(57)【要約】【課題】  小型で、受信信号強度の変化に容易に追随して低雑音増幅器の破損を防ぐと共に、通常入力レベル時の受信感度の低下を防ぎ、ミリ波帯受信機の性能及び信頼性を向上させることができる過入力保護回路を提供する。【解決手段】  受信機の低雑音増幅器の前段に設置され、内部にフェライト１２を備えた導波管１１と、電磁石１５と、終端抵抗器１３とを有するアイソレータ１０と、受信信号の入力レベルを判定して判定信号を出力する過入力判定回路１７と、判定信号に基づいて電磁石１５に供給する電流の方向を制御する電磁石駆動回路１８とを設け、電磁石駆動回路１８が、過入力ではないことを示す判定信号が入力されると、受信信号を低雑音増幅器側に出力するようフェライト１２を磁化する磁界を発生する特定方向の電流を供給すると共に、過入力を示す判定信号が入力されると、当該特定方向とは逆向きに電流を供給する過入力保護回路である。【選択図】        図１
2008312028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機の低雑音増幅器の前段に設置され、磁界によって磁化されるフェライトを内部に有する導波管と、磁界を発生する電磁石と、信号を吸収する終端抵抗器とを備え、前記フェライトの磁化方向に応じて、前記導波管に入力された受信入力信号を前記低雑音増幅器又は前記終端抵抗器に出力するアイソレータと、
前記受信機への受信入力信号の入力レベルを判定して、過入力か否かを示す判定信号を出力する判定回路と、
前記判定信号に基づいて、前記電磁石に供給する電流の向きを制御する電磁石駆動回路と、を備えた過入力保護回路であって、
前記電磁石駆動回路が、過入力ではないことを示す判定信号が入力されると、前記電磁石が発生する磁界で磁化されたフェライトによって、前記アイソレータに入力された受信入力信号を前記低雑音増幅器側に出力させるよう、特定方向の電流を前記電磁石に供給すると共に、
過入力であることを示す判定信号が入力されると、前記受信入力信号を前記終端抵抗器に出力させるよう、前記特定方向とは反対向きの電流を前記電磁石に供給する電磁石駆動回路であることを特徴とする過入力保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波帯受信機に用いられ、過入力が加わった時に受信機の破損を防ぐ保護回路であり、特に小型で、受信機の性能及び信頼性を向上させることができる過入力保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明：図３］
まず、一般的なミリ波帯受信機の構成について図３を用いて説明する。図３は、一般的なミリ波帯受信機の概略構成ブロック図である。
図３に示すように、一般的なミリ波帯受信機は、受信高周波信号を増幅する低雑音増幅器１と、高周波信号をダウンコンバートするミキサ２と、特定周波数を発振する局部発振器３と、信号を帯域制限するバンドパスフィルタ４と、中間周波数帯の信号を増幅する中間周波増幅器５と、増幅された中間周波数帯の信号を復調して復調データを出力する復調器６とから構成されている。
【０００３】
上記構成のミリ波帯受信機の動作について簡単に説明する。
受信機に受信された高周波信号は、低雑音増幅器１で増幅され、ミキサ２で、局部発振器３からの信号と乗算されて中間周波数にダウンコンバートされ、バンドパスフィルタ４で帯域制限され、中間周波増幅器５で増幅されて、復調器６に出力されて復調され、復調出力を得る。尚、中間周波増幅器５からの出力レベルに基づいて、受信レベル信号が得られる。
【０００４】
ところで、上記構成のミリ波受信機では、過大な受信入力が加わった場合に、初段にある低雑音増幅器１に過大な電力がかかり、低雑音増幅器１内部に設けられた半導体素子が破損してしまう。
【０００５】
そのため、ミリ波受信機では、一般的に、保護回路として、低雑音増幅器１の前段に受信信号の電力を減衰させる減衰器を備えている。
このような減衰器においては、受信信号のレベルが通常範囲であれば減衰せず、過大なレベルの場合のみ入力電力を減衰するという特性が要求される。
【０００６】
［従来の保護回路の構成（１）］
