CN105322264B - 具有内部信号调整的功率分割和重组网络 - Google Patents

Abstract

描述了一种具有内部信号调整的功率分割和重组网络。功率分割和重组网络可包括用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有等于大约第一幅度值的八分之一的中间幅度值。PDRN还可包括用于处理中间功率信号的装置和用于将中间功率信号组合成单个输出功率信号的装置。

Description

具有内部信号调整的功率分割和重组网络

相关申请的交叉引用

本申请涉及发明人Paul J.Tatomir和James M.Barker于2014年6月24日同一天提交的题为“增强的混合T形耦合器“的美国专利申请序列号14/313,400。

技术领域

本发明总体上涉及卫星通信***，更具体地，总体上涉及卫星通信***中所使用的混合矩阵网络。

背景技术

在当今现代化社会，卫星通信***已经变得很普遍。现在，在绕地球的各个轨道上存在多种类型的通信卫星以发出和接收大量信息。例如，远程通信卫星用于微波无线电中继和移动应用，诸如，例如与船只、车辆、飞机、个人移动终端的通信、互联网数据通信、电视、以及无线电广播等。又例如，关于互联网数据通信，也存在对洲际和国内航班飞行中互联网连接的逐渐增长的需求。不幸的是，由于这些应用，一度存在对使用更多的通信卫星和增加这些通信卫星的各个带宽容量的逐渐增长的需求。此外，典型的卫星波束服务区域和应用水平在卫星上是固定的，并且一旦采购卫星并且将其放置在轨道上，则供应商通常不能对其做出改变。

增加带宽容量的已知方法利用了高水平频率复用和/或点波束技术，其能够支持跨多个窄聚集点波束进行频率复用。然而，这些解决方法通常利用输入和输出混合矩阵网络，这一般需要在混合矩阵网络中具有非常宽的带宽混合元件。此外，这还通常包括对这些混合矩阵网络中的更大功率放大和处理的需求。不幸的是，已知混合元件通常致使跨接混合矩阵网络的端口产生可变、不受约束的相位***，从而需要经过特殊处理以在与混合矩阵网络相关联的矩阵放大器中进行正确地调整相位。具体地，诸如混合耦合器等的已知混合元件通常是不能以非常宽的带宽运行的有限带宽器件。

具体地，在图1中，示出了已知混合耦合器100的俯视立体图。本领域普通技术人员应当认识到，混合耦合器100通常被称之为“魔T”耦合器(也被称为“混合T接头”、“混合T形耦合器”、或者“魔T形耦合器”)。混合耦合器100包括限定第一端口104的第一波导102、限定第二端口108的第二波导106、限定第三端口112的第三波导110、以及限定第四端口116的第四波导114。通常，第一波导102与第二波导106共线，并且第一波导102、第二波导106、第三波导110、以及第四波导114在单个公共接头118处汇合。混合耦合器100是电(“E”)与磁(“H”)“T形”的组合，其中，第三波导110与第一波导102和第二波导106形成E平面接合，并且第四波导114与第一波导102和第二波导106形成H平面接合(junction，)。应当认识到，第一波导102与第二波导106被称为混合耦合器100的“侧”臂或者“共线”臂。第三端口112还被称为H平面端口(即，求和端口(也被示出为Σ-端口))或者平行端口，并且第四端口116还被称为E平面端口(即，差分端口(也被示出为Δ-端口))或者串行端口。

由于在各个端口104、108、112、以及116之间分割功率的方式，所以混合耦合器100被称为“魔T形”。如果分别同时匹配E平面端口112和H平面端口116，则通过能量的对称、互易性、以及守恒，两个共线端口(104和108)匹配并且彼此“魔法般地”隔离。

在操作实施例中，进入第一端口104的输入信号120分别在第三端口112(即，E平面端口)和第四端口116(即，H平面端口)处产生输出信号122和输出信号124。同样，进入第二端口108的输入信号126也分别在第三端口112和第四端口116处产生输出信号122和124，(但不同于输出信号124)，其中，对应于第二端口108处的输入信号126产生的输出信号122的极性相对于对应于第一端口104处的输入信号120产生的输出信号124的极性为相反相位(即，180度异相位)。因此，如果分别将输入信号120和126馈送至第一端口104和第二端口108，则第四端口116处的输出信号124是对应于第一端口104的输入信号120和第二端口108的输入信号126的两个独立输出信号的组合(即，总和)，并且第三端口112处的输出信号122是等于对应于第一端口104的输入信号120与第二端口108的输入信号126的两个独立输出信号之差的组合信号。

进入第三端口112的输入信号128分别在第一端口104和第二端口108处产生输出信号130和132，其中，输出信号130和132是相反的相位(即，彼此为180度的异相位)。同样，进入第四端口116的输入信号134也分别在第一端口104和第二端口108处产生输出信号130和132；然而，输出信号130和132为同相。产生的理想魔T形的完整散射矩阵(其中，所有的单独反射系数均被调整为零)则为：

不幸的是，假定的该混合耦合器100是现实中并不存在的理想魔T形。为了正确运行，混合耦合器100必须整合某种类型的内部匹配结构(未示出)，诸如H平面T形(即，第四端口116)内的接线柱(未示出)和E平面(即，第三端口112)内可能的电感膜片(未示出)。由于混合耦合器100内需要在性质上为频率相关的某种类型的内部匹配结构，所以产生的具有内部匹配结构的混合耦合器100仅在有限的频率带宽(即，窄带宽上)内正确地运行。

因此，存在对解决这些问题的改善混合矩阵网络及相应混合元件的需求。

发明内容

描述了一种具有内部信号调整的功率分割和重组网络(“PDRN”)。作为实现PDRN的实施例，PDRN可包括用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有近似等于第一幅度值的八分之一的中间幅度值。

在实现PDRN的另一实施例中，PDRN可包括8乘8混合矩阵波导网络(“8x8MWN”)。8x8MWN可包括第一4乘4矩阵波导网络(“4x4MWN”)、第二4x4MWN、以及自第一4x4MWN和第二4x4MWN的多个波导行进。每个4x4MWN均可包括第一、第二、第三、以及第四增强混合T形耦合器(“EHT-耦合器”)，其中，第一EHT-耦合器分别经由4x4MWN的第一信号路径和第二信号路径与第三EHT-耦合器和第四EHT-耦合器进行信号通信，并且其中，第二EHT-耦合器分别经由4x4MWN的第三信号路径和第四信号路径与第三EHT-耦合器和第四EHT-耦合器进行信号通信。

该多个波导行进限定从第一4x4MWN和第二4x4MWN至第九EHT-耦合器、第十EHT-耦合器、第十一EHT-耦合器、以及第十二EHT-耦合器的多个信号路径。第九EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第一信号路径和第二信号路径与第一4x4MWN的第四EHT耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第三信号路径和第四信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。此外，第十一EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第五信号路径和第六信号路径与第一4x4MWN的第四EHT-耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十二EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第七信号路径和第八信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。

在实现PDRN的又一实施例中，PDRN可包括用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有等于第一幅度值的约八分之一的中间幅度值。PDRN还可包括用于处理中间功率信号的装置和用于将中间功率信号组合成单个输出功率信号的装置。

而且，在实现PDRN的另一实施例中，PDRN还可包括两个8x8MWN和与两个8x8MWN进行信号通信的多个设备。第一8x8MWN可包括第一4x4MWN和第二4x4MWN、以及从第一4x4MWN和第二4x4MWN至第九EHT-耦合器、第十EHT-耦合器、第十一EHT-耦合器、以及第十二EHT-耦合器的多个波导行程(run)。第九EHT-耦合器经由第一信号路径和第二信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十EHT-耦合器经由第三信号路径和第四信号路径与第一4x4MWN的第四EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。此外，第十一EHT-耦合器经由第五信号路径和第六信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十二EHT-耦合器经由第七信号路径和第八信号路径与第一4x4MWN的第四EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。与两个8x8MWN进行信号通信的多个设备可包括直通式波导、移相器、固态放大器、以及行波管(“TWTA”)放大器。

当浏览下列图和细节描述时，本发明的其他设备、装置、***、方法、特征、以及优点将是或者将变得对本领域技术人员显而易见。旨在使所有这样的额外***、方法、特征、以及优点被包括在该描述中、落在本发明范围内、受所附权利要求保护。

附图说明

通过参考下列图，将更好地理解本发明。图中的部件无需按比例绘制，而是重点在于说明本发明的原理。在图中，贯穿不同示图，类似参考标号指定相应部分。

图1是已知混合耦合器的俯视立体图。

图2A是实现根据本发明的增强混合T形耦合器(“EHT-耦合器”)的实施例的俯视立体图。

图2B是示出了根据本发明的沿着图2A中所示平面A-A’截取的第一、第二、第三、第四、以及第五阻抗匹配元件的后视图。

图2C是示出了根据本发明的沿着图2A中所示平面B-B’截取的第一、第二、第三、第四、第六、以及第八阻抗匹配元件的侧视图。

图2D是示出了根据本发明的沿着图2A中所示的平面B-B’截取的第一、第三、第五、第六、以及第七阻抗匹配元件的侧视图。

图2E是示出了根据本发明的沿着平面C-C’截取的第一、第七、以及第八阻抗匹配元件的俯视图。

图2F是示出了根据本发明的沿着平面C-C’截取的第二、第三、第四、第五、第六、第七、以及第八阻抗匹配元件的仰视图。

图3A是实现根据本发明的图2A至图2E中所示的第一阻抗匹配元件的实施例的侧视图。

图3B是根据本发明的图3A中所示的第一阻抗匹配元件的俯视图。

图4A是实现根据本发明的具有四个EHT-耦合器的4乘4矩阵波导网络(“4x4MWN”)的实施例的俯视图。

图4B是根据本发明的图4A中所示的4x4MWN的正视图。

图4C是根据本发明的图4A和图4B中所示的4x4MWN的侧视图。

图4D是实现根据本发明的图4A中所示的4x4MWN的第一桥接的实施例的侧视图。

图4E是实现根据本发明的图4A中所示的4x4MWM的第二桥接的实施例的侧视图。

图4F是实现根据本发明的(图4A、图4B、图4C、图4D、以及图4E中所示的)4x4MWM的第一桥接和第二桥接的实施例的立体俯视图。

图5是根据本发明的图4A至图4D所示的4x4MWN的俯视图，示出了第一输入信号进入第一输入端口、经过4x4MWN、并且流出第一输出端口和第二输出端口的信号流。

图6A至图6D是根据本发明的表示图5中所示的4x4MWN的电路的电路图。

图7A是根据本发明的图5中所示的分别经由第一信号路径和第二信号路径与第五WHT-耦合器和第六EHT-耦合器进行信号通信的4x4MWN的俯视图。

图7B是根据本发明的图7A中所示的4x4MWN的俯视图。

图8A是根据本发明的图7中所示的分别经由第三信号路径和第四信号路径与第七EHT-耦合器和第八EHT-耦合器进行信号通信的4x4MWN的俯视图。

图8B是根据本发明的图8A中所示的分别经由第三信号路径和第四信号路径与第七EHT-耦合器和第八EHT-耦合器进行信号通信的4x4MWN的侧视图。

图9A是实现根据本发明的具有内部信号调整的功率分割和重组网络的实施例的俯视图，内部信号调整采用8乘8混合矩阵波导网络(“8x8MWN”)(采用图8A和图8B中所示的4x4MWN)。

