(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射放射線(4)を受け取り、そしてそれに対応する増幅された出力放射線(6)を放出するための反射回路において、
上記照射放射線(4)を受け取りそしてそれに対応する受信信号を発生するアンテナ組立体(2)と、
上記出力放射線(6)としてアンテナ組立体(2)から放出するための対応出力信号を発生するのに使用するために、ある時間周期中に上記受信信号の一部分を増幅しそして遅延する処理手段(8,10;8,10,102,104,106,108)とを備え、
上記処理手段は、上記照射放射線(4)の異なる周波数における成分の大きさに応答して周波数に応じて選択された増幅(1,100,200,300)を与えるように構成されたことを特徴とする反射回路。
【請求項２】
上記処理手段は、上記照射放射線(4)の異なる周波数における成分の大きさの増加に応答して選択的に且つ漸次に減少する増幅を与えるよう構成された請求項１に記載の回路。
【請求項３】
上記処理手段は、上記信号の一部分を増幅するために反射増幅器(10)及び伝達増幅器(226,228)の少なくとも一方を備えている請求項１又は２に記載の回路。
【請求項４】
上記処理手段は、上記出力信号を発生するのに使用するために上記信号の一部分を遅延する遅延手段を備え、そしてこの遅延手段は、周波数に応じて選択された応答を与えるように構成された静磁気波デバイスを備えている請求項１、２又は３に記載の回路。
【請求項５】
上記静磁気波デバイスは、上記信号の一部分を遅延すると共に周波数に応じて選択された応答を与えるために、１０μｍないし１００μｍの範囲の厚みを有するエピタキシャルイットリウムアイアンガーネット（ＹＩＧ）磁気フィルムを通る信号伝播経路を与える請求項４に記載の回路。
【請求項６】
上記処理手段は、上記反射増幅器(10)を比較的大きな反射状態と比較的小さな反射状態との間で交互に切り換えて、回路(1,100)内の閉ループ発振に対抗するよう動作する利得制御手段(72,70)を備えている請求項３、４又は５に記載の回路。
【請求項７】
上記反射増幅器(10)は、トランジスタの電流／電圧特性の異なる部分内で動作して、上記比較的大きな反射状態及び比較的小さな反射状態で動作するようにフィードバック構成体により構成されたトランジスタ(58)を含む請求項６に記載の回路。
【請求項８】
上記遅延手段(8)は、反射増幅器(10)とアンテナ組立体(2)との間の信号経路に接続される請求項４、５、６又は７に記載の回路。
【請求項９】
上記遅延手段(8)は、周期τの間その中に信号を遅延しそしてそれを出力するよう構成され、上記利得制御手段(70,72)は、周期τの整数に関連した割合で動作するよう構成された請求項６に記載の回路。
【請求項１０】
上記処理手段は、上記信号の一部分にデータ変調を与え、それにより、上記出力放射線をデータで変調するための変調手段を備えている請求項１ないし９のいずれかに記載の回路。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の反射回路を備えたレーダーチャフ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、照射放射線を受け取りそしてそれに応答して対応する増幅された出力放射線を放出するための反射回路に係り、より詳細には、擬似受動的トランスポンダ（ＰＰＴ）タグに使用するための反射回路に係るが、これに限定されるものではない。
【０００２】
【背景技術】
公知技術で知られている反射回路の１つの形式、即ち従来のＰＰＴは、ダイオード検出器を使用して、質問ソースからの到来放射線を検出する。ダイオードは、そこに印加されるバイアス電圧を情報搬送信号で変調することにより変調型反射器として動作し、ＰＰＴは、到来する放射線を変調された反射放射線としてソースへ反射して戻す。従来のＰＰＴは、ダイオードに関連した増幅器を組み込んでいないために、反射放射線は、到来する放射線に対して振幅が減少され、これは、質問ソースからの所与の放射線出力電力、即ちソースから放出される搬送波放射線電力に対してＰＰＴが応答し得る有効範囲を制限する。ＰＰＴは、到来する放射線に応答して、「変換効率」と称される効率で対応する反射放射線を放出する。この変換効率は、ＰＰＴにより受け取られる搬送波放射線電力と、ＰＰＴから放出される対応する反射放射線の側波帯放射線電力との比として定義される。上述した従来のＰＰＴの場合には、変換効率が通常−８ｄＢ以下であり、これは、質問ソースからＰＰＴへの数メーターの有効動作範囲を達成するのに質問ソースから数十ミリワットの放射線出力電力の使用を必要とする。このような短い動作範囲は、多くの用途では望ましくない。ソースからの放射線出力電力を増加することは、例えば、安全性の理由で、しばしば許可されない。更に、ソースに受信器ノイズを引き起こす一般的なバックグランド放射線は、従来のＰＰＴからの反射放射線を検出する感度に制約を与える。
