(57)【要約】  本発明は、第１の導波路、詳細には中空導体、平面導体又は共軸導体を、第１のアンテナ分岐と第２のアンテナ分岐を有する半ループアンテナの形で有し、第２の導波路上の入力信号ａと前記第２の導波路上の戻り信号ｂを無接触で抽出するためのループ方向性結合器に関する。このために、第１のアンテナ分岐（１２）が、第１の回路網（１８）の第１の入力（２０）に接続され、第２のアンテナ分岐（１４）が、第１の回路網（１８）の第２の入力（２２）に接続され、第１の回路網（１８）は、各アンテナ分岐（１２，１４）の信号を分割するために第１の入力（２０）に第１の電力スプリッタ（５６）を、第２の入力（２２）に第２の電力スプリッタ（５８）をそれぞれ有し、第１の回路網（１８）は、第１及び第２の電力スプリッタ（５６，５８）の信号を互いに加算する第１の加算器（６０）と、第１及び第２の電力スプリッタ（５６，５８）の信号を互いに減算する第１の減算器（６２）と、を有する。
2010534436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路、詳細には中空導波路、平面導波路または同軸導波路を、第１のアーム（１２）と第２のアーム（１４）を有する半ループアンテナ（１０）の形で有し、導波路上の前進信号ａと前記導波路上の後進信号ｂとを無接触結合するループ型方向性結合器であって、
前記アンテナの前記第１のアーム（１２）が、第１の回路網（１８）の第１の入力（２０）に接続され、
前記アンテナの前記第２のアーム（１４）が、前記第１の回路網（１８）の第２の入力（２２）に接続され、
前記第１の回路網（１８）は、前記第１の入力（２０）に第１の電力分割器（５６）を、前記第２の入力（２２）に第２の電力分割器（５８）を有し、これらの電力分割器（５６，５８）は、前記アンテナの前記アーム（１２，１４）に印加される、それぞれの信号を分割し、
前記第１の回路網（１８）は、前記第１と第２の電力分割器（５６，５８）からの前記信号を加算し、前記加算により得られた前記信号Ｋc（ａ＋ｂ）を（ここでＫcは、前記ループ型方向性結合器の容量結合係数である）、前記第１の回路網（１８）の第１の出力（２４）に供給する第１の加算器（６０）と、前記第１と第２の電力分割器（５６，５８）からの前記信号を互いに減算して、前記減算により得られた前記信号Ｋi（ａ−ｂ）を（ここでＫiは、前記ループ型方向性結合器の誘導結合係数である）、前記第１の回路網（１８）の第２の出力（２６）に供給する第１の減算器（６２）とを有し、
前記第１の回路網（１８）の前記第１の出力（２４）に接続された第１の入力（４０）と、前記第１の回路網（１８）の前記第２の出力（２６）に接続された第２の入力（４２）とを有する第３の回路網（３８）を備え、
前記第３の回路網（３８）は、前記第１の入力（４０）に第３の電力分割器（６６）を、前記第２の入力（４２）に第４の電力分割器（６８）を有し、前記電力分割器（６６，６８）は、前記第３の回路網（３８）の前記入力（４０，４２）に印加された前記それぞれの信号を分割し、
前記第３の回路網（３８）は、複素透過係数Ｄ1を有する第１の容量信号経路（１２０）を介して前記第３の電力分割器（６６）から信号を受け取り、複素透過係数Ｄ2を有する第１の誘導信号経路（１２２）を介して前記第４の電力分割器（６８）から信号を受け取り、これらの信号を加算して、前記加算により得られた前記信号を前記第３の回路網（３８）の第１の出力（４４）に供給する第２の加算器（７０）を有し、
前記第３の回路網（３８）は、複素透過係数Ｄ3を有する第２の容量信号経路（１２４）を介して前記第３の電力分割器（６６）から前記信号を受け取り、複素透過係数Ｄ4を有する第２の誘導信号経路（１２６）を介して前記第４の電力分割器（６８）から前記信号を受け取り、これらの信号を互いに減算し、前記減算により得られた信号を前記第３の回路網（３８）の第２の出力（４６）に供給する第２の減算器（７２）を有し、
前記第１と第３の回路網（１８，３８）の間の前記信号経路（１２８，１３０）の少なくとも１つ、及び／又は、前記電力分割器（６６，６８）と前記第２の加算器（７０）及び第２の減算器（７２）との間の前記信号経路（１２０，１２２，１２４，１２６）の少なくとも１つに、前記所定の信号経路（１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０）上の前記信号の前記振幅及び／又は位相を変化させる、少なくとも１つの結合係数整合手段（６４，１１２，１１４）が、振幅と位相が同一の結合係数Ｋ1，Ｋ2を有する信号が前記第２の加算器（７０）と第２の減算器（７２）における加算と減算のために存在するように配置されたループ型方向性結合器。
【請求項２】
請求項１に記載のループ型方向性結合器において、
前記第１の回路網（１８）の前記第１の出力（２４）に接続された第１の入力（３０）と、前記第１の回路網（１８）の前記第２の出力（２６）に接続された第２の入力（３２）と、第３の回路網（３８）の第１の入力（４０）に接続された第１の出力（３４）と、前記第３の回路網（３８）の前記第２の入力（４２）に接続された第２の出力（３６）とを有する第２の回路網（２８）を備え、
前記第２の回路網（２８）は、前記第２の加算器（７０）及び第２の減算器（７２）における加算と減算のために振幅と位相が同じ結合係数Ｋ1，Ｋ2を有する信号が存在するように、前記第２の回路網（２８）の前記第１の入力（３０）及び／又は前記第２の回路網（２８）の前記第２の入力（３２）における前記信号の振幅及び／又は位相を変化させる少なくとも１つの結合係数整合手段（６４）を有するループ型方向性結合器。
【請求項３】
請求項２に記載のループ型方向性結合器において、
Ｋ1＝Ｋ2＝Ｋであり、
前記結合係数整合手段（６４）は、前記第２の回路網（２８）の前記第１の入力（３０）での前記信号に第１の複素係数Ｆ1を掛け、且つ／又は前記第２の回路網（２８）の前記第２の入力（３２）での前記信号に第２の複素係数Ｆ2を掛け、前記第１及び／又は第２の複素係数Ｆ1，Ｆ2が、以下の式が成り立つように選択されるように設計されたループ型方向性結合器。
Ｋ＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ1＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ2＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ3＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ4
又は
Ｋ＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ1＝Ｋi・Ｄ2＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ3＝Ｋi・Ｄ4
又は
Ｋ＝Ｋc・Ｄ1＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ2＝Ｋc・Ｄ3＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ4
【請求項４】
請求項２と請求項３の少なくとも１項に記載のループ型方向性結合器において、
第１の切換スイッチ（８４）が、前記第２の回路網（２８）の前記第１の出力（３４）と前記第３の回路網（３８）の前記第１の入力（４０）の間に配置され構成され、
第２の切換スイッチ（８６）が、前記第２の回路網（２８）の前記第２の出力（３６）と前記第３の回路網（３８）の前記第２の出力（４２）の間に配置され構成され、
これら切換スイッチ（８４，８６）が、必要に応じて、前記第２の回路網（２８）の前記第１及び第２の出力（３４，３６）から来る前記信号を、前記第３の回路網（３８）の前記第１及び第２の入力（４０，４２）にそれぞれ印加する又は前記第３の回路網（３８）をバイパスする間に前記信号を前方に送るループ型方向性結合器。
