(57)【要約】      （修正有）【課題】最大探知距離を劣化させることなく、小型化、質量の低減が可能とし、かつ電源効率を向上させる。【解決手段】レーダ装置用送信モジュール１１は、出力電圧が経時的に変動する電圧源１２と、電圧源１２から出力される出力電圧を検出する電圧モニタ回路１９と、電圧モニタ回路１９によって検出された出力電圧に基づいてデューティー比が制御された第１の制御パルス列Ｐｃ１を出力するパルス発生器１６と、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比に応じた第２の制御パルス列Ｐｃ２を出力する半導体スイッチ１３と、搬送波を出力する搬送波発生器１４と、第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる制御パルスが入力されたときに、搬送波を増幅して送信信号を形成する電力増幅器１５とを具備し、電圧モニタ回路１９は、電圧源１２の出力電圧の変動による送信信号の平均電力の変動を抑制するように、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比を制御する。【選択図】図１
2012202923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧が経時的に変動する直流の電圧源と、
この電圧源に接続され、前記電圧源から出力される前記出力電圧を検出する電圧モニタ回路と、
この電圧モニタ回路に接続され、前記電圧モニタ回路によって検出された前記出力電圧に基づいて、デューティー比が制御された第１の制御パルス列を出力するパルス発生器と、
入力端子が前記電圧源に接続されるとともに、制御端子が前記パルス発生器に接続され、前記第１の制御パルス列の前記デューティー比に応じた第２の制御パルス列を出力する半導体スイッチと、
所望の周波数の搬送波を出力する搬送波発生器と、
前記半導体スイッチの出力端子、および前記搬送波発生器に接続され、前記第２の制御パルス列に含まれる制御パルスが入力されたときに、前記搬送波を増幅して送信信号を形成する電力増幅器と、
を具備し、
前記パルス発生器は、前記電圧源の出力電圧が基準電圧より低下した場合に、前記第１の制御パルス列のデューティー比を、前記電圧源の出力電圧が基準電圧である場合における前記第１の制御パルス列のデューティー比より高くし、
前記電圧源の出力電圧が基準電圧より上昇した場合に、前記第１の制御パルス列のデューティー比を、前記電圧源の出力電圧が基準電圧である場合における前記第１の制御パルス列のデューティー比より低くするように、前記第１の制御パルス列のデューティー比を制御することを特徴とするレーダ装置用送信モジュール。
【請求項２】
前記パルス発生器は、前記制御パルス列のパルス幅を変化させることにより、前記制御パルス列の前記デューティー比を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置用送信モジュール。
【請求項３】
前記パルス発生器は、前記制御パルス列の繰り返し時間を変化させることにより、前記制御パルス列の前記デューティー比を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置用送信モジュール。
【請求項４】
前記電圧源は、熱電池または発電機であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーダ装置用送信モジュール。
【請求項５】
前記電力増幅器は、ＧａＮを用いた電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置用送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ装置用送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーダ装置は、この装置から離れた箇所に存在する物体に送信信号を送信し、その反射信号を受信して処理することにより、物体の画像を得るものである。
【０００３】
このパルスレーダ装置において、送信信号を形成する従来の送信モジュールは、半導体スイッチ、直流の電圧源、および電力増幅器、を有する。送信モジュールにおいて、まず、半導体スイッチに、電圧源によって直流の電圧が印加された状態で、第１の制御パルス列が入力されると、半導体スイッチは、直流の電圧を、第１の制御パルス列に応じたパルス状の電圧からなる第２の制御パルス列に変換する。次に、電力増幅器に、搬送波が入力され、第２の制御パルス列が入力されると、電力増幅器は、搬送波を、第２の制御パルス列に応じた送信信号に変換し、送信用アンテナ素子に送信信号を供給する。
【０００４】
ところで、近年のパルスレーダ装置は、最大探知距離を長くするために、送信信号の平均電力を増大することが望まれる。このため、電圧源に、小型で大電圧を出力可能な熱電池または発電機が適用される。しかし、この電圧源から出力される電圧は、経時的に変動する。従って、従来のパルスレーダ装置において、半導体スイッチと電圧源との間に、出力電圧の経時的な変動を抑制するための電源変換器が配置される。電源変換器は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、入力された電圧値を変換して出力するトランス、および入出力電圧を制御する複数の半導体スイッチを有する。
【０００５】
