JPH06216685A - ダイオードリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 調整が面倒なループ結合を用いず、また、Ｉ
層幅が厚いＰＩＮダイオ−ドを使用しても、スパイク状
の漏れ電力が発生したり、ＲＦ電力の吸収で破壊したり
することがなく、量産性に富む自己励起形のダイオ−ド
リミッタを提供すること。 【構成】 リッジ導波管１１のリッジ部１２とこれと対
向する管壁に、それぞれ中心線を共通にするねじ穴１
５、１６を形成する。そして、ねじ穴１５に螺入される
ねじ部品１７と、ねじ穴１６に螺入されるねじ部品１９
との間に、ＰＩＮダイオード２２およびこのＰＩＮダイ
オードに順方向のバイアス電圧を加える検波ダイオード
２３と抵抗２４との並列接続回路を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスレーダなどに使
用されるダイオードリミッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ここで、ダイオードリミッタが使用され
るパルスレーダについて、図４の回路構成図で説明す
る。

【０００３】４１はレ−ダ送信信号を生成するマグネト
ロンである。マグネトロン４１で生成された送信信号
は、サーキュレータ４２を経てアンテナ４３から放射さ
れる。また、目標からの反射波は、アンテナ４３で受信
されサーキュレータ４２を通って、ダイオードリミッタ
４４に入る。ダイオードリミッタ４４を通過した反射波
は、レ−ダ受信機４５に加えられ、目標の検出が行われ
る。

【０００４】なお、ダイオードリミッタ４４は、入射す
るマイクロ波（以下ＲＦと言う。）電力の大きさによっ
てインピーダンスが変化し、所定レベル以上のＲＦ電力
を通さないようにしている。

【０００５】つまり、サーキュレータ４２から漏洩して
くる送信信号や、近距離の目標で反射しアンテナ４３か
ら入ってくる過大なレ−ダ信号などが、レ−ダ受信機４
５に直接加わらないようにレ−ダ受信機４５を保護する
役目を持っている。

【０００６】なお、過大な電力のレ−ダ信号からレ−ダ
受信機４５を保護するダイオードリミッタ４４の耐電力
は、そこに使用されるＰＩＮダイオ−ドの耐電力で決定
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、ＰＩＮダイ
オ−ドを複数個用いる多段構成のダイオードリミッタ
は、レ−ダ信号の入射してくる側から初段目に最も耐電
力の大きなＰＩＮダイオ−ドを使用する。また、多段構
成のダイオードリミッタは、ＰＩＮダイオ−ドを２個を
用いる２段構成のダイオードリミッタが最も一般的であ
る。

【０００８】このため、初段（レーダ信号の入射方向
側）のＰＩＮダイオ−ドには、Ｉ層幅が厚く耐電力が大
きいもの、そして次段のＰＩＮダイオ−ドにはＩ層幅が
薄くスイッチング速度の早いものが使用される。

【０００９】なお、ダイオードリミッタの耐電力を大き
くするためには、初段のＰＩＮダイオ−ドのＩ層幅を厚
くすることが最も効果的な考えである。しかし、外部バ
イアスを必要としない自己励起形リミッタに使用するＰ
ＩＮダイオ−ドは、そのＩ層幅に上限値がある。

【００１０】Ｉ層幅の上限値は、Ｎ．Ｊ．Ｂｒｏｗｎ
（ＩＥＥＥ、ＭＴＴ−１５、Ｄｅｃ．１９６７、Ｄｅｓ
ｉｇｎ Ｃｏｎｃｅｐｔ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅ
ｒ ＰＩＮ Ｄｉｏｄｅ Ｌｉｍｉｔｉｎｇの項を参
照。）によって、実験的に見出されており、動作周波数
をｆ（ＭＨｚ）、Ｉ層幅の上限値をＷ（μｍ）とする
と、ほぼ、Ｗ＝３００／（ｆ）^1/2 （μｍ）の関係があ
る。

