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(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】P2024017169
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】高周波送受信装置
(51)【国際特許分類】
H03G 11/02 20060101AFI20240201BHJP
H04B 1/18 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
H03G11/02
H04B1/18 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022119638
(22)【出願日】2022-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】勝俣 真臣
【テーマコード（参考）】
5J030
5K062
【Ｆターム（参考）】
5J030CB11
5J030CC05
5K062AA01
5K062AB15
5K062AC01
5K062AD04
5K062AD08
5K062AF01
5K062BE01
(57)【要約】
【課題】大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供する。
【解決手段】実施形態の高周波送受信装置は、フィルタ３から出力された第１信号を抑圧する高周波リミッタ回路１を備える。高周波リミッタ回路１は、第１信号が入力される入力端子ＲＦＩＮと、入力端子に信号ラインを介して接続された出力端子ＲＦＯＵＴと、信号ライン上のノードＮ４に第１端が接続され、第２端が基準電圧端ＧＮＤに接続された第１の複数のダイオード回路と、信号ライン上のノードＮ２に第１端が接続され、第２端が基準電圧端ＧＮＤに接続された第２の複数のダイオード回路と、ノードＮ４とノードＮ２との間の信号ライン上のノードＮ３に第１端が接続され、第２端が基準電圧端ＧＮＤに接続されたインダクタ３１とを有する。
【選択図】図２
【解決手段】実施形態の高周波送受信装置は、フィルタ３から出力された第１信号を抑圧する高周波リミッタ回路１を備える。高周波リミッタ回路１は、第１信号が入力される入力端子ＲＦＩＮと、入力端子に信号ラインを介して接続された出力端子ＲＦＯＵＴと、信号ライン上のノードＮ４に第１端が接続され、第２端が基準電圧端ＧＮＤに接続された第１の複数のダイオード回路と、信号ライン上のノードＮ２に第１端が接続され、第２端が基準電圧端ＧＮＤに接続された第２の複数のダイオード回路と、ノードＮ４とノードＮ２との間の信号ライン上のノードＮ３に第１端が接続され、第２端が基準電圧端ＧＮＤに接続されたインダクタ３１とを有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高周波信号におけるある周波数帯域の第１信号を通過させるフィルタと、
前記フィルタから出力された前記第１信号を抑圧する高周波リミッタ回路と、
前記高周波リミッタ回路から出力された信号を増幅する低雑音増幅器と、
を具備し、
前記高周波リミッタ回路は、
前記第１信号が入力される入力端子と、
前記入力端子に信号ラインを介して接続された出力端子と、
前記信号ライン上の第１ノードに第１端が接続され、第２端が基準電圧端に接続された第１の複数のダイオード回路と、
前記信号ライン上の第２ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第２の複数のダイオード回路と、
前記第１ノードと前記第２ノードとの間の前記信号ライン上の第３ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第１インダクタと、
を備える高周波送受信装置。
前記フィルタから出力された前記第１信号を抑圧する高周波リミッタ回路と、
前記高周波リミッタ回路から出力された信号を増幅する低雑音増幅器と、
を具備し、
前記高周波リミッタ回路は、
前記第１信号が入力される入力端子と、
前記入力端子に信号ラインを介して接続された出力端子と、
前記信号ライン上の第１ノードに第１端が接続され、第２端が基準電圧端に接続された第１の複数のダイオード回路と、
前記信号ライン上の第２ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第２の複数のダイオード回路と、
前記第１ノードと前記第２ノードとの間の前記信号ライン上の第３ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第１インダクタと、
を備える高周波送受信装置。
【請求項2】
前記第１ノードと前記第３ノードとの間の前記信号ラインに直列に接続された第２インダクタをさらに備える請求項１に記載の高周波送受信装置。
【請求項3】
前記第２ノードと前記出力端子との間の前記信号ラインに直列に接続された第３インダクタと、
前記第３インダクタと前記出力端子との間の前記信号ライン上の第４ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第３の複数のダイオードと、
をさらに備える請求項１または２に記載の高周波送受信装置。
前記第３インダクタと前記出力端子との間の前記信号ライン上の第４ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第３の複数のダイオードと、
をさらに備える請求項１または２に記載の高周波送受信装置。
【請求項4】
前記第２の複数のダイオード回路は、
第１ダイオードと第２ダイオードを有し、
前記第１ダイオードのアノードと、前記第２ダイオードのカソードとが前記第２ノードに接続され、
前記第１ダイオードのカソードと、前記第２ダイオードのアノードとが前記基準電圧端に接続され、
前記第１の複数のダイオード回路は、
複数のダイオードが順方向に直列に接続された第１ダイオード列と、複数のダイオードが逆方向に直列に接続された第２ダイオード列とを有し、
前記第１ダイオード列の一端のダイオードのアノードと、前記第２ダイオード列の一端のダイオードのカソードとが前記第１ノードに接続され、
前記第１ダイオード列の他端のダイオードのカソードと、前記第２ダイオード列の他端のダイオードのアノードとが前記基準電圧端に接続される、
請求項１に記載の高周波送受信装置。
第１ダイオードと第２ダイオードを有し、
前記第１ダイオードのアノードと、前記第２ダイオードのカソードとが前記第２ノードに接続され、
前記第１ダイオードのカソードと、前記第２ダイオードのアノードとが前記基準電圧端に接続され、
前記第１の複数のダイオード回路は、
複数のダイオードが順方向に直列に接続された第１ダイオード列と、複数のダイオードが逆方向に直列に接続された第２ダイオード列とを有し、
前記第１ダイオード列の一端のダイオードのアノードと、前記第２ダイオード列の一端のダイオードのカソードとが前記第１ノードに接続され、
前記第１ダイオード列の他端のダイオードのカソードと、前記第２ダイオード列の他端のダイオードのアノードとが前記基準電圧端に接続される、
請求項１に記載の高周波送受信装置。
【請求項5】
前記第１ダイオード列はＮ（Ｎは１より大きい整数）個のダイオードを有し、前記Ｎ個のダイオードが順方向に直列に接続され、
前記第２ダイオード列はＮ個のダイオードを有し、前記Ｎ個のダイオードが逆方向に直列に接続され、
前記第１の複数のダイオード回路は、前記第１ダイオード列と前記第２ダイオード列とを含む第１ダイオード組をＭ（ＭはＮ以下の整数）個有し、
前記第１ノードと前記基準電圧端との間に、前記第１ダイオード組がＭ個並列に接続される、
請求項４に記載の高周波送受信装置。
前記第２ダイオード列はＮ個のダイオードを有し、前記Ｎ個のダイオードが逆方向に直列に接続され、
前記第１の複数のダイオード回路は、前記第１ダイオード列と前記第２ダイオード列とを含む第１ダイオード組をＭ（ＭはＮ以下の整数）個有し、
前記第１ノードと前記基準電圧端との間に、前記第１ダイオード組がＭ個並列に接続される、
請求項４に記載の高周波送受信装置。
【請求項6】
前記入力端子と前記第１ノードとの間の前記信号ライン上の第５ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第４の複数のダイオード回路と、
前記第５ノードと前記第１ノードとの間の前記信号ラインに直列に接続された第４インダクタと、
をさらに備え、
前記第４の複数のダイオード回路は、第３ダイオード列と第４ダイオード列とを含む第２ダイオード組をＫ（ＫはＬ以下の整数）個有し、
前記第３ダイオード列はＬ（Ｌは１より大きい整数）個のダイオードを有し、前記Ｌ個のダイオードが順方向に直列に接続され、
前記第４ダイオード列はＬ個のダイオードを有し、前記Ｌ個のダイオードが逆方向に直列に接続され、
前記第３ダイオード列の一端のダイオードのアノードと、前記第４ダイオード列の一端のダイオードのカソードとが第５ノードに接続され、
