JP2569792B2 - Beam forming circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複数のアンテナ素子を励振するための給
電回路に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply circuit for exciting a plurality of antenna elements.
［従来の技術］ 従来、この種の装置として、第３図に示すようなもの
があった。この図はE.W.Matthews,et al.,“Technology
Considerations for the Use of Multiple Beam Anten
na Systems in Communi-cation Satellites,“IEEE Tra
ns.,MTT−27,No12,pp998-1004,Dec,1979に示されたもの
で、図において、（１）は入力端子、（２）は出力端
子、（３）、（3a）は同相に電力を分配するハイブリッ
ドリング形電力分配器、（８）、（8a）、（8b）は伝送
線路、P1、P3は電力分配器（3a）の出力端子、P2は電力
分配器（3a）の入力端子、P4は電力分配器（3a）のアイ
ソレーション端子である。[Prior Art] Conventionally, as this type of apparatus, there has been one as shown in FIG. This figure is shown in EWM Matthews, et al., “Technology
Considerations for the Use of Multiple Beam Anten
na Systems in Communi-cation Satellites, “IEEE Tra
ns., MTT-27, No12, pp998-1004, Dec, 1979. In the figure, (1) is an input terminal, (2) is an output terminal, (3) and (3a) are in phase. Hybrid ring type power divider for distributing power, (8), (8a), (8b) are transmission lines, P1 and P3 are output terminals of power divider (3a), P2 is input of power divider (3a) The terminal P4 is an isolation terminal of the power distributor (3a).
電力分配器（３）、（3a）の分配比は、出力端子
（２）で所望の分配比が得られるような分配比となって
いる。伝送線路（８）、（8a）、（8b）の長さは、入力
端子（１）から各出力端子（２）までの全電気長が，中
心周波数foにおいて出力端子（２）に所望の位相分布を
実現するように選ばれている。The distribution ratio of the power distributors (3) and (3a) is such that a desired distribution ratio can be obtained at the output terminal (2). Transmission line (8), the length, the total electrical length from the input terminal (1) to the output terminals (2), a desired output terminal (2) at a center frequency f o (8a), (8b) It has been chosen to achieve a phase distribution.
次に動作について説明する。入力端子（１）に入力し
た入射波は、電力分配器（３）、（3a）で電力分配さ
れ、伝送線路（８）、（8a）、（8b）の電気長に相当す
る位相シフトを受けて、所望の振幅位相分布で出力端子
（２）に分配される。Next, the operation will be described. The incident wave input to the input terminal (1) is split by the power splitters (3) and (3a), and undergoes a phase shift corresponding to the electrical length of the transmission lines (8), (8a) and (8b). Thus, the signal is distributed to the output terminal (2) with a desired amplitude / phase distribution.
［発明が解決しようとする課題］ 従来のビーム形成回路は、以上のように構成されてい
るので、中心周波数foでは所望の出力位相が得られる
が、中心周波数foからずれると、伝送線路（８）、（8
a）、（8b）の電気長の位相シフトの周波数特性と、電
力分配器（３）、（3a）の分配位相の周波数特性によ
り、位相分布が所望の分布からずれるという問題があっ
た。特に、電力分配器（3a）では、周波数が高くなるに
したがって位相の進む端子P3に、もう一方の出力端子P1
に接続された伝送線路（8b）よりも短い伝送線路（8a）
が接続されるという構成になっているため、周波数が高
くなった時の位相進みが更に重畳され、ビーム形成回路
の位相分布のずれが著しく大きくなるという問題があっ
た。[Invention Problems to be Solved] conventional beam forming circuit, which is configured as described above, the desired output phase in the center frequency f o is obtained, deviates from the center frequency f o, the transmission line (8), (8
There is a problem that the phase distribution deviates from a desired distribution due to the frequency characteristics of the phase shift of the electrical length of (a) and (8b) and the frequency characteristics of the distribution phase of the power distributors (3) and (3a). In particular, in the power divider (3a), the terminal P3, whose phase advances as the frequency increases, is connected to the other output terminal P1.
Transmission line (8a) shorter than the transmission line (8b) connected to
Are connected, the phase lead when the frequency becomes higher is further superimposed, and there is a problem that the deviation of the phase distribution of the beam forming circuit becomes extremely large.
この発明は上記のような問題を解決するためになされ
たもので、入力端子から入射した波を、中心周波数にお
いて出力端子に所望の振幅位相で分配するとともに、出
力端子の位相分布の周波数依存性が小さく、帯域内にわ
たってほぼ一定の出力位相が得られるビーム形成回路を
得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and distributes a wave incident from an input terminal to a desired amplitude and phase at an output terminal at a center frequency, and also determines a frequency dependence of a phase distribution of the output terminal. It is an object of the present invention to obtain a beam forming circuit which has a small output phase and obtains a substantially constant output phase over a band.
