JP4363922B2 - リミッタ回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルスレーダ装置等に用いられるリミッタ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロ波帯等の高周波帯で用いられるリミッタ回路は、例えばパルスレーダ装置において、レーダアンテナとレーダ受信機との間に配置され、レーダパルス送信時に漏洩する送信信号や近距離の目標から反射されるレーダパルス信号等、過大なレベルの信号が直接レーダ受信機に印加されないようにして、レーダ受信機を保護する回路である。この種のリミッタ回路として、リミッタ素子にPINダイオードを用いた事例が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に開示された事例は、PINダイオードのDCリターン用素子にインピーダンス整合機能を持たせて、小信号入力時に高周波領域においても低い挿入損失を実現している。
【0003】
所望の周波数においてインピーダンス整合がなされた、従来のリミッタ回路の一例を、図2に示す。このリミッタ回路は、PINダイオード11及び12、DCリターン線路13及び14、ならびに、信号線側導体15a及び共通線側導体15bからなるλ/4(λは波長を表わす)の長さの伝送線路15から構成されている。また、信号線側入力端子16a及び共通線側入力端子16bからなる入力端子16、信号線側出力端子17a及び共通線側出力端子17bからなる出力端子17を有している。
【0004】
信号線側入力端子16aと共通線側入力端子16bとの間には、PINダイオード11及びDCリターン線路13が接続されている。ここで、PINダイオード11のアノード電極は信号線側入力端子16aに、カソード電極は共通線側入力端子16bにそれぞれ接続されている。また、信号線側出力端子17aと共通線側出力端子17bとの間には、PINダイオード12及びDCリターン線路14が接続されている。ここで、PINダイオード12のアノード電極は信号線側出力端子17aに、カソード電極は共通線側出力端子17bにそれぞれ接続されている。そして、信号線側入力端子16aと信号線側出力端子17aとの間には、伝送線路15の信号線側導体15aが、また、共通線側入力端子16bと共通線側出力端子17bとの間には、伝送線路15の共通線側導体15bが、それぞれ接続されている。
【0005】
上記した構成の回路において、まず、低レベルの高周波信号が入力端子16に入力されると、2つのPINダイオード11及び12がいずれも非導通状態、また2つのDCリターン線路13及び14は高周波信号に対してはいずれも高インピーダンスを有する。従って、入力された高周波信号は伝送線路15を伝搬してほとんど減衰することなく出力端子17に現れる。
【0006】
一方、高レベルの高周波信号が入力された場合には、PINダイオード11及び12にはDCリターン線路13及び14を介して整流電流18a及び18bが流れ、これらPINダイオード11及び12はどちらも導通状態になるとともに、伝送線路15は高周波信号に対して高インピーダンスとなる。従って、入力された高周波信号はほとんど反射されて出力端子15にはわずかな高周波信号しか出力されない。
【0007】
このようにして、このリミッタ回路は、後段に接続された例えばレーダ受信機等への過大入力を阻止している。
【0008】
【特許文献1】
特開平5−235677号公報(第3頁、図5)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のリミッタ回路においては、高レベルの高周波信号が入力された場合、この信号は入力端子16から前段に向かって反射される。すなわち、入力端子16におけるリミッタ回路の電圧定在波比が大幅に悪化する。反射された信号は、前段に接続された例えば、アンテナ回路、分配回路、送受信切換回路などの機器に向かってさらに進んでいく。そして、これらの機器内に高レベルのまま混入することによって他の高周波信号系に干渉し、その信号処理動作や信号処理結果等に影響を与えていた。
【0010】
特に、例えばアレイアンテナと組み合わせた複数のレーダ受信機を有する場合には、このリミッタ回路で反射された信号が前段に接続された機器を通して他のレーダ受信機の入力信号に混入して干渉する。その結果、所期のアンテナパターンやアンテナ利得を得ることが困難であった。
