(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波帯の信号を入力信号とする高周波入力端子と、前記入力信号を増幅した出力信号を出力するサンプリング高周波出力端子間に、サンプリング単位高周波増幅器を所望する利得に応じて複数段縦続接続したサンプリング高周波増幅器を設け、サンプリング信号入力端子とサンプリング信号出力端子間に前記サンプリング高周波増幅器の段数と同数の単位サンプリング伝播路を縦続接続してサンプリング伝播路を設け、前記サンプリング信号入力端子よりサンプリング信号を加え、前記各単位サンプリング伝播路を介して前記各サンプリング単位高周波増幅器の各段を順次駆動するよう構成し、前記サンプリング信号のパルス幅を、前記サンプリング高周波増幅器の正帰還ループによる発振状態に至る時間以下に設定したことを特徴とするマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器。
【請求項２】
前記サンプリング信号のパルス幅を、正帰還ループによる発振が成長する以前に前記サンプリング高周波増幅器のサンプリングが終了するように設定したことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器。
【請求項３】
前記サンプリング信号のパルス幅を３〜５ナノ秒に設定したことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器。
【請求項４】
前記サンプリング信号のパルス幅をｔｐとし、前記サンプリング高周波増幅器の一段当たりの遅延時間をｔｄとし、前記サンプリング高周波増幅器の正帰還ループによる発振の可能性のある前記サンプリング単位高周波増幅器までの段数をＮとし、前記サンプリング高周波増幅器の入力端子と前記Ｎ段目のサンプリング単位高周波増幅器の出力端子間の距離に相当する正帰還帰路時間をｔｒとしたとき、前記サンプリング信号のパルス幅ｔｐをｔｐ＝２×（ｔｄ×Ｎ＋ｔｒ）程度としたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器。
【請求項５】
前記サンプリング伝播路の遅延時間を前記サンプリング単位高周波増幅器の遅延時間に合わせたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器。
【請求項６】
微弱なマイクロ波パルス信号を送信する送信器と、この送信器の出力信号を入力信号とし、アンテナ側に前記入力信号を送る送信ポートを備えるとともに、アンテナ側から来る受信信号を受ける受信ポートとを備えた微弱無線用送受信アンテナ共用器と、この微弱無線用送受信アンテナ共用器で受信された受信信号を入力信号とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器とを備えたことを特徴とする送受信器。
【請求項７】
前記送信器は、マイクロ波増幅器と利用する周波数帯のバンドパスフィルタとから構成され、送信パルスを前記マイクロ波増幅器の入力信号とし、前記マイクロ波増幅器の出力を前記バンドパスフィルタの入力とし、前記バンドパスフィルタの出力端子に前記送信パルスに同期したマイクロ波パルスを発生させることを特徴とする請求項６記載の送受信器。
【請求項８】
前記微弱無線用送受信アンテナ共用器は、前記送信器の出力を低い結合度を有する方向性結合器の送信端子に入れ、他端を終端抵抗で終端し、結合端子をアンテナ側、アイソレーション端子を受信器側に接続した方向性結合器からなることを特徴とする請求項６記載の送受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、主に短距離通信に利用される送受信電力が微弱なマイクロ波帯域のサンプリング高周波増幅器及びこれを用いた送受信装置に関するもので、近距離センサーや近距離対向データ通信に供されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