图9B是图9A中所示的8x8MWN的侧视图。

图10是根据本发明的图9A和图9B中所示的PDRN的等效电路的电路图。

图11是实现根据本发明的PDRN的实施例的框图。

图12是实现采用根据本发明所示的第一8x8MWN和第二8x8MWN的PDRN的实施例的俯视立体图。

具体实施方式

描述了一种具有内部信号调整的功率分割和重组网络(“PDRN”)。作为实现PDRN的实施例，PDRN可包括用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有等于第一幅度值的约八分之一的中间幅度值。

在实现PDRN的另一实施例中，PDRN可包括8乘8混合矩阵波导网络(“8x8MWN”)。8x8MWN可包括第一4乘4矩阵波导网络(“4x4MWN”)、第二4x4MWN、以及始于第一4x4MWN和第二4x4MWN的多个波导行程。每个4x4MWN均可包括第一、第二、第三、以及第四增强混合T形耦合器(“EHT-耦合器”)，其中，第一EHT-耦合器分别经由4x4MWN的第一信号路径和第二信号路径与第三EHT-耦合器和第四EHT-耦合器进行信号通信，并且其中，第二EHT-耦合器分别经由4x4MWN的第三信号路径和第四信号路径与第三EHT-耦合器和第四EHT-耦合器进行信号通信。

该多个波导行程限定从第一4x4MWN和第二4x4MWN至第九EHT-耦合器、第十EHT-耦合器、第十一EHT-耦合器、以及第十二EHT-耦合器的多个信号路径。第九EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第一信号路径和第二信号路径与第一4x4MWN的第四EHT-耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第三信号路径和第四信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。此外，第十一EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第五信号路径和第六信号路径与第一4x4MWN的第四EHT-耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十二EHT-耦合器经由该多个信号路径中的第七信号路径和第八信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。

在实现PDRN的又一实施例中，PDRN可包括用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有等于第一幅度值的约八分之一的中间幅度值。PDRN还可包括用于处理中间功率信号的装置和用于将中间功率信号组合成单个输出功率信号的装置。

而且，在实现PDRN的另一实施例中，PDRN还可包括两个8x8MWN和与两个8x8MWN进行信号通信的多个设备。第一8x8MWN可包括第一4x4MWN和第二4x4MWN、以及从第一4x4MWN和第二4x4MWN至第九EHT-耦合器、第十EHT-耦合器、第十一EHT-耦合器、以及第十二EHT-耦合器的多个波导行程。第九EHT-耦合器经由第一信号路径和第二信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十EHT-耦合器经由第三信号路径和第四信号路径与第一4x4MWN的第四EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。此外，第十一EHT-耦合器经由第五信号路径和第六信号路径与第一4x4MWN的第三EHT-耦合器和第二4x4MWN的第三EHT-耦合器进行信号通信，并且第十二EHT-耦合器经由第七信号路径和第八信号路径与第一4x4MWN的第四EHT-耦合器和第二4x4MWN的第四EHT-耦合器进行信号通信。与两个8x8MWN进行信号通信的多个设备可包括直通式波导、移相器、固态放大器、以及行波管(“TWTA”)放大器。

如对EHT-耦合器的描述，其中，EHT-耦合器包括第一波导、第二波导、第三波导、以及第四波导。第一波导限定第一端口，并且第二波导限定第二端口。同样，第三波导限定第三端口，并且第四波导限定第四端口。第一波导、第二波导、第三波导、以及第四波导在单个公共接头汇合，并且第一波导与第二波导共线。第三波导与第一波导和第二波导形成E平面接合，并且第四波导与第一波导和第二波导形成H平面接合。

EHT-耦合器还包括位于公共接头处的第一阻抗匹配元件。第一阻抗匹配元件包括基部和尖端。第一阻抗匹配元件的基部位于第一波导、第二波导、以及第三波导的共面公共波导壁处，并且第一阻抗匹配元件的尖端从第一阻抗匹配元件的基部朝向第四波导向外延伸。

转向图2A，示出了实现根据本发明的EHT-耦合器200的实施例的俯视立体图。EHT-耦合器200包括限定第一端口204的第一波导202、限定第二端口208的第二波导206、限定第三端口212的第三波导210、以及限定第四端口215的第四波导214。通常，第一波导202与第二波导206共面，并且第一波导202、第二波导206、第三波导210、以及第四波导214在单个公共接头218处汇合。与图1中的混合耦合器100相似，EHT-耦合器200是电(“E”)与磁(“H”)接头(被称之为“T形”)的组合，其中，第三波导210与第一波导202和第二波导206形成E平面接合，并且第四波导214与第一波导202和第二波导206形成H平面接合。再次，应当认识到，第一波导202和第二波导206被称为EHT-耦合器200的“侧”壁或者“共线”壁。第四端口215也被称为H平面端口(即，求和端口(也被示出为Σ-端口))或者平行端口，并且第三端口212也被称为E平面端口(即，差分端口(也被示出为Δ-端口))或者串行端口。在该实施例中，第一波导202、第二波导206、以及第四波导214的公共波导宽壁各自限定共面公共波导壁220。第三波导210包括前窄壁205、后窄壁207、前宽壁209、以及后宽壁211。

不同于图1中的混合耦合器100，EHT-耦合器200还可包括第一阻抗匹配元件222、第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件228、第五阻抗匹配元件230、第六阻抗匹配元件232、第七阻抗匹配元件234、以及第八阻抗匹配元件236。第一阻抗匹配元件222可包括尖端238和基部240，其中，尖端238可以是锥形的，并且基部240可以是逐渐三维过渡形物体，即，将第一阻抗匹配元件222的物理几何形状从共面公共波导壁220逐渐过渡成锥形尖端238。可选地，基部240还可以是这样一种锥形结构，即，允许第一阻抗匹配元件222自基部240处的更为平坦和更宽的锥形结构过渡成在尖端238处的更尖更高、更窄的锥形结构。此外，代替诸如锥体等锥形结构，第一阻抗匹配元件222、尖端238、和/或基部240还可以是其他相似结构形状的金字塔结构，即，在基部240处更宽并且在尖端238末端处更尖。而且，第一阻抗匹配元件222可以是单个连续的锥形、金字塔形、或者在基部240处更宽并且在尖端238末端处更尖的其他相似结构形状，其中，基部240是第一阻抗匹配元件222中与共面公共波导壁220接触的部分。在这些实施例中，第一阻抗匹配元件222从位于共面波导壁220的基部240向外延伸，并且尖端238指向第三波导210的内腔容积(也被简称为“腔”)。

通常，第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件228、第五阻抗匹配元件230、以及第六阻抗匹配元件232各自均可以是金属电容式调谐“接线柱”、“按钮”、或者“短桩(stub)”。第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、以及第六阻抗匹配元件232可分别从公共顶壁242向外延伸入第一波导202、第二波导206、以及第四波导214的腔中。顶壁242可以是分别为第一波导202、第二波导206、以及第四波导214的公共波导宽壁，即，位于共面公共波导壁220的对面。第四阻抗匹配元件228和第五阻抗匹配元件230可从第三波导210的相应的相对波导宽壁向外延伸(即，入第三波导210的内腔中)，其中，第四阻抗匹配元件228从前宽壁209向外延伸入第三波导210的腔中，并且第五阻抗匹配元件230从后宽壁211向外延伸入第三波导210的腔中。例如，在该实施例中，波导202、206、210、以及214可以是例如X-Ku带波导，诸如具有0.750英寸乘0.375英寸的内部尺寸和10.0GHz至15.0GHz的频率限制的WR-75矩形波导。

如上所述，EHT-耦合器200可由在公共接头230处汇合一起的多个波导202、206、210、以及214构成。这些波导202、206、210、以及214通常是金属结构或者金属镀覆的结构，其中，可以使用的金属类型包括任何低损耗型金属，包含铜、银、铝、金或者具有低体电阻率的任何金属。

第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236在第四波导214的窄壁上可以不连续。例如，这些不连续中的一个或者两个可以减少第四波导214的宽度，以用作能够使相等相位和延迟基准点存在于EHT-耦合器200中的波导变换器。在该实施例中，第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236均被示出为形成变换器，其将第四波导214的宽度从第四端口215处的第一波导宽度尺寸缩窄至公共接头218处的较窄的第二波导宽度尺寸。示出了在第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236的位置处发生从第一波导宽度尺寸至较窄的第二波导宽度尺寸的过渡。然而，应当认识到，可替代配置可以是第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236的位置沿着第四波导214的长度是不同的，以产生两个波导变换器。可替代地，还应当认识到，波导变换器仅可包括第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236中的一个，而非图2A中所示的两个。

在该实施例中，尖端238可以是成形为容易使EHT-耦合器200中感应的电磁场(未示出)在公共接头218处平均地***的锥体。尖端238还可以是锥体、金字塔形、或者在基部240处较宽并且在尖端238末端处较尖的其他相似结构形状。再次，基部240可以是上述所述相似结构。第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件228、以及第五阻抗匹配元件230、以及第六阻抗匹配元件232可以分别是被配置为抵消公共接头218处的任何电抗寄生效应的电容式调谐元件。应当认识到，基于EHT-耦合器200的设计参数，例如，包括希望的运行频率、隔离端口之间的希望隔离度、EHT-耦合器200中的希望内部匹配度、希望损耗等，预先确定EHT-耦合器200中的第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件228、第五阻抗匹配元件230、以及第六阻抗匹配元件232的大小和位置。

在该实施例中，第一阻抗匹配元件222是用于从内部阻抗上匹配EHT-耦合器200的公共接头218的装置的实施例。第二阻抗匹配元件224是用于从内部阻抗上使第一波导200的第一端口204和EHT-耦合器200的公共接头218与第一波导200匹配的装置的实施例。第三阻抗匹配元件是用于从内部阻抗上使第二波导206的第二端口208和EHT-耦合器200的公共接头218与第二波导206匹配的装置的实施例。

第四阻抗匹配元件228和第五阻抗匹配元件230是用于从内部阻抗上使第三波导210的第三端口212和EHT-耦合器200的公共接头218与第三波导210匹配的装置的实施例。第六阻抗匹配元件232是用于从内部阻抗上使第四波导214的第四端口215和EHT-耦合器200的公共接头218与第四波导215匹配的装置的实施例。第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236形成阻抗变换器，即，用于在EHT-耦合器200的公共接头218之前将位于第四端口215处的第四波导214的第一波导宽度缩窄至较窄的第二波导尺寸的装置的实施例。

在操作实施例中，进入第一端口204的输入信号分别仅在第三端口212(即，E平面端口)产生第一输出信号并且仅在第四端口215(即，H平面端口)处产生第二输出信号。同样，进入第二端口208的输入信号分别仅在第三端口212处产生第三输出信号并且仅在第四端口215处产生第四输出信号。在这两种情况下，第一端口202与第二端口208彼此隔离并且由此在彼此端口处均不产生任何输出信号。

