(57)【要約】【課題】  電子管を用いたレーダ送信装置のスプリアス放射を抑制する。【解決手段】  パルス変調器１０は、並列に複数設けられ、それぞれ相異なる時間長および立ち上がりタイミングの変調パルスを出力する変調パルス発生回路（＃１〜＃ｎ）１６を備え、各変調パルス発生回路１６から出力された変調パルスを合成した合成パルスをパルストランス２２に向けて出力する。これにより、合成パルスの立ち上がりの波形を電子管２６について最適な波形に近づけることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に複数設けられ、それぞれ相異なる時間長の変調パルスを出力する変調パルス発生回路を備え、
各変調パルス発生回路から出力された変調パルスを合成した合成パルスをパルストランスに向けて出力することを特徴とするパルス変調器。
【請求項２】
前記複数の変調パルス発生回路は、それぞれ相異なる立ち上がりタイミングの変調パルスを出力し、
それら変調パルスを合成した合成パルスの立ち上がりの強度が段階的に上昇することを特徴とする請求項１に記載のパルス変調器。
【請求項３】
さらに、前記変調パルス発生回路の変調パルスの出力タイミングを制御する制御信号を生成する制御回路を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のパルス変調器。
【請求項４】
前記変調パルス発生回路は、それぞれ、
電荷を蓄積するキャパシタと、
前記キャパシタを含む回路に設けられ、前記キャパシタに蓄積された電荷が前記変調パルスとして前記パルストランスに向けて出力されている状態と、出力されていない状態と、を切り替えるスイッチ素子と、
を備え、
前記制御信号は、前記スイッチ素子の切り替えを制御する信号であることを特徴とする請求項３に記載のパルス変調器。
【請求項５】
前記制御回路は、制御パルスを生成する制御パルス生成部を含み、
前記制御パルス生成部と各スイッチ素子との間の複数の信号線について前記制御パルスの遅延量を異ならせることにより、各スイッチ素子に、切り替えタイミングの相異なる制御パルスが前記制御信号として供給されることを特徴とする請求項４に記載のパルス変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス変調型送信管用のパルス変調器に関し、特に、変調パルスの波形を調整可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パルスレーダの送信装置では、マグネトロン、クライストロン、ＴＷＴ等のパルス変調型送信管（電子管）を駆動するために、パルス変調器が用いられている。
【０００３】
ここで、従来のパルス変調器について図面を参照して説明する。図４は、従来のパルス変調器４０を含むレーダ送信装置４２の概略構成を示すブロック図である。
【０００４】
高圧電源１４で発生された電圧は、複数（図４ではｎ個）並列に設けられる変調パルス発生回路（＃１〜＃ｎ）４６に供給される。各変調パルス発生回路４６は、制御回路（図示せず）から出力される制御信号をトリガとして変調パルスを発生し、各変調パルス発生回路４６から出力された変調パルスが合成されてパルストランス２２に供給される。以下、この合成されたパルスを合成パルスと称する。ヒータ電源２４から供給された電源電圧は、パルストランス２２において合成パルスにしたがって昇圧され、電子管２６に印加される。なお、制御信号によって定まる変調パルスの出力タイミング（立ち上がり／立ち下がりタイミング）は、全ての変調パルス発生回路４６について同一となるよう調整されている。
【０００５】
図５は、変調パルス発生回路４６の概略構成を示す図である。変調パルス発生回路４６は、コイル４８、スイッチ素子５０、およびＰＦＮ（Pulse Forming Network）５２を含む。ＰＦＮ５２は、図５に示すように、並列接続された複数（この場合は３個）のコンデンサ５４ａ，５４ｂ，５４ｃと、隣接するコンデンサ間（図５の場合、コンデンサ５４ａ，５４ｂ間および５４ｂ，５４ｃ間）に互いに直列に設けられるコイル５６ａ，５６ｂとを含む。
【０００６】
図６は、変調パルス発生回路４６から出力される変調パルスの波形（強度の時間変化）を示す図である。この図６に示すように、変調パルスは、ＰＦＮ５２（図５）の各コンデンサ５４ａ，５４ｂ，５４ｃに蓄積された電荷が順次放出され（破線で示す）、それらが合成されたものである。すなわち、変調パルスの波形は、ＰＦＮ５２の各素子の回路定数によって定まっている。なお、ｎ個の変調パルス発生回路４６は全て同じ回路として構成されており、合成パルスは理想的には図６の変調パルスの強度をｎ倍したものとなる。
【０００７】
また、これとは別に、パルストランスに供給される合成パルスのパルス幅を調整可能なパルス変調器も提案されている（特許文献１）。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−７９０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、パルス変調型送信管としての電子管は、その種別あるいは個体によって放射特性に差（またはばらつき）があり、スプリアス放射を低くする最適な合成パルスの波形（例えば合成パルスの立ち上がりあるいは立ち下がりにおける強度の時間変化）は、その種別あるいは個体によって異なる。例えば、ある電子管では、合成パルスの立ち上がりにおいてその強度が所定の増加率で漸増するのが好適であるとすれば、別の電子管では、それより急激に立ち上がる方がよい場合がある。また立ち下がりに関しては、一般的には、急激に立ち下がるのが好適な場合が多い。
