JP4369956B2 - レーダ用発振器 - Google Patents

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Description

本発明はレーダ用発振器に係り、特に、車載用のＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｎｄ）レーダ等の小出力レーダの送信部に用いられるレーダ用発振器において、リークをなくし、且つその応答速度を速くするための技術を採用したレーダ用発振器に関する。
車載用のＵＷＢレーダのような低電力の送信部に用いられる発振器は、外部からのレーダ波の送信タイミングを示すパルス信号によって、準ミリ波（２２〜２９ＧＨｚ）の発振信号の出力を断続させている。
図１０は、この種の従来のレーダ用発振器１０の構成を示している。
図１０において、発振部１１は、増幅器１２と、この増幅器１２の出力部に接続された共振器１３と、前記増幅器１２の出力を入力側に正帰還させて共振器１３の共振周波数で決まる周波数の信号を発振させる帰還回路１４とを有している。
この発振部１１から出力される発振信号は、レーダ波の送信タイミングを示すパルス信号Ｐによって開閉される半導体デバイスによる電子スイッチからなるスイッチ１５に入力される。
そして、スイッチ１５をスイッチングするパルス信号Ｐが一方のレベル（例えば、ローレベル）のときスイッチ１５が閉じて発振信号Ｓが出力され、パルス信号Ｐが他方のレベル（例えば、ハイレベル）のときスイッチ１５が開いて発振信号Ｓは出力されない。
しかしながら、上記のように、発振信号の出力経路をスイッチ１５で開閉する従来のレーダ用発振器１０では、スイッチ１５が開いている状態であっても、スイッチ１５のアイソレーションの不完全性により、スイッチ１５からのリークにより、発振信号の出力を完全に停止させることができないという問題がある。
特に、従来のレーダ用発振器１０では、前記したように２２〜２９ＧＨｚの高い周波数帯でリークを防止することは困難であるという問題がある。
図１１は、上記従来構成の発振器の動作を示すものであり、図１１の（ａ）に示すようなパルス信号Ｐのローレベル期間に、図１１の（ｂ）に示すようなバースト状の発振信号Ｓが出力される。
しかるに、図１１の（ｂ）に示すように、パルス信号のハイレベル期間にも、スイッチ１５のアイソレーションの不完全性により、発振信号のリーク成分Ｓ′が出力されており、ローレベル期間とハイレベル期間の出力比は、２０ｄＢ程度しか得られていない。
図１２は、上記のようなリーク成分Ｓ′を含むバースト状の発振信号のスペクトラム密度分布Ｓｘの一例を示すものであり、キャリア周波数ｆｃの位置にリーク成分Ｓ′が大きく突出した特性となっている。
このリーク成分Ｓ′は、正規の送信タイミングに出力されたレーダ波に対する反射波の実質的な受信感度を制限することになり、レーダとしての探査範囲を狭め、レーダによる低反射率の障害物の検出を困難にする。
また、前記ＵＷＢレーダシステムに関して、ＦＣＣ（米国連邦通信委員会）は、次の非特許文献１において、実質的に図１３に示すような特性となるスペクトラムマスクを規定している。
ＦＣＣ ０４−２８５ ＳＥＣＯＮＤ ＲＥＰＯＲＴ ＡＮＤ ＯＲＤＥＲ ＡＮＤ ＳＥＣＯＮＤ ＭＥＭＯＲＡＮＤＡＭ ＯＰＩＮＩＯＮ ＡＮＤ ＯＲＤＥＲ
このスペクトラムマスクは、２００４年１２月１６日付けで開示されたもので、それ以前のものより一段と厳しい規格となっている。
このスペクトラムマスクにおいて、ＵＷＢのうち、１．６１〜２３．１２ＧＨｚの範囲及び２９．０ＧＨｚ以上の範囲の電力密度は−６１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ以下に規定されていると共に、２３．１２〜２３．６ＧＨｚ、２４．０〜２９．０ＧＨｚの範囲の電力密度は−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ以下に規定されている。
つまり、このようなスペクトラムマスクによると、上記帯域内におけるエネルギーの総量が規制されているので、前記ＵＷＢレーダシステムでは上記のようなリーク成分Ｓ′が大きいと、その分だけ正規の発振信号の出力レベルを低く設定しなければならず、探査距離等が大きく制限されてしまう。
これを避けるために、これまで−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚより大きな電力密度が許されているドップラレーダ用のＳＲＤ（Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ）帯に短パルスのキャリア周波数を設定することも考えられる。