従来の保護回路の例について図４を用いて説明する。図４は、従来の保護回路の内、導波管内の抵抗体を回転して減衰する減衰器の概略構成を示す模式説明図であり、（ａ）は導波管の長手方向の模式断面図であり、（ｂ）（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ′の断面説明図である。
図４（ａ）に示すように、従来の減衰器は、導波管２０内に抵抗体２１を設け、回転機構２２によって当該抵抗体２１を回転させる構成となっている。回転機構２２は、導波管２０の長手方向に平行な軸を中心として抵抗体２１を回転して減衰量を調整するものである。
【０００７】
上記構成では、回転機構２２によって回転された抵抗体２１の向きによって、入力信号の減衰量が大きくなったり小さくなったりする。
図４（ｂ）に示すように、抵抗体２１が電界面と直交する場合には信号減衰はほとんどない。また、図４（ｃ）に示すように、抵抗体２１が電界面と平行となる場合には減衰量が大きくなる。
したがって、この構成では、通常状態の受信レベルでは図４（ｂ）のように調整し、受信レベルが大きい場合には図４（ｃ）のように、または（ｂ）と（ｃ）の中間に抵抗体２１の向きを調整する。
【０００８】
［従来の保護回路の構成（２）］
別の従来の保護回路の例を図５を用いて説明する。図５は、別の従来の保護回路の例であり、固定減衰器を切り替える構成を示す模式説明図である。
図５に示すように、固定減衰器を切り替える構成は、信号入力側の導波管スイッチ２３と導波管２４と、導波管固定減衰器２５と、信号出力側の導波管スイッチ２６とを備えている。
【０００９】
導波管２４は、信号をほとんど減衰させずに伝搬し、導波管固定減衰器２５は、一定の減衰率で信号を減衰させて伝搬するものである。
導波管スイッチ２３及び導波管スイッチ２６は、通常の入力レベルの場合には、導波管２４側に切り替えられており、過大な受信入力が加わった場合には導波管固定減衰器２５側に切り替わるものである。
これにより、通常の入力レベル時には導波管２４を介して伝送され、過大な入力があった場合には導波管固定減衰器２５を介して伝送される際に信号電力が減衰されるようになっている。
【００１０】
［先行技術文献］
尚、受信機において過大な受信入力があった場合に入力を減衰させることに関する先行技術としては、特開２００２−３１９８７６号公報（特許文献１）があり、また、電磁石を用いて高周波の進行方向を制御することに関する先行技術としては、特開２０００−２６９７０１号公報（特許文献２）がある。
【００１１】
特許文献１には、通常受信時に受信側に切り替わっているアンテナ切替回路を、過大な受信入力があった場合に送信側に切り替えることで、アンテナ切替回路において受信信号を減衰させ、受信部における信号の線形性を保つ移動局無線機が記載されている。
【００１２】
また、特許文献２には、３本の信号線を１２０度の角度で配置し、信号線より入力される高周波信号の向きに垂直に、フェライト素子の外方より直流磁界を強制的に印加し、この直流磁界の向きを切り替えることにより、高周波信号の進行方法を制御する高周波の方向制御方法が記載されている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３１９８７６号公報
【特許文献２】特開２０００−２６９７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の、導波管内の抵抗体を回転して信号を減衰する減衰器では、減衰量を調整する機構が機械構造であるため、受信信号強度の変化に追随できないという問題点があり、また、構造が大きく、ミリ波帯受信機に組み込むのが困難であるという問題点があった。
【００１５】
また、従来の、固定減衰器を切り替える保護回路では、過大な受信入力ではない通常受信時であっても導波管スイッチの挿入損失が発生して、受信感度が低下するという問題点があり、また、構造が大きく、ミリ波帯受信機に組み込むのが困難であるという問題点があった。
