JP5255587B2 - Limiter circuit - Google Patents
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Description
この発明は、高周波帯で使用する、ダイオードを用いたリミッタ回路に関するものである。 The present invention relates to a limiter circuit using a diode used in a high frequency band.
高周波帯で用いられるリミッタ回路は、主にレーダー装置のレーダーアンテナと受信機の間に配置され、レーダーパルス送信時に漏洩する送信信号や、アンテナのアクティブインピーダンスにより反射される大電力の送信信号が、受信機に印加されないようにするための保護回路として動作する。 The limiter circuit used in the high frequency band is mainly arranged between the radar antenna and the receiver of the radar device, and the transmission signal that leaks when transmitting the radar pulse and the transmission signal of high power reflected by the active impedance of the antenna, It operates as a protection circuit to prevent it from being applied to the receiver.
従来のリミッタ回路を図4に示す。従来のリミッタ回路では、入力端10a及び出力端10bの間の主線路8と接地導体との間に、接続部を介して接続されたPINダイオード1a、1bと、PINダイオード1a、1bの間に挿入された、使用周波数の1/4波長の電気長を持つマイクロストリップ線路7と、PINダイオード1a、1bのインダクタンスと主線路8及び接地導体との接続部に含まれるインダクタンスを打ち消すキャパシタ6a、6bと、PINダイオード1a、1bのリターン線路2a、2bで構成されている。
A conventional limiter circuit is shown in FIG. In the conventional limiter circuit, between the main diode 8 between the
図5は図4の回路の実装図であり、マイクロストリップ線路7が誘電体基板5の表面に配置され、誘電体基板5の裏面は接地導体が設けられている。誘電体基板5上に、PINダイオード1a、1b、キャパシタ6a、6b、リターン線路2a、2bが形成されている。
FIG. 5 is a mounting diagram of the circuit of FIG. 4, in which the
このリミッタ回路に低電力の高周波信号が入力端10aから入力されたときには、PINダイオード1a、1bはオフ(OFF)状態となり、PINダイオードと接地導体間はオープンとなるため、入力された高周波信号はほとんど減衰されることなく出力端10bから出力される。一方、大電力の高周波信号がリミッタ回路に入力されたときには、PINダイオード1a、1bがオン(ON)状態となり、PINダイオードと接地導体間がショートとなるため、入力された高周波信号のほとんどは反射され、出力端10bに信号は出力されず、後段の例えばレーダー受信機には入力されない。つまり、レーダー装置の受信機はリミッタ回路によって保護される。
When a low power high frequency signal is input to the limiter circuit from the
ところで、図4に示す従来のリミッタ回路では、回路の入力側に設けられたPINダイオード1aと出力側に設けられたPINダイオード1bの間には、使用する周波数帯の1
/4波長の長さで構成されたマイクロストリップ線路7が設けられている。この1/4波長の間隔は、従来のリミッタ回路において低リーケージ化を実現ために好適な距離であるが、この1/4波長のマイクロストリップ線路7を設けることにより、GHz帯以下の比較的低い周波数帯においてリミッタ回路が大きくなる要因となっていた。また、リミッタ回路が動作しない低電力の高周波信号は、広帯域に亘ってほとんど減衰することなく出力されるため、リミッタ回路の後段に接続される受信機に不要波が伝送されるという問題があった。
By the way, in the conventional limiter circuit shown in FIG. 4, there is a frequency band 1 to be used between the PIN diode 1a provided on the input side of the circuit and the
A
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、低リーケージ化するために設けられた1/4波長のマイクロストリップ線路を、チップコンデンサやチップコイルといった集中定数回路で構成することにより小形化し、全体としてコンパクトなリミッタ回路を得ようとするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a quarter-wavelength microstrip line provided for reducing leakage is configured by a lumped constant circuit such as a chip capacitor or a chip coil. By doing so, an attempt is made to obtain a limiter circuit which is miniaturized and compact as a whole.
この発明に係るリミッタ回路は、入力端と出力端を備えた高周波伝送線路に一方の端子が接続され、他方の端子が接地導体に接続された少なくとも2個のダイオードと、前記各ダイオードの高周波伝送線路に接続された端子間に接続され、チップコイルとチップコンデンサを有する集中定数回路で構成され、使用周波数において90度の電気長を有する移相回路とを備え、前記移相回路は前記使用周波数以外の周波数に対してフィルタ特性を有するローパスフィルタ回路である。
また、この発明に係るリミッタ回路は、入力端と出力端を備えた高周波伝送線路に一方の端子が接続され、他方の端子が接地導体に接続された少なくとも2個のダイオードと、前記各ダイオードの高周波伝送線路に接続された端子間に接続され、チップコイルとチップコンデンサを有する集中定数回路で構成され、使用周波数において90度の電気長を有する移相回路とを備え、前記移相回路は前記使用周波数以外の周波数に対してフィルタ特性を有するハイパスフィルタ回路である。
According to the limiter circuit of the present invention, at least two diodes having one terminal connected to a high-frequency transmission line having an input end and an output end and the other terminal connected to a ground conductor, and high-frequency transmission of each of the diodes A phase shift circuit that is connected between terminals connected to the line and is configured by a lumped constant circuit having a chip coil and a chip capacitor and having an electrical length of 90 degrees at a use frequency, and the phase shift circuit includes the use frequency This is a low-pass filter circuit having filter characteristics for frequencies other than.