【０００３】
別の形式の反射回路、即ち英国特許第２０５１５２２Ａ号に開示された擬似連続波レーダートランスポンダは、アンテナ組立体と、変換効率を改善し、ひいては、拡張された動作範囲を与えるための送信高周波（ＲＦ）増幅器とを組み込んでいる。到来する放射線を受け取りそしてそれに対応する増幅された出力放射線を放出するためのアンテナ組立体に接続されたＲＦ増幅器が自発的に発振するのを防止することは困難であるために、この擬似トランスポンダは、その自発的発振に対抗するようにクロック発生器から制御される遅延線及びその関連スイッチを更に備えている。自発的発振とは、増幅を与える信号経路内においてその経路の周りに生じる残留フィードバックにより発生する不所望な発振として定義される。到来する放射線は、アンテナ組立体において受け取られ、そして受信信号に変換され、この信号は、次いで、スイッチの１つによってサンプリングされ、増幅器で増幅され、ある時間周期にわたり遅延線で遅延され、増幅器で更に増幅された後に、アンテナ組立体から反射放射線として最終的に放出される。スイッチ及び遅延線を組み込むことは、増幅器に生じる自発的発振に対抗するよう助成する。
【０００４】
本発明の発明者は、上述した擬似トランスポンダが、相互に異なる放射線放出周波数で動作する多数のソースによって同時に質問され、そのうちの１つが充分な到来放射線をトランスポンダに与え、ＲＦ増幅器がそれを通して送信される信号を不鮮明にし又は歪ませ即ち増幅器に過負荷を生じさせるか又は変調間欠陥を引き起こすものであるときに、問題が生じることが分かった。このような過負荷は、トランスポンダに受け取られる比較的弱い到来放射線であって、それ自体でトランスポンダに過負荷を生じさせるには不充分であるような到来放射線を不鮮明にし、従って、擬似トランスポンダが弱い放射線に応答するのを潜在的に妨げる。
【０００５】
上述した問題に対する従来の解決策は、ＲＦ増幅器に関連して利得制御を組み込み、過負荷が生じたときに増幅度を減少することである。擬似トランスポンダにより比較的弱い信号が受信されるときには、増幅器が信号を通常の利得で送信及び増幅するように制御が構成される。トランスポンダで受け取られた放射線が、通常の利得のときに増幅器内に過負荷を生じさせるに充分な強さであるときは、増幅器の利得を減少してこのような過負荷を防止するように制御が構成される。しかし、このような利得減少は望ましくない。というのは、トランスポンダが応答する全ての周波数において、増幅度を比例的に減少するからである。従って、第１周波数でトランスポンダに受け取られる弱い放射線は、第２周波数のより強い放射線が同時に受け取られて利得制御がＲＦ増幅器で与えられる利得を減少するときには、公称利得より低い利得で増幅される。
【０００６】
この従来の解決策は、トランスポンダが多数のソースにより同時に質問され、そのうちの１つが離れたところにあってトランスポンダに弱い放射線を与え、そして他のソースが近いところにあって通常利得のときに増幅器に過負荷を生じさせるに充分な強力な放射線を与えるときに、満足な結果を与えない。トランスポンダが通常利得及び減少利得を各々使用して弱い放射線及び強い放射線に応答することが望まれる。
【０００７】
【発明の開示】
本発明によれば、照射放射線を受け取りそしてそれに対応する増幅された出力放射線を放出するための反射回路において、上記照射放射線を受け取りそしてそれに対応する受信信号を発生するアンテナ組立体と、上記出力放射線としてアンテナ組立体から放出するための対応出力信号を発生するのに使用するために、ある時間周期中に上記受信信号の一部分を増幅しそして遅延する処理手段とを備え、上記処理手段は、上記入力放射線に存在する成分の大きさに応答して周波数選択性増幅度を与えるように構成された反射回路が提供される。
【０００８】
これは、照射放射線が過負荷を生じさせるに充分な強さである周波数では上記回路がその応答を変更して上記周波数における過負荷に対抗できる一方、上記回路に受け取られる照射放射線の電力が過負荷を生じさせるには不充分な周波数では、照射放射線に対して非変更の応答を与えるという効果を発揮する。