【0011】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、高レベルの高周波信号の入力時においても入力信号を前段に接続された機器に反射することなく、入力側の電圧定在波比が良好なリミッタ回路を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のリミッタ回路は、高レベルの信号の通過を阻止するリミッタ回路において、一方の端部が前記リミッタ回路の入力端子に、また他方の端部が前記リミッタ回路の出力端子にそれぞれ接続された、所定の特性インピーダンスを有し信号線側導体と共通線側導体とから成る長さが1/4波長の伝送線路と、この伝送線路の前記入力端子側の端部において前記信号線側導体と前記共通線側導体との間に前記所定の特性インピーダンスを有する終端器を通して接続された第1のリミッタ素子と、このリミッタ素子と並列に接続された第1のDCリターン素子と、前記伝送線路の前記出力端子側の端部において前記信号線側導体と前記共通線側導体との間に接続された第2のリミッタ素子と、このリミッタ素子と並列に接続された第2のDCリターン素子とを具備し、前記高レベルの信号が前記入力端子側に印加された際は、前記第1及び第2のリミッタ素子を導通状態とし前記入力端子側からのインピーダンスを前記終端器の有する所定の特性インピーダンスとしたことを特徴とする。
【0013】
本発明によれば、高レベルの高周波信号の入力時においても入力信号を前段に接続された機器に反射することなく、入力側の電圧定在波比が良好なリミッタ回路を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るリミッタ回路の実施の形態を、図1を参照して説明する。
【0015】
図1は、本発明に係るリミッタ回路の一実施の形態を示す回路図である。このリミッタ回路は、終端器1、第1のリミッタ素子としてのPINダイオード2、第2のリミッタ素子としてのPINダイオード3、第1のDCリターン素子としてのDCリターン線路4、第2のDCリターン素子としてのDCリターン線路5、及び所定の特性インピーダンスを有するλ/4の長さの伝送線路6から構成されている。ここで、伝送線路6は信号線側導体6a及び共通線側導体6bから構成されている。また、入力端子7及び出力端子8を備えている。ここで、入力端子7は、信号線側入力端子7a、及び共通線側入力端子7bから構成され、出力端子8は、信号線側出力端子8a、及び共通線側出力端子8bから構成されている。
【0016】
終端器1は、信号線側入力端子7aと後述するPINダイオード2のアノード電極との間に接続され、高レベルの高周波信号入力時に入力端子7を所定の特性インピーダンスで終端する。PINダイオード2は、終端器1の一端ととの間に接続され、低レベルの高周波信号入力時は非導通状態であるが、高レベル時は導通状態になって終端器1の一端を共通線側入力端子7bに接続する。本実施の形態においては、PINダイオード2の極性は、終端器1側をアノード電極、共通線側入力端子7b側をカソード電極としている。PINダイオード3は、信号線側出力端子8aと共通線側出力端子8bとの間に接続され、低レベルの高周波信号入力時は非導通状態であるが、高レベル時は導通状態になって信号線側出力端子8aと共通線側出力端子8bとの間を短絡する。本実施の形態においては、PINダイオード3の極性は、信号線側出力端子8a側をアノード電極、共通線側出力端子端子8b側をカソード電極としている。
【0017】
DCリターン線路4は、PINダイオード2に並列に接続され、高レベルの高周波信号入力時にPINダイオード2に流れる整流電流の経路となる。本実施の形態においては、このDCリターン線路4は、長さがλ/4の高特性インピーダンス線路により構成され、入力された高周波信号に対しては常に高インピーダンスを有している。DCリターン線路5は、PINダイオード3に並列に接続され、高レベルの高周波信号入力時にPINダイオード3に流れる整流電流の経路となる。本実施の形態においては、このDCリターン線路5も長さがλ/4の高特性インピーダンス線路により構成され、伝送線路6を通過する高周波信号に対しては常に高インピーダンスを有している。このように、2つのDCリターン線路4及びDCリターン線路5を分布定数線路で構成することにより、高周波領域においても安定した整流電流の経路を形成することができる。
【0018】
伝送線路6を構成する信号線側導体6aは、その一端が信号線側入力端子7aに、他端が信号線側出力端子8aにそれぞれ接続され、共通線側導体6bは、その一端が共通線側入力端子7bに、他端が共通線側出力端子8bにそれぞれ接続されている。そして、伝送線路6は、低レベルの高周波信号入力時には、所定の特性インピーダンスを有する伝送線路として入力端子7に入力された高周波信号を出力端子8に伝送する。また、高レベルの高周波信号入力時には、高インピーダンスとなって入力端子7と出力端子8との間を遮断する。
【0019】
次に、上述のように構成された本実施の形態のリミッタ回路の動作を図1を参照して説明する。
【0020】
まず、リミットがかからない低レベルの高周波信号が入力端子7から入力された場合、PINダイオード2は、非導通状態を維持している。このため、入力端子7側に接続されている終端器1はその一端が開放状態となって機能せず、DCリターン線路4も入力された高周波信号に対して高インピーダンスを有している。また、PINダイオード3も非導通状態を維持しており、DCリターン線路5も入力された高周波信号に対して高インピーダンスを有している。従って、入力端子7から入力された高周波信号は、伝送線路6を伝搬してほとんど減衰することなく出力端子8から出力される。このときには、このリミッタ回路は、単に所定の特性インピーダンス持った伝送線路として動作しているため、入力された高周波信号が前段の機器に向けて反射されることもない。
