特開 2024-146138 マイクロ波送受信モジュールおよびマイクロ波送信モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146138

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】マイクロ波送受信モジュールおよびマイクロ波送信モジュール

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/40 20150101AFI20241004BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

H04B1/40

H04B1/04 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058869

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】垂井 幸宣

【テーマコード（参考）】

5K011

5K060

【Ｆターム（参考）】

5K011DA02

5K011DA12

5K011DA21

5K011KA11

5K011KA18

5K060BB01

5K060CC04

5K060HH04

5K060HH06

5K060JJ06

5K060JJ21

5K060JJ23

(57)【要約】

【課題】容易に小型化が可能なマイクロ波送受信モジュールを得ること。
【解決手段】マイクロ波送受信モジュール１は、送信信号を増幅する高出力増幅器４と、送信信号を送信する際にゲートバイアス電圧Ｖ２、またはゲートバイアス電圧Ｖ２よりも低いゲートバイアス電圧Ｖ３を高出力増幅器４に送るゲートパルスドライバ回路１３と、ゲートバイアス電圧Ｖ２をゲートパルスドライバ回路１３に送る第１のバイアス設定回路１１と、高出力増幅器４からの送信信号を通過させるか遮断するかを切り替えるスイッチ９と、反射波の検波電圧に応じてスイッチ９の切り替えを実行しゲートバイアス電圧Ｖ３を検波電圧に応じてゲートパルスドライバ回路１３に送る第２のバイアス設定回路１２と、を備え、第２のバイアス設定回路１２は、ゲートバイアス電圧Ｖ３をゲートパルスドライバ回路１３に送る際にスイッチ９に送信信号を遮断させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信信号を増幅する高出力増幅器と、
アンテナに接続されて前記送信信号を前記アンテナに送信するとともに、前記アンテナから受信信号を受信するアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に接続されて前記送信信号の送信と前記受信信号の受信とを切り替える送受切替スイッチと、
前記送信信号を送信する際に、ゲートパルス信号である第１のゲートバイアス電圧または第２のゲートバイアス電圧を前記高出力増幅器に送るゲートパルスドライバ回路と、
前記第１のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る第１のバイアス設定回路と、
前記高出力増幅器の出力側に接続されて前記アンテナからの反射波を検出するカップラと、
前記反射波を直流電圧である検波電圧に変換する検波器と、
前記送受切替スイッチと前記高出力増幅器との間に接続されて前記高出力増幅器から出力された前記送信信号を通過させるか遮断するかを切り替えるスイッチと、
前記検波電圧に応じて前記スイッチの切り替えを実行するとともに、前記第２のゲートバイアス電圧を前記検波電圧に応じて前記ゲートパルスドライバ回路に送る第２のバイアス設定回路と、
を備え、
前記第２のゲートバイアス電圧は、前記第１のゲートバイアス電圧よりも低く、
前記第２のバイアス設定回路は、前記第２のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る際に前記スイッチに前記送信信号を遮断させる、
ことを特徴とするマイクロ波送受信モジュール。

【請求項2】

送信信号を増幅する高出力増幅器と、
アンテナに接続されて前記送信信号を前記アンテナに送信するとともに、前記アンテナから受信信号を受信するアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に接続されて前記送信信号の送信と前記受信信号の受信とを切り替える送受切替スイッチと、
前記送信信号を送信する際に、ゲートパルス信号である第１のゲートバイアス電圧または第２のゲートバイアス電圧を前記高出力増幅器に送るゲートパルスドライバ回路と、
前記第１のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る第１のバイアス設定回路と、
前記高出力増幅器の出力側に接続されて前記アンテナからの反射波を検出するカップラと、
前記反射波を直流電圧である検波電圧に変換する検波器と、
前記第２のゲートバイアス電圧を前記検波電圧に応じて前記ゲートパルスドライバ回路に送る第２のバイアス設定回路と、
を備え、
前記第２のゲートバイアス電圧は、前記第１のゲートバイアス電圧よりも低い、
ことを特徴とするマイクロ波送受信モジュール。

【請求項3】

カソード側が前記第１のバイアス設定回路の出力側に接続されるとともに、アノード側が接続点に接続された第１の整流器と、
カソード側が前記第２のバイアス設定回路の出力側に接続されるとともに、アノード側が前記接続点に接続された第２の整流器と、
をさらに備え、
前記ゲートパルスドライバ回路は、前記接続点および第１の整流器を介して前記第１のバイアス設定回路に接続されるとともに、前記接続点および第２の整流器を介して前記第２のバイアス設定回路に接続されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波送受信モジュール。

【請求項4】

前記第２のバイアス設定回路は、前記検波電圧が、比較対象となる電圧である比較電圧よりも大きい場合に、前記第２のゲートバイアス電圧を出力する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波送受信モジュール。

