(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダのショートパルス信号を、予め設定された比率で２つの信号に分配する信号抽出分配手段と、
この信号抽出分配手段で分配された一方の信号を、減衰量を任意に設定可能な可変減衰器に通して増幅する増幅手段と、
この増幅手段で増幅された信号を予め設定された比率で２つの信号に分配し、分配された一方の信号を外部に出力する信号分配出力手段と、
前記信号抽出分配手段で分配された他方の信号に対し、前記信号分配出力手段で分配された他方の信号との位相を一致させるべく位相変化を与える移相手段と、
２つの入力信号の位相が一致したときに最大振幅レベルとなる該２つの入力信号の混合出力を直接前記可変減衰器に与え、前記混合出力の周波数帯域幅で決定される装置全体の時定数を最小に設定可能なバランス形ミキサを備え、このバランス形ミキサに前記信号分配出力手段で分配された他方の信号と、前記移相手段の出力信号とを入力して混合し、この混合出力を前記可変減衰器に与えて減衰量を制御する減衰制御手段とを具備してなることを特徴とする信号レベル制御装置。
【請求項２】
レーダのショートパルス信号を、予め設定された比率で２つの信号に分配する信号抽出分配手段と、
この信号抽出分配手段で分配された一方の信号を、減衰量を任意に設定可能な可変減衰器に通して増幅する増幅手段と、
この増幅手段で増幅された信号を予め設定された比率で２つに分配し、分配された一方の信号を外部に出力する信号分配出力手段と、
前記信号抽出分配手段で分配された他方の信号に対し、移相量を任意に設定可能な可変移相器に通すことにより位相変化を与える移相手段と、
２つの入力信号の位相が一致したときに最大振幅レベルとなる該２つの入力信号の混合出力を直接前記可変減衰器に与え、前記混合出力の周波数帯域幅で決定される装置全体の時定数を最小に設定可能なバランス形ミキサを備え、このバランス形ミキサに前記移相手段の出力信号と、前記信号分配出力手段で分配された他方の信号とを入力して混合し、この混合出力を前記可変減衰器に与えて減衰量を制御する減衰制御手段と、
前記移相手段で得られた信号と前記信号分配出力手段で分配された他方の信号とを位相比較し、この比較結果に基づいて前記可変移相器の移相量を制御する移相制御手段とを具備してなることを特徴とする信号レベル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば高周波電力増幅器等に使用される信号レベル制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波増幅器に使用されるＡＬＣ（Auto Level Controller）装置等の信号レベル制御装置は、図５に示すように、入力端子１に入力された高周波信号を、減衰量を任意に設定可能な可変減衰器２ａと、ｎ（ｎは自然数）個のＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）２ｂ１〜２ｂｎとを直列に接続して構成された増幅器２で可変減衰器２ａに通して増幅した後、カプラ３で予め決められた比率で分配し、分配した一方の信号を出力端子４を介して外部に出力する。
【０００３】
一方、カプラ３で分配された他方の信号は、検波器５で半波整流されて、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６で平滑されて後、増幅器２の可変減衰器２ａに供給される。
【０００４】
ここで、上記構成において、入力端子１に入力される高周波信号の振幅レベルが変動すると、ＬＰＦ６で平滑された信号の振幅レベルも変動し増幅器２の可変減衰器２ａに与えられる入力制御電圧が大きくなり、増幅器２の電力利得が下がる。その結果、増幅器２で増幅される信号の振幅レベルはほぼ一定に保たれる。
【０００５】
しかしながら、上記の信号レベル制御装置では、通常、ＬＰＦ６の時定数が大きく連続した高周波信号を取り扱う場合には問題とならないが、パルス状の高周波信号が到来した場合に、装置の応答速度が遅いため、パルスの始めから終わりにかけて、高周波信号の振幅レベルが変動してしまうことになる。さらに、レーダ装置等で多く用いられるショートパルスには全く反応できなくなる可能性が高い。従って、パルス状の高周波信号に対応できるような検波器及びＬＰＦを用意する必要があるが、この場合コストの増加を招いてしまうことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の信号レベル制御装置では、パルス状の高周波信号が到来した場合に、装置の応答速度が遅いため、パルスの始めから終わりにかけて、高周波信号の振幅レベルが変動してしまうという問題を有している。さらに、レーダ装置等で多く用いられるショートパルスの高周波信号を取り扱うことが困難であるという不都合も有している。
