(57)【要約】  本発明のある実施例によると、基本周波数を有する信号を受信する電力吸収器は、信号を受信する入力節点、及び入力節点に電気的に接続された第１端と第２端とを有する第１ＰＩＮダイオード回路、を有する。第１ＰＩＮダイオード回路は、少なくとも１つのＰＩＮダイオードを有する。吸収器はまた、ＰＩＮダイオード回路の第２端と電気的に接続された第１端と基準電圧と電気的に接続された第２端とを有する負荷抵抗を有する。吸収器はまた、第２端で入力節点と電気的に接続された第１端を有する４分の１波長伝送線を有する。４分の１波長伝送線は、基本周波数の波長の４分の１である電気的接続を有する。電力吸収器はまた、４分の１波長伝送線の第２端と電気的に接続された入力と、基準電圧と電気的に接続された出力とを有する第２ＰＩＮダイオードを有する。第１チョークは、負荷抵抗器と並列に設けられる。
2008541611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力吸収器であって、基本周波数を有する信号を受信し、
前記信号を受信する入力節点、
前記入力節点に電気的に接続された第１端、第２端、直列に接続された第１及び第２ＰＩＮダイオード、並びに前記第２ＰＩＮダイオードと並列に接続されたチョークを有する第１ＰＩＮダイオード回路、
前記第１ＰＩＮダイオード回路の第２端と電気的に接続された第１端、及び基準電圧と電気的に接続された第２端を有する負荷抵抗器、
前記入力節点と電気的接続された第１端、第２端、及び前記基本周波数の４分の１波長である電気的接続を有する４分の１波長伝送線、
前記４分の１波長伝送線の前記第２端と電気的に接続された入力、前記基準電圧と電気的に接続された出力、及び少なくとも１つのＰＩＮダイオードを有する第２ＰＩＮダイオード回路、並びに
前記負荷抵抗器と並列の第１チョーク、を有する電力吸収器。
【請求項２】
電力吸収器であって、基本周波数を有する信号を受信し、
前記信号を受信する入力節点、
前記入力節点に電気的に接続された第１端、第２端、及び少なくとも１つのＰＩＮダイオードを有する第１ＰＩＮダイオード回路、
前記第１ＰＩＮダイオード回路の第２端と電気的に接続された第１端、及び基準電圧と電気的に接続された第２端を有する負荷抵抗器、
前記入力節点と電気的接続された第１端、第２端、及び前記基本周波数の４分の１波長である電気的長さを有する４分の１波長伝送線、
前記４分の１波長伝送線の前記第２端と電気的に接続された入力、前記基準電圧と電気的に接続された出力、及び少なくとも１つのＰＩＮダイオードを有する第２ＰＩＮダイオード回路、並びに
前記負荷抵抗器と並列の第１チョーク、を有する電力吸収器。
【請求項３】
前記チョークは螺旋形チョークである、請求項２記載の電力吸収器。
【請求項４】
前記周波数チョークはインダクターである、請求項２記載の電力吸収器。
【請求項５】
前記負荷抵抗器は前記入力節点で材料インピーダンスを提供する大きさである、請求項２記載の電力吸収器。
【請求項６】
前記４分の１波長線は５０オームの特性インピーダンスを有する、請求項２記載の電力吸収器。
【請求項７】
前記４分の１波長伝送線の前記第２端と電気的に接続された低雑音増幅器、を更に有する請求項２記載の電力吸収器。
【請求項８】
前記第１ＰＩＮダイオード回路と並列の第３ＰＩＮダイオード回路、を更に有する請求項２記載の電力吸収器。
【請求項９】
前記第３ＰＩＮダイオード回路の第２端と電気的に接続された第１端及び前記基準電圧と電気的に接続された第２端を有する第２負荷抵抗、を更に有する請求項８記載の電力吸収器。
【請求項１０】
前記第１及び第２負荷抵抗器の並列結合の抵抗は、前記入力節点で材料インピーダンスを提供する、請求項９記載の電力吸収器。
【請求項１１】
前記第１ＰＩＮダイオード回路は少なくとも２つのＰＩＮダイオードを直列に有する、請求項２記載の電力吸収器。
【請求項１２】
前記第１ＰＩＮダイオード回路は少なくとも２つのＰＩＮダイオードを直列に有し、及び前記第２ＰＩＮダイオード回路は少なくとも２つのＰＩＮダイオードを直列に有する、請求項９記載の電力吸収器。
【請求項１３】
少なくとも１つの共振器を、前記第１ＰＩＮダイオード回路の少なくとも２つのＰＩＮダイオードの１つと並列に更に有する請求項１１記載の電力吸収器。
【請求項１４】
前記第１ＰＩＮダイオード回路の少なくとも２つのＰＩＮダイオードのそれぞれと並列の少なくとも１つのＲＦ共振器、及び前記第２ＰＩＮダイオード回路の少なくとも２つのＰＩＮダイオードのそれぞれと並列の少なくとも１つのＲＦ共振器、を更に有する請求項１２記載の電力吸収器。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのＲＦ共振器は前記基本周波数で共振するインダクターである、請求項１３記載の電力吸収器。
