JPH063434A - パルスレーダの受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 局部発振器として自励式のものを用いた場合
にも、中間周波数信号を、動作周波数帯域内に容易に設
定できるパルスレ−ダの受信装置を提供する。 【構成】 高周波パルス信号の周波数をＦｒ、中間周波
数信号の周波数をＦｉ，局部発振器で生成される信号の
周波数をＦｌとした場合に、Ｆｌ＝（Ｆｒ±Ｆｉ）／２
の関係で、局部発振器から生成された信号の第２高調波
を局部発振信号として、ミキサ２２に加えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば船舶に搭載され
るパルスレ−ダの受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここで、船舶などに搭載される従来のパ
ルスレ−ダの受信装置について、図４を参照して説明す
る。

【０００３】１は、高周波パルス信号を発生するパルス
信号発生器、例えばマグネトロンである。パルス信号発
生器１で発生された高周波パルス信号は、サ−キュレ−
タ２からアンテナ３に加えられ、アンテナ３から空間へ
送出される。

【０００４】また目標物体で反射された反射波は、アン
テナ３で受信され、サ−キュレ−タ２、ダイオ−ドリミ
ッタ４を経て受信モジュ−ル５に入る。受信モジュ−ル
５で、反射波は中間周波数（以下ＩＦと言う。）信号に
変換され、出力端子６から出力される。

【０００５】なお、ダイオ−ドリミッタ４は、パルス信
号発生器１で生成された大電力の高周波パルス信号が、
サ−キュレ−タ２を漏洩するなどして受信モジュ−ル５
に直接加わらないように保護している。

【０００６】なお、上記した受信モジュ−ル５は、図５
や図６のように構成される。

【０００７】図５では、受信モジュ−ル５は高周波増幅
器１０、ミキサ１１、局部発振器１２から構成されてい
る。なお、局部発振器１２には、例えば自励式のものが
用いられ、バラクタ回路に加える電圧を調整して発振信
号の周波数を制御している。図６の受信モジュ−ル５
は、高周波増幅器がなく、ミキサ１５と局部発振器１６
から構成される。この場合も、低価格化のため局部発振
器１６は自励式のものが用いられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の受信
モジュ−ル５では、局部発振器１２、１６の発振周波数
がＦｌ、パルス信号発生器１で発生される高周波パルス
信号の周波数がＦｒ，そしてＩＦ信号の周波数がＦｉの
とき、 Ｆｌ＝Ｆｒ±Ｆｉ ……（１） の関係にある。

【０００９】そして局部発振器１２、１６が自励式の場
合、局部発振器１２、１６の発振周波数が（１）式のＦ
ｌとなるようにバラクタ回路の電圧を調整している。

【００１０】なお、一般のパルスレ−ダの受信装置で
は、局部発振器１２、１６の発振周波数は、 Ｆｌ＝Ｆｒ＋Ｆｉ ……（２） に選ばれることが多い。

【００１１】例えば、Ｘバンド（９４１０ＭＨｚ）のパ
ルスレ−ダの場合、ＩＦ信号の周波数Ｆｉとしては、３
０〜６０ＭＨｚが用いられることが多い。

【００１２】したがってＩＦ信号の周波数Ｆｉが６０Ｍ
Ｈｚであるとすると、局部発振器１２、１６の発振周波
数Ｆｌは９４７０ＭＨｚとなる。この場合、高周波パル
ス信号の周波数Ｆｒ（＝９４１０ＭＨｚ）と、局部発振
器１２、１６の発振周波数Ｆｌ（＝９４７０ＭＨｚ）と
が接近したものになる。両者の周波数が接近すると、フ
ィルタなどで両者を分離することが困難になる。このた
め、ダブルバランス型、またはバランス型のミキサを用
いて分離している。

【００１３】しかし、この様なミキサを用いても高周波
パルス信号の周波数Ｆｒと、局部発振器１２、１６の発
振周波数Ｆｌとを完全に分離することは難しく、ミキサ
に入力した高周波パルス信号電力の一部が局部発振器１
２、１６に印加されてしまう。

【００１４】また、高周波パルス信号電力は受信モジュ
−ル５を構成する増幅器や、ミキサを飽和する大きさで
あるため、局部発振器１２、１６の発振周波数Ｆｌが変
動する、いわゆる引き込み現象が発生する。

