(57)【要約】【課題】低雑音増幅器の破壊防止と利得及び雑音指数の悪化を低減可能なリミッター装置を提供すること。【解決手段】一例のリミッター装置は、高周波入力端子と接地の間に接続されたＰＩＮダイオードと、前記高周波入力端子に入力端子を接続された低雑音増幅器と、前記ＰＩＮダイオードと並列に接続され、使用波長に対して略１／４の長さの伝送線路及びこの伝送線路の一端を接地するか負電圧を印加するかを切り替えることができる高周波スイッチ回路を有するバイアス切替型伝送線路と、前記高周波入力端子に入力される高周波信号が所定電力を超えた場合に、この所定電力以下の電力が再び入力された時から所定期間、前記伝送線路の前記一端に負電圧を印加するように、前記高周波スイッチ回路を制御するバイアス切替回路と、を有する。【選択図】図１
2015056731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波入力端子と接地の間に接続されたＰＩＮダイオードと、
前記高周波入力端子に入力端子を接続された低雑音増幅器と、
前記ＰＩＮダイオードと並列に接続され、使用波長に対して略１／４の長さの伝送線路及びこの伝送線路の一端を接地するか負電圧を印加するかを切り替えることができる高周波スイッチ回路を有するバイアス切替型伝送線路と、
前記高周波入力端子に入力される高周波信号が所定電力を超えた場合に、この所定電力以下の電力が再び入力された時から所定期間、前記伝送線路の前記一端に負電圧を印加するように、前記高周波スイッチ回路を制御するバイアス切替回路と、
を有することを特徴とするリミッター装置。
【請求項２】
前記ＰＩＮダイオードは、リミッター用のＰＩＮダイオードであることを特徴とする請求項１記載のリミッター装置。
【請求項３】
前記伝送線路の前記一端に負電圧を印加する回路は、抵抗器とこの抵抗器に負極を接続され正極を接地される定電圧電源とを有することを特徴とする請求項２記載のリミッター装置。
【請求項４】
前記バイアス切替回路は、所定電圧と前記高周波入力端子に入力される高周波信号の電圧を比較する比較回路と、時間を計測するタイマーとを有することを特徴とする請求項２又は３記載のリミッター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ装置等に用いられるリミッター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波レーダ装置やマイクロ波送受信装置等では、大電力の入力信号に対して保護が必要であると同時に、微小信号を高感度に受信することも必要である。
【０００３】
このような保護装置としては、従来、リミッター素子としてＰＩＮダイオードを用いた回路が知られている。
【０００４】
このようなリミッター回路の一例を図３に示した。この回路は高周波入力端子３１と高周波出力端子３２の間にＰＩＮダイオード３３と使用波長λの略１／４の長さの伝送線路３４が並列に接続され、更に直列に低雑音増幅器３５が接続される。ＰＩＮダイオード３３のカソード及び伝送線路３４の他端は接地されている。
【０００５】
入力端子３１から、ＰＩＮダイオード３３の閾値を超える大電力の高周波信号が入ってくると、ＰＩＮダイオード３３の高周波インピーダンスが短絡となる。その結果、このＰＩＮダイオード３３で入力された大部分の高周波信号が入力端子３１側に反射されて、低雑音増幅器３５が破壊されることを防ぐことができる。
【０００６】
しかし、ＰＩＮダイオードは通常、閾値を超える大きい電力の高周波信号が投入されると、その後入力高周波信号のレベルが低くなっても、利得がもとに戻るまでに一定時間が必要となる。したがって、それまではＰＩＮダイオードの利得が低下して低雑音増幅器の利得と雑音指数の特性が悪化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４０１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述のような問題点に着目してなされたもので、低雑音増幅器の破壊防止と利得及び雑音指数の悪化を低減可能なリミッター装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一例のリミッター装置は、高周波入力端子と接地の間に接続されたＰＩＮダイオードと、前記高周波入力端子に入力端子を接続された低雑音増幅器と、前記ＰＩＮダイオードと並列に接続され、使用波長に対して略１／４の長さの伝送線路及びこの伝送線路の一端を接地するか負電圧を印加するかを切り替えることができる高周波スイッチ回路を有するバイアス切替型伝送線路と、前記高周波入力端子に入力される高周波信号が所定電力を超えた場合に、この所定電力以下の電力が再び入力された時から所定期間、前記伝送線路の前記一端に負電圧を印加するように、前記高周波スイッチ回路を制御するバイアス切替回路と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態のリミッター装置の構成図である。
【図２】一実施形態の動作を説明するための模式的波形図である。
【図３】従来のリミッター回路例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態につき図面を用いて説明する。図１に一実施形態のリミッター装置の構成例を示す。
