JP2006217362A - リミッタ回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レーダ・システムのリミッタ回路に入射するRF信号の非制限モードおよび制限モードの動作切替で、非制限モード時の挿入損失を大きくすることなく、制限モード時の挿入損失を大きくするリミッタ回路を提供する。
【解決手段】 RF信号ラインに設けられた分配器の一方の分岐出力に直流阻止のコンデンサを介した後、並列接続したピンダイオードと、分配器の他方の分岐出力に順方向接続した検波ダイオードと、この検波出力を増幅する増幅器と、増幅された検波出力を調整する分配抵抗と、分配抵抗とピンダイオード間をリターン回路として接続するインダクタンスと、出力端子側に設けられた直流阻止のコンデンサとを備え、増幅された検波出力をピンダイオードの順方向電流とすることによりピンダイオードの高周波抵抗を低下させる。
【選択図】 図2
【解決手段】 RF信号ラインに設けられた分配器の一方の分岐出力に直流阻止のコンデンサを介した後、並列接続したピンダイオードと、分配器の他方の分岐出力に順方向接続した検波ダイオードと、この検波出力を増幅する増幅器と、増幅された検波出力を調整する分配抵抗と、分配抵抗とピンダイオード間をリターン回路として接続するインダクタンスと、出力端子側に設けられた直流阻止のコンデンサとを備え、増幅された検波出力をピンダイオードの順方向電流とすることによりピンダイオードの高周波抵抗を低下させる。
【選択図】 図2
Description
この発明は、レーダ・システムに搭載する高周波受信機を保護するリミッタ回路に関し、さらに詳しくはPINダイオードを用いたリミッタ回路に関するものである。
周知のように、レーダ・システムは、基地局などに配備されている送受信共通アンテナと、大きな高周波電力を目標物に対して放射する送信機と、目標物からの微弱電波を受信する受信機などからなり、送信回路と受信回路とは送受信切替器を介して分離されているものの、高い精度を有するアイソレータが必要である。また、送信源は、大電力半導体増幅器やマグネトロンなどを使用したパルス発振であるため、送受信共通アンテナで生じる反射波や不要輻射による受信機に与える影響は大きい。
レーダ・システム内に装備した受信機を保護する手段として、ピンダイオードなどを使用したリミッタ回路がある。例えば、特開平5−226990号公報図2(特許文献1参照)には、レーダシステム内のRF受信機を保護するためにPINダイオード36のアノード側に電圧トランスレータ回路30、電流増幅回路32及び時間遅延回路34から構成されたドライバ回路22を接続し、PINダイオードを制御するピンダイオード・ドライバ回路が開示されている。
また、特開2004−40173号公報図1(特許文献2参照)には、入力の高周波信号に対して並列に設けられたPINダイオードを含む複数のリミッタ要素回路1a,1bが、略1/4波長の伝送線路2を介して直列に接続され、各リミッタ要素回路1a,1bの電力制限開始レベルがリミッタ回路の初段から2段目以降に向けて順次低くなるように設けると共に、前段1aの入力の高周波信号に所定の結合度で結合する結合回路3と、結合回路3の高周波信号を検波整流して次段目1b以降のPINダイオードに供給するバイアス回路4とを備え、少ない段数と簡単な調整で広いレンジの電力制限特性が適正に得られるリミッタ回路が開示されている。
しかし、特許文献1に記載のものでは、発振器の一連のパルスと同期して動作するドライバ回路が設けられたアクティブ・リミッタ回路であるので、受信状態においては、高電力のRF信号が入力された場合に受信機を十分に保護できない場合がある。
また、特許文献2に記載のものでは、PINダイオードの前段に結合器を取り付け、結合器より取り出されたRF信号を検波ダイオードで検波し、その検波電力にてPINダイオードを駆動するので、その結合量に応じしきい値を変化させるため、制限モード時において非常に高い挿入損失を得るためには結合量を大きくする必要がある。それに伴い、非制限モード時の挿入損失も大きくなる。非制限モード時の挿入損失が大きくなると、レーダ・システムのNFが悪化し、レーダ・システムの性能が得られなくなる。一方、レーダ・システムの性能を満足させるために、非制限モード時の挿入損失を小さくすると、制限モード時の挿入損失も小さくなり、RF受信機を保護できなくなるという場合が生じる。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、レーダ・システムの性能とRF受信器の保護との両立を実現するため、レーダ・システムのリミッタ回路に入射するRF信号の非制限モードおよび制限モードの動作切替で、非制限モード時の挿入損失を大きくすることなく、制限モード時の挿入損失を大きくするリミッタ回路を提供することを目的とする。
