特許 6803988 電力増幅器及び送信出力補正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6803988

(24)【登録日】2020年12月3日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】電力増幅器及び送信出力補正方法

(51)【国際特許分類】

   H03G 3/12 20060101AFI20201214BHJP

   H03G 3/30 20060101ALI20201214BHJP

   H03G 1/04 20060101ALI20201214BHJP

   G01S 7/35 20060101ALI20201214BHJP

   G01S 13/34 20060101ALI20201214BHJP

【ＦＩ】

   H03G3/12 D

   H03G3/30 E

   H03G1/04

   G01S7/35

   G01S13/34

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-534455(P2019-534455)

(86)(22)【出願日】2018年7月26日

(86)【国際出願番号】JP2018028122

(87)【国際公開番号】WO2019026769

(87)【国際公開日】20190207

【審査請求日】2020年1月17日

(31)【優先権主張番号】特願2017-149979(P2017-149979)

(32)【優先日】2017年8月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100093104

【弁理士】

【氏名又は名称】船津 暢宏

(72)【発明者】

【氏名】桑原 正道

(72)【発明者】

【氏名】内村 豪寿

【審査官】 渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３１２１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０４３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０５１９４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００９７０９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−３２１６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｇ ３／１２

Ｈ０３Ｇ １／０４

Ｈ０３Ｇ ３／３０

Ｇ０１Ｓ ７／３５

Ｇ０１Ｓ １３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

短波帯ドップラレーダ用の電力増幅器であって、
周波数変調連続波の入力信号を、設定された減衰値に基づいて減衰する減衰器と、
前記減衰された信号を増幅する増幅素子と、
前記増幅された信号の電力を検出すると共に、前記信号を送信出力する電力検出器と、
前記検出された電力に基づいて特定の減衰値により前記減衰器を制御する制御部とを備え、
前記減衰器は、レーダ観測開始時には減衰値として特定の値が設定され、
前記制御部は、前記入力信号の帯域に禁止帯域が含まれる場合、前記検出した電力から送信出力が停止する送信間欠区間を検出すると、前記減衰器に前記特定の値よりも大きい第１の減衰値を設定して、送信出力が低下しない程度の時間で、予め定めた第１の期間において、前記第１の減衰値に基づいて減衰動作を行い、前記第１の期間が終了すると、再び前記特定の値に基づいて減衰動作を行うよう前記減衰器を制御することを特徴とする電力増幅器。

【請求項2】

制御部は、第１の期間に続き、送信出力がほぼ安定するまでの期間である第２の期間において、電力検出器により検出された電力に応じて電力の変動を抑制する減衰値を減衰器に設定して、前記電力に応じた減衰動作を行うよう前記減衰器を制御することを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。

【請求項3】

制御部は、第２の期間において、設定されたサンプリング間隔で検出された電力に応じた減衰値を減衰器に設定することを特徴とする請求項２記載の電力増幅器。

【請求項4】

周波数変調連続波の入力信号を増幅する電力増幅器における送信出力補正方法であって、
前記入力信号の帯域に禁止帯域が含まれる場合に、
制御部では、レーダ観測開始時に、減衰器に減衰値として特定の値を設定し、電力検出器で検出した電力から送信出力が停止する送信間欠区間を検出すると、前記減衰器に前記特定の値よりも大きい第１の減衰値を設定して、送信出力が低下しない程度の時間で、予め定めた第１の期間において、前記第１の減衰値に基づいて減衰動作を行い、前記第１の期間が終了すると、再び前記特定の値に基づいて減衰動作を行うよう前記減衰器を制御することを特徴とする送信出力補正方法。

【請求項5】

制御部では、第１の期間に続き、送信出力がほぼ安定するまでの期間である第２の期間において、電力検出器により検出された電力に応じて電力の変動を抑制する減衰値を減衰器に設定して、前記電力に応じた減衰動作を行うよう前記減衰器を制御することを特徴とする請求項４記載の送信出力補正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ドップラレーダ用の電力増幅器に係り、特に送信間欠区間におけるリンギングの影響を抑制し、送信出力を規定レベル内に抑えて安定した観測を実現することができる高出力の電力増幅器及び送信出力補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

