JPH0818343A - 変調特性を改善する為の補正回路とそれを用いた変調器及びレーダ装置 - Google Patents
変調特性を改善する為の補正回路とそれを用いた変調器及びレーダ装置Info
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Abstract
補正回路とそれを用いた変調器及びレーダ装置を提供す
る。 【構成】制御電圧によりその発振周波数が制御される電
圧制御発振器(2)の前段に接続され、この電圧制御発
振器(2)の微分利得を補正する補正回路であって、電
圧制御発振器(2)の入力側 (VT)に直列に接続される
第一の抵抗 (R1)と、電圧制御発振器(2)の入力側
(VT)と並列に接続される第二の抵抗 (R2)と第一のダ
イオード (D1)の直列接続を含み、更に、第一のダイオ
ード (D1)に順方向にバイアスを与える第一のバイアス
電源 (E1)が接続されて構成される。
Description
を等価的に改善する為の補正回路とそれを用いた変調器
及びレーダ装置に関する。
(連続波)レーダにおいては、FM変調器の微分利得
(DG)が小さいことが要求される。この為、従来の技
術では、(1)変調器自身の高周波回路定数を調整して
DGを良好にする。或いは(2)変調器に加えるベース
バンドの波形を補正回路で加工して、等価的にDGを改
善する。といった方法がある。
の発振周波数帯がマイクロ波帯やミリ波帯になると、調
整がかなり困難となる。
理を図21を参照して説明する。即ち、図21におい
て、1は、ベースバンド信号を加工する補正回路であ
り、(a)に、補正回路と、その特性が示される。
て、出力信号の周波数fが変化する電圧制御発振器2
と、その入出力特性を示す。ここで、電圧制御発振器2
の入出力特性において、変調感度の変化の割合即ち、D
G=(kV0 − kV1/ kV0 (kV0 、 kV1 は、変調感
度を示す。) を微分利得と呼ぶ。
つ場合は、制御電圧VT と出力信号の周波数fは、線形
的関係にあり、微分利得は、0になる。
(b)に示すような非直線性を示す場合は、(a)に示
すように補正回路1の特性を、電圧制御発振器2の入出
力特性と逆の特性とし、(c)に示すように、補正回路
1と電圧制御発振器2を縦続して用いることにより、合
成後の入力Vinと出力周波数fの関係が、直線性を有す
るようにして微分利得を改善する。
器2の入出力特性と正しく逆の特性を示すようであれ
は、合成後の特性の直線性が良好となる。ここで、補正
回路1の構成として、図22及び図24に示す従来例回
路があり、それぞれの特性が図23及び図25に示され
る。
国特許出願の公開公報特開昭57−20004号に示さ
れる回路であり、入出力間に順方向に挿入されるダイオ
ードD1 それに並列に接続される可変抵抗RV 及び出力
側に並列に接続される抵抗Rとを有して構成される。
利用して、電圧制御発振器2の入出力特性と逆の特性に
近似させようとする回路である。その特性は、図23に
示されるが、この回路では、抵抗Rの大きさに応じて、
所望の折れ線特性を得ようとすると、その折れ位置がB
P1〜BP3のように変化してしまうという欠点がある。
開公報特開昭61−224706号に示される回路であ
り、帰還抵抗Rf を有する演算増幅器OPAとその入力
側に接続されるFETを有して構成される。
ドレイン電流Id のVg-Id 特性を示し、このVg-Id
特性の非直線部分を利用して電圧制御発振器2の入出力
特性を補償しようとするものである。
おいて、(I)の領域に対し、(II)の領域における非
直線性の度合いが大きい。このため、領域(II)の部分
において、入力Vinにより大きく変化し、(I)の領域
では変化しない。
電圧制御発振器2の出力に対し、制御電圧の小さい領域
(II)に対しては補償が可能であるが、大きい領域
(I)に対しては補償が出来ないという欠点がある。
目的は、かかる従来の欠点を解決する補償回路を提供す
ることにある。
数帯がマイクロ波やミリ波帯においても調整が容易な補
償回路を提供することを目的とする。
器の微分特性を向上する補償回路を提供することにあ
る。
好な微分特性を有する変調器に対し更に微分特性を向上
させる如き、微小な補償も可能とする補償回路を提供す
ることにある。
に沿う補償回路を有する変調器を提供することにある。
目的に沿う補償回路を有する変調器を備えたレーダ装置
を提供することにある。
路の基本構成は、制御電圧によりその発振周波数が制御
される電圧制御発振器の前段に接続され、この電圧制御
発振器の微分利得を補正する補正回路である。
に接続される第一の抵抗と、この電圧制御発振器の入力