【０００７】
この発明の目的は、連続した高周波信号からショートパルス状の高周波信号まで柔軟に対応して取り扱うことが可能な信号レベル制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る信号レベル制御装置は、レーダのショートパルス信号を、予め設定された比率で２つの信号に分配する信号抽出分配手段と、この信号抽出分配手段で分配された一方の信号を、減衰量を任意に設定可能な可変減衰器に通して増幅する増幅手段と、この増幅手段で増幅された信号を予め設定された比率で２つの信号に分配し、分配された一方の信号を外部に出力する信号分配出力手段と、信号抽出分配手段で分配された他方の信号に対し、信号分配出力手段で分配された他方の信号との位相を一致させるべく位相変化を与える移相手段と、２つの入力信号の位相が一致したときに最大振幅レベルとなる該２つの入力信号の混合出力を直接可変減衰器に与え、混合出力の周波数帯域幅で決定される装置全体の時定数を最小に設定可能なバランス形ミキサを備え、このバランス形ミキサに信号抽出分配手段で分配された他方の信号と、移相手段の出力信号とを入力して混合し、この混合出力を可変減衰器に与えて減衰量を制御する減衰制御手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
この構成によれば、高周波帯における信号を予め決められた比率で２つの信号に分配し、この分配した一方の信号を可変減衰器に通して増幅するとともに、分配した他方の信号に対し、可変減衰器を通して増幅された信号との位相ずれが小さくなるように位相変化を与え、以後、可変減衰器を通して増幅された信号と位相変化が与えられた信号とを比較照合することにより、入力信号の振幅レベルが増幅された信号の振幅レベルよりも大きくなったか否かを判断し、この判断結果により大きい場合には増幅されるべき信号の振幅レベルが小さくなるように可変減衰器の減衰量を制御するようにしている。
【００１０】
このため、増幅器が熱的に安定した状態で、入力される高周波信号に変動があっても増幅器で増幅された信号の振幅レベルはほぼ一定に保たれる。
【００１１】
また、上記構成において、移相手段は、信号抽出分配手段で分配された他方の信号に対し、信号分配出力手段で分配された他方の信号との位相が一致するように位相変化を与える手段であり、減衰制御手段は、移相手段で得られた信号と信号分配出力手段で分配された他方の信号とを混合し、この混合出力を可変減衰器に与えるバランス形ミキサであることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、バランス形ミキサは、混合すべき２つの信号が互いに同一位相のときに、最大振幅の信号を出力することに着目し、バランス形ミキサの出力の振幅が最大となるように、移相器の移相量を増幅された信号の位相に合わせて設定すると、入力される高周波信号の振幅レベルが既知の設定値より大きくなっても、その大きさに応じてバランス形ミキサの出力の振幅成分も大きくなって可変減衰器の入力電圧が大きくなり、増幅器の電力利得を下げるので、増幅器で増幅された信号の振幅レベルはほぼ一定に保たれる。また、パルス状の高周波信号が到来した場合にも、通常のバランス形ミキサの出力の周波数帯域幅は広く、同周波数帯域幅で決定される装置全体の時定数を極めて小さく設定できるため、パルス状の高周波信号に対する応答速度を速くでき、これにより増幅器で増幅されたパルス状の高周波信号の振幅レベルをほぼ一定に保つことが可能となる。
【００１３】
また、この発明に係る信号レベル制御装置は、レーダのショートパルス信号を、予め設定された比率で２つの信号に分配する信号抽出分配手段と、この信号抽出分配手段で分配された一方の信号を、減衰量を任意に設定可能な可変減衰器に通して増幅する増幅手段と、この増幅手段で増幅された信号を予め設定された比率で２つに分配し、分配された一方の信号を外部に出力する信号分配出力手段と、信号抽出分配手段で分配された他方の信号に対し、移相量を任意に設定可能な可変移相器に通すことにより位相変化を与える移相手段と、２つの入力信号の位相が一致したときに最大振幅レベルとなる該２つの入力信号の混合出力を直接可変減衰器に与え、混合出力の周波数帯域幅で決定される装置全体の時定数を最小に設定可能なバランス形ミキサを備え、このバランス形ミキサに移相手段の出力信号と、信号分配出力手段で分配された他方の信号とを入力して混合し、この混合出力を可変減衰器に与えて減衰量を制御する減衰制御手段と、移相手段で得られた信号と信号分配出力手段で分配された他方の信号とを位相比較し、この比較結果に基づいて可変移相器の移相量を制御する移相制御手段とを備えるようにしたものである。
