(57)【要約】【課題】電力増幅から出力されるマイクロ波パルスの占有周波数帯域幅を所望の範囲まで狭くすることができるバイアス電圧生成回路を提供する。【解決手段】入力されたマイクロ波パルスを電力増幅する電力増幅器１１に供給するバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路１２であって、入力された制御信号に基づき駆動信号を生成する駆動回路２１と、駆動回路で生成された駆動信号が所定電圧以下にならないようにクランプするクランプ回路２２と、クランプ回路によってクランプされた信号の立ち上がり時間および立ち下がり時間を制御して波形整形する時定数回路２３と、時定数回路によって波形整形された信号に応じて、電圧源から供給される電圧を制御し、バイアス電圧として電力増幅器に供給するトランジスタ２４とを備える。【選択図】図１
2008085605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたマイクロ波パルスを電力増幅する電力増幅器に供給するバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路であって、
入力された制御信号に基づき駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動回路で生成された駆動信号が所定電圧以下にならないようにクランプするクランプ回路と、
前記クランプ回路によってクランプされた信号の立ち上がり時間および立ち下がり時間を制御して波形整形する時定数回路と、
前記時定数回路によって波形整形された信号に応じて、電圧源から供給される電圧を制御し、バイアス電圧として前記電力増幅器に供給するトランジスタと、
を備えたことを特徴とするバイアス電圧生成回路。
【請求項２】
前記クランプ回路は、
任意のクランプ電圧を設定するクランプ電圧設定回路と、
前記トランジスタに供給する電圧が前記クランプ電圧設定回路で設定されたクランプ電圧以下にならない範囲とするダイオードと、
を備えることを特徴とする請求項１記載のバイアス電圧生成回路。
【請求項３】
前記クランプ回路は、
前記トランジスタに供給する電圧が所定のクランプ電圧以下にならないよう設定されたツェナーダイオードを備えることを特徴とする請求項１記載のバイアス電圧生成回路。
【請求項４】
入力されたマイクロ波パルスを電力増幅する電力増幅器と、
前記電力増幅器のバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路とを備えた送受信モジュールを含むレーダ装置であって、
前記バイアス電圧生成回路は、
入力された制御信号に基づき駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動回路で生成された駆動信号が所定電圧以下にならないようにクランプするクランプ回路と、
前記クランプ回路によってクランプされた信号の立ち上がり時間および立ち下がり時間を制御して波形整形する時定数回路と、
前記時定数回路によって波形整形された信号に応じて、電圧源から供給される電圧を制御し、バイアス電圧として前記電力増幅器に供給するトランジスタと、
を備え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、フェーズドアレイレーダなどに使用されるマイクロ波パルスを電力増幅する電力増幅器のバイアス電圧を制御するバイアス電圧生成回路およびこれを用いたレーダ装置に関し、特に、バイアス電圧の波形を整形してマイクロ波パルスの周波数スペクトラムの広がりを抑える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フェーズドアレイレーダなどでは、送信信号として、マイクロ波をパルス変調したマイクロ波パルスが利用されている。このようなマイクロ波パルスを用いる場合、他の機器に対する妨害を抑える必要から、マイクロ波パルスの周波数スペクトラムの広がりを小さくし、占有周波数帯域幅を狭くすることが求められている。占有周波数帯域幅を狭くする方法としては、例えば帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）によって帯域制限する方法やマイクロ波パルスの立ち上がりおよび立ち下がりの包絡線を緩やかにする方法などが知られている。
【０００３】