送受信電力が微弱なマイクロ波帯の微弱無線電波は実効輻射電力についての電波法規制があり、それ以下の場合は変調形式、電波の質については問われないため自由な無線機器の設計が可能である。従来このような微弱無線利用の機器は送信電力の規制のため通信の到達距離が短く実用に供さないとされている。
【０００３】
現在のところ、上記のマイクロ波帯における電波近距離センサーや、短距離通信対応の微弱無線利用機器は極めて少ない。（無線設備検査検定協会調べ）
その理由として以下のものが考えられる。
【０００４】
電波法施行規則第６条の規則にあるように、３２２ＭＨｚを境に３ｍ点における電界強度規制値が５００μＶ／ｍから３５μＶ／ｍに低下し、輻射電力比では−２３ｄＢ低下する。このことは同一受信感度を持つ受信機であればマイクロ波帯では到達距離が１４分の１に低下する。
【０００５】
また送信、受信に使用される増幅素子は通常周波数の上昇につれて利得が低下する傾向にあり、マイクロ波帯では使用する素子の数が多くなり装置が複雑化し、コスト対性能比の悪いものとなってしまう。  このように現状において、微弱無線利用機器の多くは３２２ＭＨｚ以下の周波数を利用しているものが多い。
【０００６】
特表平１０−５１１８２や特開平１０−３００８４５に示されるマイクロ波帯近距離センサーは微弱無線利用機器に必要な要件である微弱信号発生手段と高感度の受信手段を構成内容から見て具備しているとは言えないため、このような機器は利用場所に多くの制限を受ける。
【０００７】
以下に、電波法規制の対象外であるマイクロ波帯の微弱無線利用機器として利用する送受信器を構成するにあたって、従来技術の問題点について述べる。
【０００８】
送信器については、
マイクロ波帯の電波を発生する方法は従来のマイクロウェーブ増幅素子による発振器で構成した場合、通常０ｄＢｍ以上の出力である。  微弱無線に許される電界許容値から実効輻射電力は−６４ｄＢｍ以下とされるため−６４ｄＢ程度の減衰器が必要となる。  マイクロ波帯ではこの減衰度を確保するためには発振器のシールド等にコストが必要となり、微弱電波を低コストで発生する技術が求められる。
【０００９】
アンテナ共用器については、
従来の技術では、送信、受信ともに損失の少ないものが良いとされ、サーキュレータ、ｐｉｎダイオードスイッチなどが公知技術であるが高価である。微弱無線利用のような実効輻射電力が限られた場合、通信到達距離の長距離化には送信、受信アンテナを共用化しアンテナ利得を上げる事が有利となるため、微弱送信電力が必要な場合は送信損失が大きく受信損失が少ない、低コストのアンテナ共用器が求められる。
【００１０】
受信器については、
送信電力が微弱なため、受信電力も極めて微弱なものとなる。−１４０ｄＢｍ程度の微弱受信電力を高いＳ／Ｎ比で復調するためには、１００ｄＢ以上の高周波信号部分での増幅が必要となる。
【００１１】
従来の技術による高利得の高周波増幅方法としては、高利得の高周波増幅器によるストレート増幅方法と、高周波増幅器と中間周波数増幅器にそれぞれ利得を配分するヘテロダイン方法が考えられる。  前者による方法は正帰還ループによる発振などの不安定動作を避けるためにシールドケースに分割された３０ｄＢ程度の利得を持つ高周波増幅器を３個程度シリーズ接続する必要がある。
また後者による方法は、３０ｄＢ程度の利得を持つ高周波増幅器と周波数変換装置及び６０ｄＢ程度の中間周波数増幅器が必要となる。従来の技術では、いずれの方法も装置の複雑化を伴い、大型化及びコストの増大が避けられない。
【００１２】
以上述べたように、従来の技術では目的とするマイクロ波帯の微弱無線利用機器に適した小型、低コスト、低消費電力の送受信装置は難しい。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
