(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号を同相の信号又は逆相の信号に分配する第１〜４の１８０度ハイブリッド回路と、
入力された信号の位相を４５度進ませる第１〜３の４５度位相進み回路と、
入力された信号の位相を４５度遅らせる４５度位相遅れ回路とを備え、
前記第１の１８０度ハイブリッド回路は、同相端子が前記第３の１８０度ハイブリッド回路の和信号端子と前記第１の４５度位相進み回路を介して接続され、逆相端子が前記第４の１８０度ハイブリッド回路の和信号端子と前記第２の４５度位相進み回路を介して接続され、
前記第２の１８０度ハイブリッド回路は、同相端子が前記第３の１８０度ハイブリッド回路の差信号端子と前記第３の４５度位相進み回路を介して接続され、逆相端子が前記第４の１８０度ハイブリッド回路の差信号端子と前記４５度位相遅れ回路を介して接続された
ことを特徴とするハイブリッドマトリクス回路。
【請求項２】
入力された信号を９０度位相差がある２つの信号に分配する第１，２の９０度ハイブリッド回路と、
入力された信号を同相の信号又は逆相の信号に分配する第３，４の１８０度ハイブリッド回路と、
入力された信号の位相を４５度遅らせる第１〜５の４５度位相遅れ回路と、
入力された信号の位相を４５度進ませる第１〜３の４５度位相進み回路とを備え、
前記第１の９０度ハイブリッド回路は、入力端子側に前記第１の４５度位相遅れ回路が接続され、アイソレーション端子側に前記第１の４５度位相進み回路が接続され、通過端子が前記第３の１８０度ハイブリッド回路の和信号端子と前記第２の４５度位相遅れ回路を介して接続され、結合端子が前記第４の１８０度ハイブリッド回路の和信号端子と前記第２の４５度位相進み回路を介して接続され、
前記第２の９０度ハイブリッド回路は、入力端子側に前記第３の４５度位相遅れ回路が接続され、アイソレーション端子側に前記第３の４５度位相進み回路が接続され、通過端子が前記第３の１８０度ハイブリッド回路の差信号端子と前記第４の４５度位相遅れ回路を介して接続され、結合端子が前記第４の１８０度ハイブリッド回路の差信号端子と前記第５の４５度位相遅れ回路を介して接続された
ことを特徴とするハイブリッドマトリクス回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ装置や通信装置等に用いられるハイブリッドマトリクス回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置や通信装置等では、送受信信号に所定の振幅分布及び位相分布を与えるためにハイブリッドマトリクス回路が用いられる。
【０００３】
従来のハイブリッドマトリクス回路として、１８０度ハイブリッド回路、９０度ハイブリッド回路及び９０度移相器から構成された回路が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
従来のハイブリッドマトリクス回路について説明する。
図１０は、１８０度ハイブリッド回路１の端子配置を示す図である。１８０度ハイブリッド回路１は、入力された信号を同相の信号に分配したり、逆相の信号に分配したりする回路である。１８０度ハイブリッド回路１は、図１０に示すように、和信号端子１１、差信号端子１２、第１の端子（同相端子）１３及び第２の端子（逆相端子）１４を備えている。第１の端子１３は、和信号端子１１から入力された信号の通過位相と、差信号端子１２から入力された信号の通過位相とが同相となる端子である。また、第２の端子１４は、和信号端子１１から入力された信号の通過位相と、差信号端子１２から入力された信号の通過位相とが逆相となる端子である。
【０００５】
図１１は、９０度ハイブリッド回路２の端子配置を示す図である。９０度ハイブリッド回路２は、入力された信号を９０度位相差がある２つの信号に分配する回路である。９０度ハイブリッド回路２は、図１１に示すように、入力端子２１、アイソレーション端子２２、通過端子２３及び結合端子２４を備えている。
【０００６】
図１２は、従来のハイブリッドマトリクス回路を示す図である。従来のハイブリッドマトリクス回路は、図１２に示すように、３つの１８０度ハイブリッド回路１（１ａ〜１ｃ）、１つの９０度ハイブリッド回路２（２ａ）及び１つの９０度位相進み回路３（３ａ）から構成されている。なお、９０度位相進み回路３は、入力された信号の位相を９０度進ませる回路である。
【０００７】
そして、１８０度ハイブリッド回路１ａの第１の端子１３と、１８０度ハイブリッド回路１ｂの和信号端子１１とが接続されている。また、１８０度ハイブリッド回路１ａの第２の端子１４と、１８０度ハイブリッド回路１ｃの和信号端子１１とが接続されている。