帯域通過フィルタによって帯域制限する方法を、例えばフェーズドアレイレーダで使用されるアレイアンテナの送受信モジュールに適用すると、図１０に示すように、複数のアンテナ素子ＡＮＴ１〜ＡＮＴｎをそれぞれ駆動する複数の電力増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰｎに、帯域通過フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦｎをそれぞれ設ける必要があり、送受信モジュールが大型化するとともに重量が大きくなり、高価になるという欠点がある。
【０００４】
一方、マイクロ波パルスの立ち上がりおよび立ち下がりの包絡線を緩やかにする方法では、図１１（ａ）に示すような、パルス変調されたマイクロ波パルスが、図１１（ｂ）に示すように、立ち上がりおよび立ち下がりの包絡線が緩やかになるように波形整形される。これにより、図１２（ａ）に示すような広がりを有するマイクロ波パルスの周波数スペクトラムを、図１２（ｂ）に示すように、広がりを抑えた周波数スペクトラムにすることができ、占有周波数帯域幅を狭帯域化することができる。
【０００５】
フェーズドアレイレーダは、その用途から、小型且つ軽量であることが望まれており、また、部品点数の削減および低価格化が望まれている。そこで、従来のフェーズドアレイレーダでは、占有周波数帯域幅を狭くする方法として、マイクロ波パルスの立ち上がりおよび立ち下がりの包絡線を緩やかにする方法が採用されている。図１３は、この方法を用いた従来のフェーズドアレイレーダで使用される送受信モジュールの一部（以下、便宜上、「マイクロ波電力増幅部」という）の構成を示す図である。このマイクロ波電力増幅部は、電力増幅器１１、バイアス電圧生成回路１２および電圧源１３から構成されている。
【０００６】
電力増幅器１１は、入力端子ＩＮから入力されたマイクロ波パルスを電力増幅するとともに、波形整形して出力端子ＯＵＴから出力する。この電力増幅器１１は、通常、Ａ級動作またはＡＢ級動作する電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタから構成されている。なお、電界効果トランジスタおよびバイポーラトランジスタを総称するときは、単に「トランジスタ」と呼ぶ。
【０００７】
電力増幅器１１として電界効果トランジスタが使用されるときは、電力増幅器１１は、変調されたマイクロ波パルスが入力されている時にバイアス電圧生成回路１２からドレインバイアス電圧が印加されて動作し、マイクロ波パルスが入力されていない時にはドレインバイアス電圧の印加が停止されて動作を停止するよう制御される。
【０００８】
また、電力増幅器１１としてバイポーラトランジスタが使用されるときは、電力増幅器１１は、変調されたマイクロ波パルスが入力されている時にバイアス電圧生成回路１２からコレクタ電流が供給されて動作し、マイクロ波パルスが入力されていない時にはコレクタ電流の供給が停止されて動作を停止するよう制御される。この明細書では、電力増幅器１１として電界効果トランジスタが使用される場合について説明するが、バイポーラトランジスタを使用する場合も、電界効果トランジスタが使用される場合とほぼ同様の構成および動作になる。
【０００９】
バイアス電圧生成回路１２は、駆動回路２１、時定数回路２３およびＭＯＳＦＥＴ２４から構成されている。駆動回路２１は、入力されたＴＴＬまたはＣＭＯＳレベル（０−５Ｖ）の制御信号を、電力増幅器１１を駆動できる大きさのドレインバイアス電圧が得られるように昇圧し、駆動信号として時定数回路２３に送る。時定数回路２３は、ゲート抵抗ＲｇとＭＯＳＦＥＴ２４のゲート容量とから構成されている。
【００１０】
なお、必要に応じてコンデンサを付加し、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート容量にコンデンサの容量を加えて時定数回路２３の容量とすることもできる。時定数回路２３は、駆動回路２１から送られてくる駆動信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの傾きを制御し、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧として、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲートに印加する。ＭＯＳＦＥＴ２４は、時定数回路２３から供給されるゲート電圧に応じて、電圧源１３から供給される電圧を制御し、ドレインバイアス電圧として電力増幅器１１に供給する。
【００１１】
次に、上記のように構成される送受信モジュールのマイクロ波電力増幅部の動作を、図１４に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００１２】