【請求項5】

送信信号を増幅する高出力増幅器と、
アンテナに接続されて前記送信信号を前記アンテナに送信するアンテナ端子と、
前記送信信号を送信する際に、ゲートパルス信号である第１のゲートバイアス電圧または第２のゲートバイアス電圧を前記高出力増幅器に送るゲートパルスドライバ回路と、
前記第１のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る第１のバイアス設定回路と、
前記高出力増幅器の出力側に接続されて前記アンテナからの反射波を検出するカップラと、
前記反射波を直流電圧である検波電圧に変換する検波器と、
前記アンテナ端子と前記高出力増幅器との間に接続されて前記高出力増幅器から出力された前記送信信号を通過させるか遮断するかを切り替えるスイッチと、
前記検波電圧に応じて前記スイッチの切り替えを実行するとともに、前記第２のゲートバイアス電圧を前記検波電圧に応じて前記ゲートパルスドライバ回路に送る第２のバイアス設定回路と、
を備え、
前記第２のゲートバイアス電圧は、前記第１のゲートバイアス電圧よりも低く、
前記第２のバイアス設定回路は、前記第２のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る際に前記スイッチに前記送信信号を遮断させる、
ことを特徴とするマイクロ波送信モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンテナを用いて信号を送信するマイクロ波送受信モジュールおよびマイクロ波送信モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

複数のアンテナと複数のマイクロ波送受信モジュールとを備えた電子走査アンテナがある。この電子走査アンテナでは、アンテナの素子間結合が原因で、マイクロ波送受信モジュールからアンテナ側を見た場合の送信信号の反射係数が、周波数およびビーム方向によって変動し(アクティブインピーダンス)、これにより、アンテナ端の見かけの反射波が増大する場合がある。このような反射波は、送信側の高出力増幅器などに直接入射されると、高出力増幅器の信頼性が低下する。

【0003】

特許文献１のフロントエンド回路は、送信と受信とでアンテナを共用するためのサーキュレータを備えており、サーキュレータの送信信号端子と、送信信号が入力される送信ポートとの間に、送信信号を減衰させることができる送信出力可変回路が接続されている。このフロントエンド回路は、反射波が発生する状態になると送信出力可変回路によって送信信号を減衰させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－１２６４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１の技術では、磁性体と、直流磁界を印加する磁石とを備えたサーキュレータが配置されており、マイクロ波送受信モジュールの小型化が困難であるという問題があった。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に小型化が可能なマイクロ波送受信モジュールを得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に、本開示のマイクロ波送受信モジュールは、送信信号を増幅する高出力増幅器と、アンテナに接続されて送信信号をアンテナに送信するとともに、アンテナから受信信号を受信するアンテナ端子とを備える。また、本開示のマイクロ波送受信モジュールは、アンテナ端子に接続されて送信信号の送信と受信信号の受信とを切り替える送受切替スイッチと、送信信号を送信する際に、ゲートパルス信号である第１のゲートバイアス電圧または第２のゲートバイアス電圧を高出力増幅器に送るゲートパルスドライバ回路とを備える。また、本開示のマイクロ波送受信モジュールは、第１のゲートバイアス電圧をゲートパルスドライバ回路に送る第１のバイアス設定回路と、高出力増幅器の出力側に接続されてアンテナからの反射波を検出するカップラとを備える。また、本開示のマイクロ波送受信モジュールは、反射波を直流電圧である検波電圧に変換する検波器と、送受切替スイッチと高出力増幅器との間に接続されて高出力増幅器から出力された送信信号を通過させるか遮断するかを切り替えるスイッチと、検波電圧に応じてスイッチの切り替えを実行するとともに、第２のゲートバイアス電圧を検波電圧に応じてゲートパルスドライバ回路に送る第２のバイアス設定回路とを備える。第２のゲートバイアス電圧は、第１のゲートバイアス電圧よりも低く、第２のバイアス設定回路は、第２のゲートバイアス電圧をゲートパルスドライバ回路に送る際にスイッチに送信信号を遮断させる。

【発明の効果】

【0008】

本開示にかかるマイクロ波送受信モジュールは、容易に小型化が可能であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールを備えた電子走査アンテナの構成を示す図

【図2】実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールの構成を示す図

【図3】実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールのゲートパルスドライバ回路が出力するゲートバイアス電圧を説明するための図

【図4】実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールのゲートパルスドライバ回路が出力するゲートバイアス電圧の波形の一例示す図

【図5】比較例のマイクロ波送受信モジュールの構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本開示の実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールおよびマイクロ波送信モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

実施の形態．
図１は、実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールを備えた電子走査アンテナの構成を示す図である。電子走査アンテナ５０は、複数のマイクロ波送受信モジュール（ＴＲＭ：Transmit-Receive Module）１と、複数のアンテナ２と、給電回路４０とを備えている。