此外，在这两种情况下，在第四端口215处产生的第二输出信号和第四输出信号具有相同的相位值。如果将该相位值设置为零度基准相位值，则在第三端口212处产生的第一输出信号和第三输出信号的相位值对于输出信号中的一个将具有零相位值并且对于另一个输出信号将具有180度相位值。例如，如果第三端口212处的第一输出信号(由第一端口204的输入信号产生)具有零度相位值(当利用第四端口215处的第二输出信号和第四输出信号的相位值标准化时)，则第三端口212处的第三输出信号(由第二端口208处的输入信号产生)将具有180度相位值。

在图2B中，示出了根据本发明的沿着图2A中所示的平面A-A’244截取的第一阻抗匹配元件222、第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件、以及第五阻抗匹配元件的后视图。在该实施例中，尖端238被示出为从基部240突出入第三波导210中的锥形元件。第一阻抗匹配元件222被配置为容易使电场和磁场在公共接头218处平均***。第二阻抗匹配元件224和第三阻抗匹配元件226可以是从顶壁242突出(入分别第一波导202和第二波导206的腔中)、以形成电容式调谐元件的接线柱、按钮、或者柱帽，电容式调谐元件被配置为分别抵消公共接头218处向外反射入第一波导202和第二波导206中的任何电抗寄生效应。第四阻抗匹配元件228和第五阻抗匹配元件230可以是被配置为抵消公共接头218处向外反射入第三波导210中的任何电抗寄生效应的电容式元件或者电感元件。基于第四阻抗匹配元件228和第五阻抗匹配元件230的位置，其可单独用作电容式调谐接线柱、按钮、或者柱帽、或者一起用作第三波导210腔内的感应膜片。例如，第四阻抗匹配元件228和第五阻抗匹配元件230可以沿着第三波导210的中心线231(图2C和图2D中所示)对齐，并且分别从前宽壁209和后宽壁211向外延伸入第三波导210的腔内。

在该实施例中，第一阻抗匹配元件222在基部240处可以具有大约0.655英寸高度243和大约1.14英寸的直径245。在该实施例中，直径245从(前窄壁205和后窄壁207)的中心线241径向延伸入第一波导202和第二波导206中。在该实施例中，基部240可以为圆形，但是，在公共接头218的背部处于公共窄壁252(如图2E所示)附近处被截断。第二阻抗匹配元件224和第三阻抗匹配元件226各自可以被定位(247和249)成距离第三波导210的宽壁表面(即，分别为前宽壁209和后宽壁211)为大约0.296英寸。此外，第二阻抗匹配元件224和第三阻抗匹配元件226各自可以是具有0.112英寸直径并且从顶壁242分别延伸(251和253)入第一波导202和第二波导206中大约0.050的调谐按钮(或者柱帽或者短桩)。第四阻抗匹配元件228和第五阻抗匹配元件230各自可以被定位成(255)距离顶壁242为大约0.396英寸。而且，第四阻抗匹配元件228和第五阻抗匹配元件230各自可以是具有0.112英寸直径并且分别从宽壁(即，分别为前宽壁209和后宽壁211)延伸(257和259)入第三波导210中为大约0.045的调谐按钮(或者柱帽或者短桩)。而且，如上所述，第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件228、以及第五阻抗匹配元件230被定位成分别沿着顶壁242的中心线250(如图2E所示)、前宽壁209的中心线231、以及第三波导210的后宽壁211。

在图2C中，示出了根据本发明的沿着图2A中所示的对称平面B-B’246截取的第一阻抗匹配元件222、第二阻抗匹配元件224、第四阻抗匹配元件228、第六阻抗匹配元件232、以及第八阻抗匹配元件236的侧视图。在该实施例中，第八阻抗匹配元件236将阶梯形变换器限定在第四波导214中，其中，在第八阻抗匹配元件236进入公共接头218之后，第四波导214的宽度从第四端口215处的第一宽度减少至更窄的宽度。例如，第六阻抗匹配元件232可以被定位成(260)距离第三波导210的窄壁为大约0.296英寸，其中，第六阻抗匹配元件232是具有0.112英寸直径、从顶壁242延伸(263)入第四波导214的腔中为大约0.07英寸的调谐按钮。此外，第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236还可被定位(260)成距离第三波导210的窄壁为大约0.296英寸。在该实施例中，可将第四波导214的宽度从第四端口215处的0.750英寸减少至大约0.710英寸，即，从第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236至公共接头218为大约0.296英寸的长度260。而且，第一阻抗匹配元件222的尖端238可被定位(265)成距离第三波导210的后窄壁为大约0.250英寸，并且基部240从第三波导210的后窄壁207延伸(267)大约0.8125英寸。

同样，在图2D中，示出了根据本发明的沿着对称平面B-B’246截取的第一阻抗匹配元件222、第三阻抗匹配元件226、第五阻抗匹配元件230、第六阻抗匹配元件232、以及第七阻抗匹配元件234的侧视图。应注意，在该实施例中，如图2C和图2D所示，示出了沿着公共窄壁252截断277的基部240的直径245；然而，应当认识到，基部240还可以是非截断的近似圆形结构。

在图2E中，示出了根据本发明的沿着平面C-C’248截取的第一阻抗匹配元件222、第七阻抗匹配元件234、以及第八阻抗匹配元件236的俯视图。共面公共波导壁220被示出为第一波导202、第二波导206、以及第四波导214的公共下宽壁。此外，第一阻抗匹配元件222的基部240被示出为过渡至尖端238的椭圆形状。第一阻抗匹配元件222位于公共接头218处。可选地，基于EHT-耦合器的预定设计参数，尖端218可以位于基部240的中央处或者偏置于基部的一侧。在图2E中，尖端238被示出为以更靠近于公共窄壁252的方式偏离第一波导202和第二波导206的中心线250；然而，应当认识到，这仅出于示例性之目的，可选地，尖端238可在公共接头218内位于第一波导202和第二波导206的中心线252上。

在该实施例中，第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236被示出为定位在远离进入公共接头218中的开口一变换器距离260处。如上所述，在该实施例中，第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件236被示出为作为第四波导214中的阶梯形变换器的一部分；然而，可选地，基于减少朝向第四端口215的反射的预定设计，阶梯形变换器还可在任一窄壁中仅使用一个阻抗匹配元件(即，第七阻抗匹配元件234或者第八阻抗匹配元件236)。

与图2E相似，图2F示出了根据本发明的沿着平面C-C’248截取的第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件228、第五阻抗匹配元件230、第六阻抗匹配元件232、第七阻抗匹配元件234、以及第八阻抗匹配元件236的仰视图。与图2E中的示图相似，第七阻抗匹配元件234和第八阻抗匹配元件被示出作为第四波导214中的阶梯形变换器的一部分，并且其被示出为定位在远离进入公共接头218中的开口一变换器距离260处。如上所述，这些仅出于示例性之目的，并且可选地，基于减少朝向第四端口215的反射的预定设计，阶梯形变换器还可在任一窄壁中仅使用一个阻抗匹配元件。该仰视图还示出了第二阻抗匹配元件224、第三阻抗匹配元件226、第四阻抗匹配元件228、第五阻抗匹配元件230、以及第六阻抗匹配元件232的公共顶壁242和示例性位置。在该实施例中，第二匹配阻抗元件224和第三匹配阻抗元件226被示出为分别沿着第一波导202和第二波导206的中心线250而定位。此外，第二阻抗匹配元件224位于远离公共接头218的第一接线柱距离256处，并且第三阻抗匹配元件226位于远离公共接头218的第二接线柱距离258处。而且，第六阻抗匹配元件232位于远离公共接头218的第三接线柱距离260处。第六阻抗匹配元件232还可沿着第四波导214的中心线262而定位。第六阻抗匹配元件232的实际位置是减少朝向第四端口215的反射的预定设计值。

在该实施例中，各个阻抗匹配元件222、224、226、228、230、232、234、以及236均可被制造成全金属或者局部金属元件。可以使用的金属类型包括任何低损耗类型金属，包含铜、银、铝、金或者具有低体电阻率的任何金属。

转向图3A，示出了实现根据本发明的第一阻抗匹配元件300的实施例的侧视图。在该实施例中，第一阻抗匹配元件300被示出为具有尖端302(即，锥形)和基部304(即，圆形)，第一阻抗匹配元件300在基部中可具有过渡为尖端302的多个台阶303。在该实施例中，尖端302的宽度305可等于大约0.167英寸。可将第一阻抗匹配元件300制造成全金属或者局部金属元件。可以使用的金属类型包括任何低损耗类型金属，包含铜、银、铝、金或者具有低体电阻率的任何金属。在图3B中，示出了根据本发明的第一阻抗匹配元件300的俯视图。如上所述，第一阻抗匹配元件300的基部304的直径306可以等于大约1.14英寸；然而，可将直径306的一部分截断308，以配合成更靠近于公共窄壁252(图2C、图2D、以及图2E所示)。

图4A是实现根据本发明的具有四个EHT-耦合器的4x4MWN 400的实施例的俯视图。4x4MWN 400包括第一EHT-耦合器402、第二EHT-耦合器404、第三EHT-耦合器406、以及第四EHT-耦合器408、以及第一桥接元件410和第二桥接元件412。通常，4x4MWN 400在物理上利用第一桥接元件410和第二桥接元件412呈现为类似“数字8”，第一桥接元件410和第二桥接元件412被配置为允许4x4MWN 400的波导自身折叠。在该实施例中，第一桥接元件410被示出为在第二桥接元件412上弯曲，示出了向下方向弯曲，在该实施例中，所有四个EHT-耦合器402、404、406、以及408的E平面端口414、416、418、以及420分别被示出为从4x4MWN 400向上朝向。而且，所有四个EHT-耦合器402、404、406、以及408的H平面端口422、424、426、以及428分别被示出为共面并且垂直于E平面端口414、416、418、以及420。

4x4MWN 400被配置成使得从四个EHT-耦合器402、404、406、以及408中的每个至其他EHT-耦合器402、404、406、以及408的信号路径的电长度大约相等。因此，EHT-耦合器402、404、406、以及408之间的所有信号路径的群延迟和相位斜率大约相等。

