(57)【要約】【課題】アンテナ素子に入ってくる不要な反射成分を十分抑圧することができ受信系の雑音指数が良好な送受信モジュールを提供すること。【解決手段】  入力信号を増幅し出力信号を出力する送信部と、この送信部の出力信号を第１端子に入力しアンテナの接続される第２端子に出力する３端子サーキュレータと、この３端子サーキュレータの前記第２端子に入力された信号を増幅する低雑音増幅器と、この低雑音増幅器の入力端子に接続されたリミター素子と、を備え、前記送信部は、並列に接続され互いに９０度位相の異なる信号を入力される一対の電力増幅器と、これらの増幅器の出力信号を、前記３端子サーキュレータの前記第１端子に、同相で供給する分配合成器とから成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅し出力信号を出力する送信部と、この送信部の出力信号を第１端子に入力しアンテナの接続される第２端子に出力する３端子サーキュレータと、この３端子サーキュレータの前記第２端子に入力された信号を増幅する低雑音増幅器と、この低雑音増幅器の入力端子に接続されたリミター素子と、を備え、
前記送信部は、並列に接続され互いに９０度位相の異なる信号を入力される一対の電力増幅器と、
これらの増幅器の出力信号を、前記３端子サーキュレータの前記第１端子に、同相で供給する分配合成器とから成ることを特徴とする送受信モジュール。
【請求項２】
前記分配合成器は、ブランチライン形分配合成器であることを特徴とする請求項１記載の送受信モジュール。
【請求項３】
前記分配合成器は、ランゲカプラー形分配合成器であることを特徴とする請求項１記載の送受信モジュール。
【請求項４】
前記分配合成器は、９０度オフセットされたウィルキンソン形分配合成器であることを特徴とする請求項１記載の送受信モジュール。
【請求項５】
入力信号を増幅し出力信号を出力する送信部と、この送信部の出力信号を第１端子に入力しアンテナの接続される第２端子に出力する３端子サーキュレータと、この３端子サーキュレータの前記第２端子に入力された信号を増幅する低雑音増幅器と、この低雑音増幅器の入力端子に接続されたリミター素子と、を備え、
前記送信部は、並列に接続され互いに９０度位相の異なる信号を入力される一対の電力増幅器と、
前記送信部の入力信号を分配して前記一対の電力増幅器に供給する第１の分配合成器と、
前記一対の電力増幅器の出力信号を、前記３端子サーキュレータの前記第１端子に、同相で供給する第２の分配合成器と、から成ることを特徴とする送受信モジュール。
【請求項６】
前記第１の分配合成器及び前記第２の分配合成器は、ブランチライン形分配合成器であることを特徴とする請求項５記載の送受信モジュール。
【請求項７】
前記第１の分配合成器及び前記第２の分配合成器は、ランゲカプラー形分配合成器であることを特徴とする請求項６記載の送受信モジュール。
【請求項８】
前記第１の分配合成器及び前記第２の分配合成器は、９０度オフセットされたウィルキンソン形分配合成器であることを特徴とする請求項１記載の送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブフェーズドアレーアンテナナなどに用いられる送受信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブフェーズドアレーアンテナなどでは、複数の送受信モジュールが必要である。このような送受信モジュールとして、特許文献１の図７に示すように２個の３端子サーキュレータを組み合わせた４端子のサーキュレータを用いるものが知られている。
【０００３】
この送受信モジュールは、並列に設けられた電力増幅器の出力を例えばウィルキンソン形電力合成器により合成して第１の３端子サーキュレータの１端子に入力し、他の端子に接続されているアンテナ素子から送信を行うと共に、このアンテナ素子により受信された受信入力は上記３端子の他の端子から出力して第２のサーキュレータの１端子に入力し他の端子に接続されている低雑音増幅器で増幅するものである。そして、この低雑音増幅器の入力側に、カソードが接地されているリミター素子を接続して、障害物や隣接するアンテナ素子からこのアンテナ素子に入ってくる不要な反射成分を反射させ、第２のサーキュレータの他の端子に接続され他端が接地されている終端抵抗によりこれを吸収させるものである。しかし、このような４端子サーキュレータは３端子サーキュレータを２つ用いることになるから寸法が大きくなり、また挿入損失が大きくなってしまい、送受信モジュールの受信系雑音指数が悪化する、という問題もあった。