【００１６】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、小型で、受信信号強度の変化に容易に追随して低雑音増幅器の破損を防ぐと共に、通常入力レベル時の受信感度の低下を防ぎ、ミリ波帯受信機の性能及び信頼性を向上させることができる過入力保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、受信機の低雑音増幅器の前段に設置され、磁界によって磁化されるフェライトを内部に有する導波管と、磁界を発生する電磁石と、信号を吸収する終端抵抗器とを備え、フェライトの磁化方向に応じて、導波管に入力された受信入力信号を低雑音増幅器又は終端抵抗器に出力するアイソレータと、受信機への受信入力信号の入力レベルを判定して、過入力か否かを示す判定信号を出力する判定回路と、判定信号に基づいて、電磁石に供給する電流の向きを制御する電磁石駆動回路と、を備えた過入力保護回路であって、電磁石駆動回路が、過入力ではないことを示す判定信号が入力されると、電磁石が発生する磁界で磁化されたフェライトによって、アイソレータに入力された受信入力信号を低雑音増幅器側に出力させるよう、特定方向の電流を電磁石に供給すると共に、過入力であることを示す判定信号が入力されると、受信入力信号を終端抵抗器に出力させるよう、当該特定方向とは反対向きの電流を電磁石に供給する電磁石駆動回路であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電磁石駆動回路が、過入力ではないことを示す判定信号が入力されると、特定方向の電流を電磁石に供給して、電磁石が発生する磁界で磁化されたフェライトによって、アイソレータに入力された受信入力信号を低雑音増幅器側に出力させ、過入力であることを示す判定信号が入力されると、当該特定方向とは反対向きの電流を電磁石に供給して、受信入力信号を終端抵抗器に出力させる過入力保護回路としているので、受信信号が通常の入力レベルの場合には、アイソレータを通過してそのまま低雑音増幅器に入力されるため、スイッチ等の挿入損失による受信感度の低下を防ぐことができ、また、受信レベルの急な変動により過入力となった場合にも容易に追随でき、迅速に電流の向きを切り替えて終端抵抗器で信号を吸収して低雑音増幅器の破損を防ぐことができ、更に、回路を簡易な構成としてミリ波帯受信機に容易に搭載することができ、ミリ波帯受信機の性能及び信頼性を向上させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［発明の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係るミリ波帯受信機の過入力保護回路は、ミリ波帯受信機の低雑音増幅器の前段に挿入されるものであって、電磁石によって磁化されるフェライトを備えたアイソレータと、電磁石に流す電流の向きでフェライトの磁化方向を制御する電磁石駆動回路と、ミリ波帯受信機への受信入力信号の過入力を判定する過入力判定回路とを備え、過入力判定回路で受信レベル信号が通常入力レベルと判定された場合には、電磁石駆動回路が、受信信号がアイソレータを通過して低雑音増幅器に入力される向きにフェライトを磁化し、受信レベル信号が過入力と判定された場合には、磁化の向きを反転させて、受信信号をアイソレータの終端抵抗器で吸収させて減衰させるものであり、小型で、受信信号強度の変化に容易に追随し、受信感度の低下を防ぎ、ミリ波帯受信機の性能及び信頼性を向上させることができるものである。
【００２０】
［実施の形態の構成：図１］
本発明の実施の形態に係るミリ波帯受信機の過入力保護回路について図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係るミリ波帯受信機の過入力保護回路（本保護回路）の概略構成図である。
図１に示すように、本保護回路は、アイソレータ１０と、過入力判定回路１７と、電磁石駆動回路１８とから構成されている。
更に、アイソレータ１０は、導波管１１と、フェライト１２と、終端抵抗器１３と、終端抵抗器固定金具１４と、電磁石１５と、電磁石固定金具１６とを備えている。
【００２１】
各構成部分について具体的に説明する。