側と並列に接続される第二の抵抗と第一のダイオードの
直列接続を含み、更に、この第一のダイオードに順方向
にバイアスを与える第一のバイアス電源が接続される。
変調器の基本構成は、制御電圧によりその発振周波数が
制御される電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の入
力側に接続される補正回路を有し、この補正回路は、前
記電圧制御発振器の入力側に直列に接続される第一の抵
抗と、この電圧制御発振器の入力側と並列に接続される
第二の抵抗と第一のダイオードの直列接続を含み、更
に、この第一のダイオードに順方向にバイアスを与える
第一のバイアス電源が接続される。
調器を備えたレーダ装置の基本構成は、三角波の変調信
号を出力する変調信号発生回路と、この変調信号発生回
路からの変調信号の大きさに応じた周波数の信号を発生
する発振器と、これからの発振信号を方向性結合器を通
して送信する送信アンテナと、送信アンテナから放射さ
れる信号に対する反射信号を受信する受信アンテナと、
受信アンテナにより受信される反射信号と該方向性結合
器から分岐される発振器からの発振信号とを混合して、
両信号間の周波数差に対応するビート信号を出力するミ
キサー回路を有し、ミキサー回路から出力されるビート
信号の周波数により反射信号の発生位置及び相対速度を
判断するレーダ装置である。
間に、上記の本発明にしたがう補正回路を備えるもので
ある。
器の入力側に直列に接続される第一の抵抗と、電圧制御
発振器の入力側と並列に接続される第二の抵抗と第一の
ダイオードの直列接続を有している。
イアスを与えるバイアス電源が接続されている。
イオードは逆バイアスされ、オープン状態となる。この
ため出力電圧は、入力電圧に等しくなる。
とするまでにバイアス電源に対し小さいと、第二の抵抗
が見えてくる。そして、出力電圧は、第一の抵抗と第二
の抵抗で決まる函数の出力となる。
十分に小さくできるので、傾きをほぼ1にでき、ある程
度よいDG(例えば<30%)を例えばDG<5%にす
るような補償に適用が可能である。
実施例回路である。図に示す回路は、制御電圧によりそ
の発振周波数が制御される電圧制御発振器2〔図21の
(3)参照〕の前段に接続され、この電圧制御発振器2
の微分利得を補正する補正回路である。
T に直列に接続される第一の抵抗R1 と、電圧制御発振
器2の入力側VT と並列に接続される第二の抵抗R2 と
第一のダイオードD1 の直列接続を有している。
にバイアスを与える第一のバイアス電源E1 が接続され
ている。
と、ダイオードD1 は逆バイアスされ、オープン状態と
なる。したがって、出力電圧Vout は、入力電圧Vinに
等しくなる。
導通状態とするまでにバイアス電源E1 に対し小さい
と、即ち、Vin<E+Vd (但し、Vd =ダイオードD
1 の順方向降下電圧) の関係になると抵抗R2 が見えて
くる。そして、出力電圧Voutは、図2の(a)に示さ
れる様な、傾きがR2 /(R1 +R2 )の函数の出力と
なる。
できるので、傾きをほぼ1にでき、ある程度よいDG
(例えば<30%)を例えばDG<5%にするような補
償に適用が可能である。
電源E1 の大きさの変化とは、独立であるので、図2の
(a)に示されるように折れ点(E1 +VD 、E2 +V
D の位置)を変えることができる。更に、R1 、R2 の
組み合わせにより、傾きを変えることができるので、図
2の(b)、(c)に示すように変調特性の任意の位置
にある任意の急勾配を補償することができる。
る。この実施例は、第一の実施例回路を二段従属したも
のである。即ち、抵抗R1 、R2 の組み合わせとバイア
ス電源E1 により構成される第一の実施例に対し、更に
抵抗R3 、R4 の組み合わせとバイアス電源E1 とは異
なる大きさのバイアス電源E2 を従属した回路である。
れ点が同時に形成でき、より複雑な補償が可能である。
図3の実施例回路から抵抗R3 を省いた構成である。こ
の場合、抵抗R2 とR4 、バイアス電源E1 とE2 を相
異なるようにすれば、図3の実施例と同様な効果を与え
ることが可能である。
図である。図6の(1)は、第四の実施例回路であり、
抵抗R1 、R2 の組み合わせとバイアス電源E1 により
構成される第一の実施例の回路の入力側に減衰器60
を、更に出力側に可変増幅器61を設けた構成である。
及び(3)に示されるように、補償回路の特性の折れ点
の近傍を補償特性として利用する場合(I)は、変調器
の比較的緩やかなカーブ部分に対しての補償特性
〔(3)の(I)参照〕を与える。
含む広い範囲を補償特性として利用する場合(II)は、
変調器の比較的急なカーブ部分に対しての補償特性