【０００４】
またこのような送受信モジュールとして、特許文献１の図１に示すように、３端子サーキュレータの１端子に接続された低雑音増幅器の入力側に、リミターダイオードと他端が接地された抵抗を直列に接続された低反射リミターを設けて、不要反射成分を上記抵抗で吸収する送受信モジュールも知られている。
【０００５】
しかし、このような送受信モジュールでも上記抵抗により反射成分を十分に吸収抑圧できなく受信系の雑音指数が良好な送受信モジュールを得ることができない、という問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１５３６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような従来の送受信モジュールの問題点にかんがみてなされたもので、アンテナ素子に入ってくる不要な反射成分を十分抑圧することができ受信系の雑音指数が良好な送受信モジュール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】
【０００７】
本発明の請求項１によれば、入力信号を増幅し出力信号を出力する送信部と、この送信部の出力信号を第１端子に入力しアンテナの接続される第２端子に出力する３端子サーキュレータと、この３端子サーキュレータの前記第２端子に入力された信号を増幅する低雑音増幅器と、この低雑音増幅器の入力端子に接続されたリミター素子と、を備え、前記送信部は、並列に接続され互いに９０度位相の異なる信号を入力される一対の電力増幅器と、これらの増幅器の出力信号を、前記３端子サーキュレータの前記第１端子に、同相で供給する分配合成器とから成ることを特徴とする送受信モジュールを提供する。
【０００８】
本発明の請求項５によれば、入力信号を増幅し出力信号を出力する送信部と、この送信部の出力信号を第１端子に入力しアンテナの接続される第２端子に出力する３端子サーキュレータと、この３端子サーキュレータの前記第２端子に入力された信号を増幅する低雑音増幅器と、この低雑音増幅器の入力端子に接続されたリミター素子と、を備え、前記送信部は、並列に接続され互いに９０度位相の異なる信号を入力される一対の電力増幅器と、前記送信部の入力信号を分配して前記一対の電力増幅器に供給する第１の分配合成器と、前記一対の電力増幅器の出力信号を、前記３端子サーキュレータの前記第１端子に、同相で供給する第２の分配合成器と、から成ることを特徴とする送受信モジュールを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アンテナ素子に入ってくる不要な反射成分を十分抑圧することができ、受信系の雑音指数が良好な送受信モジュールが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明一実施形態における送受信モジュールの全体構成例を示す。この送受信モジュール１０は、送信する信号が入力される送信部１１と、この送信部１１から出力される送信信号をその第１端子に入力し第２端子ＰＴ２に出力する３端子サーキュレータ１２と、この３端子サーキュレータ１２の第２端子ＰＴ２に接続されるアンテナ１３と、このアンテナ１３により受信された信号を出力する第３端子ＰＴ３にその入力端子を接続される低雑音増幅器１４と、この低雑音増幅器１４の入力端子にアノードを接続されカソードを接地されたリミッター素子１５とから成る。
【００１１】
送信部１１は、各々終端抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介して接地されたブランチライン形分配合成器１６ａ，１６ｂと、これらのブランチライン形分配合成器１６ａ，１６ｂの間に並列に接続された電力増幅器１７ａ，１７ｂとから成っている。
【００１２】
ブランチライン形分配合成器１６ａは、使用周波数ｆの波長λに対して各々λ／２の長さの伝送線路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが図示するように互いに接続されて成っている。図示するように、伝送線路１８ａと１８ｃの接続点、伝送線路１８ｃと１８ｂの接続点、伝送線路１８ｂと１８ｄの接続点、伝送線路１８ｄと１８ａの接続点を各々、Ｐ１、Ｑ１，Ｒ１，Ｓ１とする。すると、接続点Ｐ１が入力端子ＩＮに接続され、接地された抵抗Ｒ１１は接続点Ｑ１に接続される。接続点Ｓ１は電力増幅器１７ａの入力端子に接続され、接続点Ｒ１は電力増幅器１７ｂの入力端子に接続される。