まず、図１４（ａ）に示すように、制御信号が時刻ｔ０で立ち上がると、この制御信号は、駆動回路２１および時定数回路２３を経由することにより、図１４（ｂ）に示すように、時刻ｔ０から徐々に下降するＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧となり、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲートに印加される。そして、このＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧が、時刻ｔ１において、ＭＯＳＦＥＴ２４のスレッショルド電圧Ｖｔｈより小さくなると、図１４（ｃ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン電圧は徐々に上昇し、時刻ｔ２において一定になる。このＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン電圧がドレインバイアス電圧として電力増幅器１１に供給される。
【００１３】
一方、飽和状態で用いられる電力増幅器１１には、図１４（ｄ）に示すように、制御信号が立ち上がる時刻ｔ０で所定の振幅を有する変調されたマイクロ波パルスが入力される。そして、時刻ｔ１においてドレインバイアス電圧が上昇を開始すると、電力増幅器１１は、図１４（ｅ）に示すように、振幅がゼロから徐々に大きくなるマイクロ波パルスを出力し、時刻ｔ２においてドレインバイアス電圧が一定になると、規定の振幅になるように電力増幅されたマイクロ波パルスを出力する。
【００１４】
この状態で推移し、制御信号が時刻ｔ３で立ち下がると、この制御信号は、駆動回路２１および時定数回路２３を経由することにより、図１４（ｂ）に示すように、時刻ｔ３から徐々に立ち上がるＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧となり、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲートに印加される。そして、このＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧が、時刻ｔ４において、ＭＯＳＦＥＴ２４のスレッショルド電圧Ｖｔｈより大きくなると、図１４（ｃ）に示すように、ドレインバイアス電圧は徐々に下降する。
【００１５】
一方、電力増幅器１１に対するマイクロ波パルスの入力は、図１４（ｄ）に示すように、時刻ｔ５で停止される。時刻ｔ４においてドレインバイアス電圧が下降を開始すると、図１４（ｅ）に示すように、電力増幅器１１は、規定の振幅から徐々に小さくなるマイクロ波パルスを出力し、時刻ｔ５においてマイクロ波パルスの入力が停止されると、マイクロ波パルスの出力も停止される。
【００１６】
このように、マイクロ波パルスが入力された後でドレインバイアス電圧を緩やかに立ち上げ、マイクロ波パルスの入力が切れる前にドレインバイアス電圧を緩やかに立ち下げることにより、電力増幅器１１から出力されるマイクロ波パルスの立ち上がりおよび立ち下がりの包絡線が緩やかになり、周波数スペクトラムの広がりを抑えることができる。
【００１７】
なお、関連する技術として、特許文献１は、マイクロ波パルスの立ち上がりや立ち下がりを十分に緩やかにできるマイクロ波パルス増幅器を開示している。このマイクロ波パルス増幅器は、マイクロ波パルスを増幅する初段増幅回路および終段増幅回路が複数段に接続されたマイクロ波パルス電力増幅器において、前段に接続された初段増幅回路の方が、その後段に接続された終段増幅回路よりも、入力したマイクロ波パルスを増幅する動作時間が長くなるように制御している。
【特許文献１】特開２００５−２９４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述した従来のバイアス電圧生成回路では、図１４（ｂ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧が時刻ｔ３で上昇を開始してから、図１４（ｃ）に示すように、ドレインバイアス電圧が立ち下がりを開始するまでに、立ち下がり遅延時間ｔｄ（ｏｆｆ）が生じる。その結果、ドレインバイアス電圧の供給が完全に停止される前に、図１４（ｄ）に示すようにマイクロ波パルスの入力が時刻ｔ５で停止されると、図１４（ｅ）に示すように、電力増幅器１１は、マイクロ波パルスの振幅がゼロに到達する前の時刻ｔ５で出力を停止する。この場合、電力増幅器１１から出力されるマイクロ波パルスの立ち下がりの包絡線は緩やかにならないので、マイクロ波パルスの理想的な台形形状が崩れ、周波数スペクトラムの広がりを十分に小さくすることができず、占有周波数帯域幅を所望の範囲まで狭くすることができないという問題がある。
