JPS5950121B2 - 駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はラッチング移相器やスイッチなどのような磁
性体の磁化状態を制御して動作させるマイクロ波回路の
ための駆動回路に関するものである。

磁性体を用いたマイクロ波制御回路、とくにラッチング
回路は優秀なマイクロ波特性、小駆動電力などの特徴を
持つため最近フエイズド・アレイ・レーダ用の部品とし
て広く用いられるようになってきた。

この回路は、第１図に示すような磁性体の有するヒステ
リシス特性を利用し、Ｂ軸（残留磁化状態）上の点０と
Ｏ′間の磁化状態を適宜利用し、所定の動作を得ようと
するものである。

従って所望の磁化状態に設定できる駆動回路が必要とな
る。

そのための駆動回路の基本的構成は、磁性体を励磁する
ための巻線を含む励磁回路と、その励磁回路を磁化状態
に応じて制御するための制御回路か、ら成る。

従来の駆動回路としては、上述の要求を満すものとして
、次の三つの方法が考えられている。

まず第一は、第１図のヒステリシス曲線上の残留磁化状
態Ｏ点、０′点の二点のみを用いる方法である。

この方法は、駆動回路としては、保磁力Ｈｃの数倍以上
の励磁界を与えるような電流を流せば良いので、制御回
路は不要となり、極めて単純な回路となるが、０，０′
点の二点しか利用できないため、マイクロ波回路本体が
複雑となる。

例えば、移相器の場合では所望の位相ステップを与える
ｎビットをデジタル移相器を構成するために、移相量が
それぞれ３６０／２ｎ度、３６０／２ｎ−１度・・・・
・・３６０／２度であるような長さの異なるフェライト
移相器をｎ個縦続に接続する必要がある。

そのため構成がむずかしくなり、量産性の点で欠陥があ
った。

そこで第二、三の方法が考えられた。

第二の方法は、第１図において残留磁化状態のうち点０
．θ′のみならず、その間の状態（例えば点Ｎ）をも利
用する方法であり、移相器を駆動する場合は移相器本体
として３６０度以上の移相量を′有するように構成して
おき、励磁コイルに流れるパルス電流のピーク値や励磁
電圧パルスのパルス幅を制御し、所望の残留磁化状態に
制御する方法である。

一例として電流制御方式の実施例を第２図に示す。

この図でシリコン制御整流素子（以下ＳＣＲと書＜）１
−１のゲートＡ１にパルス信号が入った場合、５ＣＲ１
−１は導通状態となり瞬間的にパルス状の電流が、コン
デンサ４、磁性体１０を通る駆動巻線１６、電子的可変
抵抗７を流れる。

そのため第１図の点０′にあった磁性体負荷１０の磁化
状態はＰ点に向うヒステリシス曲線に沿って変化してゆ
く。

同時に可変抵抗７に生ずる電圧も上昇して行き、その電
圧が、スレッショールドディテクタ８によって設定され
た電圧を越えるとスレッショールド・ディテクタ８でパ
ルスを発生し、そのパルスは５ＣＲ１−３のゲー）Ａ３
に印加される。

そのためＳＣＲ１−３は導通状態になり、今迄駆動巻線
１６及び可変抵抗７を通って流れていた電流はより抵抗
の少ないこの５ＣＲ１−３の方にバイパスされる。

そこで第１図Ｍ点まで上った磁化は、ＭＮに沿って若干
減少しながらＮ点に向う。

電流はコンデンサ４が充分に充電されれば止まり１、Ｎ
点の磁化状態に落ち着く。

このようにして電流のピーク値を制御する。

次に別の移相状態に変えるときは、ＳＣＲ１−２のゲー
）Ａ２にパルスを加えることによってこの５ＣＲ１−２
を導通状態とし、コンデンサ４の電荷をＳＣＲ１−２、
抵抗７を通り、駆動巻線１６を通ってコンデンサ４の負
極に放電させると同時に、その放電電流によって、磁性
体負荷１０を元の磁化状態（第１図のθ′点）に一度戻
す。

