(57)【要約】【課題】  小型２偏波パワースプリッタ、複数のスプリッタからなるアレイ、小型放射素子、およびそのようなスプリッタを備えた平面アンテナを提供する。【解決手段】  小型２重偏波平面パワースプリッタは、互いに対して垂直に取り付けられた２つの電力分配器（１６、１７）を介して２重直交偏波給電源に同相で結合するのに適したアレイ状に接続された少なくとも４つの非対称直交モード変換器ＯＭＴ（１０）を備え、各電力分配器は、互い平行に配置された少なくとも２つの側金属導波管（１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ）と、２つの側金属導波管に垂直に結合された横金属導波管（１６ｃ、１７ｃ）と、４つの非対称ＯＭＴ（１０）にそれぞれ結合された側導波管の４つの端部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２重直交偏波給電源に同相で結合するように意図された少なくとも４つの変換器（１０）を備えた小型２偏波平面パワースプリッタであって、前記４つの変換器（１０）が、各偏波に専用の２つの電力分配器（１６、１７）を介してアレイ状に接続され、前記２つの分配器（１６、１７）が、平面ＸＹに平行に取り付けられ、かつ互いに対して垂直に配向している小型２偏波平面パワースプリッタであって、各変換器（１０）が、前記平面ＸＹ内に位置し、かつ互いに直交するように配向した２つのアクセスポート（１２、１３）と、前記平面ＸＹに垂直で外側に開いている放射開口部（１１）とを備えた非対称直交モード変換器ＯＭＴであり、各電力分配器が、互いに平行に配置された少なくとも２つの側枝（１６ａ、１６ｂ）、（１７ａ、１７ｂ）と、前記２つの側枝に垂直に結合された横枝（１６ｃ、１７ｃ）と、前記平面ＸＹ内で前記４つの非対称ＯＭＴ（１０）のそれぞれの前記アクセスポートにそれぞれ結合された前記側枝の４つの端部とを備え、各側枝および各横枝が、金属導波管から構成され、各分配器の前記横枝が、前記給電源に接続するように意図された給電ポート（１、２）に結合されていることを特徴とする小型２偏波平面パワースプリッタ。
【請求項２】
前記スプリッタの各導波管が、幅の異なる対の対向する４つの周壁によって画定された矩形セクションを備えること、ならびに、前記横枝および前記側枝の前記導波管が、前記平面ＸＹに平行なそれらのより幅広い周壁のうちの１つの周壁で平坦に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のパワースプリッタ。
【請求項３】
前記スプリッタの各導波管が、幅の異なる対の対向する４つの周壁によって画定された矩形セクションを備えること、前記横枝の前記導波管が、それらのより幅広い周壁が前記平面ＸＹに垂直になるように、それらのより狭い周壁のうちの１つの周壁で取り付けられていること、ならびに、前記側枝の前記導波管が、前記平面ＸＹに平行なそれらの２つのより幅広い周壁で平坦に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のパワースプリッタ。
【請求項４】
前記スプリッタの各導波管が、幅の異なる対の対向する４つの周壁によって画定された矩形セクションを備えること、ならびに、前記横枝の前記導波管および前記側枝の前記導波管が、それらのより幅広い周壁が前記平面ＸＹに垂直になるように、それらのより狭い周壁のうちの１つの周壁で取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のパワースプリッタ。
【請求項５】
前記給電ポート（１、２）が、前記２つの分配器（１６、１７）における前記横枝（１６ｃ、１７ｃ）の前記導波管の壁に配置された結合スロット（２１、２２）を備えることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載のパワースプリッタ。
【請求項６】
前記給電ポート（１、２）が、前記パワースプリッタの前記横枝（１６ｃ、１７ｃ）の重複領域（２０、８０）内に配置された第５の対称または非対称ＯＭＴのアクセスポートであることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載のパワースプリッタ。
【請求項７】
前記２つの電力分配器（１６、１７）が、前記平面ＸＹに平行に配置されていること、および、それらの横枝が、重複領域（２０）内で交差し、Ｔカプラによって互いに結合されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載のパワースプリッタ。
【請求項８】
前記２つの電力分配器（１６、１７）が、前記平面ＸＹに平行に配置されていること、および、それらの横枝が、重複領域（２０）内で互いに重ね合わされ、平面Ｅ内のＴカプラによって互いに結合されていることを特徴とする、請求項２に記載のパワースプリッタ。
【請求項９】
前記２つの横枝の前記導波管が、薄くした厚さＰを前記重複領域（２０）内に有することを特徴とする、請求項８に記載のパワースプリッタ。
【請求項１０】
前記２つの電力分配器（１６、１７）の前記２つの横枝（１６ｃ、１７ｃ）および前記４つの側枝（１６ａ、１６ｂ）、（１７ａ、１７ｂ）が、前記平面ＸＹに平行なそれぞれ下部および上部の２つの異なる段に取り付けられ、前記横枝（１６ｃ、１７ｃ）の前記導波管の上壁に配置された結合スロット（２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）と、前記側枝（１６ａ、１６ｂ）、（１７ａ、１７ｂ）の前記導波管の下壁に配置された対応する結合スロット（２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ）とを介して、前記平面Ｅ内のＴカプラによって互いに結合されていることを特徴とする、請求項２に記載のパワースプリッタ。
【請求項１１】
各横枝（１６ｃ、１７ｃ）の前記導波管が、給電するように意図された中央開口部の両側に位置し、かつ対応する前記横枝に垂直な方向に互いに対して直線的にオフセットされた２つの導波管セクションから構成されること、および、各横枝（１６ｃ、１７ｃ）の前記導波管の前記上壁に配置された前記結合スロット（２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）が整列し、前記上壁の２つの対向する縁部上に配置され、前記２つの横枝が前記パワースプリッタの中心軸の周りに回転対称性を有することを特徴とする、請求項１０に記載のパワースプリッタ。
【請求項１２】
前記２つの電力分配器（１６、１７）が、前記平面ＸＹに平行な同一平面Ｈ内に配置されていること、それらの横枝（１６ｃ、１７ｃ）が、重複領域（２０）内で交差し、平面Ｈ内のＴカプラによって互いに結合されていること、および、前記横枝の前記導波管が、前記平面Ｅ内のＴカプラによって前記側枝の前記導波管に結合されていることを特徴とする、請求項３に記載のパワースプリッタ。
【請求項１３】
前記平面Ｅ内の前記Ｔカプラにおいて、前記横枝（１６ｃ、１７ｃ）の前記導波管が、前記側枝（１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ）の対応する前記導波管内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１２に記載のパワースプリッタ。
