(57)【要約】  電力合成アレイ及び電力合成アレイにおいて性能を向上させる方法は、複数のスロットラインモジュールが配置された導波管エンクロージャを含む。スロットラインモジュールは、該スロットラインモジュール構成にわたる電磁界強度の差異を克服して位相変化に対処するために異なる物理特性を有する入力及び出力アンテナを含む。異なる物理特性は、長手方向位置、厚さ、誘電率、及び回路素子構成の差異を含む。本要約は、サーチャ又は他の読者が技術的開示の内容を迅速に確認できるようにする要約を必要とする規則に則って提供するものである点を強調しておく。本要約が請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するのに用いられることにはならないといった理解に従うものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電磁界を支持する入力導波管セクションによって入力側に定められ、出力電磁界を支持する出力導波管セクションによって出力側に定められた導波管エンクロージャと、
伝播方向と基本モードで前記導波管エンクロージャによって支持される電界方向との両方向に対し直角方向として定義されるＨ方向に沿って、前記導波管エンクロージャ内に前記入力導波管セクションと前記出力導波管セクションとの間に配置されるスロットラインモジュールアレイと、
を備え、
前記スロットラインモジュールアレイ中の各スロットラインモジュールは、入力部分及び出力部分を有する回路素子と、前記入力導波管セクションと前記回路素子の入力部分との間に配置された入力スロットラインアンテナと、前記出力導波管セクションと前記回路素子の出力部分との間に配置された出力スロットラインアンテナとを含み、
前記スロットラインモジュールアレイ内の異なるスロットラインモジュールは、前記スロットラインモジュール間の信号振幅バランスが特定の振幅輪郭に実質的に従うように、前記導波管エンクロージャ内で該スロットラインモジュールアレイ中の各スロットラインモジュールの前記Ｈ方向の位置に応じて異なる特性を有するように構成される、
ことを特徴とする電力合成器装置。
【請求項２】
各スロットラインモジュール中の前記入力スロットラインアンテナ及び前記出力スロットラインアンテナのうちの少なくとも一方の前記入力導波管セクションと前記出力導波管セクションとの間の方向に沿った長手方向位置が、前記導波管エンクロージャ内で前記Ｈ方向に沿った各スロットラインモジュールの位置に応じて変更される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力合成器装置。
【請求項３】
前記Ｈ方向に沿った前記導波管エンクロージャの中心部近傍の各スロットラインモジュールにおいて、前記入力スロットラインアンテナの前記長手方向位置は前記入力導波管セクションからより遠くにあり、前記出力スロットラインアンテナの該長手方向位置は前記出力導波管セクションからより遠くにある、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力合成器装置。
【請求項４】
前記導波管エンクロージャの縁部近傍の各スロットラインモジュールにおいて、前記入力スロットラインアンテナの前記長手方向位置は前記入力導波管セクションにより近く、前記出力スロットラインアンテナの該長手方向位置は前記出力導波管セクションにより近い、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力合成器装置。
【請求項５】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力合成器装置。
【請求項６】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の電力合成器装置。
【請求項７】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の電力合成器装置。
【請求項８】
各スロットラインモジュール内の前記入力スロットラインアンテナ及び前記出力スロットラインアンテナのうちの少なくとも一方の形状は、前記導波管エンクロージャ内の前記Ｈ方向に沿った各スロットラインモジュール位置に応じて変更される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力合成器装置。
【請求項９】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の電力合成器装置。
【請求項１０】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の電力合成器装置。
【請求項１１】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の電力合成器装置。
【請求項１２】
前記入力スロットラインアンテナ及び出力スロットラインアンテナのうちの少なくとも一方は、前記スロットラインアンテナが配置された誘電体層の面上にスロットライン伝送線路を有し、且つ前記誘電体層の相対する面上に前記スロットラインアンテナに対して実質的に直角方向に向いた導電ストリップを有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器を含み、前記導電ストリップは、前記スロットラインアンテナを関連回路素子に結合する差動駆動マイクロストリップ線路のペアを形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力合成器装置。
【請求項１３】
前記導電ストリップは、少なくとも１つのインピーダンス変換セクションによって前記差動駆動マイクロストリップ線路のペアに連結される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力合成器装置。
【請求項１４】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力合成器装置。
【請求項１５】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の電力合成器装置。
【請求項１６】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の電力合成器装置。
【請求項１７】
前記入力スロットラインアンテナ及び出力スロットラインアンテナのうちの少なくとも一方は、前記スロットラインアンテナが配置された誘電体層の面上にスロットライン伝送線路を有し、且つ前記誘電体層の相対する面上に前記スロットラインアンテナに対して実質的に直角方向に向いた導電ストリップを有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器を含み、前記導電ストリップは、前記スロットラインアンテナを関連回路素子に結合する差動駆動マイクロストリップ線路のペアを形成し、前記スロットラインモジュール間の信号振幅の均一性は、Ｈ方向に沿って前記入力セクション及び前記出力セクションを連結する前記スロットラインモジュールの位置に応じて各入力スロットラインアンテナ及び出力スロットラインアンテナが形成された前記誘電体基板の厚さを変更することによって向上される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力合成器装置。
