JP2011114376A - Microwave receiver - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主としてVHF帯、UHF帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる受信機に関するものである。 The present invention relates to a receiver mainly used in the VHF band, UHF band, microwave band and millimeter wave band.
従来の複数の増幅器を有するマイクロ波受信機においては、大電力のマイクロ波信号が入力された場合の後段増幅器の破壊・劣化防止のために、マイクロ波受信機の一部として適用可能なリミッタ回路を設ける構成としている。(例えば、特許文献1参照) In a conventional microwave receiver having a plurality of amplifiers, a limiter circuit that can be applied as a part of the microwave receiver in order to prevent destruction and deterioration of the subsequent amplifier when a high-power microwave signal is input. It is set as the structure which provides. (For example, see Patent Document 1)
従来のマイクロ波受信機では、例えば2つの増幅器を有する場合、前段増幅器と後段増幅器の間にリミッタ回路を接続して構成される。本回路に小さい電力のマイクロ波信号が入力された場合、リミッタ回路のダイオードには電流が流れず、リミッタ回路の入力端子と出力端子の間には4分の1波長の伝送線路が接続されているだけの構成となり、入力端子に入力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく出力端子に出力される。 For example, when the conventional microwave receiver has two amplifiers, a limiter circuit is connected between the front-stage amplifier and the rear-stage amplifier. When a low-power microwave signal is input to this circuit, no current flows through the diode of the limiter circuit, and a quarter-wavelength transmission line is connected between the input terminal and output terminal of the limiter circuit. The microwave signal input to the input terminal is output to the output terminal without causing a large loss.
一方、本回路に大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオードには電流が流れ、入力端子から出力端子側を見た場合、接地された4分の1波長の伝送線路が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープン(開放)となる。また、入力端子から終端器側を見た場合、接地された終端器が接続された構成となる。したがって、入力端子には接地された終端器のみが接続された構成となり、入力された電力は出力端子には出力されず、終端器で消費され、入力端子への反射も抑圧されることになる。 On the other hand, when a high-power microwave signal is input to this circuit, a current flows through the diode, and when the output terminal side is viewed from the input terminal, a grounded quarter-wave transmission line is connected. Since it is configured, it is open (open) in the vicinity of the center frequency. When the terminator side is viewed from the input terminal, a grounded terminator is connected. Accordingly, only the grounded terminator is connected to the input terminal, and the input power is not output to the output terminal, but is consumed by the terminator, and reflection to the input terminal is also suppressed. .
しかしながら、従来のマイクロ波受信機では、保護回路は増幅器と独立した設計が必要であり、また、保護回路のダイオードなどの部品点数が多く、回路が大形化するという問題がある。 However, in the conventional microwave receiver, the protection circuit needs to be designed independently of the amplifier, and there are a number of parts such as diodes of the protection circuit, and there is a problem that the circuit becomes large.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の増幅器を有するマイクロ波受信機において、小形な保護回路で、大電力のマイクロ波信号が入力されたときの後段増幅器の破壊・劣化を防ぐとともに、前段増幅器への反射電力を抑圧することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in a microwave receiver having a plurality of amplifiers, it is a small-sized protection circuit and a subsequent amplifier when a high-power microwave signal is input. The purpose is to suppress the reflected power to the preamplifier and to prevent the destruction and deterioration of the amplifier.
この発明に係わるマイクロ波受信機は、前段増幅器と後段増幅器を形成する増幅器と、前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、を備えたマイクロ波受信機であって、前記保護回路は、前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約4分の1波長の伝送線路と、前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第1の抵抗と、前記第1の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、前記バイアス端子と前記ダイオードのカソード端子間に接続された第2の抵抗と、前記ダイオードのカソード端子と前記ゲートバイアス回路間に直列接続された第3の抵抗と、を有することを特徴とするものである。 The microwave receiver according to the present invention includes an amplifier that forms a front-stage amplifier and a rear-stage amplifier, a gate bias circuit of the rear-stage amplifier, a bias terminal that applies a bias to the rear-stage amplifier via the gate bias circuit, A microwave receiver including a protection circuit inserted and connected between a front-stage amplifier and the rear-stage amplifier, wherein the protection circuit uses a frequency from an output terminal of the front-stage amplifier to an input terminal of the rear-stage amplifier. And a transmission line having about a quarter wavelength, a first resistor having one end connected to the output end of the preceding amplifier, a cathode terminal connected to the other end of the first resistor, and an anode terminal being grounded A diode, a second resistor connected between the bias terminal and the cathode terminal of the diode, and between the cathode terminal of the diode and the gate bias circuit It is characterized in that it has a third resistor connected in series, the.