前記第３ダイオード列の他端のダイオードのカソードと、前記第４ダイオード列の他端のダイオードのアノードとが前記基準電圧端に接続され、
前記第５ノードと前記基準電圧端との間に、前記第２ダイオード組がＫ個並列に接続される、
請求項５に記載の高周波送受信装置。
前記第５ノードと前記第１ノードとの間の前記信号ラインに直列に接続された第４インダクタと、
をさらに備え、
前記第４の複数のダイオード回路は、第３ダイオード列と第４ダイオード列とを含む第２ダイオード組をＫ（ＫはＬ以下の整数）個有し、
前記第３ダイオード列はＬ（Ｌは１より大きい整数）個のダイオードを有し、前記Ｌ個のダイオードが順方向に直列に接続され、
前記第４ダイオード列はＬ個のダイオードを有し、前記Ｌ個のダイオードが逆方向に直列に接続され、
前記第３ダイオード列の一端のダイオードのアノードと、前記第４ダイオード列の一端のダイオードのカソードとが第５ノードに接続され、
前記第３ダイオード列の他端のダイオードのカソードと、前記第４ダイオード列の他端のダイオードのアノードとが前記基準電圧端に接続され、
前記第５ノードと前記基準電圧端との間に、前記第２ダイオード組がＫ個並列に接続される、
請求項５に記載の高周波送受信装置。
【請求項7】
前記第４インダクタと前記第１ノードとの間の前記信号ライン上の第６ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第５インダクタ、
をさらに備える請求項６に記載の高周波送受信装置。
をさらに備える請求項６に記載の高周波送受信装置。
【請求項8】
前記入力端子と前記出力端子との間の前記信号ラインに接続されたインピーダンス変換回路、
をさらに備える請求項１に記載の高周波送受信装置。
をさらに備える請求項１に記載の高周波送受信装置。
【請求項9】
高周波信号におけるある周波数帯域の第１信号を通過させるフィルタと、
前記フィルタから出力された前記第１信号を抑圧する高周波リミッタ回路と、
前記高周波リミッタ回路から出力された信号を増幅する低雑音増幅器と、
を具備し、
前記高周波リミッタ回路は、
前記第１信号が入力される入力端子と、
前記入力端子に信号ラインを介して接続された出力端子と、
前記信号ライン上の第１ノードに第１端が接続され、第２端が基準電圧端に接続された第１の複数のダイオード回路と、
前記信号ライン上の第２ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第２の複数のダイオード回路と、
前記第１ノードと前記第２ノードとの間の前記信号ライン上の第３ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第１マイクロストリップラインと、
を備える高周波送受信装置。
前記フィルタから出力された前記第１信号を抑圧する高周波リミッタ回路と、
前記高周波リミッタ回路から出力された信号を増幅する低雑音増幅器と、
を具備し、
前記高周波リミッタ回路は、
前記第１信号が入力される入力端子と、
前記入力端子に信号ラインを介して接続された出力端子と、
前記信号ライン上の第１ノードに第１端が接続され、第２端が基準電圧端に接続された第１の複数のダイオード回路と、
前記信号ライン上の第２ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第２の複数のダイオード回路と、
前記第１ノードと前記第２ノードとの間の前記信号ライン上の第３ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第１マイクロストリップラインと、
を備える高周波送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、高周波送受信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、レーダー送受信システム等の高周波送受信装置は、高周波リミッタ回路（抑圧回路）を備えている。高周波リミッタ回路は、高周波信号の送信時にアンテナからの反射電力が受信端に現れるなどにより、受信機および受信機の低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）が破壊されるのを防ぐために用いられる。
【0003】
高周波リミッタ回路においては、リミット動作が可能な周波数範囲が狭く、広帯域で使用可能な送受信装置において過電力入力を保護したいときに使用できない場合がある。
【0004】
さらに、高出力の高周波送受信装置においては、出力電力の抑圧量が不十分である場合も多く、抑圧量を増加させるためにダイオードを多段に縦続接続した構成を有する。このように、より大電力入力に対応可能な構成にすると、入力反射損はさらに悪化し、使用可能な周波数はさらに狭くなる場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】APPLICATION NOTE “PIN Limiter Diodes in Receiver Protectors”, Skyworks Solutions, Inc.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の高周波送受信装置は、高周波信号におけるある周波数帯域の第１信号を通過させるフィルタと、前記フィルタから出力された前記第１信号を抑圧する高周波リミッタ回路と、前記高周波リミッタ回路から出力された信号を増幅する低雑音増幅器とを具備する。前記高周波リミッタ回路は、前記第１信号が入力される入力端子と、前記入力端子に信号ラインを介して接続された出力端子と、前記信号ライン上の第１ノードに第１端が接続され、第２端が基準電圧端に接続された第１の複数のダイオード回路と、前記信号ライン上の第２ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第２の複数のダイオード回路と、前記第１ノードと前記第２ノードとの間の前記信号ライン上の第３ノードに第１端が接続され、第２端が前記基準電圧端に接続された第１インダクタとを備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る高周波リミッタ回路を含む高周波送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】第１実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。
【図3】第１実施形態に係る高周波リミッタ回路の高周波特性を示す図である。
【図4】第１実施形態に係る高周波リミッタ回路の出力電力の抑圧特性を示す図である。
【図5】比較例の高周波リミッタ回路の構成を示す図である。
【図6】比較例の高周波リミッタ回路の高周波特性を示す図である。
【図7】第１実施形態に係る高周波リミッタ回路におけるインダクタの接続による効果を示す図である。
【図8】第２実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。
【図9】第２実施形態に係る高周波リミッタ回路の高周波特性を示す図である。
【図10】第３実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。
【図11】第４実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。
【図12】第４実施形態に係る高周波リミッタ回路の高周波特性を示す図である。
【図13】第４実施形態に係る高周波リミッタ回路の出力電力の抑圧特性を示す図である。
【図14】変形例の高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。
【図15】他の変形例の高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、共通する参照符号を付す。また、以下に示す実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、構成部品の材質、形状、構造、及び配置等を下記のものに特定するものではない。
【0010】
１．第１実施形態
第１実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。高周波リミッタ回路は、例えば、レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置に用いられる。
第１実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。高周波リミッタ回路は、例えば、レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置に用いられる。
【0011】
