(57)【要約】【課題】目的は、立ち上がり及び立ち下がりが従来よりも急峻で矩形に近く、かつ、パルス幅の狭い波形の送信パルスをマグネトロンから出力させるマグネトロン駆動回路をより簡易に実現することにある。つまり、マグネトロンの駆動に際して不要輻射の発生を従来よりも抑え、距離分解能の良いレーダ装置を提供することを目的にする。【解決手段】前記課題を解決するために本発明における駆動用パルスをマグネトロンに印加することで該マグネトロンを発振させるマグネトロン駆動回路は、前記駆動用パルスを発生する駆動用パルストランスと、参照用パルスを発生する参照用パルストランスとを備え、前記駆動用パルスを前記参照用パルスによりクリップしたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用パルスをマグネトロンに印加することで該マグネトロンを発振させるマグネトロン駆動回路において、
前記駆動用パルスを発生する駆動用パルストランスと、
参照用パルスを発生する参照用パルストランスとを備え、
前記駆動用パルスを前記参照用パルスによりクリップしたことを特徴とするマグネトロン駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のマグネトロン駆動回路において、
前記参照用パルストランスの二次側は純抵抗を負荷とするとともに、前記駆動用パルストランスの二次側とダイオードを介して接続したことを特徴とするマグネトロン駆動回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマグネトロン駆動回路において、
前記駆動用パルスおよび前記参照用パルスの立ち上がり並びに立ち下がりタイミングは略等しいことを特徴とするマグネトロン駆動回路。
【請求項４】
マグネトロン駆動回路を備えるレーダ装置において、
前記マグネトロン駆動回路は、
駆動用パルスを発生する駆動用パルストランスと、
参照用パルスを発生する参照用パルストランスとを備え、
前記参照用パルスによりクリップされた前記駆動用パルスをマグネトロンに印加することで該マグネトロンを発振させたことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を出力するマグネトロンを駆動するためのマグネトロン駆動回路およびそれを用いたレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス変調レーダ（Pulse Modulated Radar；以下、パルスレーダと称する。）は、マイクロ波を出力するためのマグネトロン、マグネトロンを駆動するためのマグネトロン駆動回路、アンテナ、受信回路などによって構成されている。図４は、従来のマグネトロン駆動回路の概略構成を示した回路図である。図４に示したように、従来のマグネトロン駆動回路１００には、駆動用パルストランス１０１が用いられている。駆動用パルストランス１０１の一次巻線１０２における一方の端子は、電源Ｖに直接接続されるとともに、コンデンサ１０５を介して接地され、他方の端子にはスイッチングＦＥＴ１０６が設けられている。さらに、一次巻線１０２の両端子間には、吸収抵抗１０４が接続されている。また、駆動用パルストランス１０１の二次巻線１０３における一方の端子は接地され、他方の端子はマグネトロンのカソード（図示せず）に接続されている。
【０００３】
上記の構成であるマグネトロン駆動回路１００において、スイッチングＦＥＴ１０６は、所定のパルス幅を持つドライブ回路からの出力に応じてＯＮする。そして、パルストランス１０１の二次巻線１０３に、そのパルス幅を持った駆動用パルスが発生する。この駆動用パルスがマグネトロンに印加されると、マグネトロンは非常に高い出力で発振して、マイクロ波（送信パルス）を出力する。この送信パルスが図外のアンテナを通って発射されることで、物標の探知を行うことができる。
【０００４】
ここで、パルスレーダは、送信パルスを物標に対して送信してから、物標に反射して戻ってきたエコーを受信するまでの時間によって、物標までの距離を求めるレーダである。ｃを光速、Δｔを送信から受信までの時間とすると、物標までの距離Ｄは、
Ｄ＝ｃ×Δｔ÷２
となる。
【０００５】
レーダの性能を判断する上で必要なものとしては、距離分解能の他に、最大探知距離、方位分解能、最小探知距離などがある。距離分解能とは、送信パルスを送信するレーダ側から見て、同一方向の一直線上にある２つの物標が、互いにどれだけ離れていれば２つの物標として分離して認識できるかを示す限界の最小距離Ｒである。電波は、１μｓにつき約３００ｍの距離を伝搬するので、１μｓ間に１５０ｍの距離を往復することになる。したがって、送信パルスのパルス幅τ（μｓ）と距離分解能Ｒとの関係として、
Ｒ＝３００τ／２＝１５０τ（ｍ）
の式が成り立ち、距離分解能はこのパルス幅で決まる。そのため、送信パルスのパルス幅が狭いほど距離分解能が良く、また近距離まで探知できることにも繋がる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のパルス波形は理想的な矩形を想定しているが、マグネトロンは容量成分を持つため、生成されるパルス波形は矩形ではない。したがって、従来のマグネトロン駆動回路１００において矩形のパルス波形を得るためには、駆動用パルスの立ち上がりを急峻にする必要がある。しかしながら、立ち上がりを急峻にすると図５の領域Ａで表わすようにマグネトロンの動作点を過ぎてしまうオーバーシュートが発生する。このオーパシュートは、不要輻射を発生する原因となる。