【００１５】この現象は、局部発振器１２、１６が自励
式であることによるもので、次の２つが原因する。

【００１６】１）ミキサが高周波パルス信号電力で飽和
すると、局部発振器が接続されている端子からミキサ側
を見たインピ−ダンス（局部発振器の負荷インピ−ダン
ス）が変化する。この結果、負荷プリング現象により局
部発振器の発振周波数Ｆｌが変化する。

【００１７】２）ミキサが飽和すると、ミキサのアイソ
レ−ションが悪くなり、高周波パルス信号電力の一部が
局部発振器に印加する。この結果、局部発振器の発振周
波数Ｆｌが、高周波パルス信号の周波数Ｆｒに引込まれ
て接近する。この現象は、局部発振器と高周波パルス信
号の周波数Ｆｌ、Ｆｒが近いほど顕著に現れる。したが
ってＩＦ信号の周波数Ｆｉが低いほどＦｌの引き込み現
象が大きくなる。

【００１８】ところで、パルスレ−ダではほとんどの場
合、送信時にマグネトロンから直接ミキサに入力する高
周波パルス信号電力を用いて、ＩＦ信号の周波数Ｆｉと
中間周波増幅器（図示せず。）の周波数帯域の中心とが
一致するようにしている。

【００１９】しかし、局部発振器の発振周波数Ｆｌに引
き込み現象があると、引き込み現象が発生している送信
時と、発生していない受信時とで、局部発振器の発振周
波数Ｆｌの値が異なってしまう。このため、送信時に高
周波パルス信号電力を用いてＩＦ信号の周波数Ｆｉを設
定すると、受信時にはＩＦ信号の周波数が、予め設定さ
れたＦｉの値からずれてしまう。

【００２０】また、ＩＦ信号を増幅する中間周波増幅器
（図示せず。）は、その雑音指数を低くし、増幅度を高
くするため、周波数帯域が狭く設定される。

【００２１】例えば、ＩＦ信号の周波数Ｆｉが６０ＭＨ
ｚの場合、周波数帯域は３ＭＨｚ程度に選ばれる。しか
し、受信モジュ−ル５に引き込み現象が発生すると、局
部発振器の発振周波数Ｆｌは、約±２ＭＨｚ変化する。
この発振周波数Ｆｌの変化は、アンテナ部の反射係数な
どが増加するとさらに大きくなる。

【００２２】このため従来のパルスレ−ダの受信装置で
は、送信時の高周波パルス信号電力でＩＦ信号の周波数
Ｆｉを設定すると、受信時の局部発振器の発振周波数Ｆ
ｌが変化するため、ＩＦ信号の周波数Ｆｉが中間周波増
幅器の帯域から外れ、レ−ダとしての機能を損なうこと
にもなる。

【００２３】なお、図５で示された受信モジュ−ル５で
は、ミキサ１１の前段に高周波増幅器１０があるため、
高周波増幅器１０の飽和特性でミキサ１１に入力する高
周波パルス信号電力を制限できる。

【００２４】しかし図６で示された受信モジュ−ル５で
は、高周波増幅器が接続されていないため、高周波パル
ス信号電力がミキサ１５に直接入力する。したがって引
き込み現象による局部発振器の発振周波数Ｆｌの変化が
大きくなる。

【００２５】このため、引き込み現象による発振周波数
Ｆｌの変化分だけ、ＩＦ周波数Ｆｉをずらしておき、受
信時のＩＦ信号の周波数Ｆｉが中間周波増幅器の周波数
帯域の中心と一致するように設定する方法が取られてい
る。

【００２６】しかし、この方法では周囲温度の変化や経
年変化などで、ＩＦ周波数Ｆｉの設定にずれが生じた
り、また受信モジュ−ル毎に引き込み現象による発振周
波数Ｆｌの変化分が異なったりするので、受信モジュ−
ルの特性に合わせた調整が必要になる。

【００２７】特に、局部発振器の発振周波数Ｆｌが、Ｆ
ｌ＝Ｆｒ＋Ｆｉとなるように、局部発振器の発振周波数
Ｆｌを自動的に設定するオ−トチュ−ニング機構を持つ
パルスレ−ダの受信装置の場合、引き込み現象による発
振周波数Ｆｌのばらつきが問題になる。発振周波数Ｆｌ
のばらつきが大きくなると、極端な場合には同調が外れ
てオ−トチュ−ニング作用が失われることがある。