【請求項５】
請求項２又は３に記載のループ型方向性結合器において、
前記第２の回路網（２８）の前記第１の出力（３４）と前記第３の回路網（３８）の前記第１の入力（４０）の間に、前記第２の回路網（２８）の前記第１の出力（３４）から来る前記信号を、前記第３の回路網（３８）の前記第１の入力（４０）と第３の切換スイッチ（９８）に印加する第５の電力分割器（９６）が配置され、
前記第２の回路網（２８）の前記第２の出力（３６）と前記第３の回路網（３８）の前記第２の入力（４２）の間に、前記第２の回路網（２８）の前記第２の出力（３６）から来る前記信号を前記第３の回路網（３８）の前記第２の入力（４２）と第４の切換スイッチ（１０２）とに印加する第６の電力分割器（１００）が配置され、
前記切換スイッチ（９８，１９２）は、必要に応じて、前記電力分割器（９６，１００）から来る前記信号を受信器（１０８）又は終端抵抗器（１０４，１０６）に供給するように配置され構成されたループ型方向性結合器。
【請求項６】
先行する請求項の少なくともいずれか１項に記載のループ型方向性結合器において、
結合係数整合手段（１１２，１１４）は、前記第１及び第２の容量信号経路（１２０，１２４）及び／又は第１と第２の誘導信号経路（１２２，１２６）のそれぞれに配置され、前記第１の容量信号経路（１２０）内の前記結合係数整合手段は、前記信号に複素係数Ｆ3を掛け、前記第１の誘導信号経路（１２２）内の前記結合係数整合手段（１１２）は、前記信号に複素係数Ｆ4を掛け、前記第２の容量信号経路（１２４）内の前記結合係数整合手段は、前記信号に複素係数Ｆ5を掛け、前記第２の誘導信号経路（１２６）内の前記結合係数整合手段（１１４）は、前記信号に複素係数Ｆ6を掛け、前記複素係数Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5及びＦ6は、結合係数整合手段が、前記第３の回路網（３８）の全ての前記信号経路（１２０，１２２，１２４，１２６）内に配置されたときには、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
又は、結合係数整合手段（１１２，１１４）が、前記第３の回路網（３８）の前記第１及び第２の誘導信号経路（１２２，１２６）のみに配置されたときには、
Ｋc＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
又は、結合係数整合手段が、前記第３の回路網（３８）の前記第１及び第２の容量信号経路（１２０，１２４）のみに配置されたときには、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｄ4＝Ｋ2
又は、結合係数整合手段が、前記第３の回路網（３８）の前記第１及び第２の容量信号経路（１２０，１２４）並びに前記第３の回路網の前記第１の誘導信号経路（１２２）のそれぞれに配置されたときには、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋi
且つ
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｄ4＝Ｋ2
又は、結合係数整合手段が、前記第３の回路網（３８）の前記第１及び第２の容量信号経路（１２０，１２４）並びに前記第３の回路網の前記第２の誘導信号経路（１２６）のそれぞれに配置されたときには、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
又は、結合係数整合手段（１１２，１１４）が、前記第３の回路網（３８）の第１及び第２の誘導信号経路（１２２，１２６）並びに前記第３の回路網の前記第２の容量信号経路（１２４）のそれぞれに配置されたときには、
Ｋc＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
又は、結合係数整合手段（１１２，１１４）が、前記第３の回路網（３８）の第１及び第２の誘導信号経路（１２２，１２６）並びに前記第３の回路網の前記第１の容量信号経路（１２０）のそれぞれに配置されたときには、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
が成り立つように選択されたループ型方向性結合器。
【請求項７】
先行する請求項の少なくともいずれか１項に記載のループ型方向性結合器において、
それぞれの混合器（４８，５２）とフィルタ（５０，５４）とが、前記アンテナの前記第１のアーム（１２）と前記第１の回路網（１８）の前記第１の入力（２０）との間と、前記アンテナの前記第２のアーム（１４）と前記第１の回路網（１８）の前記第２の入力（２２）との間に配置され、
前記混合器（４８，５２）及びフィルタ（５０，５４）が、前記アンテナの前記アーム（１２，１４）から来た前記信号を所定の中間周波数に変換するように設計されたループ型方向性結合器。
【請求項８】
請求項７に記載のループ型方向性結合器において、
前記混合器（４８，５２）は、前記アンテナの前記アーム（１２，１４）からの前記信号に混合する混合器信号（７６）を前記混合器（４８，５２）に供給する可変周波数発振器（ＶＦＯ）（７４）に接続されたループ型方向性結合器。
【請求項９】
請求項８に記載のループ型方向性結合器において、
前記ＶＦＯ（７４）は、局部発振器及び／又は基準発振器を有するフェーズロックループの形をとるループ型方向性結合器。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のループ型方向性結合器において、
前記ＶＦＯ（７４）は、前記結合係数整合手段（６４；１１２，１１４）を制御する制御システム（７８）に接続され、
前記結合係数整合手段（６４；１１２，１１４）を制御する前記制御システム（７８）は、前記混合器（４８，５２）に供給される前記混合器周波数（８０）の関数として、複素係数Ｆ、即ち、場合によっては複素係数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5、及び／又はＦ6を設定するループ型方向性結合器。
【請求項１１】
請求項５及び１０に記載のループ型方向性結合器において、
前記受信器（１０８）は、前記結合係数整合手段（６４；１１２，１１４）を制御する制御システム（７８）に接続されたループ型方向性結合器。
【請求項１２】
請求項１１に記載のループ型方向性結合器において、
前記受信器（１０８）は、前記結合係数整合手段（６４）を制御する前記制御システム（７８）を制御して、前記結合係数整合手段（６４）を制御する前記制御システム（７８）が、前記第２の回路網（２８）の前記出力（３４，３６）の両方に同一の結合係数Ｋが存在するように、前記結合係数整合手段（６４）が前記第２の回路網（２８）の前記第１の入力（３０）及び／又は前記第２の回路網（２８）の前記第２の入力（３２）の前記信号の前記振幅及び／又は位相を変化させるようなパラメータを前記結合係数整合手段（６４）に供給するように設計されたループ型方向性結合器。
【請求項１３】
請求項１１に記載のループ型方向性結合器において、
前記受信器（１０８）は、前記結合係数整合手段（６４）を制御する前記制御システム（７８）を制御して、前記結合係数整合手段（６４）を制御する前記制御システム（７８）が、第１の結合係数Ｋ1が前記第２の加算器（７０）の入力に存在し、且つ第２の結合係数Ｋ2が前記第２の減算器（７２）の入力に存在するように前記結合係数整合手段（６４）が前記第２の回路網（２８）の前記第１の入力（３０）及び／又は前記第２の回路網（２８）の前記第２の入力（３２）の前記信号の前記振幅及び／又は位相を変化させるようなパラメータを前記結合係数整合手段（６４）に供給するように設計されたループ型方向性結合器。
【請求項１４】
先行する請求項の少なくともいずれか１項に記載のループ型方向性結合器において、