この発明によれば、ダイオードを1個のみ使用した部品点数の削減された保護回路を有し、大電力のマイクロ波信号が入力されたときの後段増幅器の破壊・劣化を防ぐとともに、前段増幅器への反射電力を抑圧できる小型のマイクロ波受信機を得られる効果がある。 According to the present invention, the protection circuit having a reduced number of components using only one diode is provided to prevent destruction and deterioration of the rear-stage amplifier when a high-power microwave signal is input, and to the front-stage amplifier. There is an effect that it is possible to obtain a small microwave receiver capable of suppressing the reflected power.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。以下の実施の形態の説明では、構成を簡略化して示すため、2つの増幅器を有する場合を例示して説明する。図において、1は入力端子、2は出力端子、3は4分の1波長の伝送線路、4はダイオード、5は第1の抵抗、6は第2の抵抗、7は第3の抵抗、8は前段増幅器、9は後段増幅器、10は後段増幅器9の入力整合回路、11は後段増幅器9の出力整合回路、12は後段増幅器9のトランジスタ、13は後段増幅器9のゲートバイアス回路、14は後段増幅器9のゲートバイアス端子である。保護回路は4分の1波長の伝送線路3、第1の抵抗5、第2の抵抗6、第3の抵抗7とダイオード4からなり、4分の1波長の伝送線路3は前段増幅器8と後段増幅器9の間に接続され、第1の抵抗5と第3の抵抗7は後段増幅器9のゲートバイアス端子14とゲートバイアス回路13の間に直列に接続され、第2の抵抗6は、一端が第1の抵抗5と第3の抵抗7の間に接続され、他端が前段増幅器8と4分の1波長の伝送線路3の間に接続され、ダイオード4は、一端が第1の抵抗5と第3の抵抗7の間に接続され、他端が接地されている。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram for explaining the configuration of a microwave receiver according to
次に動作について説明する。ゲートバイアス端子14にトランジスタ12を動作させるための電圧Vgが印加されているとする。図2に示すように大電力のマイクロ波信号が入力されないときはダイオード4には電流が流れずダイオード4はオープンとなる。このとき、ゲートバイアス回路13での電圧降下はなくトランジスタ12には電圧Vgが印加される。したがってトランジスタ12には所望の動作をさせることができる。また、前段増幅器8の出力側から第2の抵抗6側を見込んだ場合もオープンとなる。したがって、図3に示すように前段増幅器8と後段増幅器9の間は4分の1波長の伝送線路3が接続されているだけの構成と同等となり、前段増幅器8から出力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく後段増幅器9に入力される。
Next, the operation will be described. It is assumed that a voltage Vg for operating the
一方、大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオード4には電流が流れる。図4に示すように大電力が入力されダイオード4に電流Iggが流れると電圧降下によりトランジスタ12に印加される電圧はVgg(=Vg-R3*Igg)になりVgに比べ深くなる。このため、トランジスタ12は動作しなくなり後段増幅器9側を見込んだインピーダンスはショートに近くなる。このとき、前段増幅器8から後段増幅器9側を見た場合、接地された4分の1波長の伝送線路3が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープンとなる。また、ダイオード4はショートになるため、前段増幅器8の出力側は等価的に第2の抵抗6を介して接地された構成となる。したがって、図5に示すように、前段増幅器8の出力側は接地された抵抗のみが接続された構成と同等となり、前段増幅器8から出力された電力は後段増幅器9には入力されず、第2の抵抗6で消費され、前段増幅器8への反射も抑圧されることになる。このようにして、前段増幅器8および後段増幅器9の破壊、劣化を防ぐことができる。
On the other hand, when a high-power microwave signal is input, a current flows through the
以上のことから、従来に比べダイオードの部品点数を削減できるという効果がある。
また、一般的にゲートバイアス端子とゲートバイアス回路の間に接続される抵抗を共用すれば、保護回路を構成するための抵抗を新たに設ける必要がなくなり、保護回路の部品点数を削減でき、小型のマイクロ波受信機を得られる効果がある。
From the above, there is an effect that the number of diode parts can be reduced as compared with the conventional case.
