配される。最終段 48d— 48gで分配された信号は、遅延線路 49a— 49hにより所望の位相が付加され、所望の振幅および 0° — 36 0° の所望の位相分布にビーム形成され、出力端子 P 17a— P17hから出力される。しかしながら、ビーム形成回路 51が導波管で構成されている場合、遅延線路 49a— 49hは、所望の位相差を付加しているため、遅延線路を構成する導波管の管軸長に差をつける必要がある。このことは、導波管の管内波長の周波数特性の影響により、出力される信号の位相特性の劣化につながる。そこで、この実施の形態 11では、最終段を構成する電力分配器 (導波管電力分配器) 48d— 48gと遅延線路 (導波管遅延線路) 49a— 49hを含む組み合わせ回路のそれぞれに対して、最終段の電力分配器 (導波管電力分配器) 48d— 48gの出力側に互、に遮断周波数の異なる導波管 50a— 50hで構成される導波管の対（すなわち 50aと 50b、 50cと 50d、 50eと 50f 、 50gと 50hの対)を付加して、この場合、同位相分配型ではないが、実施の形態 1 一実施の形態 7で提案したような構成を持つ任意位相分配型の電力分配装置としている。したがって、この実施の形態 11によれば、遅延線路 49a— 49hで生じる通過位相の周波数特性を打ち消し、ビーム形成回路の出力信号の位相特性を広帯域に渡つて平坦にできる効果が得られる。

産業上の利用可能性

以上のように、この発明の電力分配装置は、入力した電磁波を、広い周波数帯域に渡って、所望の分配振幅比で、かつ、任意の位相差で出力することができるので、衛星搭載用あるいはレーダ用の各種回路へ適用して有効である。

Claims

請求の範囲

入力された電磁波を 2つ出力端子に所定の振幅および所定の位相で分配出力する電力分配装置において、

前記入力された電磁波を所望の振幅比と位相差で 2分配する導波管電力分配器とこの導波管電力分配器の少なくとも一方または両方の出力側に装荷され、その出力側に現れる出力電磁波の位相を調整する導波管遅延線路と、

前記導波管電力分配器の両出力側に装荷され、出力電磁波に対して、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対とを備えたことを特徴とする電力分配装置。互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力分配器を構成する一方の出力側の方形導波管より狭い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 1の方形導波管と、前記導波管電力分配器を構成する他方の出力側の方形導波管より広い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 2 の方形導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 1記載の電力分配装置。

互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力分配器を構成する一方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に向力つて延びる突起部を有するリッジ導波管と、前記導波管電力分配器を構成する他方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持つ方形導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 1記載の電力分配装置。

互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力分配器を構成する一方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延びる突起部を有するリッジ導波管と、前記導波管電力分配器を構成する他方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延び前記リッジ導波管の突起部とは長さが異なる突起部を有するリッジ導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 1記載の電力分配装置。

互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力分配器を構成する一方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に誘電体を充填した誘電体導波管と、導波管電力分配器を構成する他方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に前記誘電体導波管の誘電体と異なる誘電率を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 1記載の電力分配装置。

[6] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力分配器を構成する一方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に誘電体を充填した誘電体導波管と、前記導波管電力分配器を構成する他方の出力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に前記誘電体導波管の誘電体とは異なる断面積を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 2記載の電力分配装置。

[7] 導波管電力分配器は、断面が等、2本の方形導波管を互、の管軸が平行となるように並べ、一方の方形導波管が第 1および第 2の端子を有し、他方の方形導波管が第 3および第 4の端子を有し、第 1の端子力信号を入力したときに第 2および第 3 の端子力信号が出力されるが、第 4の端子力は信号が出力されないように両方形導波管間に結合構造 7を有する導波管方向性結合器で構成され、

互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、前記第 2の端子側に装荷され、前記一方の方形導波管より狭い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2 とする第 1の方形導波管と、前記第 3の端子側に装荷され、前記他方の方形導波管より広い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 2の方形導波管とで構成され、

導波管遅延線路は、前記一方の方形導波管と同じ開口径を持つ方形導波管で構成され、

前記他方の方形導波管と同じ開口径を持ち、かつ前記導波管遅延線路より管軸長がその管内波長の 1Z4程度短い第 3の方形導波管が前記第 3の端子側に装荷されて！、ることを特徴とする請求項 1記載の電力分配装置。

[8] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に向かって延びる突起部を有するリッジ導波管と、前記導波管方向性結合器の第 3の端子側に装荷され、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持つ第 4の方形導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 7記載の電力分配装置。

[9] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延びる突起部を有するリッジ導波管と、前記導波管方向性結合器の第 3の端子側に装荷され、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延び前記リッジ導波管の突起部とは長さが異なる突起部を有するリッジ導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 7記載の電力分配装置。

[10] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器を構成の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に誘電体を充填した誘電体導波管と、前記導波管方向性結合器の方形導波管の第 3の端子側に装荷され、当該前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に前記誘電体導波管の誘電体と異なる誘電率を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 7記載の電力分配装置

[11] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に誘電体を充填した誘電体導波管と、前記導波管方向性結合器の第 3の端子側に装荷され、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に前記誘電体導波管の誘電体とは異なる断面積を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 7記載の電力分配装置。 [12] 導波管電力分配器は、断面が等、2本の方形導波管を互、の管軸が平行となるように並べ、一方の方形導波管が第 1および第 2の端子を有し、他方の方形導波管が第 3および第 4の端子を有し、第 1の端子力信号を入力したときに第 2および第 3 の端子力信号が出力されるが、第 4の端子力は信号が出力されないように両方形導波管間に結合構造を有する導波管方向性結合器で構成され、