【０００７】
同様に、矩形のパルス波形を得るため、また駆動終了後において電子雲等の残留エネルギによる発振が不要輻射を発生する原因となるため、駆動用パルスの立ち下がりも急峻にする必要がある。従来のマグネトロン駆動回路１００では、前述のような吸収抵抗１０４を付加し駆動用パルストランス１０１の残留エネルギを短時間で零にするようにし、立ち下がりを急峻にしている。しかしながら、吸収抵抗１０４は、送信パルスの立ち上がり時には余分な負荷となるため、吸収抵抗１０４の値をあまり大きくできない。したがって、領域Ｂで表わすように送信パルスの立ち下がりをあまり急峻にはできない。
【０００８】
そこで、上記の問題を解決するために特許文献１に記載のマグネトロン駆動回路（図示せず）では、駆動用パルストランスの一次側に吸収抵抗１０４を設けることなく、駆動用パルストランス１０１の残留エネルギを吸収する残留エネルギ吸収回路であるアクティブダンパを備える。さらに、駆動用パルストランス１０１の二次側にマグネトロンが駆動する動作電圧の略８０％でＯＮする非線形負荷回路も備える。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のマグネトロン駆動回路においても、駆動用パルスの立ち上がり時にオーバーシュートは依然として発生し、不要輻射を発生する原因となっている。また、駆動用パルスの立ち下がり時にも残留エネルギの吸収には時間を要し、不要輻射を発生する原因となっている。
【００１０】
本発明は上述の問題を解決するために創作したものであり、その目的は、立ち上がり及び立ち下がりが従来よりも急峻で矩形に近く、かつ、パルス幅の狭い波形の送信パルスをマグネトロンから出力させるマグネトロン駆動回路をより簡易に実現することにある。つまり、マグネトロンの駆動に際して不要輻射の発生を従来よりも抑え、距離分解能の良いレーダ装置を提供することを目的にする。
【特許文献１】特開２００３−８７０９９号
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明における駆動用パルスをマグネトロンに印加することで該マグネトロンを発振させるマグネトロン駆動回路は、前記駆動用パルスを発生する駆動用パルストランスと、参照用パルスを発生する参照用パルストランスとを備え、前記駆動用パルスを前記参照用パルスによりクリップしたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、前述のマグネトロン駆動回路は、前記参照用パルストランスの二次側は純抵抗を負荷とするとともに、前記駆動用パルストランスの二次側とダイオードを介して接続したことを特徴とする。
【００１３】
さらに、前述のマグネトロン駆動回路は、前記駆動用パルスおよび前記参照用パルスの立ち上がり並びに立ち下がりタイミングは略等しいことを特徴とする。
【００１４】
また、前記課題を解決するために本発明におけるレーダ装置は、駆動用パルスを発生する駆動用パルストランスと、参照用パルスを発生する参照用パルストランスとからなるマグネトロン駆動回路を備え、前記参照用パルスによりクリップされた前記駆動用パルスをマグネトロンに印加することで該マグネトロンを発振させたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
本実施の形態１におけるマグネトロン駆動回路１を、図１を用いて説明する。マグネトロン駆動回路１は、従来のマグネトロン駆動回路１００に参照用パルスを発生するための参照用パルストランス１１を加えたことを主な特徴とする。なお、参照用パルストランスの一次側および二次側の構成は、マグネトロン等の容量成分の有無を除き、従来のマグネトロン駆動回路１００と同様である。以下、詳細を記載する。
【００１６】
図１は、本実施の形態１のマグネトロン駆動回路１を示す図である。マグネトロン駆動回路１は、駆動用パルストランス１０１と参照用パルストランス１１とを備える。駆動用パルストランス１０１は一次巻線１０２と二次巻線１０３を備える。以下、一次巻線１０２が備えられる側を一次側、二次巻線１０３が備えられる側を二次側と称する。一次巻線１０２の一方の端子は、電源Ｖに直接接続されるとともに、コンデンサ１０５を介して接地され、他方の端子には、スイッチングＦＥＴ１０６が設けられる。また、二次巻線１０３における一方の端子は接地され、他方の端子は後述する参照用パルストランス１１の二次側とダイオード１８を介して接続されるとともに、マグネトロンのカソード（図示せず）に接続される。
【００１７】
駆動用パルストランス１０１の一次側において、スイッチングＦＥＴ１０６は、所定のパルス幅を持つドライブ回路からの出力に応じてＯＮする。そして、パルストランス１０１の二次側に、そのパルス幅を持った駆動用パルスが発生する。
【００１８】