In general, if a resistor connected between the gate bias terminal and the gate bias circuit is shared, there is no need to newly provide a resistor for configuring the protection circuit, and the number of parts of the protection circuit can be reduced and the size can be reduced. It is possible to obtain a microwave receiver.
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。図において、1から6、8から14は図1と同一であり、15はコイルである。保護回路は4分の1波長の伝送線路3、第1の抵抗5、第2の抵抗6、コイル15とダイオード4からなり、4分の1波長の伝送線路3は前段増幅器8と後段増幅器9の間に接続され、第1の抵抗5とコイル15は後段増幅器9のゲートバイアス端子14とゲートバイアス回路13の間に直列に接続され、第2の抵抗6は、一端が第1の抵抗5とコイル15の間に接続され、他端が前段増幅器8と4分の1波長の伝送線路3の間に接続され、ダイオード4は、一端が第1の抵抗5とコイル15の間に接続され、他端が接地されている。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the microwave receiver according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 6 and 8 to 14 are the same as in FIG. 1, and 15 is a coil. The protection circuit includes a quarter-wave transmission line 3, a
次に動作について説明する。ゲートバイアス端子14にトランジスタ12を動作させるための電圧Vgが印加されているとする。実施の形態1で説明した動作と同様であり、大電力のマイクロ波信号が入力されないときはダイオード4には電流が流れずダイオード4はオープンとなる。このとき、ゲートバイアス回路13での電圧降下はなくトランジスタ12には電圧Vgが印加される。したがってトランジスタ12には所望の動作をさせることができる。また、前段増幅器8の出力側から第2の抵抗6側を見込んだ場合もオープンとなる。したがって、前段増幅器8と後段増幅器9の間は4分の1波長の伝送線路3が接続されているだけの構成と同等となり、前段増幅器8から出力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく後段増幅器9に入力される。
Next, the operation will be described. It is assumed that a voltage Vg for operating the
一方、大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオード4には電流が流れる。ダイオード4に電流Iggが流れるが、実施の形態2では第3の抵抗7に替えてコイル15を用いているため電圧降下はコイル15の損失によるものとなる。コイルの損失は抵抗に比べると小さいが、電流Iggは一般的に大きいため電圧降下が生じる。この電圧降下により、トランジスタ12は動作しなくなり後段増幅器9側を見込んだインピーダンスはショートに近くなる。このとき、前段増幅器8から後段増幅器9側を見た場合、接地された4分の1波長の伝送線路3が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープンとなる。また、ダイオード4はショートになるため、前段増幅器8の出力側は等価的に第2の抵抗6を介して接地された構成となる。したがって、図5に示すように、前段増幅器8の出力側は接地された抵抗のみが接続された構成と同等となり、前段増幅器8から出力された電力は後段増幅器9には入力されず、第2の抵抗6で消費され、前段増幅器8への反射も抑圧されることになる。このようにして、前段増幅器8および後段増幅器9の破壊、劣化を防ぐことができる。
On the other hand, when a high-power microwave signal is input, a current flows through the
以上のことから、従来に比べダイオードの部品点数を削減できるという効果がある。 From the above, there is an effect that the number of parts of the diode can be reduced as compared with the conventional case.
さらに、ゲートバイアス端子14とトランジスタ12間の抵抗値は、実施の形態1では図7に示すように第1の抵抗5と第3の抵抗7の総和になるが、実施の形態2では図8に示すようにコイル15を用いることにより第1の抵抗5の抵抗値とコイル15の損失との総和となる。バイアス回路13からバイアス端子14側を見込んだときにオープンとなるような抵抗7またはコイル15を選択した場合、コイル15の損失は抵抗7の抵抗値よりも小さくてすむため、抵抗値が大きいことにより生じる熱暴走を防ぐことができるという効果も有する。
Further, in the first embodiment, the resistance value between the
実施の形態3.