【請求項１４】
前記２つの電力分配器（１６、１７）が、上下に重ね合わされた２つの独立した横枝（１６ｃ、１７ｃ）を備え、各横枝の前記導波管の前記より狭い壁のうちの１つが、それぞれの切欠部（９０）を備え、前記２つの分配器の２つの前記それぞれの切欠部が互いに当接していることを特徴とする、請求項３に記載のパワースプリッタ。
【請求項１５】
前記２つの分配器（１６、１７）における前記２つの側枝の前記４つの端部（４１、４２、４３、４４）が、曲げられ、対応する前記側導波管の前記上壁上に折り重ねられ、前記パワースプリッタの外側によって前記４つの非対称ＯＭＴ（１０）の前記アクセスポートにそれぞれ結合され、前記２つの分配器（１６、１７）が、上下に重ね合わされ、互いに対して垂直に配向していることを特徴とする、請求項７または８に記載のパワースプリッタ。
【請求項１６】
前記２つの分配器（１６、１７）の前記横枝が、前記平面ＸＹに平行な２つの異なる平面内に取り付けられ、かつ前記平面ＸＹの両側に位置し、前記平面ＸＹ内では、前記２つの分配器（１６、１７）の前記側枝が配置され、前記平面Ｅ内のＴカプラによって対応する前記分配器の前記側枝に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のパワースプリッタ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のパワースプリッタの複数からなるアレイであって、アレイ状に結合された４つの同一のパワースプリッタ（６１、６２、６３、６４）を備えた上層と、第５のパワースプリッタ（６５）を備えた下層とを備え、前記下層の前記第５のパワースプリッタ（６５）が、前記上層の前記４つのパワースプリッタに同相で給電する中央領域（８０）内に配置された給電ポートを備えることを特徴とする、アレイ。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のパワースプリッタと、前記パワースプリッタによってアレイ状に接続された少なくとも４つの基本放射源（３１、３２、３３、３４）とを備え、各基本放射源が、前記パワースプリッタにおける前記４つの非対称ＯＭＴ（１０）の前記放射開口部（１１）にそれぞれ結合されたアクセスポート（３７）を有することを特徴とする、小型放射素子。
【請求項１９】
前記パワースプリッタによってアレイ状に接続された５つの基本放射源を備え、前記第５の基本放射源が、前記スプリッタの前記給電ポートの延長部における前記導波管の上壁に配置された開口部（３０）内に配置され、かつ前記スプリッタの前記給電源に直接接続するように意図されていることを特徴とする、請求項１８に記載の小型放射素子。
【請求項２０】
各基本放射源（３１、３２、３３、３４）が、それぞれ下部および上部の２つの積み重ねられた同心ファブリ・ペロー共振器（３５、３６）を備えることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の小型放射素子。
【請求項２１】
それぞれ下部および上部の各ファブリ・ペロー共振器（３５、３６）が、正方形の断面を有することを特徴とする、請求項２０に記載の小型放射素子。
【請求項２２】
前記パワースプリッタによってアレイ状に接続されたすべての前記基本放射源（３１、３２、３３、３４）の前記上部空胴（３６）が、任意の内壁を取り除くことによって組み合わされ、すべての前記基本放射源に共通の単一の空胴（５０）を形成することを特徴とする、請求項２０または２１に記載の小型放射素子。
【請求項２３】
請求項１７に記載の複数のパワースプリッタからなるアレイと、前記スプリッタアレイに結合された少なくとも１６個の放射源とを備えることを特徴とする、小型放射素子。
【請求項２４】
請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの小型放射素子を備えることを特徴とする、平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型２偏波平面パワースプリッタ、複数のスプリッタからなるアレイ、小型放射素子、およびそのようなスプリッタを備えた平面アンテナに関する。本発明は、低周波数帯で動作する多重ビーム焦点面アレーアンテナの分野、より具体的には、Ｃ周波帯、Ｌ周波帯およびＳ周波帯の電気通信の分野に適用される。本発明はまた、特にＸ周波帯またはＫａ周波帯のアレーアンテナ用放射素子、さらに、特にＣ周波帯のグローバルカバレージ宇宙アンテナ用放射素子に適用される。
【背景技術】
【０００２】
これらの様々な用途に向け、放射素子は、単一または２重の偏波でコンパクトに励振され、高いＲＦ電力に対して動作し、かつ意図する用途に適合する帯域幅を有することが可能でなければならない。さらに、低周波数帯で動作する多重ビーム焦点面アレーアンテナ内で使用される放射素子は、表面効率が高く、寸法が小さく、重量が小さくなければならない。アレーアンテナ用の放射素子には、非常に小型のスプリッタの提供を必要とする一体化の目的がある。
【０００３】
高電力で低周波の用途では、使用される放射素子は一般に、金属ホーンである。しかしながら、これらのホーンは、非常に嵩高く、かなりの重量を有する。
【０００４】
金属ホーンに代わる解決策が、仏国特許第２９５９６１１号明細書に記載されている。この解決策は、２つのファブリ・ペロー共振器のスタックから構成された小型放射素子に関し、これは小型金属ホーンと比較して、放射素子の高さが５０％低くなる。しかしながら、この放射素子は、開口部の直径が２．５λ未満に制限される。ここでλは、使用される周波数帯の真空における中心波長を示す。
【０００５】
マイクロストリップ放射素子を備えた平面アンテナでは、放射開口部上にＲＦ信号を効果的に分配することができる。金属空胴と、スペーサおよび薄い誘電体基板から構成されたスタックと、マイクロストリップ回路とを関連付けることによって、低損失の平面素子を得ることができる。しかしながら、これらのアンテナは電力が限られている。
【０００６】
１０λより大きい開口部を備えた平面アンテナは、一般に、ＲＦ信号を長い長さの上をルーティングさせるための導波路技術のスプリッタと、ＲＦ信号を放射素子に局部的に分配するためのマイクロストリップ技術のスプリッタとを備える。ＲＦ信号は、導波路技術のスプリッタ内で分割され、このスプリッタの出力部における電力は低下することが多いため、マイクロストリップ技術のスプリッタによって、放射素子への信号の分配を終了させることができる。しかしながら、放射表面が非常に小さい場合、例えば、数波長の領域では、導波路技術およびマイクロストリップ技術のこのハイブリッド化は可能でない場合がある。実際、導波路技術の第１のスプリッタは大きすぎて、非常に小さい表面上に放射エネルギーを分配することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国特許発明第２９５９６１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、既存の解決策の問題を解決し、既存の放射素子に代わる、直径が２．５λ〜５λの中型放射開口部を有し、表面効率が高く、損失が低く、かつ高電力用途に適合する解決策を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これを行うために、本発明は、放射開口部を複数の部分に分けることであって、寸法が１．５λ〜２．５λの間で異なる各部分が、既知の種類の平面放射素子を備えること、および、次いで２偏波で動作する新規の小型平面パワースプリッタを使用することによって、アレイ状に放射素子を配置することからなる。