［課題を解決するための手段］ この発明に係るビーム形成回路は、多段に接続された
電力分配器と、伝送線路とによって構成され、入力端子
に入力した電力を複数の出力端子に所望の振幅・位相分
布で分配するビーム形成回路において、隣接段の上記電
力分配器間および最終段の上記電力分配器と上記出力端
子の間に設けた位相調節用の伝送線路を備え、この位相
調節用の伝送線路と上記各電力分配器の分配位相とによ
って、中心周波数foにおいて、上記出力端子に０度〜36
0度の所望の位相分布を与えるとともに、上記電力分配
器中の、次段の電力分配器、または、上記出力端子へ接
続される２つの上記位相調節用の伝送線路の長さの差に
よる位相差の周波数特性を有する段に配置する電力分配
器を、上記位相差の周波数特性を補償するような、分配
位相の周波数特性をもつ構造の電力分配器としたもので
ある。また、上記分配位相に周波数特性をもつ電力分配
器としてハイブリッドリング形電力分配器を用い、この
ハイブリッドリング形電力分配器と次段の電力分配器、
または、上記出力端子を接続する上記位相調節用の伝送
線路の一方の長い方が、上記ハイブリッドリング形電力
分配器の入力端子とアイソレーション端子で挟む出力端
子に接続されるように、上記アイソレーション端子を配
して構成したものである。[Means for Solving the Problems] A beam forming circuit according to the present invention is configured by a power splitter connected in multiple stages and a transmission line, and transmits a power input to an input terminal to a plurality of output terminals at a desired amplitude. A beam forming circuit for distributing in a phase distribution, comprising a transmission line for phase adjustment provided between the power splitter in the adjacent stage and between the power splitter in the last stage and the output terminal, by the transmission line and the distribution phase of each power divider, the center frequency f o, 0 ° to the output terminal to 36
A desired phase distribution of 0 degree is provided, and the power distribution of the next stage in the power distributor or the position of the two transmission lines for phase adjustment connected to the output terminal is caused by the difference in length. A power divider arranged in a stage having a phase difference frequency characteristic is a power divider having a structure having a distribution phase frequency characteristic so as to compensate for the phase difference frequency characteristic. Further, a hybrid ring-type power divider is used as a power divider having frequency characteristics in the distribution phase, and the hybrid ring-type power divider and the next-stage power divider,
Alternatively, the isolation may be such that one longer one of the transmission lines for phase adjustment connecting the output terminal is connected to an output terminal sandwiched between an input terminal and an isolation terminal of the hybrid ring power distributor. It is configured with terminals.
［作用］ この発明におけるビーム形成回路は、電力分配器の分
配比と分配位相および、伝送線路の電気長を利用して、
入力端子から入射した波を、中心周波数において、出力
端子に所望の振幅位相で分配するとともに、電力分配器
の種類を、位相調節用の伝送線路による位相の周波数特
性を補償するように選んでいるので、出力端子の位相の
周波数依存性が小さくなり、帯域内にわたってほぼ一定
の出力位相が得られる。[Operation] The beam forming circuit according to the present invention utilizes the distribution ratio and distribution phase of the power distributor and the electrical length of the transmission line,
At the center frequency, the wave incident from the input terminal is distributed to the output terminal at a desired amplitude and phase, and the type of the power divider is selected so as to compensate for the frequency characteristics of the phase due to the transmission line for phase adjustment. Therefore, the frequency dependence of the phase of the output terminal is reduced, and an almost constant output phase is obtained over the band.
［発明の実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示すものである。第
１図において、（１）は入力端子、（2a）〜（2h）は出
力端子、（３）、（3a）は同相に電力を分配するハイブ
リッドリング形電力分配器、（４）、（4a）は逆相に電
力を分配するハイブリッドリング形電力分配器、（５）
はサイドカプラ形電力分配器、（６）はブランチライン
形電力分配器、（７）はウィルキンソン形電力分配器、
（８）、（8a）、（8b）、（8g）、（8h）は伝送線路、
（９）はアイソレーション抵抗、P1、P3は電力分配器
（3a）の出力端子、P2は電力分配器（3a）の入力端子、
P4は電力分配器（3a）のアイソレーション端子、Q1は電
力分配器（4a）の入力端子、Q2、Q4は電力分配器（4a）
の出力端子、Q3は電力分配器（4a）のアイソレーション
端子である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, (1) is an input terminal, (2a) to (2h) are output terminals, (3) and (3a) are hybrid ring type power dividers for distributing power in phase, (4) and (4a). ) Is a hybrid ring type power distributor that distributes power in opposite phases, (5)
Is a side coupler type power splitter, (6) is a branch line type power splitter, (7) is a Wilkinson type power splitter,
(8), (8a), (8b), (8g), (8h) are transmission lines,
(9) is an isolation resistor, P1 and P3 are output terminals of the power divider (3a), P2 is an input terminal of the power divider (3a),
P4 is the isolation terminal of the power divider (3a), Q1 is the input terminal of the power divider (4a), Q2 and Q4 are the power divider (4a)
The output terminal Q3 is an isolation terminal of the power distributor (4a).