図9はこの発明の実施の形態3に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。図において、1から6および8から15は図1と同一または相当するものである。保護回路は4分の1波長の伝送線路3、第1の抵抗5、第2の抵抗6、第3の抵抗7、コイル15とダイオード4からなり、4分の1波長の伝送線路3は前段増幅器8と後段増幅器9の間に接続され、第1の抵抗5と第3の抵抗7は後段増幅器9のゲートバイアス端子14とゲートバイアス回路13の間に直列に接続され、第2の抵抗6は、一端がコイル15に接続され、他端が前段増幅器8と4分の1波長の伝送線路3の間に接続され、コイル15の他端は第1の抵抗5と第3の抵抗7の間に接続され、ダイオード4は、一端が第2の抵抗6とコイル15の間に接続され、他端が接地されている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the microwave receiver according to the third embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 6 and 8 to 15 are the same as or correspond to those in FIG. The protection circuit includes a quarter-wavelength transmission line 3, a
次に動作について説明する。ゲートバイアス端子14にトランジスタ12を動作させるための電圧Vgが印加されているとする。実施の形態1で説明した動作と同様であり、大電力のマイクロ波信号が入力されないときはダイオード4には電流が流れずダイオード4はオープンとなる。このとき、ゲートバイアス回路13での電圧降下はなくトランジスタ12には電圧Vgが印加される。したがってトランジスタ12には所望の動作をさせることができる。また、前段増幅器8の出力側から第2の抵抗6側を見込んだ場合もオープンとなる。したがって、前段増幅器8と後段増幅器9の間は4分の1波長の伝送線路3が接続されているだけの構成と同等となり、前段増幅器8から出力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく後段増幅器9に入力される。
Next, the operation will be described. It is assumed that a voltage Vg for operating the
一方、大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオード4には電流が流れる。ダイオード4に電流Iggが流れるが、実施の形態3でも第1の抵抗と第3の抵抗による電圧降下が発生する。このため、トランジスタ12は動作しなくなり後段増幅器9側を見込んだインピーダンスはショートに近くなる。このとき、前段増幅器8から後段増幅器9側を見た場合、接地された4分の1波長の伝送線路3が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープンとなる。また、ダイオード4はショートになるため、前段増幅器8の出力側は等価的に第2の抵抗6を介して接地された構成となる。したがって、図5に示すように、前段増幅器8の出力側は接地された抵抗のみが接続された構成と同等となり、前段増幅器8から出力された電力は後段増幅器9には入力されず、第2の抵抗6で消費され、前段増幅器8への反射も抑圧されることになる。このようにして、前段増幅器8および後段増幅器9の破壊、劣化を防ぐことができる。
On the other hand, when a high-power microwave signal is input, a current flows through the
以上のことから、従来に比べダイオードの部品点数を削減できるという効果がある。 From the above, there is an effect that the number of parts of the diode can be reduced as compared with the conventional case.
さらに、図10に示すようにダイオード4と第2の抵抗6の間からコイル15を見た場合、オープンにすることができるため、大電力が入力されたときの保護回路において、ゲートバイアス端子14側の負荷の影響が小さくなるという効果も有する。
Further, when the
ここで、以上の実施の形態1〜3では、保護回路における入力端子または出力端子のインピーダンスを一般的に用いられる50Ωにする。 Here, in the first to third embodiments, the impedance of the input terminal or the output terminal in the protection circuit is set to 50Ω that is generally used.
次に、以上の実施の形態1〜3で保護回路とした構成を、前段増幅器8の出力整合回路の一部、または、後段増幅器9の入力整合回路の一部として見た場合について説明する。
Next, the case where the configuration as the protection circuit in the first to third embodiments is viewed as a part of the output matching circuit of the front-
これらの場合には、保護回路における入力端子または出力端子のインピーダンスを一般的に用いられる50Ωにする必要がなく、入力整合回路または出力整合回路に応じて設定できるため、設計の自由度を向上させる効果を奏する。 In these cases, it is not necessary to set the impedance of the input terminal or output terminal in the protection circuit to 50Ω, which is generally used, and can be set according to the input matching circuit or the output matching circuit. There is an effect.
