(57)【要約】 【課題】  安定したＲＦ出力電力を発生でき、かつ、製造者による調整がなくても期待するパルス特性を取得可能なパルスレーダー送信機を提供する。【解決手段】  パルスレーダー送信機は、ＲＦ信号発生部、第１の増幅器、第２の増幅器、可変減衰器、及び送信制御部を具備する。ＲＦ信号発生部は、ＲＦパルス信号を発生させる。第１の増幅器は、前記ＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する。第２の増幅器は、終段に設けられ、前記第１の増幅器で増幅されたＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する。可変減衰器は、入力される制御電圧に基づき、前記第１の増幅器に入力されるＲＦパルス信号、又は前記第２の増幅器に入力されるＲＦパルス信号の利得を調整する。送信制御部は、前記第２の増幅器で増幅されたＲＦパルス信号の少なくとも一部を取得し、前記取得したＲＦパルス信号の振幅に基づき、前記制御電圧を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ（Radio Frequency）パルス信号を発生させるＲＦ信号発生部と、
前記ＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する第１の増幅器と、
終段に設けられ、前記第１の増幅器で増幅されたＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する第２の増幅器と、
入力される制御電圧に基づき、前記第１の増幅器に入力されるＲＦパルス信号、又は前記第２の増幅器に入力されるＲＦパルス信号の利得を調整する可変減衰器と、
前記第２の増幅器で増幅されたＲＦパルス信号の少なくとも一部を取得し、前記取得したＲＦパルス信号の振幅に基づき、前記制御電圧を調整する送信制御部と
を具備するパルスレーダー送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、２次監視レーダー（ＳＳＲ：Second Surveillance Radar）で用いられるパルスレーダー送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダー送信機では、終段にＣ級の増幅器を設け、この増幅器をコンプレッション状態で使用するようにしている。これにより、入力されるＲＦ（Radio Frequency）信号の変化によるＲＦ出力電力の変化、及び周囲温度の変化によるＲＦ出力電力の変化を抑えるようにしている。
【０００３】
一方、終段に設けられるＣ級の増幅器をコンプレッション状態で使用すると、出力されるパルス信号のパルス幅、パルス立上り、及びパルス立下り等が変化してしまう。２次監視レーダー（ＳＳＲ：Second Surveillance Radar）では、出力されるパルス信号についてのパルス特性に厳しい規格が定められている。このため、製造者は、パルスレーダー送信機における増幅量及び減衰量等を個々に調整し、ＲＦ出力電力が規格に則したものとなるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５０８７２９号公報
【特許文献２】特許第４６４８８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、目的は、安定したＲＦ出力電力を発生でき、かつ、製造者による調整がなくても期待するパルス特性を取得可能なパルスレーダー送信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、パルスレーダー送信機は、ＲＦ信号発生部、第１の増幅器、第２の増幅器、可変減衰器、及び送信制御部を具備する。ＲＦ信号発生部は、ＲＦパルス信号を発生させる。第１の増幅器は、前記ＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する。第２の増幅器は、終段に設けられ、前記第１の増幅器で増幅されたＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する。可変減衰器は、入力される制御電圧に基づき、前記第１の増幅器に入力されるＲＦパルス信号、又は前記第２の増幅器に入力されるＲＦパルス信号の利得を調整する。送信制御部は、前記第２の増幅器で増幅されたＲＦパルス信号の少なくとも一部を取得し、前記取得したＲＦパルス信号の振幅に基づき、前記制御電圧を調整する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態に係るパルスレーダー送信機の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示されるピークホールド回路がピークホールドを開始するタイミングを表す図である。
