JP2006071523A - Impulse signal generating circuit loaded on uwb radar - Google Patents

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弘幸 木田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an impulse signal generating circuit loaded on a UWB radar for outputting an impulse signal with a ringing prevented from occurring. <P>SOLUTION: This impulse signal generating circuit is equipped with: a pulse signal generating circuit 1; a producing circuit 5 for branching a pulse signal transmitted from the generating circuit to a high-frequency transmission path 51, and re-coupling the pulse signal whose amplitude is reversed and whose time is delayed by the transmission path 51, to the pulse signal transmitted from the generating circuit 1, thereby producing the impulse signal; and a resistance 7 for preventing the ringing of the impulse signal by relatively reducing the proportion of a parasitic component to the total impedance of the generating circuit 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被測定物までの距離を、インパルス信号を利用して測定するUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路に関する。   The present invention relates to an impulse signal generation circuit mounted on a UWB radar that measures the distance to an object to be measured using an impulse signal.

数GHz程度の超広帯域かつ非常に短いパルス幅の信号を、搬送波(キャリア)を使わずに、ノイズ以下(例えば−41.3dBm/MHz以下)の微弱電力で送信することにより、他の無線通信システムと干渉することなく、高速データ伝送を実現するUWB(Ultra Wide Band)と呼ばれる無線技術がある(非特許文献1)。このUWBは、通信のみならず、高精度で物体の位置を特定する軍事用レーダや災害時の人命捜索などの用途でも利用されている。従来、このUWBは、前述したような民生分野以外で利用されてきたが、2002年2月14日に、米国連邦通信委員会(FCC)が、UWBを民生分野で利用することを承認したことにより、前述したような高速データ伝送やUWBを用いたレーダ(以下、「UWBレーダ」と呼ぶ)の民生分野への転用が期待されている。   By transmitting a signal with an ultra-wide band of about several GHz and a very short pulse width with weak power below noise (for example, -41.3 dBm / MHz or less) without using a carrier wave, other wireless communication There is a radio technology called UWB (Ultra Wide Band) that realizes high-speed data transmission without interfering with the system (Non-Patent Document 1). This UWB is used not only for communication, but also for applications such as military radar that specifies the position of an object with high accuracy and human life search in a disaster. Previously, this UWB was used outside the consumer sector as described above, but on February 14, 2002, the US Federal Communications Commission (FCC) approved the use of UWB in the consumer sector. Therefore, the high-speed data transmission and the radar using UWB (hereinafter referred to as “UWB radar”) are expected to be diverted to the consumer field.

「日経エレクトロニクス」2002年3月11日号"Nikkei Electronics" March 11, 2002 issue

前述したようなUWBレーダは、非常に短いパルス幅の信号(以下、「インパルス信号」と呼ぶ)を、被測定物に対して送信し、被測定物で反射したインパルス信号を受信し、受信したインパルス信号と送信したインパルス信号の時間差を検出し、検出した時間差により、アンテナから被測定物までの距離を測定する。また、UWBレーダでは、その測定感度を向上させるために、前述したインパルス信号を一定の周期で送信し、被測定物で反射して一定の周期で受信されるインパルス信号を同期させて累積加算することにより、測定感度を向上させている。   The UWB radar as described above transmits a signal having a very short pulse width (hereinafter referred to as “impulse signal”) to the object to be measured, and receives and receives the impulse signal reflected by the object to be measured. The time difference between the impulse signal and the transmitted impulse signal is detected, and the distance from the antenna to the object to be measured is measured based on the detected time difference. In UWB radar, in order to improve the measurement sensitivity, the impulse signal described above is transmitted at a constant cycle, and the impulse signals reflected by the object to be measured and received at a fixed cycle are synchronized and cumulatively added. As a result, the measurement sensitivity is improved.

このようなUWBレーダには、前述したようなインパルス信号を発生するインパルス信号発生回路が搭載されている。インパルス信号発生回路から発生されるインパルス信号では、インパルス信号発生回路を構成する部品に含まれる寄生成分により、インパルス信号が正負に振動するリンギングが発生する。このように、インパルス信号発生回路から出力されるインパルス信号にリンギングがあると、累積加算されたインパルス信号のS/N比を劣化させ測定感度を悪くしてしまう。   Such an UWB radar is equipped with an impulse signal generation circuit for generating an impulse signal as described above. In the impulse signal generated from the impulse signal generation circuit, ringing in which the impulse signal vibrates positively and negatively occurs due to parasitic components included in the components constituting the impulse signal generation circuit. Thus, if there is ringing in the impulse signal output from the impulse signal generation circuit, the S / N ratio of the cumulatively added impulse signal is deteriorated and the measurement sensitivity is deteriorated.

