JPH088604A - マイクロ波減衰装置 - Google Patents

マイクロ波減衰装置

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Publication number
JPH088604A
JPH088604A JP16332394A JP16332394A JPH088604A JP H088604 A JPH088604 A JP H088604A JP 16332394 A JP16332394 A JP 16332394A JP 16332394 A JP16332394 A JP 16332394A JP H088604 A JPH088604 A JP H088604A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diode
microwave
diodes
waveguide
silicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP16332394A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Kitamura
昌良 北村
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
Application filed by New Japan Radio Co Ltd filed Critical New Japan Radio Co Ltd
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Publication of JPH088604A publication Critical patent/JPH088604A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力マイクロ波の殆どを反射/減衰できるマ
イクロ波減衰装置を提供すること。 【構成】 シリコンカーバイドまたはダイアモンドを構
成材料とする第1ダイオード5で入力マイクロ波の大部
分を反射/減衰させ、シリコンを構成材料とする第2ダ
イオードで第1ダイオード5を漏洩してきたマイクロ波
を反射/減衰させることにより、入力マイクロ波をほぼ
完全に減衰させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、伝送路短絡用のダイオ
ードを使用したマイクロ波減衰装置に係り、特に大きな
減衰特性が得られるようにしたマイクロ波減衰装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、パルスレーダ装置においては、
送信機から発射したパルスマイクロ波(例えば50K
W)により受信機(送信機と共に共通アンテナに接続さ
れる)が破損しないように、その受信機の入力側導波管
にTR(Transmit-receive)管が取り付けられる。この
TR管は、大電力のマイクロ波(発射マイクロ波)が入
射すると内部に設けられた対向電極が放電してそこを短
絡させ、マイクロ波をそこで反射/減衰させて受信機に
その大電力マイクロ波が入力することを防止するもので
ある。なお、目標物で反射したマイクロ波は微小電力で
あるので、対向電極を放電させることなくTR管を通過
して受信機に入力する。
【0003】一方、このようなTR管と同等の機能を行
なうものとして、導波管内のH面に垂直に導電性ポスト
によりシリコン・PINダイオードをマウントして、大
電力マイクロ波入射時にそのシリコン・PINダイオー
ドを導通させて短絡させ、そこでマイクロ波の大部分を
反射/減衰させるようにしたマイクロ波減衰装置が利用
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このシリコ
ン・PINダイオードを用いたマイクロ波減衰装置で
は、そのシリコンの融点が低い(1414℃程度)の
で、大電力マイクロ波の入力時に焼損してしまうという
問題があった。
【0005】本発明の目的は、ダイオードを使用しなが
らも、焼損の問題が発生せず、また十分な減衰特性を発
揮できるようにしたマイクロ波減衰装置を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このために本発明のマイ
クロ波減衰装置は、マイクロ波伝送路と、該マイクロ波
伝送路に所定距離だけ離して設けた伝送路短絡用の複数
のダイオードとからなり、該複数のダイオードの内のマ
イクロ波入力側に設ける1又は2以上のダイオードに他
のダイオードに比べて耐熱性の高いダイオードを使用
し、該他のダイオードに上記マイクロ波入力側に設ける
ダイオードに比べて順方向抵抗の小さいダイオードを使
用した。
【0007】本発明では、上記マイクロ波入力側に設け
る1又は2以上のダイオードに、シリコンカーバイドま
たはダイアモンドを構成材料とするPINダイオードを
用い、上記他のダイオードに、シリコンを構成材料とす
るPINダイオードを用いることができる。
【0008】また本発明では、上記複数のダイオードの
相互間隔をλ/4の奇数倍に設定することが好ましい。
【0009】
【作用】本発明では、マイクロ波入力側に設ける1又は
2以上のダイオードで入力マイクロ波の大部分を反射/
減衰させ、そこを漏洩してきたマイクロ波を他のダイオ
ードで反射/減衰させることにより、入力マイクロ波を