図１は、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路を含む高周波送受信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、高周波送受信装置は、高周波リミッタ回路１、アンテナ２、フィルタ３、サーキュレータ４、低雑音増幅器（ＬＮＡ）５、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ：Radio frequency Integrated Circuit）６、及びパワーアンプ（ＰＡ：Power Amplifier）７を備える。
【0012】
アンテナ２は、高周波信号を送信あるいは受信する。フィルタ３は、所定の周波数帯域の信号を通過させ、それ以外の不要な周波数帯域の信号をカットする。サーキュレータ４は、高周波信号の送信時あるいは受信時に、送信側回路あるいは受信側回路とフィルタ３との接続を切り換える。
【0013】
高周波リミッタ回路１の入力端子ＲＦＩＮは、入力段（あるいは、前段）のサーキュレータ４に接続され、高周波リミッタ回路１の出力端子ＲＦＯＵＴは出力段（あるいは、後段）の低雑音増幅器５に接続される。高周波リミッタ回路１は、高周波信号の送信時にアンテナ２からの反射電力を抑圧して、反射電力により低雑音増幅器５が破壊されるのを防ぐ。高周波リミッタ回路１は、また高周波信号の受信時にフィルタ３からの入力電力を抑圧して、入力電力により低雑音増幅器５が破壊されるのを防ぐ。
【0014】
低雑音増幅器５は、高周波リミッタ回路１を通過した信号を増幅し、増幅した信号をＲＦＩＣ６に出力する。
【0015】
ＲＦＩＣ６は、低雑音増幅器５から受け取った信号を処理し、例えば画像あるいは音声などとして出力する。ＲＦＩＣ６は、所定の信号をパワーアンプ７に出力する。
【0016】
パワーアンプ７は、ＲＦＩＣ６から受け取った信号を増幅し、増幅した信号をサーキュレータ４及びフィルタ３を介してアンテナ２に出力する。
【0017】
１．１ 高周波リミッタ回路の構成
次に、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図２は、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図２に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０、１１及び１２、インダクタ２０、２１及び３１、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。ダイオードユニット１０、１１、及び１２の詳細については後述する。
次に、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図２は、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図２に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０、１１及び１２、インダクタ２０、２１及び３１、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。ダイオードユニット１０、１１、及び１２の詳細については後述する。
【0018】
以下に、高周波リミッタ回路１における回路素子の接続関係を説明する。入力端子ＲＦＩＮと出力端子ＲＦＯＵＴとの間に、信号ライン（あるいは、伝送線路）が接続される。入力端子ＲＦＩＮと出力端子ＲＦＯＵＴ間の信号ラインには、インダクタ２０及び２１が直列に接続される。すなわち、入力端子ＲＦＩＮにインダクタ２１の第１端が接続され、インダクタ２１の第２端にインダクタ２０の第１端が接続される。さらに、インダクタ２０の第２端に出力端子ＲＦＯＵＴが接続される。以降、出力端子ＲＦＯＵＴとインダクタ２０との間のノードをＮ１と称し、インダクタ２０とインダクタ２１との間のノードをインダクタ２０側からそれぞれＮ２、Ｎ３と称する。さらに、インダクタ２１と入力端子ＲＦＩＮとの間のノードをＮ４と称する。
【0019】
入力端子ＲＦＩＮとインダクタ２１との間のノードＮ４には、ダイオードユニット１２が接続される。言い換えると、入力端子ＲＦＩＮの出力段（あるいは、後段）には、接地されたダイオードユニット１２が接続される。すなわち、ダイオードユニット１２の第１端がノードＮ４に接続され、ダイオードユニット１２の第２端が接地電位端（あるいは、基準電圧端）ＧＮＤに接続される。接地電位端ＧＮＤには、接地電位（あるいは、基準電圧）、例えば０Ｖが供給される。
【0020】
インダクタ２１とインダクタ２０との間のノードＮ３には、インダクタ３１が接続される。言い換えると、インダクタ２１の出力段には、接地されたシャントインダクタ３１が接続される。すなわち、インダクタ３１の第１端がノードＮ３に接続され、インダクタ３１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0021】
ノードＮ３とインダクタ２０との間のノードＮ２には、ダイオードユニット１１が接続される。言い換えると、インダクタ２１のノードＮ３を介した出力段には、接地されたダイオードユニット１１が接続される。すなわち、ダイオードユニット１１の第１端がノードＮ２に接続され、ダイオードユニット１１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0022】
インダクタ２０と出力端子ＲＦＯＵＴとの間のノードＮ１には、ダイオードユニット１０が接続される。言い換えると、インダクタ２０の出力段には、接地されたダイオードユニット１０が接続される。すなわち、ダイオードユニット１０の第１端がノードＮ１に接続され、ダイオードユニット１０の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0023】
以下に、高周波リミッタ回路１における回路素子について詳述する。
【0024】
ダイオードユニット１０は、ダイオードａ１及びｂ１を含む。ダイオードａ１のアノードは、ダイオードｂ１のカソードに接続される。ダイオードａ１のカソードは、ダイオードｂ１のアノードに接続される。このように、異なる２つのダイオードａ１及びｂ１のアノードとカソードとが互いに接続されることを、アンチパラレル接続と称し、アンチパラレル接続された複数のダイオードａ１及びｂ１を、アンチパラレルダイオードと称する。また、ダイオードユニット１０の順方向電圧はＶｆで表される。このため、ダイオードユニット１０のしきい値電圧は、電圧Ｖｆである。
【0025】
ダイオードユニット（あるいは、アンチパラレルダイオード）１０におけるダイオードａ１のアノードとダイオードｂ１のカソードは、ノードＮ１に接続される。すなわち、ダイオードユニット１０の第１端は、ノードＮ１に接続される。さらに、ダイオードａ１のカソードとダイオードｂ１のアノードは、接地電位端ＧＮＤに接続される。すなわち、ダイオードユニット１０の第２端は、接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0026】
ダイオードユニット１１は、ダイオードユニット１０と同様に、ダイオードａ１及びｂ１を含む。ダイオードａ１とダイオードｂ１は、アンチパラレル接続されている。すなわち、ダイオードａ１のアノードは、ダイオードｂ１のカソードに接続される。ダイオードａ１のカソードは、ダイオードｂ１のアノードに接続される。また、ダイオードユニット１１の順方向電圧は、ダイオードユニット１０と同様に、Ｖｆで表される。このため、ダイオードユニット１１のしきい値電圧は、電圧Ｖｆである。
【0027】
ダイオードユニット（あるいは、アンチパラレルダイオード）１１におけるダイオードａ１のアノードとダイオードｂ１のカソードは、ノードＮ２に接続される。すなわち、ダイオードユニット１１の第１端は、ノードＮ２に接続される。さらに、ダイオードａ１のカソードとダイオードｂ１のアノードは、接地電位端ＧＮＤに接続される。すなわち、ダイオードユニット１１の第２端は、接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0028】
ダイオードユニット１２は、複数のダイオードの組ｃ１、ｃ２、…、ｃＭ（Ｍは１以上の整数）を含む。ダイオードの組ｃ１～ｃＭの各々は、ダイオードａ１、ａ２、…、ａＮ、及びダイオードｂ１、ｂ２、…、ｂＮ（Ｎは１より大きい整数）を含む。組ｃＭのダイオードａ１～ａＮは、各々が順方向に直列に接続される。組ｃＭのダイオードｂ１～ｂＮは、各々が逆方向に直列に接続される。ここで、Ｎは１より大きい整数であり、ＭはＮ以下の整数である。すなわち、Ｎ ＞ １かつＭ ≦ Ｎが成り立つ。
【0029】