免許が不要で、利用場所に制限のない電波センサーやデータ通信用途に、微弱無線の規格にそった、図１に示すマイクロ波帯のパルス送受信器１を提供することを課題とした。
【００１４】
パルス送信器１２は送信パルス１１に同期したマイクロ波帯のパルス電波を発信する。  電波はアンテナ共用器１３を通じてアンテナ１０から放射される。  受信されたアンテナ１０の信号はアンテナ共用器１３を通じてパルス受信器１４により高周波増幅された後、受信データパルス１５に復調される。
【００１５】
前記パルス送受信器１を実現するための、個々の課題について述べる。
微弱無線機器に適した微弱出力のマイクロ波帯のパルス送信器１２を小型、低コスト、低消費電力に実現すること。
微弱無線機器の受信器に必要な−１４０ｄＢｍ程度の微弱信号を高いＳ／Ｎ比で復調するため１００ｄＢ程度の高周波増幅段を備え、復調信号帯域幅を任意に設定出来るマイクロ波帯のパルス受信器１４を小型、低コスト、低消費電力に提供すること。
前述の微弱無線の特性から、通信到達距離の長距離化には送信、受信アンテナを共用化しアンテナ利得を上げる事が有利となるため、送信電力をおさえるために送信損失が多く受信損失の少ない、方向性の良いアンテナ共用器１３を低コストに提供すること。
【００１６】
このようなマイクロ波帯のパルス送受信器１は２台が対向し微弱無線利用のデータ通信３の用途や、１台で検知物までの距離の測定など、微弱無線利用の電波応用センサー４の用途に用いられる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段として本発明は以下のように構成した。
本発明のマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器はマイクロ波帯の信号を入力信号とする高周波入力端子と、前記入力信号を増幅した出力信号を出力するサンプリング高周波出力端子間に、サンプリング単位高周波増幅器を所望する利得に応じて複数段縦続接続したサンプリング高周波増幅器を設け、サンプリング信号入力端子とサンプリング信号出力端子間に前記サンプリング高周波増幅器の段数と同数の単位サンプリング伝播路を縦続接続してサンプリング伝播路を設け、前記サンプリング信号入力端子よりサンプリング信号を加え、前記各単位サンプリング伝播路を介して前記各サンプリング単位高周波増幅器の各段を順次駆動するよう構成し、前記サンプリング信号のパルス幅を、前記サンプリング高周波増幅器の正帰還ループによる発振状態に至る時間以下に設定したことを特徴とする。
【００１８】
前記サンプリング信号のパルス幅を、正帰還ループによる発振が成長する以前に前記サンプリング高周波増幅器のサンプリングが終了するように設定したことを特徴とする。
また、前記サンプリング信号のパルス幅を３〜５ナノ秒に設定したことを特徴とする。
また、前記サンプリング信号のパルス幅をｔｐとし、前記サンプリング高周波増幅器の一段当たりの遅延時間をｔｄとし、前記サンプリング高周波増幅器の正帰還ループによる発振の可能性のある前記サンプリング単位高周波増幅器までの段数をＮとし、前記サンプリング高周波増幅器の入力端子と前記Ｎ段目のサンプリング単位高周波増幅器の出力端子間の距離に相当する正帰還帰路時間をｔｒとしたとき、前記サンプリング信号のパルス幅ｔｐをｔｐ＝２×（ｔｄ×Ｎ＋ｔｒ）程度としたことを特徴とする。
また、前記サンプリング伝播路の遅延時間を前記サンプリング単位高周波増幅器の遅延時間に合わせたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の送受信機は、微弱なマイクロ波パルス信号を送信する送信器と、この送信器の出力信号を入力信号とし、アンテナ側に前記入力信号を送る送信ポートを備えるとともに、アンテナ側から来る受信信号を受ける受信ポートとを備えた微弱無線用送受信アンテナ共用器と、この微弱無線用送受信アンテナ共用器で受信された受信信号を入力信号とするマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器とを備えたことを特徴とする。