【図３】図３は、図１に示されるピークホールド回路がピークホールドを開始するタイミングのその他の例を表す図である。
【図４】図４は、図１に示されるピークホールド回路がピークホールドを開始するタイミングのその他の例を表す図である。
【図５】図５は、図１に示される送信制御部が制御電圧を調整する際の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係るパルスレーダー送信機１の機能構成の例を示すブロック図である。図１に示されるパルスレーダー送信機１は、例えば、航空機の監視に用いられる二次監視レーダー装置（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Rader）で用いられる。パルスレーダー送信機１は、航空機に搭載されているトランスポンダに対して質問信号としてパルス信号を送信する。
【００１０】
パルスレーダー送信機１は、ＲＦ信号発生部１１、前段及び励振増幅部１２、終段増幅部１３、方向性結合器１４、及び送信制御部１５を具備する。
【００１１】
ＲＦ信号発生部１１は、パルスレーダー送信機１から送信するパルス信号の元となる無線周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）パルス信号を発生させる。具体的には、例えば、ＲＦ信号発生部１１は、入力される送信トリガに応じて送信ＩＦ（Intermediate Frequency）信号を発生させ、発生した送信ＩＦ信号を、所定の変調方式によりモードＳ質問信号で変調する。なお、所定の変調方式とは、例えば、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調等である。ＲＦ信号発生部１１は、変調信号の周波数をＲＦ帯へアップコンバートし、ＲＦパルス信号とする。
【００１２】
前段及び励振増幅部１２は、ＲＦ信号発生部１１で発生されたＲＦパルス信号を増幅し、増幅したＲＦパルス信号を終段増幅部１３へ出力する。具体的には、前段及び励振増幅部１２は、前段増幅器１２１、可変減衰器１２２、及び励振増幅器１２３を備える。
【００１３】
前段増幅器１２１は、例えば、増幅素子としての電界効果トランジスタを備える。前段増幅器１２１は、ＡＢ級として動作し、ＲＦ信号発生部１１から供給されるＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する。
【００１４】
可変減衰器１２２は、送信制御部１５から供給される制御電圧に従い、前段増幅器１２１から供給されるＲＦパルス信号を減衰される。この減衰により、終段増幅部１３に入力されるＲＦパルス信号の振幅が調整されることになる。
【００１５】
励振増幅器１２３は、例えば、増幅素子としての電界効果トランジスタを備える。励振増幅器１２３は、ＡＢ級として動作し、可変減衰器１２２から供給されるＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する。励振増幅器１２３は、増幅したＲＦパルス信号を終段増幅部１３へ出力する。
【００１６】
なお、本実施形態では、可変減衰器１２２を前段及び励振増幅部１２に設ける場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。可変減衰器１２２は、前段及び励振増幅部１２から独立した回路として、ＲＦ信号発生部１１と前段及び励振増幅部１２との間、又は前段及び励振増幅部１２と終段増幅部１３との間に設けられても構わない。また、可変減衰器１２２は、前段及び励振増幅部１２内部において、前段増幅器１２１と励振増幅器１２２との間以外の位置に実装されてもよい。
【００１７】
終段増幅部１３は、例えば、増幅素子としての電界効果トランジスタを備えるリニア増幅器１３１を有する。リニア増幅器１３１は、ＡＢ級として動作し、前段及び励振増幅部１２から供給されるＲＦパルス信号をリニア領域で増幅する。終段増幅部１３は、増幅したＲＦパルス信号を方向性結合器１４へ出力する。