【００１１】例えば、動作周波数が１００ＭＨｚの場合
は３０μｍ、動作周波数が１０ＧＨｚの場合は３μｍと
なる。

【００１２】ＰＩＮダイオ−ドのＩ層幅が上限値を越え
ると、スパイク状の漏れ電力が発生し易すくなると共
に、ＰＩＮダイオ−ドが過大なＲＦ電力を吸収して破壊
し易すくなる。

【００１３】逆に、Ｉ層幅が薄いとＰＩＮダイオ−ドの
容量が増加するため、接合面積を小さくして容量の増加
を抑えることができるが、接合面積を小さくすると熱抵
抗が大きくなり大電力が扱えなくなる。

【００１４】しかし、上記したようなＰＩＮダイオ−ド
の欠点を補ういくつかの方法が提案されている。

【００１５】その一つの導波管形ダイオードリミッタに
ついて、図５を参照して説明する。５１は導波管で、導
波管５１はほぼ矩形の開口５２を有し、ＰＩＮダイオ−
ド５３が並列に接続される。

【００１６】なお、ＰＩＮダイオ−ド５３は金属のねじ
付き支持台５４と支持棒５５に圧着固定される。支持棒
５５の他端は導波管５１管壁の外側に延び、ナット５６
で固定されている。また、支持棒５５の他端は、誘電体
５７、５８で導波管５１の管壁と直流的に絶縁される。

【００１７】ＰＩＮダイオ−ド５３の前方、即ち信号の
到来方向には検波ダイオ−ド５９が配置される。検波ダ
イオ−ド５９は両端にリード線６０、６１が形成されて
おり、一方のリード線６０は一部がループ状に形成さ
れ、その部分は導波管５１内に位置している。もう一方
のリード線６１は導波管５１の管壁の外側まで延び、支
持棒５５と電気的に接続される。また、リード線６１は
抵抗６２に接続され、抵抗６２の一端は導波管５１の管
壁に接地される。

【００１８】上記した構造のダイオードリミッタでは、
入射電力の一部がリード線６０のループ状部分によって
検波ダイオ−ド５９に加えられ、抵抗６２の両端に直流
の検波電圧が発生する。

【００１９】この検波電圧は支持棒５５を経てＰＩＮダ
イオ−ド５３に印加される。

【００２０】なお、検波ダイオ−ド５９の極性は、検波
電圧がＰＩＮダイオ−ド５３を導通する方向に設定され
ており、ＰＩＮダイオ−ド５３はスイッチとして動作す
る。この結果、ＰＩＮダイオ−ド５３にバイアス電圧が
供給され、Ｉ層幅が自己励起形リミッタとして使用でき
る厚みより厚くても、上記したようにスパイク状の漏れ
電力が発生したり、また過大な高周波電力を吸収して破
壊するなどの欠点は解消される。

【００２１】しかし、上記構成のダイオードリミッタで
は、検波ダイオ−ド５９の装着や調整が困難である。

【００２２】例えば、検波ダイオ−ド５９のループ状部
分の結合が強いとＲＦ電力の挿入損が増加し、また、過
大なＲＦ電力が入射したときなど検波ダイオ−ド５９自
体が焼損することもある。

【００２３】一方、ループ状部分の結合が弱いと検波電
圧が低く、ＰＩＮダイオ−ド５３に十分なバイアスを与
えることができない。このため、ＰＩＮダイオ−ド５３
が過大なＲＦ電力を吸収し破損しやすくなる。