〔先行技術の説明〕
ドップラレーダは、送信信号と受信信号の周波数差に基づいて、対象物までの距離や移動速度を測定するものである。
短波帯ドップラレーダには、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave；周波数変調連続波）変調された連続波を用いるものがある。

【0003】

〔ＦＭＣＷレーダ装置の概略構成：図６〕
ＦＭＣＷ方式のレーダ（ＦＭＣＷレーダ装置）装置の概略構成について図６を用いて説明する。図６は、ＦＭＣＷレーダ装置の概略構成図である。
図６に示すように、ＦＭＣＷレーダ装置５０は、信号生成部５１と、送信側の電力増幅器５２と、送信アンテナ５３と、受信アンテナ５４と、受信側の電力増幅器５５と、ミキサ回路５６と、出力端子５７とを備えている。

【0004】

図６に示すＦＭＣＷレーダ装置では、信号生成部５１で、所定のチャープ信号（掃引信号）が繰り返し生成され、電力増幅器５２で、チャープ信号が所定の送信出力まで増幅され、送信アンテナ５３から増幅された信号が出力される。

【0005】

そして、受信アンテナ５４で、対象物によって反射された信号が受信され、受信側の電力増幅器５５で増幅されてミキサ回路５６に入力され、増幅された受信信号と、信号生成部５１からのチャープ信号が乗算されて、対象物までの距離に応じた周波数の信号が生成され、出力端子５７からレーダ出力として出力される。

【0006】

〔電源回路：図７〕
送信信号を増幅する増幅素子及び送信部に電力を供給する電源回路の構成について図７を用いて説明する。図７は、電源回路の概略構成図である。
図７に示すように、電源回路は、電源部に接続するトランス部４１と、ダイオード部４２と、チョークコイル４３と、コンデンサ４４とを備えている。
電源回路は、トランス部４１で電圧を変換し、ダイオード部４２、チョークコイル４３、コンデンサ４４で整流及び平滑化を行って図６に示した電力増幅器５２の増幅素子に電力を出力する。

【0007】

〔送信出力のリンギング：図８〕
ここで、送信信号のチャープ帯域に禁止周波数帯域が含まれている場合には、図６に示したＦＭＣＷレーダ装置５０はその区間において送信を停止するため、チャープの途中で瞬間的な送信間欠区間が生じる。
このとき、送信部（送信側の電力増幅器５２）に電力を供給する電源回路のチョークコイルの揺れによって、送信出力にリンギングが発生する。

【0008】

ここで、従来の電力増幅器の出力信号におけるリンギングについて図８を用いて説明する。図８は、従来の電力増幅器における送信出力を示す説明図であり、（ａ）は送信動作のオン／オフ、（ｂ）は送信出力波形、（ｃ）は送信信号の周波数と送信状態を示している。
図８（ａ）（ｃ）に示すように、チャープ信号の帯域に禁止周波数帯域が含まれている場合、信号生成部５１の出力が当該区間においてオフとなる。
これにより、（ｃ）に示すように、禁止周波数帯域は送信されず、間欠区間となる。

【0009】

このように送信区間中に間欠的に送信動作を停止した場合、電源回路に含まれるチョークコイル４３の揺れによって、送信出力にリンギングが発生する。
そして、図８（ｂ）に示すように、送信再開のタイミングが揺れのピークに重なった場合には、送信出力が瞬間的に規定値をオーバーしてしまう。

【0010】

電力増幅器を用いる一般的なシステム（例えば無線機等）の場合、通常、ＡＬＣ（Auto matic Level Control；自動レベル制御）機能が搭載されており、送信電力を検出器によって検出し、検出値に応じて、信号入力段に実装された減衰器（ＡＴＴ：Attenuator）の減衰量を調整することで、送信出力を常に一定に保っている。

【0011】

しかし、ＡＬＣを動作させると、常に入力信号レベルに変化を与えることになるため、レーダシステムにおいては、信号解析に悪影響を及ぼす危険性がある。
そのため、レーダ観測中はＡＬＣを動作させず、ＡＴＴには固定値を設定しておくのが一般的であり、観測中に発生した送信出力の変動については、ＡＬＣで補正を行うことはできない。

【0012】

また、電源回路側で対応しようとすると、ドップラレーダの送信信号が１０ｋＷを超えるクラスの電力増幅器の場合には、大容量の安定化電源を特注しなければならず、コストが増大してしまう。