【００１９】
本発明の課題は、電力増幅から出力されるマイクロ波パルスの占有周波数帯域幅を所望の範囲まで狭くすることができるバイアス電圧生成回路およびこれを用いたレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係るバイアス電圧生成回路は、入力されたマイクロ波パルスを電力増幅する電力増幅器に供給するバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路であって、入力された制御信号に基づき駆動信号を生成する駆動回路と、駆動回路で生成された駆動信号が所定電圧以下にならないようにクランプするクランプ回路と、クランプ回路によってクランプされた信号の立ち上がり時間および立ち下がり時間を制御して波形整形する時定数回路と、時定数回路によって波形整形された信号に応じて、電圧源から供給される電圧を制御し、バイアス電圧として電力増幅器に供給するトランジスタとを備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２記載の発明に係るバイアス電圧生成回路は、請求項１に記載の発明において、クランプ回路は、任意のクランプ電圧を設定するクランプ電圧設定回路と、トランジスタに供給する電圧がクランプ電圧設定回路で設定されたクランプ電圧以下にならない範囲とするダイオードとを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項３記載の発明に係るバイアス電圧生成回路は、請求項１に記載の発明において、クランプ回路は、トランジスタに供給する電圧が所定のクランプ電圧以下にならないよう設定されたツェナーダイオードを備えることを特徴とする。
【００２３】
さらに、請求項４記載の発明に係るレーダ装置は、入力されたマイクロ波パルスを電力増幅する電力増幅器と、電力増幅器のバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路とを備えた送受信モジュールを含むレーダ装置であって、バイアス電圧生成回路は、入力された制御信号に基づき駆動信号を生成する駆動回路と、駆動回路で生成された駆動信号が所定電圧以下にならないようにクランプするクランプ回路と、クランプ回路によってクランプされた信号の立ち上がり時間および立ち下がり時間を制御して波形整形する時定数回路と、時定数回路によって波形整形された信号に応じて、電圧源から供給される電圧を制御し、バイアス電圧として電力増幅器に供給するトランジスタとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、マイクロ波パルスを電力増幅する電力増幅器に供給するバイアス電圧の波形を整形するトランジスタを駆動するための信号の振幅をクランプ回路により適正にするように構成したので、トランジスタを駆動する信号の立ち下がり遅延時間の増大を抑制することができる。その結果、上記立ち下がり遅延時間の増大に起因してマイクロ波パルスの傾斜部分が緩やかにならないといった欠点が解消されるので、電力増幅から出力されるマイクロ波パルスの占有周波数帯域幅を所望の範囲まで狭くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係るバイアス電圧生成回路が適用された送受信モジュールの一部であるマイクロ波電力増幅部の回路構成を示す図である。以下では、背景技術の欄で説明した構成要素と同一または相当部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
このマイクロ波電力増幅部は、従来のバイアス電圧生成回路１２に、クランプ回路２２が追加されて構成されている。クランプ回路２２は、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧の振幅を適正にするために設けられており、駆動回路２１から出力される駆動信号が所定電圧以下にならないようにクランプ電圧Ｖｓｓ（後述する）でクランプして時定数回路２３に供給する。クランプ回路２２は、例えば図２に示すように、クランプ電圧設定回路３１、ダイオードＤおよびバッファＢＵＦから構成されている。クランプ電圧設定回路３１の出力端子は、ダイオードＤのアノードに接続されており、ダイオードＤのカソードは、駆動回路２１の出力端子とバッファＢＵＦの入力端子との間に接続されている。バッファＢＵＦの出力端子は、時定数回路２３に接続されている。