【0012】

給電回路４０には、複数のマイクロ波送受信モジュール１が接続されている。電子走査アンテナ５０では、１つのマイクロ波送受信モジュール１に対して、１つのアンテナ２が接続されている。給電回路４０は、送信時にはＲＦ（Radio Frequency）信号を各マイクロ波送受信モジュール１に分配し、受信時には各マイクロ波送受信モジュール１からＲＦ信号を受信する。

【0013】

電子走査アンテナ５０では、アンテナ２の素子間結合が原因で、マイクロ波送受信モジュール１からアンテナ２側を見た場合の送信信号の反射係数が、周波数およびビーム方向によって変動する場合がある。この場合、アンテナ２の端部の見かけの反射波２５が増大する。実施の形態では、反射波２５が増大した際に、反射波２５を遮断することで、マイクロ波送受信モジュール１が備える後述の高出力増幅器４を保護する。

【0014】

図２は、実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールの構成を示す図である。信号の送受信モジュールであるマイクロ波送受信モジュール１は、高周波デバイスと制御回路とを有している。具体的には、マイクロ波送受信モジュール１は、ドライバ増幅器（ＤＡ：Driver Amplifier）３と、高出力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）４と、送受切替スイッチ（ＴＲＳＷ：Transmit-Receive SWitch）５と、低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）６と、カップラ７と、検波器（ＤＥＴ：DETector）８と、第１のバイアス設定回路１１と、第２のバイアス設定回路１２と、ゲートパルスドライバ回路１３とを有している。

【0015】

マイクロ波送受信モジュール１のうちの高周波デバイスには、ドライバ増幅器３、高出力増幅器４、送受切替スイッチ５、低雑音増幅器６、カップラ７、および検波器８が含まれている。マイクロ波送受信モジュール１のうちの制御回路には、第１のバイアス設定回路１１、第２のバイアス設定回路１２、およびゲートパルスドライバ回路１３が含まれている。

【0016】

また、マイクロ波送受信モジュール１は、整流器の一例であるダイオード１４，１５と、アンテナ端子（ＲＦａｎｔ端子）１８と、電圧入力端子２１，２２と、信号入力端子２３と、スイッチ（ＳＷ：SWitch）９とを有している。ダイオード１４が第１の整流器であり、ダイオード１５が第２の整流器である。また、マイクロ波送受信モジュール１は、移相器を有しているが、図２では、図示を省略している。

【0017】

マイクロ波送受信モジュール１では、ゲートパルスドライバ回路１３が、ドライバ増幅器３、高出力増幅器４、および接続点１６に接続されている。ドライバ増幅器３は、高出力増幅器４に接続され、高出力増幅器４は、スイッチ９に接続されている。スイッチ９は、第２のバイアス設定回路１２およびカップラ７に接続され、カップラ７は、検波器８および送受切替スイッチ５に接続されている。送受切替スイッチ５は、低雑音増幅器６および、アンテナ２に接続されるアンテナ端子１８に接続されている。

【0018】

第２のバイアス設定回路１２は、検波器８、スイッチ９、ダイオード１５、および電圧入力端子２１に接続されている。ダイオード１５は、接続点１６を介して、ダイオード１４およびゲートパルスドライバ回路１３に接続されている。

【0019】

第１のバイアス設定回路１１は、ダイオード１４に接続されている。また、第１のバイアス設定回路１１は、接続点１７を介して、電圧入力端子２２およびゲートパルスドライバ回路１３に接続されている。ダイオード１４は、アノード側が接続点１６に接続されており、カソード側が第１のバイアス設定回路１１に接続されている。ダイオード１５は、アノード側が接続点１６に接続されており、カソード側が第２のバイアス設定回路１２に接続されている。

【0020】

マイクロ波送受信モジュール１へは、比較電圧Ｖｒｅｆと、ゲートバイアス用電源電圧ＶＮと、送受切替信号Ｐｔｒｉｇとが入力される。マイクロ波送受信モジュール１へは、電圧入力端子２１から比較電圧Ｖｒｅｆが入力され、電圧入力端子２２からゲートバイアス用電源電圧ＶＮが入力される。マイクロ波送受信モジュール１へは、信号入力端子２３から送受切替信号Ｐｔｒｉｇが入力される。

【0021】

比較電圧Ｖｒｅｆは、電圧入力端子２１から第２のバイアス設定回路１２へ送られる。ゲートバイアス用電源電圧ＶＮは、電圧入力端子２２から接続点１７を介して、第１のバイアス設定回路１１、第２のバイアス設定回路１２、およびゲートパルスドライバ回路１３に送られる。送受切替信号Ｐｔｒｉｇは、信号入力端子２３からゲートパルスドライバ回路１３に送られる。