例如，对于从H平面端口至H平面端口，由从第一EHT-耦合器402的H平面端口422至第三EHT-耦合器402的H平面端口426的信号路径限定第一信号路径，由从第一EHT-耦合器402的H平面端口422至第四EHT-耦合器408的H平面端口428的信号路径限定第二信号路径，由从第二EHT-耦合器404的H平面端口424至第三EHT-耦合器402的H平面端口426的信号路径限定第三信号路径，并且由从第二EHT-耦合器404的H平面端口424至第四EHT-耦合器408的H平面端口428的信号路径限定第四信号路径。此外，对于从E平面端口至H平面端口，由从第一EHT-耦合器402的E平面端口414至第三EHT-耦合器402的H平面端口426的信号路径限定第五信号路径，由从第一EHT-耦合器402的E平面端口414至第四EHT-耦合器408的H平面端口428的信号路径限定第六信号路径，由从第二EHT-耦合器404的E平面端口416至第三EHT-耦合器402的H平面端口426的信号路径限定第七信号路径，并且由从第二EHT-耦合器404的E平面端口416至第四EHT-耦合器408的H平面端口428的信号路径限定第八信号路径。而且，对于从H平面端口至E平面端口，由从第一EHT-耦合器402的H平面端口422至第三EHT-耦合器402的E平面端口418的信号路径限定第九信号路径，由从第一EHT-耦合器402的H平面端口422至第四EHT-耦合器408的E平面端口420的信号路径限定第十信号路径，由从第二EHT-耦合器404的H平面端口424至第三EHT-耦合器402的E平面端口418的信号路径限定第十一信号路径，并且由从第二EHT-耦合器404的H平面端口424至第四EHT-耦合器408的E平面端口420的信号路径限定第十二信号路径。而且，对于从E平面端口至E平面端口，由从第一EHT-耦合器402的E平面端口414至第三EHT-耦合器402的E平面端口的信号路径限定第十三信号路径，由从第一EHT-耦合器402的E平面端口414至第四EHT-耦合器408的E平面端口420的信号路径限定第十四信号路径，由从第二SHT-耦合器404的E平面端口416至第三EHT-耦合器402的E平面端口418的信号路径限定第十五信号路径，并且由从第二EHT-耦合器404的E平面端口416至第四EHT-耦合器408的E平面端口420的信号路径限定第十六信号路径。例如，4x4MWN 400可具有大约为约八英寸长425乘五英寸宽427的二维大小。在该实施例中，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、以及第十六信号路径各自均具有大约相等的群延迟和大约相等的相位斜率。

而且，图4B是4x4MWN 400的正视图，并且图4C是4x4MWN 400的侧视图。此外，图4D是实现4x4MWN 400的第一桥接410的实施例的侧视图，并且图4E是实现4x4MWN 400的第二桥接412的实施例的侧视图。而且，图4F是根据本发明的如图4A、图4B、以及图4C所示的放置在彼此顶部的第一桥接410和第二桥接412的立体俯视图。在该实施例中，第一桥接410与第二桥接412的尺寸可大约相同，其中，第一桥接410与第二桥接412具有大约相同的电长度和物理配合在4x4MWN 400中的“波导管道”(即，每个桥接的波导部分的大小和尺寸)。具体地，第一桥接410和第二桥接412通常所需的所有是使一个路径上升一点(即，第一桥接410)并且使另一个路径下降一点(即，第二桥接412)，以使得第一桥接410与第二桥接412能够形成彼此交叉以形成“数字8”中的交叉点的两个路径。尺寸可以选择为在提供各个桥接410与412的相同电长度的同时，适当地配合到4x4MWN 400中。例如，通常，两个桥接410与412在高度上比波导宽壁尺寸向上或者向下延伸得较少。

在图5中，示出了4x4MWN 500的俯视图。如上所述，4x4MWN 500包括第一EHT-耦合器502、第二EHT-耦合器504、第三EHT-耦合器506、以及第四EHT-耦合器508、以及第一桥接元件510和第二桥接元件512。第一EHT-耦合器502包括H平面端口514和E平面端口516。第二EHT-耦合器504包括H平面端口518和E平面端口520。第三EHT-耦合器506包括H平面端口522和E平面端口524。第四EHT-耦合器508包括H平面端口526和E平面端口528。第一EHT-耦合器502还包括第一共线端口530和第二共线端口532。此外，第二EHT-耦合器504还包括第一共线端口534和第二共线端口536。而且，第三EHT-耦合器506还包括第一共线端口538和第二共线端口540。而且，第四EHT-耦合器508还包括第一共线端口542和第二共线端口544。

作为操作实施例，如果将第一输入信号546注入到第一EHT-耦合器502的H平面端口514中，则第一EHT-耦合器502将第一输入信号546等分成同相、但具有为原始第一输入信号546的功率的一半的相等功率值的两个信号。这有时被称为将第一输入信号546***成两个相位幅度平衡的信号。

然后，沿着从第一EHT-耦合器502的第一共线端口530至第三EHT-耦合器506的第二共线端口540的第一信号路径传送来自第一EHT-耦合器502的第一信号。一旦将第一信号注入到第三EHT-耦合器506的第二共线端口540中，则将第一信号等分成两个额外的信号(即，第三信号548与第四信号550)。第三信号548将从第三EHT-耦合器506的H平面端口522发出，并且第四信号550将从第三EHT-耦合器506的E平面端口524发出。应注意，尽管第三信号548与第四信号550具有相等的幅度(即，第一信号的功率的一半，从而导致为原始第一输入信号546的功率的四分之一)，然而，基于第三EHT-耦合器506的配置，第三信号548与第四信号550的相位可以为同相或者异相。关键在于第三EHT-耦合器506被配置为在H平面端口522处产生在第一共线端口538与第二共线端口540处接收的两个同相信号的组合信号，同时，在E平面端口524处产生两个同相信号的差分信号。如果在第一共线端口538与第二共线端口540处接收的两个接收信号为180度异相，则H平面端口522将不产生输出信号，但是，E平面端口524将产生作为两个接收信号的组合信号的输出信号。因此，例如，应当假设第四信号550的相位大约等于第四信号548的相位。

还沿着从第一EHT-耦合器502的第二共线端口532、跨第二桥接元件512、至第四EHT-耦合器508的第二共线端口544的第二信号路径传送来自第一EHT-耦合器502的第二信号。一旦将第二信号注入到第四EHT-耦合器508的第二共线端口544中，则将第二信号等分成两个额外的信号(即，第五信号522和第六信号554)。第五信号552将从第四EHT-耦合器508的H平面端口526处发出，并且第六信号554将从第四EHT-耦合器508的E平面端口528处发出。应再次注意，尽管第五信号552与第六信号554具有相等的幅度(即，第二信号的功率的一半，从而导致为原始第一输入信号546的功率的四分之一)，然而，基于第四EHT-耦合器508的配置，第五信号552与第六信号554可以为同相或者异相。与第三EHT-耦合器506相似，假设了第六信号554的相位大约等于第五信号552的相位。

同样，如果将第二输入信号556注入到第二EHT-耦合器504的H平面端口518中，则第二EHT-耦合器504也将第二输入信号556分成相等幅度(即，第二输入信号556的功率的一半)的两个同相信号。然后，沿着从第二EHT-耦合器504的第一共线端口534、跨第一桥接元件510、至第三EHT-耦合器506的第一共线端口538的第三信号路径传送来自第二EHT-耦合器504的第一信号。

一旦将第一信号注入到第三EHT-耦合器506的第一共线端口538中，则第一信号被等分成两个额外的信号(即，第七信号558和第八信号560)。第七信号558将从第三EHT-耦合器506的H平面端口522发出，并且第八信号560将从第三EHT-耦合器506的E平面端口524发出。应注意，尽管第七信号558与第八信号560具有相等的幅度(即，第一信号的功率的一半，从而导致为原始第二输入信号556的功率的四分之一)，然而，基于第三EHT-耦合器506的配置，第七信号558与第八信号560的相位可以为同相或者异相。因为已经假定了第三信号548与第四信号550具有相同的相位，如上所述，由于第三信号548与第七信号558具有相同的相位并且在H平面端口522中组合，而第四信号550与第八信号560为180度异相并且在E平面端口524中抵消，所以，假定第七信号558与第八信号560具有180度异相。

还沿着从第二EHT-耦合器504的第二共线端口536至第四EHT-耦合器508的第一共线端口542的第二信号路径传送来自第二EHT-耦合器504的第二信号。一旦将第二信号注入到第四EHT-耦合器508的第一共面端口542中，则第二信号被等分成两个额外的信号(即，第九信号562和第十信号564)。第九信号562将从第四EHT-耦合器508的H平面端口526处发出，并且第十信号564将从第四EHT-耦合器508的E平面端口528处发出。应再次注意，尽管第九信号562与第十信号564具有相等的幅度(即，第二信号的功率的一半，从而导致为原始第二输入信号556的功率的四分之一)，然而，基于第四EHT-耦合器508的配置，第九信号562与第十信号564的相位可以为同相或者异相。与第三EHT-耦合器506相似，因为已经假定了第六信号554和第五信号552具有相同的相位，如上所述，由于第五信号552与第九信号562具有相同的相位并且在H平面端口526中组合，而第六信号554与第十信号564为180度异相并且在E平面端口528中抵消，所以假定了第九信号562与第十信号564具有180度异相。在该实施例中，第三信号548、第四信号550、第五信号552、第六信号554、第七信号558、第八信号560、第九信号562、以及第十信号564皆将具有大约相同的功率幅度水平。此外，第三信号548、第四信号550、第五信号552、第六信号554、第七信号558、以及第九信号562具有与第八信号560或者第十信号564的相位差180度的相同相位，其中，第十信号564与第八信号560具有相同的相位。

在图6A中，示出了根据本发明的图5中所示的4x4MWN 500的代表4x4MWN 600的电路图。电路图600描述了由各个EHT-耦合器生成的内部信号及这些内部信号所利用的相应信号路径。如上，4x4MWM的电路600包括第一EHT-耦合器602、第二EHT-耦合器604、第三EHT-耦合器606、以及第四EHT-耦合器608。第一EHT-耦合器602分别经由信号路径610与612与第四EHT-耦合器608和第三EHT-耦合器606进行信号通信。同样，第二EHT-耦合器604分别经由信号路径614与616与第三EHT-耦合器606和第四EHT-耦合器608进行信号通信。第一EHT-耦合器602与第二EHT-耦合器604隔离，并且第三EHT-耦合器606与第四EHT-耦合器608隔离。

第一EHT-耦合器602是包括第一端口618、第二端口620、第三端口622、以及第四端口624的四端口设备。此外，第二EHT-耦合器604是包括第一端口626、第二端口628、第三端口630、以及第四端口632的四端口设备。而且，第三EHT-耦合器606是包括第一端口634、第二端口636、第三端口638、以及第四端口640的四端口设备。而且，第四EHT-耦合器608是包括第一端口642、第二端口644、第三端口646、以及第四端口648的四端口设备。

在该实施例中，所有的第一端口618、626、634、以及642与第二端口620、628、636、以及644皆是共线端口，所有的第三端口622、630、638、以及646皆是E平面端口(即，差分端口)，并且所有的第四端口624、632、640、以及648皆是H平面端口(即，求和端口)。第一EHT-耦合器602如下与第三EHT-耦合器606和第四EHT-耦合器608进行信号通信。

第一EHT-耦合器602的第一端口618经由第一信号路径610与第三EHT-耦合器606的第二端口636进行信号通信，并且第一EHT-耦合器602的第二端口620经由第二信号路径612与第四EHT-耦合器608的第二端口644进行信号通信。同样，第二EHT-耦合器604如下与第三EHT-耦合器606和第四EHT-耦合器608进行信号通信。第二EHT-耦合器604的第一端口626经由第三信号路径614与第三EHT-耦合器606的第一端口636进行信号通信，并且第二EHT-耦合器604的第二端口628经由第四信号路径616与第四EHT-耦合器608的第一端口642进行信号通信。