大幅に減衰乃至完全に遮断させる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1はパ
ルスレーダ装置のTR管代用として適用した実施例のマ
イクロ波減衰装置の構造を示す概略横断面図、図2は概
略縦断面図である。1は送信機2とアンテナを接続する
第1導波管、3はその第1導波管1のE面に分岐接続さ
れた第2導波管である。この第2導波管3の終端には目
標物での反射マイクロ波を受信検波する受信機4が接続
されている。
【0011】本実施例では、この第2導波管3の第1導
波管1に対する分岐点からλ/4(λ:マイクロ波の管
内波長)またはその奇数倍だけ離れた位置のH面に垂直
な方向に第1ダイオード5を、更にこの第1ダイオード
5からλ/4又はその奇数倍だけ受信機3側に離れた位
置のH面に垂直な方向に第2ダイオード6を、各々導電
性ポスト7、8を介してマウントする。
【0012】第1ダイオード5としては、シリコンカー
バイド(炭化珪素)・PINダイオードを用いる。ま
た、第2ダイオード6としてはシリコン・PINダイオ
ードを用いる。一般的にPINダイオードは、容量が小
さく応答速度が速く、その順方向の直列抵抗(すなわ
ち、オン抵抗)の値RS は、 RS =W2 /[(μn +μp )If ・τ](Ω) であらわされる。ここで、Wはp層とn層との間に挟ま
れるI層(絶縁層)の厚み、μn は電子の移動度、μp
はホールの移動度、If は順方向電流、τは両極性キャ
リアライフタイム(ambipolar carrier lifetime)であ
る。この式で明かなように、PINダイオードの直列抵
抗は、順方向電流の値に反比例する。
【0013】例えば、If =100mAのときは、シリ
コン・PINダイオードは、W≒20μm(<Lap≒4
00〜600μm:但しLapは両極性拡散距離であ
る。)、τ≒40ns、μn ≒1500cm2 ・V-1
-1、μp ≒450cm2 ・V-1・s-1であるとき、R
S ≒0.5Ωとなる。
【0014】また、同様にIf =100mAのときのシ
リコンカーバイド・PINダイオードは、W≒10μm
(<Lap≒10〜20μm)、τ≒20ns、μn ≒6
00cm2 ・V-1・s-1、μp ≒5cm2 ・V-1・s-1
であるとき、RS ≒0.85Ωとなる。
【0015】しかし、この値は理論値であって、実際の
製品では、特に後者のシリコンカーバイド・PINダイ
オードは、オーミックコンタクト形成の困難さから、寄
生抵抗がかなり大きくなり、直列抵抗はシリコン・PI
Nダイオードよりも遥かに大きく、If =100mAで
3Ω程度となる。
【0016】また、シリコンカーバイドは、禁制帯幅が
2.86eVとシリコンが1.1eVに比べて大きい。
このため、順方向の立上り電圧が約2Vとシリコンの2
〜3倍もあり、直列抵抗として作用する。
【0017】更に、シリコン・PINダイオードは、前
述したように、シリコンの融点が低い(1414℃)こ
とから、そこに大電力マイクロ波が印加したとき、そこ
に流れる電流による発熱によってそのダイオードが破壊
される恐れがある。これに対し、シリコンカーバイド・
PINダイオードは、それを構成するシリコンカーバイ
ドの融点がそれよりも高く2000℃程度であるので、
加熱破壊の恐れが大幅に低下する。
【0018】そこで、本実施例では上記したように、第
1ダイオード5としてシリコンカーバイド・PINダイ
オードを用いる。これによって、大電力マイクロ波がそ
こに入射したとき、シリコンカーバイド・PINダイオ
ードが導通し、導電性ポスト7や第2導波管3を経由す
る短絡路が形成されて順方向電流が流れ、その電流によ
る損失によってシリコンカーバイド・PINダイオード
が発熱するが、融点が高いので破壊することはない。
【0019】しかし、このシリコンカーバイド・PIN
ダイオードは、上記したようにその順方向抵抗が大きい
ので、その部分が完全な短絡状態とはならず、マイクロ
波の減衰が不十分で、かなりの漏洩分が生じる。
【0020】そこで、本実施例では、この第1ダイオー
ド5の奥方向にλ/4だけ離して第2ダイオード6を設
け、この第2ダイオード6としてシリコン・PINダイ
オードを使用した。このシリコン・PINダイオード
は、シリコンカーバイド・PINダイオードに比べて順
方向抵抗が小さいので、ここで完全に近い短絡状態を作
り出すことができる。
【0021】従って、第1ダイオード5の側から短絡し
た第2ダイオード6の方向へはインピーダンスが無限大
に近くなってマイクロ波が侵入し難く、侵入した漏洩マ
イクロ波はこの第2ダイオード6によって殆ど反射され
るようになる。このとき、第1ダイオード5からこの漏
洩マイクロ波は既に低電力となっており、その第2ダイ
オード6に流れる電流は大きくはなく、発熱も小さく抑
えられ、破壊の恐れはない。
【0022】かくして、本実施例では、大電力マイクロ
波を耐熱性の高い第1ダイオード5で減衰させ、そこを
漏洩し低電力となったマイクロ波を順方向抵抗の小さい
第2ダイオード6で減衰させるので、送信機2から発射
させた大電力マイクロ波が受信機4に入射することはな
い。また、目標物で反射してきたマイクロ波は微弱であ
り、第1、第2ダイオード5、6を導通させることな
く、そのまま受信機4に入射して検波される。このよう
に、TR管と同等の機能を発揮させることができる。
【0023】なお、上記実施例では第1ダイオード5、
第2ダイオード6の各々がマイクロ波照射によって導通