【００１０】
この目的のために、本発明は、２重直交偏波給電源に同相で結合するように意図された少なくとも４つの変換器を備えた小型２偏波平面パワースプリッタであって、４つの変換器が、各偏波に専用の２つの電力分配器を介してアレイ状に接続され、２つの分配器が、平面ＸＹに平行に取り付けられ、かつ互いに対して垂直に配向している小型２偏波平面パワースプリッタに関する。各変換器は、平面ＸＹ内に位置し、かつ互いに直交するように配向した２つのアクセスポートと、平面ＸＹに垂直で外側に開いている放射開口部とを備えた非対称直交モード変換器ＯＭＴであり、各電力分配器は、互いに平行に配置された少なくとも２つの側枝と、２つの側枝に垂直に結合された横枝と、平面ＸＹ内で４つの非対称ＯＭＴのそれぞれのアクセスポートにそれぞれ結合された側枝の４つの端部とを備え、各側枝および各横枝は、金属導波管から構成され、各分配器の横枝は、給電源に接続するように意図された給電ポートに結合されている。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、スプリッタの各導波管は、幅の異なる対の対向する４つの周壁によって画定された矩形セクションを備え、横枝および側枝の導波管は、平面ＸＹに平行なそれらのより幅広い周壁のうちの１つの周壁で平坦に取り付けられている。
【００１２】
本発明の異なる実施形態によれば、スプリッタの各導波管は、幅の異なる対の対向する４つの周壁によって画定された矩形セクションを備え、横枝の導波管は、それらのより幅広い周壁が平面ＸＹに垂直になるように、それらのより狭い周壁のうちの１つの周壁で取り付けられ、側枝の導波管は、平面ＸＹに平行なそれら２つのより幅広い周壁で平坦に取り付けられている。
【００１３】
本発明の異なる実施形態によれば、スプリッタの各導波管は、幅の異なる対の対向する４つの周壁によって画定された矩形セクションを備え、横枝の導波管および側枝の導波管は、それらのより幅広い周壁が平面ＸＹに垂直になるように、それらのより狭い周壁のうちの１つの周壁で取り付けられている。
【００１４】
給電ポートは、有利には、２つの分配器における横枝の導波管の壁に配置された結合スロットを備えてもよい。
【００１５】
あるいは、給電ポートは、パワースプリッタの横枝の重複領域内に配置された第５の対称または非対称ＯＭＴのアクセスポートであってもよい。
【００１６】
２つの電力分配器は、有利には平面ＸＹに平行に配置することができ、それらの横枝は、重複領域内で交差することができ、Ｔカプラによって互いに結合することができる。
【００１７】
あるいは、２つの電力分配器は、平面ＸＹに平行に配置することができ、それらの横枝は、重複領域内で互いに重ね合わせ、平面Ｅ内のＴカプラによって互いに結合することができる。
【００１８】
２つの横枝の導波管は、有利には、薄くした厚さＰを重複領域内に有し得る。
【００１９】
一実施形態によれば、２つの電力分配器の２つの横枝および４つの側枝は、平面ＸＹに平行なそれぞれ下部および上部の２つの異なる段に取り付けることができ、横枝の導波管の上壁に配置された結合スロットと、側枝の導波管の下壁に配置された対応する結合スロットとを介して、平面Ｅ内のＴカプラによって互いに結合することができる。
【００２０】
一実施形態によれば、各横枝の導波管は、給電するように意図された中央開口部の両側に位置し、かつ対応する横枝に垂直な方向に互いに対して直線的にオフセットされた２つの導波管セクションから構成することができ、各横枝の導波管の上壁に配置された結合スロットを整列させ、前記上壁の２つの対向する縁部上に配置することができ、次いで２つの横枝は、パワースプリッタの中心軸の周りに回転対称性を有する。
【００２１】
一実施形態によれば、２つの電力分配器は、平面ＸＹに平行な同一平面Ｈ内に配置することができ、それらの横枝は、重複領域内で交差し、平面Ｈ内のＴカプラによって互いに結合することができ、横枝の導波管は、平面Ｅ内のＴカプラによって側枝の導波管に結合することができる。
【００２２】
有利なことには、一実施形態によれば、平面Ｅ内のＴカプラにおいて、横枝の導波管を側枝の対応する導波管内に埋め込むことができる。
【００２３】
有利なことには、一実施形態によれば、２つの電力分配器は、上下に重ね合わされた２つの独立した横枝を備えることができ、各横枝の導波管のより狭い壁のうちの１つが、それぞれの切欠部を備え、２つの分配器の２つのそれぞれの切欠部が、互いに当接している。
【００２４】
一実施形態によれば、２つの分配器における２つの側枝の４つの端部は、曲げて、対応する側導波管の上壁上に折り重ね、パワースプリッタの外側によって４つの非対称ＯＭＴのアクセスポートにそれぞれ結合することができ、２つの分配器は、上下に重ね合わされ、互いに対して垂直に配向している。
【００２５】
一実施形態によれば、２つの分配器の横枝は、平面ＸＹに平行な２つの異なる平面内に取り付け、平面ＸＹの両側に位置付けすることができ、平面ＸＹ内では、２つの分配器の側枝が配置され、平面Ｅ内のＴカプラによって対応する分配器の側枝に結合されている。
【００２６】
本発明はまた、アレイ状に結合された４つの同一のパワースプリッタを備えた上層と、第５のパワースプリッタを備えた下層とを備えた複数のパワースプリッタからなるアレイであって、下層の第５のパワースプリッタが、上層の４つのパワースプリッタに同相で給電する中央領域内に配置された給電ポートを備えた複数のパワースプリッタからなるアレイに関する。
【００２７】
本発明はまた、パワースプリッタと、パワースプリッタによってアレイ状に接続された少なくとも４つの基本放射源とを備えた小型放射素子であって、各基本放射源は、パワースプリッタにおける４つの非対称ＯＭＴの放射開口部にそれぞれ結合されたアクセスポートを有する小型放射素子に関する。
【００２８】
小型放射素子は、パワースプリッタによってアレイ状に接続された５つの基本放射源を有利に備えることができ、第５の基本放射源は、スプリッタの給電ポートの延長部における導波管の上壁に配置された開口部内に配置され、かつスプリッタの給電源に直接接続するように意図されている。
【００２９】
各基本放射源は、有利には、それぞれ下部および上部の２つの積み重ねられた同心ファブリ・ペロー共振器を備えることができる。
【００３０】
それぞれ下部および上部の各ファブリ・ペロー共振器は、有利には、正方形の横断面を有し得る。
【００３１】
パワースプリッタによってアレイ状に接続されたすべての基本放射源の上部空胴は、任意の内壁を取り除くことによって有利に組み合わせることができ、すべての基本放射源に共通の単一の空胴を形成することができる。
【００３２】
一実施形態によれば、小型放射素子は、複数のパワースプリッタからなるアレイと、スプリッタアレイに結合された少なくとも１６個の放射源とを備えることができる。
【００３３】
最後に、本発明は、パワースプリッタを含む少なくとも１つの小型放射素子を備えた平面アンテナに関する。
【００３４】