第一信号路径610、第二信号路径612、第三信号路径614、以及第四信号路径616皆具有大约相同的电长度。具体地，第一信号路径610具有第一群延迟和第一相位斜率；第二信号路径612具有第二群延迟和第二相位斜率；第三信号路径614具有第三群延迟和第三相位斜率；第四信号路径616具有第四群延迟和第四相位斜率；并且其中，第一、第二、第三、以及第四群延迟大约相等，并且第一、第二、第三、以及第四相位斜率大约相等。

例如，第一EHT-耦合器602被配置为在第四端口624(即，H平面端口)处接收第一输入信号(“”)650，并且在第三端口622(即，E平面端口)处接收第二输入信号(“”)652。假定650具有第一信号输入幅度(“A₁”)和第一信号相位(“φ₁”)，并且假定652具有第二信号幅度(“A₂”)和第二信号相位(“φ₂”)。第二EHT-耦合器604被配置为在第四端口632(即，H平面端口)处接收第三输入信号(“”)654并且在第三端口630(即，E平面端口)处接收第四输入信号(“”)656。假定650具有第三信号输入幅度(“A₃”)和第三信号相位(“φ₃”)，并且假定654具有第四信号幅度(“A₄”)和第四信号相位(“φ₄”)。

因为多个耦合器602、604、606、以及608中的每个EHT-耦合器均是改善的混合耦合器，所以每个EHT-耦合器均被配置为提供源自相应输入信号的下列输出信号(如下列表1中所描述)。

表1

产生的EHT-耦合器的散射矩阵则为：

在该实施例中，应当认识到，每个EHT-耦合器的第一端口与第二端口皆是共线端口，因此，被注入到第二端口中的输入信号将在第三端口和第四端口处产生两个输出信号。这两个输出信号具有180度的异相。出于示出性之目的，假定第四端口处的输出信号的相位与第二端口处的输入信号的相位为同相(例如，相同相位)，并且假定第三端口处的输出信号的相位与第二端口处的输入信号的相位为异相(即，相差为180度)。此外，被注入到第三端口中的输入信号在第一端口和第二端口处产生两个输出信号，其中两个输出信号具有180度异相。在该实施例中，假定了第一端口处的输出信号的相位与第三端口处的输出信号的相位为同相，并且与第二端口处的输出信号的相位为180度异相。

作为操作实施例，EHT-耦合器600被配置为在第四端口624处接收650并且将其平均地分成第一EHT-耦合器602的第一EHT-耦合器信号(“”)658和第一EHT-耦合器602的第二EHT-耦合器信号(“”)660，其中，每个信号均具有等于约的幅度和约等于φ₁的相位。然后，经由第一信号路径610将658传送至第三EHT-耦合器606的第二端口636。一旦被注入到第三EHT-耦合器606的第二端口636中，则第三EHT-耦合器606将其平均地分成第三EHT-耦合器606的第一输出信号(“”)662和第三EHT-耦合器606的第二输出信号(“”)664，其中，对于662，每个输出信号均具有等于约的幅度和约等于φ₁的相位，并且对于664，每个输出信号均具有约等于的幅度和约等于φ₁加180度的相位。在该实施例中，662从第四端口640处发出，并且664从第三端口638处发出。

同样，然后，经过第二信号路径612将660传送至第四EHT-耦合器608的第二端口644。一旦被注入到第二端口644中，第四EHT-耦合器608则将其平均地分成第四EHT-耦合器608的第三输出信号(“”)666和第四EHT-耦合器608的第四输出信号(“”)668，其中，对于666，输出信号具有等于约的幅度和约等于φ₁的相位，并且对于668，输出信号具有约等于约的幅度和约等于φ₁加180度的相位。再次，在该实施例中，666从第四端口648处发出，并且668从第三端口646处发出。应注意，在图6A中，为了更好地示出通过电路图600的信号流，以加粗方式强化对应于活动信号的信号路径。

在图6B中，EHT-耦合器600还被配置为在第三端口622处接收652并且将其平均地分成第一端口670处的第一EHT-耦合器602的第三EHT-耦合器信号(“”)670和第二端口620处的第一EHT-耦合器602的第四EHT-耦合器信号(“”)671，其中，对于670，信号具有等于约的幅度和约等于φ₁的相位，并且对于671，信号均有等于约的幅度和约等于φ₁加180度的相位。然后，经由第一信号路径将670传送至第三EHT-耦合器606的第二端口636，并且经由第二信号路径612将671传送至第四EHT-耦合器608的第二端口644。

一旦将670注入到第二端口636中，则第三EHT-耦合器606将其平均地分成从第四端口640发出的第五输出信号(“”)674和从第三端口638输出的第六输出信号(“”)676，其中，对于674，输出信号均有等于约的幅度和约等于φ₂的相位，并且对于676，输出信号具有等于约的幅度和约等于φ₂加180度的相位。同样，一旦将671注入到第四EHT-耦合器608的第二端口644中，则第四EHT-耦合器608则将其平均地分成从第四端口648发出的第七输出信号(“S_Out7”)678和从第三端口646发出的第八输出信号(“”)680，其中，对于S_Out7678，输出信号具有等于约的幅度和约等于φ₂加180度的相位，并且对于680，输出信号具有等于约的幅度和约等于φ₂度的相位。应再次注意，在图6B中，为了更好地理解通过电路图600的信号流，以加粗方式强化了对应于活动信号的信号路径。

转向图6C，EHT-耦合器进一步被配置为在第四端口632处接收654并且将其平均地分成第二EHT-耦合器604的第一EHT-耦合器信号(“”)682和第二EHT-耦合器604的第二EHT-耦合器信号(“”)684，其中，每个信号均具有等于约的幅度和约等于φ₃的相位。然后，经由第三信号路径614将684传送至第三EHT-耦合器606的第一端口634，并且经由第四信号路径616将682传送至第四EHT-耦合器608的第一端口642。一旦被注入到第三EHT-耦合器606的第一端口634中，则第三EHT-耦合器606将其平均地分成第三EHT-耦合器606的第九输出信号(“”)686和第三EHT-耦合器606的第十输出信号(“”)687，其中，每个输出信号均具有等于约的幅度和约等于φ₃的相位。在该实施例中，应注意，686从第四端口640处发出，并且687从第三端口638处发出。

同样，一旦被注入到第四EHT-耦合器608的第一端口642中，则第四EHT-耦合器608将其平均地分成第三EHT-耦合器606的第十一输出信号(“”)688和第四EHT-耦合器608的第十二输出信号(“”)689，其中，每个输出信号均具有等于约的幅度和约等于φ₃的相位。在该实施例中，应注意，688从第四端口648处发出，并且689从第三端口646处发出。应再次注意，在图6C中，为了更好地示出通过电路图600的信号流，以加粗方式强化了对应于活动信号的信号路径。

转向图6D，本领域普通技术人员应当认识到，使用有关输入信号654的相同技术，示出了第十三输出信号(“”)690、第十四输出信号(“”)692、第十五输出信号(“”)694、以及第十六输出信号(“”)696皆具有等于约的幅度和对于输出信号690和692，约等于φ₄的相位，并且对于信号694以及696，约等于φ₄加180度的相位。总之，下面表2示出了对应于与上述所述图6A至图6C有关的输入信号的输出信号的幅度和相位。

表2

假定将输入相位(即，φ₁、φ₂,、φ₃、以及φ₄)皆标准化成零并且将输入幅度(即，A₁、A₂,、A₃、以及A₄)标准化成1，则生成的4x4MWN 600的示例性散射矩阵以8乘8矩阵被示出为：

转向图7A，示出了根据本发明的分别经由第一信号路径706和第二路径708与第五EHT-耦合器702和第六EHT-耦合器704进行信号通信的4x4MWN 700的俯视图。与图7A相关，在图7B中，示出了4x4MWN 700、第六EHT-耦合器704、以及第二信号路径708的侧视图。假定4x4MWN 700与图5和图6中所描述的4x4MWN 500和600相同。如上所述，4x4MWN 700包括相应地第一EHT-耦合器710、第二EHT-耦合器712、第三EHT-耦合器714、以及第四EHT-耦合器716。在4x4MWN 700与第五EHT-耦合器720和第六EHT-耦合器704的组合的俯视图中，与图5中示出的从4x4MWN 500向上延伸的E平面端口516、520、524、以及528的4x4MWN 500的示图相反，4x4MWN 700的E平面端口被隐藏并且从4x4MWN 700向下延伸。第一EHT-耦合器710包括第一端口717、第二端口718、第三端口(未示出)、以及第四端口720。第一EHT-耦合器710还包括在图7A中的俯视图中不可见、但在图7B的侧视图中示出的第三端口722。同样，第二EHT-耦合器712包括第一端口724、第二端口726、第三端口(未示出)、以及第四端口728。第三EHT-耦合器714包括第一端口730、第二端口732、第三端口734(图7B中所示)、以及第四端口736，并且第四EHT-耦合器716包括第一端口738、第二端口740、第三端口(未示出)、以及第四端口742。第五EHT-耦合器702包括第一端口744、第二端口746、第三端口748、以及第四端口750，并且第六EHT-耦合器704还包括第一端口752、第二端口754、第三端口756、以及第四端口758。第四EHT-耦合器716的第四端口742经由第一信号路径706与第五EHT-耦合器702的第四端口750进行信号通信，并且第三EHT-耦合器704的第四端口736经由第二信号路径708与第六EHT-耦合器704的第四端口758进行信号通信。在该实施例中，第一信号路径706和第二信号路径708的电长度约相同，以使得第一信号路径706和第二信号路径708具有约相等的群延迟和相位斜率。

在图8A中，示出了根据本发明的图7A和图7B中的4x4MWN 700的俯视图，4x4MWN700分别经由第三信号路径804和第四路径806与第七EHT-耦合器800和第八EHT-耦合器802进行信号通信。与图8A相关，在图8B中，示出了4x4MWN 700、第六EHT-耦合器704、第二信号路径708、第八EHT-耦合器802、以及第四信号路径806的侧视图。第七EHT-耦合器800包括第一端口804、第二端口806、第三端口(未示出)、以及第四端口808。同样，第八EHT-耦合器802包括第一端口812、第二端口814、第三端口816、以及第四端口818。在该实施例中，第四EHT-耦合器716的第三端口(即，E平面端口)经由信号路径804与第七EHT-耦合器800的第三端口(即，E平面端口)进行信号通信，并且第三EHT-耦合器714的第三端口734(即，E平面端口)经由信号路径806与第八EHT-耦合器802的第三端口816(即，E平面端口)进行信号通信。在该实施例中，第一信号路径706、第二信号路径708、第三信号路径803、以及第四信号路径806的电长度大约相同，以使得第一信号路径706、第二信号路径708、第三信号路径803、以及第四信号路径806具有大约相等的群延迟和相位斜率。