The limiter circuit according to the present invention includes at least two diodes having one terminal connected to a high-frequency transmission line having an input end and an output end and the other terminal connected to a ground conductor, and each of the diodes. A phase shift circuit connected between terminals connected to the high-frequency transmission line, composed of a lumped constant circuit having a chip coil and a chip capacitor, and having an electrical length of 90 degrees at a use frequency; This is a high-pass filter circuit having filter characteristics for frequencies other than the used frequency.
この発明によれば、高周波帯で使用されるダイオードを用いたリミッタ回路において、リミッタ回路の2つのダイオード間に挿入される1/4波長のマイクロストリップ線路の代わりに、使用周波数の90度の電気長を持つローパスフィルタやハイパスフィルタといった移相回路をチップコンデンサやチップコイルなどといった集中定数回路で構成することによって、使用周波数の1/4波長の大きさが必要であったマイクロストリップ線路を小形化することが可能となるため、リミッタ回路全体が小形化され、また、集中定数回路のフィルタ特性により不要波が除去される。 According to the present invention, in a limiter circuit using a diode used in a high-frequency band, an electrical frequency of 90 degrees of the operating frequency is used instead of the quarter-wavelength microstrip line inserted between two diodes of the limiter circuit. By constructing phase shift circuits such as low-pass filters and high-pass filters with long lengths using lumped constant circuits such as chip capacitors and chip coils, the size of the microstrip line that required a quarter wavelength of the frequency used was reduced. Therefore, the entire limiter circuit is reduced in size, and unnecessary waves are removed by the filter characteristics of the lumped constant circuit.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るリミッタ回路を示す回路図である。図1において、リミッタ回路は、高周波伝送線路の一端の入力端10a側に第1のダイオード1aが、また、前記高周波伝送線路の他端の出力端10b側に第2のダイオード1bがそれぞれ並列に接続されたものからなる。第1のダイオード1aは、アノードが入力端10aに接続され、カソードが接地導体に接続されている。同様に、第2のダイオード1bは、アノードが出力端10bに接続され、カソードが接地導体に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit diagram showing a limiter circuit according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the limiter circuit includes a first diode 1a on the
第1のダイオード1aと入力端10aとの間及び第2のダイオード1bと出力端10bとの間には第1のダイオード1aと第2のダイオード1bの直流リターン線路2a、2bがそれぞれ接続されている。この直流リターン線路は使用周波数で先端短絡の1/4波長にすることにより、直流リターン線路を接続する点ではインピーダンスが無限大になり、使用周波数にはほとんど影響を与えることがなくなる。
第1のダイオード1aのアノードと第2のダイオード1bのアノードの間には、移相回路であるローパスフィルタ回路3が接続されている。ローパスフィルタ回路3は、並列に接続された第1、第2のコンデンサ3b、3cと、第1のコンデンサ3bと第2のコンデンサ3cの間に直列に接続されたコイル3aで構成された集中定数回路で、使用周波数帯で信号が阻止されることなく通過する特性と、使用周波数で90度の電気長を持つ。
A low-
図2はこの発明の実施の形態1に係るリミッタ回路の実装図である。リミッタ回路は、樹脂基板5上に形成された高周波伝送線路である主線路と、この主線路に接続するように実装されるダイオード1a、1b、コンデンサ3b、3c、コイル3a、及び直流リターン線路2a、2bで形成される。
FIG. 2 is a mounting diagram of the limiter circuit according to the first embodiment of the present invention. The limiter circuit includes a main line that is a high-frequency transmission line formed on the
誘電体からなる樹脂基板5の裏面には接地導体が設けられている。ダイオード1a、1bは例えばPINダイオードであり、アノードは主線路に接続され、カソードはスルーホールを介して接地導体に接続されている。樹脂基板5上のローパスフィルタ回路3はチップコイル3a、及びチップコンデンサ3b、3cからなる。さらに、直流リターン線路2a、2bが形成されている。コンデンサ3b、3c及び直流リターン線路2a、2bの一端はスルーホールを介して接地導体に接続されている。
A ground conductor is provided on the back surface of the
ここで、比誘電率4の樹脂基板5上にローパスフィルタ回路3を構成した場合、従来構成における1/4波長のマイクロストリップ線路では、1GHzでは約42mmの長さとなり、リミッタ回路全体の大きさの大半を占めることとなる。これに対して、図2の実装図において、第1と第2のダイオード1aと1bの間に設けられた90度の電気長を持つローパスフィルタ回路3を、3.2mm×1.6mm角のチップコイル3aと、第1と第2のチップコンデンサ3bと3cで構成した場合、ローパスフィルタ回路3の大きさは10mm程度となり、小形化が可能となる。
Here, when the low-
次にリミッタ回路の動作を説明する。入力端10aから入力される高周波の信号レベルが十分低い場合、第1のダイオード1aと第2のダイオード1bは動作することがないため等価的にオープンとみなすことができる。そのため、入力端10aから入力される高周波信号は、ローパスフィルタ回路3を通過しながら、殆ど損失することなく出力端10bに出力される。
Next, the operation of the limiter circuit will be described. If the high-frequency signal level input from the
入力端10aから入力される高周波信号の信号レベルが十分高い場合には、ダイオード1aには第1の直流リターン線路2aを介して整流電流が流れ、第2のダイオード1bには第2の直流リターン線路2bを介して整流電流が流れることになり、ダイオード1a、1bはオン状態となり、等価的にショートとみなすことができるため、入力端1aから入力される高周波信号の大部分はダイオード1aと1bに接続された接地導体で反射される。ここで、ダイオード1aと1bの間に設けられたローパスフィルタ回路3は90度の電気長をもっていることにより、低リーケージ化を実現することができ、入力信号は出力端10bから殆ど出力されることがなくなる。さらに、ローパスフィルタ回路3により、使用周波数より低周波の信号が除去される。
When the signal level of the high-frequency signal input from the
実施の形態2.