【請求項１６】
方法であって、信号を制限し、
入力節点で基本周波数を有する信号を受信する段階、
前記入力節点と出力節点との間に、前記基本周波数の４分の１波長である電気的長さを有する４分の１波長伝送線を設ける段階、及び
第１負荷抵抗器と直列の第１ＰＩＮダイオード及び前記第１負荷抵抗器と並列の第１チョークを有する、受信信号のための第１接地経路を設ける段階、を有する方法。
【請求項１７】
第２負荷抵抗器と直列の第２ＰＩＮダイオード及び前記負荷抵抗器と並列の第２チョークを有する、前記受信信号の第２接地経路を設ける段階、を更に有する請求項１６記載の方法
【請求項１８】
前記第１接地経路は、前記第１ＰＩＮダイオードと直列の第３ＰＩＮダイオードを更に有する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第１接地経路は、前記第１ＰＩＮダイオードと並列の共振器を更に有する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記４分の１波長伝送線は５０オームの特性インピーダンスを有する、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電力信号に関連し、より詳細には、電力吸収システム及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
高電力制限器は、低雑音増幅器のような装置の損傷を防ぐために用いられる。ある例示的な実施例では、無線周波数受信機は低雑音増幅器と組み合わされ電力制限器を有する。電力制限器は、低雑音増幅器に供給される電力を制限し、低雑音増幅器の損傷を回避する。このような損傷は、受信機が低振幅無線周波数信号を検出するよう構成され、そして代わりに高振幅信号を受信する場合に生じ得る。例示的な制限器は、反射型制限器及び吸収型制限器を有する。
【０００３】
反射型制限器は、一般にＲＦチョークと並列に、接地への短絡ＰＩＮダイオードを有する。或いは、ＰＩＮダイオードはＮＩＰダイオードと並列に接地へ短絡される。従って、低無線周波数レベルでは、ＰＩＮダイオードはオフであり、如何なる電流も接地へ流れない。つまり制限器は低損失を有する。高電圧スイングでは、しかしながら、ＰＩＮダイオードはオンに切り替わり、接地へ電流が流れる。チョーク又はＮＩＰダイオードの何れかが、電流経路を提供する。このような場合、受信信号は信号源へ向けて反射される。これは結果として、例えば秘密無線周波数受信機が無線周波数エネルギーをその情報源へ反射して戻した時に、秘密無線周波数受信機が分かってしまうという不利点を生じる。
【０００４】
吸収型制限器は、一般にＰＩＮダイオードを備えた４分の１波長シャントを用いる。低振幅の受信信号では、ＰＩＮダイオードはオフになり、低電流を生じる。従って制限器は低損失を有する。高レベルでは、しかしながら、ＰＩＮダイオードはオフに切り替わり、電流が流れる。このような場合、出力ダイオードはオンに切り替わった場合に低インピーダンスに見える。出力ダイオードの低インピーダンスは４分の１波長線を通じて反射し、５０オームの負荷と並列の開回路に見える。従って、無線周波数エネルギーは、５０オームの負荷により吸収される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の反射型及び吸収型制限器は、全ての点を満足しない。特に、特定の用途では、制限器は十分に受信電力を制限しない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある実施例によると、基本周波数を有する信号を受信する電力吸収器は、信号を受信する入力節点、及び入力節点に電気的に接続された第１端と第２端とを有する第１ＰＩＮダイオード回路、を有する。第１ＰＩＮダイオード回路は、少なくとも１つのＰＩＮダイオードを有する。吸収器はまた、ＰＩＮダイオード回路の第２端と電気的に接続された第１端と基準電圧と電気的に接続された第２端とを有する負荷抵抗を有する。吸収器はまた、第２端で入力節点と電気的に接続された第１端を有する４分の１波長伝送線を有する。４分の１波長伝送線は、基本周波数の波長の４分の１である電気的接続を有する。電力吸収器はまた、４分の１波長伝送線の第２端と電気的に接続された入力と、基準電圧と電気的に接続された出力とを有する第２ＰＩＮダイオードを有する。第１チョークは、負荷抵抗器と並列に設けられる。