〔(3)の(II)参照〕を与える。
(I)は、図6において、(3)の(I)に示すよう
に、制御入力(a)に対し、大きな減衰量を減衰器60
で与える(b)。したがって、補償回路の入力信号は、
折れ点の近傍で変化する。更に、増幅器61は、減衰さ
れた制御入力を元のレベルになるように大きな増幅率で
増幅する。
性として利用する場合(II)は、図6において、(3)
の(II)に示すように、制御入力(a)に対し、小さな
減衰量を減衰器60で与える(b)。したがって、補償
回路の入力信号は、折れ点の近傍を含む広い範囲で変化
する。
増幅率で補償回路を通った制御信号を増幅するように制
御される。
り、図6の実施例原理にしたがい、減衰器60と、増幅
器61の配置を補償回路の入力及び出力に関し、逆の関
係にしたものである。動作は、減衰と増幅が逆の関係に
なるのみで図6に関して説明したと同様であるので省略
する。
1の実施例回路に対し温度補償を考慮した回路である。
即ち、図1の実施例回路では、ダイオードD1 が温度特
性を有し、バイアス源源E1 に温度変動がない場合であ
っても、ダイオードD1 の温度特性により、その順方向
電圧VD が環境温度ににより、略−2.3mV/deg の勾
配で変化する。
0℃)で折れ点電圧が0.18Vも変化する。この変化
を極力抑えるためにバイアス源源E1 を0〜+VD の範
囲に限定し、バイアス電源E1 自身もダイオードD1 と
同じ温度特性のダイオードD2 から得るようにしてい
る。
とダイオードD2 の直列回路を接続し、且つダイオード
D2 に並列に可変抵抗RV を設け、ダイオードD2 の順
方向電圧VD を分割して電源E1 を得るようにしてい
る。
ば、折れ点電圧は、(k−1)VD となり、温度勾配も
(k−1)に圧縮されることになる。
型の電圧制御発振器を用いた変調器では、VD =0.7
2Vで、E1 =0.5V近辺であるので、本実施例回路
を用いる場合は、折れ点電圧の温度による変動は、先の
0.18Vから0.05Vと約1/3に圧縮が可能であ
る。
の実施例回路である。ともに図1の実施例回路の前段に
増幅回路9を有している。
演算増幅回路90の入力にベース接地のトランジスタ9
2を設けた構成で、逆log特性を有する。更に、図1
0の増幅回路は、演算増幅回路90の帰還回路にベース
接地のトランジスタ92を設けた構成であり、log特
性を有する。
og特性を有する回路を図1の補償回路の前段に置くこ
とにより、変調器の特性に大きな傾きがある場合(DG
が>約50%)、これを例えばDG<5%にするような
補償適した回路が実現可能である。
象の一例としてのレーダ装置特に、FMの連続波(FM
−CW)を利用する装置を説明する図である。
数変調を施した連続波信号を送信し、ターゲットからの
反射信号を受信して、反射信号と送信信号との周波数差
より、ターゲットとの相対距離及び速度を検出するため
のものである。
振器であり、変調信号発生器11はからの変調信号V0
により出力周波数が変調される。
う場合を考えると、その時の電圧制御発振器からの送信
信号は、図12のS1 に示すごとくである。この送信信
号S1 の一部は、方向性結合器12等を用いローカル信
号として混合器13に入力する。
れて、混合器13に入力する。反射された受信信号R1
は、目標物までの距離により、時間遅れが生じるので図
12の点線で示すよようなる。
1 と受信信号R1 のビート周波数fr が図13のように
生じる。今、周波数変調信号である三角波の周波数をf
m 、周波数偏移幅をΔf、目標物までの距離をRとする
と、ビート周波数fr は、 fr =4Rfm ・Δf/c (cは、光速) で表され、ビート周波数fr から距離Rが測定される。
ダ装置自身が移動中である場合は、先の受信信号R1 に
ドップラシフトが図14に示すように付加される。更
に、その時のビート周波数fr は、図15に示す如くに
なる。ビート周波数fr にドップラ周波数fd が重畳
し、その方向は、各変調サイクルごとに正負となる為
に、fr とfd が計測でき、相対速度と距離が求められ
る。
おいて言及した如く、与えられた制御信号に対し、直線
的に変化しない。例えば、バラクタダイオードを用いた
発振器において、バラクタダイオードに供給する電圧V
T と発振周波数fとの関係は、図16の如くなる。
る電圧VT を三角波とした場合、発振周波数の変化が直
線性を持たないため、送信信号周波数S1 は、図12、
図14のようにならず、図17の如くになる。
で、相対速度が0の場合、受信信号は、図17の破線R
1 の如くになる。更に、そのビート周波数は、図18の
ようになり、周波数に広がりを持ち、距離測定が困難と
なる。
は、周波数に広がりを持つことになるので、相対速度、