【００２８】
クランプ電圧設定回路３１は、シャントレギュレータＳＨ、抵抗Ｒ１０、可変抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２および抵抗Ｒ１３から構成されている。抵抗Ｒ１０の一方の端子は電圧源１３に接続されており、他方の端子は、シャントレギュレータＳＨのカソードに接続されている。抵抗Ｒ１０の一方の端子には、電圧源１３から電圧Ｖｄｄが供給される。シャントレギュレータＳＨのカソードとアノードとの間には、可変抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２および抵抗Ｒ１３が直列に接続されており、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との接続点は、シャントレギュレータＳＨのリファレンス端子に接続されている。
【００２９】
このように構成されるクランプ電圧設定回路３１において、シャントレギュレータＳＨは、リファレンス電圧ＶＲＥＦが例えば２．５Ｖになるように電圧源１３から抵抗１０を介してシャントレギュレータＳＨの内部に流れる電流を制御し、シャントレギュレータＳＨのカソードに現れる電圧（これを「クランプ電圧Ｖｓｓ」という）が、可変抵抗Ｒ１１の抵抗値に応じた一定値になるように制御する。クランプ電圧Ｖｓｓは、シャントレギュレータＳＨのリファレンス端子に流れる電流をＩＲＥＦとすると、Ｖｓｓ＝ＶＲＥＦ｛１＋（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１３｝＋ＩＲＥＦ・（Ｒ１１＋Ｒ１２）で表すことができる。
【００３０】
また、クランプ回路２２は、図３に示すように、時定数回路２３とＭＯＳＦＥＴ２４との間に接続された１個のツェナーダイオードＺＤで構成することもできる。この構成によれば、クランプ回路２２を、より簡単且つ安価に構成することができる。なお、図２に示す例では、クランプ回路２２の後段に時定数回路２３を設け、図３に示す例では、時定数回路２３の後段にクランプ回路２２を設けているが、クランプ回路２２と時定数回路２３との配置順番は任意である。
【００３１】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るバイアス電圧生成回路が適用されたマイクロ波電力増幅部の動作を、図４に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示すように、制御信号が時刻ｔ０で立ち上がると、この制御信号は、駆動回路２１、クランプ回路２２および時定数回路２３を経由することにより、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ０から徐々に下降するＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧となり、該ＭＯＳＦＥＴ２４のゲートに印加される。そして、このＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧が、時刻ｔ１において、ＭＯＳＦＥＴ２４のスレッショルド電圧Ｖｔｈより小さくなると、図４（ｃ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン電圧は徐々に上昇し、時刻ｔ２において一定になる。このＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン電圧がドレインバイアス電圧として電力増幅器１１に供給される。また、徐々に下降するＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧は、図４（ｂ）に示すように、クランプ電圧Ｖｓｓでクランプされ、それ以上は低下せずにクランプ電圧Ｖｓｓで一定になる。
【００３３】
一方、飽和状態で用いられる電力増幅器１１には、図４（ｄ）に示すように、制御信号が立ち上がる時刻ｔ０で所定の振幅を有するマイクロ波パルスが入力される。そして、時刻ｔ１においてドレインバイアス電圧が上昇を開始すると、電力増幅器１１は、図４（ｅ）に示すように、振幅がゼロから徐々に大きくなるマイクロ波パルスを出力し、時刻ｔ２においてドレインバイアス電圧が一定になると、規定の振幅になるように電力増幅されたマイクロ波パルスを出力する。
【００３４】