また、９０度ハイブリッド回路２ａのアイソレーション端子２２側には、９０度位相進み回路３ａが接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ａの通過端子２３と、１８０度ハイブリッド回路１ｂの差信号端子１２とが接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ａの結合端子２４と、１８０度ハイブリッド回路１ｃの差信号端子１２とが接続されている。
【０００８】
なお、図１２に示すハイブリッドマトリクス回路では、１８０度ハイブリッド回路１ａの和信号端子１１が入出力端子５１ａに対応し、差信号端子１２が入出力端子５１ｂに対応している。また、９０度ハイブリッド回路２ａの入力端子２１が入出力端子５１ｃに対応している。
また、１８０度ハイブリッド回路１ｂの第１の端子１３が入出力端子５２ａに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｂに対応している。また、１８０度ハイブリッド回路１ｃの第１の端子１３が入出力端子５２ｃに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｄに対応している。
【０００９】
本回路によると、入出力端子５１ａ〜５１ｄに入力された信号は、１８０度ハイブリッド回路１ａ〜１ｃ、９０度ハイブリッド回路２ａ及び９０度位相進み回路３ａを通過して、入出力端子５２ａ〜５２ｄに所定の振幅分布及び位相分布を与える。
【００１０】
図１３は、図１２に示す従来のハイブリッドマトリクス回路に係る回路シミュレーション結果の例を示す図である。図１３では、入出力端子５１ａ〜５１ｄにそれぞれ入力され入出力端子５２ａ〜５２ｄからそれぞれ出力された信号に対し、通過経路により与えられる位相からの位相誤差を示している。なお、グラフの横軸は規格化周波数を示し、縦軸は位相誤差［度］を示している。図１３に示す結果によると、比帯域２０％における位相誤差が±２４．６度となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平３−２５７３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、１８０度ハイブリッド回路１と９０度ハイブリッド回路２では、通過する信号の周波数に対する通過位相特性が互いに異なる。そのため、図１２のように１８０度ハイブリッド回路１ａ〜１ｃと９０度ハイブリッド回路２ａとを非対称に配置した回路では、通過する信号の周波数が所定の周波数から離れるにつれて、位相誤差が大きくなるという課題があった。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、広い帯域にわたり位相誤差が小さいハイブリッドマトリクス回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るハイブリッドマトリクス回路は、入力された信号を同相の信号又は逆相の信号に分配する第１〜４の１８０度ハイブリッド回路と、入力された信号の位相を４５度進ませる第１〜３の４５度位相進み回路と、入力された信号の位相を４５度遅らせる４５度位相遅れ回路とを備え、第１の１８０度ハイブリッド回路は、同相端子が第３の１８０度ハイブリッド回路の和信号端子と第１の４５度位相進み回路を介して接続され、逆相端子が第４の１８０度ハイブリッド回路の和信号端子と第２の４５度位相進み回路を介して接続され、第２の１８０度ハイブリッド回路は、同相端子が第３の１８０度ハイブリッド回路の差信号端子と第３の４５度位相進み回路を介して接続され、逆相端子が第４の１８０度ハイブリッド回路の差信号端子と４５度位相遅れ回路を介して接続されたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、上記のように構成したので、広い周波数帯域にわたり位相誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のハイブリッドマトリクス回路の一部（９０度ハイブリッド回路及び９０度位相進み回路）の構成を示す図である。
【図２】１８０度ハイブリッド回路を用いた図１の等価回路を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路の位相誤差を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るハイブリッドマトリクス回路を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るハイブリッドマトリクス回路の位相誤差を示す図である。
【図７】９０度ハイブリッド回路を用いた図１０の等価回路を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るハイブリッドマトリクス回路を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るハイブリッドマトリクス回路の位相誤差を示す図である。
【図１０】１８０度ハイブリッド回路の端子配置を示す図である。