距離の計測共に誤差を広げてしまう。
器の直線性を改善することが必要である。そして、この
ために本発明の補正回路を発振器の入力側に備えること
により、上記の問題が解決される。
回路を適用した実施例である。即ち、変調信号発生回路
11と発振器2との間に図1乃至図10により説明した
本発明の補正回路を挿入した構成である。
有する発振器の回路例である。22は、共振器であり、
特定帯域の周波数に共振する回路であり、たとえばλg
/4のストリップラインで構成される。
2との間で信号を往復させる機能を有する。21は、結
合回路であり、GaAsFET20のドレインに現れる信号
を発振周波数信号V0 として出力する。
オード23のバイアス電位を変え、したがってそのバラ
クタ容量を変化させることにより、発振周波数が変化さ
れる。このようにバラクタダイオード23を用いた発振
器2は、先に説明したように非直線性の特性を有してい
る。
ることにより、既に説明した共通の原理により、発振器
2の直線性を改善することができる。
本発明により、ある程度よいDG、例えばDG<30%
の電圧制御発振器を、例えばDG<5%にするような、
非常にデリケートな補償が可能である。DG>50%の
ように特性に大きな傾きがあるような変調器の場合に
も、これをDG<5%とすることが可能である。
電圧の変化により、任意の位置にある任意の勾配に対す
る補償が可能である。
図である。
る。
めの図である。
めの図である。
信信号)のための図である。
化)のための図である。
化を示す図である。
変化を示す図である。
成を示す図である。
図である。
る。
る。
Claims (15)
- 【請求項1】制御電圧によりその発振周波数が制御され
る電圧制御発振器(2)の前段に接続され、該電圧制御
発振器(2)の微分利得を補正する補正回路であって、 該電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)に直列に接続さ
れる第一の抵抗 (R1)と、 該電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と並列に接続さ
れる第二の抵抗 (R2)と第一のダイオード (D1)の直列
接続を含み、 更に、該第一のダイオード (D1)に順方向にバイアスを
与える第一のバイアス電源 (E1)が接続されたことを特
徴とする補正回路。 - 【請求項2】請求項1において、更に、 前記電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と前記第一の
抵抗 (R1)との間に接続される第三の抵抗 (R3)と、 該電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と並列に接続さ
れる第四の抵抗 (R4)と第二のダイオード (D2)の直列
接続を含み、 更に、該第二のダイオード (D2)に順方向にバイアスを
与える前記第一のバイアス電源 (E1)の大きさと異なる
大きさの第二のバイアス電源 (E2)が接続されたことを
特徴とする補正回路。 - 【請求項3】請求項1において、更に、 前記電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と並列に接続
される第三の抵抗 (R4)と第二のダイオード (D2)の直
列接続を含み、 更に、該第二のダイオード (D2)に順方向にバイアスを
与える前記第一のバイアス電源 (E1)の大きさと異なる
大きさの第二のバイアス電源 (E2)が接続されたことを
特徴とする補正回路。 - 【請求項4】請求項1において、 前記第一の抵抗 (R1)の両端側に、それぞれ可変減衰器
(60)と可変増幅器(61)が接続されたことを特徴
とする補正回路。 - 【請求項5】請求項1において、前記第一のバイアス電
源 (E1)は、 順方向にバイアスされたダイオード(D2)と該ダイオー
ド(D2)に並列接続された可変抵抗(RV1)を有して構
成され、 該可変抵抗(RV1)の電圧を前記第一のダイオード(D
1)のバイアスとすることを特徴とする補正回路。 - 【請求項6】請求項1において、更に帰還回路に抵抗
(91)を有し、入力側にベース接地トランジスタを有
する逆対数型増幅器(9)を備えたことを特徴とする補
正回路。 - 【請求項7】請求項1において、更に帰還回路にベース
接地トランジスタ(92)を有し、入力側に抵抗(9
1)を有する対数型増幅器(9)を備えたことを特徴と
する補正回路。 - 【請求項8】制御電圧によりその発振周波数が制御され
る電圧制御発振器(2)と、該電圧制御発振器(2)の