しかるに、このＳＲＤ帯の近傍には、地球探査衛星（ＥＥＳＳ）のパッシブセンサを保護するために、国際無線通信規則（ＲＲ）で地上からの意図的な電波の放射が禁止されている２３．６ＧＨｚ〜２４．０ＧＨｚのいわゆるＲＲ電波発射禁止帯がある。
このため、上記のようにＳＲＤ帯にキャリア周波数を設定した場合、その短パルスのスペクトラムのかなり高いレベルの部分がＲＲ電波発射禁止帯に重なってしまい、上記最新のスペクトラムマスクで規定されているような−６１．３ｄＢｍ以下に抑えることは極めて困難である。
本発明の目的は、以上のような従来技術の問題を解決するため、リークを発生させることなく、レーダ波の送信タイミングを示すパルス信号に対する応答速度を速くして発振信号の断続出力が可能なレーダ用発振器を提供することである。
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様によると、
増幅器（２２）と、該増幅器に接続され、少なくともインダクタンス成分とキャパシタンス成分とを有して所定の共振周波数で共振するＬＣ共振器（２３）と、前記増幅器の出力側から前記増幅器の入力側に正帰還をかける帰還回路（２４）とを有し、前記ＬＣ共振器の共振周波数によって決まる周波数の発振信号を出力する発振部（２１）と、
前記発振部の前記増幅器に対する電源供給部（Ｖｅ）に接続され、前記発振信号をレーダ波として送信するための送信期間を示すパルス信号が入力されていない期間において前記増幅器に対する前記電源供給部による電源供給をオフさせて前記発振部を発振停止状態とすると共に、前記パルス信号が入力されている期間において前記増幅器に対する前記電源供給部による電源供給をオンさせて前記発振部を発振状態にする第１のスイッチ回路 （３０）と、

前記発振部の前記ＬＣ共振器に対する電源供給部（Ｖｅ）に接続され、前記パルス信号が入力されていない期間で且つ前記パルス信号が入力される直前までの所定期間において前記ＬＣ共振器に対する電源供給部（Ｖｅ）による電源供給をオンさせて前記ＬＣ共振器に所定電流を供給すると共に、前記パルス信号が入力されるタイミングに前記ＬＣ共振器に対する電源供給部（Ｖｅ）による電源供給をオフさせて前記ＬＣ共振器への前記所定電流の供給を停止させることにより、前記発振部の発振動作の起動を促進する第２のスイッチ回路（４０）と、
を具備し、
前記ＬＣ記共振器は、それぞれ、コイル（Ｌ１，Ｌ２）とコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）とによる並列共振回路で形成されている第１及び第２のＬＣ共振器（２３ａ，２３ｂ）とを含み、
前記増幅器は、コレクタ側に前記第１のＬＣ共振器（２３ａ）が接続された第１のトランジスタ（Ｑ１）を含み、
前記帰還回路は、コレクタ側に前記第２のＬＣ共振器が接続された第２のトランジスタ（Ｑ２）を含み、前記第１のトランジスタのコレクタまたは前記第１のＬＣ共振器から出力される信号を前記第２のトランジスタのベースで受けて、該第２のトランジスタのコレクタまたは前記第２のＬＣ共振器から出力される信号を前記第１のトランジスタのベースに入力するように構成されていることを特徴とするレーダ用発振器が提供される。
前記目的を達成するために、本発明の第２の態様によると、
前記第１及び第２のＬＣ共振器の各コイルは、それぞれ、中間タップを有し、
前記帰還回路には、それぞれ、前記各コイルの中間タップと前記第１及び第２のトランジスタの各ベースとの間に接続された第１及び第２のバッファが設けられていることを特徴とする第１の態様に従うレーダ用発振器が提供される。
前記目的を達成するために、本発明の第３の態様によると、
前記第１及び第２のＬＣ共振器は、それぞれ、λ／４伝送路で形成されていることを特徴とする第１の態様に従うレーダ用発振器が提供される。
前記目的を達成するために、本発明の第４の態様によると、
前記パルス信号の入力が停止したときから所定時間が経過するまで、前記第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器の各出力端を接続させることにより、前記発振信号の収束を促進させる第３のスイッチ回路（５０）を備えたことを特徴とする第１の態様に従うレーダ用発振器が提供される。
前記目的を達成するために、本発明の第５の態様によると、
前記パルス信号の入力が停止したときから所定時間が経過するまで、前記第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器の各出力端を接続させることにより、前記発振信号の収束を促進させる第３のスイッチ回路（５０）を備えたことを特徴とする第２の態様に従う記載のレーダ用発振器が提供される。