本発明の他の特性および利点について、添付の概略図を参照しながら、単に例示的で非限定例として挙げる以下の記載で明確に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】本発明による、小型スプリッタ内で使用することができる非対称ＯＭＴの第１の例の斜視図を示す。
【図１ｂ】本発明による、小型スプリッタ内で使用することができる非対称ＯＭＴの第２の例の斜視図を示す。
【図１ｃ】本発明による、小型スプリッタ内で使用することができる非対称ＯＭＴの第３の例の斜視図を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態による、横枝が交差している、中央枝と横枝との間に平面Ｈ内のＴカプラを備えた小型２偏波平面スプリッタの第１の例の斜視図を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態による分配器の例の斜視図を示す。
【図４ａ】本発明の第２の実施形態による、横枝が互いに重ね合わされている、平面Ｈ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第２の例の底面図を示す。
【図４ｂ】本発明の第２の実施形態による、横枝が互いに重ね合わされている、平面Ｈ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第２の例の上面図を示す。
【図５ａ】本発明の第３の実施形態による、側枝と横枝との間に平面Ｅ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第３の例の２段を図示する斜視図を示す。
【図５ｂ】本発明の第３の実施形態による、側枝と横枝との間に平面Ｅ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第３の例の別の２段を図示する斜視図を示す。
【図６ａ】本発明の第４の実施形態による、平面Ｅ内のＴカプラを備えた回転不変の小型平面スプリッタの第４の例における下段を図示する斜視図を示す。
【図６ｂ】本発明の第４の実施形態による、平面Ｅ内のＴカプラを備えた回転不変の小型平面スプリッタの第４の例における非対称ＯＭＴのない重ね合わされた２段を図示する斜視図を示す。
【図６ｃ】本発明の第４の実施形態による、平面Ｅ内のＴカプラを備えた回転不変の小型平面スプリッタの第４の例における非対称ＯＭＴを備えた重ね合わされた２段を図示する斜視図を示す。
【図７ａ】本発明の第５の実施形態による、２つの分配器の横枝が、側枝を含む平面の両側に配置されている、側枝と横枝との間に平面Ｅ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第５の例を図示する上面図を示す。
【図７ｂ】本発明の第５の実施形態による、２つの分配器の横枝が、側枝を含む平面の両側に配置されている、側枝と横枝との間に平面Ｅ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第５の例を図示する底面図を示す。
【図７ｃ】本発明の第５の実施形態による、４つの非対称ＯＭＴに結合された２つの分配器の４つの側枝の上面図を示す。
【図７ｄ】本発明の第５の実施形態による分配器の横枝の上面図を示す。
【図８ａ】本発明の第６の実施形態による、横枝の導波管が、それらのより幅広い表面が平面ＸＹに垂直になるように、それらの縁部に取り付けられている、側枝と横枝との間に平面Ｅ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第６の例の斜視図を示す。
【図８ｂ】本発明による、図８ａに示した第６の例示的実施形態に対応する平面Ｅ内のＴカプラにおける側枝と横枝との接合部の詳細図を示す。
【図８ｃ】本発明の第６の実施形態による小型平面スプリッタの底面図を示す。
【図８ｄ】本発明の第６の実施形態による小型平面スプリッタの側面図を示す。
【図８ｅ】本発明による、第５の中央放射源の給電の位相オフセットを調整するように意図された導波管セクションの分解詳細図を示す。
【図９ａ】本発明の第７の実施形態による、横枝の導波管および側枝の導波管が、それらのより幅広い表面が平面ＸＹに垂直になるように、それらの縁部に取り付けられており、ＯＭＴが省略されている、側枝と横枝との間に平面Ｅ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第７の例の斜視図を示す。
【図９ｂ】本発明の第８の実施形態による、横枝の導波管が縁部に取り付けられ、２つの分配器の横枝が独立しており、それぞれの切欠部が設けられている小型平面スプリッタの第８の例の斜視図を示す。
【図９ｃ】図９ｂに示したスプリッタの分配器の正面図を示す。
【図１０ａ】本発明の第９の実施形態による分配器の上面図を示す。
【図１０ｂ】本発明の第９の実施形態による、２つの分配器が、重ね合わされ、曲げられて折り重ねられた端部を備え、非対称ＯＭＴが、スプリッタの外側に向かって配向したそれらのアクセスポートによって給電されている、平面Ｈ内のＴカプラを備えた小型平面スプリッタの第９の例の上面図を示す。
【図１１ａ】本発明の任意の実施形態による小型スプリッタを備えた放射素子の例の斜視図を示す。
【図１１ｂ】本発明の任意の実施形態による小型スプリッタを備えた放射素子の別の例の斜視図を示す。
【図１２ａ】本発明による、積み重ねられたファブリ・ペロー共振器から構成された放射源の例の断面図を示す。
【図１２ｂ】本発明による、積み重ねられたファブリ・ペロー共振器から構成された放射源の例の上面図を示す。
【図１３】本発明による、複数のパワースプリッタからなるアレイの例の分解概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明によれば、小型２偏波平面パワースプリッタは、同一平面ＸＹに平行に取り付けられ、互いに対して垂直に配向した２つの電力分配器１６、１７を介してアレイ状に接続され、かつ２つの直交偏波で動作する給電源に同相で結合するように意図された、少なくとも４つの非対称直交モード変換器ＯＭＴ１０を備える。各非対称ＯＭＴ１０は、同一平面ＸＹ内に位置し、互いに直交するように配向した２つのアクセスポート１２、１３と、平面ＸＹに垂直で外側に開いている放射開口部１１とを備える。２つのアクセスポートは、２つの直交偏波によって給電するように意図されたものである。２つの分配器は、有利には同一である。各電力分配器１６、１７は、互いに平行に配置された少なくとも２つの側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂと、２つの側枝に垂直に結合された横枝１６ｃ、１７ｃとを備える。２つの電力分配器１６、１７は、互いに対して垂直に配向しているため、２つの分配器１６、１７の２つの横枝１６ｃ、１７ｃは、互いに垂直であり、２つの横枝が交差し、または互いに重なり合わされ得る重複領域２０内で出会う。したがって、重複領域は、パワースプリッタの中央領域内に位置するが、４つの非対称ＯＭＴ１０は、パワースプリッタの周辺領域内に位置し、各非対称ＯＭＴの２つのアクセスポートは、平面ＸＹ内で２つの分配器にそれぞれ結合されている。したがって、各非対称ＯＭＴは、平面ＸＹ内で２つの分配器それぞれの側枝の端部にそれぞれ結合されたその２つのアクセスポートを有する。したがって、４つの非対称ＯＭＴのアクセスポートはすべて、平面ＸＹ内の、２つの分配器における側枝のそれぞれの端部の延長部内に位置し、これによって、特に小型の平面パワースプリッタを得ることができる。２つの分配器１６、１７の側枝および横枝はそれぞれ、互いに結合された、例えば矩形セクションを有する、側金属導波管および横金属導波管を備える。本発明の異なる実施形態によれば、金属導波管は、平面ＸＹに平行な、導波管の大きい側面と呼ばれるそれらのより幅広い壁で、または、それらの縁部、導波管の小さい側面とも呼ばれる平面ＸＹに垂直なそれらのより幅広い壁で、平坦に取り付けることができる。本発明の異なる実施形態によれば、異なる導波管間の結合は、平面Ｈまたは平面Ｅ内のＴカプラによって実施することができる。