转向图9A，示出了实现利用8x8MWN 900的PDRN的实施例的俯视图。与图9A相关，在图9B中，示出了PDRN的侧视图。8x8MWN 900包括两个4x4MWN(即，第一4x4MWN和第二4x4MWN902)。具体地，在该实施例中，第一4x4MWN是图7A、图7B、图8A、以及图8B中所示的4x4MWN700。此外，8x8MWN 900还包括皆在图8A和图8B中所示的第五EHT-耦合器702、第六EHT-耦合器704、第七EHT-耦合器800、以及第八EHT-耦合器820以及第一信号路径706、第二信号路径708、第三信号路径804、以及第四信号路径806。在该实施例中，第二4x4MWN 902分别经由第五信号路径904、第六信号路径906、第七信号路径908、以及第八信号路径910与第五EHT-耦合器702、第六EHT-耦合器704、第七EHT-耦合器800、以及第八EHT-耦合器802进行信号通信。在该实施例中，第二4x4MWN 902与第一4x4MWN 700具有相反的配置。具体地，不同于第一4x4MWN 700，第二4x4MWN 902具有指向该页面之外的所有四个E平面端口。出于示出性之目的，4x4MWN 902还包括其中第一EHT-耦合器912、第二EHT-耦合器914为完全可见并且第三EHT-耦合器916和第四EHT-耦合器918为不完全可见的四个EHT-耦合器。

在该实施例中，信号路径706、708、804、806、904、906、908、以及910被示出为成对对称的波导行程。具体地，第一信号路径706与第八信号路径910对称。第二信号路径708与第七信号路径908对称。第三信号路径804与第六信号路径906对称，并且第四信号路径806与第五信号路径904对称。除具有对称的配对之外，所有的信号路径706、708、804、806、904、906、908、以及910具有大约相同的电长度，以使得所有的信号路径706、708、804、806、904、906、908、以及910具有大约相等的群延迟和相位斜率。例如，基于8x8MWN 900以及4x4MWN的操作频率和尺寸，信号路径的波导端口的物理线长度大约在六英寸至七英寸的线长度之间。

图10是根据本发明的图9A和图9B中所示的PDRN 100的等效电路的电路图。PDRN1000的电路图是图9A和图9B中所示的8x8MWN 900的代表。与图6A至图6C中所示的电路图600相似，该PDRN 1000电路图描述了由各个EHT-耦合器产生的内部信号和这些内部信号所利用的对应信号路径。此外，与图9A和图9B中的8x8MWN 900相似，PDRN 1000包括分别与第五EHT-耦合器702、第六EHT-耦合器704、第七EHT-耦合器800、以及第八EHT-耦合器802进行信号通信的第一4x4MWN 700和第二4x4MWN 900。

第一4x4MWN 700包括第一EHT-耦合器710、第二EHT-耦合器712、第三EHT-耦合器714、以及第四EHT-耦合器716，并且第二4x4MWN 900包括第一EHT-耦合器912、第二EHT-耦合器914、第三EHT-耦合器916、以及第四EHT-耦合器918。如上所述，在第一4x4MWN 700中，第一EHT-耦合器710包括第一端口716、第二端口718、第三端口722、以及第四端口720，并且第二EHT-耦合器712包括第一端口724、第二端口726、第三端口1002、以及第四端口728。此外，第三EHT-耦合器714包括第一端口732、第二端口730、第三端口734、以及第四端口736，并且第四EHT-耦合器716包括第一端口738、第二端口740、第三端口1002、以及第四端口742。同样，在第二4x4MWN 900中，第一EHT-耦合器912包括第一端口1004、第二端口1006、第三端口1008、以及第四端口1010，并且第二EHT-耦合器914包括第一端口1012、第二端口1014、第三端口922、以及第四端口920。此外，第三EHT-耦合器916包括第一端口1016、第二端口1018、第三端口1020、以及第四端口1022，并且第四EHT-耦合器918包括第一端口1024、第二端口1026、第三端口1028、以及第四端口924。而且，第五EHT-耦合器702包括第一端口744、第二端口746、第三端口748、以及第四端口750；第六EHT-耦合器704包括第一端口752、第二端口754、第三端口756、以及第四端口758；第七EHT-耦合器800包括第一端口804、第二端口806、第三端口1030、以及第四端口808；并且第八EHT-耦合器802包括第一端口812、第二端口814、第三端口816、以及第四端口818。

转回至第一4x4MWN 700，第一EHT-耦合器710的第一端口716经由信号路径1032与第三EHT-耦合器714的第二端口730进行信号通信，并且第一EHT-耦合器710的第二端口718经由信号路径1034与第四EHT-耦合器716的第二端口740进行信号通信。第二EHT-耦合器712的第一端口724经由信号路径1036与第三EHT-耦合器714的第一端口732进行信号通信，并且第二EHT-耦合器712的第二端口726经由信号路径1038与第四EHT-耦合器716的第一端口738进行信号通信。同样，在第二4x4MWN 900中，第一EHT-耦合912的第一端口1004经由信号路径1040与第三EHT-耦合器916的第二端口1018进行信号通信，并且第一EHT-耦合器912的第二端口1006经由信号路径1042与第四EHT-耦合器918的第二端口1026进行信号通信。第二EHT-耦合器914的第一端口1012经由信号路径1044与第三EHT-耦合器916的第一端口1016进行信号通信，并且第二EHT-耦合器914的第二端口1014经由信号路径1046与第四EHT-耦合器918的第一端口1024进行信号通信。

而且，第一4x4MWN 700的第四EHT-耦合器716的第四端口742经由信号路径706与第五EHT-耦合器702的第四端口750进行信号通信，并且第四EHT-耦合器716的第三端口1004经由信号路径804与第七EHT-耦合器800的第三端口1030进行信号通信。第一4x4MWN700的第三EHT-耦合器714的第四端口736经由信号路径708与第六EHT-耦合器704的第四端口758进行信号通信，并且第三EHT-耦合器714的第三端口734经由信号路径806与第八EHT-耦合器802的第三端口816进行信号通信。第二4x4MWN 900的第四EHT-耦合器918的第四端口942经由信号路径910与第八EHT-耦合器802的第四端口818进行信号通信，并且第四EHT-耦合器918的第三端口1028经由信号路径906与第六EHT-耦合器704的第三端口756进行信号通信。第三EHT-耦合器916的第四端口1022经由信号路径908与第七EHT-耦合器800的第四端口808进行信号通信，并且第三EHT-耦合器916的第三端口1020经由信号路径904与第五EHT-耦合器702的第三端口748进行信号通信。

再次，应当认识到，在该实施例中，在第一4x4MWN 700中，第一EHT-耦合器712与第二EHT-耦合器710隔离，并且第三EHT-耦合器714与第四EHT-耦合器716隔离。同样，在第二4x4MWN 900中，第一EHT-耦合器910与第二EHT-耦合器912隔离，并且第三EHT-耦合器916与第四EHT-耦合器918隔离。此外，八个信号路径706、708、804、806、904、906、908、以及910皆具有大约相同的电长度。通常，术语“电长度”指表达为通过介质传播的信号的波长数的传输介质的长度(即，信号路径)。本领域普通技术人员应当认识到，术语“电长度”指由通过信号路径传送的传播信号“看见”的信号路径的有效长度，并且与传播信号的频率具有频率相关性。例如，如果信号路径是WR-75矩形波导(具有大约10.0GHz至15.0GHz的频率限制)并且信号路径例如在物理上为6英寸长，则在10.0GHz时，电长度将为5.0835波长，在11.0GHz时，电长度将为5.5919波长，在12.0GHz时，电长度将为6.1002波长，在13.0GHz时，电长度将为6.6086波长，在14.0GHz时，电长度将为7.1169波长，并且在15.0GHz时，电长度将为7.6253波长。由于电长度被测量为在其沿着信号路径传播时在给定频率下的波长数，所以群延迟是通过信号路径传播的信号的各个正弦分量的幅度包络的时间延迟的度量。此外，相位延迟是对与幅度包络的时间延迟相对的相位的时间延迟的度量。当在本申请中使用时，短语“两个或者多个路径长度具有大约相同的电长度”指群延迟大约相同且相位斜率大约相等的物理属性。

转回至图10，作为操作实施例，第一4x4MWN 700中的第二EHT-耦合器712被配置为在第四端口728(即，H平面端口)处接收第一输入信号(“”)1048并且在第三端口1002(即，E平面端口)处接收第二输入信号(“”)1050。假定1048具有第一信号输入幅度(“A₁”)和第一信号相位(“φ₁”)，并且假定1050具有第二信号幅度(“A₂”)和第二信号相位(“φ₂”)。第一EHT-耦合器710被配置为在第四端口720(即，H平面端口)处接收第三输入信号(“”)1052，并且在第三端口722(即，E平面端口)处接收第四输入信号(“”)1054。假定1052具有第三信号输入幅度(“A₃”)和第三信号相位(“φ₃”)，并且假定1054具有第四信号幅度(“A₄”)和第四信号相位(“φ₄”)。同样，第二4x4MWN 900中的第一EHT-耦合器912被配置为在第四端口1010(即，H平面端口)处接收第五输入信号(“”)1056并且在第三端口1008(即，E平面端口)处接收第六输入信号(“”)1058。假定1054具有第五信号输入幅度(“A₅”)和第五信号相位(“φ₅”)，并且假定1056具有第六信号幅度(“A₆”)和第六信号相位(“φ₆”)。第二EHT-耦合器914被配置为在第四端口920(即，H平面端口)处接收第七输入信号(“”)1060并且在第三端口922(即，E平面端口)处接收第八输入信号(“”)1062。假定1058具有第七信号输入幅度(“A₇”)和第七信号相位(“φ₇”)，并且假定1060具有第八信号幅度(“A₈”)和第八信号相位(”φ₈”)。

响应于接收这八个输入信号1048、1050、1052、1054、1056、1058、1060、以及1062,，PDRN 1000针对各个输入信号产生八个输出信号。具体地，1048将分别在第五EHT-耦合器702的第一端口744处产生第一输出信号和第二端口746处产生第二输出信号并且在第六EHT-耦合器704的第一端口752处产生第三输出信号和在第二端口754处产生第四输出信号。此外，1048将分别在第七EHT-耦合器800的第二端口806处产生第五输出信号并且在第一端口804处产生第六输出信号。而且，1048还将分别在第八EHT-耦合器802的第二端口814处产生第七输出信号和在第一端口812处产生第八输出信号。

利用该相同的方法，可以示出对应于其他七个输入信号1050、1052、1054、1056、1058、1060、以及1062中的每个的PDRN 1000输出还产生每个输入信号的八个输出信号。因此，八个输入信号将在第五EHT-耦合器702、第六EHT-耦合器704、第七EHT-耦合器800、以及第八EHT-耦合器802的输出产生总共64个输出信号。可将总输出组织成8乘8表(下面表3)，其显示对应于输入信号和输入端口的给定端口处的输出信号。

表3

在该实施例中，通过利用输入信号1048、1050、1052、1054、1056、1058、1060、以及1062的假定幅度和相位值，可描述与输入幅度和相位有关的输出信号(如之前在描述图6A、图6B、以及图6C的部分中所描述的)。在这种情况下，可以下列幅度和相位值替换表3中所示的输出信号。

假定将输入相位(即，φ₁、φ₂、φ₃、φ₄、φ₅、φ₆、φ₇、以及φ₈)皆标准化成零并且将输入幅度(即，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、以及A₈)标准化成1，则产生的PDRN 1000的示例性散射矩阵如下：

