(57)【要約】【課題】本発明の目的は、経済的で、技術的に耐久性があり、多方面で且つ簡単な方法で使用可能であるサンプリング回路を提供する。【解決手段】この発明は、ブロードバンドの周期的入力信号の連続したサンプリングを行うためのサンプリング回路に関するものであり、パルス状のサンプリング信号が供給される非線形要素を設け、サンプリングを活性化して出力信号を形成することにある。また、本発明は、前記非線形要素として、電界効果トランジスタを設けるものである。【選択図】  図２
2006333467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス形状のサンプリング信号が供給される非線形要素を有し、出力信号を製造するためにそれによってサンプリングを活性化するブロードバンドの周期的入力信号の連続したサンプリングを行うサンプリング回路において、
前記非線形要素として電界効果トランジスタ（１２）を設けたことを特徴とするサンプリング回路。
【請求項２】
前記入力信号は、前記電界効果トランジスタ（１２）のドレイン端子（１１）に供給されることを特徴とする請求項１記載のサンプリング回路。
【請求項３】
前記サンプリング信号は、前記電界効果トランジスタ（１２）のゲート端子（１３）に供給されることを特徴とする請求項１又は２記載のサンプリング回路。
【請求項４】
前記電界効果トランジスタ（１２）のドレイン端子（１１）には、出力信号の減結合が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項５】
前記入力信号の供給は、フィルタ装置（１５）によって、出力信号の減結合から分離されることを特徴とする請求項４記載のサンプリング回路。
【請求項６】
前記供給側には、ハイパスフィルタ（１６）が設けられ、前記減結合側にはローパスフィルタ（１７）が設けられることを特徴とする請求項５記載のサンプリング回路。
【請求項７】
磁気シールドされたインダクタンスを有する多段ＬＣフィルタが設けられることを特徴とする請求項６記載のサンプリング回路。
【請求項８】
前記電界効果トランジスタ（１２）のソース端子（１８）には、前記出力信号の減結合が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項９】
前記電界効果トランジスタ（１２）が、静電容量を介してＤＣ減結合されることを特徴とする請求項８記載のサンプリング回路。
【請求項１０】
前記入力信号は、Π型減衰器（１９）が設けられた送受信ライン（１０）を介して前記電界効果トランジスタ（１２）に供給されることを特徴とする請求項８又は９記載のサンプリング回路。
【請求項１１】
前記減結合側には、フィルタ装置（２１）が設けられることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項１２】
ＲＣフィルタ回路が設けられることを特徴とする請求項１１記載のサンプリング回路。
【請求項１３】
前記減結合側には、蓄電コンデンサ（２０）が設けられることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項１４】
いわゆるダミーとして、付加的な電界効果トランジスタ（２２）が接続されることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項１５】
前記付加的な電界効果トランジスタ（２２）のドレイン端子（２３）には、インピーダンス（２４）が接続されることを特徴とする請求項１４記載のサンプリング回路。
【請求項１６】
前記付加的な電界効果トランジスタ（２２）のドレイン端子（２３）に接続されるインピーダンス（２４）は、前記電界効果トランジスタ（１２）のドレイン端子（１１）に接続されるインピーダンスと等しいことを特徴とする請求項１５記載のサンプリング回路。
【請求項１７】
前記２つの電界効果トランジスタ（１２，２２）には、同じサンプリング信号が供給されることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項１８】
前記２つの電界効果トランジスタ（１２，２２）は、同じゲートバイアスでトリガーされることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項１９】
サンプリング信号の給電は、終端インピーダンス（２６）による反射なしに終わることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項２０】