【請求項１８】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の電力合成器装置。
【請求項１９】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の電力合成器装置。
【請求項２０】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の電力合成器装置。
【請求項２１】
前記入力スロットラインアンテナ及び出力スロットラインアンテナのうちの少なくとも一方は、前記スロットラインアンテナが配置された誘電体層の面上にスロットライン伝送線路を有し、且つ前記誘電体層の相対する面上に前記スロットラインアンテナに対して実質的に直角方向に向いた導電ストリップを有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器を含み、前記導電ストリップは、前記スロットラインアンテナを関連回路素子に結合する差動駆動マイクロストリップ線路のペアを形成し、前記スロットラインモジュール間の信号振幅の均一性は、Ｈ方向に沿って前記入力セクション及び前記出力セクションを連結する前記スロットラインモジュールの位置に応じて各入力スロットラインアンテナ及び出力スロットラインアンテナが形成された前記誘電体基板の誘電率を変更することによって向上される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力合成器装置。
【請求項２２】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の電力合成器装置。
【請求項２３】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項２２に記載の電力合成器装置。
【請求項２４】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項２２に記載の電力合成器装置。
【請求項２５】
前記入力スロットラインアンテナ及び出力スロットラインアンテナのうちの少なくとも一方は、前記スロットラインアンテナが配置された誘電体層の面上にスロットライン伝送線路を有し、且つ前記誘電体層の相対する面上に前記スロットラインアンテナに対して実質的に直角方向に向いた導電ストリップを有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器を含み、前記導電ストリップは、前記スロットラインアンテナを関連回路素子に結合する差動駆動マイクロストリップ線路の２つ又はそれ以上のペアを形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力合成器装置。
【請求項２６】
前記２つ又はそれ以上の差動駆動マイクロストリップ線路のペアは、前記スロットラインモジュールに沿って動作周波数の４分の１波長の整数に実質的に等しい距離だけ離隔される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の電力合成器装置。
【請求項２７】
前記２つ又はそれ以上の差動駆動マイクロストリップ線路は、前記スロットラインモジュールの回路素子内の構成要素の少なくとも２つのセットを通じて前記導波管エンクロージャに印加される信号を分離する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の電力合成器装置。
【請求項２８】
スロットライン−マイクロストリップ変換器を回路素子の構成要素に接続する電力分配器を更に備える、
請求項２７に記載の電力合成器装置。
【請求項２９】
前記電力分配器が、前記回路素子内の構成要素を絶縁するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２８に記載の電力合成器装置。
【請求項３０】
導波管入力に結合された第１の端部及び導波管出力に結合された第２の端部を有する導波管エンクロージャと、
前記導波管エンクロージャ内に位置付けられ、スロットラインモジュールの第１の端部の近傍に第１のスロットラインアンテナと、スロットラインモジュールの第２の端部の近傍に第２のスロットラインアンテナとを含むスロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを各々が備えた複数のスロットラインモジュールと、
前記スロットラインアンテナのペアの各スロットラインアンテナに結合された回路素子部分と、
を備え、
前記第１及び第２のスロットラインアンテナが、前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように前記導波管エンクロージャの第１及び第２の端部に対して位置付けられる、
ことを特徴とする電力合成アレイ。
【請求項３１】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項３０に記載の電力合成器装置。
【請求項３２】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載の電力合成アレイ。
【請求項３３】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項３１に記載の電力合成アレイ。
【請求項３４】
異なるスロットラインモジュールの前記第１及び第２のスロットラインアンテナの特性が変更され、前記導波管エンクロージャ内で１つのスロットラインモジュールのスロットラインアンテナ構成が別のスロットラインモジュールのスロットラインアンテナ構成とは異なるようになる、
ことを特徴とする請求項３０に記載の電力合成アレイ。
【請求項３５】
導波管入力に結合された第１の端部及び導波管出力に結合された第２の端部を有する導波管エンクロージャと、
前記導波管エンクロージャ内に位置付けられた複数のスロットラインモジュールであって、各々が誘電体基板上にプリントされ、且つすなわち前記スロットラインアンテナのペアにおける前記スロットラインモジュールの第１の端部の近傍の第１のスロットラインアンテナ、及び前記スロットラインアンテナのペアにおける前記スロットラインモジュールの第２の端部の近傍の第２のスロットラインアンテナであるスロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを含むスロットラインモジュールと、
前記スロットラインアンテナのペアの各スロットラインアンテナに結合された回路素子部分と、
を備え、
各スロットラインアンテナの誘電体の厚さは、前記スロットラインモジュール間の振幅バランスが前記複数のスロットラインモジュールにわたる特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように変更される、
ことを特徴とする電力合成アレイ。