从这些幅度和相位值中可以看出，PDRN 1000能够将输入到八个输入端口720、722、728、920、922、1002、1008、以及1010中的任一个的任何信号的功率分割成大约等于输入信号的功率的1/8的(输出端口744、746,、752、754,、804、806、812、以及814处)八个大约相等输出。

其优点在于，输入信号的功率过高以至于不能以充分的保真度进行恰当地处理或者放大。因此，PDRN 1000允许将输入信号以降低的方式分成多个复制的低功率信号，在将修改信号重组成新的组合信号之前，可对多个复制的低功率信号进行切换、处理、和/或放大，从而新的组合信号将是原输入的高功率信号的有效的高保真度切换、处理、和/或放大信号)。放大器的实施例可包括固态放大器和/或行波管放大器(“TWTA”)。

基于上述描述，8x8MWN 900是一种用于将输入功率信号(诸如，例如八个输入信号至(具有输入幅度(即，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、以及A₈)中的任一个)分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有等于对应幅度值(即，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、以及A₈)的大约1/8的中间幅度值。

图11是实现根据本发明的PDRN 1100的实施例的框图。PDRN 1100可包括彼此进行信号通信的第一8x8MWN 1102和第二8x8MWN 1104。八个设备1106、1108、1110、1112、1114、1116、1118、以及1120或者信号路径(诸如，波导行程)可位于第一8x8MWN 1102与第二8x8MWN 1104之间。八个设备1106、1108、1110、1112、1114、1116、1118、以及1120可以是多个固态或者TWTA放大器、开关、移相器、直通式波导、或者其他处理设备。在该实施例中，第一8x8MWN 1102被配置为接收八个输入信号1122、1124、1126、1128、1130、1132、1134、以及1136并且产生八个输出信号1138、1140、1142、1144、1146、1148、1150、以及1152。如上所述，1138、1140、1142、1144、1146、1148、1150、以及1152中的每个可基于被输入到第一8x8MWN1102中的相应输入信号(1122、1124、1126、1128、1130、1132、1134、以及1136)而变化。已经关于图9A和图9B中的8x8MWN 900与图10中的PDRN 1000描述了这些变化的组合。一旦使这些1138、1140、1142、1144、1146、1148、1150、以及1152通过该八个设备1106、1108、1110、1112、1114、1116、1118、以及1120，则产生被传送至第二8x8MWN 1104的八个中间信号1154、1156、1158、1160、1162、1164、1166、以及1168。第二8x8MWN 1104则被配置为接收1154、1156、1158、1160、1162、1164、1166、以及1168并且产生八个输出信号1170、1172、1174、1176、1178、1180、1182、以及1184。

在图12中，示出了根据本发明的实现利用第一8x8MWN 1202和第二8x8MWN 1204的PDRN 1200的实施例的俯视立体图。第一8x8MWN 1202可包括分别与四个EHT-耦合器1210、1212、1214、以及1216进行信号通信的第一4x4MWN 1206和第二4x4MWN 1208。同样，第二8x8MWN 1204可包括分别与其他四个EHT-耦合器1218、1220、1222、以及1224进行信号通信的第一4x4MWN 1210和第二4x4MWN 1212。第一4x4MWN 1210的第一EHT-耦合器1210、第二EHT-耦合器1212、第三EHT-耦合器1214、以及第四EHT-耦合器1216分别经由信号路径(或者设备)1226、1228、1230、1232、1234、1236、1238、1240、以及1242与第二4x4MWN 1212的第一EHT-耦合器1218、第二EHT-耦合器1220、第三EHT-耦合器1222、以及第四EHT-耦合器1224进行信号通信。

在该实施例中，第一4x4MWN 1206和第二4x4MWN 1208被配置为具有EHT-耦合器的所有向上指向的E平面端口，而非具有第一4x4MWN 700(如图7A、图7B、图8A、图8B、图9A、以及图B中所示)中的EHT-耦合器的向下指向的E平面端口。此外，第一EHT-耦合器1210、第二EHT-耦合器1212、第三EHT-耦合器、以及第四EHT-耦合器1216还具有其所有向上指向的E平面端口，而非具有向下指向的两个E平面端口(图8A、图8B、图9A、以及图9B中的EHT-耦合器800和802)。而且，不同于8x8MWN 900的信号路径804和806(图8A、图8B、图9A、以及图9B中所示)位于图9A和图9B中所示的第一信号路径706、第二信号路径708、第三信号路径908、以及第四信号路径910的平面下方(图9A和图9B中所示)，波导信号路径1244和1246(第三EHT-耦合器1214和第四EHT-耦合器1216的E平面端口沿着波导信号路径1244和1246与第一4x4MWN1206进行信号通信)位于其中第一4x4MWN 1206与第二4x4MWN 1208之间的信号路径与第一EHT-耦合器1210、第二EHT-耦合器1212、第三EHT-耦合器1214、以及第四EHT-耦合器1216的H平面端口进行信号通信的平面上方。

在该实施例中，第二8x8MWN 1204以与第一8x8MWN 1202相同的方式配置，但第二8x8MWN 1204在垂直方向上旋转180度，以使得所有EHT-耦合器的所有E平面端口指向向下方向。此外，第一信号路径1226、第三信号路径1230、第六信号路径1238、以及第八信号路径1242被示出为直接通过波导，而第二信号路径1228、第四信号路径1232、第五信号路径1236、以及第七信号路径1240被示出为180度移相器。应当认识到，可选地，信号路径1226、1228、1230、1232、1234、1236、1238、1240、以及1242还可包括诸如放大器(诸如，TWTA或者固态放大器)、开关、或者其他传输处理设备等未示出的其他设备。

作为操作实施例，PDRN 1200被配置为接收八个输入信号(未示出)并且产生相应的八个输出信号。与之前已经描述的说明相似，PDRN 1200被配置为(在第一8x8MWN 1202的一个输入端口处)接收一个输入信号，该一个输入信号被分成八个中间信号(未示出)，该八个中间信号从第一8x8MWN 1202的所有八个输出端口发出。八个中间信号的幅度中的每个均等于大约输入信号的功率幅度的1/8，并且八个中间信号中的每个的相位(大约0度或者180度)基于输入信号注入的(第一8x8MWN 1202的)输入端口而变化。一旦将八个中间信号注入到八个信号路径1226、1228、1230、1232、1234、1236、1238、1240、以及1242中，则第一信号路径1226、第三信号路径1230、第六信号路径1238、以及第八信号路径1242将其相应的中间信号直接传送至第二8x8MWN 1204的输入端口，而第二信号路径1228、第四信号路径1232、第五信号路径1234、以及第七信号路径1240将其相应的中间信号的相位移位180度并且然后传送至第二8x8MWN 1204的其相应输入端口。应注意，在该实施例中，第二8x8MWN1204的输入端口物理上与第一8x8MWN 1202的输出端口相同；同样，第二8x8MWN 1204的输出端口物理上与第一8x8MWN 1202的输入端口相同。一旦将通过八个信号路径1226、1228、1230、1232、1234、1236、1238、1240传送或者移相的中间信号注入到第二8x8MWN 1204的输入端口中，则可在第二8x8MWN 1204中组合这些中间信号，以使得从第二8x8MWN 1204的八个输出端口中的一个发出信号输出信号。发出输出信号的输出端口和输出信号的相位(大约0度或者180度)基于输入信号注入的(第一8x8MWN 1202)输入端口而变化。基于该描述并且假定将(注入到第一8x8MWN 1202中的)输入信号的输入相位(即，φ₁、φ₂、φ₃、φ₄、φ₅、φ₆、φ₇、以及φ₈))皆标准化成零并且将输入幅度(即，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、以及A₈))标准化成1，则产生的PDRN 1200的示例性散射矩阵为：

基于对PDRN 1200的该描述，PDRN 1200包括：用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有等于第一幅度值的大约八分之一的中间幅度值；用于处理中间功率信号的装置；以及用于将中间功率信号组合成单个输出功率信号的装置。在该实施例中，用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置可以是第一8x8MWN 1202。用于处理中间功率信号的装置可包括在第一8x8MWN 1202与第二8x8MWN 1204之间进行信号通信的多个设备(如八个信号路径1226、1228、1230、1232、1234、1236、1238、1240所示，可通过波导和/或移相器)或者诸如多个放大器(固态或者TWTA)等有源设备。用于将中间功率信号组合成单个输出功率信号的装置可以是第二8x8MWN 1204。

应当理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以对本发明的各个方面或者细节作出概念。本发明并未穷尽或者并不将要求保护的发明局限于所公开的具体形式。而且，上述描述仅出于示出性之目的并且并不出于限制之目的。根据上述描述，各种改造和变形均是可以的，并且从实施本发明时可以获取各种改造和变形。权利要求及其等同物限定本发明的范围。

Claims (14)

1.一种具有内部信号调整的功率分割和重组网络，所述功率分割和重组网络包括：

多个增强混合T形耦合器；

用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置，其中，每个中间功率信号均具有等于所述第一幅度值的八分之一的中间幅度值；

用于处理所述中间功率信号的装置；以及

用于将所述中间功率信号组合成单个输出功率信号的装置，

其中，用于将具有第一幅度值的输入功率信号分成八个中间功率信号的装置由第一8乘8混合矩阵波导网络构造，其中，所述第一8乘8混合矩阵波导网络包括第一4乘4矩阵波导网络、第二4乘4矩阵波导网络和所述多个增强混合T形耦合器中的第三子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第一4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第一子多个增强混合T形耦合器；其中，所述第二4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第二子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第三子多个增强混合T形耦合器与所述第一4乘4矩阵波导网络和所述第二4乘4矩阵波导网络进行信号通信，

其中，用于处理所述中间功率信号的装置由与所述第一8乘8混合矩阵波导网络和第二8乘8混合矩阵波导网络进行信号通信的多个设备构造，

其中，用于将所述中间功率信号组合成单个输出功率信号的装置由所述第二8乘8混合矩阵波导网络构造，其中，所述第二8乘8混合矩阵波导网络包括第三4乘4矩阵波导网络、第四4乘4矩阵波导网络和所述多个增强混合T形耦合器中的第六子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第三4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第四子多个增强混合T形耦合器；其中，所述第四4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第五子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第六子多个增强混合T形耦合器与所述第三4乘4矩阵波导网络和所述第四4乘4矩阵波导网络进行信号通信。

2.一种具有内部信号调整的功率分割和重组网络，所述功率分割和重组网络包括：

第一4乘4矩阵波导网络，其中，所述第一4乘4矩阵波导网络包括第一增强混合T形耦合器、第二增强混合T形耦合器、第三增强混合T形耦合器以及第四增强混合T形耦合器，其中，所述第一增强混合T形耦合器分别经由所述第一4乘4矩阵波导网络的第一信号路径和第二信号路径与所述第三增强混合T形耦合器和所述第四增强混合T形耦合器进行信号通信，并且其中，所述第二增强混合T形耦合器分别经由所述第一4乘4矩阵波导网络的第三信号路径和第四信号路径与所述第三增强混合T形耦合器和所述第四增强混合T形耦合器进行信号通信；