しかし、電圧変換器において大電圧を処理するためには、トランスを大型化する必要がある。従って、電圧源に、熱電池または発電機を適用する場合、電源変換器が大型化し、質量が増大する。例えば、電源変換器は、１０ｃｍ×１０ｃｍ×２０ｃｍ程度の体積、および３ｋｇ程度の質量を有する。この結果、送信モジュールは大型化し、質量が増大する。
【０００６】
さらに、トランスに電圧が印加されると、その一部は熱エネルギーに変換されるため、電源変換器による電圧変換の効率は１００％未満である。従って、半導体スイッチと電圧源との間に電源変換器を用いる場合、送信モジュールの電源効率も劣化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１８１２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は、最大探知距離を劣化させることなく、小型化、質量の低減が可能であり、かつ電源効率を向上させることができるレ−ダ装置用送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】
【０００９】
本発明の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュールは、出力電圧が経時的に変動する直流の電圧源と、この電圧源に接続され、前記電圧源から出力される前記出力電圧を検出する電圧モニタ回路と、この電圧モニタ回路に接続され、前記電圧モニタ回路によって検出された前記出力電圧に基づいて、デューティー比が制御された第１の制御パルス列を出力するパルス発生器と、入力端子が前記電圧源に接続されるとともに、制御端子が前記パルス発生器に接続され、前記第１の制御パルス列の前記デューティー比に応じた第２の制御パルス列を出力する半導体スイッチと、所望の周波数の搬送波を出力する搬送波発生器と、前記半導体スイッチの出力端子、および前記搬送波発生器に接続され、前記第２の制御パルス列に含まれる制御パルスが入力されたときに、前記搬送波を増幅して送信信号を形成する電力増幅器と、を具備し、前記パルス発生器は、前記電圧源の出力電圧が基準電圧より低下した場合に、前記第１の制御パルス列のデューティー比を、前記電圧源の出力電圧が基準電圧である場合における前記第１の制御パルス列のデューティー比より高くし、前記電圧源の出力電圧が基準電圧より上昇した場合に、前記第１の制御パルス列のデューティー比を、前記電圧源の出力電圧が基準電圧である場合における前記第１の制御パルス列のデューティー比より低くするように、前記第１の制御パルス列のデューティー比を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュールの構成を示す図である。
【図２】直流電源から出力される電圧の経時的な変動を説明するための説明図である。
【図３】第１の実施形態に係る送信モジュールのパルス発生器で形成される第１の制御パルス列と、送信モジュールから出力される送信信号と、の関係を模式的に示す説明図であり、同図（ａ）は、第１の制御パルス列を示し、同図（ａ）は、送信信号を示す。
【図４】第２の実施形態に係る送信モジュールのパルス発生器で形成される第１の制御パルス列と、送信モジュールから出力される送信信号と、の関係を模式的に示す説明図であり、同図（ａ）は、第１の制御パルス列を示し、同図（ａ）は、送信信号を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係るレーダ装置用送信モジュールについて、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュールは、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比に応じた送信信号を形成するモジュールである。そこで、まず、送信信号が形成される流れにそって、第１の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュールの構成を説明し、次に、第１の制御パルス列Ｐｃ１を形成するための構成を説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュールの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るパルスレーダ装置用送信モジュール１１（以下、送信モジュール１１と称する）は、電圧源１２、半導体スイッチ１３、搬送波発生器１４、および電力増幅器１５を有する。
【００１４】
電圧源１２は、半導体スイッチ１３に電圧を印加するための直流の電圧源である。電圧源１２は、例えばマンガン電池やリチウム電池等と比較して、小型かつ大電圧を出力可能な直流の電圧源であり、例えば熱電池、または発電機である。電圧源１２は、小型かつ大電圧が出力可能であるメリットを有するが、出力電圧Ｖが経時的に変動するデメリットも有する。
【００１５】
半導体スイッチ１３は、例えば電界効果トランジスタ等のように、スイッチング特性を有するスイッチ素子である。半導体スイッチ１３の入力端子は、電圧源１２に接続される。半導体スイッチ１３の制御端子は、後述するパルス発生器１６に接続される。半導体スイッチ１３が電界効果トランジスタである場合、ドレイン端子が電圧源１２に接続され、ゲート端子がパルス発生器１６に接続される。
【００１６】