前記２つの電界効果トランジスタ（１２，２２）の出力信号は、作動増幅器（２７）に送られることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パルス状のサンプリング信号が供給される非線形要素を有し、それによってサンプリングを活性化して出力信号を製造するブロードバンドの周期的入力信号の連続したサンプリングのためのサンプリング回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンド信号又は時間内に素早く変化する信号特性の検出は、非常に大きな技術的努力を有するリアルタイムサンプリングによってのみ実行される。典型的な応用は、パルス型レーダによる十分なレベルの測定であるが、その技術的問題は、レーダ信号の伝搬遅延の正確な測定にある。１ｍｍの距離測定精度に関して、約６ｐｓの時間測定精度が必要である。リアルタイムサンプリングの代わりのものとしては、シーケンシャルサンプリングがある。シーケンシャルサンプリングは、より小さいサンプリング率で処理されるが、周期的信号を使用することのみによって制限される。リアルタイムサンプリングと対比して、信号周期毎に、一つのサンプリング値が記録される。そして、サンプリングされるべき高速信号は、複数の個別のサンプリングポイントから再構成される。このサンプリングは、結果として入力信号の周波数変換を生じるので、この工程は、ハーモニックミキシングとして解釈される。
【０００３】
サンプリング回路の従来の装置が、図１に示される。サンプリングされるべき入力信号は、送受信ラインを介して逆平行に配置された２つのスイッチングダイオード２，３に送られる。逆平行に配置された２つのスイッチングダイオード２，３は、最初に逆方向に印加されるＤＣバイアスによって、アイドル状態に制御される。実サンプリング工程の間、パルス状のサンプリング信号ｓ１（ｔ）及びそれに反対のサンプリング信号ｓ２（ｔ）は、前記スイッチングダイオード２，３を導通するように切り換えるので、サンプリングされるべき入力信号Ｕｃ（ｔ）の供給と前記スイッチングダイオード２，３の下流側に接続される２つのサンプリングコンデンサ４，５の間のセグメントは、短い時間、低抵抗状態になる。パルス状サンプリングパルスから生じるコンデンサ４，５の充電部は、抵抗６，７を介して放電する。サンプリングコンデンサ４，５が２つのサンプリング工程の間、十分に放電するという仮定に基づいて、サンプリングされる入力信号のサンプリング点は、基本的に、サンプリングコンデンサ４，５に勝る平均電圧Ｕｓ（ｔ）から生じる。もし、ｓ１（ｔ）＝−ｓ２（ｔ）の関係が、２つのサンプリング信号の間に適用されるならば、ノード８，９は、これらの信号に関する事実上の接地点と見なすことができる。その結果として、アイドル状態において、これらのノード８，９でのサンプリング信号は、相互にキャンセルされるので、中間周波数通路及び信号通路におけるサンプリング信号の供給は停止され、回路のバランスが達成される。
【特許文献１】特開平７−６６７２７号公報
【特許文献２】特開平１０−１６４４４２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６１６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この問題を解決するために、本発明の目的は、経済的で、技術的に耐久性があり、多方面で且つ簡単な方法で使用可能であるサンプリング回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ブロードバンドの周期的入力信号のシーケンシャルサンプリングのための上述したサンプリング回路からさらに進んで、この目的は、非線形要素として電界効果トランジスタを設けることによって達成される。
【０００６】
それゆえに、本願発明に記載されるように、電界効果トランジスタは、サンプリングを活性化するために使用され、そのため、パルス状サンプリング信号が、サンプリングされるべき入力信号を検出するために存在する時に、サンプリングされた信号として出力信号を形成することができる。ここで、それは、電界効果トランジスタが、ゲートとドレインの間を本質的に遮断することを維持するので、電界効果トランジスタの適切な接続に関して、サンプリング信号は、信号通路又は中間周波数通路のどちらにも伝わることがない。電界効果トランジスタを有するサンプリング回路の別の利点は、ゲートでの信号が整流されることから、本質的なノイズバランスにある。