【0013】

〔関連技術〕
尚、レーダ装置や電源装置に関する従来技術としては、特開２０１１−１２７９２３号公報「レーダシステム」（特許文献１）、特開２００６−５０５１０号公報「情報処理装置、無線モジュール、電子制御装置、電子制御方法、電子制御プログラム及び記録媒体」（特許文献２）、特開２００９−１４１９０１号公報「無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラム」（特許文献３）がある。

【0014】

特許文献１には、ＦＭＣＷレーダシステムにおいて、電圧制御発振器の周波数非線形性や周波数偏差を補正することが記載されている。
特許文献２には、通信装置における消費電力を低減する情報処理装置が記載されており、通信装置はパワーアンプを備え、周期的に送信や受信を行うことが記載されている。
特許文献３には、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したＤＦＳ機能を実現する通信装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２０１１−１２７９２３号公報

【特許文献2】特開２００６−５０５１０号公報

【特許文献3】特開２００９−１４１９０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

上述したように、従来の電力増幅器では、チャープ信号の送信動作を中断する間欠区間においてリンギングが生じ、送信再開時に、送信出力が規定値を超えてしまい、観測が中断してしまうという問題点があった。

【0017】

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、送信間欠区間におけるリンギングの影響を抑制し、送信出力を規定レベル内に抑えて、安定した観測を行うことができる電力増幅器及び送信出力補正方法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】

【0018】

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、短波帯ドップラレーダ用の電力増幅器であって、周波数変調連続波の入力信号を、設定された減衰値に基づいて減衰する減衰器と、減衰された信号を増幅する増幅素子と、増幅された信号の電力を検出すると共に、信号を送信出力する電力検出器と、検出された電力に基づいて特定の減衰値により減衰器を制御する制御部とを備え、減衰器は、レーダ観測開始時には減衰値として特定の値が設定され、制御部は、入力信号の帯域に禁止帯域が含まれる場合、検出した電力から送信出力が停止する送信間欠区間を検出すると、減衰器に前記特定の値よりも大きい第１の減衰値を設定して、送信出力が低下しない程度の時間で、予め定めた第１の期間において、第１の減衰値に基づいて減衰動作を行い、第１の期間が終了すると、再び特定の値に基づいて減衰動作を行うよう減衰器を制御することを特徴としている。

【0019】

また、本発明は、上記電力増幅器において、制御部は、第１の期間に続き、送信出力がほぼ安定するまでの期間である第２の期間において、電力検出器により検出された電力に応じて電力の変動を抑制する減衰値を減衰器に設定して、電力に応じた減衰動作を行うよう前記減衰器を制御することを特徴としている。

【0020】

また、本発明は、上記電力増幅器において、制御部は、第２の期間において、設定されたサンプリング間隔で検出された電力に応じた減衰値を減衰器に設定することを特徴としている。

【0021】

また、本発明は、周波数変調連続波の入力信号を増幅する電力増幅器における送信出力補正方法であって、入力信号の帯域に禁止帯域が含まれる場合に、制御部では、レーダ観測開始時に、減衰器に減衰値として特定の値を設定し、電力検出器で検出した電力から送信出力が停止する送信間欠区間を検出すると、減衰器に特定の値よりも大きい第１の減衰値を設定して、送信出力が低下しない程度の時間で、予め定めた第１の期間において、第１の減衰値に基づいて減衰動作を行い、第１の期間が終了すると、再び特定の値に基づいて減衰動作を行うよう減衰器を制御することを特徴としている。

【0022】

また、本発明は、上記送信出力補正方法において、制御部では、第１の期間に続き、送信出力がほぼ安定するまでの期間である第２の期間において、電力検出器により検出された電力に応じて電力の変動を抑制する減衰値を減衰器に設定して、前記電力に応じた減衰動作を行うよう前記減衰器を制御することを特徴としている。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、短波帯ドップラレーダ用の電力増幅器であって、周波数変調連続波の入力信号を、設定された減衰値に基づいて減衰する減衰器と、減衰された信号を増幅する増幅素子と、増幅された信号の電力を検出すると共に、信号を送信出力する電力検出器と、検出された電力に基づいて特定の減衰値により減衰器を制御する制御部とを備え、減衰器は、レーダ観測開始時には減衰値として特定の値が設定され、制御部は、入力信号の帯域に禁止帯域が含まれる場合、検出した電力から送信出力が停止する送信間欠区間を検出すると、減衰器に前記特定の値よりも大きい第１の減衰値を設定して、送信出力が低下しない程度の時間で、予め定めた第１の期間において、第１の減衰値に基づいて減衰動作を行い、第１の期間が終了すると、再び前記特定の値に基づいて減衰動作を行うよう減衰器を制御する電力増幅器としているので、送信間欠区間後の送信再開時に電源回路のリンギングの影響によって送信出力が規定値を超えてしまうのを防ぐことができ、送信出力を安定させて、良好なレーダ観測を行わせることができる効果がある。

