(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の大型化、伝送周波数における通過損失の上昇を招くことなく、高周波帯域の不要波による影響を抑制可能とするリミッタ回路を得る。【解決手段】誘導性のマイクロストリップ線路１を含む入力側経路１１と、誘導性のマイクロストリップ線路２を含む出力側経路１２と、一端が接地され、他端が入力側経路１１と出力側経路１２との間に接続されたＰＩＮダイオード３と、を備え、ＰＩＮダイオード３がキャパシタ性を有する小信号入力時において、入力側経路１１および出力側経路１２のインダクタンス値とＰＩＮダイオード３のキャパシタンス値とにより、当該リミッタ回路の伝送周波数を遮断周波数以下の通過帯域に含み、且つ、不要波の周波数を通過帯域に含まないローパスフィルタを形成する。【選択図】図１
2012186723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波帯域およびミリ波帯域の高周波信号の伝送において用いられるリミッタ回路であって、
誘電体基板上に形成された誘導性のマイクロストリップ線路を含む入力側経路と、
前記誘電体基板上に形成された誘導性のマイクロストリップ線路を含む出力側経路と、
一端が接地され、他端が前記入力側経路と前記出力側経路との間に接続されたＰＩＮダイオードと、
を備え、
前記ＰＩＮダイオードがキャパシタ性を有する小信号入力時において、前記入力側経路および前記出力側経路のインダクタンス値と前記ＰＩＮダイオードのキャパシタンス値とにより、当該リミッタ回路の伝送周波数を遮断周波数以下の通過帯域に含み、且つ、不要波の周波数を前記通過帯域に含まないローパスフィルタを形成する
ことを特徴とするリミッタ回路。
【請求項２】
前記入力側経路および前記出力側経路は、前記各マイクロストリップ線路と前記ＰＩＮダイオードの他端とをそれぞれ接続する接続材を含むことを特徴とする請求項１に記載のリミッタ回路。
【請求項３】
前記インダクタンス値は、前記各マイクロストリップ線路および前記各接続材の長さにより調節されたことを特徴とする請求項２に記載のリミッタ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯域およびミリ波帯域の高周波信号の伝送において用いられるリミッタ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば、レーダ装置の高周波受信機を保護するために用いられるリミッタ回路では、一端が接地されたＰＩＮダイオードの他端に、誘電体基板上に形成された入力端子側のマイクロストリップ線路および出力端子側のマイクロストリップ線路がそれぞれ誘導性のボンディングワイヤにより接続され構成される。このように構成されたリミッタ回路では、小信号入力時は、ＰＩＮダイオードがその接合容量で決定されるコンデンサとして作用し、ＰＩＮダイオードと入力端子側のボンディングワイヤによるインダクタンスと出力端子側のボンディングワイヤによるインダクタンスとがローパスフィルタ型の整合回路を形成し、入力された高周波信号は、このローパスフィルタを通り、ある一定量の挿入損失（あるいは通過損失）で出力端子から取り出される。また、大信号入力時は、ＰＩＮダイオードが十分に小さい抵抗として作用するため、挿入損失が大きくなり、出力端子への出力が制限される。
【０００３】
小信号入力時におけるＰＩＮダイオードの容量値は、ＰＩＮダイオードによって異なり、耐電力の大きいＰＩＮダイオードほど容量値が大きく、挿入損失が増加する。従来、インピーダンス整合機能を有するＤＣリターン素子を入力端子に並列に接続して整合をとることにより、小信号入力時における挿入損失を低下させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３５６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、自レーダ装置の伝送周波数とは異なる周波数の他のレーダ装置からの放射等による不要波が自レーダ装置に入力される場合がある。しかしながら、特許文献１に示された技術では、これらの不要波を低減する機能は有していない。したがって、上記従来技術では、リミッタ回路の前段または後段にフィルタ回路を別途設ける必要があるため、装置が大型化する、という問題があった。また、フィルタ回路を設けることにより、通過損失が上昇する、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化、伝送周波数における通過損失の上昇を招くことなく、不要波による影響を抑制可能とするリミッタ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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるリミッタ回路は、マイクロ波帯域およびミリ波帯域の高周波信号の伝送において用いられるリミッタ回路であって、誘電体基板上に形成された誘導性のマイクロストリップ線路を含む入力側経路と、前記誘電体基板上に形成された誘導性のマイクロストリップ線路を含む出力側経路と、一端が接地され、他端が前記入力側経路と前記出力側経路との間に接続されたＰＩＮダイオードと、を備え、前記ＰＩＮダイオードがキャパシタ性を有する小信号入力時において、前記入力側経路および前記出力側経路のインダクタンス値と前記ＰＩＮダイオードのキャパシタンス値とにより、当該リミッタ回路の伝送周波数を遮断周波数以下の通過帯域に含み、且つ、不要波の周波数を前記通過帯域に含まないローパスフィルタを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、装置の大型化、伝送周波数における通過損失の上昇を招くことなく、不要波による影響を抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態にかかるリミッタ回路の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかるリミッタ回路の小信号入力時における等価回路の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態にかかるリミッタ回路の大信号入力時における等価回路の一例を示す図である。
