JP2012195676A - リミッタ装置、レーダシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンテナにより受信した受信波を分配する方向性結合器20と、方向性結合器20により分配された一方の受信波の電力値を計測する受信電力計測部22と、計測した電力値に応じて、方向性結合器20により分配された他方の受信波の電力の減衰を指示する制御信号を生成する減衰器制御部23と、他方の受信波を、制御信号の指示に応じて減衰する可変減衰器24と、を備えるリミッタ装置16である。
【選択図】図2
Description
PINダイオードを用いたマイクロ波リミッタ装置16には、受信部とのインピーダンス不整合と非線形性に起因する基本波及び不要波の副次的発射という問題がある。特許文献1には、このような基本波及び不要波の副次的発射に対応する発明が開示されている。
フィルタ15から入力された受信波は、直流を遮断するために配置されたコンデンサ161を通過し、フィルタ15とLNA17とを結ぶ伝送線路に対しシャント接続されたPINダイオード162に導かれる。PINダイオード162の真正半導体層は、印加電力に応じて順方向の固有抵抗が変化し、直流電流が流れる。すなわち真正半導体層の固有抵抗値は、印加電力の大きさに反比例して変化するので、シャント接続したPINダイオード162の抵抗値が高電力により低下する。このため、伝送した受信波は減衰を受けて熱になる一方、伝送線路のインピーダンス不整合により一部はアンテナ14側に反射される。
この結果、PINダイオード162の出力側に導かれる受信波は大きな減衰を受けることになる。PINダイオード162の順方向電流(以下、「自己バイアス電流」という。)は、チョークコイル163を介して閉回路を流れる。PINダイオード162で減衰を受けた受信波の電力は出力側に配された直流を遮断するためのコンデンサ164を介してLNA17に入力される。
また、受信電力抑圧領域ではPINダイオード162のインピーダンス不整合による基本波の反射に加え、PINダイオード162の非線形性に起因する高調波成分までもがアンテナ14に返される。このような反射成分が、アンテナ14から副次的に発射さてれ電波法の規制に触れることがある。
PINダイオード162の逆方向耐圧にもバラツキがあり、リミッタ耐圧破壊領域に個体差が生ずることがある。この場合には、マイクロ波リミッタ装置16の後段に配置されるLNA17が、高電力のために破壊されることがある。
これらの問題を解消するために、例えばPINダイオード162の特性の選別と電気的な調整が要求されるが、コスト及び時間が増大して実現が困難である。
その他に前記抑制器には、例えばスイッチ回路を用いることができる。このスイッチ回路は、前記制御部で生成される前記他方の受信波を後段に伝送する経路の遮断を指示する前記制御信号に応じて、該経路を遮断する。前記スイッチ回路には、例えば吸収型の単極双投スイッチまたは吸収型の単極単投スイッチを用いることができる。
本発明のマイクロ波リミッタ装置は、図1のレーダシステム1に用いることができる。
レーダシステム1では、まず、発振器10から出力される高周波信号が、電力分配器11により分配されて、送信アンプ12とミキサ18とに入力される。送信アンプ12に入力された高周波信号は、送信波としてサーキュレータ13を介してアンテナ14から発射される。
図2は、第1実施例のマイクロ波リミッタ装置16の構成図である。
第1実施例のマイクロ波リミッタ装置16は、方向性結合器20、検波器21、受信電力計測部22、減衰器制御部23、及び可変減衰器24を備える。
図3において、横軸はフィルタ15からマイクロ波リミッタ装置16に入力される受信波の電力値であり、縦軸はマイクロ波リミッタ装置16からLNA17に出力される受信波の電力値である。
このように減衰器制御部23で生成される制御信号は、線形受信領域では減衰量が小さく(0を含む)なるように可変減衰器24に指示する信号であり、受信電力抑圧領域では、電力値に応じて減衰量が大きくなるように可変減衰器24に指示する信号である。
図4は、第2実施例のマイクロ波リミッタ装置16を含む構成図である。
第2実施例のマイクロ波リミッタ装置16は、第1実施例のマイクロ波リミッタ装置16にLNA制御部25を追加した構成である。他の構成及び動作は、第1実施例と同様であるので説明を省略する。LNA制御部25は、LNA17の直流電源をON/OFF制御するためのLNA制御信号を生成して、LNA17に入力する。LNA17は、ON/OFF制御信号により、増幅動作がON/OFF制御される。
LNA17では、例えばHEMT(High Electron Mobility Transistor)を増幅素子に用いている。直流電源をON/OFFすることで、HEMTのドレイン電圧がON/OFFされる。