また、前記送信器は、マイクロ波増幅器と利用する周波数帯のバンドパスフィルタとから構成され、送信パルスを前記マイクロ波増幅器の入力信号とし、前記マイクロ波増幅器の出力を前記バンドパスフィルタの入力とし、前記バンドパスフィルタの出力端子に前記送信パルスに同期したマイクロ波パルスを発生させることを特徴とする。
【００２０】
また、前記微弱無線用送受信アンテナ共用器は、前記送信器の出力を低い結合度を有する方向性結合器の送信端子に入れ、他端を終端抵抗で終端し、結合端子をアンテナ側、アイソレーション端子を受信器側に接続した方向性結合器からなることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
マイクロ波帯パルス送信器について、図２をもって説明する。マイクロ波パルス信号２０７を送信する低消費電力、小型、低コストのマイクロ波帯のパルス送信器１２において、一定周期パルス又はディジタルデータ又はＰＮＧ信号の送信パルス信号２０６をマイクロ波増幅器２０３の送信器入力２０１とし、出力側の目的周波数のマイクロ波帯のバンドパスフィルタ２０４を通じて発生する目的マイクロ波周波数のマイクロ波パルス信号２０７を送信する。また前記マイクロ波増幅器２０３の電源端子２０２の供給電圧によりマイクロ波パルス信号２０７の出力を可変する。
【００２２】
次に、マイクロ波帯サンプリング高周波増幅器について、図３をもって説明する。  サンプリングパルス動作するマイクロ波帯高利得増幅器３００であって、サンプリング伝播路３０５と単位利得を有するサンプリング単位高周波増幅器３０１を、所望の利得に応じて必要な段数Ｎを縦続接続し、初段のサンプリング伝播路のサンプリングパルス入力端子３０３に３〜５ｎ秒程度の短いパルス幅のサンプリングパルス３１８を入力し、各段のサンプリング単位高周波増幅器をサンプリング伝播路のサンプリングパルスにより動作させることにより、単位利得のＮ倍の高利得が得る。サンプリング伝播路の最終段信号をサンプリング出力信号３１３として出力しサンプリング検波のために利用する。サンプリングパルス幅ｔｐ３１９の時間は、正帰還ループによる増幅信号の歪みが無視出来る時間以下に設定する。
サンプリング伝播路３０５，３０６，３０７，３０８，３０９のそれぞれを単位サンプリング伝播路と言い、これらはサンプリング単位高周波増幅器と同数、縦続接続して設けられている。そして、全体としてサンプリング伝播路が形成されている。
【００２３】
サンプリング伝播路の遅延時間がサンプリング単位高周波増幅器３０１の遅延時間３２６に比べて短い場合は動作原理Ａ３２４、等しい線路長又は遅延線で構成された場合は動作原理Ｂ３２５に示す動作タイミングで増幅する。  また、サンプリングパルス振幅Ｖｐ３２０を利得制御電圧とすると可変利得高周波増幅器となる。この増幅器の特長は電力消費はサンプリング期間中のみのため低消費電力で、小型、低コストを特長とするマイクロ波サンプリング高周波増幅器３００を構成する。
【００２４】
サンプリングパルス幅ｔｐ３１９の時間の設定に関して、サンプリング単位高周波増幅器３０１の遅延時間ｔｄ３２６、正帰還ループによる発振の可能性のあるサンプリング単位高周波増幅器の段数Ｎ、Ｎ段の入出力間の距離に相当する正帰還帰路時間ｔｒ３２７とすれば、前記サンプリングパルス幅ｔｐ３１９は
【数１】
0004655253.tif 000002
程度に設定する事により、正帰還による発振が成長する以前にサンプリングが終了するため出力信号の歪みは無視できると考えられる。
正帰還ループの発生は、サンプリング単位高周波増幅器の特性、基板上の配置、ケース形状などの条件により変化するが、上記の計算値はサンプリングパルス幅ｔｐを決定する目安となる。
【００２５】
次に、マイクロ波帯差動サンプリング検波回路について、図３をもって説明する。