【００１３】
一方、ブランチライン形分配合成器１６ｂは、使用周波数ｆの波長λに対して各々λ／２の長さの伝送線路１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが図示するように互いに接続されて成っており、図示するように、伝送線路１９ａと１９ｃの接続点、伝送線路１９ｃと１９ｂの接続点、伝送線路１９ｂと１９ｄの接続点、伝送線路１９ｄと１９ａの接続点を各々、Ｐ２、Ｑ２，Ｒ２，Ｓ２とする。このとき、接続点Ｐ２が電力増幅器１７ａの出力端子に接続され、接続点Ｑ２は電力増幅器１７ｂの出力端子に接続され、接続点Ｓ２には接地された終端抵抗Ｒ１２が接続される。接続点Ｒ２は出力端子として３端子サーキュレータの第１端子ＰＴ１に接続されている。
【００１４】
次に、本発明のこの実施形態の動作を説明する。送信部１１の入力端子ＩＮに入力される信号は、伝送線路１８ａを通り電力増幅器１７ａの入力として９０度位相の遅れた信号となる。一方、伝送線路１８ｃを通った入力信号は、Ｑ１点で９０度、伝送線路１８ｂを通って１８０度位相の遅れた信号となり、接続点Ｓ１を通って接続点Ｒ１と同じ位相の信号となる。したがって電力増幅器１７ａへ入力される信号と、電力増幅器１７ｂへ入力される信号は互いに９０度位相が異なる。接続点Ｑ１に現れる入力信号は伝送線路１８ｃを経由すると９０度となり、伝送線路１８ａ，１８ｄ，１８ｃを経由すると２７０度となるので、この接続点ではほとんどキャンセルされ、残りの電力は終端抵抗Ｒ１１で消費される。
【００１５】
一方、電力増幅器１７ａの出力と電力増幅器１７ｂの出力は９０度位相が異なっている。電力増幅器１７ａの出力は、伝送線路１９ａ，１９ｄの経路では１８０度の位相となり、伝送線路１９ｃ，１９ｂを経由した場合も１８０度となる。そのため接続点Ｒ２では同位相となる。一方、電力増幅器１７ｂの出力信号は、伝送線路１９ｂを経由して９０度の位相となり、結局、接続点Ｒ２では電力増幅器１７ａの出力信号と同位相となる。
【００１６】
このようにして送信部１１において分配され電力増幅器１７ａ，１７ｂで増幅され再び合成された、出力信号は、３端子サーキュレータ１２の第１端子ＰＴ１に供給される。このようにしてサーキュレータ１２に供給された信号は、この第２端子ＰＴ２に出力されアンテナ１３から送信される。
【００１７】
一方、アンテナ素子１３により受信された信号は、３端子サーキュレータ１２の第２端子ＰＴ２から入力され第３端子ＰＴ３から出力され、低雑音増幅器１４の入力端子に入力されて受信信号は増幅される。
【００１８】
しかし、アンテナ１３に送信信号の反射波など比較的大きな信号が受信されると、この信号は、低雑音増幅器１４の入力端子の前に設けられている、接地されたリミター素子１５により反射される。この反射信号は３端子サーキュレータ１２の第３端子ＰＴ３に入力され、第１端子から出力される。３端子サーキュレータ１２の第１端子ＰＴ１から出力された反射信号は次のようにして、電力が減衰される。
【００１９】
接続点Ｒ２に発生した反射信号は、接続点Ｓ２では伝送線路１９ｄを経由して９０度位相が変わる。一方伝送線路１９ｂ，１９ｃ，１９ａを経由した場合には、２７０度位相が変わり接続点Ｓ２では上記伝送線路１９ｄを経由してきた信号と反対位相となり電力が十分に減衰する。たとえ残りの電力が少量あったとしてもその電力は終端抵抗Ｒ１２において消費される。
【００２０】
このように、アンテナ１３に送信信号の反射波など強い電波を受信した場合にも、リミター素子で減衰できなくても送信部１１のブランチライン形分配合成器１６ｂにより不要反射電力を減衰させることができる。
【００２１】
しかし、ブランチライン形分配合成器１６ａ，１６ｂにおいて、バランスよく、２経路の電力がキャンセルされる場合になどでは、上記終端抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は必ずしも必要ではない。
【００２２】
ところで上記実施形態では、送信部においてブランチライン形分配合成器を用いる場合について説明した。しかし、本発明はこの種の分配合成器に限られず、他の分配合成器を用いることも可能である。