する自己励振の場合を説明したが、外部からバイアスを
かけておいて、第1ダイオード5、第2ダイオード6が
導通するマイクロ波電力の値(つまり閾値)を下げるこ
ともできる。また、送信機2におけるマイクロ波発射と
同期して第1ダイオード5、第2ダイオード6に外部バ
イアスを印加するように制御回路を設けて、マイクロ波
発射時に強制的に導通させることもできる。このように
外部バイアスを印加する際は、バイアス回路にマイクロ
波遮断用のリアクタンス回路を設けることが望ましい。
【0024】この外部バイアスによって第1ダイオード
5、第2ダイオード6を導通させるときは、外部バイア
スによる電流により同様に発熱が起こるので、その第1
ダイオード5、第2ダイオード6を組み合せることで、
耐熱の問題の解決と完全反射の実現を達成することがで
きる。
【0025】また、第1ダイオード5としては、シリコ
ンカーバイド・PINダイオードの他に、ダイアモンド
・PINダイオードを用いることもできる。このダイア
モンド・PINダイオードも、シリコンカーバイド・P
INダイオードと同様に、高い耐熱性を有し、応答速度
も速いが、順方向抵抗が大きい。
【0026】また、上記実施例ではパルスレーダ装置の
TR管代用として適用した場合であるが、本発明はこれ
に限られるものではなく、マイクロ波の減衰或いは遮断
用としてあらゆる用途に使用できるものである。また、
組み込むべきマイクロ波伝送路としては、導波管に限ら
れるものではない。同軸ケーブルを使用する場合には、
その途中にストリップ線路等を構成して、そこに第1ダ
イオード5、第2ダイオード6を組み込めば良い。
【0027】更に、上記実施例では第1ダイオード5と
第2ダイオード6の2個のダイオードをλ/4又はその
奇数倍だけ離して設けたが、第2ダイオード6から更に
λ/4又はその奇数倍だけ離して第1ダイオード5と反
対の側に第3のダイオードを設け、同様に第4、第5の
ダイオードをλ/4又はその奇数倍だけ順次離して設け
ることもできる。このとき、入力側のダイオードに耐熱
温度が高いものを、入力側と反対側のものに順方向抵抗
の低いものを使用することにより、大電力マイクロ波を
確実に減衰させることができる。
【0028】更に、上記実施例に、図1に示すように、
第1導波管1と第2導波管2のT分岐部分にサーキュレ
ータ9を設けて、入出力マイクロ波をガイドさせるよう
にすることもできる。
【0029】
【発明の効果】以上から本発明によれば、順方向抵抗が
他のダイオードより低いダイオードと耐熱性が他のダイ
オードより高いダイオードを巧妙に組み合せたので、各
ダイオードの長所が発揮されて欠点が補完され、ほぼ完
全な反射/減衰が実現できるマイクロ波減衰装置を実現
できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 パルスレーダ装置のTR管代用として適用し
た本発明の一実施例のマイクロ波減衰装置の概略横断面
図である。
【図2】 同マイクロ波減衰装置の概略縦断面図であ
る。
【符号の説明】
1:第1導波管、2:送信機、3:第2導波管、4:受
信機、5:第1ダイオード、6:第2ダイオード、7、
8:導電性ポスト、9:サーキュレータ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波伝送路と、該マイクロ波伝送
    路に所定距離だけ離して設けた伝送路短絡用の複数のダ
    イオードとからなり、該複数のダイオードの内のマイク
    ロ波入力側に設ける1又は2以上のダイオードに他のダ
    イオードに比べて耐熱性の高いダイオードを使用し、該
    他のダイオードに上記マイクロ波入力側に設けるダイオ
    ードに比べて順方向抵抗の小さいダイオードを使用した
    ことを特徴とするマイクロ波減衰装置。
  2. 【請求項2】 上記マイクロ波入力側に設ける1又は2
    以上のダイオードに、シリコンカーバイドまたはダイア
    モンドを構成材料とするPINダイオードを用い、上記
    他のダイオードに、シリコンを構成材料とするPINダ
    イオードを用いたことを特徴とする請求項1に記載のマ
    イクロ波減衰装置。
  3. 【請求項3】 上記複数のダイオードの相互間隔をλ/
    4の奇数倍に設定したことを特徴とする請求項1又は2
    に記載のマイクロ波減衰装置。
JP16332394A 1994-06-23 1994-06-23 マイクロ波減衰装置 Pending JPH088604A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1308742A1 (en) * 2001-10-31 2003-05-07 Esaote S.p.A. Circuit for active decoupling of transmit coils in nuclear magnetic resonance imaging apparatuses, particularly of the low field type
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KR101374632B1 (ko) * 2012-04-03 2014-03-19 국방과학연구소 Post-wall을 이용한 고출력 전송 도파관 진공포트 장치

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