本発明は、以上のような課題に対してなされたものであり、その目的は、UWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路からリンギングの発生を抑えたインパルス信号を出力することにある。   The present invention has been made with respect to the above problems, and an object thereof is to output an impulse signal in which generation of ringing is suppressed from an impulse signal generation circuit mounted on a UWB radar.

本発明の構成は、UWBレーダに搭載され、一定の周期でパルス信号を発生するパルス信号発生回路と、このパルス信号発生回路に接続され、芯線とグラウンド線を終端で短絡させた高周波伝送路と、を有し、パルス信号発生回路から伝送されるパルス信号を高周波伝送路に分岐し、高周波伝送路によりパルス信号発生回路から伝送されるパルスに対して振幅が反転され時間が遅延された信号を、パルス信号発生回路から伝送されるパルス信号と再結合することによりインパルス信号を生成する生成回路と、高周波伝送路に並列に接続され、インパルス信号発生回路の全体のインピーダンスに占める寄生成分の割合を相対的に減らすことにより、インパルス信号のリンギングを抑圧する抵抗と、を備えることを特徴とする。   The configuration of the present invention includes a pulse signal generation circuit that is mounted on a UWB radar and generates a pulse signal at a constant period, and a high-frequency transmission line that is connected to the pulse signal generation circuit and short-circuits the core wire and the ground wire at the end. The pulse signal transmitted from the pulse signal generation circuit is branched to the high frequency transmission path, and the signal whose amplitude is inverted and time is delayed with respect to the pulse transmitted from the pulse signal generation circuit by the high frequency transmission path The generation circuit that generates the impulse signal by recombining with the pulse signal transmitted from the pulse signal generation circuit, and the ratio of the parasitic component that is connected in parallel to the high-frequency transmission path and occupies the entire impedance of the impulse signal generation circuit. And a resistor that suppresses the ringing of the impulse signal by being relatively reduced.

また、高周波伝送路の特性インピーダンスを、パルス信号発生回路の信号源抵抗より大きくすることにより、パルス信号発生回路から発生されたパルス信号の分圧比を変え、これによりインパルス信号の振幅を大きくすることが望ましい。   Also, by making the characteristic impedance of the high-frequency transmission line larger than the signal source resistance of the pulse signal generation circuit, the voltage division ratio of the pulse signal generated from the pulse signal generation circuit is changed, thereby increasing the amplitude of the impulse signal Is desirable.

また、前記パルス信号発生回路に、整流素子を備え、前記整流素子は、パルス信号の電圧が逆方向に印加されたときに、過渡的に逆方向に出力される電流を、時間に対して急峻に0にすることが望ましい。   Further, the pulse signal generation circuit includes a rectifying element, and the rectifying element causes a current that is transiently output in the reverse direction when the voltage of the pulse signal is applied in the reverse direction to be steep with respect to time. It is desirable to set to 0.

また、前記整流素子は、ステップリカバリダイオードであることが望ましい。   The rectifying element is preferably a step recovery diode.

本発明によれば、UWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路からリンギングの発生を抑えたインパルス信号を出力することができる。   According to the present invention, it is possible to output an impulse signal in which generation of ringing is suppressed from an impulse signal generation circuit mounted on a UWB radar.

以下、本発明の実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路について、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路の構成を示す回路図である。図2は、本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路の動作を示す図である。図3は、本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路から出力されるインパルス信号の波形を示す図である。以下、本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路の構成について詳細に説明する。   Hereinafter, an impulse signal generation circuit mounted on a UWB radar according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing the operation of the impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a waveform of an impulse signal output from the impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to the present embodiment. Hereinafter, the configuration of the impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to the present embodiment will be described in detail.