直列接続されたダイオードａ１～ａＮにおけるダイオードａ１のアノードは、直列接続されたダイオードｂ１～ｂＮにおけるダイオードｂ１のカソードに接続される。ダイオードａ１～ａＮにおけるダイオードａＮのカソードは、ダイオードｂ１～ｂＮにおけるダイオードｂＮのアノードに接続される。このように、異なる２つの直列接続されたダイオード列のアノードとカソードとが互いに接続されることを、アンチパラレル接続と称し、アンチパラレル接続された複数のダイオード列を、アンチパラレルダイオードと称する。以降、ダイオードの組ｃ１、ｃ２、…、ｃＭを、アンチパラレルダイオードｃ１、ｃ２、…、ｃＭとも称し、アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＭを含むダイオードユニット１２を、アンチパラレルダイオード１２とも称する。
【0030】
アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＭにおけるダイオードａ１のアノードとダイオードｂ１のカソードは、ノードＮ４に接続される。すなわち、ダイオードユニット１２の第１端は、ノードＮ４に接続される。さらに、アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＭにおけるダイオードａＮのカソードとダイオードｂＮのアノードは、接地電位端ＧＮＤに接続される。すなわち、ダイオードユニット１２の第２端は、接地電位端ＧＮＤに接続される。また、ダイオードａ１～ａＮの各々、あるいはダイオードｂ１～ｂＮの各々の順方向電圧がＶｆであるため、ダイオードユニット１２は、“Ｎ×Ｖｆ”のしきい値電圧を有する。
【0031】
ダイオードユニット（あるいは、アンチパラレルダイオード）１２は、つまり以下のような構成を持つ。図２に示すように、ノードＮ４（あるいは、信号ライン）と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが順方向にＮ段接続されて、ダイオードａ１～ａＮが構成される。ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが逆方向にＮ段接続されて、ダイオードｂ１～ｂＮが構成される。ダイオードａ１～ａＮとダイオードｂ１～ｂＮとがアンチパラレル接続されて、アンチパラレルダイオード（ダイオードの組ｃ１～ｃＭの各々に相当）が構成される。そして、これらアンチパラレルダイオードが、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にＭ個並列に接続される。これにより、アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＭを含むダイオードユニット１２が構成される。
【0032】
また、インダクタ２０及び２１の各々は、例えば、誘導性のマイクロストリップラインであってもよい。同様に、インダクタ３１は、例えば、誘導性のマイクロストリップラインであってもよい。
【0033】
１．２ 高周波リミッタ回路の動作
次に、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。
次に、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。
【0034】
入力端子ＲＦＩＮに高周波信号が入力され、高周波信号における入力電力Ｐｉｎが増加するにつれて、しきい値電圧がＶｆであるダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）１０及び１１がオンする。すると、入力端子ＲＦＩＮから信号ラインに流れ込む入力電力Ｐｉｎの電流がダイオードユニット１０及び１１を介して接地電位端ＧＮＤに流れる。これにより、ダイオードユニット１０及び１１によるリミット動作が開始される。
【0035】
さらに入力電力Ｐｉｎが上昇し、入力電力Ｐｉｎの電圧が“Ｎ×Ｖｆ”に達すると、ダイオードユニット１２がオンする。すると、入力端子ＲＦＩＮから信号ラインに流れ込む入力電力Ｐｉｎの電流が、さらにダイオードユニット１２を介して接地電位端ＧＮＤに流れる。これにより、ダイオードユニット１２によるリミット動作が開始されて、リミット動作がより強化される。
【0036】
このようなダイオードユニット１０、１１、及び１２によるリミット動作によって、入力電力Ｐｉｎの電圧振幅は、ダイオードユニット１２の接続点（ノードＮ４）よりダイオードユニット１１の接続点（ノードＮ２）及びダイオードユニット１０の接続点（ノードＮ１）において小さくなる。ダイオードユニット１１の接続点及びダイオードユニット１０の接続点における電圧振幅はほぼ同じである。すなわち、入力電力Ｐｉｎの電圧振幅は、入力端子ＲＦＩＮ、ノードＮ４、Ｎ２、Ｎ１、及び出力端子ＲＦＯＵＴの順で徐々に小さくなる。
【0037】
以下に、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路１の高周波特性及び抑圧特性について説明する。
【0038】
図３は、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路の高周波特性を示す図である。図３に示す特性は、高周波リミッタ回路１におけるＳパラメータ（Scattering parameters）である。Ｓパラメータは、高周波リミッタ回路１における通過特性（あるいは、伝送特性）及び反射特性を表すパラメータである。入力端子ＲＦＩＮをポート１とし、出力端子ＲＦＯＵＴをポート２とする。これらのポート番号を用いて、ＳパラメータをＳ１１、Ｓ２１と表す。Ｓ１１は、入力側の反射特性、すなわち、入力端子ＲＦＩＮ（ポート１）に入力された高周波信号の反射特性を表す。Ｓ２１は、入力側から出力側への通過特性、すなわち、入力された高周波信号の入力端子ＲＦＩＮ（ポート１）から出力端子ＲＦＯＵＴ（ポート２）への通過特性を表す。
【0039】
図３に示すように、入力反射特性Ｓ１１は、周波数６～１３.８ＧＨｚの広帯域において、例えば－２０ｄＢ以下になっている。よって、高周波リミッタ回路１は良好な反射特性を有している。なお、－２０ｄＢ以下であることは指標の一例であり、例えば－１０ｄＢ以下を指標としてもよい。
【0040】
図３に示した周波数において、支配的な共振周波数ｆｃ２は、インダクタ２１のインダクタンス値Ｌ２１と、ダイオードユニット１２のシャント容量値Ｃ１２とで構成され、以下の式（１）で表される。
【0041】
【数1】
【0042】
式（１）で表される共振周波数ｆｃ２は、周波数１２ＧＨｚより少し高い周波数にある。
【0043】
インダクタ３１のインダクタンス値Ｌ３１は、ダイオードユニット１１の容量値Ｃ１１と共振し、その共振周波数ｆｃ１は以下の式（２）で表される。
【0044】
【数2】
【0045】
式（２）で表される共振周波数ｆｃ１は、周波数７ＧＨｚあたりにある。
【0046】
第１実施形態では、共振周波数ｆｃ２に対して共振周波数ｆｃ１が追加される。これにより、図３に示すように、広帯域において良好な反射特性が実現できる。また、通過特性Ｓ２１は、図３に示すように、良好な通過特性を維持している。例えば、周波数７ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１は－０.４１２ｄＢであり、周波数１２ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１は－０.７６３ｄＢである。
【0047】
図４は、第１実施形態に係る高周波リミッタ回路の出力電力の抑圧特性を示す図である。入力電力Ｐｉｎに対して、図４に示すように、出力電力Ｐｏｕｔが抑圧される。例えば、入力電力Ｐｉｎが４０ｄＢｍのとき、出力電力Ｐｏｕｔが１４．５２４ｄＢｍとなり、十分な抑圧レベルを維持している。
【0048】
１．３ 第１実施形態の効果
第１実施形態によれば、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。
第１実施形態によれば、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。
【0049】
以下に、第１実施形態の効果について説明する。先に比較例の特性について述べ、続いて第１実施形態の効果について述べる。
【0050】
図５に、比較例の高周波リミッタ回路の構成を示す。比較例は、ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）１０、１１、及び１２、並びにインダクタ２０及び２１を含む。図６に、比較例の高周波リミッタ回路の高周波特性を示す。図６に示すように、比較例では、入力反射特性Ｓ１１が－２０ｄＢ以下である帯域は、約１０～１２.５ＧＨｚであり、狭帯域である。これに対して、第１実施形態では、図４に示したように、入力反射特性Ｓ１１は、周波数６～１３.８ＧＨｚの広帯域において、例えば－２０ｄＢ以下になっている。よって、第１実施形態の高周波リミッタ回路１は、広帯域において良好な反射特性を実現できる。
【0051】
また、第１実施形態の構成では、入力端子ＲＦＩＮと出力端子ＲＦＯＵＴ間に直列にインダクタ２１が接続され、インダクタ２１の出力段にシャントインダクタ３１が接続される。比較例ではローパスフィルタ型の回路構成を持つのに対して、第１実施形態ではシャントインダクタ３１を挿入することにより、ハイパスフィルタの特性を加えることができる。
【0052】