照射放射線における成分の大きさがスレッシュホールド電力レベルを越え、回路が過負荷に対抗するか又は圧縮を与えるようにその応答を選択的に変更するときに、回路が非漸次的に応答する場合には、問題が生じる。それ故、回路は、照射放射線における成分の大きさの増加に応答して漸次減少する増幅度を与えるように構成できる。これは、照射放射線における成分の大きさがスレッシュホールド電力レベルと実質的に同様であるときにスプリアスな回路応答が生じるおそれがほとんどないという効果を与える。
【０００９】
本発明の１つの実施形態では、処理手段は、出力信号を発生するのに使用するために信号の一部分を遅延する遅延手段を備え、そしてこの遅延手段は、周波数選択性応答を与えるように構成された静磁気波デバイスを備えている。これは、上記デバイスが遅延機能及び周波数選択性応答を同時に与え、それにより、簡単な反射回路を形成するという効果を発揮する。静磁気波デバイスの動作は、以下に詳細に説明する。
静磁気波デバイスは、信号の一部分を遅延すると共に周波数選択性応答を与えるために、１０μｍないし１００μｍの範囲の厚みを有するエピタキシャルイットリウムアイアンガーネット磁気フィルムを通る信号伝播経路を与えるのが効果的である。これは、安価で且つコンパクトなやり方で選択性応答を与えるという効果を発揮する。
【００１０】
コンパクトさが最も重要である用途に回路を使用するときには、回路が比較的低い電力しか消費せず、これにより、回路を動作するためのかさのある電源又は大きなバッテリの必要性が低減されるのが好ましい。それ故、回路は、受信信号の一部分を増幅するための反射増幅器を組み込むことができる。更に、遅延手段は、アンテナ組立体と反射増幅器との間の信号経路に接続することができる。これは、反射増幅器が、例えば、数マイクロアンペアの比較的低い電流を消費しながらも、例えば、＋１０ないし３０ｄＢの比較的高い利得を与えることができるという効果を発揮する。
【００１１】
数ＧＨｚの応答帯域巾及び利得を与える広帯域反射増幅器は、特にそれに接続された部品に対して電気的なマッチングが不完全である場合に、自発的に発振し得る。それ故、反射回路は、その回路の反射増幅器を、比較的大きな反射状態と比較的小さな反射状態との間で交互に切り換えるための利得制御手段を組み込むのが好都合である。これは、増幅器が自発的に発振する傾向に対抗するように増幅器によって与えられる利得を遮断できるという効果を与える。
【００１２】
アンテナ組立体は、入力放射線を受け取るための第１アンテナ素子と、出力放射線を放出するための第２アンテナ素子とを備え、これらの第１及び第２アンテナ素子は、相互に空間的に離れているのが便利である。これは、回路からの入力と出力が相当に分離され、回路内の自発的発振に対抗するという効果を与える。
アンテナ組立体は、パッチアンテナ、蝶結び状のダイポールアンテナ及び進行波アンテナの１つ以上を含むのが好ましい。これは、数ＧＨｚの周波数レンジの高周波において種々の組合せで使用するのに適したコンパクトなものであるという効果を与える。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１には、マイクロ波周波数、例えば、１ＧＨｚないし４ＧＨｚの周波数レンジで動作するが、他の周波数でも動作できる反射回路が参照番号１で全体的に示されている。この回路１は、連続波の照射放射線４を受け取りそして出力放射線６を放出するためのアンテナ２を備えている。このアンテナ２は、遅延線８に接続され、この遅延線は、次いで、反射増幅器１０に接続される。遅延線８は、これを通過する信号を時間周期τだけ遅延するように動作できる。アンテナ２は、パッチアンテナ、蝶結び状のダイポールアンテナ、抵抗性負荷の進行波アンテナ、又は上記周波数レンジで動作するのに適した広帯域アンテナの１つ以上を含むことができる。
【００１４】
図１を参照して回路１の動作を説明する。初期状態即ちｔ＝０において、照射放射線４が回路１に入射し、そして反射増幅器１０は、反射増幅を与える反射状態に丁度切り換えられる。放射線４はアンテナ２により受け取られ、アンテナはこれを入力信号に変換し、この入力信号は遅延線８へ送られ、これを通して時間周期τの間、波として伝播した後、時間ｔ＝τにおいて遅延された信号としてそこから出力され、反射増幅器１０へ到達する。時間ｔ＝τにおいて、反射増幅器１０は、その反射／増幅状態に留まり、従って、遅延信号を反射しそして反射信号として増幅し、この反射信号は、遅延線８を経てアンテナ２へ伝播して戻り、出力放射線６として放出される。時間ｔ＝２τにおいて、反射信号がアンテナ２に到達してそこから放出され始めると、反射増幅器１０は、回路１内に自発的な発振をサポートするに充分な増幅を与えない比較的小さな反射状態へ切り換わる。