1 入力端子、2 出力端子、3 4分の1波長の伝送線路、4 ダイオード、5 第1の抵抗、6 第2の抵抗、7 第3の抵抗、8 前段増幅器、9 後段増幅器、10 入力整合回路、11 出力整合回路、12 トランジスタ、13 ゲートバイアス回路、14 ゲートバイアス端子、15 コイル。 1 input terminal, 2 output terminal, 3/4 wavelength transmission line, 4 diode, 5 first resistor, 6 second resistor, 7 third resistor, 8 preamplifier, 9 postamplifier, 10 input matching Circuit, 11 output matching circuit, 12 transistor, 13 gate bias circuit, 14 gate bias terminal, 15 coil.
Claims (6)
前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、
前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、
前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、
を備えたマイクロ波受信機であって、
前記保護回路は、
前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約4分の1波長の伝送線路と、
前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第1の抵抗と、
前記第1の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、
前記バイアス端子と前記ダイオードのカソード端子間に接続された第2の抵抗と、
前記ダイオードのカソード端子と前記ゲートバイアス回路間に直列接続された第3の抵抗と、
を有することを特徴とするマイクロ波受信機。 An amplifier forming a front-stage amplifier and a rear-stage amplifier;
A gate bias circuit of the post-stage amplifier;
A bias terminal for applying a bias to the subsequent amplifier through the gate bias circuit;
A protection circuit inserted and connected between the front-stage amplifier and the rear-stage amplifier;
A microwave receiver comprising:
The protection circuit is
A transmission line of about a quarter wavelength at a use frequency from the output terminal of the front-stage amplifier to the input terminal of the rear-stage amplifier;
A first resistor having one end connected to the output end of the pre-stage amplifier;
A diode having a cathode terminal connected to the other end of the first resistor and an anode terminal grounded;
A second resistor connected between the bias terminal and the cathode terminal of the diode;
A third resistor connected in series between the cathode terminal of the diode and the gate bias circuit;
A microwave receiver comprising:
前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、
前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、
前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、
を備えたマイクロ波受信機であって、
前記保護回路は、
前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約4分の1波長の伝送線路と、
前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第1の抵抗と、
前記第1の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、
前記バイアス端子と前記ダイオードのカソード端子間に接続された第2の抵抗と、
前記ダイオードのカソード端子と前記ゲートバイアス回路間に直列接続されたコイルと、
を有することを特徴とするマイクロ波受信機。 An amplifier forming a front-stage amplifier and a rear-stage amplifier;
A gate bias circuit of the post-stage amplifier;
A bias terminal for applying a bias to the subsequent amplifier through the gate bias circuit;
A protection circuit inserted and connected between the front-stage amplifier and the rear-stage amplifier;
A microwave receiver comprising:
The protection circuit is
A transmission line of about a quarter wavelength at a use frequency from the output terminal of the front-stage amplifier to the input terminal of the rear-stage amplifier;
A first resistor having one end connected to the output end of the pre-stage amplifier;
A diode having a cathode terminal connected to the other end of the first resistor and an anode terminal grounded;
A second resistor connected between the bias terminal and the cathode terminal of the diode;
A coil connected in series between the cathode terminal of the diode and the gate bias circuit;
A microwave receiver comprising:
前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、
前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、
前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、
を備えたマイクロ波受信機であって、
前記保護回路は、
前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約4分の1波長の伝送線路と、
前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第1の抵抗と、
前記第1の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、
前記バイアス端子に一端が接続された第2の抵抗と、
前記第2の抵抗の他端と前記ダイオードのカソード端子に直列接続されたコイルと、
前記第2の抵抗の他端と前記ゲートバイアス回路間に直列接続された第3の抵抗と、
を有することを特徴とするマイクロ波受信機。 An amplifier forming a front-stage amplifier and a rear-stage amplifier;
A gate bias circuit of the post-stage amplifier;
A bias terminal for applying a bias to the subsequent amplifier through the gate bias circuit;
A protection circuit inserted and connected between the front-stage amplifier and the rear-stage amplifier;
A microwave receiver comprising:
The protection circuit is
A transmission line of about a quarter wavelength at a use frequency from the output terminal of the front-stage amplifier to the input terminal of the rear-stage amplifier;
A first resistor having one end connected to the output end of the pre-stage amplifier;
A diode having a cathode terminal connected to the other end of the first resistor and an anode terminal grounded;
A second resistor having one end connected to the bias terminal;
A coil connected in series to the other end of the second resistor and the cathode terminal of the diode;
A third resistor connected in series between the other end of the second resistor and the gate bias circuit;
A microwave receiver comprising:
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