方向性受信器に接続されたスイッチ又は電力分割器が、前記少なくとも１つの結合係数整合手段（１１２，１１４）と前記第２の加算器（７０）又は第２の減算器（７２）との間、又は、場合によっては、前記第２の加算器（７０）と前記第２の減算器（７２）の前記入力の少なくとも１方の上流に設けられたループ型方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルで定義されたような、導波路、詳細には中空導波路、平面導波路又は同軸導波路を、第１のアームと第２のアームを有する半ループアンテナの形で有し、導波路上の前進信号ａと前記導波路上の後進信号ｂを無接触結合するループ型方向性結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
導波路又は線路上の前進の無線周波数電流及び電圧波「ａ」と逆方向の無線周波数電流及び電圧波「ｂ」を特定して分離し、且つ導波路又は線路上の電圧「Ｕ」及び電流「Ｉ」を特定するために使用される方向性結合器と呼ばれるものは既知である。方向性結合器は、無線周波数回路とマイクロ波回路で最も広く使用されている構成要素の１つである。理想的なケースでは、全てのポートが無反射終端を有するときに、２つのポートが互いに減結合された相反４ポート構成要素である。例えば、ポート１が、信号を供給する入力ポートであると仮定する。全てのポートが無反射終端を有するようにする。この場合、例えばポート４が、供給電力の一部分も結合されない分離ポートである。他の２つのポートは、伝送ポートと結合ポートと呼ばれる。
【０００３】
方向性結合器の品質を定義する重要な変数は、指向性（方向性結合）の鋭さ、即ち単に指向性である。指向性の鋭さは、全てのポートに無反射終端があるときの分離ポートでの電力に対する結合ポートでの電力の比率である。非特許文献１によれば、最適の指向性は、容量結合係数に対する誘導結合係数の比率が個々の線路の特性インピーダンスの積と等しいときに２つの結合された線路からなる方向性結合器から得られる。
【０００４】
方向性結合器は、測定システムにおいて、しばしば前進波と後進波を別々に特定するために使用される。回路技術では、方向性結合器は、減衰器、移相器、混合器及び増幅器内で減結合された電力分割器として使用される。この場合、方向性結合器は、例えば同軸導波路、中空導波路及び／又は平面導波路から構成される。
【０００５】
前進波と後進波を分離することが可能な結合構造は、非特許文献２と非特許文献３に記載されたループ型方向性結合器である。ループ型方向性結合器は、導波路上又は導波路中に配置された導波路ループを含む。この場合、中空導波路、平面ストリップ導波路、同軸導波路等の任意の所望の導波路を使用することができる。ループ型方向性結合器から作成することができる種々様々な用途がある。例えば、非特許文献４と非特許文献５は、非接触測定システムの構成要素としてループ型方向性結合器を使用する。
【０００６】
非接触で広い方向性の測定システムを使用することによって被検体（ＤＵＴ）の散乱パラメータを決定するために、誘導及び／又は容量結合構造が使用される。そのような結合構造によって、被検体に直接接続された信号線又は導波路上の電流及び／又は電圧が決定される。或いは、信号線上の前進波及び後進波が測定され、次に、２つの波を分離するための結合構造として方向性結合器が使用される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】K.W.Wagner, "Induktionswirkung von Wanderwellen in Nachbarleitungen" [Inductive effect of travelling waves on neighbouring lines], Elektrotechnische Zeitschrift, Vol.35, pages 639-643,677-680,705-708,1914
【非特許文献２】P.P.Lombardini, R.F.Schwartz, P.J.Kelly in "Criteria for the design of loop-type directional couplers for the L band", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.4, No.4, pages 234-239, October 1956
【非特許文献３】B.Maher in "An L-band loop-type coupler" IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.9, No.4, pages 362・63, July 1961
【非特許文献４】F.De Groote, J.Verspecht, C.Tsironis, D.Barataud and J.-P.Teyssier, in "An improved coupling method for time domain load-pull measurements", European Microwave Conference, Vol.1, page 4 et seq., October 2005
【非特許文献５】K.Yhland, J.Stenarson in "Noncontacting measurement of power in microstrip circuits" in 65th ARFTG, pages 201-205, June 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
方向性結合器によって前進波と後進波を特定するための非較正及び較正測定システムの精度は、特に結合器の指向性に依存する。ループ型方向性結合器が、例として取られた方法で使用されるとき、その指向性は、信号線又は導波路に対するループの位置決めと角度、及びループの幾何学的配置の変更によって最適化することができる。しかしながら、方向性結合の広帯域の最適化（複数オクターブにわたる）は、この手段では最適化できない。各周波数範囲ごとに構成の幾何学的配置を最適化し直さなければならない。このために極めて正確なループ位置決めユニットが必要になり、これにより方向性結合器がかなり複雑になる。
【０００９】
本発明の基となる目的は、その使用に関する限り上記種類のループ型方向性結合器を単純化し、同時にその指向性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、本発明により、請求項１で特徴付けられた特徴を有する上記種類のループ型方向性結合器によって達成される。本発明の有利な実施形態は、他の請求項で説明される。
【００１１】