前記マイクロ波サンプリング高周波増幅器３００の出力であるサンプリング高周波増幅器出力３２９を復調する差動サンプリング検波回路３１０であって、帯域通過フィルタ３１１、帯域遮断フィルタ３１２、一対の検波ダイオード３１４と一対のＣＲ時定数回路３１５と差動アンプ３１６から構成され、サンプリング出力信号３１３のレベルシフト信号により差動サンプリング検波し、差動アンプ３１０により目的外の信号を除去した検波出力３１７を得るとともに、前記ＣＲ時定数を任意に設定する事で復調信号帯域幅を任意に設定出来る。
【００２６】
次に、微弱無線用送受信アンテナ共用器について、図２をもって説明する。
微弱無線出力を要する送受信器におけるアンテナ共用器１３であって、送信器出力２０５を低い結合度を有する方向性結合器の送信端子２０９に入れ他端を終端抵抗２１２で終端し、結合端子２１１をアンテナ側、アイソレーション端子２１０を受信器側に接続した方向性結合器からなる送信電力の低減と受信損失の低減を目的としたアンテナ共用器１３である。  また方向性を求めない用途においてはＴ型アッテネータ２１４と主線路２１５をつなぐ簡易型アンテナ共用器２１３とすることが出来る。
【００２７】
次に、マイクロ波帯パルス送受信器について、図１をもって説明する。
パルス送信器１２と、パルス受信器１４と、アンテナ共用器１３と、アンテナ１０により微弱無線電波利用の低消費電力、小型、低コストのマイクロ波パルス送受信器１を構成する。
【００２８】
次に、マイクロ波帯パルス送信器について、図１をもって説明する。
送信パルス１１がＰＮ信号発生器によるＰＮパターン周期またはデータクロック周期または一定周期としたマイクロ波パルス送信器１２であって信号形態は用途により最適なものを利用する。
【００２９】
次に、マイクロ波帯サンプリング高周波増幅器について図１をもって説明する。
サンプリングパルス１６がＰＮ信号発生器によるＰＮパターン周期またはデータクロック周期または一定周期としたマイクロ波帯サンプリング高周波増幅器１４であって送信信号形態は用途により最適なものを利用する。
【００３０】
また、サンプリング高周波増幅器の前段に低雑音高周波増幅器を配置する事で、雑音指数の改善及びサンプリングパルスの高調波成分のスプリアスレベルの改善を計ったマイクロ波サンプリング高周波増幅器を構成する。また、本発明のマイクロ波サンプリング高周波増幅器はＣＷマイクロ波に対しても高感度を有する。
【００３１】
さらに、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図２により、マイクロ波帯のパルス送信器１２、およびアンテナ共用器１３について説明する。
【００３２】
送信パルス信号２０６を送信器入力２０１に入力することにより目的マイクロ波周波数帯で利得を有するマイクロ波帯増幅器２０３の出力レベルか高速に遷移する。この遷移時間は極めて短時間のため広い周波数帯にわたって高調波が発生するが、出力側の目的マイクロ波周波数帯のバンドパスフィルタ２０４を通すことによりマイクロ波パルス信号２０７が送信器出力２０５に得られる。
【００３３】
マイクロ波の発生が立ち上がり時か、たち下がり時かはマイクロ波帯増幅器のバイアスレベルに依存する。また出力レベルは入力の信号の遷移時間、及びマイクロ波帯増幅器２０３とバンドパスフィルタ２０４の距離によって変わる。また前記マイクロ波帯増幅器２０３の動作電源２０２の供給電圧を可変とすることでマイクロ波出力レベルの調節が可能である。
【００３４】
前記マイクロ波帯パルス送信器１２の実施例では、７４ＡＣシリーズのロジックレベル信号を送信パルス信号とし、マイクロ波帯増幅器２０３としてミニサーキット社（Ｍｉｎｉ−Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）ＥＲＡ−２を使用し、バンドパスフィルタ２０４の中心周波数を１０．５ＧＨｚとした場合、前記マイクロ波パルス信号２０７の強度はピーク値で−３０ｄＢｍ〜−２０ｄＢｍの出力となる。  微弱無線利用機器としては２０ｄＢｉのアンテナ利得とした場合−８４ｄＢｍ程度まで減衰する必要がある。