その後抵抗７を変化させ、前述の操作を行なえば異なっ
た電流ピーク値が得られる。

この方法は、電流のピーク値と移相量が実際の場合直線
関係でないため抵抗７の抵抗値の設定が複雑になること
、温度が変化するとヒステリシス特性が変化するため、
同一移相量に対して抵抗７を温度と共に変える必要があ
るなどの欠点がある。

そこで考えられたのが第三の方法である。第三の方法は
、「直線性磁束制御回路」 （特許公報昭４９−１１０
２１）として考案されているものである。

これは、磁性体の磁化の変化量が、特性に直接関係する
場合（例えば移相器）に特に有効な方法である。

現在、実用性の大きいと言われているいくつかの移相器
では、その移相の変化量は、磁化の変化量に比例する。

従って何らかの方法でこれを信号として取り出すことが
できれば、移相量の制御が可能となる。

そこで前述の“直線性磁束制御回路”では、基本構成と
して、第３図に示すような方法を提案している。

この図では、磁化の変化量を取りだす手段として、磁性
体１０に巻いた二次巻線１７を追加し、その変化量に比
例する電圧にするため積分器２３を用いている。

すなわち、２次巻線１７への出力電圧Ｖと、磁性体の磁
束φ、の間には、 の関係があるので、電圧Ｖを積分すれば、磁束の変化分
△φが として得られることになる。

そこで、積分電圧が、ある値（入力パルス１２のレベル
）になったとき比較器２４の出力パルス１４により励磁
器スイッチ２２を断にして、電流を止めれば、所望のΔ
φを得ることが出来る。

このようにして入力パルス１２のレベルを変化させれば
、残留磁化を第１図０，０′間の任意の値に設定するこ
とが出来る。

新たな残留磁化状態に設定する場合は、リセットスイッ
チ２６を通電状態にし、リセットパルス１５を加え、一
度第１図の基準残留磁化状態（０′点）に設定した後に
入力パルス１２を加える。

ダンク回路２７は積分器２３の残留電荷を放電するため
のものである。

この方法は、電圧／ Ｖｄｔが、磁性体のヒステリシス
曲線の温度変化に一義的には無関係となるため、極めて
良い温度特性が得られるが、磁性態に磁化の変化を取り
出すための装置（この場合は２次巻線１７）を付けるた
め、マイクロ波回路の形状が若干大きくなる。

フェイズドアレイレーダでは、多数の移相器をアンテナ
背面に配列するため、移相器１個に割り当てられる空間
が小さく、移相器の寸法を小さくすることが要求される
。

その観点からは、二次巻線は、無い方が好ましい。

この発明は、このような欠点を改善するために、磁化の
変化を取り出す二次巻線１７を除去し、その代り、駆動
用巻線１６に小さな固定抵抗を入れると共に、その回路
の各部における積分電圧の差で、励磁回路を制御したも
ので、以下詳細に説明する。

先ずこの発明の基本的考えを、第４図によって説明する
。

図に示すように駆動巻線１６に直列に固定抵抗２８を結
んだ回路にお゛いて、電圧Ｖ、電流ｉ、・巻線部におけ
る磁束の変化△φとの関係は次式で与えられる。

で、磁性体部の磁束の変化、すなわち磁化の変化が求ま
ることになる。

この（４）式の右辺の第１項は、回路全体の電圧の積分
値であり、第２項目は、抵抗の両端の電圧の積分値であ
る。

従って、この面積分値の差で励磁器スイッチ２２を制御
すれば、所望の△φが得られることになる。

この様な考えを具現化するための一実施例の構成図を第
５図に示す。

この回路において駆動パルス１２が、入力端子１１に加
えられるとゲート２１が開き励磁器スイッチ２２が通電
状態となり、駆動巻線１６．抵抗２８に電流が流れ始め
る。

このとき、積分器２３−１では、駆動巻線１６と抵抗２
８を直列に接続した回路の両端の電圧を積分し、積分器
２３−２では、抵抗２８０両端の電圧を積分しており、
この二つの積分器の出力の差を取り出し、必要に応じて
増幅する。

