JPH06510127A - 送信/受信モジュール - Google Patents
送信/受信モジュールInfo
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- JPH06510127A JPH06510127A JP5513692A JP51369293A JPH06510127A JP H06510127 A JPH06510127 A JP H06510127A JP 5513692 A JP5513692 A JP 5513692A JP 51369293 A JP51369293 A JP 51369293A JP H06510127 A JPH06510127 A JP H06510127A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
送信/受信モジュール
本発明は請求の範囲第1項の上位概念による、高周波電力増幅器を含む送信経路
と、低ノイズ受信増幅器を含む受信経路と、送信経路から受信経路への切り換え
が可能である送信/受信切換器とから少な(ともなる、高周波領域用の送信/受
信モジュールに関する。
高周波技術、例えばレーダー技術の多くの適用例においては、選択的に1つの送
信経路(通常は1つまたは複数の高周波(HF)電力増幅器を含む)または高感
度受信経路を1つの共通の送信/受信路、例えばレーダーアンテナに結合するこ
とが必要である。そのために送信/受信スイッチ(S/E切換器またはデブレク
サとも称される)が使用される。
レーダー技術ではそのために多種多様のサーキュレータが使用される。このサー
キュレータは欠点として機械的に弱く、特に大きな加速度、例えば衝撃またはシ
ョックに弱く、その他に種々の不十分な小さい温度動作領域しか有しない。サー
キュレータの容積は比較的大きく、そのため種々1こ要求される小型で軽量な構
成が、例えば集積回路構成の枠内では不可能である。
レーダー装置が例えば円偏波ビームを送信および/または送信すべき場合、2つ
のサーキュレータが必要であることも欠点である。その他にこれら2つのサーキ
ュレータは、障害となる磁気結合を相互に回避するため相互にできるだけ離して
配置しなければならない。
さらにサーキュレータは高価な構成素子であり、そのためその使用には特に位相
制御アンテナ(整相列アンテナ)においてコストが高くなる欠点がある。
これに対して選択的にいわゆるS PDTスイッチ(Single pole
double thr。
ugh)を使用することができる。この5PDTスイツチの欠点は約IWまでの
小さな送信出力にしか使用することができないことと、その他に例えば放射器要
素により受信される許容されない反射された高い高周波出力に対する保護が不可
能なことである。
従って本発明の課題は、中程度から高い送信出力の使用に適し、機械的に頑強で
あり、かさが小さく、安価に1つの(回路支持)基板に集積することのできる送
信/受信モジュールを提供することである。
この課題は本発明により、送信/受信切換器は3dB方向性結合器として構成さ
れており、該方向性結合器の減結合されたゲートに受信経路が接続されており、
送信経路は少なくとも2つの高周波電力増幅器を有し、該2つの高周波電力増幅
器は送信/受信切換器とともにバランス型増幅器を形成しており、高周波電力増
幅器の各出力側には高周波スイッチが配置されており、該高周波スイッチにより
高周波出力側は短絡され、切換手段が設けられており、当該切換手段により選択
的に送信経路または受信経路が動作準備状態に切り換え可能であり、高周波スイ
ッチは切換手段と結合されている構成にしたがって解決される。有利な構成およ
び実施例は従属請求項に示されている。
本発明の第1の利点は、既に実証された安価な高周波構成素子を使用することが
できることであり、そのため安価で信頼性の高い工業的製造が可能であることで
ある。
第2の利点は、品質が高く安定した送信/受信特性が大きな動作温度領域、例え
ば−556Cから+120°Cで得られることである。
第3の利点は、例えば12Wまでの送信出力の粗心/受信モジュールを1つの支
持基板、例えばセラミック基板に小さく安価に集積できることであり、これによ
り例えば数千までの個別の位相制御放射器を含むことのできる群アンテナを安価
に、機械的に頑強にそして軽量に製造することができることである。
第4の利点は、装置構成をほとんどブレーナ回路技術で実施し得ることである。
本発明を以下実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。
図1から図3は、実施例を説明するためのブロック回路図である。
実施例は特に、レーダー装置に対する多機能アクティブ型位相制御アンテナ群で
の適用に関連する。このレーダー装置は5〜6GH2ないし9.5〜10.5G
Hzの周波数領域で動作し、個別の放射器はIOWまでの送信出力を存すること
ができる。
図1の実施例は以下からなる送信/受信モジュールを示す。
−1つの共通の放射器経路