請求項1の発明に係るリミッタ回路は、高周波の信号ラインに設けられた分配器と、この分配器の一方の分岐出力に第1の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地されたピンダイオードと、前記分配器の他方の分岐出力に順方向接続した検波手段と、この検波手段の検波出力を増幅する増幅器と、この増幅器で増幅された検波出力を調整する調整手段と、この調整手段と前記ピンダイオードの一端との間に介在する高周波阻止手段と、信号ラインの出力端子側に設けられた第2の直流阻止手段とを備え、前記増幅器で増幅された検波出力を前記ピンダイオードの順方向電流とすることにより、前記ピンダイオードの高周波抵抗を低下させるものである。
請求項2の発明に係るリミッタ回路は、高周波の信号ラインに設けられた分配器と、この分配器の一方の分岐出力に第1の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第1のピンダイオードと、前記分配器の他方の分岐出力に順方向接続した検波手段と、この検波手段の検波出力を増幅する第1の増幅器と、この第1の増幅器で増幅された検波出力を調整する第1の調整手段と、この第1の調整手段から分岐された一部の検波出力を受け、第1のピンダイオードの前記一端との間に介在する第1の高周波阻止手段と、第1のピンダイオードの前記一端の出力側に第2の直流阻止手段を介して直列接続されたインピーダンス変換器と、このインピーダンス変換器の出力に第3の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第2のピンダイオードと、第1の調整手段から分岐された一部の検波出力を増幅する第2の増幅器と、この第2の増幅器で増幅された検波出力を調整する第2の調整手段と、この第2の調整手段と前記第2のピンダイオードの一端との間に介在する第2の高周波阻止手段と、信号ラインの出力端子側に設けられた第4の直流阻止手段とを備え、第1の増幅器で増幅された検波出力を第1のピンダイオードの順方向電流とし、第2の増幅器で増幅された検波出力を第2のピンダイオードの順方向電流とすることにより、第1のピンダイオード及び第2のピンダイオードの高周波抵抗を低下させるものである。
請求項3の発明に係るリミッタ回路は、高周波の信号ラインに設けられた第1の分配器と、この第1の分配器の一方の分岐出力に第1の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第1のピンダイオードと、第1の分配器の他方の分岐出力に順方向接続した第1の検波手段と、この第1の検波手段の検波出力を増幅する第1の増幅器と、この第1の増幅器で増幅された検波出力を調整する第1の調整手段と、この第1の調整手段と第1のピンダイオードの前記一端との間に介在する第1の高周波阻止手段と、第1のピンダイオードの前記一端の出力側に第2の直流阻止手段を介して直列接続されたインピーダンス変換器と、このインピーダンス変換器の出力の信号ラインに設けられた第2の分配器と、この第2の分配器の一方の分岐出力に第3の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第2のピンダイオードと、第2の分配器の他方の分岐出力に順方向接続した第2の検波手段と、この第2の検波手段の検波出力を増幅する第2の増幅器と、この第2の増幅器で増幅された検波出力を調整する第2の調整手段と、この第2の調整手段と前記第2のピンダイオードの一端との間に介在する第2の高周波阻止手段と、信号ラインの出力端子側に設けられた第4の直流阻止手段とを備え、第1の増幅器で増幅された検波出力を第1のピンダイオードの順方向電流とし、第2の増幅器で増幅された検波出力を第2のピンダイオードの順方向電流とすることにより、第1のピンダイオード及び第2のピンダイオードの高周波抵抗を低下させるものである。