半導体スイッチ１３は、後述するパルス発生器１６から出力される第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比に応じた第２の制御パルス列Ｐｃ２を出力する。すなわち、半導体スイッチ１３の入力端子に電圧源１２の出力電圧が印加された状態で、半導体スイッチ１３の制御端子に第１の制御パルス列Ｐｃ１が入力される。半導体スイッチ１３は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスが入力されたときにＯＮする。従って、半導体スイッチ１３は、出力端子から、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比に応じた第２の制御パルス列Ｐｃ２を出力する。なお、デューティー比は、パルス幅Ｗとパルス繰り返し時間Ｔとを用いてＷ／Ｔで表わされる。
【００１７】
半導体スイッチ１３から出力される第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる各制御パルスのピーク電圧は、電圧源１２の出力電圧に応じた電圧である。従って、各制御パルスのピーク電圧は、変動する出力電圧に応じてそれぞれ異なる。
【００１８】
搬送波発生器１４は、所望の周波数の搬送波を出力する。出力される搬送波は、電力が一定の搬送波であってもよいし、パルス状に変調された搬送波であってもよい。
【００１９】
電力増幅器１５は、半導体スイッチ１３の出力端子、および搬送波発生器１４に接続される。電力増幅器１５は、半導体スイッチ１３の出力端子から出力された第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる制御パルスが入力されたときに、搬送波発生器１４から出力された搬送波の電力を増幅する。従って、電力増幅器１５は、第２の制御パルス列Ｐｃ２のデューティー比に応じて搬送波を変調し、送信信号を形成する。
【００２０】
ここで、上述のように、第２の制御パルス列Ｐｃ２は、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比に応じたデューティー比を有する。従って、送信信号は、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比に応じたデューティー比を有する。
【００２１】
送信信号に含まれる各パルスのピーク電圧は、第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる各制御パルスのピーク電圧に応じた電圧である。従って、送信信号に含まれる各パルスのピーク電圧は、各制御パルスのピーク電圧に応じてそれぞれ異なる。
【００２２】
ここで、上述のように、第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる各制御パルスのピーク電圧は、電圧源１２の出力電圧に応じた電圧である。従って、送信信号に含まれる各パルスのピーク電圧は、電圧源１２の出力電圧に応じた電圧である。
【００２３】
形成された送信信号は、アンテナ素子１７に送られ、アンテナ素子１７から、レーダ装置から離れた位置の物体に送信される。
【００２４】
電力増幅器１５は、例えばＧａＮを用いた電界効果トランジスタ（以下、ＧａＮ系のＦＥＴと称する）である。ＧａＮ系のＦＥＴは、ＧａＡｓを用いた電界効果トランジスタ（以下、ＧａＡｓ系のＦＥＴと称する）と比較して、最大出力電圧が高く、また、出力可能な電圧幅が広い特性を有する。例えば、ＧａＮ系のＦＥＴの最大出力電圧は５０Ｖ程度、出力可能な電圧幅は数１０Ｖ程度であるのに対し、ＧａＡｓ系のＦＥＴの最大出力電圧は１０Ｖ程度、出力可能な電圧幅は数Ｖ程度である。従って、電力増幅器１５としてＧａＮ系のＦＥＴを適用した場合、ＧａＡｓ系のＦＥＴを適用した場合と比較して、電源効率に優れ、かつ汎用性に優れた送信モジュールが提供される。
【００２５】
なお、電力増幅器１５として、ＧａＮ系のＦＥＴを適用した場合、半導体スイッチ１３の出力端子は、ＧａＮ系のＦＥＴのドレイン端子に接続され、搬送波発生器１４は、ＧａＮ系のＦＥＴのゲート端子に接続される。また、ＧａＮ系のＦＥＴのソース端子は接地される。そして、ＧａＮ系のＦＥＴのドレイン端子に第２の制御パルス列Ｐｃ２が入力されると、ＧａＮ系のＦＥＴのゲート端子に入力された搬送波の電力は、第２の制御パルス列Ｐｃ２に応じて増幅され、ＧａＮ系のＦＥＴのドレイン端子から送信信号として出力される。
【００２６】
また、送信モジュール１１は、大容量コンデンサ１８を有する。大容量コンデンサ１８の一端は、電圧源１２と半導体スイッチ１３の入力端子との間に接続されており、他端は接地されている。大容量コンデンサ１８は、半導体スイッチ１３の入力端子に印加される電圧を安定化させる。
【００２７】
次に、送信信号のデューティー比を決定するための第１の制御パルス列Ｐｃ１を形成するための構成について説明する。送信モジュール１１は、電圧モニタ回路１９、およびパルス発生器１６を有する。
【００２８】
電圧モニタ回路１９は、電圧源１２に接続される。電圧モニタ回路１９は、高抵抗の分圧用抵抗器、およびインピーダンス変換用オペアンプＩＣを有する。電圧モニタ回路１９は、電圧源１２の出力電圧を検出して、その検出結果をパルス発生器１６に送る高入力インピーダンス回路であり、電源変換器に含まれるトランスのように、処理する電圧値に応じて大型化されるものとは異なる。電圧モニタ回路１９は、例えば１ｃｍ×１ｃｍ×０．５ｃｍ程度の体積、および１ｇ程度の質量を有する。なお、電圧モニタ回路１９は、高入力インピーダンス回路であるため、電圧源１２からこの回路１９に向かって電流はほとんど流れない。従って、この回路１９を配置しても、電圧源１２から供給されるエネルギーは、ほとんど損失しない。