一重要な構成部材・第2の方向性結合器RK2と高周波スイッチDi、D2を有
する送信/受信スイッチ−高周波駆動増幅器A3.第1の方向性結合器RKI並
びに高周波電力増幅器A4.A5からなる送信経路−振幅制限器LIM並びに低
ノイズ増幅器Alからなる受信経路
一送信/受信スイッチSWI、SW2とこれらスイッチの間に配置された、位相
調整器PS、前置増幅器A2および振幅調整器AS(振幅減衰器)の直列回路と
からなる1つの共通の制御経路。
送信の場合(送信モード)、送信入力側TXに印加された高周波送信信号、例え
ば5〜6GHz信号は、第1のS/EスイッチSW1.制御経路PS、A2゜A
3および第2のS/EスイッチSW2を介して高周波駆動増幅器A3に供給され
る。高周波駆動増幅器A3は例えば3Wの高周波電力を有する。この増幅器の出
力信号は第1の方向性結合器RKIに供給される。
この方向性結合器はいわゆる3dB方向性結合器であす、これによりゲートTI
Oに到来する高周波電力を11の比で2つのゲー)−TllとT12に分波する
このような90度方向性結合器、例えばいわゆるLaengseiten方向性
結合器またはLangカブラの方向性特性は、結合される線路の距離により方向
性結合器ゲートの減結合の際に調整することができる。このような方向性結合器
の製造が最適でないため場合により生じる寄生信号は高周波ザンブ、例えばオー
ム抵抗を用いて熱エネルギーに変換される。ゲートTl l、T12に印加され
る高周波出力信号は同じ高周波信号振幅(3dBカブラ)を有しているが、位相
は906相互にずれている。これらの信号の各々は高周波電力増幅器A4.A5
で増幅される。その際これらの信号は例えば6Wの最大高周波出力電力を有する
。
高周波電力増幅器A4.A5の高周波出力信号は第2の3dB方向性結合器RK
2に供給される。この第2の方向性結合器RK2は第1の3dB方向性結合器R
Klと同じ構成を有する。信号はそこで結合され、ゲ−1−T20を介して送信
/受信アンテナ、例えば導波管放射器に供給される。3dB方向性結合器RKI
。
RK2と高周波電力増幅器からなる構成は、有利にはいわゆるバランス型増幅器
として構成され、その際2つの高周波電力増幅器A4.A5は同じ増幅度と同じ
位相特性を有する。
受信モードでは放射器sTで受信された高周波受信信号が第2の方向性結合器R
K2のゲー1−T20に供給され、ゲートT23にて再び出力結合される。これ
については後でさらに詳細に説明する。次に高周波受信信号は振幅制限器LIM
(これは例えば後置接続された低ノイズ増幅器AIと送信経路を破壊および過励
振から保護する)、増幅器AI、第1のS/EスイッチSW1、制御経路および
第2のS/Eスイッチsw2を介して受信出力側Rxに達する。
送信モードから受信モードへ切り換えるために2つの高周波スイッチDI、D2
が必要である。これらのスイッチは有利には高周波半導体ダイオードとして構成
されている。これら高周波スイッチDI、D2のそれぞれ1つは高周波電力増幅
器A4.A5の出力側と接続されている。これによりこれらの出力側を選択的に
高周波アースに接続することができる。その結果、第2の方向性結合器RK2の
ゲー1−T21.T22においても高周波短絡が得られる。この切換は切換手段
TE、TSにより行われる。これらの切換手段は例えば2つの切り換え可能な直
流電圧源および2つのインダクタンスLである。これらは高周波電力の不所望の
1洩を回避する。
送信モードでは増幅器A3.A4.A5が投入接続される。これは例えば、それ
らの供給電圧を切換手段TS、例えば切換電圧を用いて投入接続することによす
行われる。同時に別の切換手段TE、例えば(高周波アースMを基準にして)O
Vまたは低い負の直流電圧を介して低ノイズ増幅器AIが遮断され(これにより
保護される)、高周波スイッチDi、D2がオーブニ・状態へ切り換えられる。
すなわち、これらのスイッチは高い高周波インピーダンスを有する(設定可能な
高周波アイドル)。図示の高周波半導体ダイオードは遮断される。ゲー1−T2
1.T22には高周波短絡は存在しない。従って高周波送信信号を既に説明した
ように放射器STを介して送信することができる。その際インダクタンスしによ
り高周波電力の障害となる漏洩が回避される。
受信モードでは例えば電力増幅器A4.A5の出力信号が遮断され、有利には駆
動増幅器A3の出力信号の遮断される。これは切換手段TSにより行われる。
別の切換手段TE、例えば高周波アースMを基準にして正の直流電圧により低ノ
イズ増幅器A1が投入接続され、高周波スイッチDI、D2がクローズ状態へ切
り換えられる。すなわちこれらのスイッチは低い高周波インピーダンスを有し、
従って正確に定めることのできる高周波短絡を形成する。従ってこの高周波短絡
は有利には電力増幅器A4.A5の出力インピーダンスには依存せず、増幅器の
場合により不確定の高周波特性は遮断状態である。今度はアンテナとして作用す
る放射器STにより受信された高周波受信信号は次にゲートT20を介して第2