第二4乘4矩阵波导网络，其中，所述第二4乘4矩阵波导网络包括第一增强混合T形耦合器、第二增强混合T形耦合器、第三增强混合T形耦合器、以及第四增强混合T形耦合器，其中，所述第一增强混合T形耦合器分别经由所述第二4乘4矩阵波导网络的第一信号路径和第二信号路径与所述第三增强混合T形耦合器和所述第四增强混合T形耦合器进行信号通信，并且其中，所述第二增强混合T形耦合器分别经由所述第二4乘4矩阵波导网络的第三信号路径和第四信号路径与第三增强混合T形耦合器和第四增强混合T形耦合器进行信号通信；以及

多个波导行程，所述多个波导行程限定从所述第一4乘4矩阵波导网络和所述第二4乘4矩阵波导网络至第九增强混合T形耦合器、第十增强混合T形耦合器、第十一增强混合T形耦合器以及第十二增强混合T形耦合器的多个信号路径，其中，所述第九增强混合T形耦合器经由所述多个信号路径中的第一信号路径和第二信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器和所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器进行信号通信，其中，所述第十增强混合T形耦合器经由所述多个信号路径中的第三信号路径和第四信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器和所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器进行信号通信，其中，所述第十一增强混合T形耦合器经由所述多个信号路径中的第五信号路径和第六信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器和所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器进行信号通信，并且其中，所述第十二增强混合T形耦合器经由所述多个信号路径中的第七信号路径和第八信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器和所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器进行信号通信。

3.根据权利要求2所述的功率分割和重组网络，其中，每个增强混合T形耦合器均包括：

限定第一端口的第一波导、限定第二端口的第二波导、限定第三端口的第三波导、限定第四端口的第四波导，其中，所述第一波导、所述第二波导、所述第三波导以及所述第四波导在公共接头处汇合，所述第一波导与所述第二波导共线，所述第三波导与所述第一波导和所述第二波导形成E平面接合，并且所述第四波导与所述第一波导和所述第二波导形成H平面接合；和

第一阻抗匹配元件，所述第一阻抗匹配元件位于所述公共接头处，其中，所述第一阻抗匹配元件包括基部和尖端，所述第一阻抗匹配元件的所述基部位于所述第一波导、所述第二波导以及所述第三波导的共面公共波导壁处，并且所述第一阻抗匹配元件的所述尖端从所述第一阻抗匹配元件的所述基部朝向所述第三波导向外延伸。

4.根据权利要求3所述的功率分割和重组网络，进一步包括：

第一电容式调谐短桩，所述第一电容式调谐短桩在所述公共接头外部位于所述第一波导的第一顶壁处；

第二电容式调谐短桩，所述第二电容式调谐短桩在所述公共接头外部位于所述第二波导的第二顶壁处；

第三电容式调谐短桩，所述第三电容式调谐短桩在所述公共接头外部位于所述第四波导的第三顶壁处，其中，所述第一顶壁与所述第二顶壁是与所述共面公共波导壁相对的相对波导壁，并且所述第三顶壁是与所述共面公共波导壁相对的相对波导壁；

第四电容式调谐短桩，所述第四电容式调谐短桩在所述公共接头外部位于所述第三波导的前宽壁处；

第五电容式调谐短桩，所述第五电容式调谐短桩在所述公共接头外部位于所述第三波导的后宽壁处，其中，所述前宽壁与所述后宽壁相对；以及

波导变换器，所述波导变换器将位于所述第四端口处的所述第四波导的第一波导宽度缩窄至所述公共接头之的更窄的第二波导尺寸。

5.根据权利要求4所述的功率分割和重组网络，其中，所述第一阻抗匹配元件的所述尖端为锥形结构或者金字塔形结构。

6.根据权利要求5所述的功率分割和重组网络，其中，所述第一阻抗匹配元件为选自于由铜、银、铝、金以及具有低体电阻率的金属构成的组中的材料。

7.根据权利要求6所述的功率分割和重组网络，其中，所述第一电容式调谐短桩、第二电容式调谐短桩、第三电容式调谐短桩、第四电容式调谐短桩以及第五电容式调谐短桩为选自于由铜、银、铝、金以及具有低体电阻率的金属构成的组中的材料。

8.根据权利要求3所述的功率分割和重组网络，

其中，所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第一增强混合T形耦合器包括所述第一增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第二增强混合T形耦合器包括所述第二增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器包括所述第三增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，并且所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器包括所述第四增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口；

其中，所述第一增强混合T形耦合器的所述第一端口经由第一信号路径与所述第三增强混合T形耦合器的所述第二端口进行信号通信，所述第一增强混合T形耦合器的所述第二端口经由第二信号路径与所述第四增强混合T形耦合器的所述第二端口进行信号通信，所述第二增强混合T形耦合器的所述第一端口经由第三信号路径与所述第三增强混合T形耦合器的所述第一端口进行信号通信，并且所述第二增强混合T形耦合器的所述第二端口经由第四信号路径与所述第四增强混合T形耦合器的所述第一端口通信信号进行通信；并且

其中，所述第一信号路径具有第一群延迟和第一相位斜率，所述第四信号路径具有第二群延迟和第二相位斜率，并且所述第一群延迟等于所述第二群延迟，所述第一相位斜率等于所述第二相位斜率，并且所述第二信号路径具有第三群延迟和第三相位斜率，所述第三信号路径具有第四群延迟和第四相位斜率，并且所述第三群延迟等于所述第四群延迟，所述第三相位斜率等于所述第四相位斜率。

9.根据权利要求8所述的功率分割和重组网络，

其中，所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第一增强混合T形耦合器包括所述第一增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第二增强混合T形耦合器包括所述第二增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器包括所述第三增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，并且所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器包括所述第四增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口；

其中，所述第一增强混合T形耦合器的所述第一端口经由第一信号路径与所述第三增强混合T形耦合器的所述第二端口进行信号通信，所述第一增强混合T形耦合器的所述第二端口经由第二信号路径与所述第四增强混合T形耦合器的所述第二端口进行信号通信，所述第二增强混合T形耦合器的所述第一端口经由第三信号路径与所述第三增强混合T形耦合器的所述第一端口进行信号通信，并且所述第二增强混合T形耦合器的所述第二端口经由第四信号路径与所述第四增强混合T形耦合器的所述第一端口进行信号通信；

其中，所述第一信号路径具有第一群延迟和第一相位斜率，所述第四信号路径具有第二群延迟和第二相位斜率，并且所述第一群延迟等于所述第二群延迟，所述第一相位斜率等于所述第二相位斜率，并且所述第二信号路径具有第三群延迟和第三相位斜率，所述第三信号路径具有第四群延迟和第四相位斜率，并且所述第三群延迟等于所述第四群延迟，所述第三相位斜率等于所述第四相位斜率，并且其中，所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第一群延迟、所述第二群延迟、所述第三群延迟、所述第四群延迟与所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第一群延迟、所述第二群延迟、所述第三群延迟、所述第四群延迟皆相等，并且所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第一相位斜率、所述第二相位斜率、所述第三相位斜率、所述第四相位斜率与所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第一相位斜率、所述第二相位斜率、所述第三相位斜率、所述第四相位斜率皆相等。

10.根据权利要求9所述的功率分割和重组网络，

其中，所述第九增强混合T形耦合器包括所述第九增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，所述第十增强混合T形耦合器包括所述第十增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，所述第十一增强混合T形耦合器包括所述第十一增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口，并且所述第十二增强混合T形耦合器包括所述第十二增强混合T形耦合器的第一端口和第二端口；

其中，所述第九增强混合T形耦合器的第四端口经由所述第一信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的第四增强混合T形耦合器的第四端口进行信号通信，并且所述第九增强混合T形耦合器的第三端口经由所述第二信号路径与所述第二4乘4矩阵波导网络的第三增强混合T形耦合器的第三端口进行信号通信；

其中，所述第十增强混合T形耦合器的第四端口经由所述第三信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器的第四端口进行信号通信，并且所述第十增强混合T形耦合器的第三端口经由所述第四信号路径与所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器的第三端口进行信号通信；

其中，所述第十一增强混合T形耦合器的第三端口经由所述第五信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器的第三端口进行信号通信，并且所述第十一增强混合T形耦合器的第四端口经由所述第六信号路径与所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器的第四端口进行信号通信；并且

其中，所述第十二增强混合T形耦合器的第三端口经由所述第七信号路径与所述第一4乘4矩阵波导网络的所述第三增强混合T形耦合器的所述第三端口进行信号通信，并且所述第十二增强混合T形耦合器的所述第四端口经由所述第八信号路径与所述第二4乘4矩阵波导网络的所述第四增强混合T形耦合器的所述第四端口进行信号通信。

11.根据权利要求10所述的功率分割和重组网络，

其中，所述第一信号路径具有第一群延迟和第一相位斜率，所述第二信号路径具有第二群延迟和第二相位斜率，所述第三信号路径具有第三群延迟和第三相位斜率，所述第四信号路径具有第四群延迟和第四相位斜率，所述第五信号路径具有第五群延迟和第五相位斜率，所述第六信号路径具有第六群延迟和第六相位斜率，所述第七信号路径具有第七群延迟和第七相位斜率，并且所述第八信号路径具有第八群延迟和第八相位斜率；并且

其中，所述第一群延迟、所述第二群延迟、所述第三群延迟、所述第四群延迟、所述第五群延迟、所述第六群延迟、所述第七群延迟以及所述第八群延迟皆相等，并且所述第一相位斜率、所述第二相位斜率、所述第三相位斜率、所述第四相位斜率、所述第五相位斜率、所述第六相位斜率、所述第七相位斜率以及所述第八相位斜率皆相等。

12.根据权利要求11所述的功率分割和重组网络，其中，每个增强混合T形耦合器的所述第一波导、所述第二波导、所述第三波导以及所述第四波导与所述多个波导行程中的每个波导行程皆是矩形波导。

13.根据权利要求12所述的功率分割和重组网络，其中，每个矩形波导的内部尺寸均为0.750英寸乘0.375英寸。

14.一种具有内部信号调整的功率分割和重组网络，所述功率分割和重组网络包括：

多个增强混合T形耦合器；

第一8乘8混合矩阵波导网络，其中，所述第一8乘8混合矩阵波导网络包括第一4乘4矩阵波导网络、第二4乘4矩阵波导网络和所述多个增强混合T形耦合器中的第三子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第一4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第一子多个增强混合T形耦合器；其中，所述第二4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第二子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第三子多个增强混合T形耦合器与所述第一4乘4矩阵波导网络和所述第二4乘4矩阵波导网络进行信号通信；

第二8乘8混合矩阵波导网络，其中，所述第二8乘8混合矩阵波导网络包括第三4乘4矩阵波导网络、第四4乘4矩阵波导网络和所述多个增强混合T形耦合器中的第六子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第三4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第四子多个增强混合T形耦合器；其中，所述第四4乘4矩阵波导网络包括所述多个增强混合T形耦合器中的第五子多个增强混合T形耦合器，其中，所述第六子多个增强混合T形耦合器与所述第三4乘4矩阵波导网络和所述第四4乘4矩阵波导网络进行信号通信；以及

多个设备，所述多个设备与所述第一8乘8混合矩阵波导网络和所述第二8乘8混合矩阵波导网络进行信号通信。