【請求項３６】
前記誘電体の厚さは、前記導波管エンクロージャの中心部近傍に位置付けられるスロットラインモジュールにおける前記誘電体基板が、前記導波管エンクロージャの縁部近傍に位置付けられるスロットラインモジュールにおける前記誘電体基板よりも薄肉になるように変更される、
ことを特徴とする請求項３５に記載の電力合成アレイ。
【請求項３７】
選択されたスロットラインモジュールが構成される材料の誘電率は、前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを前記複数のスロットラインモジュールにわたる前記特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように変更される、
ことを特徴とする請求項３６に記載の電力合成アレイ。
【請求項３８】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項３５に記載の電力合成器装置。
【請求項３９】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項３８に記載の電力合成アレイ。
【請求項４０】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項３８に記載の電力合成アレイ。
【請求項４１】
導波管入力に結合された第１の端部及び導波管出力に結合された第２の端部を有する導波管エンクロージャと、
前記導波管エンクロージャ内に位置付けられた複数のスロットラインモジュールであって、各々が誘電体基板上にプリントされ、且つすなわち前記スロットラインアンテナのペアにおける前記スロットラインモジュールの第１の端部の近傍の第１のスロットラインアンテナ、及び前記スロットラインアンテナのペアにおける前記スロットラインモジュールの第２の端部の近傍の第２のスロットラインアンテナであるスロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを含むスロットラインモジュールと、
前記スロットラインアンテナのペアの各スロットラインアンテナに結合された回路素子部分と、
を備え、
選択されたスロットラインモジュールが構成される材料の誘電率は、前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように変更される、
ことを特徴とする電力合成アレイ。
【請求項４２】
前記誘電体基板の厚さは、前記スロットラインモジュール間の前記振幅バランスを前記複数のスロットラインモジュールにわたって前記特定の振幅輪郭に実質的に更に一致させるように変更され、前記導波管エンクロージャの中心部近傍に位置付けられるスロットラインモジュールにおける前記誘電体基板が、前記導波管エンクロージャの縁部近傍に位置付けられるスロットラインモジュールにおける前記誘電体基板よりも薄肉になるようにされることを特徴とする、
請求項４１に記載の電力合成アレイ。
【請求項４３】
少なくとも１つのスロットラインモジュール内の前記回路素子は、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される遅延等化セクションを含む、
ことを特徴とする請求項４２に記載の電力合成器装置。
【請求項４４】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項４３に記載の電力合成アレイ。
【請求項４５】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項４３に記載の電力合成アレイ。
【請求項４６】
電力合成アレイにおいて性能を向上させる方法であって、
スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを各々が有する複数のスロットラインモジュールが位置付けられた導波管エンクロージャに対して、マイクロ波信号を該マイクロ波信号の電磁界強度が前記導波管エンクロージャの中心部でより強く、且つ前記導波管エンクロージャの縁部でより弱いように印加する段階と、
前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを各スロットラインモジュールを通る特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように前記スロットラインモジュールの特性を変更する段階と、
を含む方法。
【請求項４７】
前記スロットラインモジュールの特性を変更する段階が、前記複数のスロットラインモジュール内の前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアの長手方向位置を変更する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路素子部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、前記遅延等化セクションは、前記複数のスロットラインモジュール内のあらゆる回路素子部分を通じて前記入力電磁界から前記出力電磁界に信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記スロットラインモジュールの特性を変更する段階が、前記複数のスロットラインモジュール内の前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアが配置された誘電体基板の厚さを変更する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項５２】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路素子部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、
前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記スロットラインモジュールの特性を変更する段階が、前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアが構成される材料の誘電率を変更する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項５６】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路素子部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、
前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記スロットラインモジュールの特性を変更する段階が、前記複数のスロットラインモジュール内の前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアが配置された誘電体基板の厚さを変更し、前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアが構成された材料の誘電率を変更する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項６０】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路素子部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、