第１表に、出力端子（2a）〜（2h）に要求される振幅
位相分布を示す。Table 1 shows the amplitude and phase distribution required for the output terminals (2a) to (2h).
出力端子（2a）と（2b）の位相差は218度であり180度に
近いので、この間の電力の分配には、逆相に電力を分配
するハイブリッドリング形電力分配器（4a）を用いてい
る。電力分配器（4a）の出力端子に接続される伝送線路
の長さは、出力端子間の位相差が中心周波数foにおいて
電力分配器の分配位相180度と合せて218度となるような
組み合わせとし、長い方の伝送線路（8b）を入力端子Q1
とアイソレーション端子Q3の間に挟まれた出力端子Q2に
接続するような構成としている。出力端子（2c）と（2
d）、（2e）と（2f）の位相差は90度に近いので、これ
らの間の電力の分配には、分配位相が90度であるサイド
カプラ形電力分配器（５）およびブランチライン形電力
分配器（６）を用いている。また、電力分配器の種類
は、それぞれの分配比に適したものを用いている。出力
端子（2g）と（2h）の位相差は０度に近く、この間の電
力の分配には、同相に電力を分配するハイブリッドリン
グ形電力分配器（3a）を用いている。このときも、長い
ほうの伝送線路（8g）を電力分配器（3a）の入力端子P2
とアイソレーション端子P4に挟まれた出力端子P3に接続
するような構成としている。他の電力分配器についても
同様にして、それぞれ所望の分配比と分配位相に適した
ものを選んでいる。伝送線路（８）、（8a）、（8b）、
（8g）、（8h）の長さは、中心周波数foにおいて出力端
子（2a）〜（2h）で所望の位相が得られるよう調節して
ある。 Since the phase difference between the output terminals (2a) and (2b) is 218 degrees and close to 180 degrees, the power is distributed between them using a hybrid ring-type power distributor (4a) that distributes power in the opposite phase. I have. Combinations such as the length of the transmission line connected to the output terminal of the power distributor (4a), the phase difference between the output terminals is 218 degrees together with the distribution phase of 180 degrees of the power distributor at the center frequency f o And the longer transmission line (8b) to input terminal Q1
And an output terminal Q2 sandwiched between the output terminal Q2 and the isolation terminal Q3. Output terminals (2c) and (2
Since the phase difference between d), (2e) and (2f) is close to 90 degrees, the power distribution between them is divided into a side coupler type power divider (5) having a distribution phase of 90 degrees and a branch line type. A power distributor (6) is used. In addition, the type of the power distributor is suitable for each distribution ratio. The phase difference between the output terminals (2g) and (2h) is close to 0 degrees, and the power is distributed between them using a hybrid ring-type power distributor (3a) that distributes power in the same phase. At this time, the longer transmission line (8g) is connected to the input terminal P2 of the power distributor (3a).
And an output terminal P3 sandwiched between the isolation terminal P4. Similarly, the other power dividers are selected in accordance with the desired distribution ratio and distribution phase. Transmission lines (8), (8a), (8b),
(8 g), the length of (8h) is are adjusted so that the desired phase is obtained at the center frequency f o at the output terminal (2a) ~ (2h).
次に、動作について説明する。 Next, the operation will be described.
まず、中心周波数foにおける動作について説明する。
入力端子（１）に入力した入射波は、電力分配器
（３）、（3a）、（４）、（4a）、（５）、（６）、
（７）の分配比と分配位相で分配されるとともに、伝送
線路（８）、（8a）、（8b）、（8g）、（8h）の電気長
に相当する位相シフトを受けて、所望の振幅位相で出力
端子（2a）〜（2h）に分配される。First, a description will be given of the operation at the center frequency f o.