【００２４】さらに、検波ダイオ−ド５９の配置や構造
が量産に適さないという問題もある。 本発明は、上記
事情を考慮してなされたもので、調整が面倒なループ結
合を用いず、また、Ｉ層幅が厚いＰＩＮダイオ−ドを使
用しても、スパイク状の漏れ電力が発生したり、ＲＦ電
力の吸収で破壊したりすることがなく、量産性に富む自
己励起形のダイオ−ドリミッタを提供することを目的と
する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明のダイオードリミ
ッタは、ほぼ矩形状の開口を有し、幅が広い方の管壁の
少なくとも一方にリッジ部が形成され、かつ、前記リッ
ジ部および他方の管壁にそれぞれ中心線を共通にして形
成された第１および第２のねじ穴を有するリッジ導波管
と、前記第１のねじ穴に螺入される第１の金属ねじ部品
と、前記第２のねじ穴に螺入される第２の金属ねじ部品
と、前記第２のねじ穴周辺の管壁に接する誘電体と、こ
の誘電体を前記管壁との間に挟んで位置する支持台と、
前記第１の金属ねじ部品の中央に一部が螺入され、前記
支持台との間にＰＩＮダイオードを固定する支持棒と、
前記支持台と前記第２の金属ねじ部品との間に固定さ
れ、前記ＰＩＮダイオードに順方向のバイアス電圧を加
える検波ダイオードと抵抗との並列接続回路とを具備し
ている。

【００２６】また、ほぼ矩形状の開口を有し、幅が広い
方の２つの管壁それぞれにリッジ部が形成され、前記各
リッジ部にそれぞれ中心線を共通にして形成された第１
および第２のねじ穴を有するリッジ導波管と、前記第１
のねじ穴に螺入される第１の金属ねじ部品と、前記第２
のねじ穴に螺入される第２の金属ねじ部品と、前記第２
のねじ穴周辺のリッジ部に接する誘電体と、この誘電体
を前記リッジ部との間に挟んで位置する支持台と、前記
第１の金属ねじ部品の中央に一部が螺入され、前記支持
台との間にＰＩＮダイオードを固定する支持棒と、前記
支持台と前記第２の金属ねじ部品との間に固定され、前
記ＰＩＮダイオードに順方向のバイアス電圧を加える検
波ダイオードと抵抗との並列接続回路とを具備してい
る。

【００２７】また、前記検波ダイオードと抵抗との並列
接続回路が一つのパッケージに収納されている。

【００２８】

【作用】上記した構成のダイオ−ドリミッタにおいて、
過大なＲＦ信号が入射すると、ＲＦ電力がＰＩＮダイオ
−ドに印加されると同時に、誘電体を通してその一部が
検波ダイオ−ドに加わり、検波電流が流れる。

【００２９】そして、検波ダイオ−ドの両端に直流電圧
が発生し、ＰＩＮダイオ−ドに対し順方向電圧を印加す
る。

【００３０】この結果、ＰＩＮダイオ−ドは自己励起す
るＲＦ電力値が下がる。したがって、Ｉ層幅が自己励起
リミッタとして使用できる厚みより厚くても、過大な電
力を吸収して破壊するようなことがない。

【００３１】また、ダイオ−ドリミッタに入射するＲＦ
電力が比較的小さい場合、検波ダイオ−ドに印加される
電力は無視できる程度となり、ＰＩＮダイオ−ドに順方
向電圧が印加されず、挿入損の増加もない。

【００３２】

【実施例】本発明の一実施例について、本発明をリッジ
導波管に適用した場合を例にとり、図１を参照して説明
する。

【００３３】図１（ｂ）は本発明のダイオ−ドリミッタ
の正面図で、図１（ａ）は（ｂ）図のＡ−Ａ線部分で断
面し、その主要部分を抜き出して示している。

【００３４】１１はリッジ導波管で、導波管１１管壁の
例えば下面中央にリッジ部１２が形成されている。そし
て、導波管１１のリッジ部１２とこれに対向する導波管
１１管壁に、それぞれ中心線が共通する穴１３、１４が
形成される。このとき、リッジ部１２も穴１３の大きさ
に合わせて削除される。