図1に示すUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路は、パルス信号発生回路1、整流素子3、インパルス生成回路5、抵抗7を備え、超広帯域かつ非常に短いパルス幅のインパルス信号を出力端子から出力する。整流素子3、抵抗7は、同一基板に実装され、インパルス生成回路5も、マイクロストリップ線路等の高周波伝送路で形成されている。パルス信号発生回路1は、前述した基板上に実装しても良いし、別基板に実装して伝送線路で接続しても良い。   The impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar shown in FIG. 1 includes a pulse signal generation circuit 1, a rectifying element 3, an impulse generation circuit 5, and a resistor 7, and outputs an impulse signal having an ultra-wide bandwidth and a very short pulse width Output from. The rectifying element 3 and the resistor 7 are mounted on the same substrate, and the impulse generating circuit 5 is also formed by a high-frequency transmission line such as a microstrip line. The pulse signal generation circuit 1 may be mounted on the substrate described above, or may be mounted on a separate substrate and connected by a transmission line.

パルス信号発生回路1は、パルス信号発生源11と信号源抵抗13を備えている。このパルス信号発生源11は、正負の電圧を交互に繰り返すパルス信号を発生し、これを出力する。また、信号源抵抗13は、パルス信号発生回路1の出力インピーダンスを等価的に示す信号源抵抗であり、そのインピーダンスは50Ωに設定されている。   The pulse signal generation circuit 1 includes a pulse signal generation source 11 and a signal source resistor 13. This pulse signal generation source 11 generates a pulse signal that alternately repeats positive and negative voltages, and outputs this. The signal source resistor 13 is a signal source resistor that equivalently indicates the output impedance of the pulse signal generation circuit 1, and the impedance is set to 50Ω.

整流素子3は、ダイオード31を備え、前述したパルス信号発生回路1から発生されたパルス信号を整流する整流素子である。ダイオード31は、ベアチップのダイオードであり、セラミック等のパッケージに搭載され、外部の電極とワイヤボンディング(又はダイレクトボンディング)等により接続されている。ここで、寄生インダクタンス33−1,33−2は、ダイオード31と前述した外部の電極とを接続させているワイヤボンディング等によるインダクタンス成分を等価的に示す寄生インダクタンスである。また、寄生キャパシタンス35は、2つの外部電極間のキャパシタンス成分を等価的に示す寄生キャパシタンスである。なお、後述するが、この整流素子3には、逆方向電圧を印加したときの逆方向電流が過渡的に流れる蓄積時間が比較的長く、この蓄積時間経過後、逆方向電流が0(ゼロ)になるまでの時間(遷移時間)が、短いダイオードを用いることが望ましい。このような、遷移時間の短いダイオードとして、ステップリカバリダイオードがあり、整流素子3には、これを用いることが望ましい。   The rectifying element 3 includes a diode 31 and is a rectifying element that rectifies the pulse signal generated from the pulse signal generation circuit 1 described above. The diode 31 is a bare chip diode, is mounted on a package such as ceramic, and is connected to an external electrode by wire bonding (or direct bonding) or the like. Here, the parasitic inductances 33-1 and 33-2 are parasitic inductances that equivalently indicate an inductance component by wire bonding or the like that connects the diode 31 and the external electrode described above. The parasitic capacitance 35 is a parasitic capacitance equivalently indicating a capacitance component between two external electrodes. As will be described later, the rectifying element 3 has a relatively long accumulation time in which a reverse current flows transiently when a reverse voltage is applied, and the reverse current is 0 (zero) after the accumulation time has elapsed. It is desirable to use a diode that has a short time to transition (transition time). As such a diode having a short transition time, there is a step recovery diode, which is desirably used as the rectifying element 3.

インパルス生成回路5は、高周波伝送路51を備えている。この高周波伝送路51は、芯線とグラウンド線を終端で短絡させている。なお、この高周波伝送路51の特性インピーダンスは、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13よりも高い値に設定されている。これについては、後述する。   The impulse generation circuit 5 includes a high frequency transmission path 51. In the high-frequency transmission line 51, the core wire and the ground wire are short-circuited at the end. The characteristic impedance of the high-frequency transmission line 51 is set to a value higher than that of the signal source resistor 13 of the pulse signal generation circuit 1. This will be described later.