【0022】

マイクロ波送受信モジュール１が送信する送信信号は、ドライバ増幅器３と、高出力増幅器４と、スイッチ９と、結合ポートをアンテナ端子１８側としたカップラ７と、アンテナ端子１８側（送信側）に経路切替した送受切替スイッチ５とを介して、アンテナ端子１８からアンテナ２へ出力される。

【0023】

マイクロ波送受信モジュール１のアンテナ端子１８は、アンテナ２に入った受信信号をアンテナ２から受け付ける。アンテナ端子１８が受付けた受信信号は、給電回路４０側（受信側）に経路切替した送受切替スイッチ５を介して、低雑音増幅器６に送られる。

【0024】

ドライバ増幅器３は、高周波信号を増幅する送信系の増幅器である。ドライバ増幅器３は、高出力増幅器４が増幅のために必要とする入力信号の信号強度を担保するために設けられた増幅器であり、設置されない場合もある。ドライバ増幅器３は、ゲートパルスドライバ回路１３から送られてくるゲートバイアス電圧に従ってパルス動作する。ドライバ増幅器３は、増幅した送信用の信号を高出力増幅器４に送る。なお、図２では、ドレイン電源電圧の図示を省略している。

【0025】

高出力増幅器４は、送信のために必要な信号強度の出力を得るために入力信号を増幅するための増幅器である。高出力増幅器４は、ゲートパルスドライバ回路１３から送られてくるゲートバイアス電圧に従って動作する。高出力増幅器４は、増幅した信号を、スイッチ９を介してカップラ７に送る。

【0026】

スイッチ９は、第２のバイアス設定回路１２によって、高出力増幅器４からカップラ７への送信信号の遮断と通過とが切り替えられる。カップラ７は、反射波の一部を取り出して検波器８に送る。検波器８は、カップラ７によって取り出された反射波の一部を検波電圧（直流電圧）Ｖｄｅｔに変換する。検波器８は、検波電圧Ｖｄｅｔを第２のバイアス設定回路１２に送る。

【0027】

第１のバイアス設定回路１１は、ゲートバイアス用電源電圧ＶＮからゲートバイアス電圧Ｖ２（＞ゲートバイアス電圧Ｖ１）を生成する。ゲートバイアス電圧Ｖ１は、信号の受信時にゲートパルスドライバ回路１３がゲートバイアス用電源電圧ＶＮから生成するゲートバイアス電圧であり、ゲートパルスドライバ回路１３の電圧降下を無視するとゲートバイアス用電源電圧ＶＮと同電位である。ゲートバイアス電圧Ｖ２は、信号の送信時にゲートパルスドライバ回路１３が用いるゲートバイアス電圧である。

【0028】

第１のバイアス設定回路１１が生成したゲートバイアス電圧Ｖ２は、第２のバイアス設定回路１２がゲートバイアス電圧Ｖ３（＜ゲートバイアス電圧Ｖ２）を出力していない場合に、ダイオード１４および接続点１６を介してゲートパルスドライバ回路１３に送られる。マイクロ波送受信モジュール１では、ゲートバイアス電圧Ｖ２＞ゲートバイアス電圧Ｖ３＞ゲートバイアス電圧Ｖ１である。ゲートバイアス電圧Ｖ３は、信号の送信時にゲートパルスドライバ回路１３が用いるゲートバイアス電圧である。ゲートバイアス電圧Ｖ２が、第１のゲートバイアス電圧であり、ゲートバイアス電圧Ｖ３が、第２のゲートバイアス電圧である。

【0029】

第２のバイアス設定回路１２は、検波器８が検出した検波電圧Ｖｄｅｔと比較電圧Ｖｒｅｆとを比較する。第２のバイアス設定回路１２は、検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合に、ゲートバイアス用電源電圧ＶＮからゲートバイアス電圧Ｖ３を生成してゲートパルスドライバ回路１３に出力する。検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合は、送信信号の反射波が特定値よりも大きい場合である。第２のバイアス設定回路１２は、検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆ以下の場合には、ゲートバイアス電圧Ｖ３を生成しない。また、第２のバイアス設定回路１２は、検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合に、ゲートバイアス用電源電圧ＶＮから切替信号を生成しスイッチ９による信号の通過状態を遮断状態に切り替える。

【0030】

ゲートパルスドライバ回路１３は、高出力増幅器４およびドライバ増幅器３のゲートバイアス電圧（ゲート電圧）を、送受切替信号Ｐｔｒｉｇに応じて切り替える。

【0031】

本実施の形態のゲートパルスドライバ回路１３は、送信信号の反射波が特定値以下の場合に、ゲートバイアス電圧Ｖ２を高出力増幅器４およびドライバ増幅器３に出力し、送信信号の反射波が特定値よりも大きい場合に、ゲートバイアス電圧Ｖ２よりも低いゲートバイアス電圧Ｖ３を高出力増幅器４およびドライバ増幅器３に出力する。