【００３７】
定義によって、Ｔカプラは、入力アクセスを備えた入力導波管と、出力アクセスをそれぞれが備えた２つの側出力導波管との間のＴ形状の接合部である。平面Ｈ内のＴカプラは、２つの出力アクセスが、入力導波管内の磁界Ｈに平行な面内に延在するＴカプラである。平面Ｅ内のＴカプラは、２つの出力アクセスが、入力導波管内の電界Ｅに平行な面内に延在するＴカプラである。したがって、入力導波管がそのより幅広い壁で平坦に取り付けられた場合、平面Ｈ内のカプラの２つの出力導波管は、平面ＸＹに平行であり、平面Ｅ内のカプラの２つの出力導波管は、平面ＸＹに垂直である。反対に、入力導波管が縁部、すなわち、そのより狭い壁で取り付けられた場合、平面Ｅ内のカプラの２つの出力導波管は、平面ＸＹに平行である。
【００３８】
各分配器の２つの側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの４つの端部は、対応する分配器の４つのアクセスポートを構成する。各分配器の４つのアクセスポートは、４つの非対称ＯＭＴ１０の第１のアクセスポート１２にそれぞれ、第２のアクセスポート１３にそれぞれ結合されている。したがって、アレイ状に接続された４つの非対称ＯＭＴ１０は、２つの分配器の４つの側枝によって画定された正方形または長方形の平面網目の４つの角上に配置され、各非対称ＯＭＴ１０は、互いに垂直に配向し、２つの分配器１６、１７にそれぞれ接続され、かつ２つの直交偏波によってそれぞれ給電するように意図された２つのアクセスポート１２、１３を備える。偏波は、直線であっても、円形であってもよい。パワースプリッタの各分配器は、給電源に接続するように意図され、かつ、例えば重複領域内の各分配器１６、１７の横枝１６ｃ、１７ｃに結合された入力励振ポートを備える。この入力励振ポートは、給電ポート１、２にそれぞれ接続された結合スロット２１、２２を備えてもよく、給電ポートは、パワースプリッタの重複領域２０内に配置された対称または非対称ＯＭＴのアクセスポートであり得る。
【００３９】
図１ａおよび図１ｂは、本発明による小型非対称ＯＭＴの２つの例示的実施形態を示す。非対称ＯＭＴ１０は、同一平面ＸＹ内に位置する対で正反対を向いた４つのポートを備えた交差接合部と、平面ＸＹに垂直で、交差接合部の上方に配置された放射開口部１１とを備える。交差接合部の２つの第１のポートは、短絡スタブ１４、１５に接続されている。各スタブ１４、１５に対向する２つの第２のポート１２および１３は、２つの直交偏波によって動作するアクセスポートである。各スタブ１４、１５の長さＳ１は、対向するアクセスポート１２、１３に給電する入射波に対して反対の位相の波を反射するように調整されている。２つのアクセスポート１２および１３は、２つの直交偏波をそれぞれ放射開口部１１の方へ結合する。所定の周波数周波帯にわたって、２つのアクセスポート１２と１３との結合を最小化するために、開口部内のスタブによって低減され、１つまたは複数のアイリス６のインピーダンスと組み合わされたインピーダンスが、給電されたアクセスの特性インピーダンスに近い値を有するように、スタブ１４、１５の幅Ｓ２を調整することができる。図１ｂに示すように、金属ピラミッド５もまた、ＯＭＴの下面上に挿入し、放射開口部１１の方へ結合しやすくすることができる。さらに図１ｂに示すように、アクセスポート１２、１３の非対称性を補償するために、それぞれ距離ｄ１、ｄ２だけ、中心に関して、また交差接合部の対称軸に平行な２つの方向に従って、放射開口部１１をオフセットすることができる。したがって、ＯＭＴの中心動作周波数に対して１０％の帯域幅にわたって、２つのアクセスポート１２と、１３との間に２０ｄＢの分離を実施することができる。
【００４０】
図１ｃは、本発明による小型非対称ＯＭＴの第３の例を示す。図１ａおよび図１ｂに示した非対称ＯＭＴの２つの例と異なり、この第３の例によれば、非対称ＯＭＴは、軸Ｚに平行な長手軸を有する主導波管と、互いに直交し、結合スロットを介して主導波管に結合された２つの横枝とを備える。結合スロットは、長手軸に平行に配向するように、主導波管の壁に配置されている。主導波管は、ホーンまたはファブリ・ペロー共振器源などの放射源に接続するように意図された放射開口部１１を備えた端部を備え、２つの横枝は、本発明によるパワースプリッタの側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの導波管を接続することができるＯＭＴの２つの直交アクセスポート１２、１３を構成する。しかしながら、結合スロットは、軸Ｚに平行に配向しているため、ＯＭＴの横枝およびＯＭＴのアクセスポートもまた、軸Ｚに平行に配向している。次いで、ＯＭＴのアクセスポートのこの配向により、パワースプリッタの側導波管は、それらのより幅広い周壁が平面ＸＹに垂直になるように、それらの縁部、すなわち、それらのより狭い周壁のうちの１つの周壁で取り付けることができる。
【００４１】
図１１ａおよび図１１ｂに関して以下に説明するように、４つの非対称ＯＭＴ１０であって、それらが結合されている２つの分配器の４つの側枝によって形成された網目の４つの角上に配置された４つのＯＭＴを次いで、それらに同相で、かつ２重の直線または円形の偏光で給電するために、４つの非対称ＯＭＴ１０の４つの放射開口部１１にそれぞれ結合された４つの放射源と、それぞれ関連付けることができる。次いで、アセンブリは、小型放射素子を構成し、その寸法は、パワースプリッタの導波管の長さを調整することによって、要件に応じて調整することができる。アレイ状に配置された４つの放射源は、金属ホーンもしくは積み重ねられたファブリ・ペロー共振器要素であってもよく、または、各非対称ＯＭＴ１０によって送られる電力が可能にするならば、平面放射源であってもよい。このことにより、幅広く、高効率の低損失放射開口部を得ることができ、これは、利得を最大にし、対応するアンテナの第２のローブのレベルを制限するために不可欠である。
【００４２】