前記目的を達成するために、本発明の第６の態様によると、
前記パルス信号の入力が停止したときから所定時間が経過するまで、前記第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器の各出力端を接続させることにより、前記発振信号の収束を促進させる第３のスイッチ回路（５０）を備えたことを特徴とする第３の態様に従うレーダ用発振器が提供される。
このように構成される本発明のレーダ用発振器では、第１のスイッチ回路により、レーダ波として送信するための送信期間を示すパルス信号が入力されていない期間において増幅器に対する電源供給部による電源供給をオフさせて発振部を発振停止状態とすると共に、前記パルス信号が入力されている期間において前記増幅器に対する前記電源供給部による電源供給をオンさせて前記発振部を発振状態にすることにより、原理的にリークが発生しない。
また、本発明のレーダ用発振器では、第２のスイッチ回路により、前記パルス信号が入力されていない期間で且つ前記パルス信号が入力される直前までの所定期間においてＬＣ共振器に対する電源供給部による電源供給をオンさせて前記ＬＣ共振器に所定電流を供給すると共に、前記パルス信号が入力されるタイミングに前記ＬＣ共振器に対する電源供給部による電源供給をオフさせて前記ＬＣ共振器への前記所定電流の供給を急激に停止させることにより、ＬＣ共振器が電流供給が断たれたときの過渡現象により共振周波数で励振され、速やかに発振状態に移行することができるように、前記発振部の発振動作の起動を促進させている。
また、本発明のレーダ用発振器では、第１及び第２のＬＣ共振器を有するものにおいて、パルス信号の入力が停止したときから所定時間が経過するまで、第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器の各出力端を接続させる第３のスイッチ回路を有するものでは、パルス信号の入力が停止した後に第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器にそれぞれ生じる互いに位相が反転した各信号を合成することにより、各信号を相殺させて、発振信号の収束を促進させて直ちに収束させることができようにしている。
図１は、本発明の第１の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。 図２は、図１のレーダ用発振器の動作を説明するために示す応答特性図である。 図３は、本発明の第２の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。 図４は、本発明の第３の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。 図５は、図４のレーダ用発振器の動作を説明するために示す応答特性図である。 図６は、本発明の第４の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。 図７は、図６のレーダ用発振器の動作を説明するために示す応答特性図である。 図８は、本発明の第５の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。 図９は、本発明の第６の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。 図１０は、従来のレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。 図１１は、従来のレーダ発振器の出力信号のスペクトラムを説明するために示す特性図である。 図１２は、従来のレーダ発振器の出力信号のスペクトラムを説明するために示す特性図である。 ＵＷＢレーダのスペクトラムマスクを説明するために示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の幾つかの実施の形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態によるレーダ用発振器２０の構成を説明するために示すブロック図である。