本発明によれば、上記種類のループ型方向性結合器において、第１の回路網の第１の入力に接続されたアンテナの第１のアームと、第１の回路網の第２の入力に接続されたアンテナの第２のアームを備え、第１の回路網は、第１の入力に第１の電力分割器を、第２の入力に第２の電力分割器を有し、これらの電力分割器は、アンテナのアームに印加されたそれぞれの信号を分割し、第１の回路網は、第１と第２の電力分割器からの信号を加算し、加算で得られた信号Ｋc（ａ＋ｂ）を（ここで、Ｋcは、ループ型方向性結合器の容量結合係数である）、第１の回路網の第１の出力に供給する第１の加算器と、第１と第２の電力分割器からの信号を互いに減算して、減算により得られた信号Ｋi（ａ−ｂ）を（ここで、Ｋiは、ループ型方向性結合器の誘導結合係数である）、第１の回路網の第２の出力に供給する第１の減算器とを有し、ここで、第１の回路網の第１の出力に接続された第１の入力と、第１の回路網の第２の出力に接続された第２の入力とを有する第３の回路網を備え、第３の回路網は、第１の入力に第３の電力分割器を、第２の入力に第４の電力分割器を有し、これらの電力分割器は、第３の回路網の入力に印加されたそれぞれの信号を分割し、第３の回路網は、複素透過係数Ｄ1を有する第１の容量信号経路を介して第３の電力分割器から信号を受け取り、複素透過係数Ｄ2を有する第１の誘導信号経路を介して第４の電力分割器から信号を受け取り、これらの信号を加算し、この加算で得られた信号を第３の回路網の第１の出力に供給する第２の加算器を有し、第３の回路網は、複素透過係数Ｄ3を有する第２の誘導信号経路を介して第３の電力分割器から信号を受け取り、複素透過係数Ｄ4を有する第２の容量性信号経路を介して第４の電力分割器から信号を受け取り且つこれらの信号を互いに減算し、この減算により得られた信号を第３の回路網の第２の出力に供給する第２の減算器を有し、第１と第３の回路網の間の信号経路の少なくとも１つ及び／又は電力分割器と第２の加算器及び第２の減算器との間の信号経路の少なくとも１つに、所定の信号経路上の信号の振幅及び／又は位相を変化させる、少なくとも１つの結合係数整合手段を、第２の加算器と第２の減算器における加算及び減算のために振幅と位相が同一の結合係数Ｋ1，Ｋ2を有する信号が存在するように配置される。
【００１２】
これは、信号の幾何学的形態と構成及びその周波数の結果として生じる容量及び誘導結合係数が互いに異なる場合でも、得られる容量及び誘導結合係数がほとんど同じになるように、周波数に対して個別に整合させることができる結合係数を有する方向性結合器が利用可能になるという利点を有する。これにより、これに対応して、ループ型方向性結合器の幾何学的特徴を変更することなく指向性が改善される。
【００１３】
好ましい実施形態では、第１の回路網の第１の出力に接続された第１の入力と、第１の回路網の第２の出力に接続された第２の入力と、第３の回路網の第１の入力に接続された第１の出力と、第３の回路網の第２の入力に接続された第２の出力とを有する第２の回路網を備え、この第２の回路網は、第２の加算器と第２の減算器における加算と減算のために振幅と位相が同じ結合係数Ｋ1，Ｋ2を有する信号が存在するように、第２の回路網の第１の入力及び／又は第２の回路網の第２の入力の信号の振幅及び／又は位相を変化させる少なくとも１つの結合係数整合手段を有する。
【００１４】
この場合、例えばＫ1＝Ｋ2＝Ｋであり、結合係数整合手段は、好ましくは、第２の回路網の第１の入力での信号に第１の複素係数Ｆ1を掛け且つ／又は第２の回路網の第２の入力での信号に第２の複素係数Ｆ2を掛け、第１及び／又は第２の複素係数Ｆ1，Ｆ2が、以下の式が成り立つように選択されるように設計される。
【００１５】
Ｋ＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ1＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ2＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ3＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ4
又は
Ｋ＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ1＝Ｋi・Ｄ2＝Ｋc・Ｆ1・Ｄ3＝Ｋi・Ｄ4
又は
Ｋ＝Ｋc・Ｄ1＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ2＝Ｋc・Ｄ3＝Ｋi・Ｆ2・Ｄ4
【００１６】
容量及び誘導結合係数を整合させるのに必要な複素係数を調整又は決定することを可能にするために、好ましい実施形態では、第１の切換スイッチが、第２の回路網の第１の出力と第３の回路網の第１の入力の間に配置され構成され、第２の切換スイッチが、第２の回路網の第２の出力と第３の回路網の第２の入力の間に配置され構成され、必要に応じて、これら切換スイッチが、第２の回路網の第１及び第２の出力から来る信号を第３の回路網の第１及び第２の入力にそれぞれ印加する、又は第３の回路網をバイパスする間に前記信号を前方に送る。
【００１７】
代替の実施形態では、第２の回路網の第１の出力と第３の回路網の第１の入力の間に、第２の回路網の第１の出力から来る信号を、第３の回路網の第１の入力と第３の切換スイッチに印加する第５の電力分割器が配置され、第２の回路網の第２の出力と第３の回路網の第２の入力の間に、第２の回路網の第２の出力から来る信号を、第３の回路網の第２の入力と第４の切換スイッチとに印加する第６の電力分割器が配置され、切換スイッチは、必要に応じて、電力分割器から来る信号を受信器又は終端抵抗器に供給するように配列され構成されて始まる。
【００１８】
更に他の代替実施形態では、結合係数整合手段は、第３の回路網の第１と第２の容量信号経路及び／又は第１と第２の誘導信号経路のそれぞれに配置され、第１の容量信号経路内の結合係数整合手段が信号に複素係数Ｆ3を掛け、第１の誘導信号経路内の結合係数整合手段が信号に複素係数Ｆ4を掛け、第２の容量信号経路内の結合係数整合手段が信号に複素係数Ｆ5を掛け、第２の誘導信号経路内の結合係数整合手段が信号に複素係数Ｆ6を掛け、複素係数Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5及びＦ6は、以下の式が成り立つように選択される。
【００１９】
結合係数整合手段が、第３の回路網の全ての信号経路に配置された場合、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
【００２０】
又は、結合係数整合手段が、第３の回路網の第１と第２の誘導信号経路にのみ配置された場合、  
Ｋc＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
【００２１】
又は、結合係数整合手段が、第３の回路網の第１及び第２の容量信号経路にのみ配置された場合、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｄ2＝Ｋ1
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｄ4＝Ｋ2
【００２２】
又は、結合係数整合手段が、第３の回路網（３８）の第１及び第２の容量信号経路（１２０，１２４）並びに第３の回路網の第１の誘導信号経路（１２２）のそれぞれに配置された場合、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｄ4＝Ｋ2
【００２３】
あるいは、結合係数整合手段が、第３の回路網（３８）の第１及び第２の容量信号経路（１２０，１２４）と第３の回路網の第２の誘導信号経路（１２６）とのそれぞれに配置された場合、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
【００２４】
あるいは、結合係数整合手段（１１２，１１４）が、第３の回路網（３８）の第１及び第２の誘導信号経路（１２２，１２６）と第３の回路網の第２の容量信号経路（１２４）とのそれぞれに配置された場合、
Ｋc＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
【００２５】
あるいは、結合係数整合手段（１１２，１１４）が、第３の回路網（３８）の第１及び第２の誘導信号経路（１２２，１２６）と第３の回路網の第１の容量信号経路（１２０）とのそれぞれに配置された場合、
Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋi＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ1
且つ
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ2
【００２６】