【００１４】
この構成によれば、高周波帯における信号を予め決められた比率で２つの信号に分配し、この分配した一方の信号を可変減衰器に通して増幅するとともに、分配した他方の信号に対し、可変減衰器を通して増幅された信号との位相ずれが小さくなるように位相変化を与え、以後、可変減衰器を通して増幅された信号と位相変化が与えられた信号とを比較照合することにより、入力信号の振幅レベルが増幅された信号の振幅レベルよりも大きくなったか否かが判断でき、この判断結果により大きい場合には小さくなるように可変減衰器の減衰量を制御するようにしている。それに加えて、位相変化が与えられた信号と、可変減衰器に通して増幅された信号とを位相比較することにより、環境温度の変化により増幅器の移相量に変動があったか否かを検出し、この検出結果に基づいて可変移相器の移相量を制御するようにしている。
【００１５】
このため、環境温度の変化により増幅器の通過位相に変動があっても、増幅器で増幅された信号の振幅レベルはほぼ一定に保たれる。
【００１６】
また、上記構成において、減衰制御手段は、前記第１の移相手段の出力と前記信号分配出力手段で分配された他方の信号とを混合し、この混合出力を前記可変減衰器に与える第１のバランス形ミキサであり、移相制御手段は、前記第１の移相手段で得られた信号の位相を９０°ずらす第２の移相手段と、この第２の移相手段で得られた信号と、前記信号分配出力手段で分配された他方の信号とを混合し、この混合出力を前記可変移相器に与える第２のバランス形ミキサとを有してなることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、９０°の移相量を持つ移相器により第２のバランス形ミキサの出力信号の振幅レベルが最小となるように可変移相器の移相量を制御するようにしている。つまり、増幅器の通過移相量が変化すると、第２のバランス形ミキサの出力信号の振幅レベルが大きくなり、可変移相器の制御電圧も大きくなる。このため、可変移相器の移相量は、第２のバランス形ミキサの出力信号の振幅レベルが最小となるように変化し、同時に第１のバランス形ミキサの出力信号の振幅レベルが最大となる。したがって、可変移相器、９０°の移相量をもつ移相器及び第２のバランス形ミキサで構成される回路は、温度補償回路として機能する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明に係る信号レベル制御装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図である。
【００１９】
図１において、入力端子１１に入力された高周波帯の信号（以下、高周波信号と称する）は、高周波分配器１２でその任意の振幅レベルの信号に変換されるとともに、予め設定された比率で２つの信号に分配される。この高周波分配器１２で分配された一方の信号は、増幅器１３に供給される。増幅器１３は、減衰量を任意に設定可能な可変減衰器１３ａとｎ（ｎは自然数）個のＦＥＴ１３ｂ１〜１３ｂｎとを直列に接続して構成されており、入力信号を可変減衰器１３ａに通してＦＥＴ１３ｂ１〜１３ｂｎにより増幅する。増幅器１３で増幅された信号は、カプラ１４で予め設定された比率で２つの信号に分配された後、分配された一方の信号が出力端子１５から取り出される。
【００２０】
一方、高周波分配器１２で分配された他方の信号は、移相器１６に供給される。移相器１６は、入力信号に対し、カプラ１４で分配された他方の信号の位相と一致するように位相変化を与えてバランス形ミキサ１７の局発入力Ｌ０に出力する。バランス形ミキサ１７は、その高周波入力端子ＲＦにカプラ１４で分配された他方の信号を入力し、この他方の信号と移相器１６の出力とを混合し、この混合出力を中間周波端子ＩＦを介して増幅器１３の可変減衰器１３ａに与えて可変減衰器１３ａの減衰量を制御する。
【００２１】
上記構成において、以下、図２の位相−振幅の関係を示す図を参照してその動作を説明する。
まず、入力される高周波信号の振幅レベルが既知の設定値より大きくなったか否かを判断するために、高周波分配器１２で分配された信号を、移相器１６に通してバランス形ミキサ１７の局発入力ＬＯに入力する。また、バランス形ミキサ１７の高周波入力端子ＲＦにカプラ１４で分配された信号を入力する。
【００２２】