抵抗7は、高周波伝送路51に並列に接続されている。この抵抗7の抵抗値は、インパルス信号発生回路の全体のインピーダンスに占める寄生インダクタンスと寄生キャパシタンス(寄生成分)の割合を相対的に減らす値に設定されている。なお、抵抗7の抵抗値については、後述する。   The resistor 7 is connected to the high-frequency transmission path 51 in parallel. The resistance value of the resistor 7 is set to a value that relatively reduces the proportion of the parasitic inductance and parasitic capacitance (parasitic component) in the entire impedance of the impulse signal generation circuit. The resistance value of the resistor 7 will be described later.

以上の構成により、本実施形態に示すインパルス信号発生回路は、出力端子から出力されるインパルス信号のリンギングの発生を抑えることができる。以下、動作について図1から図3を用いて詳細に説明する。   With the above configuration, the impulse signal generation circuit shown in the present embodiment can suppress the occurrence of ringing of the impulse signal output from the output terminal. Hereinafter, the operation will be described in detail with reference to FIGS.

パルス信号発生源11は、図2(a)に示すように、正負の電圧を交互に繰り返すパルス信号を発生する。そして、パルス信号発生源11で発生したパルス信号は、パルス信号発生回路1の出力部から出力される。パルス信号発生回路1から出力されたパルス信号が、整流素子3に順方向(正)に電圧が印加されたときのみ定常的に電流が流れ、この電流量に応じて、図2(b)に示すように電圧が出力される。ここで、整流素子3は、図2(b)に示すように、パルス信号が負になったときに、過渡的に逆方向に電流が流れ、この電流量に応じた電圧が出力される。前述したように、整流素子3には、遷移時間の短いダイオード(ステップリカバリダイオード)を用いている。このため、過渡的に逆方向に出力された電圧は蓄積時間経過後に時間に対して急峻に0になる。このような整流素子3から出力されたパルス信号が、インパルス生成回路5に入力されることにより、非常に短いパルス幅のインパルス信号を生成することができる。このインパルス信号の生成を、以下に説明する。   As shown in FIG. 2A, the pulse signal generation source 11 generates a pulse signal that alternately repeats positive and negative voltages. The pulse signal generated by the pulse signal generation source 11 is output from the output unit of the pulse signal generation circuit 1. The pulse signal output from the pulse signal generation circuit 1 steadily flows only when a voltage is applied to the rectifying element 3 in the forward direction (positive), and according to this amount of current, the current shown in FIG. A voltage is output as shown. Here, as shown in FIG. 2B, when the pulse signal becomes negative, the rectifying element 3 transiently flows in the reverse direction, and a voltage corresponding to the amount of current is output. As described above, the rectifying element 3 is a diode (step recovery diode) having a short transition time. For this reason, the voltage output in the reverse direction transiently becomes 0 sharply with respect to time after the accumulation time has elapsed. By inputting such a pulse signal output from the rectifying element 3 to the impulse generating circuit 5, it is possible to generate an impulse signal having a very short pulse width. The generation of this impulse signal will be described below.

前述したように、インパルス生成回路5は、高周波伝送路51が入出力部に対して並列に接続されている。このため、インパルス生成回路5の入出力部と高周波伝送路51の分岐点から、高周波伝送路51の終端の方向にパルス信号が伝搬する。また、高周波伝送路51は、終端が短絡されているため、高周波伝送路51を伝搬するパルス信号は、図2(c)に示すように、高周波伝送路51の終端で振幅を反転させて全反射する。そして、この振幅が反転されたパルス信号は、高周波伝送路51の終端から、整流素子3と高周波伝送路51の分岐点の方向に伝搬し、図2(c)に示すように、高周波伝送路51を往復伝搬する分遅延する。これにより、整流素子3と高周波伝送路51の分岐点では、パルス信号と、振幅が反転され時間が遅延されたパルス信号と、が再結合される。高周波伝送路51としては、例えば、特性インピーダンス50Ω、伝送路の遅延時間30psである。   As described above, in the impulse generation circuit 5, the high-frequency transmission path 51 is connected in parallel to the input / output unit. For this reason, a pulse signal propagates from the input / output unit of the impulse generation circuit 5 and the branch point of the high-frequency transmission path 51 toward the end of the high-frequency transmission path 51. In addition, since the high-frequency transmission line 51 is short-circuited at the end, the pulse signal propagating through the high-frequency transmission line 51 is inverted in amplitude at the end of the high-frequency transmission line 51 as shown in FIG. reflect. Then, the pulse signal with the inverted amplitude propagates from the end of the high-frequency transmission path 51 in the direction of the branch point between the rectifying element 3 and the high-frequency transmission path 51, and as shown in FIG. 51 is delayed by a round-trip propagation. Thereby, at the branch point of the rectifying element 3 and the high-frequency transmission path 51, the pulse signal and the pulse signal whose amplitude is inverted and time is delayed are recombined. The high-frequency transmission line 51 has, for example, a characteristic impedance of 50Ω and a transmission line delay time of 30 ps.