【図４】図４は、小信号入力時における実施の形態にかかるリミッタ回路の通過特性および反射特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかるリミッタ回路について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかるリミッタ回路の一構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかるリミッタ回路は、入力端子６の正極端子に接続され、誘電体基板上に形成されたインダクタンス成分１ａを有するマイクロストリップ線路１と、出力端子７の正極端子に接続され、誘電体基板上に形成されたインダクタンス成分２ａを有するマイクロストリップ線路２と、入力端子６および出力端子７の負極端子にカソードが接続されたＰＩＮダイオード３と、マイクロストリップ線路１とＰＩＮダイオード３のアノードとの間を接続する接続材であるボンディングワイヤ４と、マイクロストリップ線路２とＰＩＮダイオード３のアノードとの間を接続する接続材であるボンディングワイヤ５と、を備えている。なお、図１に示す例では、ＰＩＮダイオード３は、入力端子６および出力端子７の負極端子にカソードを接続するようにしているが、入力端子６および出力端子７の負極端子にアノードを接続するようにしても、つまり、ＰＩＮダイオード３の極性を入れ換えた構成としてもよい。いずれの場合であっても、リミッタ回路として動作する。
【００１２】
マイクロストリップ線路１およびボンディングワイヤ４は、入力側経路１１を構成し、マイクロストリップ線路２およびボンディングワイヤ５は、出力側経路１２を構成する。
【００１３】
入力端子６および出力端子７の負極端子およびＰＩＮダイオード３のカソードは、共に接地され、入力端子６の正極端子と負極端子との間には、ＰＩＮダイオード３をゼロバイアスするためのＤＣリターン素子（図示せず）が接続される。このＤＣリターン素子は、例えばコイルや誘導性の線路等のＰＩＮダイオード３をゼロバイアス可能なものであれば何でもよい。
【００１４】
図２は、実施の形態にかかるリミッタ回路の小信号入力時における等価回路の一例を示す図である。また、図３は、実施の形態にかかるリミッタ回路の大信号入力時における等価回路の一例を示す図である。
【００１５】
ＰＩＮダイオード３は、ＰＮ接合の間に真正半導体層（Ｉ層）を持つ構造のダイオードであり、図２に示すように、所定の順方向バイアス以下の高周波信号が入力された場合にはコンデンサ８として作用し、図３に示すように、所定の順方向バイアス以上の高周波信号が入力された場合には十分に小さい抵抗９として作用する。
【００１６】
なお、図２および図３に示す例では、インダクタンス成分１ｂは、入力側経路１１に含まれるマイクロストリップ線路１のインダクタンス成分１ａとボンディングワイヤ４とにより形成される直列インダクタンス成分を示し、インダクタンス成分２ｂは、出力側経路１２に含まれるマイクロストリップ線路２のインダクタンス成分２ａとボンディングワイヤ５とにより形成される直列インダクタンス成分を示している。
【００１７】
つぎに、実施の形態にかかるリミッタ回路の動作について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１８】
実施の形態にかかるリミッタ回路において、ＰＩＮダイオード３によるリミットがかからない低レベルの（つまり、所定の順方向バイアス以下の）高周波信号が入力端子６に入力された場合には（つまり、小信号入力時には）、ＰＩＮダイオード３が非導通状態となり、図２に示すように、ＰＩＮダイオード３がコンデンサ８として作用するため、コンデンサ８と入力側経路１１のインダクタンス成分１ｂと出力側経路１２のインダクタンス成分２ｂとがローパスフィルタ１０を形成し（図２参照）、入力された高周波信号は、このローパスフィルタ１０を通り、ある一定量の通過損失で出力端子７から出力される。
【００１９】
一方、ＰＩＮダイオード３によるリミットがかかる高レベルの（つまり、所定の順方向バイアス以上の）高周波信号が入力端子６に入力された場合には（つまり、大信号入力時には）、ＰＩＮダイオード３に整流電流が流れ、ＰＩＮダイオード３は導通状態となり、図３に示すように、ＰＩＮダイオード３が十分に小さい抵抗９として作用するため、入力された高周波信号はほとんど反射されて（つまり、通過損失が大きくなり）、出力端子７への出力が制限される。
【００２０】
前述したように、例えば、自レーダ装置の伝送周波数とは異なる周波数の他のレーダ装置からの放射等による不要波が自レーダ装置に入力される場合がある。
【００２１】