このレーダ用発振器２０は、基本的には、増幅器２２と、該増幅器２２に接続され、少なくともインダクタンス成分とキャパシタンス成分とを有して所定の共振周波数で共振するＬＣ共振器２３と、前記増幅器２２の出力側から前記増幅器２２の入力側に正帰還をかける帰還回路２４とを有し、前記ＬＣ共振器２３の共振周波数によって決まる周波数の発振信号を出力する発振部２１と、前記発振部２１の前記増幅器２２に対する電源供給部Ｖｅに接続され、前記発振信号をレーダ波として送信するための送信期間を示すパルス信号が入力されていない期間において前記増幅器２２に対する前記電源供給部Ｖｅによる電源供給をオフさせて前記発振部２１を発振停止状態とすると共に、前記パルス信号が入力されている期間において前記増幅器２２に対する前記電源供給部Ｖｅによる電源供給をオンさせて前記発振部２１を発振状態にする第１のスイッチ回路３０と、前記発振部２１の前記ＬＣ共振器２３に対する電源供給部Ｖｅに接続され、前記パルス信号が入力されていない期間で且つ前記パルス信号が入力される直前までの所定期間において前記ＬＣ共振器２３に対する電源供給部Ｖｅによる電源供給をオンさせて前記ＬＣ共振器２３に所定電流を供給すると共に、前記パルス信号が入力されるタイミングに前記ＬＣ共振器２３に対する電源供給部Ｖｅによる電源供給をオフさせて前記ＬＣ共振器２３への前記所定電流の供給を停止させることにより、前記発振部２１の発振動作の起動を促進する第２のスイッチ回路４０とを備えている。
レーダ用発振器２０は、具体的には、発振部２１と、この発振部２１に接続された第１のスイッチ回路３０及び第２のスイッチ回路４０によって構成されている。
発振部２１は、増幅器２２と、この増幅器２２の負荷として接続され、少なくともインダクタンス成分とキャパシタンス成分とを有して所定の共振周波数で共振するＬＣ共振器２３と、増幅器２２の出力を増幅器２２の入力側に正帰還させて、ＬＣ共振器２３の共振周波数で決まる周波数の発振信号Ｓを発振部２１から出力させる帰還回路２４とにより構成されている。
ここで、増幅器２２は反転型、同相型のいずれでもよいと共に、帰還回路２４は増幅器２２の型に応じて反転型、同相型のいずれかで構成すればよい。
例えば、増幅器２２が反転型の場合、帰還回路２４を反転型にすることによって正帰還をかけることができる。
また、増幅器２２が同相型の場合には、帰還回路２４を同相型にすることによって正帰還をかけることができる。
帰還回路２４は、単純には、コンデンサ（増幅器２２の入出力間のストレー容量でもよい）やコイルなどで構成できると共に、増幅回路で構成することもできる。
一方、第１のスイッチ回路３０は、発振部２１の発振信号をレーダ波として送信するための送信期間を示すパルス信号Ｐのレベルに応じて発振部２１の増幅器２２の動作状態を、発振状態と発振停止状態の間で切換える。
この第１のスイッチ回路３０は、増幅器２２に対する電源供給部Ｖｅに接続され、パルス信号Ｐが入力されていない期間において増幅器２２に対する電源供給部Ｖｅによる電源供給をオフさせて発振部２１を発振停止状態とすると共に、パルス信号Ｐが入力されている期間において増幅器２２に対する電源供給部Ｖｅによる電源供給をオンさせて発振部２１を発振状態にする。
上記のように、発振部２１の増幅器２２に対する電源供給部Ｖｅを制御して発振動作の切換えを行う手法は、最も確実にリークを防ぐことができる手法であると共に、電力消費を最も少なくすることができるので、低消費電力が求められるＵＷＢレーダに最適な手法であると言える。
ただし、この手法では、電源供給時に、発振部２１が発振状態となるまでに時間がかかる場合がある。
しかるに、例えば、１ｎｓのような幅の狭いパルス信号Ｐを用いるＵＷＢレーダの場合、このパルス幅に比べて十分短い時間に発振状態に移行させる必要がある。
そこで、このレーダ用発振器２０では、例えば、第１のスイッチ回路３０と逆のタイミング関係で開閉動作する第２のスイッチ回路４０を用いるようにしている。
このようにすると、パルス信号Ｐが入力されていない期間において、この第２のスイッチ回路４０を閉じてＬＣ共振器２３に所定電流を流しておき、パルス信号Ｐが入力されるタイミングに第２のスイッチ回路４０を開いてＬＣ共振器２３への電流供給を急激に停止させて、発振部２１の発振動作が起動されるのを促進させることができる。
すなわち、この第２のスイッチ回路４０が開いてＬＣ共振器２３に対する電流供給が断たれたときに、ＬＣ共振器２３の主としてインダクタンス成分に生じる大きな逆起電力による過渡現象でもって、ＬＣ共振器２３の共振周波数で減衰振動する信号が生じ、この減衰振動信号が帰還回路２４を介して増幅器２２に入力されることにより、発振部２１の発振動作が起動されるのを促進させるようにしている。
したがって、例えば、図２の（ａ）に示すようなパルス信号Ｐの立ち上がりタイミングに、図２の（ｂ）に示すように、ほとんど遅れなく立ち上がる発振信号Ｓを発振部２１から得ることができる。