【００３５】また、穴１３、１４の内面にはねじ穴１
５、１６が切られる。また、リッジ部１２に形成された
ねじ穴１５にはリング状のねじ部品１７が螺入される。
このねじ部品１７は、図１（ａ）の上下に移動でき、ね
じ部品１７の位置により、動作周波数が調整される。

【００３６】また、ねじ部品１７の中央にはねじ付支持
棒１８が螺入される。ねじ付支持棒１８は、同軸線路の
内導体として機能し、穴１３周囲の外壁を外導体とする
同軸回路を形成する。この同軸回路はねじ部品１７で短
絡される。

【００３７】一方、導波管１１の上側管壁に形成された
ねじ穴１６には誘電体２１を介して支持台２０が挿入さ
れ、導波管１１のリッジ部１２に対向する導波管壁に係
止される。誘電体２１は、支持台２０が導波管１１の管
壁と直接接触しないようにしている。

【００３８】そして、ピル形パッケージに封入されたＰ
ＩＮダイオ−ド２２は、ねじ付支持棒１８の先端と支持
台２０との間に挟まれて固定される。このとき、支持台
２０は誘電体２１を介して導波管１１の管壁２５に接し
ているので、ねじ付支持棒１８、またはねじ部品１７を
回転させＰＩＮダイオ−ド２２を支持台２０に圧着し固
定する。

【００３９】また、ピル形パッケージに封入された検波
ダイオ−ド２３は、ねじ穴１６に螺入された円板状のね
じ部品１９と支持台２０の間に固定される。そして、抵
抗２４が検波ダイオ−ド２３に並列に接続される。

【００４０】なお、検波ダイオ−ド２３の極性は、抵抗
２４の両端に発生する検波電圧がＰＩＮダイオ−ド２２
に対し順方向電圧となるように接続される。

【００４１】また、上記した誘電体２１は、ＲＦ電力に
対するバイパスコンデンサとして機能し、また、ＰＩＮ
ダイオ−ド２２と検波ダイオ−ド２３、抵抗２４とが直
流的に短絡しないように機能している。

【００４２】図２は、図１で示した本発明のダイオ−ド
リミッタを電気的な等価回路で示したもので、図１と同
一部分には同一符号を付してある。

【００４３】即ち、ＲＦ電力がＰＩＮダイオ−ド２２に
印加されると、その一部が誘電体２１を通して検波ダイ
オ−ド２３に印加される。

【００４４】検波ダイオ−ド２３にＲＦ電力が印加され
と検波電流が流れ、ＰＩＮダイオ−ド２２には順方向電
圧が印加される。そして、ＰＩＮダイオ−ド２２はスイ
ッチとして動作する。

【００４５】なお、抵抗２４は、ＲＦ電力が停止したと
きの検波電流のリターン回路として動作している。

【００４６】図３は、本発明に使用される検波ダイオ−
ド２３と抵抗２４を同一パッケージに収めた構造を示す
図で、図１と同一部分には同一番号を付している。

【００４７】ピル形パッケージ本体のマウント台３１
に、検波ダイオ−ド２３のベアチップおよび薄膜抵抗の
ように一平面上に電極がある抵抗２４がマウントされ
る。

【００４８】なお、検波ダイオ−ド２３のアノード２３
ａはボンディングワイヤ３２でパッケージの蓋３３と直
流的に接続され、また、カソード２３ｂはマウント台３
１にマウントされる。

【００４９】また、抵抗２４は、一端がボンディングワ
イヤ３２でパッケージの蓋３３に、もう一方がマウント
台３１にそれぞれ接続される。

【００５０】なお、パッケージ本体であるマウント台３
１と蓋３３とは、絶縁体であるセラミック３４で接続さ
れ、直流的に絶縁される。

【００５１】上記の構造によれば、検波ダイオ−ド２３
と抵抗２４が同一パッケージ内に収められ、検波ダイオ
−ド２３と抵抗２４の並列回路を１つの単体部品として
扱うことができ、導波管に装着する作業が容易になる。