過入力判定回路１７は、ミリ波帯受信機の受信レベル信号に基づいて過入力か否かを判定し、通常の受信レベルであるか過入力であるか（過入力であるか否か）を示す判定信号を電磁石駆動回路１８に出力する。受信レベル信号は、図３に示したように、中間周波増幅器の出力に基づく信号である。
【００２２】
電磁石駆動回路１８は、過入力判定回路１７からの判定信号に基づいて、アイソレータ１０の電磁石１５に供給する電流の方向を制御する。そして、導波管１１中に生じる磁界の向きを制御し、それによってフェライト１２の磁化方向を制御して、受信信号の出力方向を制御するものである。具体的には、通常の入力レベルであれば、受信機の低雑音増幅器方向に受信信号を流すような向きに電磁石１５に電流を流し、過入力レベルであれば、受信信号を終端抵抗器１３で吸収するよう、電流の向きを逆方向にするものである。
【００２３】
アイソレータ１０は、電磁石駆動回路１８からの電流によって電磁石１５で磁界を発生させて、フェライト１２を磁化し、それに応じて受信信号を流す方向を切り替えるものである。
【００２４】
アイソレータ１０の構成について具体的に説明する。
アイソレータ１０は、入力された受信信号を受信機の低雑音増幅器に伝送する導波管１１の中にフェライト１２が設けられ、更に、電磁石固定金具１６によって導波管１１に固定された電磁石１５と、終端抵抗器固定金具１４によって導波管１１に固定された終端抵抗器１３が設けられた構成となっている。
【００２５】
電磁石１５は、電磁石駆動回路１８からの直流電流により導波管内に磁界を発生する。
フェライト１２は、発生した磁界によって磁化されるものであり、磁化の方向によって受信信号の出力方向が決まるものである。
終端抵抗器１６は、過入力の場合の受信信号を吸収すると共に、通常の入力レベル時でも不整合によって反射された信号を吸収するものである。
【００２６】
そして、アイソレータ１０では、電磁石駆動回路１８からの電流によって電磁石１５が磁界を発生し、フェライト１２が磁化されて、磁界の方向に応じて入力された受信信号を受信機の低雑音増幅器又は終端抵抗器１３に流すようになっている。
【００２７】
［アイソレータの動作：図２］
次に、アイソレータ１０の動作について図２を用いて説明する。図２は、アイソレータ１０の動作を示す模式説明図であり、（ａ）は通常の入力レベルの場合、（ｂ）は過入力の場合の説明図である。
図１０（ａ）（ｂ）では、受信信号は図の左側に示されるポート１から入力され、導波管を通ってポート２から低雑音増幅器に出力されるか、又はポート３から終端抵抗器に出力されるようになっている。
【００２８】
まず、図１０（ａ）に示すように、通常の入力レベルの場合、ポート１から入力された受信入力信号は、電磁石１５が発生する磁界により磁化されたフェライト１２を通過する際に磁界によってポート２側に曲がり、ポート２から低雑音増幅器に出力される。
ポート２において反射された微小な信号はポート３から終端抵抗器１３に吸収され、ポート１に戻ることはなく、不整合を防ぐことができる。
【００２９】
すなわち、電磁石駆動回路１８は、過入力判定回路１７からの判定信号が「通常の入力レベル」を示すものであった場合には、受信信号をポート２側に曲げるようフェライト１２を磁化する磁界を発生する向きに、電磁石１５に電流を供給するものである。
【００３０】
また、図１０（ｂ）に示すように、入力レベルが過入力であった場合、フェライト１２が反対向きに磁化され、受信入力信号は、フェライト１２を通過する際にポート３側に曲がり、終端抵抗器１３に出力され、吸収される。そして、ポート３で反射されたわずかな信号が、ポート２から低雑音増幅器に出力される。
【００３１】
つまり、電磁石駆動回路１８は、過入力判定回路１７からの判定信号が「過入力」を示すものであった場合には、受信信号をポート３側に曲げるようフェライト１２を磁化する磁界を発生する向き（通常レベル時とは逆向き）に電流を流すものである。
【００３２】
このように、本回路をミリ波帯受信機に用いると、受信信号の入力レベルが通常のレベルであった場合には、受信信号は、アイソレータ１０を通過してそのまま低雑音増幅器に出力されるため、スイッチ等による挿入損失はなく、受信感度の低下を招くこともない。