従って、インパルス生成回路5では、図2(d)に示すように、パルス信号が同一振幅で反転されて再結合されているため相殺され、高周波伝送路51を往復伝搬した分の遅延時間のパルス幅を有するインパルス信号が生成される。そして、このインパルス生成回路5により生成されたインパルス信号は、出力端子に接続された50Ωの伝送路を通り放射抵抗50Ωのアンテナを介して空中に輻射される。ここで、UWBレーダに搭載されるインパルス生成回路5の出力端子から出力されるインパルス信号の波形を図3に示し、抵抗7によるインパルス信号に発生するリンギングの低減について、以下に説明する。   Accordingly, as shown in FIG. 2D, the impulse generation circuit 5 cancels the pulse signal because it is inverted and recombined with the same amplitude, and has a pulse with a delay time corresponding to the round-trip propagation through the high-frequency transmission path 51. An impulse signal having a width is generated. The impulse signal generated by the impulse generating circuit 5 passes through a 50Ω transmission path connected to the output terminal and is radiated into the air via an antenna having a radiation resistance of 50Ω. Here, the waveform of the impulse signal output from the output terminal of the impulse generation circuit 5 mounted on the UWB radar is shown in FIG. 3, and the reduction of ringing generated in the impulse signal by the resistor 7 will be described below.

図3において、波形101は、抵抗7を∞Ω(=開放状態)にしたときの波形である。同様に波形103は、抵抗7を100Ωにしたときの波形であり、波形105は、抵抗7を75Ωにしたときの波形であり、波形107は、抵抗7を50Ωにしたときの波形であり、波形109は、抵抗7を25Ωにしたときの波形である。抵抗7が信号源抵抗13から出力端子に至るラインに対して並列に接続されているため、抵抗7の抵抗値を小さくするほど、UWBレーダに搭載されたインパルス信号発生回路の全体のインピーダンスに占める寄生成分の割合を相対的に減らすことになり、図3に示すように、インパルス信号に発生するリンギングを小さくすることができる。   In FIG. 3, a waveform 101 is a waveform when the resistance 7 is set to ∞Ω (= open state). Similarly, the waveform 103 is a waveform when the resistor 7 is 100Ω, the waveform 105 is a waveform when the resistor 7 is 75Ω, and the waveform 107 is a waveform when the resistor 7 is 50Ω. A waveform 109 is a waveform when the resistance 7 is set to 25Ω. Since the resistor 7 is connected in parallel to the line extending from the signal source resistor 13 to the output terminal, the smaller the resistance value of the resistor 7 occupies the overall impedance of the impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar. The proportion of the parasitic component is relatively reduced, and ringing generated in the impulse signal can be reduced as shown in FIG.

また、前述したように、インパルス信号はパルス信号発生回路1から出力されたパルス信号から生成しているが、パルス信号とインパルス信号は、そのパルス幅が数十〜数百倍異なる。このため、パルス信号発生回路1から出力されるパルス信号に僅かでもジッタがあると、インパルス信号には、このジッタがインパルス信号のパルス幅に対して数十〜数百倍ほど相対的に大きなものとなる。このような大きなジッタが発生したときに、インパルス信号に発生するリンギングが大きいと、前述したような受信信号を累積加算したときに、S/N比の劣化を受けやすくなるが、本実施形態に示したようにインパルス信号に発生するリンギングを抑えておけば、累積加算したときにS/N比の劣化を受けにくくなる。   Further, as described above, the impulse signal is generated from the pulse signal output from the pulse signal generation circuit 1, but the pulse width of the pulse signal is different from that of the impulse signal by several tens to several hundreds. For this reason, if there is even a slight jitter in the pulse signal output from the pulse signal generation circuit 1, the impulse signal has a relatively large jitter of several tens to several hundreds times the pulse width of the impulse signal. It becomes. When such a large jitter occurs, if the ringing generated in the impulse signal is large, the S / N ratio is likely to be deteriorated when the received signals as described above are cumulatively added. If the ringing generated in the impulse signal is suppressed as shown, the S / N ratio is hardly deteriorated when cumulative addition is performed.