【0032】

ゲートパルスドライバ回路１３は、信号の送受信タイミングに応じてゲートパルス信号を高出力増幅器４およびドライバ増幅器３に送る。これにより、ゲートパルスドライバ回路１３は、高出力増幅器４およびドライバ増幅器３をパルス動作させる。ゲートパルスドライバ回路１３は、例えば、信号の受信時には、ピンチオフ電圧以下のゲートバイアス電圧Ｖ１を高出力増幅器４に送る。

【0033】

また、ゲートパルスドライバ回路１３は、信号の送信時には、第１のバイアス設定回路１１によって設定された動作時電圧であるゲートバイアス電圧Ｖ２または第２のバイアス設定回路１２によって設定された動作時電圧であるゲートバイアス電圧Ｖ３をドライバ増幅器３に送る。

【0034】

ゲートパルスドライバ回路１３は、第２のバイアス設定回路１２からゲートバイアス電圧Ｖ３が出力されていない場合に、第１のバイアス設定回路１１からゲートバイアス電圧Ｖ２を受け付けて高出力増幅器４に出力する。

【0035】

また、ゲートパルスドライバ回路１３は、第２のバイアス設定回路１２からゲートバイアス電圧Ｖ３が出力されている場合に、第２のバイアス設定回路１２からゲートバイアス電圧Ｖ３を受け付けて高出力増幅器４に出力する。

【0036】

低雑音増幅器６は、受信した信号を増幅する増幅器である。低雑音増幅器６は、受信した信号に含まれる雑音の付加を低減しつつ利得が得られる増幅器である。送受切替スイッチ５は、送信信号と受信信号とを切り替えるスイッチである。送受切替スイッチ５は、カップラ７を介して送られてくる送信信号を、アンテナ端子１８に送る。また、送受切替スイッチ５は、アンテナ端子１８を介して送られてくる受信信号を、低雑音増幅器６に送る。

【0037】

マイクロ波送受信モジュール１では、アクティブインピーダンスによって、アンテナ２の端部での信号の反射波が増大する場合がある。この場合において、マイクロ波送受信モジュール１がスイッチ９などを備えていない場合には、送受切替スイッチ５が送信側に切り替えられているので反射電力が高出力増幅器４の出力端に入力され、送信性能の低下、高出力増幅器４の信頼性の低下、または高出力増幅器４の破壊が発生するおそれがある。

【0038】

実施の形態のマイクロ波送受信モジュール１では、カップラ７により取り出した反射電力の一部が、検波器８によって検波電圧Ｖｄｅｔに変換され、第２のバイアス設定回路１２に入力される。

【0039】

第２のバイアス設定回路１２は、検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆを超えた場合に、スイッチ９が遮断状態となるようスイッチ９を制御するとともに、高出力増幅器４のゲートバイアス電圧Ｖ３を生成してダイオード１５に出力する。

【0040】

ゲートバイアス電圧Ｖ３は、ゲートバイアス電圧Ｖ２よりも低く設定されているので、第２のバイアス設定回路１２がゲートバイアス電圧Ｖ３を出力すると、ダイオード１５がオンになり、ダイオード１４がオフとなる。これにより、ゲートパルスドライバ回路１３に動作時電圧であるゲートバイアス電圧Ｖ３が供給される。

【0041】

図３は、実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールのゲートパルスドライバ回路が出力するゲートバイアス電圧を説明するための図であり、図４は、実施の形態にかかるマイクロ波送受信モジュールのゲートパルスドライバ回路が出力するゲートバイアス電圧の波形の一例示す図である。図４に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸はゲートバイアス電圧である。

【0042】

第２のバイアス設定回路１２は、反射波の反射電力が小さい場合、すなわち反射電力に応じた検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆ以下の場合には、スイッチ９で信号が通過するようにスイッチ９を制御する。一方、第２のバイアス設定回路１２は、反射電力が大きい場合、すなわち検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合には、スイッチ９で信号が遮断されるようにスイッチ９を制御する。

【0043】

また、第２のバイアス設定回路１２は、信号の送信時（ＴＸ時）において検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆ以下の場合には、ゲートバイアス電圧Ｖ３を出力しないので、第１のバイアス設定回路１１が生成したゲートバイアス電圧Ｖ２が、ゲートパルスドライバ回路１３に入力される。

【0044】

一方、第２のバイアス設定回路１２は、信号の送信時において検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合には、ゲートバイアス電圧Ｖ３を出力するので、ゲートバイアス電圧Ｖ３が、ゲートパルスドライバ回路１３に入力される。