線形受信領域及び受信電力抑圧領域における動作は、第1実施例と同様である。受信電力遮断領域では、LNA17を含む受信部の電気的な破壊に繋がるために、LNA17の直流電源をOFFにして増幅動作を停止する。そのために受信電力遮断領域においては、受信電力が極端に低下して、レーダシステム1としての機能(目標物検出)をはたさなくなり、高電力のマイクロ波である受信波から受信部を保護することになる。
図6は、第3実施例のマイクロ波リミッタ装置16を含む構成図である。
第3実施例のマイクロ波リミッタ装置16は、第2実施例のマイクロ波リミッタ装置16の可変減衰器24に代えて吸収型マイクロ波切替器としての吸収型SPDTスイッチ(Single Pole Double Throw Switch:単極双投スイッチ)26を用い、減衰器制御部23に代えてスイッチ制御部27を用いた構成である。他の構成及び動作は、第2実施例と同様であるので説明を省略する。第3実施例のマイクロ波リミッタ装置16の入出力特性は、第2実施例のものと同様に、つまり図5に示すような特性になる。
吸収型SPDTスイッチ26は、方向性結合器20から入力される受信波の直流成分を遮断するコンデンサ261、LNA17に送る受信波の直流成分を遮断するコンデンサ262、受信波のスイッチ制御部27側への漏洩を防止するためのフィルタを構成するコイル263及びコンデンサ264、方向性結合器20からLNA17への伝送経路に対してそれぞれシャントに接続されるPINダイオード265、266、及び終端抵抗267を備えて構成される。
図8は、第4実施例のマイクロ波リミッタ装置16を含む構成図である。
第4実施例のマイクロ波リミッタ装置16は、第3実施例のマイクロ波リミッタ装置16の吸収型SPDTスイッチ26に代えて吸収型SPSTスイッチ(Single Pole Single Throw Switch:単極単投スイッチ)28を用いた構成である。他の構成及び動作は、第3実施例と同様であるので説明を省略する。第4実施例のマイクロ波リミッタ装置16の入出力特性は、第2実施例のものと同様に、つまり図5に示すような特性になる。なお、第2実施例で説明したようなLNA17のON/OFF機能により、吸収型SPDTスイッチ26の漏れ電力(SPDTのアイソレーション相当)を更に減衰することで、大電力に対する安全性が向上する。
吸収型SPSTスイッチ28は、方向性結合器20から入力される受信波の直流成分を遮断するコンデンサ281、LNA17に送る受信波の直流成分を遮断するコンデンサ282、受信波のスイッチ制御部27側への漏洩を防止するためのフィルタを構成するコイル283及びコンデンサ284、方向性結合器20からLNA17への伝送線路に対してシャントに設けられるPINダイオード285、及びPINダイオード285に直列に接続される終端抵抗286を備えて構成される。
また、第2〜第4実施例では、LNA制御部25を備えており、抑制器で抑制できない程度の大電力の受信波を受信した場合でも、LNA17の動作を停止させることで、LNA17以降の受信部が、受信波による影響を抑制する。
なお、第3、第4実施例では、LNA制御部25を備えた構成であるが、第1実施例と同様に、受信波の電力値が受信電力遮断領域に達することが無いのであれば、必須の構成ではない。
Claims (7)
- 所定のアンテナにより受信した受信波を分配する分配器と、
前記分配器により分配された一方の受信波の電力値を計測して、計測した電力値に応じて、前記分配器により分配された他方の受信波の電力の減衰或いは前記他方の受信波を後段に伝送する経路の遮断を指示する制御信号を生成する制御部と、
前記他方の受信波を、前記制御信号の指示に応じて減衰或いは前記経路の遮断をする抑制器と、を備える、
リミッタ装置。 - 前記電力値が所定の値以上のときに、前記抑制器の後段の装置外に配置される増幅器の動作を停止させるための増幅器制御信号を生成する増幅器制御部を更に備えている、
請求項1記載のリミッタ装置。 - 前記抑制器は可変減衰器であり、前記制御部で生成される前記他方の受信波の減衰量を指示する前記制御信号に応じた減衰量で、前記他方の受信波を減衰する、
請求項1又は2記載のリミッタ装置。 - 前記可変減衰器はフェライト減衰器である、
請求項3記載のリミッタ装置。 - 前記抑制器はスイッチ回路であり、前記制御部で生成される前記他方の受信波を後段に伝送する経路の遮断を指示する前記制御信号に応じて、該経路を遮断する、
請求項1又は2記載のリミッタ装置。 - 前記スイッチ回路は、吸収型の単極双投スイッチまたは吸収型の単極単投スイッチである、
請求項5記載のリミッタ装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のリミッタ装置を、アンテナと該アンテナで受信した受信波を増幅する増幅器との間に備えており、前記リミッタ装置により前記受信波の電力値を前記増幅器で増幅可能な電力値に補正する、
レーダシステム。
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