【００２９】
パルス発生器１６は、電圧モニタ回路１９に接続されるとともに、半導体スイッチ１３の制御端子に接続される。パルス発生器１６は、電圧モニタ回路１９による出力電圧の検出結果に応じて制御された所望のデューティー比、および所望の電圧を有する第１の制御パルス列Ｐｃ１を形成し、半導体スイッチ１３の制御端子に出力する。
【００３０】
なお、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比は、送信モジュール１１から出力される送信信号の平均電力が、電圧源１２の出力電圧の変動によって変動することが抑制されるように制御される。第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比は、送信モジュール１１から出力される送信信号の平均電力が、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、実質的に一定になるように制御されることが好ましい。
【００３１】
パルス発生器１６は、具体的に、以下のように第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比を制御する。半導体スイッチ１３に印加される電圧が、基準電圧である場合、パルス発生器１６は、パルス幅Ｗを有する複数の制御パルスが、繰り返し時間Ｔで時間軸上に配列されるように、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比Ｗ／Ｔを制御する。
【００３２】
しかし、半導体スイッチ１３に印加される電圧が基準電圧より低下した場合、送信信号に含まれる各パルスのピーク電圧は、印加される電圧が基準電圧のときの各パルスのピーク電圧Ｖｔより低下し、送信信号の平均電力は低下する。この場合、パルス発生器１６は、送信信号の平均電力が低下することを抑制するために、パルス幅をＷより長くして、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比が、Ｗ／Ｔより高くなるように制御する。
【００３３】
反対に、半導体スイッチ１３に印加される電圧が基準電圧より上昇した場合、送信信号に含まれる各パルスのピーク電圧は、印加される電圧が基準電圧のときの各パルスのピーク電圧Ｖｔより上昇し、送信信号の平均電力は増加する。この場合、パルス発生器１６は、送信信号の平均電力が増加することを抑制するために、パルス幅をＷより短くして、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比が、Ｗ／Ｔより低くなるように制御する。
【００３４】
このように、パルス発生器１６は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅を制御するため、電圧源１２の出力電圧の変動による送信信号の平均電力の変動が抑制される。なお、パルス発生器１６は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅を、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、送信信号の平均電力が実質的に一定になるように制御することが好ましい。
【００３５】
また、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのピーク電圧は、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、制御パルスが入力されたときに、常に半導体スイッチ１３がＯＮするように制御される。
【００３６】
パルス発生器１６は、具体的に、以下のように第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのピーク電圧を制御する。半導体スイッチ１３に印加される電圧が基準電圧である場合、パルス発生器１６は、半導体スイッチ１３に基準電圧が印加されている場合にスイッチ１３をＯＮさせることができるように、各制御パルスのピーク電圧をＶＧに制御する。
【００３７】
しかし、半導体スイッチ１３に印加される電圧が基準電圧より低下した場合、半導体スイッチ１３がＯＮするために必要な電圧は低下する。この場合、パルス発生器１６は、各制御パルスのピーク電圧がＶＧより低くなるように制御する。
【００３８】
反対に、半導体スイッチ１３に印加される電圧が基準電圧より上昇した場合、半導体スイッチ１３がＯＮするために必要な電圧は上昇する。この場合、パルス発生器１６は、各制御パルスのピーク電圧がＶＧより高くなるように制御する。
【００３９】
パルス発生器１６は、以上に説明したように、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのピーク電圧を制御するため、半導体スイッチ１３は、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、制御パルスが入力されたときに常にＯＮする。
【００４０】
次に、送信モジュール１１による送信信号の形成方法を、図２および図３を参照して説明する。図２は、電圧源１２の出力電圧特性を示す図である。図３は、本実施形態に係る送信モジュールのパルス発生器１６で形成される第１の制御パルス列Ｐｃ１と、本実施形態に係る送信モジュールから出力される送信信号と、の関係を模式的に示す説明図である。同図（ａ）は、第１の制御パルス列Ｐｃ１を示し、同図（ａ）は、送信信号を示す。