この場合、図２の（ａ）に示したようにパルス信号Ｐの入力状態がハイレベル、パルス信号Ｐの非入力状態がローレベルの正論理のパルス信号Ｐを用いるのに代えて、パルス信号Ｐの非入力状態がハイレベル、パルス信号Ｐの入力状態がローレベルの負論理のパルス信号を用いるようにしてもよい。
なお、ＬＣ共振器２３のＱの低下によって発振周波数が不安定になる場合には、入力インピーダンスが高いエミッタフォロア等のバッファを介して、ＬＣ共振器２３と帰還回路２４の間を接続したり、発振信号Ｓを出力させるような構成にしてもよい。
（第２実施形態）
図３は、本発明を適用した第２の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。
この第２の実施形態が適用される図３の構成は、負論理のパルス信号Ｐを受けるレーダ用発振器２０のより具体的な回路例を示すものである。
図３のレーダ用発振器２０の発振部２１は、コイルＬ１とコンデンサＣ１の並列接続で形成される第１のＬＣ共振器２３ａと、この第１のＬＣ共振器２３ａを負荷とする第１のトランジスタＱ１と、この第１のトランジスタＱ１のベース抵抗Ｒ１とからなる第１の増幅器２２ａを備えている。
また、このレーダ用発振器２０の発振部２１は、コイルＬ２とコンデンサＣ２の並列接続で形成される第２のＬＣ共振器２３ｂと、この第２のＬＣ共振器２３ｂを負荷とするトランジスタＱ２と、このトランジスタＱ２のベース抵抗Ｒ２からなる第２の増幅器２２ｂを有している。
ここで、トランジスタＱ１のコレクタ（増幅器２２ａの出力）とトランジスタＱ２のベース（増幅器２２ｂの入力）との間は、バッファをなすトランジスタＱ３によるエミッタフォロアを介して接続されている。
また、トランジスタＱ２のコレクタ（増幅器２２ｂの出力）とトランジスタＱ１のベース（増幅器２２ａの入力）との間は、バッファをなすトランジスタＱ４によるエミッタフォロアを介して接続されている。
両トランジスタＱ１、Ｑ２の各ベース抵抗Ｒ１、Ｒ２は、電源供給部（負電源）Ｖｅに接続されている。
また、両トランジスタＱ１、Ｑ２の各エミッタは、第１のスイッチ回路３０をなすトランジスタＱ５及び抵抗Ｒ３を介して電源供給部（負電源）Ｖｅに接続されている。
この発振部２１は、トランジスタＱ１、Ｑ２が交互にオンオフして発振動作を継続する発振器であり、一方の増幅器２２ａを増幅器の主体とすれば、他方の増幅器２２ｂは、増幅器２２ａの出力を増幅器２２ｂで反転増幅して増幅器２２ａの入力側に正帰還するための帰還回路２４を構成していることになる。
また、別の見方をすれば、この発振部２１は、各ＬＣ共振器２３ａ、２３ｂを負荷としてもつ同一の増幅回路（２２ａ、２２ｂ）を２段縦列接続し、その出力信号を入力に正帰還させるようにした発振器であると考えることもできる。
そして、この発振部２１は、第１のスイッチ回路３０がオン（閉）状態になれば、トランジスタＱ１、Ｑ２に電源が供給され、各ＬＣ共振器２３ａ、２３ｂの共振周波数（予め等しく設定しておく）で発振状態となる。
この構成の発振部２１では、位相が互いに反転した２相の発振信号Ｓ１、Ｓ２を出力させることができる。
また、トランジスタＱ３、Ｑ４によるエミッタフォロア型のバッファは、各ＬＣ共振器２３ａ、２３ｂのＱを低下させないために挿入されている。
したがって、Ｑの低下が問題にならない場合には、トランジスタＱ３、Ｑ４によるエミッタフォロア型のバッファを省略してトランジスタＱ１、Ｑ２の間を直結することも可能である。
また、バッファの代わりにコンデンサを介してトランジスタＱ１、Ｑ２の間を接続する構成であってもよい。
また、この回路例の第１のスイッチ回路３０は、トランジスタＱ５で構成される。
このトランジスタＱ５のコレクタはトランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタに接続されると共に、このトランジスタＱ５のエミッタは抵抗Ｒ３を介して電源供給部（負電源）Ｖｅに接続され、さらにこのトランジスタＱ５のベースには基準電圧Ｖｒが入力されている。
そして、第２のスイッチ回路４０は、トランジスタＱ６で構成される。
このトランジスタＱ６のコレクタは一方の共振器２３ａに接続されると共に、このトランジスタＱ６のエミッタはトランジスタＱ６のエミッタに接続され、さらにこのトランジスタＱ６のベースにはパルス信号Ｐが入力されている。
ここで、基準電圧Ｖｒは、パルス信号Ｐのハイレベルとローレベルの中間の電圧であり、例えば、前記電源供給部（負電源）Ｖｅの電圧より１ボルト程度高く、且つ、パルス信号ＰがハイレベルになってトランジスタＱ６がオンしたときの該トランジスタＱ６のエミッタと抵抗Ｒ３との接続点の電圧に該トランジスタＱ６のベース・エミッタ間の電圧降下分Ｖｂｅ（０．６〜０．７Ｖ）を加えた電圧より低くなるように設定されている。