【0024】

また、本発明によれば、制御部は、第１の期間に続き、送信出力がほぼ安定するまでの期間である第２の期間において、電力検出器により検出された電力に応じて電力の変動を抑制する減衰値を減衰器に設定して、電力に応じた減衰動作を行うよう減衰器を制御する上記電力増幅器としているので、送信出力を一層安定させることができる効果がある。

【0025】

また、本発明によれば、制御部は、第２の期間において、設定されたサンプリング間隔で検出された電力に応じた減衰値を減衰器に設定する上記電力増幅器としているので、サンプリング間隔を短く設定すれば、きめ細かく電力を検出して、送信電力を更に安定させることができる効果がある。

【0026】

また、本発明によれば、周波数変調連続波の入力信号を増幅する電力増幅器における送信出力補正方法であって、入力信号の帯域に禁止帯域が含まれる場合に、制御部では、レーダ観測開始時に、減衰器に減衰値として特定の値を設定し、電力検出器で検出した電力から送信出力が停止する送信間欠区間を検出すると、減衰器に特定の値よりも大きい第１の減衰値を設定して、送信出力が低下しない程度の時間で、予め定めた第１の期間において、第１の減衰値に基づいて減衰動作を行い、前記第１の期間が終了すると、再び前記特定の値に基づいて減衰動作を行うよう減衰器を制御する送信出力補正方法としているので、送信間欠区間後の送信再開時に電源回路のリンギングの影響によって送信出力が規定値を超えてしまうのを防ぐことができ、送信出力を安定させて、良好なレーダ観測を行わせることができる効果がある。

【0027】

また、本発明によれば、制御部では、第１の期間に続き、送信出力がほぼ安定するまでの期間である第２の期間において、電力検出器により検出された電力に応じて電力の変動を抑制する減衰値を減衰器に設定して、電力に応じた減衰動作を行うよう減衰器を制御する上記送信出力補正方法としているので、送信出力を一層安定させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第１の電力増幅器の概略構成ブロック図である。

【図2】第１の電力増幅器における送信出力を示す説明図である。

【図3】第２の電力増幅器の動作を示す説明図である。

【図4】応用例の送信出力波形を示す説明図である。

【図5】第３の電力増幅器における減衰量の制御を示す説明図である

【図6】ＦＭＣＷレーダ装置の概略構成図である。

【図7】電源回路の概略構成図である。

【図8】従来の電力増幅器における送信出力を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
〔実施の形態の概要〕
本発明の第１の実施の形態に係る電力増幅器（第１の電力増幅器）は、送信出力の電力を検出する電力検出器と、検出された電力に基づいて減衰器を制御する制御部とを備え、制御部が、検出された電力に基づいて送信出力の停止を検知すると、リンギングによる送信出力の増大を相殺する特定の減衰値で減衰器を一定時間強制的に動作させるようにしており、送信禁止周波数でチャープ信号の送信を中断した後の、送信再開時における出力オーバーを防ぎ、送信出力を規定レベル内に抑えて、安定した観測を実現できるものである。

【0030】

また、本発明の第２の実施の形態に係る電力増幅器（第２の電力増幅器）は、制御部が、送信出力の停止を検知すると、リンギングによる送信出力の増大を相殺する特定の値で減衰器を一定時間強制的に動作させ、更にその後、特定時間に亘って、減衰器を送信出力電力に応じた減衰値で動作するＡＬＣ動作を行わせるようにしており、送信再開時の出力オーバーを防ぐと共に、送信出力の落ち込みを抑え、更にその後の送信出力を安定させることができるものである。