【図１１】９０度ハイブリッド回路の端子配置を示す図である。
【図１２】従来のハイブリッドマトリクス回路の構成を示す図である。
【図１３】従来のハイブリッドマトリクス回路の位相誤差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路について、図を用いて説明する。
図１は、従来のハイブリッドマトリクス回路（図１２）から９０度ハイブリッド回路２ａ及び９０度位相進み回路３ａを切り出した回路を示す図である。この回路は、図２に示すように、１８０度ハイブリッド回路１の第２の端子１４側に、９０度位相遅れ回路４を接続した回路と等価回路となる。このことから、従来のハイブリッドマトリクス回路と同様の振幅分布と位相分布を与える回路を、４つの１８０度ハイブリッド回路１で構成することが可能であることが分かる。
【００１８】
次に、図３は、この発明の実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路を示す図である。
実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路は、図３に示すように、４つの１８０度ハイブリッド回路１（１ａ〜１ｄ）及び１つの９０度位相遅れ回路４（４ａ）から構成されている。
【００１９】
１８０度ハイブリッド回路１は、入力された信号を同相の信号に分配したり、逆相の信号に分配したりする回路である。１８０度ハイブリッド回路１は、図１０に示すように、和信号端子１１、差信号端子１２、第１の端子（同相端子）１３及び第２の端子（逆相端子）１４を備えている。第１の端子１３は、和信号端子１１から入力された信号の通過位相と、差信号端子１２から入力された信号の通過位相とが同相となる端子である。また、第２の端子１４は、和信号端子１１から入力された信号の通過位相と、差信号端子１２から入力された信号の通過位相とが逆相となる端子である。
９０度位相遅れ回路４は、入力された信号の位相を９０度遅らせる回路である。
【００２０】
そして、１８０度ハイブリッド回路（第１の１８０度ハイブリッド回路）１ａの第１の端子１３と、１８０度ハイブリッド回路（第３の１８０度ハイブリッド回路）１ｃの和信号端子１１とが接続されている。また、１８０度ハイブリッド回路１ａの第２の端子１４と、１８０度ハイブリッド回路（第４の１８０度ハイブリッド回路）１ｄの和信号端子１１とが接続されている。
【００２１】
また、１８０度ハイブリッド回路（第２の１８０度ハイブリッド回路）１ｂの第１の端子１３と、１８０度ハイブリッド回路１ｃの差信号端子１２とが接続されている。また、１８０度ハイブリッド回路１ｂの第２の端子１４と、１８０度ハイブリッド回路１ｄの差信号端子１２とが、９０度位相遅れ回路４ａを介して接続されている。
【００２２】
なお、図３に示すハイブリッドマトリクス回路では、１８０度ハイブリッド回路１ａの和信号端子１１が入出力端子５１ａに対応し、差信号端子１２が入出力端子５１ｂに対応している。また、１８０度ハイブリッド回路１ｂの和信号端子１１が入出力端子５１ｃに対応し、差信号端子１２が入出力端子５１ｄに対応している。
また、１８０度ハイブリッド回路１ｃの第１の端子１３が入出力端子５２ａに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｂに対応している。また、１８０度ハイブリッド回路１ｄの第１の端子１３が入出力端子５２ｃに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｄに対応している。
【００２３】
次に、この実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路の動作を説明する。
入出力端子５１ａ〜５１ｄに入力された信号は、１８０度ハイブリッド回路１ａ〜１ｄ及び９０度位相遅れ回路４ａを通過して分配合成され、入出力端子５２ａ〜５２ｄに所定の振幅分布及び位相分布を与える。
【００２４】
図４は、図３に示した実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路による回路シミュレーション結果の例を示す図である。図４では、入出力端子５１ａ〜５１ｄにそれぞれ入力され入出力端子５２ａ〜５２ｄからそれぞれ出力された信号に対し、通過経路により与えられる位相からの位相誤差を示している。なお、グラフの横軸は規格化周波数を示し、縦軸は位相誤差［度］を示している。図４に示す結果によると、比帯域２０％における位相誤差が±１７．２度となる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、１８０度ハイブリッド回路１を対称に配置した回路構成とすることにより、従来のハイブリッドマトリクス回路と比較して、広い周波数帯域にわたり位相誤差を小さくしたハイブリッドマトリクス回路を得ることができる。