【００１０】
これに対し、従来のパルス変調器では、変調パルスの波形は、ＰＦＮの回路定数に依存した固定的な特性を有しており（その一例が図６）、これは必ずしも電子管に好適な波形とは言えなかった。すなわち、従来は、パルス変調器より出力される合成パルスが電子管の特性に合わないことにより、スプリアス成分が大きくなってしまう場合があった。かと言って、合成パルスの波形を調整すべく各ＰＦＮの回路定数を変更するのは、非常に手間のかかる作業になるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるパルス変調器は、並列に複数設けられ、それぞれ相異なる時間長の変調パルスを出力する変調パルス発生回路を備え、各変調パルス発生回路から出力された変調パルスを合成した合成パルスをパルストランスに向けて出力する。
【００１２】
また上記本発明にかかるパルス変調器では、上記複数の変調パルス発生回路は、それぞれ相異なる立ち上がりタイミングの変調パルスを出力し、それら変調パルスを合成した合成パルスの立ち上がりの強度が段階的に上昇するのが好適である。
【００１３】
また上記本発明にかかるパルス変調器では、さらに、上記変調パルス発生回路の変調パルスの出力タイミングを制御する制御信号を生成する制御回路を備えるのが好適である。
【００１４】
また上記本発明にかかるパルス変調器では、上記変調パルス発生回路は、それぞれ、電荷を蓄積するキャパシタと、上記キャパシタを含む回路に設けられ、上記キャパシタに蓄積された電荷が上記変調パルスとして上記パルストランスに向けて出力されている状態と、出力されていない状態と、を切り替えるスイッチ素子と、を備え、上記制御信号は、上記スイッチ素子の切り替えを制御する信号であるのが好適である。
【００１５】
また上記本発明にかかるパルス変調器では、上記制御回路は、制御パルスを生成する制御パルス生成部を含み、上記制御パルス生成部と各スイッチ素子との間の複数の信号線について上記制御パルスの遅延量を異ならせることにより、各スイッチ素子に、切り替えタイミングの相異なる制御パルスが上記制御信号として供給されるのが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかるパルス変調器１０を含むレーダ送信装置１２の要部構成を示す図である。なお、本実施形態にかかるパルス変調器１０は、従来のパルス変調器４０（図４）と同様の構成要素も有しているが、図１では、それらについて、図４と同じ符号を付している。
【００１７】
高圧電源１４で発生された電圧は、複数（図１ではｎ個）並列に設けられる変調パルス発生回路（＃１〜＃ｎ）１６に供給される。各変調パルス発生回路１６は、制御回路２０から出力される制御信号をトリガとして変調パルスを発生し、これら変調パルス発生回路１６から出力された変調パルスが合成されてパルストランス２２に供給される。ヒータ電源２４から供給された電源電圧は、パルストランス２２において合成パルスにしたがって昇圧され、電子管２６に印加される。
【００１８】
制御回路２０は、制御パルスを発生する制御パルス発生部３４と、複数（図１ではｎ個）並列に設けられる遅延器３６とを含む。遅延器３６は、制御パルス発生部３４と変調パルス発生回路１６との間の信号線３８のそれぞれに設けられており、制御パルス発生部３４から出力された制御パルス（の立ち上がり）を所定の遅延量で遅延させるものである。そして、各遅延器３６によって遅延された制御パルスが、制御信号として変調パルス発生回路１６に入力される。なお、遅延量は、例えば、遅延器３６毎に異なる値に設定される。
【００１９】
図２は、一つの変調パルス発生回路１６の要部構成を示す図である。この図２に示すように、各変調パルス発生回路１６は、電荷（電力）を蓄積するキャパシタ（コンデンサ）２８と、制御回路２０（図１）からの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦされて回路の開閉を切り替えるスイッチ素子（例えば半導体スイッチ）３０と、インダクタ（コイル）３２とを含む。この例では、高圧電源１４の正極（＋）側とパルストランス２２の正極側との間に、インダクタ３２およびキャパシタ２８が直列に接続され、またスイッチ素子３０はパルストランス２２と並列に接続されている。そして、キャパシタ２８およびパルストランス２２は、ＯＮされたスイッチ素子３０を介して閉じた回路を構成するようになっている。この変調パルス発生回路１６において、スイッチ素子３０がＯＮされると、キャパシタ２８に蓄積された電荷（電力）が変調パルスとしてパルストランス２２に供給され、他方、スイッチ素子３０がＯＦＦされると、変調パルスの出力は停止されるとともに、高圧電源１４からキャパシタ２８への電荷（電力）の蓄積が実行される。ここで、図２は、一つの変調パルス発生回路１６についてのみ示しているが、実際には、複数の変調パルス発生回路１６は並列に設けられており、それら変調パルス発生回路１６から出力された変調パルスの合成されたパルスがパルストランス２２に印加される。
【００２０】
なお、キャパシタ２８は、変調パルスの電荷の供給元として電源の補助的機能を有するものであり、比較的大きな容量（他の構成要素の回路定数等にもよるが一例として３．３μＦ）に設定される。ちなみに、従来のＰＦＮ５２（図５）内の各コンデンサ５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、パルス幅を決定するために用いられ、本実施形態と同程度の強度および時間長の変調パルスを生成する場合、その容量はキャパシタ２８の容量に比べてかなり小さなものとなる（一例として１６０００ｐＦ）。