そのために本例では差動増幅器２９を接続している。

この出力と、別にテ゛イジタル位相信号をＡ／Ｄ変換器
３０で電圧値に変換して作った位相基準電圧Ｅとを比較
し、差動増幅器２９の出力が位相基準電圧Ｅに達したと
き、比較器２４から信号１４を出しゲート２１を閉じ、
励磁器スイッチ２２を断とする。

このように位相基準電圧Ｅを適宜変えてやることによっ
て、第１図の０，０′間の任意の残留磁化状態に設定す
ることができる。

新たな残留磁化状態（移相器では移相量）に設定し直す
とき、リセットスイッチ２６により残留磁化状態の基準
状態（例えば、第１図の０′点）に一度リセットしたり
、積分器２３−１．−２の電荷をダンク回路２７で放電
させるのは、第３図の従来例と同じである。

この回路でも、温度変化によって磁性体のヒステリシス
特性が変化しても、位相基準電圧Ｅが変らない限り、常
に同じ△φを与えるので、移相量の温度特性は極めて良
いものとなる。

第８図の従来例と比較し、回路はや・複雑になるかもし
れないが、駆動回路は、例えばＩＣ化することにより、
極めて小形になり、信頼性も向上すること、電子回路は
全体寸法、形状に融通性があることなどの理由で、マイ
クロ波回路本体が小形、軽量化することが望ましい。

また第３図の従来例では駆動パルス１２を、いわゆる回
路の駆動と共に、位相制御基準電圧としても利用してい
るが、実用を考えれば駆動と位相設定のタイミングは独
立に選べた方が便利と思われるので、本発明では別々に
している。

この場合駆動パルス１２の電圧は、精度の粗い数ボルト
の電圧で良いことになる。

また第５図において示した各機能ブロック（各種スイッ
チ、積分器、差動増巾器、比較器・・・・・・など）は
、いろいろな構成法が考えられるが、それらをまとめて
示すため、第５図のようなブロック図を用いた。

以上のように、この発明に係る駆動回路では、マイクロ
波ラッチング回路に巻く駆動巻線が１個で済み、マイク
ロ波特性を劣化させることなくフェイズドアレイアンテ
ナへの組み込みを容易にする効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁性体のヒステリシス特性を示した図、第２図
は従来の電流値制御方式の駆動回路を示す図、第３図は
従来の磁束制御方式の駆動回路を示す図、第４図は、こ
の発明の詳細な説明するための回路図、第５図はこの発
明の回路構成を示す図である。 図中１−１． １−２． １−３はシリコン制御整流素
子（ＳＣＲ）、４はコンデンサ、７は電気的に制御可能
な可変抵抗器、８はスレッショールドディテクタ、１０
は磁性体負荷、１６は駆動巻線、２０はエミッタホロワ
、２１は分岐ゲート、２２は励磁器スイッチ、２３は積
分器、２４は比較器、２６はリセットスイッチ、２７は
ダンク回路、１７は二次巻線、２８は固定抵抗、２９は
差動増幅器、３０はＡ／Ｄ変換器である。 なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動信号によって磁性体を磁化する電流を流す励磁
   回路と、磁化の変化に応じた信号によって励磁回路を制
   御する手段を備えたマイクロ波磁性体回路用の駆動回路
   において、励磁回路中の駆動巻線と直列に抵抗を接続す
   るとともに、駆動巻線とそれにつながる抵抗とによって
   形成された回路の電圧を積分する回路と、上記抵抗の両
   端の電圧を積分する回路と、これら二つの積分回路の出
   力の差を取り出す回路とを設け、上記した二つの積分回
   路の出力の差を取り出す回路の出力が、別に設定された
   基準電圧に達したとき、励磁回路を遮断することを特徴
   とする駆動回路。