この状態で推移し、制御信号が時刻ｔ３で立ち下がると、この制御信号は、駆動回路２１、クランプ回路２２および時定数回路２３を経由することにより、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ３から徐々に上昇するＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧となり、該ＭＯＳＦＥＴ２４のゲートに印加される。そして、このＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧が、時刻ｔ４において、ＭＯＳＦＥＴ２４のスレッショルド電圧Ｖｔｈより大きくなると、図４（ｃ）に示すように、ドレインバイアス電圧は徐々に下降し、時刻ｔ５でゼロになる。この場合、時刻ｔ３から徐々に上昇するＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧は、クランプ電圧Ｖｓｓから上昇を開始するので、ＭＯＳＦＥＴ２４のスレッショルド電圧Ｖｔｈに到達するまでの立ち上がり遅延時間ｔｄ（ｏｆｆ）は、従来のそれに比べて短い。
【００３５】
一方、電力増幅器１１に対するマイクロ波パルスの入力は、図４（ｄ）に示すように、時刻ｔ５を経過した後に停止される。時刻ｔ４においてドレインバイアス電圧が下降を開始すると、図４（ｅ）に示すように、電力増幅器１１は、規定の振幅から徐々に小さくなるマイクロ波パルスを出力し、ドレインバイアス電圧がゼロになった時刻ｔ５において、マイクロ波パルスの振幅はゼロになる。
【００３６】
このように、ＭＯＳＦＥＴ２４に供給するゲート電圧の立ち上がり遅延時間ｔｄ（ｏｆｆ）を短くすることにより、マイクロ波パルスの電力増幅器１１への入力が停止される前にドレインバイアス電圧がゼロになる。したがって、電力増幅器１１に印加されるドレインバイアス電圧は立ち上がりおよび立ち下がりが緩やかになるように波形整形される。
【００３７】
以上のように、時定数回路２３によりゲート電圧の立ち上がりおよび立ち下がり時間が制御され、クランプ回路２２によりゲート電圧の振幅が制御されることにより、立ち上がりおよび立ち下がり時間が緩やかで、立ち下がり遅延時間ｔｄ（ｏｆｆ）が抑制されたドレインバイアス電圧の波形に整形される。その結果、電力増幅器１１から出力されるマイクロ波パルスの包絡線の立ち上がりおよび立ち下がりは、印加されたドレインバイアス電圧の波形のように、緩やかになるように波形整形される。
【００３８】
以上の構成および動作によって、クランプ回路２２を設けることによってＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧の立ち下がり遅延時間ｔｄ（ｏｆｆ）を小さくできるので、理想的な台形形状を崩すことなく電力増幅器１１から出力されるマイクロ波パルスの包絡線の立ち上がりおよび立ち下がりを緩やかにすることができ、周波数スペクトラムの広がりが抑えられ、占有周波数帯域が狭帯域化される。
【００３９】
次に、上記のように構成されるバイアス電圧生成回路を用いて周波数スペクトラムの広がりを抑える実験をしたので、以下に説明する。ここで、マイクロ波パルスを検波することによって得られるパルス（以下、「ＲＦパルス」という）のパルス幅τが１μｓで占有周波数帯域幅７．４ＭＨｚ以下を実現することを目標とする。
【００４０】
図５は、ＲＦパルスの波形を示す図である。このＲＦパルスの立ち上がり時間をσｒ［ｓ］、立ち下がり時間をσｆ［ｓ］とし、パルス幅τ［ｓ］を立ち上がり時間σｒの５０％の位置の振幅と立ち下がり時間σｆの５０％の位置の振幅との間の時間とする。
【００４１】
理想矩形波形のスペクトラム包絡線は、下記式（１）で表すことができ、現実的な台形波形のスペクトラム包絡線は下記式（２）で表すことができる。
【数１】
2008085605.tif 000003
【００４２】
ここで、Δｆは離調周波数［Ｈｚ］であり、σは立ち上がり立ち下がり時間［ｓ］であり、下記式（３）で表される。離調周波数は、キャリア周波数に対して離れた周波数である。
【数２】
2008085605.tif 000004
【００４３】
図６は、パルス変調によるレベル減衰特性を示す図であり、Ｓ１は理想矩形波、Ｓ２は現実的な台形波（σ＝１１０ｎｓ）の特性を計算により求めたものであり、−２３ｄＢｃのラインは、９９％の電力密度を有する占有周波数帯域幅という規格を満足する位置を示す。この図６により、パルス幅τが１μｓで占有周波数帯域幅７．４ＭＨｚ以下を実現するためには、立ち上がり立ち下がり時間σを１１０［ｎｓ］にすればよいことが分かる。図７は、パルス幅τが１μｓで立ち上がり立ち下がり時間が１１０ｎｓの場合の周波数スペクトラムを示す図である。周波数スペクトラムの広がりは、−２３ｄＢで７．４ＭＨｚに収まることが分かる。
