[发明专利]用于无过孔波束成形器的电路和技术

说明书

由多个电路元件提供无过孔波束成形器，多个电路元件具有被选择以减轻电路元件之间的不希望的反应耦合的电路布局。多个电路元件中的至少一个被设置有基于反应场理论选择的电路布局。在一个实施例中，可以通过以下操作选择电路布局：确定电路元件的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集并且基于电路元件的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。在实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路。在实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个分支混合耦合器电路。在实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路和一个或多个分支混合耦合器电路。

背景技术

如本领域所公知的，相控阵系统可以包括用于定向信号发送和接收的波束成形器。现有的波束成形器被设置为高密度印刷线路板(PWB)电路。PWB上电路的邻近可能引起不希望的耦合效应。例如，在典型的带状线电路中发现的电场模式包括预期的、通常是主要的横向电磁(TEM)模式，以及渐消和传播的横向磁(TM)模式和横向电(TE)模式两者。这些非TEM模式被认为是反应集，因为这些非TEM模式在电路元件之间形成非预期的耦合路径。

在一些现有的相控阵系统中，可以使用附加的结构组件来减少PWB电路元件之间的耦合效应，以防止电路元件之间的不期望的耦合。例如，常规的相控阵系统可以包括导电过孔的串联(或“栅栏”)以抑制在PWB电路元件之间的更高阶(即，不希望的)模式的传播。

发明内容

应该在本文中认识到的是，导电过孔的使用为印刷线路板(PWB)的制造过程增加了若干步骤并且是显著的成本动因。另外地，导电过孔增加了设计的复杂性，因为这些过孔通常会干扰在多层PWB中的各个层上的路由期望的信号路径。此外，导电过孔典型地要求使用减材制造技术。

本文所描述的是用于无过孔波束成形器(即，不依赖导电过孔进行模式抑制的波束成形器)的电路。无过孔波束成形器的实施例可以包括相对于现有波束成形器电路的高电气性能，可以促进相控阵的低成本增材制造(AM)，并且可以广泛地适用于各种相控阵应用。本文还描述了基于反应场理论和模态扩展的电路设计技术，该电路设计技术可以用于在没有导电过孔的情况下选择可接受的波束成形器电路布局。

在一个方面，由多个电路元件提供无过孔波束成形器，多个电路元件具有被选择以减轻多个电路元件之间的不希望的反应耦合的电路布局。多个电路元件中的至少一个被设置有基于反应场理论选择的电路布局。在一个实施例中，可以通过以下操作选择电路布局：确定电路元件的哪些电路特征响应于向其提供的信号而产生反应场，将总场分为模态集并且基于电路元件的几何和/或设计特征来确定模态加权系数。

在一个实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路。在一个实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个分支混合耦合器电路。在一个实施例中，无过孔波束成形器包括一个或多个无过孔合成器/分配器电路和一个或多个分支混合耦合器电路。

例如，通过提供不要求过孔来抑制不期望的信号(例如，模式抑制)的电路，可以组合这种无过孔电路以提供无过孔波束成形器电路以及适合在相控阵雷达中使用的其他电路。因此，可以减少PWB电路元件之间的耦合效应，而无需使用附加的结构组件来防止电路组件之间的不期望的耦合。例如，不一定需要包括导电过孔的串联(或“栅栏”)以抑制在波束成形器电路中的在PWB电路元件之间的更高阶(即，不希望的)模式的传播。因此，可以提供无过孔波束成形器电路。由于不需要导电过孔来抑制RF信号的传播，因此这种无过孔波束成形器电路与利用导电过孔来抑制不期望的RF信号的常规的波束成形器电路相比在制造上不那么昂贵。