【０００７】
本発明のいくつかの実施例は、多くの技術的利点を提供し得る。他の実施例は、これら利点のいくつか若しくは全てを実現するか、又は１つも実現しなくて良い。例えば、ある実施例によると、大量のエネルギーは非常に小さい装置で吸収されて良い。更に、いくつかの実施例では、吸収器に関連する挿入損失は最小化され、及び吸収器の帯域は増大されて良い。
【０００８】
他の利点は、当業者により直ちに考案され得る。
【０００９】
本発明の他の実施例は、図と関連した以下の詳細な記載から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の例示的な実施例及び本発明の利点は、図１乃至５の図を参照することにより最も良く理解される。種々の図面の同様の及び対応する部分には同様の番号が使用されている。
【００１１】
図１は、本発明の教示による受信機１０を示すブロック図である。受信機１０は、信号１６を受信する如何なる受信機であっても良い。信号１６はある実施例では無線周波数信号である。特定の実施では、受信機１０は、低振幅信号１６を受信するよう構成されて良く、及び従って低雑音増幅器１４を有する。受信機１０はまた高振幅信号１６を受信して良いので、電力吸収器１２は信号１６の高振幅電力を吸収するために利用され、及び低振幅信号１８に低雑音増幅器１４を通過させる。低雑音増幅器１４は増幅信号２０を生成する。増幅信号２０は受信機１０の残りの部分（明示されない）により利用されて良い。
【００１２】
上述のように、いくつかの従来の電力制限器はあらゆる目的を完全に満足しない。特に、いくつかの実施例では、電力吸収器は十分な量の電力を吸収できないので、高振幅信号は低雑音増幅器１４を破壊してしまう。或いは、電力吸収器自体が破壊される。本発明の教示によると、改善された電力吸収器及び方法が提供され、前述の問題を解決する。
【００１３】
図２は、本発明の教示による電力吸収器１２の例を示す概略図である。示された実施例では、電力吸収器１２は入力節点２２及び出力節点２４を有する。入力節点２２は無線周波数信号又はマイクロ波のような信号１６を受信し、及び信号１６を表す信号を信号１８として節点２４に提供して良い。示された実施例では、電力吸収器１２は、負荷抵抗器３０とチョーク３２との並列結合を介し接地４０と直列に結合されたＰＩＮダイオード２８を有する。無線信号１６が無線周波数信号である例では、チョーク３２は無線周波数チョークである。電力吸収器１２はまた、４分の１波長線２６、及び４分の１波長線２６と出力節点２４との間に配置され接地４０と結合されたＰＩＮダイオード３４、を有する。
【００１４】
ＰＩＮダイオード２８及びＰＩＮダイオード３４は、良く知られている半導体素子であり、無線周波数及びマイクロ波周波数で可変抵抗器として動作する。抵抗器３０はある例では５０オームの負荷であるが、他の適切な負荷が利用されて良い。チョーク３２は、この実施例では４分の１波長チョークである。しかしながらチョーク３２はまた、高インダクタンスのチョークである螺旋形のチョーク、又は他の適切なチョークであって良い。一般に、チョーク３２のインダクタンスは、５０オームのインピーダンスがチョーク３２のインピーダンスにより損なわれないよう十分に大きくなければならない。４分の１波長線２６は、従来の技術に従い電力吸収器１２の電力要件に基づき決められた大きである。示された実施例では、４分の１波長線２６は、例えば５０オームの特性インピーダンスを有する。抵抗器３０は、節点２２のインピーダンスを整合する大きさである。
【００１５】
実際には、大きすぎない信号１６の場合、ＰＩＮダイオード２８及び３４はオフであり如何なる電流も接地へ流れない。従って、吸収器１２は低損失装置として動作し、信号１６は入力節点２２から出力節点２４へ大きく減衰せずに通過する。図示された例で約１ボルトのような高電圧スイングの場合、ＰＩＮダイオード２８はオンに切り替わり、抵抗器３０及びチョーク３２を通じて接地へ電流が流れる。ＰＩＮダイオード３４はまたオンに切り替わり、低インピーダンスが現れる。しかしながら、ダイオード３４の低インピーダンスは４分の１波長線２６を通じて反射し、抵抗器３０及びチョーク３２と並列の開回路に見える。これは、ＰＩＮダイオード２８及びＰＩＮダイオード３４に互いに電流を供給させる。そして信号１６のエネルギーは主に抵抗器３０により吸収される。
【００１６】