【００２３】
次に、ランゲカプラー形分配合成器を用いる場合の本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態における送信部の構成例を図２に示す。送信部以外の構成は図１と同じである。この送信部２１は、ランゲカプラー形分配合成器２６ａ，２６ｂと、これらの分配合成器に接続された終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２と、電力増幅器２７ａ，２７ｂとから成る。
【００２４】
ランゲカプラー形分配合成器２６ａは、使用周波数ｆの波長λに対して各々λ／２の長さを有し電磁結合している伝送線路２８ａ，２８ｂから成る。図示するように伝送線路２８ａの一端は送信部の入力端子ＩＮに、他端は電力増幅器２７ｂの入力端子に接続され、伝送線路２８ｂの一端は電力増幅器２７ａの入力端子に接続され、他端は他端が接地された終端抵抗Ｒ２１に接続されている。
【００２５】
一方、ランゲカプラー形分配合成器２６ｂは、使用周波数ｆの波長λに対して各々λ／２の長さを有し電磁結合している伝送線路２９ａ，２９ｂから成る。図示するように伝送線路２９ａの一端は電力増幅器２７ａの出力端子に、他端は３端子サーキュレータの第１端子ＰＴ１に各々接続され、伝送線路２９ｂの一端は電力増幅器２７ｂの出力端子に、他端は他端が接地された終端抵抗Ｒ２２に各々接続されている。
【００２６】
このランゲカプラー形分配合成器を用いた送信部２１において、入力端子ＩＮに入力される信号は電力増幅器２７ａには同相で入力されるが、電力増幅器２７ｂには９０度位相が遅れる。一方電力増幅器２７ａで増幅された出力信号は、９０度位相が遅れ、電力増幅器２７ｂから出力された９０度遅れた出力信号と同相となり、３端子サーキュレータの第１端子ＰＴ１に入力される。伝送線路２８ａ，２８ｂにおいてキャンセルされなかった電力は終端抵抗Ｒ２１において消費される。
【００２７】
一方、図１に示す３端子サーキュレータの第３端子ＰＴ３から入力される不要反射信号は、第１端子から出力されるが、この点と電力増幅器２７ａの出力端子には伝送線路２９ａがあるので、９０度位相が遅れて入り反射されて第１端子には１８０度位相が遅れる。一方、電力増幅器２７ｂの出力端子までには伝送線路がないのでこの電力増幅器から反射される不要反射信号は同相となり、電力増幅器２７ａ出力端子から反射された成分はキャンセルされ、３端子サーキュレータの第１端子に入力する信号はなくなる。たとえ少量の反射信号があったとしても、終端抵抗Ｒ２２において消費される。
【００２８】
しかし、ランゲカプラー形分配合成器２６ａ，２６ｂにおいて、バランスよく、２経路の電力がキャンセルされる場合になどでは、上記終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２は必ずしも必要ではない。
【００２９】
このように、送信部にランゲカプラー形分配合成器を用いた場合においても、３端子サーキュレータの第１端子から出力される不要反射成分は送信部において吸収除去することが可能となり、雑音指数の小さい送受信モジュールを得ることができる。
【００３０】
次に、送信部に一方の位相を９０度オフセットしたウィルキンソン形分配合成器を用いた場合の本発明の更に他の実施形態について説明する。この実施形態における送信部の構成例を図３に示す。送信部以外の構成は図１と同じである。
【００３１】
この実施形態における送信部３１は、ウィルキンソン分配合成器３６ａ，３６ｂと、電力増幅器３７ａ，３７ｂと、伝送線路３８ｃ，３９ｃとから成る。ウィルキンソン分配合成器３６ａは送信部３１の入力端子ＩＮに一端を接続された伝送線路３８ａ，３８ｂと、これらの伝送線路の他端の間に接続された抵抗Ｒ３１とから成り、伝送線路３８ａと抵抗Ｒ３１の接続点は電力増幅器３７ａの入力端子に接続され、伝送線路３８ｂと抵抗Ｒ３１の接続点は伝送線路３８ｃを介して電力増幅器３７ｂの入力端子に接続される。
【００３２】
ウィルキンソン分配合成器３６ｂは３端子サーキュレータの第１端子ＰＴ１に一端を接続された伝送線路３９ａ，３９ｂと、これらの伝送線路の他端の間に接続された抵抗Ｒ３２とから成り、伝送線路３９ａと抵抗Ｒ３２の接続点は伝送線路３９ｃを介して電力増幅器３７ａの出力端子に接続され、伝送線路３９ｂと抵抗Ｒ３２の接続点は電力増幅器３７ｂの出力端子に接続される。伝送線路３８ａ、３８ｂ，３８ｃ，３９ａ，３９ｂ，３９ｃはいずれも、使用波長λに対してλ／４の長さを有する。