【００３５】
この微弱電波利用機器の特性から、送信ロスが大きく、受信ロスが少なく、方向性の良い、低コストのアンテナ共用器１３として方向性結合器の特性を利用した。
パルス送信器出力が−３４ｄＢｍの場合、方向性結合器の結合度を−５０ｄＢとすることで送信ポート２０９の電力のうち−８４ｄＢｍがアンテナポート２１１からアンテナ側に向かい他は負荷抵抗２１２によって消費される。一方受信時には受信ポート２１０における受信ロスは極めて少ない。  方向性を要求しない用途では、簡易型として−４６ｄＢ程度のＴ型アッテネータ２１４による簡易型アンテナ共用器２１３で良い。
【００３６】
図３により、パルス受信器について説明する。前記の−８４ｄＢｍの送信電力に対し、信号の伝播ロスを４０ｄＢとした場合、受信電力は−１２４ｄＢｍ程度となる。この微弱信号をＳ／Ｎよく復調するためのは１００ｄＢ以上の高周波増幅器が必要である。図３（ａ）の例ではサンプリング単位高周波増幅器の利得は１０ｄＢ、縦続段数は７段の例を示す。サンプリングパルス幅ｔｐ３１９とサンプリングパルス振幅Ｖｐ３２０を持つサンプリングパルス３１８をサンプリングパルス入力端子３０３よりサンプリング伝播路に入力する。
【００３７】
サンプリングパルス３１８は各段のサンプリング伝播路を伝播して各段のサンプリング単位高周波増幅器を増幅動作させる。  この結果入力部３０２のＣＷ高周波入力信号（ｃ）３２１、または位相の一致したパルス高周波入力信号（ｃ）３２２は各単位増幅器により増幅され順次その振幅を増してゆく。マイクロ波帯の高周波増幅器においては、入出力間の結合が生じ易く、利得が高い場合、高レベル側から低レベル側への正帰還ループが発生することにより発振するが、発振状態に至り信号レベルが飽和に達するには、前記正帰還ループを複数回繰り返しそれに要する時間が必要があるが、その所要時間以内の発振による出力信号歪みの発生していない増幅信号をサンプリング高周波出力信号３２３としている。
【００３８】
本発明の動作原理Ａは動作タイミング（ｄ）３２４に示す。この場合、サンプリング単位高周波増幅器３０１の遅延時間ｔｄは３２０ｐ秒（ピコ秒）、サンプリング伝播路３０５の伝播遅延時間は１段あたり８０ｐ秒で５段で合計４００ｐ秒程度の短時間の場合である。発振による増幅信号の歪みの発生しない約５ｎ秒（ナノ秒）間のサンプリングパルス幅ｔｐ３１９で各サンプリング単位高周波増幅器がほぼ同時に動作する。  図に見るように、この原理は増幅段数に制限がある。
【００３９】
本発明の他の動作原理Ｂは動作タイミング（ｅ）３２５に示す。各サンプリング単位高周波増幅器の遅延時間ｔｄ３２６と同じ遅延時間を持つサンプリング伝播路を構成してサンプリングパルスの進行とともに、信号をを順次増幅する。この原理の利点はサンプリング単位高周波増幅器の増幅段数に制限の無い事にある。
【００４０】
以上の動作により微弱な入力信号をサンプリング単位高周波増幅器を多段縦続する事によって、所望の利得を持つ高利得のサンプリング高周波増幅器３００を構成する事が出来る。  また前記サンプリングパルス３１８のサンプリングパルス振幅Ｖｐ３２０を利得制御電圧とする事により可変利得サンプリング高周波増幅器と構成する事も容易である。
【００４１】
このサンプリング高周波増幅器方式の電力消費はサンプリング期間中のみであるため、従来方式のそれに比べ極めて少ない。
【００４２】
図４にサンプリング単位高周波増幅器の回路構成を示す。  ゲートバイアス電源４０７、１／４λ線路４０８、高周波接地スタブ４０９により動作準備されたサンプリング単位高周波増幅器は、サンプリングパルス入力端子４０３に加わるサンプリングパルスによりパルス期間中ドレイン電圧が与えられ、入力端子４０１のマイクロ波帯の入力信号はＤＣカットコンデンサ、入力マッチング回路を経由しマイクロ波ＦＥＴ４０６で増幅され、出力マッチング回路、ＤＣカットコンデンサを経由して出力端子４０２に増幅されたパルス信号として得られる。サンプリングパルス伝播路４０５の遅延時間はその伝播路の長さで決まり遅延信号はサンプリングパルス出力端子４０４に得られる。前記動作原理Ｂの場合は増幅器の遅延時間にあわせてサンプリングパルス伝播路４０５の線路長を伸ばす。