したがって、パルス信号Ｐがハイレベル（パルス信号Ｐの非入力状態）のとき、第１スイッチ回路３０のトランジスタＱ５はオフ状態になると共に、第２スイッチ回路４０のトランジスタＱ６がオン状態となる。
このため、このパルス信号Ｐの非入力状態のときには、発振部２１のトランジスタＱ１、Ｑ２に対して電源供給部（負電源）Ｖｅからの電源電圧が供給されないことにより、発振部２１は発振停止状態にあると共に、トランジスタＱ６を介して第１のＬＣ共振器２３ａに所定電流が流されている状態にある。
また、パルス信号Ｐがローレベル（パルス信号Ｐの入力状態）になると、第１スイッチ回路３０のトランジスタＱ５がオン状態になると共に、第２のスイッチ回路４０のトランジスタＱ６がオフ状態に切り変わる。
このため、このパルス信号Ｐの入力状態のときには、発振部２１が発振状態となると共に、第１のＬＣ共振器２３ａへの電流供給が急激に停止されるので、前述したような過渡現象により発振動作が速やかに起動されるのが促進される。
なお、上記回路例のように負論理のパルス信号Ｐを用いるのに代えて、正論理のパルス信号を用いる場合には、トランジスタＱ５のベースにパルス信号Ｐを入力すると共に、トランジスタＱ６のベースに基準電圧Ｖｒを入力するように構成すればよい。
また、上記回路例のように負論理のパルス信号Ｐを用いるのに代えて、正論理のパルス信号を用いる場合には、トランジスタＱ５、Ｑ６の各エミッタをそれぞれ独立に電源供給部（負電源）Ｖｅへ接続すると共に、正論理のパルス信号ＰをトランジスタＱ５のベースに入力し、さらにパルス信号Ｐを反転した信号をトランジスタＱ６のベースに入力するように構成してもよい。
（第３実施形態）
図４は、本発明を適用した第３の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。
なお、図４において、前述した図３に示す第２の実施形態によるレーダ用発振器と同様に構成される部分については、図３のそれらと同一参照符号を付して説明を省略するものとする。
図４は、本発明を適用した第３の実施形態によるレーダ用発振器として、第１及び第２のＬＣ共振器２３ａ、２３ｂのＱをより高くするために、バッファを形成するトランジスタＱ３、Ｑ４の各ベースを、第１及び第２のＬＣ共振器２３ａ、２３ｂそれぞれのコイルＬ１、Ｌ２の中間タップに接続すると共に、さらに、出力用バッファとしてトランジスタＱ７、Ｑ８（これらのトランジスタの電源回路は図示を省略する）を設けた例である。
図５は、図４に示す第３の実施形態によるレーダ用発振器の応答特性（シミュレーション結果）を示す特性図である。
図５の（ａ）に示すような幅１ｎＳのパルス信号Ｐの立ち下がり（負論理で示す）に対して、発振信号Ｓは、図５の（ｂ）に示すように直ちに応答し、ほぼ０．３ｎＳで十分なレベルに達しているのが分かる。
（第４実施形態）
図６は、本発明を適用した第４の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。
なお、図６において、前述した図３及び図４に示す第２及び第３の実施形態によるレーダ用発振器と同様に構成される部分については、図３及び図４のそれらと同一参照符号を付して説明を省略するものとする。
図６は、本発明を適用した第４の実施形態によるレーダ用発振器として、第１及び第２のＬＣ共振器２３ａ、２３ｂとして、λ／４型の伝送線路（例えば、コプレーナ線路）の共振作用を利用した例である。
図７は、図６に示す第４の実施形態によるレーダ用発振器の応答特性（シミュレーション結果）を示す特性図である。
図７の（ａ）に示すように、幅１ｎＳのパルス信号Ｐの立ち下がりに対して、発振信号Ｓは直ちに応答し、ほぼ０．２ｎＳで十分なレベルに達している。
このように、本発明を適用した各実施形態によるレーダ用発振器は、発振部２１に対する電源をオンオフ制御してバースト状の信号を出力する構成とすると共に、電源供給停止時にＬＣ共振器に電流を流しておき、電源供給開始時にＬＣ共振器への電流供給を停止させることにより、パルスに対する発振信号の応答速度を極めて速くすることができると共に、リークが原理的に発生せず、低消費電力が要求されるＵＷＢレーダに好適である。
また、本発明を適用した各実施形態によるレーダ用発振器は、リークが原理的に発生しないため、ＵＷＢのうち、前記したＲＲ電波発射禁止帯から十分離れた位置にスペクトラムを配置することができ、ＦＣＣの勧告を遵守したＵＷＢレーダシステムの実現に寄与することができる。
（第５実施形態）