【００４１】
なお、図３に記載された第１の制御パルス列Ｐｃ１および送信信号は、模式的なパルスおよび信号を示している。実際の制御パルスおよび送信信号のパルス幅は、例えば１μｓ〜２００μｓ程度、パルス繰り返し時間は、例えば１０μｓ〜１ｍｓ程度である。
【００４２】
図２に示すように、電圧源１２から出力される電圧Ｖは、経過時間ｔとともに変動する。出力電圧Ｖは、経過時間ｔとともに、以下のように変動する。
【００４３】
すなわち、出力電圧Ｖは、電圧源１２から電圧が印加されはじめるとともに上昇し続け、時間ｔ１を経過したとき、基準電圧（例えば２４Ｖ）に達する。その後も出力電圧Ｖは上昇を続け、時間ｔ２を経過したとき、出力電圧Ｖはピーク電圧（例えば３６Ｖ）に達する。出力電圧Ｖがピーク電圧に達した後、出力電圧Ｖは下降しはじめ、時間ｔ３を経過したとき、基準電圧（例えば２４Ｖ）に再び達する。その後も出力電圧Ｖは下降し続ける。
【００４４】
図２に示されるように経時的に変動する出力電圧は、半導体スイッチ１３の入力端子に印加されるとともに、電圧モニタ回路１９によって、電圧が検出される。検出結果は、パルス発生器１６に送られる。
【００４５】
パルス発生器１６は、電圧モニタ回路１９によって検出された出力電圧Ｖの検出結果に基づいて、出力される第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅、およびピーク電圧を制御する。
【００４６】
パルス発生器１６は、具体的に、以下のように制御パルスのパルス幅およびピーク電圧を制御する。
【００４７】
（１）電圧源１２から電圧Ｖが印加されはじめてから、基準電圧に達するまでの期間（０≦ｔ≦ｔ１）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より低い範囲で時間ｔの経過とともに上昇する。この場合、図３（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスのパルス幅を、Ｗｌ３、Ｗｌ２、Ｗｌ１の順に狭くするように制御して出力する。なお、パルス幅Ｗｌ１は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるパルス幅Ｗより広い。
【００４８】
また、パルス発生器１６は、制御パルスのピーク電圧を、Ｖ６、Ｖ５、Ｖ４の順に高くするように制御して出力する。なお、ピーク電圧Ｖ４は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるピーク電圧ＶＧより低い。
【００４９】
（２）出力電圧Ｖが基準電圧に達してから、ピーク電圧に達するまでの期間（ｔ１≦ｔ≦ｔ２）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より高い範囲で時間ｔの経過とともに上昇する。この場合、図３（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスのパルス幅を、Ｗｓ３、Ｗｓ２、Ｗｓ１の順に狭くするように制御して出力する。なお、パルス幅Ｗｓ３は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるパルス幅Ｗより狭い。
【００５０】
また、パルス発生器１６は、制御パルスのピーク電圧を、Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１の順に高くするように制御して出力する。なお、ピーク電圧Ｖ３は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるピーク電圧ＶＧより高い。
【００５１】
（３）出力電圧Ｖがピーク電圧に達してから、基準電圧に再び達するまでの期間（ｔ２≦ｔ≦ｔ３）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より高い範囲で時間ｔの経過とともに低下する。この場合、図３（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスのパルス幅を、Ｗｓ２、Ｗｓ３の順に広くするように制御して出力する。なお、パルス幅Ｗｓ３は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるパルス幅Ｗより狭い。
【００５２】
また、パルス発生器１６は、制御パルスのピーク電圧を、Ｖ２、Ｖ３の順に低くするように制御して出力する。なお、ピーク電圧Ｖ３は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるピーク電圧ＶＧより高い。
【００５３】
（４）出力電圧Ｖがピーク電圧に再び達した後（ｔ３≦ｔ）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より低い範囲で時間ｔの経過とともに低下する。この場合、図３（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスのパルス幅を、Ｗｌ１、Ｗｌ２、・・・の順に広くするように制御して出力する。なお、パルス幅Ｗｌ１は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるパルス幅Ｗより広い。