【００１５】
遅延線８は、静磁気波遅延線（ＭＷＤＬ）であり、その非直線性及び周波数選択性信号伝達特性により非常に効果的な信号処理機能を与える。遅延線８は、２ＧＨｚと３ＧＨｚの周波数間に通常１ＧＨｚの通過帯域をもつ広帯域デバイスであるが、その製造に使用される材料に基づき狭帯域制限特性を示す。
遅延線８は、磁性媒体を通る信号伝播経路、即ちアルミナ又はサファイア基板上にエピタキシャル付着されたイットリウムアイアンガーネット（ＹＩＧ）の磁気フィルムを通る信号伝播経路を形成し、この磁気フィルムは、膜厚が１０μｍないし１００μｍである。遅延線８は、更に、この遅延線に送られた信号を結合して、フィルムに沿って伝播する対応する磁気波を発生すると共に、フィルム内でこれらの波を結合して、遅延線８から出力するための対応する遅延信号を発生するトランスジューサも組み込んでいる。遅延線８は、更に、その動作中に磁気ダイポールを整列し、即ちフィルムに磁気異方性を形成するために、フィルムに磁界を付与する磁石も備えている。
【００１６】
遅延線８は、比較的高い振幅を有する信号が送られたときに信号制限伝達特性を与え、この制限は、信号振幅に応答する動的な減衰として定義される。この制限は、遅延線８への所与の入力信号電力のときに生じ、入力電力がそれ以上増加しても、出力信号電力には対応する増加が生じず、例えば、制限が生じたときに入力電力が３ｄＢ増加しても、出力電力には対応的に１ｄＢの増加しか生じない。従って、制限は、入力信号が制限スレッシュホールド電力レベルを越えたときに、送られた入力信号電力に関して遅延線８に漸次生じる。
【００１７】
しかしながら、遅延線８における制限は、例えば、ダイオードリミッタにおいて生じるものとは異なる。ダイオードリミッタの場合には、リミッタは、それに与えられる帯域巾にわたり入力信号の全電力に応答する。従って、ダイオードリミッタに送られる入力信号の比較的強い第１成分であって、その制限スレッシュホールドより１０ｄＢ高い第１成分は、例えば、その余計な１０ｄＢだけ減衰されるが、入力信号の同時に存在する比較的小さな第２成分であってその第１成分に対してリミッタの通過帯域における異なる周波数の第２成分も、対応的にその余分な１０ｄＢだけ減衰されてしまう。
【００１８】
遅延線８は、上述したダイオードリミッタとは異なるように機能し、遅延線８は、それに送られてそれを経て伝播する入力信号の成分であってその周波数が数ＭＨｚ以上離れている成分を独立して制限する。これは、入力信号における第１周波数の強い信号成分は減衰によって既知のレベルに制限されるが、入力信号における第２周波数の弱い信号成分は対応的に減衰されないことを意味する。ここで、第１及び第２の周波数は相互に異なるものである。
【００１９】
回路１において、反射増幅器１０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、即ちＧａＡｓデバイス上のシリコンＪＦＥＴを備え、これは、反射回路１が動作すべき動作周波数レンジに適合するように選択される。参考としてここに取り上げる英国特許第ＧＢ２２８４３２３Ｂ号に開示されたように、このトランジスタは、フィードバック構成体により、その電流／電圧特性の直線領域内で動作し、大きな振幅をもつ受信信号を反射するように構成される。この動作モードにおいて、このトランジスタは、負抵抗として振舞う。このトランジスタをその電流／電圧特性の非直線的な比較的低利得の領域で更に動作させることにより、そこに送られる信号に搬送された変調を検出する検出器として機能することができる。
【００２０】
図２を参照すれば、反射増幅器１０が、破線５２で囲まれて詳細に示されている。反射増幅器１０は、電源５４と、シリコン又はＧａＡｓトランジスタ５８と、該トランジスタ５８の終端ネットワークを形成するキャパシタ６０及び抵抗器６２と、フィードバックキャパシタ６４と、トランジスタ５８のバイアスネットワークを形成するインダクタ６６及び抵抗器６８と、制御可能な電流源７０とを備えている。
【００２１】