図８は、本発明を適用した第５の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。
なお、図８において、前述した図３、図４及び図６に示す第２、第３及び第４の実施形態によるレーダ用発振器と同様に構成される部分については、図３、図４及び図６のそれらと同一参照符号を付して説明を省略するものとする。
本発明を適用した第５の実施形態によるレーダ用発振器では、上記した各実施形態による回路例において、発振動作停止中に一方のＬＣ共振器２３ａに電流を流しておき、その電流供給を停止させて発振部２１の発振動作の起動を促進するようにしているのに代えて図８に示すように構成する。
すなわち、図８に示すように、本発明を適用した第５の実施形態によるレーダ用発振器では、第２のスイッチ回路４０にトランジスタＱ９、Ｑ１０及び抵抗Ｒ４が追加されている。
そして、この第２のスイッチ回路４０に負論理のパルス信号Ｐが入力されるタイミングに第１のＬＣ共振器２３ａの電流供給を停止させ、第２のＬＣ共振器２３ｂに電流を供給することにより、第１及び第２のＬＣ共振器２３ａ、２３ｂに互いに反転した信号を生じさせ、発振部２１に対して発振動作の起動をさらに高速となるように促進することができる。
上記した各実施形態による回路例において、一つのパルス信号Ｐのレベルに応じてオンオフする単純なスイッチで構成できることから、発振部２１に対する電源供給を停止している間中、ＬＣ共振器に所定電流を流している。
しかるに、ＬＣ共振器に電流を流す期間は、発振部２１に対する電源供給停止期間のうち、その電源供給が開始される直前までの一部の期間にしてもよい。
ただし、その場合には、パルス信号Ｐと位相が異なる別のパルス信号を用い、その別のパルス信号を第２のスイッチ回路４０に与えて、ＬＣ共振器への電流供給を制御することにより、発振部２１に対して発振動作を起動させる。
また、上記した各実施形態は、ＬＣ共振器に対する電流供給を急激に停止させて、発振部２１の発振動作の起動を促進し、発振信号を速く立ち上げている。
しかるに、Ｑが高いＬＣ共振器を用いた発振器の場合、発振部２１に対する電源供給を停止した後も発振信号が直ぐには収束せず、発振信号の立ち下がり部分が尾を引いてしまう状態となることにより、発振信号の出力時間が所定のパルス幅より長くなってしまうという問題が発生するおそれがある。
これを解決する一つの方法として、ＬＣ共振器を短絡することが考えられる。
その場合には、発振部２１に対して電源供給を停止した直後の一定期間だけＬＣ共振器の両端を短絡させると共に、その後から電源供給開始の直前までＬＣ共振器に電流を流すことにより、発振部２１に対して発振動作の起動を促進させるように構成すればよい。
（第６実施形態）
図９は、本発明を適用した第６の実施形態によるレーダ用発振器の構成を説明するために示すブロック図である。
なお、図９において、前述した図３、図４、図６及び図８に示す第２、第３、第４及び第５の実施形態によるレーダ用発振器と同様に構成される部分については、図３、図４、図６及び図８のそれらと同一参照符号を付して説明を省略するものとする。
本発明を適用した第６の実施形態によるレーダ用発振器では、上記した各回路例のように第１及び第２のＬＣ共振器２３ａ、２３ｂを有し、互いに位相が反転した２相の発振信号を出力する構成の発振部２１の場合には、発振部２１に対する電源供給停止時に第１及び第２のＬＣ共振器の出力端同士を接続して、２相の発振信号の残留分を相殺させるようにしている。
すなわち、図９に示すように、本発明を適用した第６の実施形態によるレーダ用発振器では、第１及び第２のＬＣ共振器２３ａ、２３ｂの出力端の間に互いに逆方向に接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、トランジスタＱ１１、Ｑ１２及び抵抗Ｒ４からなる第３のスイッチ回路５０が設けられている。
そして、この第３のスイッチ回路５０に対する負論理のパルス信号Ｐの入力が停止したときにトランジスタＱ１１をオンさせることにより、ダイオードＤ１、Ｄ２をオン状態にする。
これにより、第１及び第２のＬＣ共振器２３ａ、２３ｂの出力端の間が交流的に短絡され、電源供給停止後の両出力端に現れる互いに反転した発振信号の残留分を相殺させ、２相の発振信号の残留分を急速に収束させる。
なお、この発振器２０で、パルス信号Ｐがローレベル（パルス入力期間）のとき、トランジスタＱ１１およびダイオードＤ１、Ｄ２がオフ状態となるので、第３のスイッチ回路５０は発振動作に何ら影響を与えない。