一方、図3に示すように抵抗7の抵抗値が小さいほど、インパルス信号の振幅が小さくなり、測定できる距離(測定レンジ)が小さくなる。インパルス信号のリンギングを抑え、振幅を大きくするために、本実施形態に示すUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路では、高周波伝送路51の特性インピーダンスを、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13より大きくすることにより、パルス信号発生回路1から発生されたパルス信号の分圧比を変え、これによりインパルス信号の振幅を大きくする。以下、これについて詳細に説明する。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the smaller the resistance value of the resistor 7, the smaller the amplitude of the impulse signal, and the smaller the measurable distance (measurement range). In order to suppress ringing of the impulse signal and increase the amplitude, in the impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar shown in the present embodiment, the characteristic impedance of the high-frequency transmission path 51 is set to the signal source resistance 13 of the pulse signal generation circuit 1. By making it larger, the voltage dividing ratio of the pulse signal generated from the pulse signal generation circuit 1 is changed, thereby increasing the amplitude of the impulse signal. This will be described in detail below.

高周波伝送路における特性インピーダンスは、高周波信号の電圧成分と電流成分の関係を示す関数である。従って、高周波伝送路51の特性インピーダンスが、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13よりも大きければ大きいほど、パルス信号発生回路1から出力されたパルス信号は、高周波伝送路51により多く印加される。一例として、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13を50Ωとし、高周波伝送路51の特性インピーダンスが、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13と同じ50Ωであるとき、パルス信号発生回路1から出力されたパルス信号は、信号源抵抗13と、高周波伝送路51の50Ωと出力端子の外部に接続されるアンテナの放射抵抗50Ωからなる並列抵抗25Ωとの分圧になり、25/(50+25)=1/3、つまり1/3に分圧される。これにより分圧されたパルス信号により生成されたインパルス信号が、出力端子から出力される。   The characteristic impedance in the high-frequency transmission line is a function indicating the relationship between the voltage component and current component of the high-frequency signal. Therefore, as the characteristic impedance of the high-frequency transmission path 51 is larger than the signal source resistance 13 of the pulse signal generation circuit 1, the pulse signal output from the pulse signal generation circuit 1 is more applied to the high-frequency transmission path 51. . As an example, when the signal source resistor 13 of the pulse signal generation circuit 1 is 50Ω and the characteristic impedance of the high-frequency transmission line 51 is 50Ω, which is the same as that of the signal source resistor 13 of the pulse signal generation circuit 1, output from the pulse signal generation circuit 1 The pulse signal thus generated is divided into the signal source resistance 13, 50Ω of the high-frequency transmission path 51, and parallel resistance 25Ω consisting of the radiation resistance 50Ω of the antenna connected to the outside of the output terminal, 25 / (50 + 25) = The voltage is divided into 1/3, that is, 1/3. Thus, an impulse signal generated by the divided pulse signal is output from the output terminal.