の方向性結合器RK2に達する。そこではこの信号がゲートT21とT22にl
lで分波される。というのはゲートT23は3dBカブラの減結合されたゲート
だからである。同じ振幅を有し、相互に90°位相のずれた2つの信号成分は閉
じた高周波スイッチDI、D2に達する。これらのスイッチは高周波短絡を形成
する。そこにおいて2つの高周波信号の全反射(r=−1)が行われる。高周波
信号は次に第2の方向性結合器RK2に戻り、そこで構造的に次のように重畳さ
れる。すなわち、実質的に完全な出力結合がゲートT23(受信経路)において
なされるように重畳される。ゲートT20では破壊的信号重畳(信号消去)が行
われる。それにより受信信号が有利には再び放射器STを介して送信され得るこ
とはない。
切換手段TE、TSによりS/EスイッチSWI。
SW2も操作されると有利である。それによりこれらのスイッチも選択された送
信モードまたは受信モードに切り換えられる。
図2は別の実施例を示す。この実施例は図1の実施例と、1つの共通の送信/受
信端子T x / Rx Lか有しない点で異なる。この端子に共通の制御経路
が接続されており、制御経路はこの場合単に、振幅調整器A5と移相器PSから
なる。また1つの送信/受信スイッチSWIが必要なだけである。
図1または図2の実施例では付加的に、共通の放射経路に図3に相応して第3の
方向性結合器を放射器STと第2の方向性結合器RK2との間に配置することが
できる。この第3の方向性結合器RK3 (有利にはいわゆる30dBカブラと
して構成される)は送信/受信モードの検査および/または較正に用いる。第3
の方向性結合器RK3ではそのゲートT30が放射器STに結合しており、ゲー
)−Ta2は(第2の方向性結合器RK2の)ゲートT20に、ゲートT32は
高周波ザンブ(オーム抵抗)に接続されている。ゲートT33では高周波検査お
よび/または較正信号を入力および/または出力結合することができる。
本発明は前記の実施例に制限されるものではなく、相応にさらに適用することが
できる。例えば、第3の方向性結合器RK3に40dBカブラまたは20dBカ
ブラを使用することができる。
国際調査報告
Claims (8)
- 1.高周波電力増幅器を含む送信経路と、低ノイズ受信増幅器を含む受信経路と 、送信経路から受信経路への切り換えが可能である送信/受信切換器とから少な くともなる、高周波領域用の送信/受信モジュールにおいて、送信/受信切換器 (RK2,D1,D2)は3dB方向性結合器として構成されており、該方向性 結合器の減結合されたゲートに受信経路(LIM,Al)が接続されており、 送信経路は少なくとも2つの高周波電力増幅器(A4,A5)を有し、 該2つの高周波電力増幅器は送信/受信切換器(RK2)とともにバランス型増 幅器を形成しており、 高周波電力増幅器(A4,A5)の各出力側には高周波スイッチ(D1,D2) が配置されており、該高周波スイッチにより高周波出力側は短絡され切換手段( TE,TS)が設けられており、当該切換手段により選択的に送信経路または受 信経路が動作準備状態に切り換え可能であり、 高周波スイッチ(D1,D2)は切換手段(TE,TS)と結合されていること を特徴とする送信/受信モジュール。
- 2.高周波スイッチ(D1,D2)の少なくとも1つは半導体ダイオードとして 構成されている請求の範圏第1項記載の送信/受信モジュール。
- 3.高周波スイッチ(D1,D2)の制御端子には少なくとも1つのインダクタ ンス(L)が結合されており、 該インダクタンスにより高周波電力の漏洩が回避される請求の範囲第1項または 第2項記載の送信/受信モジュール。
- 4.プレーナ形回路構成が備えられており、該回路構成では高周波電力増幅器( A4,A5)の少なくとも1つの高周波出力線路がストリップ線路として構成さ れており、前記回路構成は前記ストリップ線路に隣接して少なくとも1つのスリ ットを有し、該スリットに半導体ダイオードとして構成された高周波スイッチ( D1,D2)が配置されている請求の範囲第1項から第3項までのいずれか1項 記載の送信/受信モジュール。
- 5.送信/受信切換器(RK2,D1,D2)と当該切換器に結合可能な放射器 (ST)との間に第3の方向性結合器(RK3)が配置されている請求の範囲第 1項から第4項までのいずれか1項記載の送信/受信モジュール。
- 6.第3の方向性結合器(RK3)は30dB方向性結合器として構成されてお り、当該第3の方向性結合器を介して検査および/または較正信号が入力および /または出力結合可能である請求の範囲第1項から第5項までのいずれか1項記 載の送信/受信モジュール。
- 7.方向性結合器(RK1,RK2,RK3)の少なくとも1つはストリップ線 路技術で構成されている請求の範囲第1項から第6項までのいずれか1項記載の 送信/受信モジュール。
- 8.レーダー装置に使用する請求の範囲第1項から第7項までのいずれか1項記 載の送信/受信モジュール。
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