前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
電力合成アレイにおいて性能を向上させる方法であって、
スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを各々が有する複数のスロットラインモジュールが位置付けられた導波管エンクロージャに対して、マイクロ波信号を該マイクロ波信号の電磁界強度が前記導波管エンクロージャの中心部でより強く、且つ前記導波管エンクロージャの縁部でより弱いように印加する段階と、
前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを各スロットラインモジュールを通る特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように前記複数のスロットラインモジュール内の前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアの長手方向位置を変更する段階と、
を含む方法。
【請求項６４】
前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアの長手方向位置を変更する段階が、前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアの特性を変更して、前記導波管エンクロージャ内で１つのスロットラインモジュールのスロットラインアンテナ構成が別のスロットラインモジュールのスロットラインアンテナ構成とは異なるようにする段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、
前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
電力合成アレイにおいて性能を向上させる方法であって、
スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを各々が有する複数のスロットラインモジュールが位置付けられた導波管エンクロージャに対して、マイクロ波信号を該マイクロ波信号の電磁界強度が前記導波管エンクロージャの中心部でより強く、且つ前記導波管エンクロージャの縁部でより弱いように印加する段階と、
前記導波管エンクロージャ内で１つのスロットラインモジュールのスロットラインアンテナ構成が別のスロットラインモジュールの該スロットラインアンテナ構成とは異なり、前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを各スロットラインモジュールを通る特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように、前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアの特性を変更する段階と、
を含む方法。
【請求項６９】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、
前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
を更に含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
電力合成アレイにおいて性能を向上させる方法であって、
スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを各々が有する複数のスロットラインモジュールが位置付けられた導波管エンクロージャに対して、マイクロ波信号を該マイクロ波信号の電磁界強度が前記導波管エンクロージャの中心部でより強く、且つ前記導波管エンクロージャの縁部でより弱いように印加する段階と、
前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを各スロットラインモジュールを通る特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように前記少なくとも１つのペアのスロットラインアンテナが配置された誘電体基板の厚さを変更する段階と、
を含む方法。
【請求項７３】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールが構成される材料の誘電率を変更する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、
前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
電力合成アレイにおいて性能を向上させる方法であって、
スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを各々が有する複数のスロットラインモジュールが位置付けられた導波管エンクロージャに対して、マイクロ波信号を該マイクロ波信号の電磁界強度が前記導波管エンクロージャの中心部でより強く、且つ前記導波管エンクロージャの縁部でより弱いように印加する段階と、
前記スロットラインモジュール間の振幅バランスを各スロットラインモジュールを通る特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように前記少なくとも１つのペアのスロットラインアンテナが配置された誘電体基板の厚さを変更する段階と、
前記スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアが構成される材料の誘電率を変更する段階と、
を含む方法。
【請求項７８】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路素子部分内に遅延等化セクションを実装する段階を更に含み、
前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
入力電磁界を支持する入力導波管セクションによって入力側に定められ、出力電磁界を支持する出力導波管セクションによって出力側に定められた導波管エンクロージャと、
伝播方向と基本モードで前記導波管エンクロージャによって支持される電界方向との両方向に対し直角方向として定義されるＨ方向に沿って、前記導波管エンクロージャ内に前記入力導波管セクションと前記出力導波管セクションとの間に配置されるスロットラインモジュールアレイと、
を備え、
前記スロットラインモジュールアレイ中の各スロットラインモジュールは、入力部分及び出力部分を有する回路素子と、前記入力導波管セクションと前記回路素子の入力部分との間に配置された入力スロットラインアンテナ及び前記出力導波管セクションと前記回路素子の出力部分との間に配置された出力スロットラインアンテナを含むスロットラインアンテナのペアとを含み、