遅延線８は、２つの信号接続ポートＴ１、Ｔ２を備え、ポートＴ１はアンテナ２に接続され、そしてポートＴ２は、トランジスタ５８のゲート電極５８ｇ及びキャパシタ６４の第１端子に接続される。電源５４は、トランジスタ５８のドレイン電極５８ｄ及びキャパシタ６０の第１端子に接続され、キャパシタ６０の第２端子は信号接地点に接続される。キャパシタ６４の第２端子は、ソース電極５８ｓ及び抵抗器６２の第１端子（その他方の端子は接地される）に接続されると共に、インダクタ６６及び抵抗器６８の直列接続体を経て電流源７０に接続される。スイッチング発振器７２も電流源７０に接続され、そこに方形波のスイッチング信号を供給する。
【００２２】
反射増幅器１０の動作は、スイッチング発振器７２において発生されて、増幅器１０の入力１２に加えられる方形波信号により制御される。その信号は、トランジスタ５８のドレイン／ソース電流を制御することにより、増幅器１０を比較的反射の多い状態と比較的反射の少ない状態との間で交互に切り換え、それにより、増幅器がその電流／電圧特性の異なる領域内で交互に動作するようにする。例えば、電源５４により与えられる電位を変えることにより、増幅器１０を制御する他の方法が使用できることは当業者により理解されるであろう。
【００２３】
回路１の動作において、反射増幅器１０により与えられる反射増幅は、４τの周期で切り換える方式で付勢又は消勢される。ただし、τは、遅延線８に加えられる信号が一つの波としてそこを伝播して、その後そこから出力の信号として再構成されるのに必要な時間周期である。アンテナ２と増幅器１０との間に信号伝播のための持続時間の時間遅延を導入することは、アンテナ２においてマッチングする不完全インピーダンスのために増幅器１０の方へアンテナ２により反射される信号が、増幅器１０が比較的反射の少ない状態にあって、それにより、回路１内で自発的な発振に対抗するときに、増幅器１０の後方に到達することを確保する。
【００２４】
出力放射線６は、多数の放射線成分から成り、すなわち、その周波数が照射放射線４の周波数により決定される搬送波成分と、その周波数が式１に従う周期τによって決まる周波数差ｆsidebandだけ照射放射線４の周波数からずれている側波帯放射線成分から成る。
ｆsideband＝ｎ／４τ            式１
ただし、ｎは整数であり、ｎ＝１において比較的最大振幅の成分が発生する。
【００２５】
アンテナ２及び反射増幅器１０はできるだけ厳密に相互にインピーダンス整合するように構成されているが、反射信号の少量の部分が再反射信号としてアンテナ２により反射されて遅延線８を通して反射増幅器１０へ戻される。
【００２６】
しかしながら、再反射信号がｔ＝３τにおいて反射増幅器１０に到達した時、反射増幅器１０は依然として比較的無反射の状態にあり、ｔ＝４τになるまで増幅器１０はこの状態を維持するであろう。そこで、反射増幅器１０が比較的無反射の状態の時に遅延線８と適切にインピーダンス整合していると仮定した場合には、アンテナ２からの望ましくない再反射信号は比較的無反射の状態の間だけ反射増幅器１０に入射するであろう。
【００２７】
回路１の動作モードは、アンテナ２のインピーダンス整合とそれに関連して回路１内で生じる自発的な自己発振の可能性が低下することに関係なく、＋３０ｄＢに近い反射ゲートの比較的高いレベルが得られることを確保する。
【００２８】
回路１が照射放射線４の幾つかの放射線成分を同時に受け取り、その一つ以上の成分が回路１に過負荷を生じるのに十分なパワーを有するものであり、それが無減衰公称増幅を与えていると仮定した場合に、遅延線８は、増幅器１０の過負荷効果に対抗するように過負荷成分の周波数において選択的に減衰を与えるだろう。非線型信号の混合が増幅器１０内で生じて、アンテナ２から発生された放射線成分の複雑でかつ潜在的に不明確なスペクトルを生じる、すなわち、相互変調アーティファクトを生じさせるので、過負荷を回避することが有利である。上述したように、遅延線８は、回路１が受け取った放射線成分のパワーが遅延線８の特定により決まるスレッシュホールドパワーレベルを超えるときに、そのような減衰を選択的に与える。
【００２９】
この特性は、例えば、海洋ブイに反射回路１が組みこまれた場合に重要である。この海洋ブイは、様々な距離だけ離れた幾つかの海洋船から同時に質問を受けることができる。回路において過負荷を回避し、それにより一つ以上の船がブイを認識できない状況に対抗して、すべての船がブイに同時に質問をするかどうかに係わらず、ブイがすべての船により検出可能であることを確保する。
【００３０】
回路１が照射放射線４の幾つかの放射線成分を同時に受け取り、その放射線成分の一つ以上が、もし無減衰公称増幅が与えられるとすれば、スレッシュホールドを超えるのに十分なパワーを有するが過負荷を生じないものである場合に、遅延線８は、これらの強い成分の減衰を選択に与え、それにより、回路１に選択的な信号圧縮特性を与える。この機能は、回路が、例えば、比較的遠いソースと近いソースから質問される場合に有用である。この場合、弱い出力放射線だけが近いソースに応答することが要求され、強い出力放射線が遠いソースに応答することが要求される。