【０００７】
これによって、サンプリング回路の本質的なノイズバランス有するトリガー信号及び出力信号の本質的な遮断が得られる。異なるタイプの電界効果トランジスタ（ｎチャンネル／ｐチャンネル）の選択は、単極性のサンプリングパルスの極性に関する自由度及びサンプリングされる入力信号に関して異なる出力インピーダンスの装置を生じさせる。
【０００８】
基本的に、入力信号又はサンプリングシングの供給には、いろいろな可能性がある。しかしながら、この発明の好ましい例によれば、入力信号は、電界効果トランジスタのドレイン端子に供給される。さらに、この発明の好ましい例によれば、サンプリング信号は、電界効果トランジスタのゲート端子に供給される。
【０００９】
この発明の好ましい例によれば、電界効果トランジスタのドレイン端子には、前記出力信号の減結合が設けられる。さらに、入力信号の供給が、フィルタ装置によって出力信号の減結合から分離されることが好ましい。供給側にはハイパスフィルタが用いられ、且つ／又は減結合側には、ローパスフィルタが用いられる。磁気シールドされたインダクタンスを有する多段のＬＣフィルタを用いることが特に好ましい。
【００１０】
本発明の別の例によれば、電界効果トランジスタのソース端子には、出力信号の減結合が設けられる。好ましくは、前記電界効果トランジスタのドレイン端子は、静電容量を介してＤＣ減結合がなされる。さらに、入力信号は、Π型減衰器が挿入された送受信ラインを介して電界効果トランジスタに供給されることが好ましい。さらにまた、減結合側には、特にＲＣフィルタカスケードの形のフィルタ装置が設けられることが好ましい。最後に減結合側には、別の蓄電コンデンサが設けられることが望ましい。
【００１１】
最後に記載される本願発明の好ましい例において、「ダミー」として接続される付加的な電界効果トランジスタが設けられる。この方法において、回路構造は、上記記載された回路の拡大したものを構成する。それは、それぞれに電界効果トランジスタを有する同一の構造をした２つの個々の回路であり、全体的な回路の出力信号は、２つの個々の回路の中間周波数信号の相違から形成される。一つの固有の回路が上述したように形成され且つ制御されると同時に、別の回路の電界効果トランジスタが、「ダミー」として接続される。前記付加的な電界効果トランジスタのドレイン端子は、負荷インピーダンスと同一のインピーダンスが負荷としてかけられ、これによって、他の電界効果トランジスタには、信号通路によってドレイン端子に負荷がかけられる。さらに、２つの電界効果トランジスタには、同じサンプリング信号が供給されることが好ましい。さらにまた、２つの電界効果トランジスタには、同じゲートバイアスでトリガーされることが好ましい。
【００１２】
特に、ブロードバンドの周期的入力信号の連続したサンプリングを行うための発明において請求されたようなサンプリング回路を改良し且つ発展させるための複数の可能性が存在する。これについて、請求項１に従属する請求項及び図面を参照して本発明の好ましい典型的な例を示す下記する詳細な説明を参照することが必要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願発明の好ましい実施例に係る下記するサンプリング回路は、それぞれ、例えばドレイン−ソース電圧の条件なしに、受動的に制御されるショットキー接続を有するＧａＡｓ（ガリウムヒ素）接合ゲート電界効果トランジスタを有する。大変良好な大きな信号特性に加えて、この方法において回路の絶対的安定性が達成される。ナローバンド中間周波数信号Ｕｓ（ｔ）に対するブロードバンド入力信号Ｕｃ（ｔ）の実際のサンプリング又は周波数変換は、パルス状サンプリング信号ｓ（ｔ）による非線形電圧依存ドレイン−ソースチャネル抵抗の変調によって実行される。
【実施例１】
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施例に係るサンプリング回路を示す。サンプリングされるべき入力信号は、送受信ライン１０を介してサンプリング回路に供給される。サンプリングされるべき入力信号は、電界効果トランジスタ１２のドレイン端子１１に送られる。また、サンプリング信号ｓ（ｔ）は、電界効果トランジスタ１２のゲート端子に送られる。印加されるＤＣバイアスＵＤＣとの結合において、サンプリング信号は、周期的にドレイン−ソースのチャネル抵抗を制御し、サンプリングされるべき入力信号Ｕｃ（ｔ）の作動点を決定する。電界効果トランジスタ１２のＤＣ作動点は、一般的にゲート端子１３に印加されるバイアスを介して選択されるので、コンデンサ１４を介して供給されるサンプリング信号との結合において、開閉チャネル間のチャネルの変調が行われる。