本発明の第１の実施形態によれば、２つの分配器１６、１７は同一であり、同一平面ＸＹ内で互いに対して垂直に、導波管の伝搬方向に平行に取り付けられ、それらそれぞれの横枝１６ｃ、１７ｃは、重複領域内で交差する。側導波管および横導波管はすべて、平面ＸＹに平行なそれらのより幅広い周壁で平坦に取り付けられ、各分配器の側枝および横枝における各側導波管と各横導波管との接続が、平面Ｈ内のＴカプラによって実施される。各分配器１６、１７の給電は、例えば、２つの直交偏波で動作する給電源に接続された２つの異なる給電ポートによって実施することができ、２つの給電ポートは、対応する横導波管１６ｃ、１７ｃの壁に、平面ＸＹに平行に配置されたそれぞれの結合スロット２１、２２によって、分配器にそれぞれ結合されている。２つの結合スロット２１、２２は、図２に示すように、対応する横導波管１６ｃ、１７ｃの下壁または上壁に配置することができる。あるいは、各分配器１６、１７の給電もまた、２つの分配器１６、１７における２つの横枝の重複領域２０内に配置された４つのアクセスポートを備えた対称ＯＭＴによって、実施することができる。同一の偏波に対応する４つの非対称ＯＭＴ１０の励振スロットが、同相で励振されるように、かつ、４つの非対称ＯＭＴ１０と関連する、図２に示していないアレイ状に配置された４つの放射源のコヒーレント励振を得るために、側枝と横枝との接合が平面Ｈ内のＴカプラによって実施される図２および図３の場合、誘導された半波長と長さが等しいスタブを、各横導波管のセクションのうちの１つの上に加える必要がある。スタブによって提供される追加的な長さを考慮して、このスプリッタにより、約２λだけ離された放射源の励振、ひいては４λ程度の放射素子の実施が可能となる。しかしながら、このスプリッタは非対称であり、異なる偏波を有するアクセスポート間を結合し、交差偏波の励振を引き起こす危険があるために、放射素子の性能に悪影響をもたらす。
【００４３】
図４ａおよび図４ｂに示した本発明の第２の実施形態によれば、２つの分配器１６、１７は、同一平面ＸＹ内に互いに対して垂直に取り付けられているが、重複領域内では、それらそれぞれの横枝１６ｃ、１７ｃが、上下に重ね合わされている。重ね合わせは、横枝を曲げ、または図４ｂに示すようにそれらの断面を徐々に小さくすることによって、実施することができる。したがって、図４ａに示した底面図および図４ｂ示した上面図では、分配器１６の横枝１６ｃは、分配器１７の横枝１７ｃの下方を通過する。各分配器の横枝１６ｃ、１７ｃは、各対応する横導波管１６ｃ、１７ｃの下壁に配置されたそれぞれの入力ポート１、２に結合され、２つの横枝の２つの入力ポート１、２は、直交偏波を有する。したがって、２つの分配器１６、１７の２つの横枝は交差せず、これによって、２つの分配器１６、１７の２つの入力ポート１と２との結合を低減することができる。各分配器の側枝および横枝の各側導波管と各横導波管との接続は、平面Ｈ内のＴカプラによって実施される。導波管の重ね合わせを可能にするために、横枝１６ｃ、１７ｃの導波管は、重複領域内の２つの横導波管の合計厚が、単一の導波管の通常の厚さＰに一致するように、薄くした厚さを重複領域内に有する。
【００４４】
本発明の第３の実施形態によれば、各分配器１６、１７の各側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂと、横枝１６ｃ、１７ｃとの接続は、平面Ｅ内のＴカプラによって実施される。この場合、例えば図５ａおよび図５ｂに示すように、２つの分配器の２つの横導波管１６ｃ、１７ｃおよび４つの側導波管１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂは、平面ＸＹに平行な２つの異なる段に取り付けられている。例えば、下段は、平面Ｈ内で交差する２つの横導波管１６ｃ、１７ｃから構成されてもよく、上段は、正方形網目の４つの角上に取り付けられた４つのＯＭＴ１０に結合された４つの側導波管１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂから構成されてもよい。この場合、各横導波管と同一分配器の２つの側導波管との平面Ｅ内での結合は、横導波管の２つの端部上の上壁に配置された２つのそれぞれの結合スロット２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂによって、および、分配器の各側導波管の下壁の中央に配置された２つの対応するスロット２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂによって実施される。２つの直交偏波によって各分配器を給電するための２つの結合スロット２１、２２は、２つの横枝１６ｃ、１７ｃの交差領域内に位置し、横導波管の下壁に配置されたスロットまたは交差領域内に配置された第５の非対称ＯＭＴのいずれであってもよい。各分配器の側枝と横枝との結合は平面Ｅ内であるため、横導波管の交差領域の両側に配置された各横導波管の２つのセクションは、同相で給電される。これにより、分配器の横枝上にスタブを加える必要なく、４つの非対称ＯＭＴ１０を同相で励振することができ、得られる放射素子のコンパクト性を改善する。さらに、各分配器は次いで、４つの非対称ＯＭＴ１０の配置に関して対称であり、それによって、得られる放射素子の帯域幅が改善される。しかしながら、側導波管を対称的に励振するためには、各側導波管および各横導波管に配置された結合スロットを、対応する導波管に関して非対称に配置する必要がある。特に、図５ａおよび図５ｂでは、結合スロット２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂは、横導波管の端部に配置され、結合スロット２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂは、側導波管の中心ではなく端部に配置されている。したがって、本発明の第１の実施形態のように、これによって、パワースプリッタの非対称性が生じ、これは、異なる偏波で動作する非対称ＯＭＴ１０のアクセスポート間を結合し、交差偏波の励振を引き起こすおそれがある。
【００４５】
図６ａ、図６ｂ、図６ｃに示した本発明の第４の実施形態によれば、各分配器の各側導波管と各横導波管との接続は、図５ａおよび図５ｂのような平面Ｅ内のＴカプラによって実施されるが、図６ａに示した下段の図は、各横導波管の２つの端部上に配置された結合スロットが、横導波管の上壁の２つの対向する縁部上に配置されていることを示す。分配器を給電するよう意図された中央開口部２０が位置する交差領域の両側に位置する２つの横導波管セクションは、整列していないが、各横導波管の対向する縁部上に配置された結合スロット２３ａ、２３ｂおよび２４ａ、２４ｂそれぞれは、整列し、中央開口部に関して対称に配置されるように、対応する横枝に垂直な方向に互いに対して直線的にオフセットされている。図６ｂは、非対称ＯＭＴ１０を省略した、上下に重ね合わせた場合の下部および上部の２段の構成を示す底面図である。図６ｃは、非対称ＯＭＴ１０が２つの分配器の４つの端部に結合されている、重ね合わされた２段の上面図である。横導波管および側導波管に配置された結合スロットは、対で互いに一致する。この構成では、横導波管は次いで、パワースプリッタの中心軸の周りに回転対称性を有する。したがって、スプリッタは、回転不変構成を有する。この回転不変性は、給電が円形偏光で行われる場合に、直交偏波のアクセスポート間の優れた分離をこの構成に提供する。
【００４６】