【００１８】
方向性結合器１４は、終段増幅部１３から出力されるＲＦパルス信号をアンテナへ出力すると共に、ＲＦパルス信号の一部を取り出し、取り出したＲＦパルス信号を送信制御部１５へ出力する。
【００１９】
送信制御部１５は、方向性結合器１４により取り出されたＲＦパルス信号に基づき、可変減衰器１２２による減衰を制御する制御電圧を発生する。本実施形態に係る送信制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵが処理を実行する際に用いるメモリ、及び、ＣＰＵからの制御に従って所定の処理を実行するＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を備える。ＣＰＵがＦＰＧＡに所定の処理を実行させることで、送信制御部１５は、図１に示される検波回路１５１、Ａ／Ｄ変換回路１５２、ピークホールド回路１５３、比較回路１５４、リミッタ回路１５５、及びＤ／Ａ変換回路１５６の機能を実現する。
【００２０】
なお、送信制御部１５は、ＦＰＧＡの代わりにＬＳＩ（Large-Scale Integration）を備えるようにしても構わない。また、送信制御部１５は、ソフトウェアにより検波回路１５１、Ａ／Ｄ変換回路１５２、ピークホールド回路１５３、比較回路１５４、リミッタ回路１５５、及びＤ／Ａ変換回路１５６の機能を実現するようにしても構わない。
【００２１】
検波回路１５１は、方向性結合器１４から供給されるＲＦパルス信号を検波し、ビデオパルス信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路１５２は、ビデオパルス信号をデジタル信号に変換し、ピークホールド回路１５３へ出力する。
【００２２】
ピークホールド回路１５３は、入力されたデジタル信号のピーク値を保持し、保持したピーク値を比較回路１５４へ出力する。ピークホールド回路１５３は、予め設定される周期、例えば、０．８μｓでピーク値をホールドし、保持したピーク値を比較回路１５４へ出力する。
比較回路１５４は、ピークホールド回路１５３から出力されるピーク値と、予め設定される基準電圧とを比較し、ピーク値と基準電圧との差に応じた制御信号を生成する。具体的には、例えば、比較回路１５４は、ピーク値が基準電圧よりも高い場合、ピーク値と基準電圧との差がなくなるまでダウンカウンタをカウントし、ピーク値が基準電圧よりも低い場合、ピーク値と基準電圧との差がなくなるまでアップカウンタをカウントする。比較回路１５４は、入力される複数、例えば、８つのピーク値についてのカウント値を平均し、平均したカウント値を制御信号としてリミッタ回路１５５へ出力する。
リミッタ回路１５５には、最大閾値及び最小閾値が予め設定されている。リミッタ回路１５５は、比較回路１５４から出力される制御信号、最大閾値、及び最小閾値に基づき、Ｄ／Ａ変換回路１５６へ制御信号を出力する。具体的には、比較回路１５４から出力されるカウント値が最小閾値を超え、かつ、最大閾値未満である場合、リミッタ回路１５５は、カウント値をＤ／Ａ変換回路１５６へ出力する。また、比較回路１５４から出力されるカウント値が最小閾値以下である場合、リミッタ回路１５５は、最小閾値をＤ／Ａ変換回路１５６へ出力する。また、比較回路１５４から出力されるカウント値が最大閾値以上である場合、リミッタ回路１５５は、最大閾値をＤ／Ａ変換回路１５６へ出力する。
【００２３】
Ｄ／Ａ変換回路１５６は、リミッタ回路１５５から出力される制御信号に基づき、可変減衰器１２２を利得制御するための直流電圧である制御電圧を発生する。Ｄ／Ａ変換回路１５６は、発生した制御電圧を可変減衰器１２２へ出力する。
【００２４】
図２乃至図４は、ピークホールド回路１５３がピークホールドを開始するタイミングの例を表す模式図である。なお、図２乃至図４の説明では、ゲート制御方式により終段増幅部１３の増幅素子が動作される場合を例に説明する。
【００２５】
図２に示される例では、ピークホールド回路１５３は、終段増幅部１３の増幅素子に増幅動作の終了を指示する信号（ゲート制御信号の増幅オフ）が入力されると、ゲート制御信号の増幅オンから増幅オフへの立ち下がりを検知する。ピークホールド回路１５３は、ゲート制御信号の立ち下がりを検知すると、立ち下がりの検知から予め設定される期間Ｘｕｓの経過後に入力されるビデオパルス信号の値をホールドする。
【００２６】