【００１５】
さらに、ＤＣバイアス及び電界効果トランジスタ１２のチャネルドーピングと結合してサンプリング信号のパルスの極性を選択することによって、時間内の平均であるドレイン−ソース領域のインピーダンス及びこれによる回路の出力インピーダンスが、決定される。もし、電界効果トランジスタ１２のゲート１３が、例えばｎ−ドーピイングチャネルにおいて負のバイアスがかけられ、且つサンプリング信号の極性がプラスに選択された場合、ドレイン−ソース区間は、サンプリング信号の短いパルス間隔の間だけ低い抵抗となり、それ以外の時間の場合には平均して数キロオームの高い抵抗となる。
【００１６】
一方、時間にわたって平均されるサンプリング信号の負のパルスと共同する少しだけプラスのＤＣバイアスは、相対的に数オームの範囲のドレイン−ソース区間の低い抵抗を生じさせる。回路のトリガリングの極性選択及び出力インピーダンスの補助的な決定は、回路の効率に直接的に影響しないが、むしろ意図される応用に依存する。例えば、低い抵抗出力インピーダンスを有する装置は、低い抵抗チャネル抵抗器にわたって、蓄電荷が積み上げられることがなく、ＤＣ部としての中間周波数信号に重ねられることから、ひょっとしたら要求されるかもしれない中間周波数信号のＤＣ結合減結合の代わりに大まかなＤＣフリー出力信号を可能にする。
【００１７】
サンプリングされるべき入力信号Ｕｃ（ｔ）が供給され、サンプリング信号、いわゆる出力信号Ｕｓ（ｔ）が、電界効果トランジスタ１２のドレイン端子１１に減結合される。ここで、２つの信号は、フィルタ装置１５によってお互いに分離される。入力信号の供給側には、特にハイパスフィルタ１６が設けられ、サンプリング信号の減結合側には、ローパスフィルタ１７が設けられる。ここで、排他的に磁気シールドされたインダクタンスを有する多段ＬＣフィルタの使用は、この回路点での可能な磁気結合を抑制するために推奨される。
【実施例２】
【００１８】
図３は、本発明の第２の実施例に係るサンプリング回路を示す。この発明の第１の実施例と比較して回路の構成を少し改良することによって、出力信号からの入力信号の分離に関して要求されるフィルタ装置を単純化することができるものである。フィルタのない電界効果トランジスタ１２のドレイン端子１１が直接送受信ラインに接続されると同時に、電界効果トランジスタ１２のソース端子１８に、出力信号のタッピングを設ける。本発明のこの実施例において、回路の入力マッチングを改善するために使用されるΠ型減衰器１９が、前記送受信ラインに設けられる。上述したように、もし電界効果トランジスタ１２のゲート端子１３のバイアスが、負であるように選択され、サンプリング信号のパルスの極性が正であることが選択されたならば、サンプリング信号のパルス期間において、ドレイン−ソース区間のチャネル抵抗は、低い抵抗値となるので、ソース端子１８に接続された蓄電コンデンサ２０は、わずかな瞬間的な電圧Ｕｃ（ｔ）が充電される。サンプリング期間の残りの時間の間、前記チャネルは、高い抵抗値となるので、サンプリングされるべき入力信号Ｕｃ（ｔ）の中間周波数タッピングは、遮断される。ソース端子の中間周波数信号に重なるすこし高い周波数信号部分を抑制するために、単純なＲＣフィルタカスケード２１が用いられる。このＲＣフィルタにおいて、それらは付随的な磁気的電気的放出に対して、ＬＣフィルタと対照的に反応しないことに利点があるので、非コヒーレント信号の放出を防止することができる。
【実施例３】
【００１９】
図４は、本発明の第３の実施例に係るサンプリング回路を示す。ここでは、本発明の第２の実施例に係る図３に示される回路を多少拡張したものを示すものであり、付加的な電界効果トランジスタ２２を設けるものである。２つの電界効果トランジスタ１２，２２を有するこの回路は、同一の構造を有する２つの個別の回路から構成され、全体的な回路の出力信号は、２つの個別の回路の中間周波数信号の相違から形成され、そのために差動増幅器２７が設けられる。図４に示される本発明の第３の実施例に係る全体回路の上の回路は、図３に示される上述した回路に対応する。しかしながら、下の回路の電界効果トランジスタ２２は、「ダミー」として接続されている。これは、付加的な電界効果トランジスタ２２のドレイン端子２３には、電界効果トランジスタ１２が信号通路によって前記ドレイン端子にかかる負荷インピーダンスと同様のインピーダンス２４がかかることを意味する。