また、受信レベルが過入力であった場合には、受信信号のほとんどは、アイソレータ１０の終端抵抗器１３に吸収され、反射された微小な信号のみが低雑音増幅器に出力されるため、低雑音増幅器では過入力とはならず、半導体素子が過入力によって破損するのを防ぐことができるものである。
【００３３】
特に、本保護回路では、過入力判定回路からの判定信号に基づいて、電磁石駆動回路１８が電磁石１５に流す電流の向きを変えるものであるため、機械的に調整する構成に比べて受信信号レベルの急な変化にも十分対応することができ、受信機の信頼性を向上させることができるものである。
【００３４】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る受信機の過入力保護回路によれば、受信機の低雑音増幅器の前段に設置され、内部にフェライト１２を備えた導波管１１と、電磁石１５と、終端抵抗器１３とを有するアイソレータ１０と、受信信号の入力レベルを判定して判定信号を出力する過入力判定回路１７と、判定信号に基づいて電磁石１５に電流を供給する電流の向きを制御する電磁石駆動回路１８とを設け、電磁石駆動回路１８が、過入力判定回路１７から通常の入力レベルを示す判定信号が入力されると、受信信号を受信機の低雑音増幅器側に出力するようにフェライト１２を磁化する磁界を発生する向きの電流を供給すると共に、過入力判定回路１７から過入力を示す判定信号が入力されると、通常の入力レベル時とは逆向きの電流を供給する過入力保護回路としているので、通常の入力レベル時には、挿入損失を無くして受信感度の低下を防ぎ、過入力レベル時には、受信信号をアイソレータ１０の終端抵抗器１３側に出力して吸収することにより受信機の低雑音増幅器の破損を防ぐことができる効果がある。
【００３５】
また、本保護回路によれば、電磁石駆動回路１８が、過入力判定回路１７からの判定信号に基づいて電流の向きを切り替える構成であるため、機械的に調整する構成に比べて、受信信号の入力レベルの変化に迅速に追随でき、低雑音増幅器の破損を確実に防ぎ、受信機の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００３６】
また、本保護回路によれば、簡易な構成で小型化が可能であるため、ミリ波帯受信機に組み込むことができ、ミリ波帯受信機の性能及び信頼性を向上させることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、小型で、受信機の性能及び信頼性を向上させることができる過入力保護回路に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係るミリ波帯受信機の過入力保護回路（本保護回路）の概略構成図である。
【図２】アイソレータ１０の動作を示す模式説明図であり、（ａ）は通常の入力レベルの場合、（ｂ）は過入力の場合の説明図である。
【図３】一般的なミリ波帯受信機の概略構成ブロック図である。
【図４】従来の保護回路の内、導波管内の抵抗体を回転して減衰する減衰器の概略構成を示す模式説明図であり、（ａ）は導波管の長手方向の模式断面図であり、（ｂ）（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ′の断面説明図である。
【図５】別の従来の保護回路の、固定減衰器を切り替える構成を示す模式説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…低雑音増幅器、  ２…ミキサ、  ３…局部発振器、  ４…バンドパスフィルタ、  ５…中間周波増幅器、  ６…復調器、  １０…アイソレータ、  １１…導波管、  １２…フェライト、  １３…終端抵抗器、  １４…終端抵抗器固定金具、  １５…電磁石、  １６…電磁石固定金具、  １７…過入力判定回路、  １８…電磁石駆動回路、  ２０…導波管、  ２１…抵抗体、  ２２…回転機構、  ２３，２６…導波管スイッチ、  ２４…導波管、  ２５…導波管固定減衰器
【図１】
2008312028.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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