【0045】

ゲートパルスドライバ回路１３は、信号の受信時（ＲＸ時）には、ゲートバイアス用電源電圧ＶＮと同電位のゲートバイアス電圧Ｖ１を用いて動作する。このように、ゲートパルスドライバ回路１３は、信号の受信時にはゲートバイアス電圧Ｖ１を出力し、信号の送信時には、検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆ以下の場合には、ゲートバイアス電圧Ｖ２を出力する。そして、ゲートパルスドライバ回路１３は、信号の送信時に、検波電圧Ｖｄｅｔが比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きくなるとゲートバイアス電圧Ｖ２よりも低いゲートバイアス電圧Ｖ３を出力する。なお、ダイオード１４，１５の代わりの整流器として、第２のバイアス設定回路１２からの制御信号に基づいて、オンまたはオフの動作を実行するトランジスタが配置されてもよい。

【0046】

以上の構成により、マイクロ波送受信モジュール１は、隣接するマイクロ波送受信モジュール１からの結合電力によってアンテナ２の端部での見かけの反射波が増大した際に大電力信号を高出力増幅器４の手前でスイッチ９により遮断する。さらに、マイクロ波送受信モジュール１は、ゲートパルスドライバ回路１３の出力電圧を低く設定し、高出力増幅器４のＲＦ出力電力を低減することによって自己の送信電力が遮断状態のスイッチ９により反射されて高出力増幅器４に戻る電力を下げ、高出力増幅器４を破壊等から保護する。ここで、高出力増幅器４だけでなくドライバ増幅器３も高出力増幅器４と同様な動作とすれば、高出力増幅器４のＲＦ出力電力をさらに減衰させることができる。ドライバ増幅器３も高出力増幅器４と同様な動作とするか否かは、高出力増幅器４に要求されるＲＦ出力電力の低減量に応じて決定される。

【0047】

本実施の形態では、検波器８からの検波電圧Ｖｄｅｔが、比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合に第２のバイアス設定回路１２が動作するので、特定の反射電力値までは、送信時のゲート電圧（ゲートバイアス電圧Ｖ２）に変化はなく、高出力増幅器４の出力は変動しない。これにより、マイクロ波送受信モジュール１は、反射電力値が特定値よりも大きくなるまでは、送信出力の低下を抑制できる。

【0048】

なお、カップラ７の方向性により、通常動作（反射電力値が特定値以下の場合の動作）では検波器８への電力の入力は小さく、第２のバイアス設定回路１２は動作しない。

【0049】

ここで、比較例のマイクロ波送受信モジュールについて説明する。図５は、比較例のマイクロ波送受信モジュールの構成を示す図である。比較例のマイクロ波送受信モジュール１Ｘは、サーキュレータ３０と、ドライバ増幅器（ＤＡ）３と、高出力増幅器（ＨＰＡ）４と、低雑音増幅器（ＬＮＡ）６と、高耐電力スイッチ３１と、終端抵抗３２とを備えている。

【0050】

マイクロ波送受信モジュール１Ｘでは、ドライバ増幅器３が、高出力増幅器４に接続され、高出力増幅器４がサーキュレータ３０に接続されている。また、低雑音増幅器６が高耐電力スイッチ３１に接続され、高耐電力スイッチ３１がサーキュレータ３０に接続されている。サーキュレータ３０は、アンテナ端子（ＲＦａｎｔ端子）１８に接続されている。また、高耐電力スイッチ３１は、終端抵抗３２に接続されている。

【0051】

マイクロ波送受信モジュール１Ｘでは、アクティブインピーダンスによって、アンテナ２の端部で送信信号の反射波が増大する場合がある。この反射波は、送受分離回路であるサーキュレータ３０を介して終端抵抗３２側に制御された高耐電力スイッチ３１によって終端抵抗３２で吸収される。

【0052】

このように、マイクロ波送受信モジュール１Ｘは、サーキュレータ３０を備えている。サーキュレータ３０は、磁性体と、直流磁界を印加する磁石とを備えており、半導体で構成することが困難である。すなわち、サーキュレータ３０の半導体化は困難であり、サーキュレータ３０の小型化は難しい。このため、サーキュレータ３０は大型化するので、マイクロ波送受信モジュール１Ｘは大型化する。

【0053】

また、マイクロ波送受信モジュール１Ｘに対し、送受分離回路としてサーキュレータ３０の代わりに送受切替スイッチが配置される場合がある。この場合、マイクロ波送受信モジュール１Ｘでは、反射波が増大した際に、大電力の反射波が直接高出力増幅器４に入射されるので、高出力増幅器４の性能の劣化、高出力増幅器４の信頼性の低下、または高出力増幅器４の破壊が発生するおそれがある。