バランス形ミキサ１７は、図２に示すように、混合すべき２つの信号が互いに同一位相のときに、最大振幅レベルの信号を出力する。この図２の位相−振幅の関係については、カプラ１４の出力に対する移相器１６の出力の位相が９０°もしくは２７０°方向にずれると、バランス形ミキサ１７の出力の振幅レベルが小さくなる方向に変化する。そこで、移相器１６では、バランス形ミキサ１７の出力の振幅レベルが最大となるように、移相量をカプラ１４で分配された信号の位相に合わせて設定する。これによって、入力される高周波信号の振幅レベルが既知の設定値より大きくなっても、その大きさに応じてバランス形ミキサ１７の出力の振幅レベルも大きくなって可変減衰器１３ａへの入力制御電圧も大きくなり、増幅器１３の電力利得を下げることになる。
【００２３】
以上のように上記実施形態によれば、高周波分配器１２で高周波帯における信号を予め決められた比率で２つの信号に分配し、この分配した一方の信号を増幅器１３にて可変減衰器１３ａに通して増幅してカプラ１４で２つの信号に分配して一方を外部に出力するとともに、高周波分配器１２で分配した他方の信号に対し、移相器１６にてカプラ１４の出力位相に合わせるように位相変化を与え、以後、バランス形ミキサ１７で移相器１６の出力とカプラ１４の出力とを混合することにより、入力信号の振幅レベルが増幅器１３で増幅された信号の振幅レベル、つまり既知の設定値よりも大きくなったか否かが判断でき、この判断結果により大きい場合には小さくなるように可変減衰器１３ａの減衰量を制御するようにしている。
【００２４】
このため、増幅器１３が熱的に安定した状態で、入力される高周波信号に変動があっても増幅器１３で増幅された信号の振幅レベルはほぼ一定に保たれる。また、パルス状の高周波信号が到来した場合にも、通常、バランス形ミキサ１７の出力の周波数帯域幅は広く、同周波数帯域幅で決定される装置全体の時定数を極めて小さく設定できるため、パルス状の高周波信号に対する応答速度を速くでき、これにより増幅器１３で増幅されたパルス状の高周波信号の振幅レベルをほぼ一定に保つことが可能となる。
【００２５】
さらに、上記実施形態では、従来のように、半波整流して、平滑する処理を必要となく、入力信号の位相をカプラ１４の出力の位相に合わせてバランス形ミキサ１７でカプラ１４の出力と移相器１６の出力とを混合するだけでよいので、従来に比して、応答速度の改善を図ることが可能となる。従って、レーダ装置にも好適したものとなる。
【００２６】
（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態は、環境温度の変化による増幅器の特性の変化に対処する温度補償回路を付加したものである。
【００２７】
図３は、この第２の実施形態に係わる信号レベル制御装置の構成を示す回路ブロック図である。なお、図３において上記図１と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略する。
この信号レベル制御装置は、上記移相器１６に代えて、移相量を任意に設定可能な可変移相器２１を接続し、可変移相器２１とバランス形ミキサ１７との間に高周波分配器２２を介在させ、カプラ１４とバランス形ミキサ１７との間に高周波分配器２３を介在させている。
【００２８】
また、高周波分配器２２には、９０°の移相量を持つ移相器２４が接続され、この移相器２４には、バランス形ミキサ２５が接続される。さらに、高周波分配器２３にもバランス形ミキサ２５が接続される。
【００２９】
可変移相器２１で位相変化が与えられた信号は、高周波分配器２２で２つの信号に分配され、この分配した一方の信号はバランス形ミキサ１７の局発入力端子ＬＯに供給され、他方の信号は移相器２４に供給される。移相器２４は、入力信号の位相を９０°ずらしてバランス形ミキサ２５の局発入力端子ＬＯに供給する。このバランス形ミキサ２５には、その高周波入力端子ＲＦに高周波分配器２３で分配された信号が供給される。バランス形ミキサ２５は、高周波分配器２３の出力と移相器２４の出力とを混合し、この混合結果に基づいて可変移相器２１の移相量を制御する。
【００３０】
上記構成において、以下、図４の位相−振幅の関係を示す図を参照してその動作を説明する。
まず、環境温度の変化による増幅器１３の特性の変化に対処するために、可変移相器２１の出力を高周波分配器２２で分配し、この分配された信号の位相を移相器２４で９０°ずらしてバランス形ミキサ２５の局発入力端子ＬＯに供給する。また、高周波分配器２３で分配された信号をバランス形ミキサ２５の高周波入力端子ＲＦに供給する。
【００３１】
バランス形ミキサ２５は、２つの信号の混合結果に基づいて、図４に示すように、出力信号の振幅レベルが最小になるように可変移相器２１の移相量を制御する。ここでは、バランス形ミキサ１７とバランス形ミキサとの位相関係は、９０°の移相量をもつ移相器２４により９０°固定の関係に設定されているため、バランス形ミキサ１７で混合される２つの信号が互いに同一位相であると、バランス形ミキサ２５で混合される２つの信号の位相は、互いに９０°ずれることになる。