【００２６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るハイブリッドマトリクス回路について、図を用いて説明する。
図５は、この発明の実施の形態２に係るハイブリッドマトリクス回路を示す図である。この図５に示す実施の形態２に係るハイブリッドマトリクス回路は、図３に示す実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路から９０度位相遅れ回路４ａを取り除き、３つの４５度位相進み回路５（５ａ〜５ｃ）及び１つの４５度位相遅れ回路６（６ａ）を設けたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００２７】
４５度位相進み回路５は、入力された信号の位相を４５度進ませる回路である。
４５度位相遅れ回路６は、入力された信号の位相を４５度遅らせる回路である。
【００２８】
そして、１８０度ハイブリッド回路１ａの第１の端子１３と、１８０度ハイブリッド１ｃの和信号端子１１とが、４５度位相進み回路（第１の４５度位相進み回路）５ａを介して接続されている。また、１８０度ハイブリッド回路１ａの第２の端子１４と、１８０度ハイブリッド回路１ｄの和信号端子１１とが、４５度位相進み回路（第２の４５度位相進み回路）５ｂを介して接続されている。
【００２９】
また、１８０度ハイブリッド回路１ｂの第１の端子１３と、１８０度ハイブリッド回路１ｃの差信号端子１２とが、４５度位相進み回路（第３の４５度位相進み回路）５ｃを介して接続されている。また、１８０度ハイブリッド回路１ｂの第２の端子１４と、１８０度ハイブリッド回路１ｄの差信号端子１２とが、４５度位相遅れ回路６ａを介して接続されている。
【００３０】
なお、図５に示すハイブリッドマトリクス回路では、１８０度ハイブリッド回路１ａの和信号端子１１が入出力端子５１ａに対応し、差信号端子１２が入出力端子５１ｂに対応している。また、１８０度ハイブリッド回路１ｂの和信号端子１１が入出力端子５１ｃに対応し、差信号端子１２が入出力端子５１ｄに対応している。
また、１８０度ハイブリッド回路１ｃの第１の端子１３が入出力端子５２ａに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｂに対応している。また、１８０度ハイブリッド回路１ｄの第１の端子１３が入出力端子５２ｃに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｄに対応している。
【００３１】
次に、この実施の形態２に係るハイブリッドマトリクス回路の動作を説明する。
入出力端子５１ａ〜５１ｄに入力された信号は、１８０度ハイブリッド回路１ａ〜１ｄ、４５度位相進み回路５ａ〜５ｃ及び４５度位相遅れ回路６ａを通過して分配合成され、入出力端子５２ａ〜５２ｄに所定の振幅分布及び位相分布を与える。
【００３２】
図６は、図５に示したこの実施の形態２に係るハイブリッドマトリクス回路による回路シミュレーション結果の例を示す図である。図６では、入出力端子５１ａ〜５１ｄにそれぞれ入力され入出力端子５２ａ〜５２ｄからそれぞれ出力された信号に対し、通過経路により与えられる位相からの位相誤差を示している。なお、グラフの横軸は規格化周波数を示し、縦軸は位相誤差［度］を示している。図６に示す結果によると、比帯域２０％における位相誤差が±１．０度となる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態２によれば、１８０度ハイブリッド回路１を対称に配置した回路構成とすることに加え、４５度位相進み回路５と４５度位相遅れ回路６を用いて通過する信号の周波数に対する通過位相特性を揃えることにより、実施の形態１に対して、広い周波数帯域にわたり位相誤差をより小さくしたハイブリッドマトリクス回路を得ることができる。
【００３４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るハイブリッドマトリクス回路について、図を用いて説明する。
図１０に示す１８０度ハイブリッド回路１は、図７に示すように、９０度ハイブリッド回路２のアイソレーション端子２２及び結合端子２４にそれぞれ９０度位相進み回路３を接続した回路と等価回路となる。このことから、従来のハイブリッドマトリクス回路と同様の振幅分布と位相分布を与える回路を、２つの９０度ハイブリッド回路２と２つの１８０度ハイブリッド回路１で構成することが可能であることが分かる。
【００３５】
図８は、この発明の実施の形態３に係るハイブリッドマトリクス回路を示す図である。この図８に示す実施の形態３に係るハイブリッドマトリクス回路は、図３に示す実施の形態１に係るハイブリッドマトリクス回路の１８０度ハイブリッド回路１ａ，１ｂを２つの９０度ハイブリッド回路２（２ａ，２ｂ）にそれぞれ置き換え、９０度位相遅れ回路４ａを取り除き、３つの４５度位相進み回路５（５ａ〜５ｃ）及び５つの４５度位相遅れ回路６（６ａ〜６ｅ）を設けたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００３６】