【００５２】また、上記した実施例ではシングルリッジ
導波管の例で説明したが、本発明は、リッジ部が上下両
方の管壁に形成されたダブルリッジ導波管についても適
用できる。

【００５３】上記した本発明の構成によれば、外付けの
検波ダイオ−ドや結合ループを使用していないので部品
点数が少なく、また、組み立て、調整が簡単であり、量
産性に富んでいる。

【００５４】また、検波ダイオ−ドを装着する場所を、
導波管の軸方向に必要としないため、従来品に比べ小形
化することができる。

【００５５】なお、支持台と導波管とを絶縁する誘電体
の厚みや面積、また、検波ダイオ−ドの位置は、検波電
圧の大きさに影響があるので、検波ダイオ−ドの性能な
どを考慮して決定される。

【００５６】

【発明の効果】本発明のダイオ−ドリミッタによれば、
使用するＰＩＮダイオ−ドのＩ層幅が上限値を越えて
も、スパイク状の漏れ電力が発生したり、大きなＲＦ電
力に対しても破損することなく安定に動作する。また、
回路の構成や調整が容易になり、小形化が可能で量産性
にも富んでいる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する図である。

【図２】本発明の動作を説明する等価回路図である。

【図３】本発明に使用される回路部品の一例を説明する
図である。

【図４】ダイオ−ドリミッタが使用されるパルスレ−ダ
を説明する図である。

【図５】従来のダイオ−ドリミッタを説明する図であ
る。

【符号の説明】

１１…リッジ導波管 １２…リッジ部 １３、１４…穴 １５、１６…ねじ穴 １７、１９…ねじ部品 １８…ねじ付支持棒 ２０…支持台 ２１…誘電体 ２２…ＰＩＮダイオード ２３…検波ダイオ−ド ２４…抵抗

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ矩形状の開口を有し、幅が広い方の
   管壁の少なくとも一方にリッジ部が形成され、かつ、前
   記リッジ部および他方の管壁にそれぞれ中心線を共通に
   して形成された第１および第２のねじ穴を有するリッジ
   導波管と、前記第１のねじ穴に螺入される第１の金属ね
   じ部品と、前記第２のねじ穴に螺入される第２の金属ね
   じ部品と、前記第２のねじ穴周辺の管壁に接する誘電体
   と、この誘電体を前記管壁との間に挟んで位置する支持
   台と、前記第１の金属ねじ部品の中央に一部が螺入さ
   れ、前記支持台との間にＰＩＮダイオードを固定する支
   持棒と、前記支持台と前記第２の金属ねじ部品との間に
   固定され、前記ＰＩＮダイオードに順方向のバイアス電
   圧を加える検波ダイオードと抵抗との並列接続回路とを
   具備したダイオードリミッタ。
2. 【請求項２】 ほぼ矩形状の開口を有し、幅が広い方の
   ２つの管壁それぞれにリッジ部が形成され、前記各リッ
   ジ部にそれぞれ中心線を共通にして形成された第１およ
   び第２のねじ穴を有するリッジ導波管と、前記第１のね
   じ穴に螺入される第１の金属ねじ部品と、前記第２のね
   じ穴に螺入される第２の金属ねじ部品と、前記第２のね
   じ穴周辺のリッジ部に接する誘電体と、この誘電体を前
   記リッジ部との間に挟んで位置する支持台と、前記第１
   の金属ねじ部品の中央に一部が螺入され、前記支持台と
   の間にＰＩＮダイオードを固定する支持棒と、前記支持
   台と前記第２の金属ねじ部品との間に固定され、前記Ｐ
   ＩＮダイオードに順方向のバイアス電圧を加える検波ダ
   イオードと抵抗との並列接続回路とを具備したダイオー
   ドリミッタ。
3. 【請求項３】 前記検波ダイオードと抵抗との並列接続
   回路が一つのパッケージに収納されていることを特徴と
   する請求項１または請求項２記載のダイオードリミッ
   タ。