【００１２】
このリミッター装置は、高周波信号が入力される高周波入力端子１１と、この高周波入力端子１１と接地間に並列に接続されたリミッター用のＰＩＮダイオード１３及びバイアス切替型伝送線路１４と、高周波入力端子１１に入力端子を接続された低雑音増幅器１５と、この低雑音増幅器１５の出力端子に接続された高周波出力端子１６と、バイアス切替回路１７とを有する。
【００１３】
バイアス切替型伝送線路１４は、一端を高周波入力端子１１に接続された使用波長λの１／４の長さの伝送線路２１と、他端に接続され高周波短絡用のキャパシタ２２と、伝送線路の他端にその入力端子を接続され２出力端子を有し、一方の出力端子Ａは接地される高周波スイッチ回路２３と、高周波スイッチ回路２３の他方の出力端子Ｂに接続された電源設定用抵抗器２４と、この電源設定用抵抗器２４と接地間に接続された定電圧電源２５とを有する。定電圧電源２５の負極が電源設定用抵抗器２４に接続される。
【００１４】
バイアス切替回路１７は、例えば所定電圧と高周波入力信号の電圧を比較する電圧比較回路と時間を計測するタイマーにより構成される。このバイアス切替回路１７は、高周波入力端子１１に入力される高周波信号の電力が大から小に変わった時から所定時間だけ、高周波スイッチ回路２３の入力端子を、出力端子Ｂに切り替える。
【００１５】
ＰＩＮダイオード１３はアノード端子が高周波入力端子１１に接続され、カソード端子は接地される。
【００１６】
ところで、ＰＩＮダイオード１３は、リミッター用のＰＩＮダイオードであり、スイッチ用のＰＩＮダイオードと同様にＰ層とＮ層の間に空乏層（Ｉ）を有するが、使い方が異なる。
【００１７】
スイッチ用ＰＩＮダイオードでは正負を切り替えるだけであるが、リミッター用ＰＩＮダイオードでは、大電力がアノード端子に入力されたとき空乏層が消失する。その後入力電力が小さくなると、再び空乏層が形成される。この実施形態では、大電力が加わりその後再び小電力に戻った時、ＰＩＮダイオードのアノード端子を大きく負電圧に引き込むことにより、空乏層の形成を促進する。これによって、通常状態までの復帰時間を短くし、レーダ特性としての探索最短距離を短くしてレーダの特性を向上させる。
【００１８】
以下この実施形態の動作を、図２（ａ）〜（ｃ）に示す波形図を用いて説明する。図２（ａ）は、横軸に時間を取り、縦軸に入力電力の大きさ（ｄＢｍ）、取っている。図２（ｂ）は、横軸に時間を取り、縦軸に利得（ｇａｉｎ）を取っている。更に図２（ｃ）は横軸に時間を取り、縦軸に出力端子Ａ，Ｂへの接続タイミングを示している。
【００１９】
ＰＩＮダイオード１３の閾値が例えば＋１０ｄＢｍであるとする。
【００２０】
今、図２（ａ）に示すように、時刻ｔ０から、＋１０ｄＢｍを超える大電力の高周波信号が高周波入力端子１１に入って、時刻ｔ１まで続いたとする。このとき、高周波スイッチ回路２３の入力端子は出力端子Ａに接続されている。時刻ｔ１に高周波入力端子１１に入力される高周波信号が＋１０ｄＢｍを超える大電力からこれより小さい電力になったことをバイアス切替回路１７が検知する。そして、バイアス切替回路１７は高周波スイッチ回路２３の入力端子を出力端子Ｂに接続させ、所定時間、例えば図示の場合は時刻ｔ４まで保持する。
【００２１】
すると、伝送線路２１の接地側の端子は、時刻ｔ１から、電源設定用抵抗器２４及び定電圧電源２５を介して接地されることになる。すなわち、伝送線路２１の接地側の端子は、マイナスに大きく引き込まれ、上述のようにＰＩＮダイオード１３内の空乏層の形成を早める。
【００２２】
したがって、このリミッター装置の利得は、図２（ｂ）において、実線の曲線２７が示すように、大電力が入力されたときには、例えばー２０ｄＢまで利得が減衰するがその後、急速に０ｄＢ迄復帰する。
【００２３】
これに対して、従来のように、伝送線路の接地側端子を常に接地しているだけならば、図２（ｂ）の点線の曲線２８に示すようになる。すなわち、利得が０ｄＢになるまでの復帰曲線はなだらかである。
【００２４】
高周波入力信号が大電力から小電力に変わった時刻ｔ１から利得が０ｄＢまでにフックするまでの時間をリカバリタイムといい、この時間が探索最短距離に直結する。このリカバリタイムは図２（ｃ）に示すように、従来のＴ１に対して、この実施形態では時間Ｔ１よりも短いＴ２となる。
【００２５】
こうして、この実施形態によれば、レーダの探索最短距離を短くすることが可能となる。本発明の実施形態によれば、低雑音増幅器の破壊防止と利得及び雑音指数の悪化を低減可能なリミッター装置が得られる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したがこれらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１１・・・・高周波入力端子
１６・・・・高周波出力端子
１３・・・・ＰＩＮダイオード
１４・・・・・バイアス切替型伝送線路
１５・・・・低雑音増幅器
１７・・・・バイアス切替回路
２１・・・・伝送線路
２２・・・・キャパシタ
２３・・・・高周波スイッチ回路
２４・・・・電源設定用抵抗器
２５・・・・定電圧電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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