【0054】

また、反射波が増大した際の送信出力を低減させるために、マイクロ波送受信モジュール１Ｘの高出力増幅器４の出力側に、送信出力を変更可能な送信出力可変回路が配置される場合がある。この場合のマイクロ波送受信モジュール１Ｘは、反射波が増大した際に、送信出力可変回路によって送信出力を低減させる。送信出力可変回路によって送信出力が下げられる場合、送信出力可変回路の損失によって通常動作時の送信効率が低下するとともに、マイクロ波送受信モジュール１Ｘが大型化する。

【0055】

本実施の形態のマイクロ波送受信モジュール１は、反射波が増大した場合であっても、反射波はスイッチ９で遮断されて高出力増幅器４に入射されない。さらに、マイクロ波送受信モジュール１は、高出力増幅器４のＲＦ出力電力を低減させることによってスイッチ９で反射される戻り電力を低下させる。これにより、マイクロ波送受信モジュール１は、高出力増幅器４の性能の劣化および信頼性の低下を防止できるとともに、高出力増幅器４が破壊されることを防止できる。

【0056】

また、マイクロ波送受信モジュール１は、サーキュレータ３０を備えておらず、また送信出力可変回路も備えていない。このため、マイクロ波送受信モジュール１は、小型化が容易である。

【0057】

また、マイクロ波送受信モジュール１は、受信経路に高耐電力スイッチ３１が配置されないので、受信経路における損失を低減でき、受信感度の低下を抑制できる。

【0058】

なお、本実施の形態では、検波器８が送信経路内に配置される場合について説明したが、検波器８は、送受切替スイッチ５とアンテナ端子１８との間に配置されてもよい。この構成により、マイクロ波送受信モジュール１に対しては、受信時においても検波電圧Ｖｄｅｔを利用した耐電力を実現するための設計が可能となる。

【0059】

また、本実施の形態の図２では、送受切替スイッチ５、カップラ７、検波器８、およびスイッチ９を別々のブロックで図示しているが、送受切替スイッチ５、カップラ７、検波器８、およびスイッチ９は、同一チップ上に一体化して配置されてもよい。

【0060】

また、本実施の形態では、アンテナ２に接続されるモジュールが、マイクロ波送受信モジュール１のように送受信モジュールである場合について説明したが、アンテナ２に接続されるモジュールは、電子走査アンテナ用の送信モジュールであってもよい。この場合、送信モジュールは、送受切替スイッチ５および低雑音増幅器６を有していない。

【0061】

また、マイクロ波送受信モジュール１は、隣接するマイクロ波送受信モジュール１との間の結合電力によっては、スイッチ９を有していなくてもよい。この構成により、マイクロ波送受信モジュール１は、カップラ７以外は、高出力増幅器４の出力側に付加回路がなくなるので、通常動作での送信効率の低下を抑制できる。

【0062】

また、マイクロ波送受信モジュール１は、ゲートバイアス電圧Ｖ３を反射電力の増大に応じて低くすることも可能であり、これによりさらに高出力増幅器４からのＲＦ出力電力を減衰できる。なお、本実施の形態では、第１のバイアス設定回路１１、第２のバイアス設定回路１２、およびゲートパルスドライバ回路１３を別々の回路で構成したが、これらの３つの回路のうちの少なくとも２つを一体化したＩＣ（Integrated Circuit）で構成することも可能である。

【0063】

このように実施の形態のマイクロ波送受信モジュール１は、第１のバイアス設定回路１１と、第２のバイアス設定回路１２と、スイッチ９とを備えている。マイクロ波送受信モジュール１は、送信信号の反射波の一部から検出された検波電圧Ｖｄｅｔが、比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合に、スイッチ９による信号の通過状態を遮断状態に切り替えることで、反射波が高出力増幅器４に入力されることを防止している。これにより、マイクロ波送受信モジュール１は、サーキュレータを用いることなく、反射波から高出力増幅器４を保護することが可能となる。マイクロ波送受信モジュール１は、サーキュレータを用いていないので、容易に小型化できる。

【0064】

また、マイクロ波送受信モジュール１は、検波電圧Ｖｄｅｔが、比較電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合に、ゲートパルスドライバ回路１３が、高出力増幅器４に出力するゲートバイアス電圧をゲートバイアス電圧Ｖ２からゲートバイアス電圧Ｖ３に下げている。これにより、高出力増幅器４からの送信信号の出力電力を減衰することができるので、反射波から高出力増幅器４を保護することが可能となる。

【0065】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【0066】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0067】