入力側に接続される補正回路(1)を有し、 該補正回路(1)は、 該電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)に直列に接続さ
れる第一の抵抗 (R1)と、 該電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と並列に接続さ
れる第二の抵抗 (R2)と第一のダイオード (D1)の直列
接続を含み、 更に、該第一のダイオード (D1)に順方向にバイアスを
与える第一のバイアス電源 (E1)が接続されたことを特
徴とする変調器。 - 【請求項9】請求項8において、 前記補正回路(1)は、更に、 前記電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と前記第一の
抵抗 (R1)との間に接続される第三の抵抗 (R3)と、 該電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と並列に接続さ
れる第四の抵抗 (R4)と第二のダイオード (D2)の直列
接続を含み、 更に、該第二のダイオード (D2)に順方向にバイアスを
与える前記第一のバイアス電源 (E1)の大きさと異なる
大きさの第二のバイアス電源 (E2)が接続されたことを
特徴とする変調器。 - 【請求項10】請求項8において、 前記補正回路(1)は、更に、 前記電圧制御発振器(2)の入力側 (VT)と並列に接続
される第三の抵抗 (R4)と第二のダイオード (D2)の直
列接続を含み、 更に、該第二のダイオード (D2)に順方向にバイアスを
与える前記第一のバイアス電源 (E1)の大きさと異なる
大きさの第二のバイアス電源 (E2)が接続されたことを
特徴とする変調器。 - 【請求項11】請求項8において、 前記第一の抵抗 (R1)の両端側に、それぞれ可変減衰器
(60)と可変増幅器(61)が接続されたことを特徴
とする変調器。 - 【請求項12】請求項8において、 前記第一のバイアス電源 (E1)は、 順方向にバイアスされたダイオード(D2)と該ダイオー
ド(D2)に並列接続された可変抵抗(RV1)を有して構
成され、 該可変抵抗(RV1)の電圧を前記第一のダイオード(D
1)のバイアスとすることを特徴とする変調器。 - 【請求項13】請求項8において、 更に、前記補正回路(1)の入力側に、帰還回路に抵抗
(91)を有し、入力側にベース接地トランジスタを有
する逆対数型増幅器(9)を備えたことを特徴とする変
調器。 - 【請求項14】請求項8において、 更に、前記補正回路(1)の入力側に、帰還回路にベー
ス接地トランジスタ(92)を有し、入力側に抵抗(9
1)を有する対数型増幅器(9)を備えたことを特徴と
する変調器。 - 【請求項15】三角波の変調信号を出力する変調信号発
生回路(11)と、 該変調信号発生回路(11)からの変調信号の大きさに
応じた周波数の信号を発生する発振器(2)と、該発振
器(2)からの発振信号を方向性結合器(12)を通し
て送信する送信アンテナ(13)と、該送信アンテナ
(13)から放射される信号に対する反射信号を受信す
る受信アンテナ(14)と、該受信アンテナ(14)に
より受信される反射信号と該方向性結合器(12)から
分岐される該発振器(2)からの発振信号とを混合し
て、両信号間の周波数差に対応するビート信号を出力す
るミキサー回路(15)を有し、該ミキサー回路(1
5)から出力されるビート信号の周波数により該反射信
号の発生位置を判断するレーダ装置において、更に、該
変調信号発生回路(11)と該発振器(2)との間に、
請求項1乃至7の補正回路を備えたことを特徴とするレ
ーダ装置。
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JPH0818343A true JPH0818343A (ja) | 1996-01-19 |
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CA1118874A (en) * | 1976-08-13 | 1982-02-23 | Merle W. Faxon | Radar system with stable power output |
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1995
- 1995-05-16 US US08/442,201 patent/US5576713A/en not_active Expired - Lifetime
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