図７に、高周波リミッタ回路におけるインダクタ２１及び３１の接続による効果を示す。インダクタ３１を設けず、インダクタ２１を設けた場合の入力反射特性Ｓ１１をＡで示し、インダクタ２１を設けず、インダクタ３１を設けた場合の入力反射特性Ｓ１１をＢで示す。さらに、インダクタ２１及び３１の両方を設けた場合の入力反射特性Ｓ１１をＣで示す。図７からわかるように、インダクタ２１のみを設けた場合の特性Ａでは、周波数帯域が広帯域であるが高域で入力反射損が悪化する。インダクタ３１のみを設けた場合の特性Ｂでは、周波数帯域が狭帯域となってしまう。これらに対して、インダクタ２１及び３１の両方を設けた場合の特性Ｃでは、特性Ａと特性Ｂとを合せたような特性となり、広帯域で入力反射損が改善している。
【0053】
また、第１実施形態の構成では、出力段においてダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）１０及び１１を並列に接続し、リミット動作時におけるダイオードユニット１０及び１１のそれぞれの電流量ｉ１０及びｉ１１が、ｉ１１＞ｉ１０となるように適切に設定される。なお、例えば、出力電力Ｐｏｕｔの必要な抑圧量に応じて、抑圧量を少なくできる場合、ダイオードユニット１０及びインダクタ２０を削除してもよい。
【0054】
以上により、第１実施形態の高周波リミッタ回路によれば、高周波信号の大電力入力に対応でき、さらに目標とする使用周波数帯域７～１２ＧＨｚに対し、比較例では約１０～１２.５ＧＨｚであったが、第１実施形態では約６～１３.８ＧＨｚであり、広帯域に対応できる。
【0055】
２．第２実施形態
以下に、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。第２実施形態では、第１実施形態よりもさらに大電力の入力に対応した高周波リミッタ回路の例を示す。レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置への第２実施形態の適用例は、図１に示した構成と同様であるため、記載を省略する。第２実施形態では、第１実施形態と異なる点について主に説明する。説明しない構成及び動作は第１実施形態と同様である。
以下に、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。第２実施形態では、第１実施形態よりもさらに大電力の入力に対応した高周波リミッタ回路の例を示す。レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置への第２実施形態の適用例は、図１に示した構成と同様であるため、記載を省略する。第２実施形態では、第１実施形態と異なる点について主に説明する。説明しない構成及び動作は第１実施形態と同様である。
【0056】
２．１ 高周波リミッタ回路の構成
次に、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図８は、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図８に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０、１１、１２、及び１３、インダクタ２０、２１、２２、及び３１、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。ダイオードユニット１０、１１、及び１２については第１実施形態と同様である。ダイオードユニット１３の詳細については後述する。
次に、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図８は、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図８に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０、１１、１２、及び１３、インダクタ２０、２１、２２、及び３１、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。ダイオードユニット１０、１１、及び１２については第１実施形態と同様である。ダイオードユニット１３の詳細については後述する。
【0057】
以下に、高周波リミッタ回路１における回路素子の接続関係を説明する。入力端子ＲＦＩＮと出力端子ＲＦＯＵＴとの間の信号ラインには、インダクタ２０、２１、及び２２が直列に接続される。すなわち、入力端子ＲＦＩＮにインダクタ２２の第１端が接続され、インダクタ２２の第２端にインダクタ２１の第１端が接続される。インダクタ２１の第２端にインダクタ２０の第１端が接続され、インダクタ２０の第２端に出力端子ＲＦＯＵＴが接続される。以降、インダクタ２１とインダクタ２２との間のノードをインダクタ２１側からそれぞれＮ４、Ｎ５と称する。さらに、インダクタ２２と入力端子ＲＦＩＮとの間のノードをＮ６と称する。
【0058】
入力端子ＲＦＩＮとインダクタ２２との間のノードＮ６には、ダイオードユニット１３が接続される。言い換えると、入力端子ＲＦＩＮの出力段には、接地されたダイオードユニット１３が接続される。すなわち、ダイオードユニット１３の第１端がノードＮ６に接続され、ダイオードユニット１３の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。接地電位端ＧＮＤには、接地電位、例えば０Ｖが供給される。
【0059】
インダクタ２２とインダクタ２１との間のノードＮ５には、インダクタ３２が接続される。言い換えると、インダクタ２２の出力段には、接地されたシャントインダクタ３２が接続される。すなわち、インダクタ３２の第１端がノードＮ５に接続され、インダクタ３２の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0060】
ノードＮ５とインダクタ２１との間のノードＮ４には、ダイオードユニット１２が接続される。言い換えると、インダクタ２２のノードＮ５を介した出力段には、接地されたダイオードユニット１２が接続される。すなわち、ダイオードユニット１２の第１端がノードＮ４に接続され、ダイオードユニット１２の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0061】
インダクタ２１とインダクタ２０との間のノードＮ３には、インダクタ３１が接続される。言い換えると、インダクタ２１の出力段には、接地されたシャントインダクタ３１が接続される。すなわち、インダクタ３１の第１端がノードＮ３に接続され、インダクタ３１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0062】
ノードＮ３とインダクタ２０との間のノードＮ２には、ダイオードユニット１１が接続される。言い換えると、インダクタ２１のノードＮ３を介した出力段には、接地されたダイオードユニット１１が接続される。すなわち、ダイオードユニット１１の第１端がノードＮ２に接続され、ダイオードユニット１１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0063】
インダクタ２０と出力端子ＲＦＯＵＴとの間のノードＮ１には、ダイオードユニット１０が接続される。言い換えると、インダクタ２０の出力段には、接地されたダイオードユニット１０が接続される。すなわち、ダイオードユニット１０の第１端がノードＮ１に接続され、ダイオードユニット１０の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0064】
以下に、高周波リミッタ回路１における回路素子について詳述する。
【0065】
ダイオードユニット１０、１１、及び１２は、第１実施形態にて記載した構成と同様である。
【0066】
ダイオードユニット１３は、複数のダイオードの組ｃ１、ｃ２、…、ｃＫ（Ｋは１以上の整数）を含む。ダイオードの組ｃ１～ｃＫの各々は、ダイオードａ１、ａ２、…、ａＬ、及びダイオードｂ１、ｂ２、…、ｂＬ（Ｌは１より大きい整数）を含む。組ｃＫのダイオードａ１～ａＬは、各々が順方向に直列に接続される。組ｃＫのダイオードｂ１～ｂＬは、各々が逆方向に直列に接続される。ここで、Ｌは１より大きい整数であり、ＫはＬ以下の整数、ＬはＮ以上の整数である。すなわち、Ｌ ＞ １かつＫ ≦ ＬかつＬ ≧ Ｎが成り立つ。
【0067】
直列接続されたダイオードａ１～ａＬとダイオードｂ１～ｂＬは、アンチパラレル接続されている。すなわち、ダイオードａ１～ａＬにおけるダイオードａ１のアノードは、ダイオードｂ１～ｂＬにおけるダイオードｂ１のカソードに接続される。ダイオードａ１～ａＬにおけるダイオードａＬのカソードは、ダイオードｂ１～ｂＬにおけるダイオードｂＬのアノードに接続される。
【0068】
アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＫにおけるダイオードａ１のアノードとダイオードｂ１のカソードは、ノードＮ６に接続される。すなわち、ダイオードユニット１３の第１端は、ノードＮ６に接続される。さらに、アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＫにおけるダイオードａＬのカソードとダイオードｂＬのアノードは、接地電位端ＧＮＤに接続される。すなわち、ダイオードユニット１３の第２端は、接地電位端ＧＮＤに接続される。また、ダイオードａ１～ａＬの各々、あるいはダイオードｂ１～ｂＬの各々の順方向電圧がＶｆであるため、ダイオードユニット１３は、“Ｌ×Ｖｆ”のしきい値電圧を有する。
【0069】
ダイオードユニット（あるいは、アンチパラレルダイオード）１３は、つまり以下のような構成を持つ。図８に示すように、ノードＮ６（あるいは、信号ライン）と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが順方向にＬ段接続されて、ダイオードａ１～ａＬが構成される。ノードＮ６と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが逆方向にＬ段接続されて、ダイオードｂ１～ｂＬが構成される。ダイオードａ１～ａＬとダイオードｂ１～ｂＬとがアンチパラレル接続されて、アンチパラレルダイオード（ダイオードの組ｃ１～ｃＫの各々に相当）が構成される。そして、これらアンチパラレルダイオードが、ノードＮ６と接地電位端ＧＮＤとの間にＫ個並列に接続される。これにより、アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＫを含むダイオードユニット１３が構成される。
【0070】
また、インダクタ２０～２２、３１、及び３２の各々は、例えば、誘導性のマイクロストリップラインであってもよい。
【0071】
２．２ 高周波リミッタ回路の動作
次に、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。
次に、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。
【0072】
第１実施形態と同様に、入力端子ＲＦＩＮに高周波信号が入力され、高周波信号における入力電力Ｐｉｎが増加するにつれて、ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）１０及び１１がオンする。すると、入力端子ＲＦＩＮから信号ラインに流れ込む入力電力Ｐｉｎの電流がダイオードユニット１０及び１１を介して接地電位端ＧＮＤに流れる。これにより、ダイオードユニット１０及び１１によるリミット動作が開始される。
【0073】
さらに入力電力Ｐｉｎが上昇し、入力電力Ｐｉｎの電圧が“Ｎ×Ｖｆ”に達すると、ダイオードユニット１２がオンする。すると、入力端子ＲＦＩＮから信号ラインに流れ込む入力電力Ｐｉｎの電流が、さらにダイオードユニット１２を介して接地電位端ＧＮＤに流れる。これにより、ダイオードユニット１２によるリミット動作が開始される。
【0074】
さらに入力電力Ｐｉｎが上昇し、入力電力Ｐｉｎの電圧が“Ｌ×Ｖｆ”に達すると、ダイオードユニット１３がオンする。すると、入力端子ＲＦＩＮから信号ラインに流れ込む入力電力Ｐｉｎの電流が、さらにダイオードユニット１３を介して接地電位端ＧＮＤに流れる。これにより、ダイオードユニット１２によるリミット動作が開始されて、リミット動作がより強化される。
【0075】
このようなダイオードユニット１０、１１、１２、及び１３によるリミット動作によって、入力電力Ｐｉｎの電圧振幅は、ダイオードユニット１３の接続点（ノードＮ６）よりダイオードユニット１２の接続点（ノードＮ４）において小さくなる。さらに、ダイオードユニット１２の接続点よりダイオードユニット１１の接続点（ノードＮ２）及びダイオードユニット１０の接続点（ノードＮ１）において小さくなる。ダイオードユニット１１の接続点及びダイオードユニット１０の接続点における電圧振幅はほぼ同じである。すなわち、入力電力Ｐｉｎの電圧振幅は、入力端子ＲＦＩＮ、ノードＮ６、Ｎ４、Ｎ２、Ｎ１、及び出力端子ＲＦＯＵＴの順で徐々に小さくなる。
【0076】
以下に、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路１の高周波特性について説明する。
【0077】
図９は、第２実施形態に係る高周波リミッタ回路の高周波特性を示す図である。図９に示すように、入力反射特性Ｓ１１は、周波数６．７～１３.５ＧＨｚの広帯域において、例えば－２０ｄＢ以下になっている。よって、高周波リミッタ回路１は良好な反射特性を有している。また、通過特性Ｓ２１は、図９に示すように、良好な通過特性を維持している。例えば、周波数７ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１は－０.５６４ｄＢであり、周波数１２ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１は－０.９４１ｄＢである。
【0078】
２．３ 第２実施形態の効果
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。
【0079】
第２実施形態の構成では、ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）１３を備えることにより、第１実施形態よりも大電力の入力に対応することができる。
【0080】
また、第２実施形態の構成では、出力段においてダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）１０及び１１を並列に接続したが、出力電力Ｐｏｕｔの必要な抑圧量に応じて、抑圧量を少なくできる場合、ダイオードユニット１０及びインダクタ２０を削除してもよい。
【0081】
以上説明したように、第２実施形態の高周波リミッタ回路によれば、高周波信号の大電力入力に対応でき、さらに目標とする使用周波数帯域７～１２ＧＨｚに対し、周波数帯域６.７～１３.５ＧＨｚで使用可能であり、広帯域に対応できる。
【0082】
３．第３実施形態
以下に、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。第３実施形態では、第２実施形態よりもさらに大電力入力への対応が可能で、かつさらなる広帯域動作が可能な高周波リミッタ回路の例を示す。レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置への第３実施形態の適用例は、図１に示した構成と同様であるため、記載を省略する。第３実施形態では、第１実施形態と異なる点について主に説明する。説明しない構成及び動作は第１実施形態と同様である。
以下に、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。第３実施形態では、第２実施形態よりもさらに大電力入力への対応が可能で、かつさらなる広帯域動作が可能な高周波リミッタ回路の例を示す。レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置への第３実施形態の適用例は、図１に示した構成と同様であるため、記載を省略する。第３実施形態では、第１実施形態と異なる点について主に説明する。説明しない構成及び動作は第１実施形態と同様である。
【0083】
３．１ 高周波リミッタ回路の構成
次に、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図１０は、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図１０に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０及び１１、インダクタ２０、リミットセルＬＣ_１、ＬＣ_２、…、ＬＣ_Ｊ－１、ＬＣ_Ｊ（Ｊは１以上の整数）、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。ダイオードユニット１０及び１１、インダクタ２０については第１実施形態と同様である。リミットセルＬＣ_１～ＬＣ_Ｊの詳細については後述する。
次に、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図１０は、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図１０に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０及び１１、インダクタ２０、リミットセルＬＣ_１、ＬＣ_２、…、ＬＣ_Ｊ－１、ＬＣ_Ｊ（Ｊは１以上の整数）、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。ダイオードユニット１０及び１１、インダクタ２０については第１実施形態と同様である。リミットセルＬＣ_１～ＬＣ_Ｊの詳細については後述する。
【0084】