【００３３】
送信部３１の入力端子ＩＮに入力された信号は、伝送線路３８ａ，３８ｂにおいて９０度位相が遅れ、伝送線路３８ｃにて更に９０度位相が遅れるので、電力増幅器３７ｂの入力端子には１８０度位相が遅れた信号が入力され、電力増幅器３７ａには９０度位相が遅れた信号が入力される。電力増幅器３７ａ，３７ｂの入力において反射はあるとしても、電力増幅器３７ｂの入力では伝送線路３８ｃを２度通るので、電力増幅器３７ａ入力の反射信号とは１８０度位相が異なり、抵抗Ｒ３１において消費される。
【００３４】
一方、電力増幅器３７ａの出力信号は伝送線路３９ｃにおいて９０度位相が遅れ、伝送線路３ａにおいて更に９０度位相が遅れる。また電力増幅器３７ｂの出力信号は伝送線路３９ｂにおいて９０度位相が遅れるが、電力増幅器３７ｂの入力信号は、電力増幅器３７ａより９０度位相が遅れているので、送信部３１の出力としては同相となって３端子サーキュレータの第１端子に入力されることになる。
【００３５】
また、３端子サーキュレータの第３端子から入力された不要反射成分が第１端子から出力された場合には、電力増幅器３７ｂの出力端子との間には伝送線路３９ｂが接続され、電力増幅器３７ａの出力端子との間には伝送線路３９ａ，３９ｃが接続されているので、電力増幅器３７ｂの出力端子から反射してきた信号は１８０度、電力増幅器３７ａの出力端子から反射してきた信号は３６０度位相が遅れ、丁度キャンセルすることになる。たとえ少量の反射成分があったとしても抵抗Ｒ３２が図のように接続されているので、伝送線路３９ｃを通る、電力増幅器３７ａの出力端子からの反射は１８０度遅れ、電力増幅器３７ｂの出力端子からの反射信号とキャンセルされ、残りの電力はこの抵抗Ｒ３２において消費されることになる。
【００３６】
以上述べたようにこの実施形態、すなわち送信部に９０度位相をオフセットしたウィルキンソン形分配合成器を用いた場合においても、３端子サーキュレータの第１端子から出力される不要反射成分は送信部において吸収除去することが可能となり、雑音指数の小さい送受信モジュールを得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態の説明では、各送信部に２個の電力増幅器を並列に用い、その入力側と出力側に同じ構成の分配合成器を用いる場合について述べたが、電力増幅器の入力側と出力側で必ずしも同じ構成の分配合成器を用いる必要はない。また、電力増幅器の入力側の分配合成器は必ずしも必要ではない。
【００３８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明一実施形態による送受信モジュールの全体構成例を示す図。
【図２】本発明の他の実施形態における送信部の構成例を示す図。
【図３】本発明の更に他の実施形態における送信部の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・送受信モジュール、
１１，２１，３１・・・送信部、
１２・・・３端子サーキュレータ、
１３・・・アンテナ、
１４・・・低雑音増幅器、
１５・・・リミッター素子、
１６ａ，１６ｂ・・・ブランチライン形分配合成器、
１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ，３７ａ，３７ｂ・・・電力増幅器、
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ，３８ａ、３８ｂ，３９ｃ，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ・・・伝送線路、
２６ａ，２６ｂ・・・ランゲカプラー形分配合成器、
３６ａ，３６ｂ・・・ウィルキンソン分配合成器、
ＰＴ１・・・第１端子、
ＰＴ２・・・第２端子、
ＰＴ３・・・第３端子、
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２・・・終端抵抗、
Ｒ３１，Ｒ３２・・・抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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