【００２８】本発明は、局部発振器で生成される発振信
号の周波数Ｆｌと高周波パルス信号の周波数Ｆｒとを大
きく離すことにより、引き込み現象による局部発振器の
発振周波数Ｆｌの変化量を少なくし、ＩＦ信号の周波数
Ｆｉが中間周波増幅器の動作周波数帯域内に入るように
したパルスレ−ダの受信装置を提供することを目的とす
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、高周波パルス
信号を発生するパルス信号発生器と、前記高周波パルス
信号を送信し、目標物体からの反射波を受信するアンテ
ナと、前記反射波と局部発振器からの局部発振信号が加
えられ、前記反射波を中間周波数信号に変換するミキサ
とを具備したパルスレ−ダの受信装置において、前記高
周波パルス信号の周波数をＦｒ、中間周波数信号の周波
数をＦｉ，局部発振器で生成される信号の周波数をＦｌ
とした場合に、Ｆｌ＝（Ｆｒ±Ｆｉ）／２の関係で、局
部発振器から生成された信号の第２高調波を局部発振信
号として、前記ミキサに加えている。

【００３０】

【作用】上記の構成によれば、局部発振器で生成される
信号の周波数Ｆｌと高周波パルス信号の周波数Ｆｒとが
大きく離れ、引き込み現象による局部発振器の発振周波
数Ｆｌの変化量を少なくでき、ＩＦ信号の周波数Ｆｉが
中間周波増幅器の動作周波数帯域内に入るパルスレ−ダ
の受信装置となる。

【００３１】

【実施例】ここで、本発明の一実施例について説明す
る。

【００３２】なお、本発明のパルスレ−ダの受信装置全
体の回路構成は従来技術で説明した図４と同一である。
したがって全体の回路構成は図４と重複するので説明は
省略する。

【００３３】本発明では、図４で示されたパルスレ−ダ
の受信装置の構成の中で、受信モジュ−ル５の構成が従
来技術と相違するので、受信モジュ−ルの構成を中心に
説明する。

【００３４】以下、本発明のパルスレ−ダの受信装置の
一実施例に使用される受信モジュ−ルの回路構成を図１
に示す。

【００３５】ＩＮは、受信モジュ−ルへの入力端で、ア
ンテナで受信され、リミッタを通った反射波が入力端Ｉ
Ｎに印加される。入力端ＩＮに印加された反射波は増幅
器２１を経てミキサ２２に加えられる。

【００３６】また、２３は局部発振器で、局部発振器２
３が発生する発振信号のうち、第２高調波がフィルタ２
４で分離され、増幅器２５で増幅された後、局部発振信
号としてミキサ２２に加えられる。

【００３７】ミキサ２２では、増幅器２１から加えられ
る反射波と増幅器２５から加えられる局部発振信号とが
混合され、前記反射波はＩＦ信号に変換される。このＩ
Ｆ信号は出力端ＯＵＴから次段の回路へ供給される。

【００３８】図２は、図１で示された受信モジュ−ルの
うち、ミキサ２２に接続される局部発振器の系統を、マ
イクロ波集積回路を用いて構成した例である。

【００３９】３０は、電界効果トランジスタ（以下ＦＥ
Ｔと言う。）で、ＦＥＴ３０のドレインＤは、周波数Ｆ
ｌで、１／４波長の長さを持つ開放端スタブ３２で短絡
されている。また、ＦＥＴ３０のソ−スＳは，周波数Ｆ
ｌで、１／２波長の長さを持つ開放端スタブ３４が接続
される。そしてゲ−トＧには、発振周波数を決定する共
振回路３６や発振周波数を調整するバラクタダイオ−ド
３７が接続される。

【００４０】上記した回路構成で局部発振器が形成さ
れ、周波数Ｆｌで発振している。

【００４１】なお、バラクタダイオ−ド３７に接続され
た開放端スタブ４３は、バラクタダイオ−ド３７による
同調感度を決定するものである。

【００４２】そして局部発振器が生成する発振信号か
ら、第２高調波（周波数２Ｆｌ）の出力が、１／２波長
の長さを持つ開放端スタブ３４と、この開放端スタブ３
４に接続された１／４波長の長さを持つ開放端スタブ３
８との接続点３９からコンデンサ４０を介して取り出さ
れる。この第２高調波出力は、増幅器４１で増幅され、
端子４２からミキサ（図示せず。）に局部発振信号とし
て加えられる。