互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、前記第 2の端子側に装荷され、前記一方の方形導波管より広い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2 とする第 1の方形導波管と、前記第 3の端子側に装荷され、前記他方の方形導波管より狭い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 2の方形導波管とで構成され、

前記第 2の端子側に装荷され、前記一方の方形導波管と同じ幅の断面を持つ第 3 の方形導波管を備え、

導波管遅延線路は、前記端子側に装荷され、前記他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ管軸長が前記第 3の方形導波管の管軸長より使用周波数帯の中心周波数における管内波長の 1Z4だけ長く設定された方形導波管で構成されていることを特徴とする請求項 1記載の電力分配装置。

[13] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持つ第 4の方形導波管と、前記導波管方向性結合器の第 3の端子側に装荷され、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に向力つて延びる突起部を有するリッジ導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 12記載の電力分配装置。

[14] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延びる突起部を有するリッジ導波管と、前記導波管方向性結合器の第 3の端子側に装荷され、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延び前記リッジ導波管の突起部とは長さが異なる突起部を有するリッジ導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 12記載の電力分配装置。

[15] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に誘電体を充填した誘電体導波管と、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管の第 3の端子側に装荷され、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に前記誘電体導波管の誘電体と異なる誘電率を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 12記載の電力分配装置。

[16] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、第 1および第 2の方形導波管の代わりに、導波管方向性結合器の第 2の端子側に装荷され、当該導波管方向性結合器の一方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に誘電体を充填した誘電体導波管と、前記導波管方向性結合器の第 3の端子側に装荷され、前記導波管方向性結合器の他方の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に前記誘電体導波管の誘電体とは異なる断面積を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 12記載の電力分配装置。

[17] 初段のハイブリッドに導波管遅延線路を介して位相調整した複数の信号を入力し、入力された複数の信号を順次配置された複数のノ、イブリツドにより所定の振幅と位相比で分配、合成し、最終段のハイブリッドから前記入力された複数の信号の合計信号と所定の差分信号とを出力するモノパルス信号合成回路において、前記初段のハイブリツドの入力側に請求項 1に記載の互いに周波数の異なる導波管の対を装荷したことを特徴とするモノパルス信号合成回路。

[18] 入力された電波を逆トーナメント状に接続配置された複数個の電力分配装置により順次複数の電波に分配し、最終段の各電力分配装置により所望の分配振幅比で、かつ同位相で分配出力された電波を対応する移相器を介してそれぞれの増幅器で増幅し、増幅された各電波をアレー状に配置された複数個の素子アンテナの対応する素子アンテナにそれぞれ供給するアレーアンテナ装置において、前記電力分配装置のそれぞれは、請求項 1に記載された電力分配装置で構成されたことを特徴とするアレーアンテナ装置。

[19] 入力された電波を逆トーナメント状に多段接続された複数個の導波管電力分配器により順次分配し、最終段を構成する各導波管電力分配器の出力のそれぞれに導波管遅延線路により所望の位相を付加し、これら導波管遅延線路の出力端子から所望の振幅および位相分布のビームを得るビーム形成回路にぉ、て、前記最終段を構成する導波管電力分配器と導波管遅延線路を含む組み合わせ回路のそれぞれの代わりに請求項 1記載の電力分配装置を適用したことを特徴とするビーム形成回路。

[20] 2つの入力端子に入力された所定の位相関係にある電磁波を所定の振幅で合成して出力する電力合成装置において、

前記入力された電磁波を所望の振幅に合成する導波管電力合成器と、この導波管電力合成器の少なくとも一方または両方の入力側に装荷され、入力される電磁波の位相を調整する導波管遅延線路と、

前記導波管電力合成器の両入力側に装荷され、入力された電磁波に対して、互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対とを備えたことを特徴とする電力合成装置

[21] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力合成器を構成する一方の入力側の方形導波管より狭い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 1の方形導波管と、前記導波管電力合成器を構成する他方の出力側の方形導波管より広い幅の断面を持ち、かつ管軸長を管内波長の約 1Z2とする第 2 の方形導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 20記載の電力合成装置。

[22] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力合成器を構成する一方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に向力つて延びる突起部を有するリッジ導波管と、前記導波管電力合成器を構成する他方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持つ方形導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 20記載の電力合成装置。 [23] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力合成器を構成する一方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面力内部に延びる突起部を有するリッジ導波管と、前記導波管電力合成器を構成する他方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ上側幅広面および Zもしくは下側幅広面から内部に延び前記リッジ導波管の突起部とは長さが異なる突起部を有するリッジ導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 20記載の電力合成装置。

[24] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力合成器を構成する一方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に誘電体を充填した誘電体導波管と、導波管電力合成器を構成する他方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ内部全体に前記誘電体導波管の誘電体と異なる誘電率を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 20記載の電力合成装置。

[25] 互いに異なる遮断周波数を有する導波管の対は、導波管電力合成器を構成する一方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に誘電体を充填した誘電体導波管と、前記導波管電力合成器を構成する他方の入力側の方形導波管と同じ幅の断面を持ち、かつ導波管の断面積の一部に前記誘電体導波管の誘電体とは異なる断面積を持つ誘電体を充填した誘電体導波管とで構成されたことを特徴とする請求項 20記載の電力合成装置。