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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-28
(54)【発明の名称】無線周波数スイッチドライバ
(51)【国際特許分類】
H03K 17/689 20060101AFI20241018BHJP
【ＦＩ】
H03K17/689
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024529255
(86)(22)【出願日】2022-11-08
(85)【翻訳文提出日】2024-05-15
(86)【国際出願番号】 EP2022081081
(87)【国際公開番号】W WO2023088727
(87)【国際公開日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】2116517.0
(32)【優先日】2021-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523132594
【氏名又は名称】アイサイ オサケユキチュア
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100119013
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 一夫
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(72)【発明者】
【氏名】オシフ セルゲイ
【テーマコード（参考）】
5J055
【Ｆターム（参考）】
5J055AX02
5J055AX27
5J055BX01
5J055BX16
5J055CX01
5J055CX03
5J055EX07
5J055EY01
5J055EY10
5J055EY12
5J055EY21
5J055GX01
5J055GX03
(57)【要約】
ＲＦ信号を切り替えるためのＲＦスイッチング回路であって、ＲＦスイッチング回路は、１つまたは複数のＲＦスイッチドライバと、１つまたは複数のＲＦスイッチと、を含み、ＲＦスイッチドライバは、１つまたは複数のＲＦスイッチに電力を供給することによって１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するように構成され、ＲＦスイッチドライバは、１つまたは複数の入力、１つまたは複数の出力、および絶縁型ゲートドライバの入力回路と出力回路との間の電気的分離を含む絶縁型ゲートドライバを含み、ＲＦスイッチドライバは、１つまたは複数のＲＦスイッチがいつオンおよび／またはオフにされるべきかを示す入力信号を受信し、それに応答して適切な信号を適切な電圧で１つまたは複数のＲＦスイッチに送信し、入力信号に従ってこれらのスイッチをオンまたはオフにする。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つまたは複数のＲＦスイッチに電力を供給することによって１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するためのＲＦスイッチドライバであって、周期的なスイッチング信号を受信するように配置された絶縁型ゲートドライバを含む、ＲＦスイッチドライバ。
【請求項2】
前記ＲＦスイッチドライバは、前記絶縁型ゲートドライバの出力に接続され、前記１つまたは複数のＲＦスイッチに周期的に電圧を供給して前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動する電源スイッチをさらに含む、請求項１に記載のＲＦスイッチドライバ。
【請求項3】
前記電源スイッチは、Ｐチャネル（ＰＭＯＳ）ＭＯＳＦＥＴとＮチャネル（ＮＭＯＳ）ＭＯＳＦＥＴとを含む、請求項２に記載のＲＦスイッチドライバ。
【請求項4】
前記ＲＦスイッチドライバは、前記絶縁型ゲートドライバの入力に接続された調整可能なデッドタイム発生器をさらに含み、前記調整可能なデッドタイム発生器は、前記１つまたは複数のスイッチのスイッチングに遅延を生じるように構成される、前記請求項のいずれか１項に記載のＲＦスイッチドライバ。
【請求項5】
前記調整可能なデッドタイム発生器は、複数のマルチプレクサを含む、請求項４に記載のＲＦスイッチドライバ。
【請求項6】
前記マルチプレクサは、４－１マルチプレクサを含む、請求項５に記載のＲＦスイッチドライバ。
【請求項7】
２つのマルチプレクサを含む、請求項５又は６に記載のＲＦスイッチドライバ。
【請求項8】
前記請求項のいずれか１項に記載の１つまたは複数のＲＦスイッチドライバと、１つまたは複数のＲＦスイッチとを含むＲＦスイッチング回路。
【請求項9】
前記ＲＦスイッチのうちの少なくとも１つは、ＲＦ ＰＩＮダイオードスイッチを含む、請求項８に記載のＲＦスイッチング回路。
【請求項10】
前記ＲＦスイッチのうちの少なくとも１つは、ＳＰＤＴ ＲＦスイッチ、ＤＰＤＴ ＲＦスイッチ、およびＳＰＳＴ ＲＦスイッチのうちの１つを含む、請求項８または９に記載のＲＦスイッチング回路。
【請求項11】
複数のコンポーネントにＲＦ信号を供給するように構成され、並列に配置された複数のＲＦスイッチを駆動して、前記複数のコンポーネントのそれぞれにＲＦ信号を切り替えるように配置された、前記請求項のいずれか１項に記載のＲＦスイッチドライバを含む、請求項８、９又は１０に記載のＲＦスイッチング回路。
【請求項12】
送信モードと受信モードとの間で１つまたは複数のアンテナを切り替えるシステムであって、前記アンテナの送信モードおよび受信モード中にＲＦ信号を増幅するように配置されたアンテナ毎のパワーアンプ及び低ノイズアンプと、請求項８～１１のいずれか１項に記載のＲＦスイッチング回路と、を含み、前記ＲＦスイッチング回路は、
前記各送信モードおよび受信モード中に前記アンプのうちの１つを前記１つまたは複数のアンテナに接続するように配置された、アンテナ毎の１つまたは複数のＲＦスイッチと、
前記各送信モードおよび受信モード中に前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するために前記１つまたは複数のＲＦスイッチに接続された、請求項１～７のいずれか１項に記載の第１および第２ＲＦスイッチドライバと、を含む、システム。
【請求項13】
前記各ＲＦスイッチドライバは、複数のＲＦスイッチに接続される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記各アンテナは、フェーズドアレイアンテナを含む、請求項１２又は１３に記載のアンテナスイッチングシステム。