【0021】
一方、リミットがかかる高レベルの高周波信号が入力端子7から入力された場合、PINダイオード2にはDCリターン線路4を介して整流電流9aが流れ、PINダイオード2は導通状態となる。このため、終端器1が信号線側入力端子7aと共通線側入力端子7bとの間に接続される。また、PINダイオード3にもDCリターン線路5を介して整流電流9bが流れ、PINダイオード3は導通状態となる。
【0022】
このときに、A点、すなわち伝送線路6の入力端子7に近い側から出力端子8方向を見ると、この伝送線路6は、先端がPINダイオード3により短絡されたλ/4の長さの伝送線路となるため、高インピーダンスとなる。従って、A点と出力端子8との間は高周波的に遮断され、出力端子8からは大幅に減衰した高周波信号が出力される。
【0023】
また、B点、すなわち入力端子7から出力端子8方向を見ると、終端器1と伝送線路6が接続されているが、伝送線路6は上記したとおり高インピーダンスとなるため、入力端子7は、終端器1により所定の特性インピーダンスで終端された状態となる。従って、入力端子7に入力された高レベルの高周波信号は終端器1により終端され、前段の機器への反射が抑えられる。
【0024】
以上説明したように、本実施の形態によるリミッタ回路においては、所定の特性インピーダンスを有するλ/4長の伝送線路6の一端を入力端、他端を出力端として、入力端には終端器1を通してPINダイオード2を、また出力端にはPINダイオード3を、それぞれ伝送線路6に並列に接続している。これら2つのPINダイオード2及び3は、ともに低レベルの高周波信号に対しては非導通状態、高レベルの高周波信号に対しては導通状態となる。
【0025】
これにより、低レベルの高周波信号に対しては、伝送線路6を所定の特性インピーダンスを有する伝送線路として動作させ、良好な電圧定在波比を得ることができる。一方、高レベルの高周波信号に対しては、伝送線路6を高インピーダンスの線路として動作させることにより、入力された信号を大幅に減衰させて出力するとともに、入力端を終端器1で終端して前段の機器への反射を抑え、良好な電圧定在波比を得ることができる。
【0026】
また、PINダイオード2及びPINダイオード3にそれぞれ並列に接続されたDCリターン線路4及びDCリターン線路5を、高特性インピーダンスを有する長さがλ/4の分布定数線路により構成している。これにより、PINダイオード2及びPINダイオード3が導通状態の時に流れる整流電流の経路を、高周波領域においても周囲との干渉が少ない安定したものとすることができる。
【0027】
なお、本実施の形態においては、PINダイオード2及びPINダイオード3の接続の極性を、いずれも共通線側導体6b側をカソード電極としたが、この極性を入れ替えて共通線側導体6b側をアノード電極としても同様の効果を得ることができる。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、高レベルの高周波信号が入力されたときも、この入力信号を前段に接続された機器に反射することなく、入力側の電圧定在波比が良好なリミッタ回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るリミッタ回路の一実施の形態を示す回路図。
【図2】 従来のリミッタ回路の一例を示す回路図。
【符号の説明】
1 終端器
2、3 PINダイオード
4、5 DCリターン線路
6 伝送線路
7 入力端子
8 出力端子
Claims (2)
- 高レベルの信号の通過を阻止するリミッタ回路において、
一方の端部が前記リミッタ回路の入力端子に、また他方の端部が前記リミッタ回路の出力端子にそれぞれ接続された、所定の特性インピーダンスを有し信号線側導体と共通線側導体とから成る長さが1/4波長の伝送線路と、
この伝送線路の前記入力端子側の端部において前記信号線側導体と前記共通線側導体との間に前記所定の特性インピーダンスを有する終端器を通して接続された第1のリミッタ素子と、
このリミッタ素子と並列に接続された第1のDCリターン素子と、
前記伝送線路の前記出力端子側の端部において前記信号線側導体と前記共通線側導体との間に接続された第2のリミッタ素子と、
このリミッタ素子と並列に接続された第2のDCリターン素子と
を具備し、
前記高レベルの信号が前記入力端子側に印加された際は、前記第1及び第2のリミッタ素子を導通状態とし前記入力端子側からのインピーダンスを前記終端器の有する所定の特性インピーダンスとしたことを特徴とするリミッタ回路。 - 前記第1のDCリターン素子及び第2のDCリターン素子は、長さが1/4波長の高特性インピーダンス線路により構成したことを特徴とする請求項1に記載のリミッタ回路。
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