（付記１）
送信信号を増幅する高出力増幅器と、
アンテナに接続されて前記送信信号を前記アンテナに送信するとともに、前記アンテナから受信信号を受信するアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に接続されて前記送信信号の送信と前記受信信号の受信とを切り替える送受切替スイッチと、
前記送信信号を送信する際に、ゲートパルス信号である第１のゲートバイアス電圧または第２のゲートバイアス電圧を前記高出力増幅器に送るゲートパルスドライバ回路と、
前記第１のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る第１のバイアス設定回路と、
前記高出力増幅器の出力側に接続されて前記アンテナからの反射波を検出するカップラと、
前記反射波を直流電圧である検波電圧に変換する検波器と、
前記送受切替スイッチと前記高出力増幅器との間に接続されて前記高出力増幅器から出力された前記送信信号を通過させるか遮断するかを切り替えるスイッチと、
前記検波電圧に応じて前記スイッチの切り替えを実行するとともに、前記第２のゲートバイアス電圧を前記検波電圧に応じて前記ゲートパルスドライバ回路に送る第２のバイアス設定回路と、
を備え、
前記第２のゲートバイアス電圧は、前記第１のゲートバイアス電圧よりも低く、
前記第２のバイアス設定回路は、前記第２のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る際に前記スイッチに前記送信信号を遮断させる、
ことを特徴とするマイクロ波送受信モジュール。
（付記２）
送信信号を増幅する高出力増幅器と、
アンテナに接続されて前記送信信号を前記アンテナに送信するとともに、前記アンテナから受信信号を受信するアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に接続されて前記送信信号の送信と前記受信信号の受信とを切り替える送受切替スイッチと、
前記送信信号を送信する際に、ゲートパルス信号である第１のゲートバイアス電圧または第２のゲートバイアス電圧を前記高出力増幅器に送るゲートパルスドライバ回路と、
前記第１のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る第１のバイアス設定回路と、
前記高出力増幅器の出力側に接続されて前記アンテナからの反射波を検出するカップラと、
前記反射波を直流電圧である検波電圧に変換する検波器と、
前記第２のゲートバイアス電圧を前記検波電圧に応じて前記ゲートパルスドライバ回路に送る第２のバイアス設定回路と、
を備え、
前記第２のゲートバイアス電圧は、前記第１のゲートバイアス電圧よりも低い、
ことを特徴とするマイクロ波送受信モジュール。
（付記３）
カソード側が前記第１のバイアス設定回路の出力側に接続されるとともに、アノード側が接続点に接続された第１の整流器と、
カソード側が前記第２のバイアス設定回路の出力側に接続されるとともに、アノード側が前記接続点に接続された第２の整流器と、
をさらに備え、
前記ゲートパルスドライバ回路は、前記接続点および第１の整流器を介して前記第１のバイアス設定回路に接続されるとともに、前記接続点および第２の整流器を介して前記第２のバイアス設定回路に接続されている、
ことを特徴とする付記１または２に記載のマイクロ波送受信モジュール。
（付記４）
前記第２のバイアス設定回路は、前記検波電圧が、比較対象となる電圧である比較電圧よりも大きい場合に、前記第２のゲートバイアス電圧を出力する、
ことを特徴とする付記１から３の何れか１つに記載のマイクロ波送受信モジュール。
（付記５）
送信信号を増幅する高出力増幅器と、
アンテナに接続されて前記送信信号を前記アンテナに送信するアンテナ端子と、
前記送信信号を送信する際に、ゲートパルス信号である第１のゲートバイアス電圧または第２のゲートバイアス電圧を前記高出力増幅器に送るゲートパルスドライバ回路と、
前記第１のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る第１のバイアス設定回路と、
前記高出力増幅器の出力側に接続されて前記アンテナからの反射波を検出するカップラと、
前記反射波を直流電圧である検波電圧に変換する検波器と、
前記アンテナ端子と前記高出力増幅器との間に接続されて前記高出力増幅器から出力された前記送信信号を通過させるか遮断するかを切り替えるスイッチと、
前記検波電圧に応じて前記スイッチの切り替えを実行するとともに、前記第２のゲートバイアス電圧を前記検波電圧に応じて前記ゲートパルスドライバ回路に送る第２のバイアス設定回路と、
を備え、
前記第２のゲートバイアス電圧は、前記第１のゲートバイアス電圧よりも低く、
前記第２のバイアス設定回路は、前記第２のゲートバイアス電圧を前記ゲートパルスドライバ回路に送る際に前記スイッチに前記送信信号を遮断させる、
ことを特徴とするマイクロ波送信モジュール。

【符号の説明】

【0068】

１，１Ｘ マイクロ波送受信モジュール、２ アンテナ、３ ドライバ増幅器、４ 高出力増幅器、５ 送受切替スイッチ、６ 低雑音増幅器、７ カップラ、８ 検波器、９ スイッチ、１１ 第１のバイアス設定回路、１２ 第２のバイアス設定回路、１３ ゲートパルスドライバ回路、１４，１５ ダイオード、１６，１７ 接続点、１８ アンテナ端子、２１，２２ 電圧入力端子、２３ 信号入力端子、２５ 反射波、３０ サーキュレータ、３１ 高耐電力スイッチ、３２ 終端抵抗、４０ 給電回路、５０ 電子走査アンテナ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】