以上のように請求項1に係る発明によれば、高周波の信号ラインからの入力電力の一部を検波し、この整流電流を増幅し、ピンダイオードの順電流としてフィードバック制御するので、制限モードにおける大きな挿入損失を得ることができると共に分配器から取り出す検波用出力の結合度は小さくとも良いので非制限モードの場合であっても効率良く入力信号が伝送される。
請求項2に係る発明によれば、多段接続されたピンダイオードのそれぞれに異なる増幅された整流電流を流すことができるので、非制限モード及び制限モードの広帯域の電力レベルを制御することが可能である。
請求項3に係る発明によればリミッタに入射される電力レベルに対応して、PINダイオードに流す電流を順次変化されることができるので、より広帯域に設定された電力レベルに対する制限モード時の挿入損失を大きく保つことができる。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1によるレーダ・システムの要部構成図であり、1は、マイクロ波などの高周波信号を送受するアンテナ、2はサーキュレータなどで構成された送受切替器、3は一定の閾値を超える高周波(RF)電力が入射した場合に自動的に動作するリミッタ(リミッタ回路)、4はリミッタ回路3からの電力を受信処理する受信機、5は一定のPWR間隔で高周波パルスを発振する送信機である。
以下、この発明の実施の形態1について図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1によるレーダ・システムの要部構成図であり、1は、マイクロ波などの高周波信号を送受するアンテナ、2はサーキュレータなどで構成された送受切替器、3は一定の閾値を超える高周波(RF)電力が入射した場合に自動的に動作するリミッタ(リミッタ回路)、4はリミッタ回路3からの電力を受信処理する受信機、5は一定のPWR間隔で高周波パルスを発振する送信機である。
また、図2はリミッタ回路3の回路構成図である。図2において10は信号ライン上に設けられた直流阻止用コンデンサ(直流阻止手段)、11は順方向電流(IF)によりリミッタ回路3の高周波抵抗を変化させるピンダイオード(PINダイオード)、12は帰還回路を構成し、インダクタンスやインピーダンス変換回路などを用いた高周波阻止手段、13は信号ラインの出力側に設けられた直流阻止用コンデンサ(直流阻止手段)、20は入力信号を分岐する方向性結合器などで構成された分配器、21はドライバ回路であって、電流増幅する増幅器21a、分配器からの分岐出力を検波整流するショットキーダイオードなどを用いた検波ダイオード(検波手段)21b、増幅器21aの出力側に設けられた分配抵抗21c及び21dなどの調整手段から構成される。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
次に動作について説明する。図2において入力端子より入射したRFの入力信号(入射電力)は分配器20により分岐され、その分岐出力は検波ダイオード21bで整流される。この検波電流が増幅器21aに入力されると、電源電圧VccよりPINダイオード11駆動用のバイアス電流が供給される。このPINダイオード11駆動用のバイアス電流は、分配抵抗21c、21dにより制御され、高周波阻止用のインダクタンス12からフィードバックされ、PINダイオード11に順電流として流れることで、PINダイオード11は導通状態となる。または、分配抵抗21c及び21dを調整することにより、PINダイオード11に流れる順電流を増加させることにより、高周波抵抗を減少させる。
分配抵抗21c及び21dの調整手段は、図2では固定抵抗で記載されているが、可変抵抗器でも良く、あらかじめ入力電力に応じて可変設定するディジタル抵抗器やポテンショメータを使用しても良い。
以上からPINダイオード11駆動用電流はドライバ回路21に組み込まれた増幅器21aで増幅されてから供給されるので、分配器20の分岐出力を最小限に抑えることができる。従って非制限モード時の挿入損失を小さくすることが可能になる。また、制限モード時の挿入損失を大きくする場合は、分配器20の分岐出力の結合度を大きくせず、ドライバ回路21の増幅器21aの利得を大きくすればよく、非制限モード時の挿入損失の増大も防止可能なので非制限モードおよび制限モードの両方の電気性能を向上させる効果がある。
実施の形態2.