前記入力アンテナ及び出力アンテナのうちの少なくとも一方は、前記スロットラインアンテナが配置された誘電体層の面上にスロットライン伝送線路を有し、且つ前記誘電体層の相対する面上に前記スロットラインアンテナに対して実質的に直角方向に向いた導電ストリップを有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器を含み、前記導電ストリップは、前記スロットラインアンテナを関連回路素子に結合する差動駆動マイクロストリップ線路のペアを形成する、
ことを特徴とする電力合成器装置。
【請求項８２】
前記複数のスロットラインモジュールにおける少なくとも１つのスロットラインモジュールの回路素子内に遅延等化セクションを更に備え、前記遅延等化セクションは、前記少なくとも１つのスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への信号遅延を制御し、前記複数のスロットラインモジュールを通る前記入力電磁界から前記出力電磁界への前記信号遅延を実質的に等化するように構成される、
ことを特徴とする請求項８１に記載の電力合成アレイ。
【請求項８３】
前記遅延等化セクションは時間遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項８２に記載の電力合成アレイ。
【請求項８４】
前記遅延等化セクションは位相遅延等化ネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項８２に記載の電力合成アレイ。
【請求項８５】
入力電磁界を支持する入力導波管セクションによって入力側に定められ、出力電磁界を支持する出力導波管セクションによって出力側に定められた導波管エンクロージャと、
伝播方向と基本モードで前記導波管エンクロージャによって支持される電界方向との両方向に対し直角方向として定義されるＨ方向に沿って、前記導波管エンクロージャ内に前記入力導波管セクションと前記出力導波管セクションとの間に配置されるスロットラインモジュールアレイと、
を備え、
前記スロットラインモジュールアレイ中の各スロットラインモジュールは、入力部分及び出力部分を有する回路素子と、前記入力導波管セクションと前記回路素子の入力部分との間に配置された入力スロットラインアンテナ及び前記出力導波管セクションと前記回路素子の出力部分との間に配置された出力スロットラインアンテナを含むスロットラインアンテナのペアとを含み、
前記入力アンテナ及び出力アンテナのうちの少なくとも一方は、前記スロットラインアンテナが配置された誘電体層の面上にスロットライン伝送線路を有し、且つ前記誘電体層の相対する面上に前記スロットラインアンテナに対して実質的に直角方向に向いた導電ストリップを有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器を含み、前記導電ストリップは、前記スロットラインアンテナを関連回路素子に結合する差動駆動マイクロストリップ線路の２つ又はそれ以上のペアを形成する、
ことを特徴とする電力合成器装置。
【請求項８６】
前記２つ又はそれ以上の差動駆動マイクロストリップ線路は、前記スロットラインモジュールに沿って動作周波数の４分の１波長の整数に実質的に等しい距離だけ離隔される、
ことを特徴とする請求項８５に記載の電力合成器装置。
【請求項８７】
前記２つ又はそれ以上の差動駆動マイクロストリップ線路は、前記スロットラインモジュールの回路素子内の構成要素の少なくとも２つのセットを通じて前記導波管エンクロージャに印加される信号を分離する、
ことを特徴とする請求項８５に記載の電力合成器装置。
【請求項８８】
スロットライン−マイクロストリップ変換器を回路素子の構成要素に接続する電力分配器を更に備える、
ことを特徴とする請求項８７に記載の電力合成器装置。
【請求項８９】
前記電力分配器は、前記回路素子内の構成要素を絶縁するように構成されている、
ことを特徴とする請求項８８に記載の電力合成器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にマイクロ波信号の増幅、発生、及び制御に関する。具体的には、本発明は、遠距離通信及びレーダー／イメージングシステムにおいて用いられるマイクロ波信号用の空間結合アレイの性能を向上させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送線路−導波管変換器は、レーダー及び衛星システム等のマイクロ波通信システムにおいて広範囲にわたって用いられている。このシステムは、フェーズドアレイ用途のための導波管アンテナ、又は任意断面の従来の導波管を含むことができる。これらのシステムでは、最小の電力（挿入）損失及び最大の信号透明度を有して導波管と伝送線路との間においてマイクロ波信号を双方向に結合することができる。
【０００３】
公知の導波管ベースの空間合成増幅器の一例を図１（ａ）に示す。マイクロ波電力は左側の導波管構造体から入射する。このエネルギーは、幾つかのスロットラインモジュールの２次元アレイを照射し、各スロットラインモジュールはアレイの列を形成する。各スロットラインモジュールは、少なくとも２つの回路素子が実装された誘電体カードからなる。入力エネルギーは、スロットライン伝送線路に向かって先細にされたアンテナを通じてこれらの回路素子に結合される。構造体は、マイクロ波エネルギーをスロットラインモードからマイクロストリップモードに変換し、マイクロストリップ導体はスロットラインと相対するカード側面上にプリントされる。マイクロストリップ上のエネルギーは回路素子の入力に結合される。回路素子の出力は、類似の方式で導波管に結合される。
【０００４】
別の公知の導波管ベースの空間結合増幅器を図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）では、マイクロ波電力は左側の同軸導波管構造体から入射する。このエネルギーは、幾つかのスロットラインモジュールの２次元環状アレイを照射し、各スロットラインモジュールは、アレイの半径方向列を形成する。各スロットラインモジュールは、少なくとも２つの回路素子が表面上に実装された誘電体カードからなる。入力エネルギーは、スロットライン伝送線路に向かって先細にされたアンテナを通ってこれらの回路素子に結合される。構造体はマイクロ波エネルギーをスロットラインモードからマイクロストリップモードに変換し、マイクロストリップ導体はスロットラインと相対するカード側面上にプリントされる。マイクロストリップ上のエネルギーは回路素子の入力に結合される。回路素子の出力は類似の方式で出力同軸導波管に結合される。
【０００５】
用語「スロットライン」の使用は、誘電体基板の片側面又は両側面上にプリントされた２つの実質的に対称な導体間のギャップ内に信号パワーが集中する平衡マイクロ波伝送線路構造体の系列の全てのものを含むことを意図している。これらの伝送線路構造体における共通の用語には、スロットライン、フィンライン、対蹠型フィンライン、単方向フィンライン、双方向フィンライン、絶縁フィンラインが含まれる。従って、本出願における用語「スロットライン」の使用は、当該技術分野で広く知られた標準的な専門用語と一致するものとする。