アンテナの第１のアームと第１の回路網の第１の入力との間と、アンテナの第２のアームと第１の回路網の第２の入力との間に、それぞれの混合器とフィルタを配置し、混合器とフィルタを、アンテナのアームから来る信号を所定の中間周波数に変換するように設計することによって、電力分割器、加算器、減算器及び結合係数整合手段を所定の中間周波数に最適化し、それによりコストを削減することができる。このために、混合器は、アンテナのアームから来る信号と混合するための混合器信号を混合器に供給する可変周波数発振器（ＶＦＯ）に接続される。ＶＦＯは、局部発振器及び／又は基準発振器を有するフェーズロックループの形をとることが好ましい。
【００２７】
結合係数整合手段を制御するための制御システムにＶＦＯを接続することによって、結合係数の整合が改善された各動作周波数の個別の複素係数が得られ、結合係数整合手段を制御するための制御システムは、場合によって、混合器に供給される混合器周波数の関数として、複素係数Ｆ、即ち複素係数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5及び／又はＦ6を設定する。
【００２８】
ループ型方向性結合器を自動的に構成するために、受信器は、結合係数整合手段を制御する制御システムに接続され、受信器は、好ましくは、結合係数整合手段を制御する制御システムを制御して、結合係数整合手段を制御する前記制御システムが、第２の回路網の両方の出力に同一の結合係数Ｋが存在するように、結合係数整合手段が第２の回路網の第１の入力及び／又は第２の回路網の第２の入力における信号の振幅及び／又は位相を変化させるパラメータを結合係数整合手段に供給するように設計される。
【００２９】
或いは、受信器は、結合係数整合手段を制御する制御システムを制御して、結合係数整合手段を制御する前記制御システムが、第１の結合係数Ｋ1が第２の加算器の入力に存在し且つ第２の結合係数Ｋ2が第２の減算器の入力に存在するように結合係数整合手段が第２の回路網の第１の入力及び／又は第２の回路網の第２の入力における信号の振幅及び／又は位相を変化させるようなパラメータを結合係数整合手段に供給するように設計される。
【００３０】
結合係数整合手段を制御するため、又は換言すると結合係数Ｆ3〜Ｆ6を設定するために、導波路が、無反射又は低反射抵抗器で終端となるときに、方向性受信器に接続されたスイッチ又は電力分割器が、少なくとも１つの結合係数整合手段と第２の加算器又は第２の減算器との間、場合によっては第２の加算器と第２の減算器の入力の少なくとも一方の上流に設けられる。
【００３１】
本発明は、図面を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるループ型方向性結合器の第１の好ましい実施形態の概略回路図である。
【図２】本発明によるループ型方向性結合器の第２の好ましい実施形態の概略回路図である。
【図３】本発明によるループ型方向性結合器の第３の好ましい実施形態の概略回路図である。
【図４】本発明によるループ型方向性結合器の第４の好ましい実施形態の概略回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１に示した本発明によるループ型方向性結合器の第１の好ましい実施形態は、信号源１３と被検体（ＤＵＴ）１５の間の導波路１１に沿って進行する前進波ａと、導波路１１に沿って反射される後進波ｂとを結合するように設計されており、第１のアーム１２と第２のアーム１４を有する半ループアンテナ１０を含む。参照数字１７は、基準面を示す。アンテナの２つのアーム１２及び１４は、構成可能な回路網１６に接続される。
【００３４】
構成可能な回路網１６内には、第１の入力２０、第２の入力２２、第１の出力２４及び第２の出力２６を有する第１の回路網１８と、第１の入力３０、第２の入力３２、第１の出力３４及び第２の出力３６を有する第２の回路網２８と、第１の入力４０、第２の入力４２、第１の出力４４及び第２の出力４６を有する第３の回路網３８が配置される。第２の回路網２８は、第１の回路網１８の出力２４，２６と第３の回路網の入力４０，４２との間に信号経路１２８及び１３０を構成する。
【００３５】
アンテナの第１のアーム１２は、第１の混合器４８と第１のフィルタ５０を介して第１の回路網１８の第１の入力２０に接続される。アンテナの第２のアーム１４は、第２の混合器５２と第２のフィルタ５４を介して第１の回路網１８の第２の入力２２に接続される。
【００３６】
第１の回路網１８は、第１の入力２０に第１の電力分割器５６を、第２の入力２２に第２の電力分割器５８をそれぞれ有する。また、第１の回路網１８内には、第１の電力分割器５６と第２の電力分割器５８からの信号を加算し、それを第１の回路網１８の第１の出力２４に供給する第１の加算器６０と、第１の電力分割器５６と第２の電力分割器５８からの信号を互いに減算し、それを第１の回路網１８の第２の出力２６に供給する第１の減算器６２が配置される。第１の回路網１８の第１の出力２４でこのようにして得られた信号は、信号Ｋc＊(ａ＋ｂ)であり、ここでＫcは、ループ型方向性結合器の容量結合係数である。また、第１の回路網１８の第２の出力２６でこのようにして得られた信号は、信号Ｋi＊（ａ−ｂ）であり、Ｋiは、ループ型方向性結合器の誘導結合係数である。この場合、ＫcはＫiと等しくない。
【００３７】
第２の回路網２８では、信号Ｋi＊（ａ−ｂ）は、結合係数整合手段６４によって、前記信号Ｋi＊（ａ−ｂ）の振幅と位相を変化させる複素係数Ｆが掛けられる。複素係数Ｆは、この場合、Ｋc＝Ｋi＊Ｆ＝Ｋになるように選択される。乗算で得られた信号Ｋi＊Ｆ＊（ａ−ｂ）は、結合係数整合手段６４によって、第２の回路網２８の第２の出力３６に供給される。信号Ｋc＊（ａ＋ｂ）は、第２の回路網２８を介して第２の回路網２８の第２の出力３４に渡される。両方の結合係数Ｋi及びＫcの振幅と位相の整合は、単に例として示されていることに注意されたい。代替として、Ｋc＊Ｆ＝Ｋi＝Ｋが成り立つように他の信号Ｋc＊（ａ＋ｂ）だけに複素係数Ｆを掛ける、或いはＫ＝Ｆ1＊Ｋc＝Ｆ2＊Ｋiが成り立つように、２つの信号Ｋi＊Ｆ（ａ−ｂ）とＫc＊（ａ＋ｂ）にそれぞれの結合係数Ｆ1、Ｆ2を掛けてＦ1＊Ｋc＊（ａ＋ｂ）とＦ2＊Ｋi＊（ａ−ｂ）としてもよい。本質的なことは、第３の回路網３８の第１の入力４０には常に信号Ｋ＊（ａ＋ｂ）が印加されており、第３の回路網３８の第２の入力４２には常に信号Ｋ＊（ａ−ｂ）が印加されていること、即ち同一の結合係数があることである。
【００３８】
第３の回路網３８は、第１の入力４０に第３の電力分割器６６を、第２の入力４２に第４の電力分割器６８をそれぞれ有する。また、第３の回路網３８には、第３の電力分割器６６と第４の電力分割器６８からの信号を加算して、それを第３の回路網３８の第１の出力４４に供給する第２の加算器７０と、第３の電力分割器６６と第４の電力分割器６８からの信号を互いに減算し、それを第１の回路網３８の第２の出力４６に供給する第２の減算器７２が配置される。第３の回路網３８の第１の出力４４でこのようにして得られる信号は信号２Ｋ1＊ａであり、第３の回路網３８の第２の出力４６でこのようにして得られる信号は信号２Ｋ2＊ｂであり、ここで、Ｋ1は、第２の加算器７０の２つの入力での結合係数であり、Ｋ2は、第２の減算器７２の２つの入力での結合係数である。従って、この場合、得られる前進波ａと後進波ｂの結合係数は同一、即ちＫである。第３の回路網３８は、第３の電力分割器６６から第２の加算器７０まで延在する第１の容量信号経路１２０と、第３の電力分割器６６から第２の減算器７２まで延在する第１の誘導信号経路１２２と、第４の電力分割器６８から第２の加算器７０まで延在する第２の容量信号経路１２４と、第４の電力分割器６８から第２の減算器７２まで延在する第２の誘導信号経路１２６とを有する。
【００３９】