実施の形態1ではリミッタ回路3に搭載するドライバ回路21は単体であったが、これをカスケード接続した場合について実施の形態2で説明する。
実施の形態1ではリミッタ回路3に搭載するドライバ回路21は単体であったが、これをカスケード接続した場合について実施の形態2で説明する。
図3はこの発明の実施の形態2によるリミッタ回路3を説明する回路構成図であり、14は初段のリミッタ回路と引き続き接続される次段のリミッタ回路とインピーダンス整合を行なう1/4波長線路(インピーダンス変換器)である。次段のリミッタ回路の構成要素として、15は信号ライン上に設けられた直流阻止用コンデンサ(直流阻止手段)、16は順方向電流(IF)によりリミッタ回路の高周波抵抗を変化させるピンダイオード(PINダイオード)、17は帰還回路を構成し、インダクタンスやインピーダンス変換回路などを用いた高周波阻止手段、18は信号ラインの出力側に設けられた直流阻止用コンデンサ(直流阻止手段)、22はドライバ回路であって、初段のリミッタ回路の調整手段から出力された一部の検波電流(出力)を電流増幅する増幅器22a、増幅器22aの出力側に設けられた分配抵抗22c及び22dなどから構成される。図中、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
次に動作について説明する。電源電圧Vccにより供給される初段のPINダイオード11駆動用バイアス電流の一部を次段(2段目)ドライバ回路22の駆動信号として供給する。本実施例の場合、2段目PINダイオード16の駆動電流は、分配器20の分岐出力を検波ダイオード21bで検波された後、増幅器21aおよび増幅器22aを通して2段回増幅することにより供給されるので1段目PINダイオード11の駆動電流より大きくなる。
以上からリミッタ回路3の入力電力が一定の閾値に達までは、1段目PINダイオード11は非導通状態で、2段目PINダイオード16は導通状態となる。そしてさらに入力電力が大きくなり一定の閾値以上になると2段目PINダイオード16に続き、1段目PINダイオード11も導通状態になるのでリミッタ回路3に入力される電力に応じてPINダイオードの高周波抵抗が変化するので、非制限モード時においても広範な入力電力に対して適切な挿入損失を得ることができる。
実施の形態3.
図4は他の実施の形態によるリミッタ回路3の回路構成を説明する図であり、図中図2又は図3と同一符号は、同一又は相当部分を示す。図4(A)は略1/4波長線路14を介して実施の形態1で説明したリミッタ回路を2段直列に接続したものである。図4(A)において22bは2段目のドライバ回路22に組み込まれた検波ダイオードである。本回路構成において、増幅器21aと増幅器22aとの利得の関係は21a<22aである。
図4は他の実施の形態によるリミッタ回路3の回路構成を説明する図であり、図中図2又は図3と同一符号は、同一又は相当部分を示す。図4(A)は略1/4波長線路14を介して実施の形態1で説明したリミッタ回路を2段直列に接続したものである。図4(A)において22bは2段目のドライバ回路22に組み込まれた検波ダイオードである。本回路構成において、増幅器21aと増幅器22aとの利得の関係は21a<22aである。
図4(B)は略1/4波長線路14を介して自己バイアスされたリミッタ回路と実施の形態1で説明したリミッタ回路3を直列に接続した回路構成を示す。この構成においては自己バイアスされた1段目リミッタ回路と2段目リミッタ回路の各入力部に設けられた分配器20の結合量が等しい場合は増幅器22aの利得分だけPINダイオード16の整流電流を大きく設定できるので、自己バイアスされたリミッタ回路との間で最適な非制限モードでの挿入損失を得ることが可能である。
同様に図4(C)に示した自己バイアスされたリミッタ回路の自己バイアス電流の一部を2段目のリミッタ回路の増幅器前信号として入力しても相応の効果がある。
なお、この発明の実施の形態2及び実施の形態3では2段に接続したリミッタ回路について説明したが多数の段数を有するリミッタ回路3の場合には、複数段直列接続されるリミッタ回路の次段以降の増幅前の検波入力は、初段の増幅器で増幅された検波出力の一部を次段のリミッタ回路の増幅器の入力とし、引き続き後段に接続されるリミッタ回路がある場合には、次段以降の増幅器で増幅された検波出力の一部を後段のリミッタ回路の増幅器の入力とすることでより広範なレンジに亘る非制限モード及び制限モードにおけるリミッタ回路3の損失制御が可能である。