また、上記の第３のスイッチ回路５０と前記した第２のスイッチ回路４０を併用することにより、発振部２１がパルス信号Ｐの入力タイミングに遅れることなく発振を開始すると共に、入力停止タイミングに遅れることなく収束するバースト状の発振信号を得ることができる。
また、前記した各回路例のように２つのＬＣ共振器を用いるのに代えて、一つのＬＣ共振器で発振動作する構成のレーダ用発振器についても、本発明を同様に適用することができる。
したがって、以上のような本発明によれば、従来技術の問題を解決して、リークを発生させることなく、レーダ波の送信タイミングを示すパルス信号に対する応答速度を速くして発振信号の断続出力が可能なレーダ用発振器を提供することができる。

Claims (6)

  1. 増幅器と、該増幅器に接続され、少なくともインダクタンス成分とキャパシタンス成分とを有して所定の共振周波数で共振するＬＣ共振器と、前記増幅器の出力側から前記増幅器の入力側に正帰還をかける帰還回路とを有し、前記ＬＣ共振器の共振周波数によって決まる周波数の発振信号を出力する発振部と、
    前記発振部の前記増幅器に対する電源供給部に接続され、前記発振信号をレーダ波として送信するための送信期間を示すパルス信号が入力されていない期間において前記増幅器に対する前記電源供給部による電源供給をオフさせて前記発振部を発振停止状態とすると共に、前記パルス信号が入力されている期間において前記増幅器に対する前記電源供給部による電源供給をオンさせて前記発振部を発振状態にする第１のスイッチ回路と、
    前記発振部の前記ＬＣ共振器に対する電源供給部に接続され、前記パルス信号が入力されていない期間で且つ前記パルス信号が入力される直前までの所定期間において前記ＬＣ共振器に対する電源供給部による電源供給をオンさせて前記ＬＣ共振器に所定電流を供給すると共に、前記パルス信号が入力されるタイミングに前記ＬＣ共振器に対する電源供給部による電源供給をオフさせて前記ＬＣ共振器への前記所定電流の供給を停止させることにより、前記発振部の発振動作の起動を促進する第２のスイッチ回路と、
    を具備し、
    前記ＬＣ記共振器は、それぞれ、コイルとコンデンサとによる並列共振回路で形成されている第１及び第２のＬＣ共振器とを含み、
    前記増幅器は、コレクタ側に前記第１のＬＣ共振器が接続された第１のトランジスタを含み、
    前記帰還回路は、コレクタ側に前記第２のＬＣ共振器が接続された第２のトランジスタを含み、前記第１のトランジスタのコレクタまたは前記第１のＬＣ共振器から出力される信号を前記第２のトランジスタのベースで受けて、該第２のトランジスタのコレクタまたは前記第２のＬＣ共振器から出力される信号を前記第１のトランジスタのベースに入力するように構成されていることを特徴とするレーダ用発振器。
  2. 前記第１及び第２のＬＣ共振器の各コイルは、それぞれ、中間タップを有し、
    前記帰還回路には、それぞれ、前記各コイルの中間タップと前記第１及び第２のトランジスタの各ベースとの間に接続された第１及び第２のバッファが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ用発振器。
  3. 前記第１及び第２のＬＣ共振器は、それぞれ、λ／４伝送路で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ用発振器。
  4. 前記パルス信号の入力が停止したときから所定時間が経過するまで、前記第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器の各出力端を接続させることにより、前記発振信号の収束を促進させる第３のスイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ用発振器。
  5. 前記パルス信号の入力が停止したときから所定時間が経過するまで、前記第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器の各出力端を接続させることにより、前記発振信号の収束を促進させる第３のスイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載のレーダ用発振器。
  6. 前記パルス信号の入力が停止したときから所定時間が経過するまで、前記第１のＬＣ共振器と第２のＬＣ共振器の各出力端を接続させることにより、前記発振信号の収束を促進させる第３のスイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載のレーダ用発振器。
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