【００２１】
次に、図３を参照して、本実施形態にかかるパルス変調器１０における合成パルスの生成について説明する。図３は、パルス変調器１０における制御パルス、制御信号、変調パルス、および合成パルスの波形の一例を示した図である。なお、ここでは変調パルス発生回路１６（および遅延器３６）が三つの場合について説明する。また、図３において、横軸は時間、縦軸は強度であり、強度の尺度は共通ではなく、各信号毎の尺度としている。
【００２２】
制御パルス発生部３４（図１）は、所定のタイミングで所定の時間長（パルス幅）の制御パルスを出力する。そして、上述したように、制御パルスが各遅延器３６を経て、変調パルス発生回路１６への制御信号となる。ここで、各遅延器３６の遅延量は、それぞれ異なる値に設定されているため、各変調パルス発生回路１６に入力される制御信号（＃１〜＃３）は、当該遅延量に応じた相異なるタイミングで立ち上がるパルスとなる。このとき、立ち下がりのタイミングは各制御信号で同じとなるため、制御信号（＃１〜＃３）は、それぞれ時間長（パルス幅）の異なる信号となる。なお、図３の例では、遅延器＃１の遅延量を０としている。
【００２３】
そして、スイッチ素子３０（図２）がＯＮされることにより変調パルスの出力が開始され、ＯＦＦされることにより変調パルスの出力が停止する。すなわち、変調パルス（＃１〜＃３）は、それぞれ、対応する制御信号（＃１〜＃３）の立ち上がりに合わせて立ち上がり、制御信号（＃１〜＃３）の立ち下がりに合わせて立ち下がるパルスとなる。
【００２４】
こうして生成された複数の変調パルス（＃１〜＃３）が合成されて、合成パルスとなる。この例では、合成パルスの元となる変調パルスの立ち上がりのタイミングがそれぞれ異なるため、合成パルスの立ち上がり部分は、図３に示すように階段状となる。このように段階的にレベルが上昇する波形は、図３の破線（強度が漸増するパターン）となるときに最適な特性が得られる電子管２６に使用すべく、当該破線に近似させたものである。なお、ここでは、変調パルス発生回路１６および遅延器３６が３個である場合について例示したが、より多数の変調パルス発生回路１６および遅延器３６を用いた場合には、１段あたりの変化量ひいては誤差が小さくなり、さらに最適な特性に近づけることができるのは容易に理解できよう。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、時間長および立ち上がりのタイミングの異なる複数の変調パルスを合成することにより、当該合成パルスの波形（強度の時間変化）を、各電子管に好適な特性に近づけ、電子管のスプリアス放射を低減することができる。また、その際、合成パルスの波形の調整を、制御回路から変調パルスの出力タイミングを制御するという極めて容易な手法によって実現することができるというメリットがある。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、制御パルス発生部と変調パルス発生回路との間の各信号線の遅延量を遅延器を用いて調整したが、これに替えて、他の手段、例えば信号線の長さ等で遅延量の調整を行うようにしてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、一つの制御パルスから時間長（および立ち上がりタイミング）の異なる複数の制御信号を生成したが、これに替えて、制御回路が各変調パルス発生回路を別個独立して制御してもよいし、そのスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦタイミングを任意のタイミングとしてもよい。こうすれば、例えば各変調パルスの立ち上がり、立ち下がり、あるいは時間長（パルス幅）に関して自在な制御が可能となるので、合成パルスの立ち上がりのみならず合成パルスの出力される全期間についてそのレベルを可変設定して（段階的に変化させて）、電子管に一層好適な合成パルス波形を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態にかかるパルス変調器を含むレーダ送信装置の要部を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるパルス変調器の変調パルス発生回路の要部を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるパルス変調器において生成される制御パルス、制御信号、変調パルスおよび合成パルスの波形の一例を示す図である。
【図４】従来のパルス変調器を含むレーダ送信装置の要部を示すブロック図である。
【図５】従来のパルス変調器の変調パルス発生回路の要部を示す回路図である。
【図６】従来のパルス変調器のＰＦＮによって生成される変調パルスの波形を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  パルス変調器、１２  レーダ送信装置、１４  高圧電源、１６  変調パルス発生回路、２０  制御回路、２２  パルストランス、２４  ヒータ電源、２６  電子管、２８  キャパシタ、３０  スイッチ素子、３２  インダクタ、３４  制御パルス発生部、３６  遅延器、３８  信号線。
【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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