【００５４】
また、パルス発生器１６は、制御パルスのピーク電圧を、Ｖ４、Ｖ５、・・・・の順に低くするように制御して出力する。なお、ピーク電圧Ｖ４は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御されるピーク電圧ＶＧより低い。
【００５５】
パルス発生器１６は、電圧モニタ回路１９によって検出された出力電圧Ｖの検出結果に基づいて、以上に説明したように、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅、およびピーク電圧を制御し、半導体スイッチ１３の制御端子に入力する。なお、パルス発生器１６は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅Ｗｌ１、Ｗｌ２、Ｗｌ３、Ｗｓ１、Ｗｓ２、Ｗｓ３を、それぞれ、送信信号の平均電力が実質的に一定になるように制御することが好ましい。
【００５６】
半導体スイッチ１３の入力端子に、図２に示されるように経時的に変動する出力電圧が印加された状態で、半導体スイッチ１３の制御端子に第１の制御パルス列Ｐｃ１が入力されると、半導体スイッチ１３は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御信号のパルス幅、および出力電圧に応じた各制御パルスからなる第２の制御パルス列Ｐｃ２を、電力増幅器１５に出力する。
【００５７】
電力増幅器１５に半導体スイッチ１３から第２の制御パルス列Ｐｃ２が入力され、搬送波発生器１４から搬送波が入力されると、電力増幅器１５は、第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる各制御パルスに応じて搬送波を増幅する。従って、電力増幅器１５は、第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる各制御信号のパルス幅、およびピーク電圧に応じた各パルスからなる送信信号を形成し、アンテナ素子１７に出力する。
【００５８】
電力増幅器１５において形成される送信信号は、第２の制御パルス列Ｐｃ２に応じて形成されるが、第２の制御パルス列Ｐｃ２は、図３（ａ）に示される第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅、および電圧源１２の出力電圧に応じて形成される。従って、図３（ｂ）に示されるように、送信信号は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅、および電圧源１２の出力電圧に応じて形成される。
【００５９】
なお、送信信号に含まれる各制御信号のピーク電圧が低下した場合であっても、上述のようにパルス幅を長くしてパルス圧縮技術を適用する事により、Ｓ／Ｎ比を満足出来る事は言うまでもない。
【００６０】
このように、送信信号は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅に応じて形成される。第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅は、電圧源１２の出力電圧の変動による送信信号の平均電力の変動が抑制されるように制御されている。従って、電圧源１２の出力電圧が変動しても、送信信号の平均電力の変動は抑制され、パルスレ−ダ装置の主要性能である最大探知距離の劣化は抑制される。
【００６１】
なお、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのパルス幅を、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、送信信号の平均電力が実質的に一定になるように制御すれば、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、実質的に平均電力が一定の送信信号が形成される。従って、電圧源１２の出力電圧が変動しても、パルスレ−ダ装置の最大探知距離の劣化は、より抑制される。
【００６２】
以上に説明した第１の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュールによれば、電圧源１２の出力電圧の変動に応じて、送信信号に含まれる各パルスのパルス幅を制御する。従って、電圧源１２の出力電圧が変動しても、送信信号の平均電力が変動することは制御される。従って、従来のように電源変換器を用いることなく、従来の送信モジュールと同等の最大探知距離を実現することができる。従って、最大探知距離を劣化させることなく、小型化、質量の低減が可能であり、かつ電源効率を向上させることができるレーダ装置用送信モジュールを提供することができる。
【００６３】
また、第１の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュールによれば、電源変換器を用いないため、送信モジュールの低コスト化も実現される。
【００６４】
以上に説明したレーダ装置用送信モジュール１１は、電圧源１２の出力電圧が基準電圧より低下したときには、送信信号のデューティー比を高くし、基準電圧より上昇したときには、送信信号のデューティー比を低くすることによって、電源変換器を用いることなく、送信信号の平均電力の変動を抑制可能とするものである。しかし、このような送信信号のデューティー比の制御は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる制御パルスの繰り返し時間を制御することによっても制御可能である。以下に、この実施形態を第２の実施形態として説明する。