図７ａの上面図および図７ｂの底面図に示した本発明の第５の実施形態によれば、各分配器の各側枝と各横枝との接続は、平面Ｅ内のＴカプラによって実施されるが、２つの分配器の横枝は、同一平面内に位置しない。２つの分配器の横枝１６ｃ、１７ｃは、側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂを含む平面の両側に配置され、互いに垂直な２つの方向に従って取り付けられている。したがって、２つの分配器の横枝１６ｃ、１７ｃは、交差せず、互いに重ね合わされていない。したがって、スプリッタは、下段、中央段および上段の３つの異なる段を備える。上段は、第１の分配器の横枝１６ｃおよび２つの側枝１６ａ、１６ｂに配置された対応する結合スロットによって、第１の分配器の２つの側枝に平面Ｅ内で結合された第１の分配器の横枝を備える。同様に、下段は、第２の分配器の横枝１７ｃおよび２つの側枝１７ａ、１７ｂに配置された対応する結合スロットによって、第２の分配器の２つの側枝に平面Ｅ内で結合された第２の分配器の横枝を備える。したがって、下段は、上段と同一の構造を有するが、上段に対して垂直な方向に配向している。横枝１６ｃは、第１の分配器の給電入力ポートを備え、横枝１７ｃは、第２の分配器の給電入力ポートを備える。図７ｃは、４つの非対称ＯＭＴ１０に結合された２つの分配器の４つの側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの上面図であり、第２の分配器の対向する２つの側枝１７ａ、１７ｂに配置された２つの結合スロットを示す。図７ｄは、第１の分配器の横枝１６ｃの底面図であり、第１の分配器の２つの対向する側枝１６ａ、１６ｂに配置された対応する２つの結合スロットに対向して配置するように意図されている２つの結合スロットを示す。
【００４７】
本発明の第６の好ましい実施形態によれば、図８ａ、図８ｂ、図８ｃおよび図８ｄに示すように、小型平面スプリッタの横枝１６ｃ、１７ｃの導波管は、それらのより幅広い壁が平面ＸＹに垂直になるようにそれらの縁部に取り付けることができ、側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの導波管は、平面ＸＹに平行なそれらのより幅広い壁で平坦に取り付けられている。図８ｂの詳細図に示すように、横枝と側枝との接合部で、横枝１６ｃ、１７ｃの導波管が、対応する側導波管１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ内に埋め込まれ、それによって、スプリッタの厚さは、それらのより幅広い壁の幅Ｌに制限される。この場合、２つ横枝１６ｃ、１７ｃは、スプリッタの中央で交差し、側導波管と横導波管との接合部は、接合部でいかなる結合スロットも必要としない平面Ｅ内のカプラである。側枝および横枝の導波管は交差し、スプリッタの中央に配置され、かつ２つの直交偏波で動作する給電源に接続されたアクセスポートによって励振される。この平面スプリッタ構造は、完全に対称で、より実施しやすく、上に説明したスプリッタのすべての例のうちで最も小型ものであるという利点を有する。平面スプリッタの中央アクセスポートは、非対称ＯＭＴによって、またはその代わりに対称ＯＭＴによって給電することができる。スプリッタのこの第６の例の構造は完全に対称であるため、例えば直接放射を有する第５の放射源を、スプリッタの中央の、スプリッタの横導波管１６ｃ、１７ｃの上壁に配置された開口部３０内に配置することができる。直接放射を有する第５の放射源は、平面スプリッタの中央給電アクセスの延長部内に位置することができ、スプリッタの横導波管の下壁内に位置するスプリッタの中央給電源に直接接続してもよい。この第５の放射源を追加することにより、アレイ状に接続されたすべての放射源によって実施される放射開口部の全面にわたってエネルギーをより良好に分配することができる。しかしながら、中央給電アクセスは、４つのＯＭＴ１０の４つの周辺アクセスと同相でなくてもよい。この場合、中央アクセスを４つの周辺アクセスと同相にするためには、パワースプリッタの中央開口部３０内に収容された導波管セクションを、中央給電アクセスと第５の放射源との間に加えることが必要な場合がある。導波管セクションが、パワースプリッタの厚さを著しく増加させないように、図８ｅの分解図で概略的に示すように、導波管２７自体の上に折り重ねられ、下部結合スロット２８および上部結合スロット２９を備えた導波管２７の４つのセクションを使用することによって、位相オフセットを実施することができる。明確に理解することができるように、４つの導波管セクションを互いに離して示すが、それらは、パワースプリッタの中央開口部３０内に並べて挿入するように意図されている。しかしながら、この第５の放射源の追加は、その横導波管が、それらの縁部に取り付けられている平面Ｅ内のＴカプラの場合のみに可能である。他の構成では、この放射源は、中央に配置されず、さらには、平面Ｈ内のカプラを備えた構成では、この第５の放射源の直交励振偏波は、コヒーレントではないであろう。
【００４８】
図９ａに示した本発明の第７の実施形態によれば、パワースプリッタの側導波管および横導波管はすべて、それらのより幅広い周壁が平面ＸＹに垂直になるように、それらの縁部、すなわちそれらのより狭い周壁のうちの１つの周壁で取り付けられている。次いで、横導波管は、平面Ｅ内のＴカプラによって側導波管に結合されている。この場合、パワースプリッタによって給電される４つの非対称ＯＭＴはすべて、図１ｃに関して説明した実施形態と一致している。図９ａでは、２つの分配器の横枝１６ｃ、１７ｃは、スプリッタの中心で交差し、２つの直交偏波で動作する給電源に接続された給電ポート１、２は、交差領域内に位置する。この配置は非常に小型であるが、交差領域の存在により、交差偏波の寄生定常モードが現われ、それによりスプリッタの動作帯域が狭くなり得る。
【００４９】
図９ｂおよび図９ｃに示した本発明の第８の実施形態によれば、２つの分配器の横枝１６ｃ、１７ｃは交差せず、独立し、上下に重ね合わされているが、パワースプリッタの横枝１６ｃ、１７ｃの導波管は、平面ＸＹに平行なそれらのより狭い壁で、それらの縁部に取り付けられている。側枝１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂは、それらのより幅広い壁で平坦に取り付けられ、平面Ｅ内で横枝に結合されている。それぞれ下部および上部の各分配器の横枝は次いで、それぞれの給電ポートを備え、２つの給電ポート１、２は、平面ＸＹに垂直な方向に従って配向し、分配器の下壁および上壁上にそれぞれ配置されている。厚さの点から、すなわち平面ＸＹに垂直な方向において、パワースプリッタの寸法を縮小するために、各分配器は、給電ポートに対向するその壁に、幅が、横枝の導波管の小さい側面の幅と少なくとも等しく、高さが、横枝の導波管の大きい側面の幅の半分以下の切欠部９０を備える。これらの状態では、上部分配器の横枝は、下部分配器の横枝の上方に垂直に取り付けられ、２つの分配器のそれぞれの切欠部は、互いに当接している。次いで、２つの分配器の２つの横枝は離され、互いに独立し、２つの偏波間の良好な分離を可能にする。したがって、この第８の実施形態で得られるスプリッタでは、交差偏波モードが生じない。
【００５０】