図５は、そのシュミレーション特性であるが利得は中心周波数１０．５ＧＨｚで利得は約１０ｄＢ（図５、５００）遅延時間は３２０ｐ秒程度（図５、５０１）となる。
【００４３】
前記サンプリング高周波増幅器出力信号３２９は帯域通過フィルタ３１１、帯域遮断フィルタ３１２、２組の検波ダイオード３１４とＣＲ時定数回路３１５、差動アンプ３１６から構成される差動サンプリング検波回路３１０によりエンベロープ検波され検波出力信号３１７に得る。差動サンプリング検波回路３１０の動作は、前記帯域遮断フィルタ３１２の両端を最終段のサンプリング出力信号３１３のレベルシフト信号で差動検波し、差動アンプ３１６でサンプリングクロック等による同相ノイズを除去している。
【００４４】
またこ前記ＣＲ時定数回路３１５の時定数を任意に設定する事でサンプリング受信器の復調信号帯域幅を設定することが可能となる。
【００４５】
【実施例】
本発明のパルス送受信器は１０．５ＧＨｚ帯の電波距離センサーとして試作した。
【００４６】
図６に示す電波距離センサー（ａ）は前記のパルス送信器１２、アンテナ共用器１３、図４のサンプリング単位高周波増幅器を７段のサンプリング高周波増幅器３００と差動サンプリング検波回路３１０から構成されたパルス送受信器と、１６ＭＨｚ送信パルス発振器６００、１６ＭＨｚサンプリングパルス発振器６０１から構成される。  厚み０．６ｍｍ、比誘電率２．６のテフロン（登録商標）基板上に４０×１４０ｍｍのサイズで製作し金属ケースに収納した。    サンプリング伝播路１１のマイクロストリップ線路で入出力間距離は約１５ｍｍで遅延時間は８０ｐ秒程度となるため、試作品は前記動作原理Ａ（図３ｄ）で動作する。  前記動作原理Ｂ（図３ｅ）とする場合はでは線路長を６０ｍｍ程度にする。
【００４７】
１６ＭＨｚの受信用サンプリングパルス発振器６０１の周波数を送信パルス発振器６００の周波数に対し１００ＨＺ程度低い周波数で発振させる。  パルス送信器１２からアンテナ共用器１３を介してアンテナ１０から発射される送信パルス発振器６００に同期したマイクロ波パルス信号は検出物２で反射され、反射エコーは受信器によりサンプリング増幅及びサンプリング検波され、標本化等価実時間変換作用により時間軸が１６万倍に拡大（１６ＭＨｚ／１００Ｈｚ倍）された検知物エコー信号６０２と送信洩れ信号６０３が検波出力３１７として観測される。送信パルス周期６０５は実時間は１／１６ＭＨｚ秒であるが、この場合は変換され１０ｍ秒となり、検知物距離時間６０４から検知物２の距離を測定する。
【００４８】
サンプリングパルス幅ｔｐを３ｎ秒から０．５ｎ秒間隔で増加させ検波出力信号で発振状態を観測したが、５ｎ秒程度にて所定の利得が得られ、７ｎ秒程度から発振による不安定動作が確認された。  以上の試作により、マイクロ波帯パルス送受信器の経済性、小型化、低消費電力を確認する事が出来た。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５０】
例えば、本発明のパルス送受信器及び各部分は比誘電率の高いセラミック基板上にさらに小型に構成する事も出来る。  また、モノリシックＩＣ化する事も可能である。
【００５１】
本発明の動作原理によるサンプリング高周波増幅器及び検波方式による高感度マイクロ波帯センサー、計測器などへの応用が考えられる。
【００５２】