【0031】

〔第１の実施の形態に係る電力増幅器の構成：図１〕
第１の電力増幅器の構成について図１を用いて説明する。図１は、第１の電力増幅器の概略構成ブロック図である。
第１の電力増幅器は、図６に示したようなＦＭＣＷ方式の短波帯ドップラレーダの送信側で用いられる電力増幅器であり、図１に示すように、減衰器（ＡＴＴ）１１と、増幅素子１２と、電力検出器１３と、制御部１４とを備えている。

【0032】

第１の電力増幅器及び後述する第２、第３の電力増幅器は、禁止周波数帯域が含まれるチャープ信号を増幅するものであり、禁止周波数帯域においては信号生成部からの出力が停止され、この区間では送信出力はオフとなる。

【0033】

減衰器１１は、入力されたチャープ信号を、制御部１４から設定された減衰値に基づいて減衰する。通常、チャープ信号の送信時（レーダ観測時）には、減衰値は予め設定された固定値となっている。固定値は、請求項に記載した特定の減衰値に相当する。

【0034】

増幅素子１２は、入力されたチャープ信号を増幅し、送信信号として出力する。
電力検出器１３は、方向性結合器等で構成され、増幅素子１２で増幅された信号を送信アンテナに出力すると共に、送信出力の電力を検出して制御部１４に出力する。

【0035】

制御部１４は、第１の電力増幅器の特徴部分であり、電力検出器１３で検出された電力に基づいて、減衰器１１の減衰量を制御する。
具体的には、第１の電力増幅器の制御部１４は、レーダ観測時には、ＡＬＣ機能をオフとして、減衰器１１の減衰値を従来と同様の固定値に設定するが、電力検出器１３からの電力に基づいて、送信出力が停止したことを検知すると、送信再開時に出力オーバーとならないよう、減衰器１１に固定値よりも大きい減衰値を設定し、予め設定された特定時間が経過するまで当該減衰値に基づく減衰量で強制的に動作させる。当該減衰値は、送信電力の変動を抑制する値が設定される。
制御部１４の動作については、後述する。

【0036】

〔第１の電力増幅器の動作：図２〕
次に、第１の電力増幅器の動作について図２を用いて説明する。図２は、第１の電力増幅器における送信出力を示す説明図であり、（ａ）は送信動作のオン／オフ、（ｂ）は送信出力波形、（ｃ）は送信信号の周波数と送信状態を示している。
図２（ａ）及び（ｃ）は、上述した図８と同様であり、チャープ信号を生成する信号生成部からの出力が、帯域に含まれる禁止周波数の帯域でオフとなって送信出力がオフとなり、禁止周波数帯域が終わると、チャープ信号の送信が再開される。
禁止周波数帯域は、送信動作が行われない間欠区間となる。

【0037】

図２（ｂ）に示すように、第１の電力増幅器では、レーダ観測時に、チャープ信号の送信開始（レーダ観測開始）から間欠区間に入るまでは、減衰器１１には固定値が設定されているため、減衰器１１は常に一定の減衰量で減衰動作を行うようになっている（固定ＡＬＣと称するものとする）。固定ＡＬＣ区間では、送信出力はほぼ一定となる。

【0038】

そして、禁止周波数帯域に入って送信動作がオフになると、電力検出器１３で検出される送信電力が０（ゼロ）となり、制御部１４は、それに基づいて、送信動作の停止（間欠区間の開始）を検知する。
制御部１４は、送信動作の停止を検知すると、減衰器１１に、予め記憶している特定の減衰値（第１の減衰値）を設定し、予め記憶している特定時間（第１の時間、第１の期間）が経過するまで第１の減衰値に基づく減衰量（第１の減衰量）で入力信号を減衰するよう制御する。

【0039】

ここで、第１の減衰値は、固定ＡＬＣにおける減衰値（固定値）よりも大きい値であり、送信動作の間欠区間において電源回路のチョークコイルで発生するリンギングの影響をできるだけ相殺する値に設定される。つまり、第１の減衰値は、電源の揺れのピークが送信再開のタイミングと重なった場合にも、送信出力が規定値を超えないような値に設定されている。
第１の減衰値は、予め実験的に求められて、制御部１４に記憶されるものであり、電源回路の特性や間欠区間の長さ等に応じて最適な減衰値が記憶されている。