【００３１】
遅延線８を通過する際の伝送損失は、反射増幅器１０が２５ｄＢの反射利得を与えて発生された出力放射線６に含まれる側波帯放射線成分について０ｄＢ以上の大きさを達成する場合には、７．５ｄＢよりも小さいものでなければならない。
【００３２】
遅延線にほとんど依存しない反射回路構成が、図３において１００で示されている。回路１００は、回路１を組みこんでおり、さらに、一対のスイッチ１０２、１０４及び一対の伝達増幅器１０６、１０８を有している。スイッチ１０２、１０４及び増幅器１０６、１０８は、図１に示された回路１のアンテナ２と遅延線８との間に挿入されている。スイッチ１０２、１０４は、それぞれ制御入力１２０、１２２により制御され、その制御入力には、４τの周期を有する方形波信号が加えられ、その方形波信号は、増幅器１０を制御するために加えられた信号と同期している。２つのスイッチ１０２、１０４は、回路１００のアンテナ２と遅延線８との間に２つの信号経路、すなわち、第１信号経路と第２信号経路を形成する。回路１００の動作は、図１に記載された回路について上述したものと実質的に同じである。この回路１００において、遅延線損失の効果は、以下の理由により排除される。
（ｉ）アンテナが照射放射線４を受け取るのに応答してそのアンテナにおいて発生された入力信号は、遅延線８に加えられる前に伝達増幅器１０８により増幅される。
（ii）遅延線８を通過した反射増幅器１０からの反射され増幅された信号は、第２経路を通過し、そこで、アンテナ２に加えられる前に伝達増幅器１０６により増幅され、アンテナから放射線として放出される。
【００３３】
図４を参照すると、本発明による別の反射回路が２００により示されている。回路２００は、反射増幅器１０ではなくて２つの伝達増幅器２２６、２２８を使用している。回路２００は、第１伝達増幅器２２６、遅延線８及び第２伝達増幅器から成り、それらは、スイッチ２３０を挟んで直列に接続され、そのスイッチは、アンテナ２に接続されたワイパを有している。スイッチ２３０は、その入力２３２に方形波信号を加えることにより動作され、その方形波信号は、遅延線８のＴ１入力に加えられてそのＴ１出力へ伝播する信号についての周期τの２倍に等しい周期を有する。スイッチ２３０が図４に示される位置にある場合には、アンテナ２において照射放射線４を受け取るのに応答して発生された入力信号は、時間ｔ＝０において第１増幅器を通過してそこで増幅された後、遅延線８に入る。時間ｔ＝τの後、遅延線８が「フル」になり、スイッチ２３０が方形波信号により別の位置に切り換えられ、遅延線８は、その後、遅延された信号、すなわち、増幅後の入力信号の一部を含む。遅延された信号は、遅延線８から出力されると、第２増幅器２２８により増幅され、スイッチを通過して、アンテナ２から出力放射線６として放出される。遅延された信号は、ｔ＝τからｔ＝２τまでの間に放出され、その後、遅延線８で遅延された信号のすべてがアンテナ２に到達しまうと、スイッチ２３０が元の位置に切り換えられて上述したプロセスが繰返される。
【００３４】
不完全なインピーダンス整合のためにアンテナ２から反射された信号はいずれも、第１増幅器２２６に到達できない。というのは、スイッチ２３０は、動作時に、アンテナ２を第２増幅器２２８の出力に接続するからである。従って、アンテナ２から反射された信号はいずれも、伝達増幅器２２８の逆絶縁／出力整合で消散される。上述したようなスイッチ２３０、増幅器２２６、２２８及び遅延線８で構成されるループを周期的に切断する結果として、回路２００内部の自発的な閉ループ発振の状態が排除される。結果として、スイッチ２３０により適当な絶縁が達成できると仮定すれば、自発的発振の恐れもなくアンテナ２において達成されたインピーダンス整合に無関係に高いレベルの利得を使用することができる。例えば、実際のテストによれば、増幅器２２６、２２８がそれぞれ２５ｄＢの利得を有し、遅延線８が、１０ｄＢの挿入損失を有し、アンテナ２が０ｄＢの戻り損失を有する場合には、出力放射線の側波帯成分が、１〜４ＧＨｚの動作周波数範囲について照射放射線４の搬送波成分よりも高い＋３０ｄＢのレベルになる。これは、回路２００に、従来の反射回路に比べて、かなり拡大した動作範囲を与える。
【００３５】