同様に、参照用パルストランス１１は一次巻線１２と二次巻線１３を備える。以下、一次巻線１２が備えられ側を一次側、二次巻線１３が備えられる側を二次側と称する。一次巻線１２の一方の端子は、電源Ｖに直接接続されるとともに、コンデンサ１５を介して接地され、他方の端子は、スイッチングＦＥＴ１６が設けられる。また、二次巻線１３における一方の端子は接地され、他方の端子は純抵抗１７を介して接地されるとともに、前述の駆動用パルストランス１０１の二次側とダイオード１８を介して接続される。
【００１９】
参照用パルストランス１１の一次側において、スイッチングＦＥＴ１６は、所定のパルス幅を持つドライブ回路からの出力に応じてＯＮする。そして、パルストランス１１の二次側に、そのパルス幅を持った参照用パルスが発生する。なお、本実施例において駆動用パルストランス１０１および参照用パルストランス１１の一次側におけるドライブ回路からの出力波形は等しい。
【００２０】
以上のような構成により、駆動用パルストランス１０１の二次側で発生した駆動用パルスは、参照用パルストランス１１の二次側で発生した参照用パルスによりクリップされる。このクリップされた駆動用パルスがマグネトロンに印加されると、マグネトロンは非常に高い出力で発振して、マイクロ波（送信パルス）を出力する。このマイクロ波が図外のアンテナを通って発射され、精度良く物標の探知を行うことができる。
【００２１】
以下、参照用パルスとクリップされる駆動用パルスとの関係を図２および図３を用いて説明する。なお、図２および図３は、本実施例のマグネトロン駆動回路１におけるパルス波形を示す概念図である。図２の下図は、ドライブ回路からの出力波形、つまり参照用パルストランス１１の１次側に設けられたスイッチングＦＥＴ１６への入力波形を示す。このスイッチングＦＥＴ１６への入力波形は、図５で示したスイッチングＦＥＴ１０６への入力波形と同様である。したがって、駆動用パルストランス１０１の二次側で発生する駆動用パルスと、参照用パルストランス１１の二次側で発生する参照用パルスとの立ち上がり点および立ち下がり点は等しい。
【００２２】
図２の上図は、実線で示すのが参照用パルストランス１１の二次側で発生する参照用パルスの波形であり、点線で示すのが駆動用パルストランス１０１の二次側で発生する駆動用パルスである。この駆動用パルスは、図５で示した従来の駆動用パルスと同様である。
【００２３】
また、参照用パルス電圧も、マグネトロンの動作電圧（動作点）に等しくなるように設定されている。さらに、参照用パルストランス１１の二次側に接続される負荷には、容量成分を持たない純抵抗１７が接続されているため、参照用パルストランスの二次側で発生する参照用パルスの波形は、矩形に近い。
【００２４】
図３は、マグネトロンに印加されるクリップ後の駆動用パルスの波形を示す。マグネトロン駆動回路１において、ダイオード１８は、参照用パルストランス１１の二次側から駆動用パルストランス１０１の二次側に向けて順方向に設けられている。したがって、参照用パルス電圧が駆動用パルス電圧より高くなるとき、ダイオード１８がＯＮする。これにより、参照用パルス電圧と駆動用パルス電圧の電位差がほぼ無くなるまで電流が流れるため、図３に示すように参照用パルスでクリップされた波形の駆動用パルスが生成される。この駆動用パルスがマグネトロンに印加されることで、マグネトロンは発振し送信パルスを出力する。
【００２５】
以上のような構成により、立ち上がり及び立ち下がりが従来よりも急峻な矩形に近い波形で、かつ、パルス幅の狭い波形の送信パルスをマグネトロンから出力させることができる。さらに、駆動用パルストランス１０１の一次側に駆動用パルストランス１０１の残留エネルギを吸収させるような吸収抵抗等を設ける必要がなく、送信パルスを出力させる際の負荷を小さくすることができる。
【００２６】
なお、駆動用パルスの立ち上がり、および立ち下がりにおいてクリップすることが可能な参照用パルスを発生させることができれば、本発明による効果を発揮することができる。つまり、参照用パルストランス１１の二次側の負荷として純抵抗１７を用いなくても、容量成分がマグネトロンより小さいものを用いれば、本発明による効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態１のマグネトロン駆動回路を示す図である。
【図２】本実施の形態１のマグネトロン駆動回路におけるパルス波形を示す概念図である。
【図３】本実施の形態１のマグネトロン駆動回路におけるパルス波形を示す概念図である。
【図４】従来のマグネトロン駆動回路を示す図である。
【図５】従来のマグネトロン駆動回路におけるパルス波形を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、１００  マグネトロン駆動回路
１１  参照用パルストランス
１２、１０２  一次巻線
１３、１０３  二次巻線
１５、１０５  コンデンサ
１６、１０６  スイッチングＦＥＴ
１７  純抵抗
１８  ダイオード
１０１  駆動用パルストランス
【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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