【0040】

第１の減衰値は、リンギングの影響を完全に相殺する値が最適ではあるが、不完全であっても送信電力の変動を抑制できれば効果が得られるものであり、送信電力が若干規定値をオーバーしても、下回ってもよい。

【0041】

同様に、第１の減衰値に基づく減衰動作を行わせる第１の期間の長さも、予め実験的に求められ、制御部１４に記憶されているものである。
第１の期間は、リンギングの影響を十分吸収できると共に、送信出力が極度に低下しない程度の時間に設定されるものである。

【0042】

第１の減衰値に基づいて減衰を行う動作を強制ＡＬＣと称する。
図２（ｂ）に示すように、減衰器１１は、間欠区間に入るまでは固定ＡＬＣで動作し、間欠区間に入って送信出力が停止すると、強制ＡＬＣで動作を行う。但し、強制ＡＬＣ期間の内、チャープ信号が入力されない間欠区間は、送信信号は出力されず、送信間欠区間となる。
図２（ｂ）では、減衰器１１に設定される減衰値に対応して、固定ＡＬＣ、強制ＡＬＣの期間を示している。

【0043】

図２（ｂ）において破線で示すように、従来は、送信再開時にリンギングの影響で送信出力電力が規定値を超えてしまっていたが、第１の電力増幅器では、間欠区間に入ると、制御部１４が、減衰器１１に、固定ＡＬＣの減衰量よりも大きい第１の減衰量で、強制的に入力信号を減衰させる強制ＡＬＣの動作を第１の期間に亘って行わせることにより、送信再開時に送信出力が規定値を超えないように制御することができるものである。
これにより、送信出力オーバーによる観測中断を防ぐことができる。

【0044】

そして、第１の期間が終了すると（第１の時間が経過すると）、制御部１４は、再び固定ＡＬＣの減衰値を減衰器１１に設定して、固定値での減衰動作（固定ＡＬＣ）を行わせる。
図２（ｂ）に示すように、第１の期間終了直後はリンギングの影響は少し残っているものの、送信出力電力が規定値を大幅に超えたり、極端に下回ったりすることはなく、概ね安定している。
このようにして、第１の電力増幅器の動作が行われるものである。尚、第１の電力増幅器の動作は、第１の電力増幅器における送信出力補正方法に相当している。

【0045】

〔第１の電力増幅器の効果〕
第１の電力増幅器及び送信出力補正方法によれば、ＦＭＣＷ信号のチャープ信号を送信するドップラレーダ装置で用いられる電力増幅器であって、チャープ信号が入力されない禁止周波数帯がある場合に、増幅素子１２が、減衰器１１で減衰されたチャープ信号を増幅して送信信号として出力し、電力検出部１３が送信出力電力を検出し、制御部１４が、検出された電力に基づいて送信出力の停止（間欠区間）を検知すると、減衰器１１に送信開始時に設定されている減衰値より大きい第１の減衰値を設定して、第１の時間が経過するまで第１の減衰値に基づいて減衰動作を行わせるようにしているので、電源回路によるリンギングの影響を抑制することができ、送信を再開した際に、送信出力が規定値を超えるのを防ぎ、安定した観測を行うことができる効果がある。

【0046】

〔第２の電力増幅器〕
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電力増幅器（第２の電力増幅器）について説明する。
第２の電力増幅器では、強制ＡＬＣ動作に続いて、検出された送信電力に基づく減衰量で減衰動作を行う連続ＡＬＣ動作を行うものであり、送信出力電力を一層安定させるものである。
第２の電力増幅器の構成は、図１に示した第１の電力増幅器の構成と同様であるが、制御部１４における制御が一部異なっている。

【0047】

〔第２の電力増幅器の動作：図３〕
次に、第２の電力増幅器の動作について図３を用いて説明する。図３は、第２の電力増幅器の動作を示す説明図であり、（ａ）は送信動作のオン／オフ、（ｂ）は送信出力波形、（ｃ）は送信信号の周波数と送信状態を示している。第２の電力増幅器の動作が、第２の電力増幅器における送信出力補正方法である。

【0048】

図３（ａ）及び（ｃ）は、図２、図８と同様であるため、説明は省略する。
図３（ｂ）に示すように、制御部１４は、チャープ信号の送信開始から間欠区間になるまでは、第１の電力増幅器と同様に、減衰器１１に固定値を設定して、固定ＡＬＣ動作を行うよう制御する。