【０００６】
図１（ａ）のような既存の矩形導波管空間電力合成器構成では、矩形導波管内の電磁界強度は正弦波分布に従い、その結果、構造体の中心部におけるスロットラインモジュールは縁部に沿ったスロットラインモジュールよりも大きなパワーを受信することになる。同様に、中心部のモジュールの出力は、縁部モジュールよりもより有効に導波管に結合する。信号振幅におけるこの不均衡はアレイ全体の電力合成効率を低下させることになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、本発明は、入力電磁界を支持する入力導波管セクションによって入力側に定められ、出力電磁界を支持する出力導波管セクションによって出力側に定められた導波管エンクロージャを備える電力合成器装置を提供する。この電力合成装置は、伝播方向と基本モードで導波管エンクロージャによって支持される電界方向との両方向に対し直角方向として定義されるＨ方向に沿って、導波管エンクロージャ内に入力導波管セクションと出力導波管セクションとの間に配置されるスロットラインモジュールアレイを備え、該スロットラインモジュールアレイの各スロットラインモジュールが、入力部分及び出力部分を有する回路素子と、入力導波管セクションと回路素子の入力部分との間に配置された入力スロットラインアンテナと、出力導波管セクションと回路素子の出力部分との間に配置された出力スロットラインアンテナとを有する。スロットラインモジュールアレイ内の異なるスロットラインモジュールは、スロットラインモジュール間の信号振幅バランスが特定の振幅輪郭に実質的に従うように、導波管エンクロージャ内でスロットラインモジュールアレイの各スロットラインモジュールの位置に応じて異なる特性を有するように構成される。
【０００８】
本発明はまた、スロットラインアンテナの少なくとも１つのペアを各々が有する複数のスロットラインモジュールが位置付けられた導波管エンクロージャに対して、マイクロ波信号を該マイクロ波信号の電磁界強度が導波管エンクロージャの中心部でより強く、且つ導波管エンクロージャの縁部でより弱いように印加する段階と、スロットラインモジュール間の振幅バランスを各スロットラインモジュールを通る特定の振幅輪郭に実質的に一致させるように前記スロットラインモジュールの特性を変更する段階と、を含む電力合成アレイにおいて性能を向上させる方法を含む。
【０００９】
別の実施形態では、本発明は、入力電磁界を支持する入力導波管セクションによって入力側に定められ、出力電磁界を支持する出力導波管セクションによって出力側に定められた導波管エンクロージャを備える電力合成器装置を提供する。電力合成装置は、長手方向として定められる伝播方向とＥ方向として定められる基本モードで導波管エンクロージャによって支持される電界方向との両方向に対し直角方向として定義されるＨ方向に沿って、導波管エンクロージャ内に入力導波管セクションと出力導波管セクションとの間に配置されるスロットラインモジュールアレイを含み、該スロットラインモジュールアレイ中の各スロットラインモジュールが、入力部分及び出力部分を有する回路素子と、入力導波管セクションと回路素子の入力部分との間に配置された入力スロットラインアンテナ及び出力導波管セクションと回路素子の出力部分との間に配置された出力スロットラインアンテナを含むスロットラインアンテナのペアと、を有するスロットラインモジュールアレイを含む。入力アンテナ及び出力アンテナのうちの少なくとも一方は、スロットラインアンテナが配置された誘電体層の１つの面上にスロットライン伝送線路を有し、且つ誘電体層の相対する面上にスロットラインアンテナに対して実質的に直角方向に向いた導電ストリップを有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器を含み、該導電ストリップは、スロットラインアンテナを関連回路素子に結合する差動駆動マイクロストリップ線路のペアを形成する。
【００１０】
本発明の上記及び他の態様は、下記に掲げた図面の幾つかの図を参照する以下の実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の本発明の説明において、本発明の一部を形成し、且つ例証として本発明の原理及び本発明の実施方法を示す例示的な実施形態が図示された添付図面について述べる。本発明を実施するために他の実施形態を利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく本発明に対し構造的及び機能的な変更を加えることができる点を理解されたい。
【００１２】
本発明の実施形態は、ある種類のマイクロ波デバイスである空間結合アレイの性能を向上させるために実装することができるシステム及び方法を含む。これらのデバイスは、従来の固体及び真空管マイクロ波増幅器及びマイクロ波源（発振器）に競合する。本発明は、スロットラインモジュールのいずれかの性質を変更することによって得られる指定の振幅輪郭に従って個々のスロットラインモジュール間の信号振幅バランスを調節することにより、これらの空間合成アレイの性能を向上させる幾つかのアーキテクチャを開示する。更に、本発明の実施形態は、電力合成効率を更に向上させるスロットライン−マイクロストリップ変換器及び遅延等化構造体を含む。これらのアーキテクチャは、排他的に用いる必要はなく、これらの技術の１つ又はそれ以上を共に用いて、空間結合増幅器の性能を改善することができる。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態による電力合成アレイの斜視図である。図２では、電力合成アレイ１００は、入力第１端部１２０及び出力第２端部１３０を有する導波管エンクロージャを含む。複数のスロットラインモジュール１４０が、Ｈ方向に沿って横断方向に配置され、Ｅ方向及び入力端部１２０と出力端部１３０との間に延びる長手方向と実質的に整列している。複数のスロットラインモジュール１４０内の各スロットラインモジュール１４０は、入力スロットラインアンテナ１５０及び出力スロットラインアンテナ１６０を備えるスロットラインアンテナのペアを含む。各入力スロットラインアンテナ１５０は、導波管エンクロージャ１１０の入力端部１２０と回路部分１７０との間に配置される。各出力スロットラインアンテナ１６０は、導波管エンクロージャ１１０の出力端部１３０と回路部分１７０との間に配置される。
【００１４】
本発明は、導波管エンクロージャ１１０内のＨ方向に沿ったモジュール位置に従って、各モジュールに印加される信号振幅が特定の振幅輪郭に実質的に従うようにさせるスロットラインモジュール１４０の特性を変更することによって、電力合成アレイ１００の性能を向上させる。信号が印加される場合、信号強度は導波管エンクロージャの中心部１８０にわたって最も強く、導波管エンクロージャの縁部１９０では弱くなる。従って、導波管エンクロージャ１１０の中心部にあるスロットラインモジュール１４０にわたる信号振幅は、導波管エンクロージャ１１０の縁部にあるスロットラインモジュール１４０にわたる信号振幅とは異なり、結果として振幅バランスの均一性が無いことになる。