図3は実施の形態2に係るリミッタ回路を示す回路図である。図3において、リミッタ回路は、高周波伝送線路の一端の入力端10a側に第1のダイオード1aが、前記高周波伝送線路の他端の出力端10b側に第2のダイオード1bがそれぞれ並列に接続されたものからなる。第1のダイオード1aは、アノードが入力端10aに接続され、カソードが接地導体に接続されている。同様に第2のダイオード1bは、アノードが出力端10bに接続され、カソードが接地導体に接続されている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a limiter circuit according to the second embodiment. In FIG. 3, the limiter circuit includes a first diode 1a connected in parallel to one end of the high frequency transmission line and a
第1のダイオード1aのアノードと第2のダイオード1bのアノードの間には、移相回路であるハイパスフィルタ回路4が接続されている。ハイパスフィルタ回路4は、高周波伝送線路の主線路に対して並列に接続された第1、第2のコイル4b、4cと、第1のコイル4bと第2のコイル4cの間に直列に接続されたコンデンサ4aで構成された集中定数回路で、使用周波数帯で信号が阻止されることなく通過する特性と、使用周波数で90度の電気長を持つ。
A high-pass filter circuit 4 that is a phase shift circuit is connected between the anode of the first diode 1a and the anode of the
実施の形態1で使用した直流リターン線路2aと2bは、ダイオードと主線路の間にインダクタンスを打ち消すコンデンサを挿入しない場合には、ハイパスフィルタ回路4で使用している第1のコイル4bと第2のコイル4cで代替しているため不要となり、部品点数が少なくなるため、リミッタ回路の実装サイズは実施の形態1よりも小さくなり、小形化を図ることができる。なお、図示していないが、実施の形態2のリミッタ回路も、実施の形態1の図2に示すように、各要素を誘電体からなる樹脂基板上に、マイクロストリップと、PINダイオードと、チップコンデンサと、チップコイルの形で実装して構成することができる。
The
次にリミッタ回路の動作を説明する。入力端10aから入力される高周波の信号レベルが十分低い場合、第1のダイオード1aと第2のダイオード1bは動作することがないため、等価的にオープンとみなすことができる。そのため、入力端1aから入力される高周波信号はハイパスフィルタ回路4を通過しながら、殆ど損失することなく出力端10bに出力される。
Next, the operation of the limiter circuit will be described. When the high-frequency signal level input from the
入力端10aから入力される高周波信号の信号レベルが十分高い場合には、ダイオード1aにはハイパスフィルタ回路4にある第1のコイル4bを介して整流電流が流れ、第2のダイオード1bには第2のコイル4cを介して整流電流が流れることになり、オン状態となる。両ダイオードは等価的にショートとみなすことができるため、入力端10aから入力される高周波信号の大部分はダイオード1aと1bに接続された接地導体で反射される。ここで、ダイオード1aと1bの間に設けえられたハイパスフィルタ回路4は90度の電気長をもっていることにより、低リーケージ化を実現することができ、入力端10aから入力された高周波信号は出力端10bから殆ど出力されることがなくなる。さらに、ハイパスフィルタ回路4により、使用周波数より高周波の信号が除去される。
When the signal level of the high-frequency signal input from the
1a、1b ダイオード、
2a、2b 直流リターン線路、
3 ローパスフィルタ回路、
3a チップコイル、
3b、3c チップコンデンサ、
4 ハイパスフィルタ回路、
4a チップコンデンサ、
4b、4c チップコイル、
5 樹脂基板、
10a 入力端、
10b 出力端。
1a, 1b diode,
2a, 2b DC return line,
3 Low-pass filter circuit,
3a chip coil,
3b, 3c chip capacitors,
4 High-pass filter circuit,
4a Chip capacitor,
4b, 4c chip coil,
5 Resin substrate,
10a input end,
10b Output end.
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