【0049】

そして、制御部１４は、電力検出器１３からの検出電力に基づいて、間欠区間の開始を検知すると、第１の電力増幅器と同様に、第１の減衰量で強制ＡＬＣ動作を行わせる。
但し、第２の電力増幅器の特徴として、強制ＡＬＣ動作を行わせる時間は、第１の電力増幅器における第１の期間より短い期間としている。

【0050】

更に、第２の電力増幅器の特徴として、第１の期間が終了すると、制御部１４は、電力検出器１３からの検出電力に基づいて減衰値を減衰器１１に設定して、減衰動作を行わせる動作（連続ＡＬＣ動作）を第２の期間に亘って行わせる。
制御部１４には、予め電力に対応する減衰値が記憶されている。
連続ＡＬＣ動作では、制御部１４は、検出された電力に基づいて減衰値を設定する動作を連続して行う。

【0051】

上述した第１の電力増幅器では、強制ＡＬＣ動作を行う第１の期間の終了が近くなると、送信出力がかなり低下してしまう。
第２の電力増幅器は、強制ＡＬＣ後の電力の落ち込みを抑え、出力電力を一層安定させることができるものである。

【0052】

図３（ｂ）に示すように、第２の電力増幅器の動作では、制御部１４は、間欠区間の開始を検知すると、まず、第１の期間において、固定値よりも大きい第１の減衰量で減衰動作を行わせる強制ＡＬＣ動作を行わせ、第１の期間が終了すると、それに続く第２の期間において、連続ＡＬＣ動作を行わせる。第１の期間は、第１の増幅器よりも短い。
図３（ｂ）における破線は、強制ＡＬＣ動作を行わない場合の送信出力であり、点線は、連続ＡＬＣにおける電力検出のサンプリングのタイミングを示している。

【0053】

これにより、強制ＡＬＣ動作の第１の期間における送信出力電力は、規定値内に収まると共に、図２に示した第１の電力増幅器における送信電力と比べて、落ち込みが小さくなっている。

【0054】

そして、第１の期間に続く第２の期間において、検出された送信電力に応じた減衰量を設定する連続ＡＬＣ動作を行わせることにより、一層規定値に近い送信出力が得られるようになっている。

【0055】

第２の期間は、送信出力がほぼ安定するまでの期間とし、必要以上に長い時間に亘って連続ＡＬＣ動作を行わないようにしている。これにより、レーダ観測への影響を最低限に留めるものである。第２の期間の長さは、予め実験により最適な時間を求めて制御部１４に設定する。

【0056】

第２の電力増幅器では、第１の電力増幅器に比べて、大きい減衰量で動作させる強制ＡＬＣ動作の時間を短縮して、送信電力の落ち込みを少なくすると共に、強制ＡＬＣに続いて、送信電力に応じた減衰量で減衰動作を行う連続ＡＬＣ動作をすることにより、間欠時のリンギングの影響を低減すると共に、送信電力を更に安定させ、安定した観測を行うことができるものである。

【0057】

〔第２の電力増幅器の応用例：図４〕
次に、第２の電力増幅器の応用例について図４を用いて説明する。図４は、応用例の送信出力波形を示す説明図である。
第２の電力増幅器の応用例は、連続ＡＬＣ動作におけるサンプリング間隔を狭くするものである。
具体的には、図４に示すように、強制ＡＬＣを特定期間行った後、電力検出器１３が短いサンプリング周期で送信電力を検出して制御部１４に出力し、制御部１４が送信電力に応じた減衰値を減衰器１１に設定する。
図４の点線は、ＡＬＣ用のサンプリングタイミングを示している。

【0058】

これにより、連続ＡＬＣ動作における送信電力の調整をきめ細かく行うことができ、送信電力を一層安定させることができるものである。
尚、図４では、図３（ｂ）に比べて固定ＡＬＣ動作の時間を短くしており、これによっても送信出力の落ち込みを防いでいる。