【００１５】
増幅アレイでは、回路素子の耐電力を完全に利用するには、各回路素子を最大信号パワー能力の同じ割合で駆動することが必要とされる。実質的に同じ回路素子を有するモジュールの場合、最大電力処理容量における特定の振幅輪郭がモジュール間で実質的に等しい振幅分布となる。異なるモジュールが異なる回路素子を有する場合、特定の振幅輪郭を調整して、各回路の電力処理容量に一致する信号強度を各回路に供給することができる。更に、スペクトル再生性能等の電力処理容量以外の性能メトリックを最適にするために、同じ又は異なる回路素子を有するモジュールのセットに対して不均一な振幅輪郭を規定することができる。
【００１６】
本発明では、信号振幅を特定の振幅輪郭に従わせる１つの方法は、少なくとも１つのスロットラインモジュール１４０上のスロットラインアンテナのうちの少なくとも１つの長手方向位置を変更することである。図２を参照すると、特定の振幅輪郭を達成するために、導波管エンクロージャの入力端部１２０及び導波管エンクロージャの出力端部１３０において特定の物理的輪郭２００に従ってスロットラインアンテナの長手方向位置が変更されている。一実施形態では、異なるスロットラインモジュール中のスロットラインアンテナの長手方向位置を導波管エンクロージャ１１０内のＨ方向に沿った各モジュール位置に従って変更し、特定の振幅輪郭を得ている。導波管エンクロージャ１１０の中心部からより遠くに位置するスロットラインモジュールのアンテナに対してＨ方向に沿って中心部近傍に位置するモジュールの導波管端部１２０及び１３０とアンテナとの間の距離を増大させることによって、中心部からより遠いモジュールの相対電力量が増加する。別の実施形態では、スロットラインモジュールの特性を変更することは、個々のスロットラインモジュール間の振幅バランスを調節するために入力及び出力スロットラインアンテナの形状を変更することを含む。
【００１７】
別の実施形態では、スロットラインモジュール間の遅延不均衡を低減するために、遅延等化部分２１０をスロットラインモジュールの回路部分１７０と共に実装することができる。遅延等化は、時間領域においては時間遅延として、周波数領域では位相遅延として特徴付けることができる。遅延等化は、例えば伝送線経路内に追加の長さを挿入すること、又は誘電負荷を変更することによって伝送経路に沿う伝播定数を変更することによって達成することができる。時間遅延等化は、一般に、広範囲の周波数にわたって動作する利点を有する。位相遅延等化は、回路又は伝送経路においてリアクタンス素子を変更することによって達成することができる。多くの場合、位相遅延等化は、サイズが小さく調節が容易であるといった利点を有する。遅延等化部分は、狭帯域用途においては位相遅延用に構成することができ、広帯域用途においては時間遅延用に構成することができる。遅延等化部分２１０は、スロットラインモジュール間の振幅バランスを調節するためのあらゆる技術と共に実装することができることに留意されたい。
【００１８】
図３及び図４は、１つ又はそれ以上の誘電体層を有する誘電体基板２２０上に配置されたスロットラインモジュールの拡大図である。図３は、導波管エンクロージャ１１０の中心部１８０又はその近傍に位置するスロットラインモジュール１４０において先細になったアンテナ１６０の変化を、導波管エンクロージャ１１０の縁部１９０の近傍に位置するスロットラインモジュール１４０におけるスロットラインアンテナ１６０のテーパと比較して示している。
【００１９】
図５は、本発明を実施する別の装置及び方法に従った電力合成アレイ１００の斜視図である。電力合成アレイ１００の性能は、入力スロットラインアンテナ１５０、出力スロットラインアンテナ１６０、マイクロストリップ−スロットライン変換器、及び回路素子１７０がプリントされた誘電体基板２２０の物理的厚さを変更することによって向上する。厚肉の誘電体基板２２０上に配置されたスロットラインモジュール１４０は、薄肉の誘電体基板２２０上に配置されたスロットラインモジュール１４０よりも入力及び出力電磁界により強く結合する。従って、厚肉の誘電体基板２２０を有するスロットラインモジュール１４０は導波管エンクロージャ１１０の縁部１９０近傍に位置付けられ、薄肉の誘電体基板２２０を有するスロットラインモジュール１４０は導波管エンクロージャ１１０の中心部１８０近傍に位置付けられ、これによって特定の振幅輪郭に一致するように様々なスロットラインモジュール１４０の入力及び出力電磁界への結合を調節する。また、誘電体基板２２０を構成する材料の誘電率２３０を変更して、信号振幅に影響を与えることもできる。１つ又はそれ以上のスロットラインモジュール内の誘電体基板２２０の厚さ及び／又は誘電率２３０を変更することによって、複数のスロットラインモジュールにわたって印加される信号振幅のバランスを調節して、電力合成アレイ１００における性能を向上させることができる。更に、この実施形態に遅延等化セクション２１０を実装し、信号遅延の大きさのバランスをとることもできる。
【００２０】
本発明を実施するための別の技術は、スロットラインモジュール１４０上の回路素子の数を変更することを含む。図６及び図７は、スロットラインモジュール１４０上の回路素子部分１７０を構成する回路素子の個数が増加させた異なる実施形態を示すスロットラインモジュール１４０のそれぞれ拡大図と回路図である。マイクロストリップ−スロットライン変換器２４０によってスロットラインモジュール１４０上で入力スロットラインアンテナ１５０及び出力スロットラインアンテナ１６０が回路部分１７０に接続される。これらのスロットライン−マイクロストリップ変換器２４０は、図６及び図７に示すように異なる構成を含むことができる。例えば、スロットライン−マイクロストリップ変換器２４０は、スロットライン−２方向マイクロストリップ変換器２５０又はスロットライン−４方向マイクロストリップ変換器２６０とすることができる。電力合成アレイ１００において性能を向上させるために、本発明は、あらゆる方向数のスロットライン−マイクロストリップ変換器２４０を実装することができることが企図されている点を理解されたい。
【００２１】
一般に本発明は、スロットラインモードのエネルギーを２方向マイクロストリップモードのエネルギーに変換するスロットライン−マイクロストリップ変換器２４０を企図している。図６及び図７の実施形態では、本発明は、より高度なスロットライン−４方向マイクロストリップ変換器２６０を用いている。これらのスロットライン−マイクロストリップ変換器２４０には、インピーダンス整合構造体を組み込むこともできる。この実施形態では、スロットラインモジュール１４０から又はこれに結合することができる回路素子の数が二倍にされ、回路素子の出力がスロットライン−マイクロストリップ変換器２４０に極めて近接しているように回路素子が物理的に配列され、出力損失が最小になり、電力合成効率を最大にすることが可能となる。また電力合成アレイにおいて性能を更に向上させるために、遅延等化セクション２１０をこの実施形態と共に用いることもできる。
【００２２】