同様に、高周波伝送路51の特性インピーダンスが、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13の2倍の100Ωであるとき、パルス信号発生回路1から出力されたパルス信号は、信号源抵抗13と、高周波伝送路51の100Ωとアンテナ放射抵抗50Ωの並列となる100/3=33.3Ωとの分圧になり、33.3/(50+33.3)=4/10に分圧される。これにより、前述したような高周波伝送路51の特性インピーダンスが、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13と同じであるときよりも大きな振幅が得られる。これにより、後段でインパルス信号のリンギングを抑えるために抵抗7を挿入しても、高周波伝送路51の特性インピーダンスを、パルス信号発生回路1の信号源抵抗13よりも大きくすることにより、パルス信号自体を大きくできるため、充分な振幅を有するインパルス信号をアンテナに給電することができる。   Similarly, when the characteristic impedance of the high-frequency transmission line 51 is 100Ω, which is twice that of the signal source resistor 13 of the pulse signal generation circuit 1, the pulse signal output from the pulse signal generation circuit 1 The partial pressure is 100/3 = 33.3Ω in parallel with 100Ω of the high-frequency transmission line 51 and the antenna radiation resistance 50Ω, and is divided into 33.3 / (50 + 33.3) = 4/10. As a result, a larger amplitude is obtained than when the characteristic impedance of the high-frequency transmission line 51 as described above is the same as that of the signal source resistor 13 of the pulse signal generation circuit 1. Thereby, even if the resistor 7 is inserted in order to suppress the ringing of the impulse signal in the subsequent stage, the characteristic impedance of the high-frequency transmission line 51 is made larger than that of the signal source resistor 13 of the pulse signal generation circuit 1, thereby the pulse signal itself. Therefore, an impulse signal having a sufficient amplitude can be supplied to the antenna.

以上、説明したように、本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路は、一定の周期でパルス信号を発生するパルス信号発生回路と、このパルス信号発生回路に接続され、芯線とグラウンド線を終端で短絡させた高周波伝送路と、を有し、パルス信号発生回路から伝送されるパルス信号を高周波伝送路に分岐し、高周波伝送路によりパルス信号発生回路から伝送されるパルス信号に対して振幅が反転され時間が遅延された信号を、パルス信号発生回路から伝送されるパルス信号と再結合することによりインパルス信号を生成するインパルス生成回路と、インパルス生成回路に並列に接続され、インパルス信号発生回路の全体のインピーダンスに占める寄生成分の割合を相対的に減らすことにより、インパルス信号のリンギングを抑圧する抵抗と、を備える構成とした。これにより、出力されるインパルス信号のリンギングの発生を抑えたUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路を実現することができる。   As described above, the impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to the present embodiment is connected to the pulse signal generation circuit that generates a pulse signal at a constant period, and the core wire. A high-frequency transmission line that is short-circuited at the end of the ground wire, the pulse signal transmitted from the pulse signal generation circuit is branched to the high-frequency transmission line, and the pulse signal transmitted from the pulse signal generation circuit through the high-frequency transmission line In contrast, an impulse generation circuit that generates an impulse signal by recombining a signal whose amplitude is inverted and time is delayed with a pulse signal transmitted from the pulse signal generation circuit, and an impulse generation circuit connected in parallel to the impulse generation circuit. By reducing the relative proportion of parasitic components in the overall impedance of the signal generation circuit, the impulse signal is reduced. A resistor for suppressing a swinging, has a structure comprising a. As a result, it is possible to realize an impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar that suppresses the occurrence of ringing of the output impulse signal.

また、本実施形態に示したように、高周波伝送路の特性インピーダンスを、パルス信号発生回路の信号源抵抗より大きくすることにより、パルス信号発生回路から発生されたパルス信号の分圧比を変え、これによりインパルス信号の振幅を大きくすることが可能となる。さらに、前記パルス信号発生回路に、整流素子を備え、前記整流素子は、パルス信号の電圧が逆方向に印加されたときに、過渡的に逆方向に出力される電流を、時間に対して急峻に0にすることにより、よりパルス幅の短いインパルス信号を生成することが可能となる。   Further, as shown in the present embodiment, by making the characteristic impedance of the high-frequency transmission line larger than the signal source resistance of the pulse signal generation circuit, the voltage signal division ratio of the pulse signal generated from the pulse signal generation circuit is changed, and this As a result, the amplitude of the impulse signal can be increased. Further, the pulse signal generation circuit includes a rectifying element, and the rectifying element causes a current that is transiently output in the reverse direction when the voltage of the pulse signal is applied in the reverse direction to be steep with respect to time. By setting to 0, it is possible to generate an impulse signal having a shorter pulse width.

なお本実施形態では、高周波伝送路として、マイクロストリップ線路を用いたが、コイル等のインダクタであっても同様な効果が得られることは言うまでもなく、本願の趣旨から離れるものではない。   In the present embodiment, a microstrip line is used as the high-frequency transmission line, but it goes without saying that a similar effect can be obtained even with an inductor such as a coil, and this does not depart from the spirit of the present application.