図３に示される例では、ピークホールド回路１５３は、送信トリガの立ち下がりを検知する。ピークホールド回路１５３は、送信トリガの立ち下がりを検知すると、立ち下がりの検知から予め設定される期間Ｙｕｓの経過後に入力されるビデオパルス信号の値をホールドする。
【００２７】
図４に示される例では、ピークホールド回路１５３は、入力されるデジタル信号の立ち上がりを検知する。ピークホールド回路１５３は、デジタル信号の立ち上がりを検知すると、立ち上がりの検知から予め設定される期間Ｚｕｓの経過後に入力されるビデオパルス信号の値をホールドする。
【００２８】
図５は、送信制御部１５が制御電圧を調整する際の動作を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、検波回路１５１は、方向性結合器１４から供給されるＲＦパルス信号を検波し、ビデオパルス信号を生成する（ステップＳ５１）。Ａ／Ｄ変換回路１５２は、ビデオパルス信号をデジタル信号に変換する（ステップＳ５２）。ピークホールド回路１５３は、入力されたデジタル信号のピーク値を保持し、例えば、０．８μｓ毎にこの期間の間に取得したピーク値を出力する（ステップＳ５３）。
【００３０】
比較回路１５４は、ピークホールド回路１５３から出力されるピーク値と、予め設定される基準電圧とを比較し、これらの値の差分に応じたカウント値を取得する（ステップＳ５４）。比較回路１５４は、カウント値の取得回数が所定回数、例えば、８回に達したか否かを判断する（ステップＳ５５）。所定回数に達した場合（ステップＳ５５のＹｅｓ）、比較回路１５４は、取得した所定回数分のカウント値の平均値を制御信号として出力する（ステップＳ５６）。所定回数に達していない場合（ステップＳ５５のＮｏ）、ステップＳ５１の処理に移行される。
【００３１】
リミッタ回路１５５は、比較回路１５４から出力される制御信号、最大閾値、及び最小閾値に基づき、Ｄ／Ａ変換回路１５６へ制御信号を出力する（ステップＳ５７）。Ｄ／Ａ変換回路１５６は、リミッタ回路１５５から出力される制御信号に基づき、制御電圧を発生する（ステップＳ５８）。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、前段及び励振増幅部１２から終段増幅部１３までをＡＢ級の増幅器として動作させ、入力される信号をリニア領域で増幅させるようにしている。これにより、パルスレーダー送信機１は、パルス特性の変化を抑えることが可能となる。このことは、送信するパルス信号のパルス幅が０．４μｍ程度であり、パルス信号に位相変調がかかっている二次監視レーダーでは特に有効となる。また、フィードバック制御により終段増幅部１３に入力される信号の利得を可変（ＡＬＣ：Automatic Level Control）するようにしている。これにより、パルスレーダー送信機１は、入力されるＲＦ信号の変化、及び周囲温度の変化に対してＲＦ出力電力を安定させることが可能となる。
【００３３】
したがって、本実施形態に係るパルスレーダー送信機によれば、安定したＲＦ出力電力を発生でき、かつ、製造者による調整がなくても期待するパルス特性を取得できる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、二次監視レーダー装置で用いられるパルスレーダー送信機について説明した。しかしながら、本実施形態に係るパルスレーダー送信機は、二次監視レーダー装置以外の装置に適用されてもよい。例えば、パルスレーダー装置は、二次監視レーダー装置と同様の送信系統を有する装置、例えば、ＤＭＥ（Distance measuring Equipment）等に適用されてもよい。
【００３５】
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。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００３６】
１…パルスレーダー送信機、１１…ＲＦ信号発生部、１２…前段及び励振増幅部、１２１…前段増幅器、１２２…可変減衰器、１２３…励振増幅器、１３…終段増幅部、１３１…励振増幅器、１４…方向性結合器、１５…送信制御部、１５１…検波回路、１５２…Ａ／Ｄ変換回路、１５３…ピークホールド回路、１５４…比較回路、１５５…リミッタ回路、１５６…Ｄ／Ａ変換回路。
【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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