【００６５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るパルスレーダ装置用送信モジュールの構成は、図１と同様であり、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比の制御方法が異なる。以下に、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比の制御方法について説明する。
【００６６】
パルス発生器１６は、半導体スイッチ１３に印加される出力電圧が基準電圧である場合、パルス発生器１６は、パルス幅Ｗを有する複数の制御パルスが、繰り返し時間Ｔで時間軸上に配列されるように、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比Ｗ／Ｔを制御する。
【００６７】
しかし、半導体スイッチ１３に印加される出力電圧が基準電圧より低下した場合、制御パルスの繰り返し時間をＴより短くして、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比が、Ｗ／Ｔより高くなるように制御する。
【００６８】
反対に、半導体スイッチ１３に印加される出力電圧が基準電圧より上昇した場合、制御パルスの繰り返し時間をＴより長くして、第１の制御パルス列Ｐｃ１のデューティー比が、Ｗ／Ｔより低くなるように制御する。
【００６９】
このように、パルス発生器１６は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間を制御するため、電圧源１２の出力電圧の変動による送信信号の平均電力の変動が抑制される。なお、パルス発生器１６は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間を、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、送信信号の平均電力が実質的に一定になるように制御することが好ましい。
【００７０】
なお、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスのピーク電圧は、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、制御パルスが入力されたときに、常に半導体スイッチ１３がＯＮするように制御される。この点は、第１の実施形態と同様であるため、具体的な説明を省略する。
【００７１】
次に、以上に説明した送信モジュール１１による送信信号の形成方法を、図２および図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る送信モジュールのパルス発生器１６で形成される第１の制御パルス列Ｐｃ１と、本実施形態に係る送信モジュールから出力される送信信号と、の関係を模式的に示す説明図である。同図（ａ）は、第１の制御パルス列Ｐｃ１を示し、同図（ａ）は、送信信号を示す。
【００７２】
なお、図４に記載された第１の制御パルス列Ｐｃ１および送信信号は、模式的なパルスおよび信号を示している。実際の制御パルスおよび送信信号のパルス幅は、例えば１μｓ〜２００μｓ程度、パルス繰り返し時間は、例えば１０μｓ〜１ｍｓ程度である。
【００７３】
パルス発生器１６は、電圧モニタ回路１９によって検出された出力電圧Ｖの検出結果に基づいて、出力される第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間、およびピーク電圧を制御する。ピーク電圧の制御方法については、第１の実施形態と同様であるため、具体的な説明を省略し、以下に、パルス発生器１６による、制御パルスの繰り返し時間の制御方法を具体的に説明する。
【００７４】
（１）電圧源１２から出力電圧Ｖが供給されはじめてから、基準電圧に達するまでの期間（０≦ｔ≦ｔ１）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より低い範囲で時間ｔの経過とともに上昇する。この場合、図４（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスの繰り返し時間を、Ｔｌ２、Ｔｌ１の順に長くするように制御して出力する。なお、繰り返し時間Ｔｌ１は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御される繰り返し時間Ｔより短い。
【００７５】
（２）出力電圧Ｖが基準電圧に達してから、ピーク電圧に達するまでの期間（ｔ１≦ｔ≦ｔ２）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より高い範囲で時間ｔの経過とともに上昇する。この場合、図４（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスの繰り返し時間を、Ｔｓ３、Ｔｓ２、Ｔｓ１の順に長くするように制御して出力する。なお、繰り返し時間Ｔｓ３は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御される繰り返し時間Ｔより長い。
【００７６】