【００４３】なお、共振回路３６や開放端スタブ３２、
３４、３８、４３は、マイクロストリップ線路で形成さ
れている。

【００４４】上記した構成では、局部発振器が生成する
発振信号の周波数Ｆｌは、高周波パルス信号の周波数を
Ｆｒ、ＩＦ周波数をＦｉとした場合、 Ｆｌ＝（Ｆｒ±Ｆｉ）／２ ……（３） の関係になっている。

【００４５】したがって局部発振信号の周波数Ｆｌは、
高周波パルス信号の周波数Ｆｒから大きく離れる。この
ため過大な高周波パルス信号が、漏洩電力として局部発
振器に入力されてきても、高周波パルス信号と局部発振
信号の周波数Ｆｒ、Ｆｌが離れているので、局部発振信
号の引き込み現象が抑制される。

【００４６】例えば、高周波パルス信号の周波数Ｆｒ＝
９４１０ＭＨｚ、ＩＦ周波数Ｆｉ＝６０ＭＨｚとする
と、従来のように局部発振器が生成する発振信号をその
まま局部発振信号として利用する場合は、局部発振器が
生成する発振信号の周波数Ｆｌは９４７０ＭＨｚである
のに対し、本発明のように発振信号の第２高調波出力を
利用する場合には、４７３５ＭＨｚとなる。

【００４７】また、図２の構成で、接続点３９は、周波
数Ｆｌで短絡端であるが、周波数２Ｆｌでは開放端とな
る。したがって、局部発振器が生成する発振信号（周波
数Ｆｌ）は、増幅器４１に入力されず、第２高調波（周
波数２Ｆｌ）のみが有効に増幅器４１に入力される。

【００４８】したがって、高周波パルス信号電力でミキ
サが飽和して、局部発振器が接続されているミキサ端子
からミキサ側を見たインピ−ダンス（局部発振器の負荷
インピ−ダンス）が変化しても、局部発振器が生成する
発振信号の周波数Ｆｌは影響を受けない。

【００４９】なお、第２高調波（周波数２Ｆｌ）出力
は、周波数Ｆｌで短絡となるところから取り出せばよ
く、図２のようにＦＥＴのソ−スＳからでなく、ドレイ
ンＤやゲ−トＧから取り出すこともできる。

【００５０】なお、図２では、バイアス回路について
は、この発明の説明に関係がないので省略している。

【００５１】図３は、ミキサに接続される局部発振器の
系統の他の例を示す構成図で、図２と同一部分には同一
符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５２】ＦＥＴのソ−スＳに、周波数２Ｆｌで結合
するカップルドラインフィルタ４９、５０を接続し、こ
のフィルタ４９、５０で局部発振器が生成する発振信号
（周波数Ｆｌ）を抑制し、第２高調波（周波数２Ｆｌ）
を出力端５１から有効に取り出している。図３の場合で
も、カップルドラインフィルタ４９、５０は、ドレイン
Ｄやソ−スＳに接続し、そこから第２高調波を取り出す
ようにすることもできる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、局部発振器として自励
式のものを用いた場合にも、中間周波数信号が、動作周
波数帯域内に容易に設定できるパルスレ−ダの受信装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する回路構成図であ
る。

【図２】本発明に使用される受信モジュ−ルの回路構成
図である。

【図３】本発明に使用される他の受信モジュ−ルの回路
構成図である。

【図４】従来の装置を説明する回路構成図である。

【図５】従来の装置に使用される受信モジュ−ルの回路
構成図である。

【図６】従来の装置に使用される他の受信モジュ−ルの
回路構成図である。

【符号の説明】

２１…増幅器 ２２…ミキサ ２３…局部発振器 ２４…フィルタ ２５…増幅器 ＩＮ…入力端 ＯＵＴ…出力端

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波パルス信号を発生するパルス信号
   発生器と、前記高周波パルス信号を送信し、目標物体か
   らの反射波を受信するアンテナと、前記反射波と局部発
   振器からの局部発振信号が加えられ、前記反射波を中間
   周波数信号に変換するミキサとを具備したパルスレ−ダ
   の受信装置において、前記高周波パルス信号の周波数を
   Ｆｒ、中間周波数信号の周波数をＦｉ，局部発振器で生
   成される信号の周波数をＦｌとした場合に、Ｆｌ＝（Ｆ
   ｒ±Ｆｉ）／２の関係で局部発振器から生成された信号
   の第２高調波を局部発振信号として、前記ミキサに加え
   ることを特徴とするパルスレ−ダの受信装置。