混合器４８及び５２と、フィルタ５０及び５４は、アンテナのアーム１２及び１４から来る信号を所定の中間周波数に変換するために使用され、すなわち、所定の中間周波数に対して下流側の構成要素を最適化するだけでよい。この目的のために、局部発振器又は基準発振器を有する可変周波数発振器（ＶＦＯ）又はフェーズロックループ（７４）が設けられ、フェーズロックループ７４は、混合器４８及び５２がアンテナの２つのアーム１２及び１４からのそれぞれの出力信号と混合する適切な基準信号又は混合信号７６を混合器４８及び５２に供給する。また、フェーズロックループ７４は、結合係数整合手段６４を制御するための制御システム７８に接続され、基準信号７６の電流周波数８０を制御システム７８に送る。この周波数８０の関数として、制御システム７８は、複素係数Ｆ、即ち場合によっては周波数ごとの複素係数Ｆ1、Ｆ2を選択し、それを第２の回路網２８、より正確に言うと、第２の回路網２８内の結合係数整合手段６４に送る。中間周波数信号１１０は、ＶＦＯを制御するためにフェーズロックループ７４に送られる。この中間周波数信号１１０は、回路網１８の第１の入力２０又は第２の入力２２の上流側で取得される。
【００４０】
ループアンテナ１０の分離ポートに一方が接続され（このとき、ループアンテナ１０は後進波結合器として働く）、他方がその結合ポートに接続された構成可能な電気的４ポート回路網１６を使用するので、本発明による方向性結合器の指向性を、その位置や幾何学的配置を変更せずに各周波数ごとに最適化することができる。ループアンテナ１０が回路網１６と共に使用されるとき、例えばさらに同軸導波路やマイクロストリップ導波路等の任意の所望のタイプの信号導波路又は線路を使用するときは、ループの幾何学的配置の変更や信号導波路又は線路１１の調整なしに最適化されたループ型方向性結合器を作成することができる。
【００４１】
構成可能な回路網１６は、３つのサブ回路網１８、２８及び３８を備え、その場合、第１の回路網１８と第３の回路網３８は同一でよい。混合器４８、５２とフィルタ５０、５４を組み込むことは必須ではないが、いくつかの利点を提供する。
【００４２】
回路網１６の動作は、図１を参照することにより後で説明される。導波路又は線路の半ループ１０は、例えば信号導波路又は線路１１の近距離場にあるエネルギーの一部を誘導的且つ容量的に結合する。電気信号の波長より小さい導波路又は線路のループ１０がある場合、アンテナの第１のアーム１２に誘導的且つ容量的に生成された電流は合算され、アンテナの他方の第２のアーム１４では、１８０°の位相差により、電流が互いに減算される。
【００４３】
最初に、混合器４８、５２とフィルタ５０及び５４が、回路網１６の一部ではないと仮定する。次に、アンテナのアーム１２及び１４上の誘導的且つ容量的に結合された信号は、第１の回路網１８によって分離され、従って、第１の回路網１８の端には、一方に信号導波路又は線路１１上の電流に対応する誘導信号だけがあり、他方には信号導波路又は線路１１上の電圧に対応する容量信号がある。第１の回路網１８は、例えば２つの３ｄＢ結合器である２つの電力分割器５６、５８を備え、それぞれに加算回路網６０と減算回路網６２を含む。加算回路網６０として提供されるものは、例えば「回転された」３ｄＢ結合器（コンバイナー）であり、減算回路網６２として提供されるものは、例えば平衡要素（バラン）である。
【００４４】
第２の回路網２８では、結合係数は、１つの経路上の信号に複素係数Ｆを掛けることによって整合され、即ち、Ｋ＝Ｆ＊Ｋi＝Ｋcが成立する。これは、最適の指向性を提供する。信号の振幅と位相の変更は、例えば、移相器と組み合わされた増幅器又は減衰器によって行われる。この場合、電子的に制御可能な構成要素を使用することが好ましく、従って、測定構成に変化があるときに、複素係数Ｆを電気的制御信号によって迅速且つ容易に調整することができる。この場合、必要に応じて、乗算ユニットの位置決め、即ち結合係数整合手段６４の位置決めを行ってもよい。図１に示したように、１つの経路にだけ乗算を実行することができ、利用できる２つの経路のどちらを使用するかは重要ではない。これと同様に、両方の経路に制御可能な構成要素を設けてもよく、一方の経路で位相のみを制御し他方の経路で振幅のみを制御してもよい。このようにして、導波路又は線路の単一ループ１０の固有の指向性又は固有の結合減衰を変更することなく、第２の回路網２８によって、指向性だけでなく結合減衰も設定することができる。
【００４５】
２つの結合係数Ｋi及びＫcが、同一方法でＫに変換された場合、信号は、第３の回路網３８によって再び組み合わされ、これにより、結合係数Ｋの関数として一方の出力４４で前進波ａだけが生成され、他方の出力４６で後進波ｂだけが生成される。こうなるようにするには、回路網の個別の経路は、設計と構造が全く同一である。
【００４６】
実施態様を実現するときに存在する１つの問題は、例えば減算器６２、７２（ブラン）と電力分割器５６、５８、６６、６８等の必要な構成要素が、限られた周波数でしか動作しないことである。これは、システムの広帯域での使用に不利になる。対策として、システムは、必要に応じて、混合器４８、５２とフィルタ５０、５４を含む１つ又は複数のヘテロダイン混合ステージによって拡張することができる。この場合、ループ１０からの信号が基準信号７６と混合されて、低い固定された（所定の）中間周波数として与えられる。固定された中間周波数を使用することによって、個々の構成要素が満たすべき周波数帯幅の要件があまり厳密ではなくなるので、構成可能な回路網１６を回路として実装することができる。更に、任意の所望の帯域幅の信号に関してシステムを最適化することができる。例えば、必要な基準信号７６が、ロックループ並びに局所及び基準発振器７４によって生成される。
【００４７】
回路網１６は、指向性を高めるためにループ１０を較正するハードウェア手段を構成すると考えることができることは明らかである。
【００４８】
次に、回路網１６の制御と較正について説明する。回路網１６を構成することは、第２の回路網２８を制御することに等しい。目的は、最初に複素係数Ｆを決定し、次に第２の回路網２８の構成要素を係数Ｆに適合させることである。適正な係数Ｆを設定できるようにするために、ＤＵＴ（被検体）として基準面１７に接続されるものは、低反射終端、理想的には反射がない終端である。理想的なケースでは、その時信号線１１上にあるのは前進波ａだけである。この結果、第１の回路網１８の２つの出力２４及び２６で前進波ａを測定でき、この２つの出力２４及び２６は、一方に容量結合係数Ｋc＊ａが掛けられ、他方に誘導結合係数Ｋi＊ａが掛けられる。次に、第２の回路網２８のパラメータ（振幅と位相）は、第２の回路網２８からの２つの出力信号が、その出力３４及び３６で振幅と位相が等しいように、即ち、Ｋc＝Ｆ＊Ｋi＝Ｋが成り立つように設定される。第２の回路網２８からの出力信号を測定するために、第２の回路網２８を方向性受信機に直接接続できるように、第２の回路網２８と第３の回路網３８の間の接続を切り離されなけばならない。実際には、無反射終端のようなものは存在しないので、低反射終端を使用して係数Ｆを設定しなければならない。終端の反射性が低くなるほど、構成全体で達成できる指向性の値は高くなる。更に、指向性のレベルは、第３の回路網３８内の経路の伝達関数が同じかどうかに依存する。伝達関数の差が大きいほど、達成できる指向性の値が低くなる。指向性の値をきわめて高くするために、図４を参照して後で詳しく説明されるように、結合係数を整合させてＫc＝Ｆ＊Ｋi＝Ｋとするために結合係数整合手段が加算器７０と減算器７２のすぐ下流に配置され、或いは、第３の回路網３８内の経路の伝達関数（ＤcM、ＤcP、ＤiM、ＤiP）が、例えば測定プロセスから振幅と位相に関して分かっていればメモリに記憶される。この場合、結合係数整合手段６４は、Ｋ＝Ｄc／Ｄi＊Ｋcから誘導結合係数を較正／制御することができ、それにより加算器７０と減算器７２でＫi＊Ｄi＝Ｄc＊Ｋcとなる。
【００４９】