【0059】

〔第２の電力増幅器の効果〕
第２の電力増幅器及び送信出力補正方法によれば、電力検出部１３が送信出力電力を検出し、制御部１４が、検出された電力に基づいて増幅素子１２における増幅動作の停止（間欠区間の開始）を検知すると、減衰器１１に予め設定された第１の減衰値を設定して、第２の時間が経過するまで第１の減衰量で減衰動作を行わせると共に、第２の期間に続く第２の期間において、検出された電力に基づく減衰値を減衰器１１に設定して、出力電力に応じた減衰動作を行う連続ＡＬＣ動作を行わせるようにしているので、電源回路によるリンギングの影響を抑制して、送信再開時に送信出力が規定値を超えるのを防ぐと共に、強制ＡＬＣ動作による送信電力の落ち込みを抑えることができ、送信出力を安定させることができる効果がある。

【0060】

また、第２の電力増幅器の応用例によれば、連続ＡＬＣ動作における電力検出のサンプリング間隔を短くしているので、出力信号にきめ細かく追随してＡＬＣを行うことができ、送信出力を一層安定させることができる効果がある。

【0061】

〔第３の電力増幅器：図５〕
次に、本発明の第３の実施の形態に係る電力増幅器（第３の電力増幅器）について説明する。
第３の電力増幅器は、送信出力の検出に加えて、電源電圧を検出し、電圧レベルによって減衰器を制御するものである。
第３の電力増幅器は、送信用電源回路から増幅素子１２に供給される電源電圧の電圧レベルを検出する電源電圧監視部（図示省略）を備えており、電源電圧監視部は、検出した電圧レベルを制御部１４に出力する。

【0062】

ここで、電源電圧の変動に応じた減衰量の制御について図５を用いて説明する。図５は、第３の電力増幅器における減衰量の制御を示す説明図である。
図５に示すように、電源電圧が何らかの原因で変動した場合、制御部１４はそれに応じて減衰器１１の減衰量を調整する。
具体的には、電源電圧が大きくなると、送信出力が大きくなるため、減衰量を大きくするように制御し、電源電圧が小さくなると減衰量を小さくするよう制御する。

【0063】

制御部１４には、電源電圧の電圧レベルに対応する減衰値が予め記憶されており、電源電圧監視部から入力された電圧レベルに基づいて、対応する減衰値を減衰器１１に設定し、適切な減衰量を実現する。
これにより、例えば、間欠区間中に電源電圧の変動を検出して、減衰器に減衰値を設定することができ、送信を再開する前に減衰器１１における減衰量を制御できるため、より安定した送信出力を得ることができる効果がある。

【0064】

つまり、第３の電力増幅器では、送信出力ではなく電源電圧を監視して、送信出力前に減衰量を決定できるものであり、固定値で減衰動作を行う連続ＡＬＣのまま動作を続けても送信再開時の過出力を防ぐことができる。すなわち、強制ＡＬＣが不要となる。
但し、第３の電力増幅器においては、電源電圧監視のみとすると、電源電圧以外に起因する送信出力の変動に対応できないため、送信出力監視でＡＬＣを行って出力を安定に保つようにしている。

【0065】

〔第３の電力増幅器の効果〕
第３の電力増幅器によれば、電源電圧監視部が、送信用電源回路から増幅素子１２に供給される電源電圧の電圧レベルを検出し、制御部１４が、当該電圧レベルに対応して予め記憶されている減衰値を減衰器１１に設定して減衰動作を行わせるようにしているので、電源電圧の揺れに基づく送信出力のレベル変動を抑制することができ、送信出力レベルを安定させることができる効果がある。

【0066】

また、第３の電力増幅器によれば、第１、第２の電力増幅器の構成と組み合わせることにより、送信出力レベルを一層安定させることができる効果がある。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、送信間欠区間におけるリンギングの影響を抑制し、送信出力を安定させることができる電力増幅器に適している。この出願は、２０１７年８月２日に出願された日本出願特願２０１７−１４９９７９を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

【符号の説明】

【0068】

１１…減衰器（ＡＴＴ）、 １２…増幅素子、 １３…電力検出器、 １４…制御部、
４１…トランス部、 ４２…ダイオード部、 ４３…チョークコイル、 ４４…コンデンサ、 ５０…ＦＭＣＷレーダ装置、 ５１…信号生成部、 ５２…電力増幅器（送信側）、 ５３…送信アンテナ、 ５４…受信アンテナ、 ５５…電力増幅器（受信側）、 ５６…ミキサ回路、 ５７…出力端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】