（３）出力電圧Ｖがピーク電圧に達してから、基準電圧に再び達するまでの期間（ｔ２≦ｔ≦ｔ３）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より高い範囲で時間ｔの経過とともに低下する。この場合、図４（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスの繰り返し時間を、Ｔｓ１、Ｔｓ２の順に短くするように制御して出力する。なお、繰り返し時間Ｔｓ２は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御される繰り返し時間Ｔより長い。
【００７７】
（４）出力電圧Ｖがピーク電圧に再び達した後（ｔ３≦ｔ）
図２に示すように、出力電圧Ｖは、基準電圧より低い範囲で時間ｔの経過とともに低下する。この場合、図４（ａ）に示すように、パルス発生器１６は、制御パルスの繰り返し時間を、Ｔｌ１、Ｔｌ２、Ｔｌ３、・・・の順に短くするように制御して出力する。なお、繰り返し時間Ｔｌ１は、出力電圧Ｖが基準電圧のときに制御される繰り返し時間Ｔより短い。
【００７８】
パルス発生器１６は、以上に説明したように、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間を制御するとともに、およびピーク電圧を制御し、半導体スイッチ１３の制御端子に入力する。なお、パルス発生器１６は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間Ｔｌ１、Ｔｌ２、Ｔｌ３、Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３を、それぞれ、送信信号の平均電力が実質的に一定になるように制御することが好ましい。
【００７９】
このように、制御パルスの繰り返し時間が制御された第１の制御パルス列Ｐｃ１を半導体スイッチ１３に入力した後、この第１の制御パルス列Ｐｃ１に基づいて送信信号を形成する方法は、第１の実施形態と同様である。
【００８０】
すなわち、半導体スイッチ１３は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御信号の繰り返し時間、および出力電圧に応じた各制御パルスからなる第２の制御パルス列Ｐｃ２を、電力増幅器１５に出力する。次に、電力増幅器１５は、第２の制御パルス列Ｐｃ２に含まれる各制御信号の繰り返し時間、およびピーク電圧に応じた各パルスからなる送信信号を形成し、アンテナ素子１７に出力する。
【００８１】
電力増幅器１５において形成される送信信号は、第２の制御パルス列Ｐｃ２に応じて形成されるが、第２の制御パルス列Ｐｃ２は、図４（ａ）に示される第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間、および電圧源１２の出力電圧に応じて形成される。従って、図４（ｂ）に示されるように、送信信号は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間、および電圧源１２の出力電圧に応じて形成される。
【００８２】
このように、送信信号は、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間に応じて形成される。第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間は、電圧源１２の出力電圧の変動による送信信号の平均電力の変動が抑制されるように制御されている。従って、電圧源１２の出力電圧が変動しても、送信信号の平均電力の変動は抑制され、パルスレ−ダ装置の主要性能である最大探知距離の劣化は抑制される。
【００８３】
なお、第１の制御パルス列Ｐｃ１に含まれる各制御パルスの繰り返し時間を、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、送信信号の平均電力が実質的に一定になるように制御すれば、電圧源１２の出力電圧の変動にかかわらず、実質的に平均電力が一定の送信信号が形成される。従って、電圧源１２の出力電圧が変動しても、パルスレ−ダ装置の最大探知距離の劣化は、より抑制される。
【００８４】
以上に説明した第２の実施形態に係るレーダ装置用送信モジュール１１によれば、電圧源１２の出力電圧の変動に応じて、送信信号に含まれる各パルスの繰り返し時間を制御する。従って、電圧源１２の出力電圧が変動しても、送信信号の平均電力が変動することは制御される。従って、従来のように電源変換器を用いることなく、従来の送信モジュールと同等の最大探知距離を実現することができる。従って、最大探知距離を劣化させることなく、小型化、質量の低減が可能であり、かつ電源効率を向上させることができるレーダ装置用送信モジュールを提供することができる。さらに、送信モジュール１１の低コスト化も実現される。
【００８５】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８６】
例えば、
【符号の説明】
【００８７】
１１・・・パルスレーダ装置
１２・・・電圧源
１３・・・半導体スイッチ
１４・・・搬送波発生器
１５・・・電力増幅器
１６・・・パルス発生器
１７・・・アンテナ素子
１８・・・大容量コンデンサ
１９・・・電圧モニタ回路
【図１】
2012202923.tif 000003
【図２】
2012202923.tif 000004
【図３】
2012202923.tif 000005
【図４】
2012202923.tif 000006