回路２００において、遅延線８を組み込むことは、回路１と同様に過負荷に対抗して圧縮を与える周波数選択減衰特性を与えることを確保する。
【００３６】
図５を参照すると、本発明による別の反射回路が３００により示されている。それは、回路２００から派生したもので、更に２つのスイッチ３０２、３０４を有し、それらのスイッチは、関連する方形波制御信号で動作し、その制御信号の周期は、遅延線時間τの周期の２倍である。回路３００において、照射放射線４を受け取るのに応答して発生された入力信号は、２つの伝達増幅器２２６、２２８により増幅され、その後、時間ｔ＝０において遅延線８に送られる。増幅された信号が、時間ｔ＝τにおいて遅延された信号として遅延線８から発生されると、スイッチ２３０、３０２、３０４が状態を変えて遅延された信号を、アンテナにより出力放射線６として放出される前に、伝達増幅器２２６、２２８を通して送る。この構成では、２つのスイッチ３０２を含めることにより、回路３００の増幅を、回路２００の増幅に比べて２倍にできることは理解できるであろう。
【００３７】
上述した本発明の実施例の各々には、アンテナ、遅延線及び増幅器組立体が組み込まれていることは理解されるであろう。増幅器組立体は、自発的発振の発生に対抗するように接続された１つ以上の反射増幅器及び伝達増幅器を組み込んでいる。各実施例では、遅延線は遅延素子として機能し、受信した照射放射線に応答して発生された入力信号の一部を選択する。この入力信号の一部は、τの周期的持続時間を有する。遅延線すなわち遅延線８は、上述したように、同時にその周波数選択制限機能を与える。ＭＷＤＬとして動作する遅延線８は、この機能を与える従来の方法であるが、入力信号の一部を遅延する同様の特性を持つ任意の信号遅延装置又は組立体が使用できる。別の信号遅延装置は、選択的制限機能を電気的に与える関連の電子信号圧縮回路と接続された表面音響波遅延線（ＳＡＷ）で構成されてもよいが、そのような回路は、ＭＷＤＬに比べてかなり複雑である。これについては後で詳述する。
【００３８】
上述した実施例において、回路１、１００、２００、３００は、データ変調を加えて、データにより出力放射線が変調されるように更に修正されてもよい。このような変調は、１以上の振幅、周波数及び位相の変調を含んでいてもよい。使用される変調の各タイプについて、出力放射線６は、「オン−オフキーされ（on-off  keyed）」、それにより、付加的な変調から生じる関連の側波帯が式２及び３により与えられるように照射放射線４の周波数からずれた周波数において生じるようになっている。
ｆsideband＝１／４τ            式２
ｆsideband＝１／２τ            式３
ただし、式２及び３は、それぞれ振幅及び周波数／位相の変調に関係する。無データ変調動作についての式１により与えられるように側波帯のパワーは、変調が加えられると減少することは理解されるであろう。この減少のレベルは、使用される変調技術及びデータ転送レートに依存するだろう。
【００３９】
上述したデータ変調は、アナログ情報を運ぶ信号、例えば、反射回路に固有のアナログパイロットトーンを使用する変調を含んでもよく、それにより、質問ソースが、受信した放射線に加えられたデータ変調を復号することにより、反射回路のどのカテゴリがその質問に応答しているかを識別することが可能になる。
【００４０】
データ変調は、反射回路１、１００、２００、３００に接続されて反射増幅器１０及び伝達増幅器１０６、１０８、２２６、２２８のうちの一つ以上においてバイアス電流を変調する付加的な変調回路を使用することにより、加えられてもよい。例えば、変調は、スイッチング発振器７０を周期的に不能にするように加えられ、それにより、反射増幅器１０が時間周期４τ、すなわち、スイッチング発振器７０からの出力のサイクル周期、の整数倍である時間周期だけ比較的無反射の状態となる。
【００４１】
本発明による反射回路は、周波数選択フィルタリングを行うけれども反射利得に大きな増加を与えており、それにより、擬似受動トランスポンダタグに使用するのに理想的に適したものにされる。結果として、与えられたレベルの照射放射線搬送波パワーについて、これまで可能であったものに比べてはるかに大きな距離にわたってタグを動作させることが可能である。さらに、その周波数選択特性は、相互に異なる周波数で動作するとともにタグに大幅に異なる照射放射線パワーを与える近い方と遠い方の質問ソースにより同時に質問された場合に、タグにおける過負荷に対抗することができる。
【００４２】