本発明の最初の８つの実施形態では、ＯＭＴは、スプリッタの内側に向かって配向したそれらの入力アクセスポートによって給電される。また、例えば本発明の第９の実施形態の図１０ａおよび図１０ｂに示すように、ＯＭＴが、スプリッタの外側に向かって配向したそれらのアクセスポートによって給電されるように、スプリッタの側導波管の端部を折り重ねることもできる。図１０ａに示した上面図では、各分配器１６、１７は、２つの側枝と、図２および図３のような平面Ｈ内のＴカプラによって２つの側枝に結合された１つの横枝とから構成される。さらに、各分配器における２つの側枝の側導波管の４つの端部４１、４２、４３、４４は、各分配器の出力ポート４５、４６、４７、４８が、前記上壁の上方に配置されるように、曲げられ、対応する側導波管の上壁上に折り重ねられる。各分配器１６、１７は、平面Ｈ内で分配器の横枝に結合された給電入力ポート１、２を備える。給電入力ポート１、２は、平面Ｈ内にあるため、給電入力ポートと横導波管との間に結合スロットは必要ない。組み立てられたスプリッタを図示する図１０ｂの上面図に示すように、２つの分配器１６、１７は、２つの異なる段に、方向Ｚに従って上下に重ね合わされ、互いに対して垂直に配向している。第１の分配器１６の４つの出力ポートおよび第２の分配器１７の４つの出力ポートは、スプリッタの第３の段に、対で直交するように配置され、４つの非対称ＯＭＴ１０の対応する直交入力ポートに、外側によってそれぞれ結合されている。したがって、この第９の実施形態では、４つの非対称ＯＭＴは、スプリッタの外側に向かって配向したそれらのアクセスポートによって給電されるが、他のすべての実施形態では、４つのＯＭＴは、スプリッタの内側に向かって配向したそれらのアクセスポートによって給電される。構成が平面Ｈ内のＴカプラを備えたスプリッタの図１０ａおよび図１０ｂに明示するような、スプリッタの外側に向かって配向したそれらのアクセスポートによってＯＭＴに給電するという原理はまた、構成が平面Ｅ内のＴカプラを備えたスプリッタに適用することもできる。
【００５１】
図１１ａおよび図１１ｂは、本発明の任意の実施形態による小型スプリッタを備えた放射素子の２つの例における２つの斜視図を示す。放射素子は、４つの同一の基本放射源３１、３２、３３、３４のアレイから構成され、それら基本放射源は、各放射源が結合されているスプリッタの４つの非対称ＯＭＴ１０それぞれの放射開口部によって伝えられる２つの直交偏波によって同相で給電するように意図されている。各基本放射源は、例えば、小型ホーンまたはファブリ・ペロー共振器のスタックから構成されてもよい。
【００５２】
積み重ねられたファブリ・ペロー共振器から構成された基本放射源の断面および上面図の概略例を、図１２ａおよび図１２ｂに示す。基本放射源３１は、２つの積み重ねられた同心共振空胴３５、３６を備え、各空胴は、接地面を構成する金属下壁および金属側壁によって画定され、上部空胴３６は、寸法が下部空胴３５より大きい。下部空胴３５は、２偏波で動作する励振手段に結合するように意図された給電入力ポート３７を備える。入力ポート３７は、例えば、給電導波管、または例えば下部空胴３５の接地面３８全体にわたって下部空胴内へ外側に開いている入力開口部であってもよい。各空胴の断面は、円形、正方形、六角形、または任意の他の形状であってもよい。しかしながら、正方形網目状のアレイ形成に適合するために、各空胴の断面は、正方形のものとして選択されることが好ましい。各共振空胴３５、３６は、上壁を形成するそれぞれのフード５１、５２を備えてもよく、フードは、例えば部分的に反射面を形成し、共振空胴の励振を増加させる金属グリッドから構成され得る。２偏波の動作には、金属グリッドは二次元でなければならない。例えば筒形状の、同心金属波形部５３は、この空胴内の上部モードの励振を制御し、制限するために、上部空胴の接地面３９の下方に配置することができる。
【００５３】
本発明によれば、図１１ａに示すように、各基本放射源の下部共振空胴の入力アクセスポート３７は、非対称ＯＭＴ１０の放射開口部に結合されている。アレイ状の４つの放射源を用いて得られた放射開口部上の電界の分布を改善するために、図１１ｂの代替実施形態に示すように、アレイ状の４つの放射源の４つの上部共振空胴を組み合わせて、上部共振空胴の金属内壁を取り除くことができる。次いで、ファブリ・ペロー共振器を備えた４つの放射源の４つの上部共振空胴は、アレイ状の４つの放射源に共通の単一の上部共振空胴５０と置き換えられ、４つの下部共振空胴上に積み重ねられる。このように得られた放射素子は、導波路技術において非常に小型であり、寸法が２．５λ〜４λの広い放射開口部を備え、表面効率が高く、損失が低く、電力用途に適合する。さらに、本発明の第６の実施形態で説明したように、パワースプリッタが完全に対称的な構造を有する場合には、放射源のアレイは、第５の中央基本放射源を備えて、得られた放射開口部の表面効率を再度改善してもよい。
【００５４】
図１３の例に示すように、より大きい放射開口部を得るために、より多くの放射源に給電するのに複数のパワースプリッタをアレイ状に結合することができる。パワースプリッタの２段は、図１３の例のように示される。上層は、例えば、正方形または矩形の網目によって、同相で給電され、並んで位置付けされた４つの同一のパワースプリッタ６１、６２、６３、６４を備え、下層は、上層の４つのスプリッタに同相で給電する第５のパワースプリッタ６５を備える。下層の第５のパワースプリッタ６５は、正方形または矩形の網目の４つの角上に位置付けされ、かつ第１のアレイ状に結合された４つの非対称ＯＭＴ１０を備える。４つのＯＭＴ１０は、スプリッタ６５の中央領域８０内に配置され、かつ給電源に接続するように意図された給電ポートによって同相で給電され、中央領域８０は、パワースプリッタ６５における２つの分配器の横枝の重複領域２０に対応する。４つのＯＭＴ１０の放射開口部６６、６７、６８、６９は、上層の４つのスプリッタの４つの中央アクセス７６、７７、７８、７９にそれぞれ結合された４つの同相給電アクセスを構成する。この目的のために、下層の第５のパワースプリッタ６５の異なる側導波管および横導波管は、上層の２つのパワースプリッタの２つの給電アクセスを離す距離に適応する長さを有する。上層の各パワースプリッタは、アレイ状に結合され、かつそれらの中央給電アクセス７６、７７、７８、７９によって同相で給電される４つの非対称ＯＭＴ１０を備える。上層のスプリッタの給電アクセスは、下層の４つのＯＭＴ１０によって同相で給電されるため、上層のすべてのＯＭＴ１０の放射開口部７０は同相である。放射源、例えば放射ホーンまたはファブリ・ペロー共振器は、アレイ状に結合されたパワースプリッタによって同相で給電するために、上層のすべてのＯＭＴ１０の放射開口部のそれぞれに結合することができ、したがって、放射開口部の寸法が４倍の単一の放射素子を構成してもよい。
【００５５】
本発明について、特定の実施形態に関連して説明してきたが、本発明はそれらに全く限定されず、説明した手段のすべての技術的な等価物、さらにそれらの組合せが本発明の範囲内にあれば、それらを含むことは明白である。
【符号の説明】
【００５６】
１、２  給電ポート
１０  非対称直交モード変換器（ＯＭＴ）
１１  放射開口部
１２、１３、３７  アクセスポート
１６、１７  電力分配器
１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ  電力分配器の側枝
１６ｃ、１７ｃ  電力分配器の横枝
２０  重複領域
２１、２２、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ  結合スロット
３０  導波管の上壁に配置された開口部
３１、３２、３３、３４  基本放射源
３５、３６  共振空胴
４１、４２、４３、４４  側枝の端部
５０  基本放射源に共通の単一の空胴
６１、６２、６３、６４、６５  パワースプリッタ
８０  中央領域
９０  切欠部
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2015091134000001.pdf