本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the impulse signal generation circuit mounted in the UWB radar which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the impulse signal generation circuit mounted in the UWB radar which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路から出力されるインパルス信号を示す図である。It is a figure which shows the impulse signal output from the impulse signal generation circuit mounted in the UWB radar which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 パルス信号発生回路、3 整流素子、5 インパルス生成回路、7 抵抗、11 パルス信号発生源、13 信号源抵抗、31 ダイオード、33−1,33−2 寄生インダクタンス、35 寄生キャパシタンス、51 高周波伝送路。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pulse signal generation circuit, 3 Rectifier element, 5 Impulse generation circuit, 7 Resistance, 11 Pulse signal generation source, 13 Signal source resistance, 31 Diode, 33-1, 33-2 Parasitic inductance, 35 Parasitic capacitance, 51 High frequency transmission line .

Claims (4)

UWBレーダに搭載され、
一定の周期でパルス信号を発生するパルス信号発生回路と、
このパルス信号発生回路に接続され、芯線とグラウンド線を終端で短絡させた高周波伝送路を有し、パルス信号発生回路から伝送されるパルス信号を高周波伝送路に分岐し、高周波伝送路によりパルス信号発生回路から伝送されるパルスに対して振幅が反転され時間が遅延された信号を、パルス信号発生回路から伝送されるパルス信号と再結合することによりインパルス信号を生成する生成回路と、
高周波伝送路に並列に接続され、インパルス信号発生回路の全体のインピーダンスに占める寄生成分の割合を相対的に減らすことにより、インパルス信号のリンギングを抑圧する抵抗と、
を備えることを特徴とするUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路。
Mounted on UWB radar,
A pulse signal generation circuit for generating a pulse signal at a constant period;
Connected to this pulse signal generation circuit, has a high-frequency transmission line with the core wire and ground line short-circuited at the end, branches the pulse signal transmitted from the pulse signal generation circuit to the high-frequency transmission line, and the pulse signal is transmitted by the high-frequency transmission line A generation circuit that generates an impulse signal by recombining a signal whose amplitude is inverted and time delayed with respect to the pulse transmitted from the generation circuit and the pulse signal transmitted from the pulse signal generation circuit;
A resistor that is connected in parallel to the high-frequency transmission line and relatively reduces the proportion of parasitic components in the overall impedance of the impulse signal generation circuit, thereby suppressing the ringing of the impulse signal,
An impulse signal generation circuit mounted on a UWB radar.
請求項1に記載のUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路であって、
高周波伝送路の特性インピーダンスを、パルス信号発生回路の信号源抵抗より大きくすることにより、パルス信号発生回路から発生されたパルス信号の分圧比を変え、これによりインパルス信号の振幅を大きくすることを特徴とするUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路。
An impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to claim 1,
The characteristic impedance of the high-frequency transmission line is made larger than the signal source resistance of the pulse signal generation circuit, thereby changing the voltage division ratio of the pulse signal generated from the pulse signal generation circuit, thereby increasing the amplitude of the impulse signal. An impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar.
請求項1又は2に記載のUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路であって、
前記パルス信号発生回路に、整流素子を備え、
前記整流素子は、パルス信号の電圧が逆方向に印加されたときに、過渡的に逆方向に出力される電流を、時間に対して急峻に0にすることを特徴とするUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路。
An impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to claim 1 or 2,
The pulse signal generation circuit includes a rectifying element,
The rectifying element is mounted on a UWB radar characterized in that when a voltage of a pulse signal is applied in the reverse direction, the current that is transiently output in the reverse direction is abruptly zero with respect to time. Impulse signal generation circuit.
請求項3に記載のUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路であって、
前記整流素子は、ステップリカバリダイオードであることを特徴とするUWBレーダに搭載されるインパルス信号発生回路。

An impulse signal generation circuit mounted on the UWB radar according to claim 3,
The rectifying element is a step recovery diode, an impulse signal generating circuit mounted on a UWB radar.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010206711A (en) * 2009-03-05 2010-09-16 Furukawa Electric Co Ltd:The Impulse generating circuit
CN108459304A (en) * 2018-06-04 2018-08-28 南京邮电大学 A kind of ultra-wideband pulse generation circuit can be used for Ground Penetrating Radar detection

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