The incident wave input to the input terminal (1) is transmitted to the power distributors (3), (3a), (4), (4a), (5), (6),
In addition to the distribution with the distribution ratio and the distribution phase of (7), the phase shift corresponding to the electrical length of the transmission lines (8), (8a), (8b), (8g), and (8h) is performed. The signals are distributed to the output terminals (2a) to (2h) in amplitude and phase.
次に中心周波数foからずれた周波数における動作につ
いて説明する。第２図は、ハイブリッドリング形電力分
配器の分配位相の周波数特性を、分配比が異なる場合に
ついて示した図である。横軸は中心周波数foで規格化し
た周波数、縦軸は分配位相である。（3a）は同相に電力
を分配するハイブリッドリング形電力分配器、（4a）は
逆相に電力を分配するハイブリッドリング形電力分配
器、P1、P3は電力分配器（3a）の出力端子、P2は電力分
配器（3a）の入力端子、P4は電力分配器（3a）のアイソ
レーション端子、Q1は電力分配器（4a）の入力端子、Q
2、Q4は電力分配器（4a）の出力端子、Q3は電力分配器
（4a）のアイソレーション端子である。同相電力分配器
（3a）の場合も、逆相電力分配器（4a）の場合も、入力
端子P2、Q1とアイソレーション端子P4、Q3に挟まれた出
力端子P3、Q2の位相は、周波数が高くなるにつれて、も
う一方の出力端子P1、Q4の位相に対して進む。したがっ
て、ハイブリッドリング形電力分配器においては、入力
端子とアイソレーション端子に挟まれた出力端子に接続
される伝送線路を、もう一方の出力端子に接続される伝
送線路より長くすることによって、周波数が高くなるほ
ど伝送線路の長さの差による位相差が大きくなるという
伝送線路による位相の周波数特性を補償することができ
る。第１図に示す実施例では、上に述べたように、ハイ
ブリッドリング形電力分配器（３）、（3a）、（４）、
（4a）の、入力端子P2、Q1とアイソレーション端子P4、
Q3に挟まれた出力端子P3、Q2の方に、他方の出力端子P
1、Q4よりも長い伝送線路を接続して、伝送線路による
位相の周波数特性を補償している。ハイブリッドリング
形電力分配器以外の電力分配器（５）、（６）、（７）
には、分配位相の周波数依存性はなく、出力端子に接続
される伝送線路の長さは、ほぼ同じである。Next will be described the operation in a frequency shifted from the center frequency f o. FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of the distribution phase of the hybrid ring-type power distributor when the distribution ratio is different. Horizontal axis frequency normalized by a center frequency f o, and the vertical axis represents the distribution phase. (3a) is a hybrid ring power divider that distributes power in phase, (4a) is a hybrid ring power divider that distributes power in opposite phase, P1 and P3 are output terminals of the power divider (3a), P2 Is the input terminal of the power divider (3a), P4 is the isolation terminal of the power divider (3a), Q1 is the input terminal of the power divider (4a), Q
2, Q4 is an output terminal of the power divider (4a), and Q3 is an isolation terminal of the power divider (4a). In both the in-phase power divider (3a) and the anti-phase power divider (4a), the phase of the output terminals P3 and Q2 sandwiched between the input terminals P2 and Q1 and the isolation terminals P4 and Q3 As the level increases, the phase advances with respect to the phases of the other output terminals P1 and Q4. Therefore, in the hybrid ring type power divider, the frequency is increased by making the transmission line connected to the output terminal interposed between the input terminal and the isolation terminal longer than the transmission line connected to the other output terminal. It is possible to compensate for the frequency characteristic of the phase due to the transmission line, in which the higher the height, the larger the phase difference due to the difference in length of the transmission line. In the embodiment shown in FIG. 1, as described above, the hybrid ring power distributors (3), (3a), (4),
Input terminal P2, Q1 and isolation terminal P4,
To the output terminals P3 and Q2 sandwiched between Q3, the other output terminal P
1. By connecting a transmission line longer than Q4, the phase frequency characteristics of the transmission line are compensated. Power splitters other than hybrid ring type power splitters (5), (6), (7)
Has no frequency dependence of the distribution phase, and the length of the transmission line connected to the output terminal is substantially the same.
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、出力端子に所望の
位相分布を与えるために、電力分配器での分配位相と伝
送線路の電気長を利用すると共に、電力分配器の種類
を、伝送線路による位相の周波数特性を補償するように
選んだので、中心周波数において、入力端子から入射し
た波を、出力端子に所望の振幅位相で分配するととも
に、出力端子の位相の周波数依存性が小さくなり、帯域
内にわたってほぼ一定の出力位相が得られるという効果
がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in order to provide a desired phase distribution to the output terminal, the distribution phase of the power distributor and the electrical length of the transmission line are used, and the power distribution of the power distributor is performed. The type is selected to compensate for the phase frequency characteristics of the transmission line, so at the center frequency, the wave incident from the input terminal is distributed to the output terminal at the desired amplitude and phase, and the frequency dependence of the phase of the output terminal This has the effect that the output phase is reduced and an almost constant output phase is obtained over the band.