本発明の教示は、従来の電力吸収器が、より大きいＰＩＮダイオードを利用し及びより高い電力要件の増大した回路を扱うという要望に悩むチョーク３２を利用していないことを認識している。しかしながら、ＰＩＮダイオードの、より高い電力レベルを扱う能力は、接地抵抗の機能である。接地抵抗が低いほど、特定の大きさのダイオードが扱える電力レベルは大きい。従って、抵抗器３０の大電流を扱う能力、つまりチョーク３２は、接地抵抗を低くするため抵抗器３０と並列に設けられる。この低い抵抗は、ＰＩＮダイオード２８により低い抵抗値のより多くの電流を扱うことを可能にする。従って、示された接続形態は、より高い電力レベルを扱える。
【００１７】
図３は、本発明の更に別の実施例による電力吸収器１１２を示す。電力吸収器１１２は、図２の電力吸収器１２と類似しているが、電力処理構成要素が入力１６の付近で反射される点が異なる。従って、ＰＩＮダイオード１２８ａ及び１３４ａに加え、抵抗器１３０ａ及びチョーク１３２ａ、ＰＩＮダイオード１２８ｂ及び１３４ｂ並びに抵抗器１３０ｂ及びチョーク１３２ｂが設けられる。ＰＩＮダイオード１２８ａ及び抵抗器１３０ａと並列に配置された、第２ＰＩＮダイオード１２８ｂ及び抵抗器１３０ｂの使用は、ＰＩＮダイオード及び抵抗器の電力処理能力を増大する。この例では、抵抗器１３０ａ及び１３０ｂは、並列負荷結合が５０オームのままになるように、図２のインピーダンスに対し、５０オームから１００オームに変更される。図３の他の構成要素は、図２の類似の参照符合を有する対応する構成要素と同様であって良い。結果としてもたらされる電力吸収器は、半分の電力が吸収器の各側で消費されるので、図２の吸収器より大きい電力処理能力を有する。
【００１８】
図４は、本発明の教示による受信機１０で利用され得る電力吸収器２１２の概略図である。電力吸収器２１２は、図３の電力吸収器と類似であるが、追加ＰＩＮダイオード２４２ａ及び２４２ｂがそれぞれＰＩＮダイオード２２８ａ及び２２８ｂと直列に設けられる点が異なる。電力吸収器２１２の他の構成要素は、電力吸収器１２及び１１２の対応する参照符合を有する対応する構成要素と同様であって良い。
【００１９】
本発明の教示は、大きいＰＩＮダイオードほど帯域を制限し挿入損失を増大する高い「オフ・キャパシタンス」を有することを認識している。従って、本発明のこの態様の教示によると、ＰＩＮダイオード２４２ａ及び２４２ｂは、それぞれＰＩＮダイオード２２８ａ及び２２８ｂと直列に設けられ、結果としてもたらされる結合のオフ・キャパシタンス及び電力吸収器２１２の挿入損失を低減する。
【００２０】
図５は、本発明の更に別の実施例による電力吸収器３１２を示す概略図である。電力吸収器３１２は、電力吸収器２１２と類似であるが、チョーク３３４ａ及びチョーク３３４ｂがそれぞれＰＩＮダイオード３２８ａ及びＰＩＮダイオード３２８ｂと並列に設けられる点が異なる。電力吸収器３１２の他の構成要素は、以上に記載された、電力吸収器２１２の類似の参照符合を有する対応する構成要素と同様であって良い。チョーク３３４ａ及び３３４ｂをＰＩＮダイオードの１つと並列に追加することは、結果としてダイオードの「オフ」キャパシタンスを高インピーダンスと共振させ、帯域及び電力吸収器３１２の挿入損失を改善する。この共振は動作周波数で生じ、及び適切な大きさの共振器３３４ａ及び３３４ｂにより、信号１６の周波数で共振するように達成される。チョーク３３４ａ及び３３４ｂの追加はまた、共振しないＰＩＮダイオードに対する接地抵抗を低下し、ＰＩＮダイオードの電力処理能力を増大する。
【００２１】
本発明及び本発明の利点が詳細に記載されたが、理解されるべき点は、特許請求の範囲に定められた本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変更、代替、及び選択がなされ得ることである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の教示による受信機を示すブロック図である。
【図２】本発明のある実施例による電力吸収器を示す回路図である。
【図３】本発明の別の実施例による電力吸収器の回路図である。
【図４】本発明の更に別の実施例による電力吸収器の回路図である。
【図５】本発明の更に別の実施例による電力吸収器を示す回路図である。
【図１】
2008541611.tif 000003
【図２】
2008541611.tif 000004
【図３】
2008541611.tif 000005
【図４】
2008541611.tif 000006
【図５】
2008541611.tif 000007
【国際調査報告】
2008541611.tif 000008
2008541611.tif 000009
2008541611.tif 000010