上述のように図７の実施形態は、スロットライン−４方向マイクロストリップ変換器２６０を有するスロットラインモジュール１４０の出力を示す。この実施形態では、入力は、スロットライン−２方向マイクロストリップ変換器２５０及び少なくとも１つの２方向マイクロストリップ電力分配器２７０を用いる。マイクロストリップ電力分配器２７０は、電力合成アレイ１００の分野で一般によく用いられるデバイスである。加えて、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ電力分配器のような特定のマイクロストリップ電力分配器２７０は、２つの分割ポートを互いに絶縁する。従って、この実施形態では、２方向マイクロストリップ電力分配器２７０によってスロットラインモジュール１４０上の個々の回路素子を互いに絶縁する。従って、全体の空間結合アレイ１００は、回路素子間のクロストークの影響をあまり受けずより安定しており、個々の回路素子のばらつき又は不具合にあまり左右されない。電力合成アレイ１００の性能を更に向上させるために、遅延等化セクション２１０を実装することもできる。更に、前述のように、この実施形態は、スロットライン−Ｎ方向マイクロストリップ変換器２４０を組み込むように一般化することができる。
【００２３】
この実施形態では、入力スロットラインアンテナ１５０及び出力スロットラインアンテナ１６０のうちの少なくとも一方は、スロットラインアンテナが配置された誘電体層の片面上にスロットライン伝送線路を有する関連スロットライン−マイクロストリップ変換器２４０を含む。更に、誘電体層の相対面上のスロットラインアンテナに対し実質的に直角に向いた導電ストリップを含むこともできる。導電ストリップは、スロットラインアンテナを関連回路素子１７０に結合する差動駆動マイクロストリップ線路の２つ又はそれ以上のペアを形成する。差動駆動マイクロストリップ線路の２つ又はそれ以上のペアは、スロットラインモジュール１４０に沿って動作周波数の４分の１波長の整数に実質的に等しい距離だけ離隔することができる。加えて、２つ又はそれ以上の差動駆動マイクロストリップ線路は、スロットラインモジュール１４０の回路素子１７０内の構成要素の少なくとも２つのセットを通じて導波管エンクロージャ１１０に印加される信号を分離することができる。電力分配器２７０は、スロットライン−マイクロストリップ変換器を回路素子１７０の構成要素に接続し、回路素子１７０内の構成要素を絶縁するように構成される。
【００２４】
図６及び図７に例示され上記段落で説明された実施形態は、単一のスロットラインモジュール１４０に又はこれから結合された回路素子の数を増大させるために同軸アーキテクチャを用いた空間電力合成器アレイ１００に適用することができる点を更に理解されたい。加えて、あらゆる数の異なる回路素子及び異なるスロットライン−Ｎ方向マイクロストリップ間変換器２４０を組み合せて、本発明において望ましい結果を得ることができる。従って、本発明は、添付図面に示す回路構成に限定されず、当業者であれば、導波管エンクロージャ１１０内の異なるスロットラインモジュール１４０が電力合成アレイ１００において性能の向上を達成するように設計された異なる回路構成を有することができる点は理解されるであろう。
【００２５】
本発明を実施するための更に別の技術は、スロットラインモジュール１４０における回路素子部分１７０の回路素子の特性を変更することを含む。この技術では、電力処理容量等の回路素子の特性は、信号振幅に実質的に適合するように変更される。一実施形態では、電力合成アレイ１００の性能を向上させるために、少なくとも１つのスロットラインモジュール１４０の回路素子部分１７０において増幅器のバイアスが変更される。あらゆる数のスロットラインモジュール１４０上の回路素子のどのような特性を用いてもよく、この特性が変更されると、素子の特性が信号振幅輪郭に実質的に一致するようになる点を理解されたい。加えて、本発明は、あらゆる数のスロットラインモジュール１４０上で変更された回路素子のあらゆる組み合せが企図される。本明細書で検討される他の技術及び実施形態と同様に、電力合成アレイ１００において性能を更に向上させるために、遅延等化セクション２１０を用いてもよい。
【００２６】
本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、且つ構造的及び機能的な変更を加えることができる点を理解されたい。本発明の実施形態の上記の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。開示された厳密な形態は網羅的なものではなく、本発明はこれに限定されるものではない。従って、上記の教示に照らして多くの修正及び変更が可能である。例えば、回路素子及びスロットラインアンテナの特性のいずれかの組み合せを変更することによって、電力合成アレイ１００において許容可能な性能の向上をもたらすことができる。更に、各スロットラインモジュール間の間隔の量を変更することによっても電力合成アレイ１００の性能を向上させることができる。同様に、本発明の実施形態を利用して、電力合成アレイにおいて性能を向上する手段として信号振幅を実質的に等化することもできる。従って、本発明の範囲はこの詳細な説明によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１（ａ）】従来技術の導波管ベースの空間結合増幅器の斜視図である。
【図１（ｂ）】従来技術の同軸導波管ベースの空間結合増幅器の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による導波管ベースの空間結合増幅器アレイの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による、導波管エンクロージャにおける異なるスロットラインモジュールの側面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、導波管エンクロージャにおける異なるスロットラインモジュールの側面図である。
【図５】本発明の別の実施形態による導波管ベースの空間結合増幅器アレイの斜視図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるスロットラインモジュールの側面図である。
【図７】本発明の一実施形態による回路素子及びマイクロストリップ変換器を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００  電力合成アレイ
１１０  導波管エンクロージャ
１５０  入力スロットラインアンテナ
１６０  出力スロットラインアンテナ
１７０  回路部分
２４０  変換器
【図１（ａ）】
2008533829.tif 000003
【図１（ｂ）】
2008533829.tif 000004
【図２】
2008533829.tif 000005
【図３】
2008533829.tif 000006
【図４】
2008533829.tif 000007
【図５】
2008533829.tif 000008
【図６】
2008533829.tif 000009
【図７】
2008533829.tif 000010
【国際調査報告】
2008533829.tif 000011