第１図はこの発明の一実施例を示すビーム形成回路の接
続図、第２図（ａ）、（ｂ）は、ハイブリッドリング形
電力分配器の分配位相の周波数特性を示す特性図と電力
分配器の端子配置図、第３図は従来のビーム形成回路の
内導体を示す配置図である。 図中、（１）は入力端子、（２）、（2a）〜（2h）は出
力端子、（３）、（3a）、（４）、（4a）、（５）、
（６）、（７）は電力分配器（８）、（8a）〜（8h）は
電力分配器と出力端子あるいは電力分配器間をつなぐ伝
送線路、（９）はアイソレーション抵抗である。 なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
てある。FIG. 1 is a connection diagram of a beam forming circuit showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a distribution phase of a hybrid ring type power distributor and a power distribution. FIG. 3 is an arrangement diagram showing inner conductors of a conventional beam forming circuit. In the figure, (1) is an input terminal, (2), (2a) to (2h) are output terminals, (3), (3a), (4), (4a), (5),
(6) and (7) are power distributors (8), (8a) to (8h) are transmission lines connecting the power distributor and output terminals or power distributors, and (9) is an isolation resistor. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 龍宏 神奈川県鎌倉市上町屋325番地 三菱電 機株式会社鎌倉製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−92503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−136305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−263301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−24562（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−142901（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuhiro Noguchi 325 Kamimachiya, Kamakura City, Kanagawa Prefecture Mitsubishi Electric Corporation Kamakura Works (56) References JP-A-62-292503 (JP, A) JP-A-61 JP-A-136305 (JP, A) JP-A-61-263301 (JP, A) JP-A-54-24562 (JP, A)
Claims (2)
とによって構成され、入力端子に入力した電力を複数の
出力端子に所望の振幅・位相分布で分配するビーム形成
回路において、隣接段の上記電力分配器間および最終段
の上記電力分配器と上記出力端子の間に設けた位相調節
用の伝送線路を備え、この位相調節用の伝送線路と上記
各電力分配器の分配位相とによって、中心周波数f0にお
いて、上記出力端子に０度〜360度の所望の位相分布を
与えるとともに、上記電力分配器中の、次段の電力分配
器、または、上記出力端子へ接続される２つの上記位相
調節用の伝送線路の長さの差による位相差の周波数特性
を有する段に配置する電力分配器を、上記位相差の周波
数特性を補償するような、分配位相の周波数特性をもつ
構造の電力分配器としたことを特徴とするビーム形成回
路。In a beam forming circuit configured by a power splitter connected in multiple stages and a transmission line and distributing power input to an input terminal to a plurality of output terminals with a desired amplitude and phase distribution, a beam forming circuit includes: A transmission line for phase adjustment provided between the power distributors and between the power distributor and the output terminal at the final stage, and the transmission line for phase adjustment and the distribution phase of each of the power distributors At the center frequency f0, a desired phase distribution of 0 to 360 degrees is given to the output terminal, and the next stage power divider in the power divider, or two of the power dividers connected to the output terminal. A power divider arranged in a stage having a frequency characteristic of a phase difference due to a difference in length of a transmission line for phase adjustment has a structure having a frequency characteristic of a distribution phase, which compensates for the frequency characteristic of the phase difference. With the distributor Beam forming circuit, characterized in that the.
器としてハイブリッドリング形電力分配器を用い、この
ハイブリッドリング形電力分配器と次段の電力分配器、
または、上記出力端子を接続する上記位相調節用の伝送
線路の一方の長い方が、上記ハイブリッドリング形電力
分配器の入力端子とアイソレーション端子で挟む出力端
子に接続されるように、上記アイソレーション端子を配
して構成したことを特徴とする請求項１記載のビーム形
成回路。2. A hybrid ring-type power divider is used as the power divider having frequency characteristics in the distribution phase, and the hybrid ring-type power divider and the next-stage power divider are provided.
Alternatively, the isolation may be such that one longer one of the transmission lines for phase adjustment connecting the output terminal is connected to an output terminal sandwiched between an input terminal and an isolation terminal of the hybrid ring power distributor. 2. The beam forming circuit according to claim 1, wherein terminals are arranged.
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| JP1065098A JP2569792B2 (en) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | Beam forming circuit |
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