1 アンテナ、 2 送受切替器、 3 リミッタ回路、 4 受信機、 5 送信機、10 直流阻止コンデンサ(直流阻止手段)、 11 ピンダイオード、 12 インダクタンス(高周波阻止手段)、 13 直流阻止コンデンサ(直流阻止手段)、 14 1/4波長線路(インピーダンス変換器)、15 直流阻止コンデンサ(直流阻止手段)、 16ピンダイオード、 17 インダクタンス(高周波阻止手段)、 18 直流阻止コンデンサ(直流阻止手段)、 20 分配器、 21ドライバ回路、 21a 増幅器、 21b 検波ダイオード(検波手段)、 21c 分配抵抗器(調整手段)、21d 分配抵抗器(調整手段)、 22a 増幅器、 22b 検波ダイオード(検波手段)、 22c 分配抵抗器(調整手段)、22d 分配抵抗器(調整手段)。
Claims (3)
- 高周波の信号ラインに設けられた分配器と、この分配器の一方の分岐出力に第1の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地されたピンダイオードと、前記分配器の他方の分岐出力に順方向接続した検波手段と、この検波手段の検波出力を増幅する増幅器と、この増幅器で増幅された検波出力を調整する調整手段と、この調整手段と前記ピンダイオードの一端との間に介在する高周波阻止手段と、信号ラインの出力端子側に設けられた第2の直流阻止手段とを備え、前記増幅器で増幅された検波出力を前記ピンダイオードの順方向電流とすることにより、前記ピンダイオードの高周波抵抗を低下させるリミッタ回路。
- 高周波の信号ラインに設けられた分配器と、この分配器の一方の分岐出力に第1の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第1のピンダイオードと、前記分配器の他方の分岐出力に順方向接続した検波手段と、この検波手段の検波出力を増幅する第1の増幅器と、この第1の増幅器で増幅された検波出力を調整する第1の調整手段と、この第1の調整手段から分岐された一部の検波出力を受け、第1のピンダイオードの前記一端との間に介在する第1の高周波阻止手段と、第1のピンダイオードの前記一端の出力側に第2の直流阻止手段を介して直列接続されたインピーダンス変換器と、このインピーダンス変換器の出力に第3の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第2のピンダイオードと、第1の調整手段から分岐された一部の検波出力を増幅する第2の増幅器と、この第2の増幅器で増幅された検波出力を調整する第2の調整手段と、この第2の調整手段と前記第2のピンダイオードの一端との間に介在する第2の高周波阻止手段と、信号ラインの出力端子側に設けられた第4の直流阻止手段とを備え、第1の増幅器で増幅された検波出力を第1のピンダイオードの順方向電流とし、第2の増幅器で増幅された検波出力を第2のピンダイオードの順方向電流とすることにより、第1のピンダイオード及び第2のピンダイオードの高周波抵抗を低下させるリミッタ回路。
- 高周波の信号ラインに設けられた第1の分配器と、この第1の分配器の一方の分岐出力に第1の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第1のピンダイオードと、第1の分配器の他方の分岐出力に順方向接続した第1の検波手段と、この第1の検波手段の検波出力を増幅する第1の増幅器と、この第1の増幅器で増幅された検波出力を調整する第1の調整手段と、この第1の調整手段と第1のピンダイオードの前記一端との間に介在する第1の高周波阻止手段と、第1のピンダイオードの前記一端の出力側に第2の直流阻止手段を介して直列接続されたインピーダンス変換器と、このインピーダンス変換器の出力の信号ラインに設けられた第2の分配器と、この第2の分配器の一方の分岐出力に第3の直流阻止手段を介して順方向接続され、一端が信号ラインに配設され、他端が接地された第2のピンダイオードと、第2の分配器の他方の分岐出力に順方向接続した第2の検波手段と、この第2の検波手段の検波出力を増幅する第2の増幅器と、この第2の増幅器で増幅された検波出力を調整する第2の調整手段と、この第2の調整手段と前記第2のピンダイオードの一端との間に介在する第2の高周波阻止手段と、信号ラインの出力端子側に設けられた第4の直流阻止手段とを備え、第1の増幅器で増幅された検波出力を第1のピンダイオードの順方向電流とし、第2の増幅器で増幅された検波出力を第2のピンダイオードの順方向電流とすることにより、第1のピンダイオード及び第2のピンダイオードの高周波抵抗を低下させるリミッタ回路。
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