【００３２】
要するに、増幅器１３の通過移相量が変化すると、バランス形ミキサ２５の出力信号の振幅レベルが大きくなり、可変移相器２１の制御電圧も大きくなる。このため、可変移相器２１の移相量は、バランス形ミキサ２５の出力信号の振幅レベルが最小となるように変化し、同時にバランス形ミキサ１７の出力信号の振幅レベルが最大となるように変化する。従って、可変移相器２１、高周波分配器２２，２３、移相器２４及びバランス形ミキサ２５で構成される回路は、温度補償回路として機能する。
【００３３】
以上のように上記第２の実施形態によれば、高周波分配器１２で高周波帯における信号を予め決められた比率で２つの信号に分配し、この分配した一方の信号を増幅器１３の可変減衰器１３ａに通して増幅するとともに、分配した他方の信号に対し、可変移相器２１でカプラ１４の出力との位相ずれが小さくなるように位相変化を与え、以後、バランス形ミキサ１７でカプラ１４の出力と可変移相器２１の出力とを混合することにより、到来する高周波信号の振幅レベルが増幅器１３で増幅された信号の振幅レベル、つまり既知の設定値よりも大きくなったか否かが判断でき、この判断結果により大きい場合には小さくなるように可変減衰器１３ａの減衰量を制御するようにしている。それに加えて、可変移相器２１で位相変化が与えられた信号を９０°位相をずらした信号と、カプラ１４の出力とをバランス形ミキサ２５で混合することにより、環境温度の変化により増幅器１３の通過位相に変動があったか否かを検出でき、この検出結果に基づいて可変移相器２１の移相量を制御するようにしている。
【００３４】
このため、環境温度の変化により増幅器１３の通過位相に変動があっても、増幅器１３で増幅された信号の振幅レベルをほぼ一定に維持することができる。
【００３５】
なお、上記第２の実施形態では、可変移相器２１、高周波分配器２２，２３、移相器２４及びバランス形ミキサ２５で構成される回路で、温度補償回路の機能を実行するようにした例について説明したが、この他、可変移相器２１の出力と、カプラ１４の出力とを位相比較することにより、環境温度の変化により増幅器１３の通過位相に変動があったか否かを検出し、この検出結果に基づいて可変移相器２１の移相量を制御するようなものであってもよい。
【００３６】
（その他の実施形態）
この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、可変減衰器１３ａの減衰量の制御にバランス形ミキサ１７を用いたが、この他に、移相器１６の出力とカプラ１４の出力とを比較照合することにより、入力される高周波信号の振幅レベルが増幅器１３で増幅された振幅レベルよりも大きくなったか否かを判断し、この判断結果により大きい場合には増幅されるべき信号の振幅レベルが小さくなるように可変減衰器１３ａの減衰量を制御するものであってもよい。また、移相器においても、入力信号の位相をカプラの出力位相に一致させるものに限定されるものでなく、信号レベル制御装置の性能によっては、入力信号の位相とカプラの出力位相とのずれを小さくできるように移相量を設定できるものであってもよい。
【００３７】
その他、高周波分配器の構成、カプラの構成や移相器の設定移相量の種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、連続した高周波信号からショートパルス状の高周波信号まで柔軟に対応して取り扱うことが可能な信号レベル制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る信号レベル制御装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図２】上記図１に示したバランス形ミキサにおける位相−振幅の関係を説明するために示す図。
【図３】この発明に係る信号レベル制御装置の第２の実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図４】上記図３に示したバランス形ミキサにおける位相−振幅の関係を説明するために示す図。
【図５】従来の信号レベル制御装置の構成を示す回路ブロック図。
【符号の説明】
１，１１…入力端子、
１２，２２，２３…高周波分配器、
２，１３…増幅器、
３，１４…カプラ、
４，１５…出力端子、
１６，２４…移相器、
１７，２５…バランス形ミキサ、
２１…可変移相器、
２ａ，１３ａ…可変減衰器、
２ｂ１〜２ｂｎ，１３ｂ１〜１３ｂｎ…ＦＥＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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