【００４４】
図８は、本実施例１に係るバイアス電圧生成回路（クランプ回路にツェナーダイオードを使用した場合）の制御信号、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧、ドレインバイアス電圧およびＲＦ検波出力の波形を示す図である。ドレインバイアス電圧の立ち上がり遅延時間ｔｄ（ｏｎ）＝１００ｎｓ、ドレインバイアス電圧の立ち下がり遅延時間ｔｄ（ｏｆｆ）＝８６ｎｓ、マイクロ波パルス（ＲＦ検波出力）の立ち上がり時間ｔｒ＝１２２ｎｓ、マイクロ波パルスの立ち下がり時間ｔｆ＝１０７ｎｓになっている。
【００４５】
図９は、本実施例１に係るバイアス電圧生成回路を用いた場合の周波数スペクトラムを示す図である。９９％の占有周波数帯域幅は７．２ＭＨｚになっており、目標の７．４ＭＨｚを達成できていることが分かる。
【００４６】
なお、Ａ級やＡＢ級動作の半導体素子ではバイアス電圧の入／切回路が併用されているが、本実施例１のように、入／切回路によるバイアス電圧の立ち上がり／立ち下がり時間を緩やかにして使用することにより、マイクロ波を直接パルス変調するＰＩＮダイオード変調器等の特別な回路を付加することなく、小型且つ低価格で周波数スペクトラムの広がりを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、例えばフェーズドアレイレーダで使用されるアレイアンテナの送受信モジュールに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係るバイアス電圧生成回路が適用された送受信モジュールの一部であるマイクロ波電力増幅部の回路構成を示す図である。
【図２】図１に示すクランプ回路の構成例を示す回路図である。
【図３】図１に示すクランプ回路の他の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例１に係るバイアス電圧生成回路が適用されたマイクロ波電力増幅部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の動作を説明するために使用されるＲＦパルスを示す図である。
【図６】パルス変調によるレベル減衰特性を示す図である。
【図７】パルス幅τが１μｓで立ち上がり立ち下がり時間が１１０ｎｓの場合の周波数スペクトラムを示す図である。
【図８】本発明の実施例１に係るバイアス電圧生成回路が適用されたマイクロ波電力増幅部の各部の波形を示す図である。
【図９】本発明の実施例１に係るバイアス電圧生成回路を用いた場合の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１０】従来の帯域通過フィルタによって帯域制限する方法を説明するための図である。
【図１１】従来のマイクロ波パルスの立ち上がりおよび立ち下がりの包絡線を緩やかにする方法を説明するための図である。
【図１２】従来のマイクロ波パルスの立ち上がりおよび立ち下がりの包絡線を緩やかにする方法によって得られる周波数スペクトラムを示す図である。
【図１３】従来のバイアス電圧生成回路が適用された送受信モジュールの一部であるマイクロ波電力増幅部の回路構成を示す図である。
【図１４】従来のバイアス電圧生成回路が適用されたマイクロ波電力増幅部の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１１…電力増幅器、１２…バイアス電圧生成回路、１３…電圧源、２１…駆動回路、２２…クランプ回路、２３…時定数回路、２４…ＭＯＳＦＥＴ、３１…クランプ電圧設定回路、Ｒｇ、Ｒ１０〜Ｒ１３…抵抗、Ｄ…ダイオード、ＳＨ…シャントレギュレータ、ＢＵＦ…バッファ、ＺＤ…ツェナーダイオード。
【図１】
2008085605.tif 000005
【図２】
2008085605.tif 000006
【図３】
2008085605.tif 000007
【図４】
2008085605.tif 000008
【図５】
2008085605.tif 000009
【図６】
2008085605.tif 000010
【図７】
2008085605.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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