以下に、高周波リミッタ回路１における回路素子の接続関係を説明する。入力端子ＲＦＩＮと出力端子ＲＦＯＵＴとの間の信号ラインには、インダクタ２０、及びリミットセルＬＣ_１～ＬＣ_Ｊが直列に接続される。すなわち、入力端子ＲＦＩＮにリミットセルＬＣ_Ｊ、ＬＣ_Ｊ－１、…、ＬＣ_２、ＬＣ_１が順に接続される。リミットセルＬＣ_１にインダクタ２０の第１端が接続され、インダクタ２０の第２端に出力端子ＲＦＯＵＴが接続される。
【0085】
以下に、高周波リミッタ回路１における回路素子について詳述する。
【0086】
ダイオードユニット１０及び１１は、第１実施形態にて記載した構成と同様である。
【0087】
リミットセルＬＣ_１は、ダイオードユニット１２_１、並びにインダクタ２１及び３１を備える。ダイオードユニット１２_１が接続されたノードＮ４とインダクタ２０との間に、インダクタ２１が直列に接続される。さらに、インダクタ２１の出力段であるノードＮ３にインダクタ３１が接続される。言い換えると、インダクタ２１の出力段には、接地されたシャントインダクタ３１が接続される。すなわち、インダクタ３１の第１端がノードＮ３に接続され、インダクタ３１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0088】
ダイオードユニット１２_１は、第１実施形態にて記載したダイオードユニット１２と同様である。すなわち、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが順方向にＮ段接続されて、ダイオードａ１～ａＮが構成される。ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが逆方向にＮ段接続されて、ダイオードｂ１～ｂＮが構成される。ダイオードａ１～ａＮとダイオードｂ１～ｂＮとがアンチパラレル接続されて、アンチパラレルダイオード（ダイオードの組ｃ１～ｃＭの各々に相当）が構成される。そして、これらアンチパラレルダイオードが、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にＭ個並列に接続される。これにより、アンチパラレルダイオードｃ１～ｃＭを含むダイオードユニット１２_１が構成される。ここで、Ｎは１より大きい整数であり、ＭはＮ以下の整数である。
【0089】
リミットセルＬＣ_２は、リミットセルＬＣ_１の入力段に接続される。リミットセルＬＣ_２は、ダイオードユニット１２_２、並びにインダクタ２１及び３１を備える。ダイオードユニット１２_２が接続されたノードＮ４とリミットセルＬＣ_１との間に、インダクタ２１が直列に接続される。さらに、インダクタ２１の出力段であるノードＮ３にインダクタ３１が接続される。すなわち、インダクタ３１の第１端がノードＮ３に接続され、インダクタ３１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0090】
ダイオードユニット１２_２は、以下の構成を有する。ダイオードユニット１２_２のアンチパラレルダイオードにおけるダイオードの接続段数は、ダイオードユニット１２_１におけるダイオードの接続段数（即ち、Ｎ段）より多いか、または同数である。すなわち、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが順方向にＮ段以上接続される。また、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが逆方向にＮ段以上接続される。順方向に接続されたダイオードと、逆方向に接続されたダイオードとがアンチパラレル接続されて、複数のアンチパラレルダイオードが構成される。そして、これらアンチパラレルダイオードが、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間に、Ｍ個以上並列に接続される。これにより、ダイオードユニット１２_２が構成される。
【0091】
以下に、リミットセルＬＣ_Ｊ及びＬＣ_Ｊ－１を用いてリミットセルの構成を説明する。入力端子ＲＦＩＮの出力段にリミットセルＬＣ_Ｊが接続される。リミットセルＬＣ_Ｊの出力段にリミットセルＬＣ_Ｊ－１が接続され、さらに、リミットセルＬＣ_Ｊ－１の出力段にリミットセルＬＣ_Ｊ－２（不図示）が接続される。
【0092】
リミットセルＬＣ_Ｊ－１は、ダイオードユニット１２_Ｊ－１、並びにインダクタ２１及び３１を備える。ダイオードユニット１２_Ｊ－１が接続されたノードＮ４とリミットセルＬＣ_Ｊ－２との間に、インダクタ２１が直列に接続される。さらに、インダクタ２１の出力段であるノードＮ３にインダクタ３１が接続される。すなわち、インダクタ３１の第１端がノードＮ３に接続され、インダクタ３１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0093】
ダイオードユニット１２_Ｊ－１は、以下の構成を有する。ダイオードユニット１２_Ｊ－１のアンチパラレルダイオードにおけるダイオードの接続段数は、ダイオードユニット１２_Ｊ－２におけるダイオードの接続段数（例えば、Ｎ段）より多いか、または同数である。すなわち、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが順方向に、例えばＮ段以上接続される。また、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが逆方向に、例えばＮ段以上接続される。順方向に接続されたダイオードと、逆方向に接続されたダイオードとがアンチパラレル接続されて、複数のアンチパラレルダイオードが構成される。そして、これらアンチパラレルダイオードが、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間に、Ｍ個以上並列に接続される。これにより、ダイオードユニット１２_Ｊ－１が構成される。ここで、Ｎは１より大きい整数であり、ＭはＮ以下の整数である。
【0094】
リミットセルＬＣ_Ｊは、ダイオードユニット１２_Ｊ、並びにインダクタ２１及び３１を備える。ダイオードユニット１２_Ｊが接続されたノードＮ４とリミットセルＬＣ_Ｊ－１との間に、インダクタ２１が直列に接続される。さらに、インダクタ２１の出力段であるノードＮ３にインダクタ３１が接続される。すなわち、インダクタ３１の第１端がノードＮ３に接続され、インダクタ３１の第２端が接地電位端ＧＮＤに接続される。
【0095】
ダイオードユニット１２_Ｊは、以下の構成を有する。ダイオードユニット１２_Ｊのアンチパラレルダイオードにおけるダイオードの接続段数は、ダイオードユニット１２_Ｊ－１におけるダイオードの接続段数（例えば、Ｎ段）より多いか、または同数である。すなわち、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが順方向に、例えばＮ段以上接続される。また、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間にダイオードが逆方向に、例えばＮ段以上接続される。順方向に接続されたダイオードと、逆方向に接続されたダイオードとがアンチパラレル接続されて、複数のアンチパラレルダイオードが構成される。そして、これらアンチパラレルダイオードが、ノードＮ４と接地電位端ＧＮＤとの間に、Ｍ個以上並列に接続される。これにより、ダイオードユニット１２_Ｊが構成される。
【0096】
なお、リミットセルＬＣ_Ｊが含むインダクタ３１は、必ずしも全てのリミットセルに設けなくてもよい。少なくとも一部のリミットセル、あるいはリミットセルＬＣ_１～ＬＣ_Ｊのインダクタ２１の出力段と接地電位端ＧＮＤとの間にインダクタ３１が接続される。
【0097】
３．２ 高周波リミッタ回路の動作
次に、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。第３実施形態の高周波リミッタ回路は、変数Ｊが１のとき、第１実施形態に対応し、変数Ｊが２のとき、第２実施形態に対応する。さらに、第３実施形態は、変数Ｊが３以上のとき、第２実施形態の高周波リミッタ回路に対してリミットセルＬＣ_Ｊが追加された構成を有する。第３実施形態では、追加されたリミットセルＬＣ_Ｊによってもリミット動作（あるいは、抑圧動作）が行われ、リミット動作がより強化される。
次に、第３実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。第３実施形態の高周波リミッタ回路は、変数Ｊが１のとき、第１実施形態に対応し、変数Ｊが２のとき、第２実施形態に対応する。さらに、第３実施形態は、変数Ｊが３以上のとき、第２実施形態の高周波リミッタ回路に対してリミットセルＬＣ_Ｊが追加された構成を有する。第３実施形態では、追加されたリミットセルＬＣ_Ｊによってもリミット動作（あるいは、抑圧動作）が行われ、リミット動作がより強化される。
【0098】
３．３ 第３実施形態の効果