図２に示した本発明によるループ型方向性結合器の第２の好ましい実施形態では、図１と同じ機能を実行する部分は、同じ参照数字で示され、従って、それらの説明は図１の上記説明を参照されたい。図２に示した第２の好ましい実施形態では、例えば２個の電子的スイッチ８４及び８６が、第２の回路網２８と第３の回路網３８の間に追加で配置され、２つの追加のスイッチ８８及び９０が、第３の回路網３８の上に設けられ、これらのペアのスイッチは、それぞれの制御システム９２及び９４によって操作される。制御システム９２及び９４の目的は、図面に示した基準面１７に対する前述の較正を簡略化された方法で実行できるようにすることである。７８における第２の回路網２８とスイッチ８４、８６、８８、９０の制御は、手動で実行されるか、完全に自動化されたプロセスとして実行される。スイッチ８４、８６、８８、９０の代わりに、２つの同一の結合器を使用してもよい。
【００５０】
きわめて高い指向性をほぼ無制限の帯域幅で達成するために、本発明の改良では、各周波数点ごとの係数Ｆの特定の選択（即ち、設定値）がメモリに記憶される。
【００５１】
図３に示した本発明によるループ型方向性結合器の第３の好ましい実施形態では、図１と同じ機能を実行する部分は同じ参照数字で示されており、従って、それらの説明に関しては図１の上記説明を参照されたい。図３に示した第３の好ましい実施形態では、第２の回路網２８の第１の出力３４と第３の回路網３８の第１の入力４０の間に、第３の回路網３８の第１の入力４０と第１のスイッチ９８に信号を供給する第５の電力分割器９６が配置される。第２の回路網２８の第２の出力３６と第３の回路網３８の第２の入力４２の間には、第３の回路網３８の第２の入力４２と第２のスイッチ１０２に信号を供給する第６の電力分割器１００が配置される。２個のスイッチ９８，１０２は、低反射終端１０４，１０６と受信器１０８のいずれかに信号を供給する。
【００５２】
較正時に受信される信号によって要求されたとき、受信器１０８は、制御システム７８が、振幅と位相を変更するのに適切なパラメータを第２の回路網２８に送って、それにより、結合係数整合手段６４が結合係数を前述の方法で互いに整合するように、制御システム７８を制御する。
【００５３】
実際には、詳細には第３の回路網３８で、全く同一の信号経路１２０，１２２，１２４，１２６を生成することができないので、結果として２つの結合係数Ｋi及びＫc＊Ｆがそれぞれ加算器７０と減算器７２で同一でなくなることがある。述べた課題が該当する可能性のある用途において、この問題に取り組むために、図４に示したように、更に他の結合係数整合手段１１２及び１１４が、例えば、加算器７０と減算器７２のすぐに上流に配置される。図４に示した第４の好ましい実施形態では、図１〜図３と同じ機能を実行する部分は、同じ参照数字によって示され、従って、それらの説明に関しては図１〜図３を参照されたい。図１から図３に示した実施形態と対照的に、第２の回路網２８は設けられず、信号経路１２８及び１３０は、第１の回路網１８と第３の回路網３８を直接接続する。加算器７０と減算器７２のすぐ上流に接続された結合係数整合手段１１２及び１１４は、第３の回路網内の４つの経路上の減衰と移相を修正するだけでなく、必要に応じて、振幅と位相が異なる結合係数Ｋi及びＫcを整合する役割をし、この場合、図４に示したように、図１〜図３に示した最初の３つの実施形態における結合係数整合手段６４を省略することができる。第３の回路網３８内の１つの誘導経路上で、結合係数整合手段１１２が結合係数Ｋi＊Ｄ2（結合係数と伝達関数）に係数Ｆ4を掛け、第３の回路網３８内の他の誘導経路上で、結合係数整合手段１１４が結合係数Ｋi＊Ｄ4（結合係数及び伝達関数）に係数Ｆ4を掛ける。このようにして、それぞれの係数Ｋc＊Ｄ1＝Ｋ1とＫi＊Ｄ2＊Ｆ4＝Ｋ2が該当する２つの信号が、加算のために加算器７０に供給され、それぞれの係数Ｋc＊Ｄ3＝Ｋ2とＫi＊Ｄ4＊Ｆ6＝Ｋ2が該当する２つの信号が、減算のために減算器７２に供給される。前進波ａと後進波ｂを分離するためには、第２の加算器７０の２つの入力のそれぞれの結合係数Ｋ1と、第２の減算器７２の２つの入力のそれぞれの結合係数Ｋ2が同一であれば十分であるが、この場合、結合係数Ｋ1及びＫ2は同一でなくても、同一即ちＫ＝Ｋ1＝Ｋ2でもよい。その結果、第１の出力４４で２＊Ｋ1＊ａが得られ、出力４６で２＊Ｋ2＊ｂが得られる。
【００５４】
既に述べたように、第３の回路網３８内の経路は実際に同一ではないので、達成できる指向性の値を最小にすることができる。指向性を最大にできる方法は、以下の通りである。
【００５５】
例えば第３の回路網３８内の個々の信号経路上、或いは第２の回路網２８の出力３４，３６と加算器７０及び減算器７２との間の経路上、又は第１の回路網１８の出力２４，２６と加算器７０及び減算器７２との間の経路上の伝達関数（減衰と移相）Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3及びＤ4が、測定によって決定される。分かった後で、結合係数は、信号の複素振幅が加算器７０と減算器７２の各入力で同一になるように第２の回路網２８によって調整され、その場合、前述の第２の回路網２８の様々な構成も可能である。例えば、図１〜図３に示した最初の３つの各実施形態の「誘導経路」には１つの結合係数整合手段６４だけが組み込まれる。ここで、Ｋ＝Ｋ1＝Ｋ2であり、この構成で成り立たなければならない関係は
Ｋc＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ2＝Ｋ
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ4＝Ｋ
である。
【００５６】
従って、結合係数整合手段が「容量経路」に組み込まれた第２の回路網２８の構成に当てはまることは、
Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｄ2＝Ｋ
Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｄ4＝Ｋ
である。
【００５７】
結合係数Ｋi、Ｋcが、第２の回路網２８内の両方の経路（容量性と誘導性）上で整合されるのであれば、当てはまることは
Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ2＝Ｋ
Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ4＝Ｋ
である。
【００５８】
伝送経路がＤ1＝Ｄ3且つＤ2＝Ｄ4の条件を満たす場合に、上記の６つの式を満足させることができる。
【００５９】
前述のように、係数Ｆ1及びＦ2の設定は、例えば、図２と図３に示した構成によって実行され、更に、透過係数Ｄ1〜Ｄ4が考慮される。これは、次のように行われる。即ち、最初に低反射終端がＤＵＴとして使用される。次に、第２の回路網２８の出力における２つの信号振幅（Ｋc＊Ｆ1，Ｋi＊Ｆ2）が、方向性受信器によって又は図２と図３に示した構成によって連続的に測定される。適正な結合係数Ｆ1及び／又はＦ2を設定するために、既知の透過係数Ｄ1、Ｄ2及びＤ3，Ｄ4がそれぞれ、メモリからダウンロードされ、受信信号に乗算される（Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ1、Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ2、又はＫc＊Ｆ1＊Ｄ3、Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ4）。この場合、係数Ｆ1及び／又はＦ2は、振幅が同じになるまで変更される。
【００６０】
Ｋc＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ2＝Ｋ 且つ Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ4＝Ｋ