回路１、１００、２００、３００は、その非常に高い反射利得、ほぼ＋３０ｄＢ、のために、非常に大きなエコー面積を与えており、それにより、レーダーチャフ又はレーダーマーカービーコンとして使用するのに理想的に適したものになっている。このような用途では、時間遅延τは、できるだけ短く選択され、それにより、側波帯が加えられた照射放射線の搬送波周波数からできるだけ遠く、又は、少なくともその側波帯が照射放射線を与えるレーダーシステムの帯域幅の外側にくるように十分遠くに離れるように変位されている。
【００４３】
上述した回路１、１００、２００、３００に対して本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができることは、当業者により理解されるであろう。従って、上記実施例では、遅延線８は、ＭＷＤＬとして実施されているが、ＭＷＤＬに比べて同等の機能特性を与える他のタイプの遅延線を使用してもよい。例えば、上述したように、他のタイプの遅延線は、入力信号が供給されるバンドパスフィルタのアレイを含み、各フィルタにそれ自身の関連の振幅圧縮手段が設けられてもよい。フィルタの出力は合算されて、表面音響波（ＳＡＷ）遅延線、すなわち、遅延した出力信号を発生するために遅延線又は光学遅延線として動作する長い同軸ケーブルに送られる。関連のフィルタを有するこのような別のタイプの遅延線は、上述したＭＷＤＬ装置よりも複雑である。上記の光学遅延線の場合には、加えられた入力電気信号を光源を使用して光信号に変換し、光案内経路に沿って伝播した後光遅延線の出力において電気信号へ戻される、対応する光放射線を発生する必要がある。ＳＡＷ遅延線はコンパクトで比較的大きな遅延時間、ほぼ数μsec、を与えることができるが、比較的低い周波数の帯域幅にわたってしか動作できない。このような装置は、トランスポンダの用途に使用するのに理想的に適しているが、レーダーチャフの場合には、数ＧＨｚの大きな帯域幅にわたる動作が必要とされる。従って、大きな帯域幅を有するバルク音響波装置のような他の装置も使用してもよい。しかしながら、ＭＷＤＬは、６ＧＨｚまでの動作周波数に対して帯域幅が広く損失が小さいという利点を有するので特に有用である。
【００４４】
更に、本発明による反射回路は、１以上の増幅段及び１以上のスイッチを含む多くの形態を取ることができることは理解されるであろう。さらに、２つの別のアンテナ素子、すなわち、照射放射線４を受け取る第１アンテナ素子及び出力放射線６を発生する第２アンテナ素子を使用することもできる。例えば、図３の実施例では、第１アンテナ素子が増幅器１０８の入力に直接接続され、第２アンテナ素子が増幅器１０６２接続され、それにより変形した回路を与えている。このような変形した回路は、スイッチ１０２の必要性を排除し、それにより、回路１００のスイッチング損失を減少させる。回路２００では、第１アンテナ素子が好ましくはスイッチ２３０を介して増幅器２２６に接続され、第２アンテナ素子が増幅器２２８の出力に直接接続されている。そのスイッチは回路２００の受信側に配置するのが好ましい。というのは、入力信号は、これが低パワー動作スイッチの使用を可能にするにつれて、増幅されるからである。
【００４５】
最後に、図５に示された実施例において、スイッチ２３０をスイッチ３０２、３０４に直接接続された別個のアンテナ素子で置き換えてもよい。２つのアンテナ素子を使用する上述した実施例のすべてにおいて、使用されるスイッチは、第２アンテナ素子と第１アンテナ素子の間で交差接続された信号が望ましくない自発的な回路発振を生じるのを防止するように動作する。回路発振のこのような抑制は、第１アンテナ素子が放射線を発生しているときにはいつでも第１アンテナ素子が回路の入力から効果的に絶縁され、これにより、２つの素子を、実用されているものよりも物理的に近い位置に配置することができるので、大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態による反射回路の回路図である。
【図２】  図１に示す反射回路に組み込まれる反射増幅器の回路図である。
【図３】  本発明の第２実施形態による反射回路の回路図である。
【図４】  本発明の第３実施形態による反射回路の回路図である。
【図５】  本発明の第４実施形態による反射回路の回路図である。
【図１】
0004307722.tif 000002
【図２】
0004307722.tif 000003
【図３】
0004307722.tif 000004
【図４】
0004307722.tif 000005
【図５】
0004307722.tif 000006