第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。さらに、第３実施形態の構成では、第２実施形態よりも大電力の入力に対応可能で、かつさらなる広帯域動作が可能な高周波リミッタ回路を実現できる。
第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。さらに、第３実施形態の構成では、第２実施形態よりも大電力の入力に対応可能で、かつさらなる広帯域動作が可能な高周波リミッタ回路を実現できる。
【0099】
４．第４実施形態
以下に、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。第４実施形態では、第２実施形態の高周波リミット回路において、入力端子ＲＦＩＮの後段にインピーダンス変換回路を挿入した例を示す。レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置への第２実施形態の適用例は、図１に示した構成と同様であるため、記載を省略する。
以下に、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路について説明する。第４実施形態では、第２実施形態の高周波リミット回路において、入力端子ＲＦＩＮの後段にインピーダンス変換回路を挿入した例を示す。レーダー送受信システムなどの高周波送受信装置への第２実施形態の適用例は、図１に示した構成と同様であるため、記載を省略する。
【0100】
４．１ 高周波リミッタ回路の構成
次に、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図１１は、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図１１に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０、１１、１２、及び１３、インダクタ２０、２１、２２、及び３１、インピーダンス変換回路４０、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。
次に、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路１の構成について説明する。図１１は、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路の構成を示す回路図である。図１１に示すように、高周波リミッタ回路１は、ダイオードユニット１０、１１、１２、及び１３、インダクタ２０、２１、２２、及び３１、インピーダンス変換回路４０、入力端子ＲＦＩＮ、並びに出力端子ＲＦＯＵＴを備える。
【0101】
第４実施形態の高周波リミッタ回路１では、入力端子ＲＦＩＮの出力段にインピーダンス変換回路４０が設けられる。すなわち、入力端子ＲＦＩＮと、ダイオードユニット１３が接続されたノードＮ６との間にインピーダンス変換回路４０が接続される。インピーダンス変換回路４０は、例えば、抵抗あるいは抵抗成分を含むマイクロストリップラインである。第４実施形態のその他の回路構成は第１実施形態と同様である。
【0102】
４．２ 高周波リミッタ回路の動作
次に、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。
次に、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路１の動作について説明する。
【0103】
第４実施形態では、入力端子ＲＦＩＮの出力段にインピーダンス変換回路４０を接続することにより、入力端子ＲＦＩＮの反射特性を調整している。高周波信号の入力電力Ｐｉｎが増加していくと、ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）がオンすることにより、リミット動作時におけるインピーダンスは低下していく。その際、インピーダンスが低下すると定在波比（ＶＳＷＲ：voltage standing wave ratio）が大きくなり、反射特性が悪化してしまう。
【0104】
そこで、入力端子ＲＦＩＮの出力段にインピーダンス変換回路４０を接続することにより、インピーダンスが必要以上に低くなるのを抑える。これにより、定在波比が大きくなるのを抑制し、反射特性の悪化を低減している。第４実施形態のその他の動作は第１実施形態と同様である。
【0105】
以下に、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路１の高周波特性及び抑圧特性について説明する。
【0106】
図１２は、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路の高周波特性を示す図である。図１２に示すように、入力反射特性Ｓ１１は、周波数６.８～１３.６ＧＨｚの広帯域において、例えば－２０ｄＢ以下になっている。よって、高周波リミッタ回路１は、広帯域において良好な反射特性を有している。また、通過特性Ｓ２１は、図１２に示すように、良好な通過特性を維持している。例えば、周波数７ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１は－０.９２５ｄＢであり、周波数１２ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１は－１.４９８ｄＢである。
【0107】
図１３は、第４実施形態に係る高周波リミッタ回路の出力電力の抑圧特性を示す図である。入力電力Ｐｉｎに対して、図１３に示すように、出力電力Ｐｏｕｔが抑圧される。例えば、入力電力Ｐｉｎが４０ｄＢｍのとき、出力電力Ｐｏｕｔが１０.７７５ｄＢｍとなる。第４実施形態では、図４に示した特性と比べて、より大きな抑圧レベルを維持している。
【0108】
４．３ 第４実施形態の効果
第４実施形態によれば、第２実施形態と同様に、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。
第４実施形態によれば、第２実施形態と同様に、大電力入力かつ広帯域に対応した高周波リミッタ回路を備えた高周波送受信装置を提供できる。
【0109】
さらに、第４実施形態の構成では、前述したように、インピーダンス変換回路４０を接続することにより、入力電力Ｐｉｎの増加に伴って入力端子ＲＦＩＮにおける入力インピーダンスが必要以上に低くなるのを抑える。これにより、広帯域において良好な反射特性を維持でき、入力電力Ｐｉｎの増加時に生じる大電力入力の反射損も抑えることができる。
【0110】
５．その他変形例等
第４実施形態では、図８に示した高周波リミッタ回路に対して入力端子ＲＦＩＮの出力段にインピーダンス変換回路４０を接続した例を示したが、図２及び図１０に示した高周波リミッタ回路に対しても、同様に入力端子ＲＦＩＮの出力段にインピーダンス変換回路４０を接続してもよい。図１４及び図１５に、図２及び図１０の高周波リミッタ回路にインピーダンス変換回路４０を接続した例をそれぞれ示す。
第４実施形態では、図８に示した高周波リミッタ回路に対して入力端子ＲＦＩＮの出力段にインピーダンス変換回路４０を接続した例を示したが、図２及び図１０に示した高周波リミッタ回路に対しても、同様に入力端子ＲＦＩＮの出力段にインピーダンス変換回路４０を接続してもよい。図１４及び図１５に、図２及び図１０の高周波リミッタ回路にインピーダンス変換回路４０を接続した例をそれぞれ示す。
【0111】
図１４及び図１５に示す高周波リミッタ回路においても、インピーダンス変換回路４０を接続することにより、入力端子ＲＦＩＮにおける入力インピーダンスが必要以上に低くなるのを抑えることができる。これにより、広帯域において良好な反射特性を維持でき、入力電力Ｐｉｎの増加時に生じる大電力入力の反射損も抑えることができる。
【0112】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら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】
【0113】
１…高周波リミッタ回路、２…アンテナ、３…フィルタ、４…サーキュレータ、５…低雑音増幅器、７…パワーアンプ、１０…ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）、１１…ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）、１２…ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）、１３…ダイオードユニット（アンチパラレルダイオード）、２０～２２…インダクタ、３１…インダクタ、３２…インダクタ、４０…インピーダンス変換回路、Ｎ１～Ｎ６…ノード、Ｓ１１…入力反射特性、Ｓ２１…通過特性、ａ１～ａＬ…ダイオード、ａ１～ａＮ…ダイオード、ｂ１～ｂＬ…ダイオード、ｂ１～ｂＮ…ダイオード。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