９０度ハイブリッド回路２は、入力された信号を９０度位相差がある２つの信号に分配する回路である。９０度ハイブリッド回路２は、図１１に示すように、入力端子２１、アイソレーション端子２２、通過端子２３及び結合端子２４を備えている。
【００３７】
そして、９０度ハイブリッド回路（第１の９０度ハイブリッド回路）２ａの入力端子２１側に、４５度位相遅れ回路（第１の４５度位相遅れ回路）６ａが接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ａのアイソレーション端子２２側に、４５度位相進み回路（第１の４５度位相進み回路）５ａが接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ａの通過端子２３と、１８０度ハイブリッド回路１ｃの和信号端子１１とが、４５度位相遅れ回路（第２の４５度位相遅れ回路）６ｂを介して接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ａの結合端子２４と、１８０度ハイブリッド回路１ｄの和信号端子１１とが、４５度位相進み回路（第２の４５度位相進み回路）５ｂを介して接続されている。
【００３８】
また、９０度ハイブリッド回路（第２の９０度ハイブリッド回路）２ｂの入力端子２１側に、４５度位相遅れ回路（第３の４５度位相遅れ回路）６ｃが接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ｂのアイソレーション端子２２側に、４５度位相進み回路（第３の４５度位相進み回路）５ｃが接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ｂの通過端子２３と、１８０度ハイブリッド回路１ｃの差信号端子１２とが、４５度位相遅れ回路（第４の４５度位相遅れ回路）６ｄを介して接続されている。また、９０度ハイブリッド回路２ｂの結合端子２４と、１８０度ハイブリッド回路１ｄの差信号端子１２とが、４５度位相遅れ回路（第５の４５度位相遅れ回路）６ｅを介して接続されている。
【００３９】
なお、図８に示すハイブリッドマトリクス回路では、１８０度ハイブリッド回路１ｃの第１の端子１３が入出力端子５２ａに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｂに対応している。また、１８０度ハイブリッド回路１ｄの第１の端子１３が入出力端子５２ｃに対応し、第２の端子１４が入出力端子５２ｄに対応している。
【００４０】
次に、この実施の形態３に係るハイブリッドマトリクス回路の動作を説明する。
入出力端子５１ａ〜５１ｄに入力された信号は、１８０度ハイブリッド回路１ｃ，１ｄ、９０度ハイブリッド回路２ａ，２ｂ、４５度位相進み回路５ａ〜５ｃ及び４５度位相遅れ回路６ａ〜６ｅを通過して分配合成され、入出力端子５２ａ〜５２ｄに所定の振幅分布及び位相分布を与える。
【００４１】
図９は、図８に示したこの実施の形態３に係るハイブリッドマトリクス回路による回路シミュレーション結果の例を示す図である。図９では、入出力端子５１ａ〜５１ｄにそれぞれ入力され入出力端子５２ａ〜５２ｄからそれぞれ出力された信号に対し、通過経路により与えられる位相からの位相誤差を示している。なお、グラフの横軸は規格化周波数を示し、縦軸は位相誤差［度］を示している。この図９に示す結果によると、比帯域２０％における位相誤差が±１．２度となる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態３によれば、１８０度ハイブリッド回路１及び９０度ハイブリッド回路２を対称に配置した回路構成とすることに加え、４５度位相進み回路５と４５度位相遅れ回路６を用いて通過する信号の周波数に対する通過位相特性を揃えることにより、実施の形態１に対して、広い周波数帯域に亘って位相誤差をより小さくしたハイブリッドマトリクス回路を得ることができる。
【００４３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  １８０度ハイブリッド回路、２  ９０度ハイブリッド回路、３  ９０度位相進み回路、４  ９０度位相遅れ回路、５  ４５度位相進み回路、６  ４５度位相遅れ回路、１１  和信号端子、１２  差信号端子、１３  第１の端子（同相端子）、１４  第２の端子（逆相端子）、２１  入力端子、２２  アイソレーション端子、２３  通過端子、２４  結合端子、５１  入出力端子、５２  入出力端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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