送信電力に制限の無い場合は、アンテナ共用器の方向性結合器として、サーキュレーター、ＰＩＮスイッチなどに置き換える事は可能である。また、請求項１の前記マイクロ波増幅器の動作電圧を可変する事で前記マイクロ波パルスの出力レベルの調整を可能する事もできる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明により、マイクロ波帯域パルス送信器、受信器の小型化、低コスト化、低消費電力化が可能となったことから、予期される応用としては、マイクロ波帯の微弱電波利用機器、各種のセンサー装置などの小型化、低コスト化に寄与するものと思われる。またサンプリング高周波増幅器を利用した高感度のマイクロ波帯の測定器、計測器の小型化、低コスト化に寄与するものと思われる。また低消費電力からバッテリー使用の携帯小型機器への応用に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の構成図及び用途の説明図である。
【図２】  本発明のパルス送信器およびアンテナ共用器の回路図である。
【図３】  本発明のパルス受信器のサンプリング高周波増幅器及び検波部の構成とタイミング図である。
【図４】  サンプリング高周波増幅器を構成するサンプリング単位高周波増幅器の回路図である。
【図５】  サンプリング単位高周波増幅器のシュミレーション図である。
【図６】  電波距離センサーの実施回路例である。
【符号の説明】
１  パルス送受信器
２  検知物
３  データ通信
４  センサー
１０  アンテナ
１１  送信パルス
１２  パルス送信器
１３  アンテナ共用器
１４  パルス受信器
１５  受信データパルス
１６  サンプリングパルス
２０１  送信器入力
２０２  電源端子
２０３  マイクロ波帯増幅器
２０４  バンドパスフィルタ
２０５  送信器出力
２０６  送信パルス信号
２０７  マイクロ波パルス信号
２０９  送信端子
２１０  受信器端子
２１１  アンテナ端子
２１２  終端抵抗
２１３  簡易型アンテナ共用器
２１４  Ｔ型アッテネータ
２１５  主線路
３００  サンプリング高周波増幅器
３０１  サンプリング単位高周波増幅器
３０２  高周波入力端子
３０３  サンプリングパルス入力端子
３０５  サンプリング伝播路
３０６  ２段目サンプリング伝播路
３０７  ３段目サンプリング伝播路
３０８  ４段目サンプリング伝播路
３０９  ５段目サンプリング伝播路
３１０  差動サンプリング検波回路
３１１  帯域通過フィルタ
３１２  帯域遮断フィルタ
３１３  サンプリング出力信号
３１４  検波ダイオード
３１５  ＣＲ時定数回路
３１６  差動増幅器
３１７  検波出力
３１８  サンプリングパルス
３１９  サンプリングパルス幅ｔｐ
３２０  サンプリングパルス振幅Ｖｐ
３２１  マイクロ波ＣＷ入力信号
３２２  マイクロ波パルス入力信号
３２３  サンプリング高周波出力信号
３２４  動作原理Ａタイミング図
３２５  動作原理Ｂタイミング図
３２６  サンプリング単位高周波増幅器遅延時間
３２７  正帰還帰路時間
３２９  サンプリング高周波増幅器出力
４０１  入力端子
４０２  出力端子
４０３  サンプリングパルス入力端子
４０４  サンプリングパルス出力端子
４０５  サンプリングパルス伝播路
４０６  マイクロ波ＦＥＴ
４０７  ゲートバイアス電源
４０８  １／４λ線路
４０９  高周波接地スタブ
５００  シュミレーション単位増幅器利得
５０１  シュミレーション単位増幅器遅延時間
６００  １６ＭＨｚ送信パルス発振器
６０１  １６ＭＨｚサンプリングパルス発振器
６０２  検知物エコー信号
６０３  送信洩れ信号
６０４  検知物距離時間
６０５  送信パルス周期
【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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【図６】
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