本実施の形態では、このような不要波による影響を抑制する手段として、ＰＩＮダイオード３と入力側経路１１のインダクタンス成分１ｂと出力側経路１２のインダクタンス成分２ｂとにより形成されるローパスフィルタ１０を利用する。このローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃの算出式は、インダクタンス成分１ｂ，２ｂのインダクタンス値をＬ（ここで、インダクタンス成分１ｂ，２ｂのインダクタンスは同値とする）とし、小信号入力時におけるＰＩＮダイオード３のキャパシタンス値をＣとすると、下記（１）式で表される。
【００２２】
ｆｃ＝１／（２π（√ＬＣ））  …（１）
【００２３】
上記した（１）式において、伝送周波数を遮断周波数以下の通過帯域に含み、且つ、不要波の周波数を通過帯域に含まないように、カットオフ周波数ｆｃを設定する。
【００２４】
ここで、キャパシタンス値Ｃは、一般に、ＰＩＮダイオード３の耐電力が大きいほど大きくなるという特性を有するＰＩＮダイオード３により決まる値であり、自由に設定することができない。一方、各インダクタンス成分１ｂ，２ｂのインダクタンス値Ｌは、各マイクロストリップ線路１，２および各ボンディングワイヤ４，５の長さが長くするほど大きくすることができ、短くするほど小さくすることができる。したがって、本実施の形態では、各マイクロストリップ線路１，２および各ボンディングワイヤ４，５の長さを適宜調節することにより、各インダクタンス成分１ｂ，２ｂのインダクタンス値Ｌを調整して、カットオフ周波数ｆｃを設定する。
【００２５】
これにより、小信号入力時において、実施の形態にかかるリミッタ回路のカットオフ周波数ｆｃ以上の帯域を減衰させることができ、不要波による影響が抑制される。
【００２６】
図４は、小信号入力時における実施の形態にかかるリミッタ回路の通過特性および反射特性の一例を示す図である。図４において、縦軸は利得あるいは反射を示し、横軸は周波数を示している。図４に示す例では、０〜５ＧＨｚの帯域を通過帯域とし、５ＧＨｚ以上の帯域を通過帯域外としている。つまり、実施の形態にかかるリミッタ回路の伝送周波数が５ＧＨｚ以下の通過帯域内となるように、ローパスフィルタ１０のカットオフ周波数ｆｃを設定している。図４において実線で示す特性線Ａは、リミッタ回路の通過特性の一例を示している。この通過特性の見方としては、縦軸に示す利得のマイナス符号を除いた値が通過損失を示し、伝送周波数に対しては、この通過損失が小さいほど、すなわち、０に近いほど良い特性を示している。一点鎖線で示す特性線Ｂは、リミッタ回路の反射特性の一例を示している。この反射特性の見方としては、縦軸に示す反射のマイナス符号を除いた値が反射損失を示し、不要波の周波数に対しては、この反射損失が小さいほど、すなわち、０から近いほど良い特性を示している。
【００２７】
図４に示すように、実施の形態にかかるリミッタ回路では、ローパスフィルタ１０の通過帯域外では、ローパスフィルタ１０の作用により通過損失が上昇し、例えば、他のレーダからの放射等による不要波の影響が抑制される。
【００２８】
一方、伝送周波数を含むローパスフィルタ１０の通過帯域内では、通過損失の上昇を招くことなく、十分な反射損失を得ることができる。なお、反射特性における３〜４ＧＨｚ付近のディップは、インダクタンス成分１ａおよびＰＩＮダイオード３のキャパシタンス成分の直列回路により生じる共振点を示しており、０ＭＨｚのディップは、ＤＣリターン素子（図示せず）により直流成分が反射されることを示している。
【００２９】
このように、本実施の形態にかかるリミッタ回路では、フィルタ回路を別途設けることなく、伝送周波数以上の不要波を減衰させることができる。
【００３０】
また、フィルタ回路を別途設ける必要がないため、レーダ装置等の大型化や通過損失の上昇を招くことなく、伝送周波数以上の不要波による影響を抑制することができる。
【００３１】
以上説明したように、実施の形態のリミッタ回路によれば、小信号入力時においてコンデンサとして機能するＰＩＮダイオードのキャパシタンス値と、ＰＩＮダイオードと入力端子との間、およびＰＩＮダイオードと出力端子と間に生じるインダクタンス成分のインダクタンス値とにより形成されるローパスフィルタを利用して、伝送周波数以上の高周波帯域において想定される不要波を十分に減衰させることが可能なカットオフ周波数を設定するようにしたので、伝送周波数以上の不要波を減衰させるフィルタ回路を別途設ける必要がない。したがって、リミッタ回路が適用されるレーダ装置等の大型化や通過損失の上昇を招くことなく、不要波による影響を抑制することができる。
【００３２】
なお、上述した効果は、リミッタ回路としての本来の機能、つまり、大信号入力時における出力制限機能を損なうことなく得ることができる。
【００３３】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３４】
１  マイクロストリップ線路（入力側経路）
２  マイクロストリップ線路（出力側経路）
１ａ  インダクタンス成分（入力側経路のマイクロストリップ線路）
２ａ  インダクタンス成分（出力側経路のマイクロストリップ線路）
１ｂ  インダクタンス成分（入力側経路）
２ｂ  インダクタンス成分（出力側経路）
３  ＰＩＮダイオード
４  ボンディングワイヤ（入力側経路接続材）
５  ボンディングワイヤ（出力側経路接続材）
６  入力端子
７  出力端子
８  コンデンサ
９  抵抗
１０  ローパスフィルタ
１１  入力側経路
１２  出力側経路
【図１】
2012186723.tif 000003
【図２】
2012186723.tif 000004
【図３】
2012186723.tif 000005
【図４】
2012186723.tif 000006