【００２０】
前記電界効果トランジスタ１２，２２の同一の負荷側接続に加えて、２つの回路が、同一のサンプリング信号及び同一のゲートバイアスでトリガーされる。図示されるように、これは、サンプリング信号のパルスが電界効果トランジスタ１２，２２の２つのゲート１３，２５を越えて通過し、終端インピーダンスでの反射なしに終わることを意味する。２つの電界効果トランジスタ１２，２２の同一の接続及びトリガリングによって、それぞれの回路の中間周波数信号Ｕｓ１（ｔ）及びＵｓ２（ｔ）の直接的な成分は、同様に同一であるので、ＤＣフリー中間周波数信号Ｕｓ（ｔ）は、結果として差Ｕｓ１（ｔ）−Ｕｓ２（ｔ）から生じる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ダイオードを逆平行に接続した従来のサンプリング回路のブロックズである。
【図２】本発明の第１の実施例に係るサンプリング回路のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係るサンプリング回路のブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係るサンプリング回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  送受信ライン
２，３  スイッチングダイオード
４，５  サンプリングコンデンサ
６，７  抵抗
８，９  ノード
１０  送受信ライン
１１  ドレイン端子
１２  電界効果トランジスタ
１３  ゲート端子
１４  コンデンサ
１５  フィルタ装置
１６  ハイパスフィルタ
１７  ローパスフィルタ
１８  ソース端子
１９  Π型減衰器
２０  蓄電コンデンサ
２１  ＲＣフィルタカスケード
２２  電界効果トランジスタ
２３  ドレイン端子
２４  インピーダンス
２５  ゲート端子
２７  差動増幅器
【図１】
2006333467.tif 000003
【図２】
2006333467.tif 000004
【図３】
2006333467.tif 000005
【図４】
2006333467.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月1日(2006.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス形状のサンプリング信号が供給される非線形要素を有し、出力信号を生成するために該非線形要素によってサンプリングを作動させる、ブロードバンドの周期的入力信号の連続したサンプリングを行うサンプリング回路において、
前記非線形要素として第１の電界効果トランジスタ（１２）を設けると共に、
該第１の電界効果トランジスタ（１２）のソース端子（１８）には、前記出力信号の減結合が設けられ、
さらに、第２の電界効果トランジスタ（２２）がダミーとして付加的に接続されることを特徴とするサンプリング回路。
【請求項２】
前記第２の電界効果トランジスタ（２２）のドレイン端子（２３）には、インピーダンス（２４）が接続されることを特徴とする請求項１記載のサンプリング回路。
【請求項３】
前記第２の電界効果トランジスタ（２２）のドレイン端子（２３）に接続されるインピーダンス（２４）は、前記第１の電界効果トランジスタ（１２）のドレイン端子（１１）に接続されるインピーダンスと等しいことを特徴とする請求項２記載のサンプリング回路。
【請求項４】
前記第１及び第２の電界効果トランジスタ（１２，２２）には、同じサンプリング信号が供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項５】
前記第１及び第２の電界効果トランジスタ（１２，２２）は、同じゲートバイアスでトリガーされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項６】
サンプリング信号の給電は、終端インピーダンス（２６）による反射なしに終わることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のサンプリング回路。
【請求項７】
前記第１及び第２の電界効果トランジスタ（１２，２２）の出力信号は、作動増幅器（２７）に送られることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のサンプリング回路。