又は
Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｄ2＝Ｋ 且つ Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｄ4＝Ｋ
又は  
Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ1＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ2＝Ｋ 且つ Ｋc＊Ｆ1＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ2＊Ｄ4＝Ｋ
【００６１】
透過係数に該当する条件Ｄ1＝Ｄ3且つＤ2＝Ｄ4が満たされない場合は、図４に示したように、第３の回路網３８に、第２の回路網２８に設けられる結合係数整合手段６４ではなく、２つの結合係数整合手段１１２，１１４が設けられる。これらの結合係数整合手段１１２，１１４は、経路上の減衰Ｄ1〜Ｄ4を十分に可能にすることにより指向性を高める。第３の回路網３８内の４つ全ての経路に、最大４つの結合係数整合手段を設けることができる。２つの容量又は誘導経路で２つの結合係数整合手段１１２，１１４を使用するか、第３の回路網３８内の各経路で４つの結合係数整合手段を１つずつ使用するか、３つの結合係数整合手段を使用するか、検討できる構成は４つある。
【００６２】
図４は、誘導（Ｋi）経路内に２つの結合係数整合手段１１２，１１４を有する変形例を示す。結合係数整合手段１１２，１１４は、複素係数Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5及び／又はＦ6を乗算して信号振幅を求める。低反射ＤＵＴを使用するとき、加算器７０と減算器７２の上流の４つの信号が、方向性受信器、例えば出力振幅が同じスイッチ又は電力分割器／結合器によって（図２と図３で行われた方法と類似の方法で）制御／較正される。４つの結合係数整合手段を使用するとき、信号は、加算と減算の前で次のようになる。
加算経路１：Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋ1、加算経路２：Ｋi＊Ｄ2＊Ｆ4＝Ｋ1
減算経路１：Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋ2、減算経路２：Ｋi＊Ｄ4＊Ｆ6＝Ｋ2
【００６３】
３つの結合係数整合手段が使用され、３つの結合係数整合手段が配置された３つの経路に依存するとき、加算と減算の前に信号は次のようになる。
【００６４】
結合係数整合手段が、第３の回路網（３８）の第１と第２の容量信号経路（１２０，１２４）のそれぞれとその第１の誘導信号経路（１２２）内に配置されたとき、
加算経路１：Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋ1、加算経路２：Ｋi＊Ｄ2＊Ｆ4＝Ｋ1
減算経路１：Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋ2、減算経路２：Ｋi＊Ｄ4＝Ｋ2
【００６５】
結合係数整合手段が、第３の回路網（３８）の第１と第２の容量信号経路（１２０，１２４）のそれぞれとその第２の誘導信号経路（１２６）内に配置されたとき、
加算経路１：Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋ1、加算経路２：Ｋi＊Ｄ2＊Ｆ4＝Ｋ1
減算経路１：Ｋc＊Ｄ3＝Ｋ2、減算経路２：Ｋi＊Ｄ4＊Ｆ6＝Ｋ2
【００６６】
結合係数整合手段（１１２，１１４）が、第３の回路網（３８）の第１と第２の誘導信号経路（１２２，１２６）のそれぞれとその第２の容量信号経路（１２４）内に配置されたとき、
加算経路１：Ｋc＊Ｄ1＝Ｋ1、加算経路２：Ｋi＊Ｄ2＊Ｆ4＝Ｋ1
減算経路１：Ｋc＊Ｄ3＊Ｆ5＝Ｋ2、減算経路２：Ｋi＊Ｄ4＊Ｆ6＝Ｋ2
【００６７】
結合係数整合手段（１１２，１１４）が、第３の回路網（３８）の第１と第２の誘導信号経路（１２２，１２６）のそれぞれとその第１の容量信号経路（１２０）内に配置されたとき、
加算経路１：Ｋc＊Ｄ1＊Ｆ3＝Ｋ1、加算経路２：Ｋi＊Ｄ2＊Ｆ4＝Ｋ1
減算経路１：Ｋc＊Ｄ3＝Ｋ2、減算経路２：Ｋi＊Ｄ4＊Ｆ6＝Ｋ2
【００６８】
図４に示したような誘導経路内に２つの結合係数整合手段１１２，１１４を有する構成の場合、結果は次の通りである。
Ｋc＊Ｄ1＝Ｋc＊Ｆ4＊Ｄ2＝Ｋ
Ｋc＊Ｄ3＝Ｋi＊Ｆ6＊Ｄ4＝Ｋ
【００６９】
図４に示した実施形態は、図２と図３に示したものと同じように拡張することができる。図４に示したシステムは、また、係数Ｆ1〜Ｆ4を較正又は決定するために結合係数整合手段１１２，１１４と第２の加算器７０又は第２の減算器７２との間に設けられた１つの出力によって（方向性）受信器にそれぞれ接続されたスイッチ及び／又は電力分割器を備えてもよい。
【００７０】
更に、他の代替実施形態では、回路網１６は、第３の回路網３８内に２つ、３つ、又は４つの結合係数整合手段１１２，１１４と、また第２の回路網２８内に１つ又は２つの結合係数整合手段６４の両方を備えてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項２又は３に記載のループ型方向性結合器において、
前記第２の回路網（２８）の前記第１の出力（３４）と前記第３の回路網（３８）の前記第１の入力（４０）の間に、前記第２の回路網（２８）の前記第１の出力（３４）から来る前記信号を、前記第３の回路網（３８）の前記第１の入力（４０）と第３の切換スイッチ（９８）に印加する第５の電力分割器（９６）が配置され、
前記第２の回路網（２８）の前記第２の出力（３６）と前記第３の回路網（３８）の前記第２の入力（４２）の間に、前記第２の回路網（２８）の前記第２の出力（３６）から来る前記信号を前記第３の回路網（３８）の前記第２の入力（４２）と第４の切換スイッチ（１０２）とに印加する第６の電力分割器（１００）が配置され、
前記切換スイッチ（９８，１０２）は、必要に応じて、前記電力分割器（９６，１００）から来る前記信号を受信器（１０８）又は終端抵抗器（１０４，１０６）に供給するように配置され構成されたループ型方向性結合器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
第３の回路網３８は、第１の入力４０に第３の電力分割器６６を、第２の入力４２に第４の電力分割器６８をそれぞれ有する。また、第３の回路網３８には、第３の電力分割器６６と第４の電力分割器６８からの信号を加算して、それを第３の回路網３８の第１の出力４４に供給する第２の加算器７０と、第３の電力分割器６６と第４の電力分割器６８からの信号を互いに減算し、それを第１の回路網３８の第２の出力４６に供給する第２の減算器７２が配置される。第３の回路網３８の第１の出力４４でこのようにして得られる信号は信号２Ｋ1＊ａであり、第３の回路網３８の第２の出力４６でこのようにして得られる信号は信号２Ｋ2＊ｂであり、ここで、Ｋ1は、第２の加算器７０の２つの入力での結合係数であり、Ｋ2は、第２の減算器７２の２つの入力での結合係数である。従って、この場合、得られる前進波ａと後進波ｂの結合係数は同一、即ちＫである。第３の回路網３８は、第３の電力分割器６６から第２の加算器７０まで延在する第１の容量信号経路１２０と、第３の電力分割器６６から第２の減算器７２まで延在する第１の誘導信号経路１２４と、第４の電力分割器６８から第２の加算器７０まで延在する第２の容量信号経路１２２と、第４の電力分割器６８から第２の減算器７２まで延在する第２の誘導信号経路１２６とを有する。
【国際調査報告】
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