【請求項15】
前記フェーズドアレイアンテナは、合成開口レーダアンテナを含む、請求項１４に記載のアンテナスイッチングシステム。
【請求項16】
前記各アンテナは、衛星に搭載されている、請求項１２～１５のいずれか１項に記載のアンテナスイッチングシステム。
【請求項17】
前記アンテナは、合成開口レーダ画像化用に構成されたアンテナを含む、請求項１２～１６のいずれか１項に記載のアンテナスイッチングシステム。
【請求項18】
前記各ＲＦスイッチドライバは、前記絶縁型ゲートドライバに接続され、前記１つまたは複数のＲＦスイッチに周期的に電圧を供給して前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動する電源スイッチをさらに含む、請求項１２～１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項19】
前記システムは、前記各パワーアンプ用の、前記各パワーアンプに接続されたパワーアンプドライバをさらに含み、前記パワーアンプドライバは、送信／受信パルスを受信してパワーアンプを駆動するように構成される、請求項１２～１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項20】
前記低ノイズアンプ用の、前記低ノイズアンプに接続された低ノイズアンプドライバをさらに含み、前記低ノイズアンプドライバは、送信／受信パルスを受信して低ノイズアンプを駆動するように構成される、請求項１２～１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項21】
各パワーアンプに接続され、前記パワーアンプに信号を供給するためのたＲＦディバイダをさらに含む、請求項１２～１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項22】
各低ノイズアンプ用の、前記低ノイズアンプから信号を受信するために各低ノイズアンプに接続されたＲＦコンバイナをさらに含む、請求項１２～２１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項23】
前記各ＲＦスイッチは、各モード用の第１及び第２ＲＦスイッチ要素を含む、請求項１２～２２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項24】
前記第１及び第２スイッチ要素は、それぞれＰＩＮダイオードを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項25】
１つまたは複数のＲＦスイッチに電圧および電流を供給して１つまたは複数のコンポーネントにＲＦ信号を供給する方法であって、周期的なスイッチング信号を受信するように配置された絶縁型ゲートドライバを介してＲＦスイッチを駆動するステップを含む、方法。
【請求項26】
１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動する方法であって、請求項１～７のいずれか１項に記載のＲＦスイッチドライバにより期間スイッチング信号を受信するステップであって、前記ＲＦスイッチドライバは、前記１つまたは複数のＲＦスイッチに接続され、前記ＲＦスイッチドライバは、前記期間スイッチング信号を受信するように配置された絶縁型ゲートドライバを含む、前記ステップと、
前記ＲＦスイッチドライバから前記１つまたは複数のＲＦスイッチにスイッチド信号パワーを供給して、前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するステップと、を含む、方法。
【請求項27】
１つまたは複数のアンテナのモードを送信と受信との間で切り替える方法であって、請求項１～７のいずれか１項に記載の第１ＲＦスイッチドライバによって送信／受信パルスを受信するステップと、
請求項１～７のいずれか１項に記載の第２ＲＦスイッチドライバによって前記送信／受信パルスを受信するステップと、
前記１つまたは複数のＲＦスイッチによって前記第１及び前記第２ＲＦスイッチドライバの出力を受信し、それによって、
各ＲＦスイッチは、前記パワーアンプから対応するアンテナにＲＦ信号を送信し、前記送信／受信パルスの前後半中に前記アンテナからのＲＦ信号が前記低ノイズアンプに送信されるのをブロックして、前記アンテナを送信モードに切り替え、前記アンテナから低ノイズアンプにＲＦ信号を送信し、送信／受信パルスの後半中にパワーアンプからのＲＦ信号が前記アンテナに送信されるのをブロックして、前記アンテナを受信モードに切り替え、または、
各ＲＦスイッチは、対応するアンテナから前記低ノイズアンプにＲＦ信号を送信し、前記送信／受信パルスの前後半中に前記パワーアンプからのＲＦ信号が前記アンテナに送信されるのをブロックして、前記アンテナを受信モードに切り替え、前記パワーアンプから前記アンテナにＲＦ信号を送信し、前記送信／受信パルスの後半中に低ノイズアンプからのＲＦ信号がアンテナに送信されるのをブロックして、前記アンテナを送信モードに切り替える、ステップと、を含む、方法、
【請求項28】
ＲＦ信号を切り替えるためのＲＦスイッチング回路であって、ＲＦスイッチング回路は、１つまたは複数のＲＦスイッチドライバと、１つまたは複数のＲＦスイッチと、を含み、前記ＲＦスイッチドライバは、１つまたは複数のＲＦスイッチに電力を供給することによって１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するように構成され、前記ＲＦスイッチドライバは、１つまたは複数の入力、１つまたは複数の出力、および絶縁型ゲートドライバの入力回路と出力回路との間の電気的分離を含む絶縁型ゲートドライバを含み、前記ＲＦスイッチドライバは、前記１つまたは複数のＲＦスイッチがいつオンおよび／またはオフにされるべきかを示す入力信号を受信し、それに応答して適切な信号を適切な電圧で１つまたは複数のＲＦスイッチに送信し、前記入力信号に従ってこれらのスイッチをオンまたはオフにする、ＲＦスイッチング回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線周波数（ＲＦ）スイッチドライバ、及び、１つまたは複数のアンテナを受信モードと送信モードとの間で切り替えるためのＲＦスイッチング回路に関する。本発明はまた、１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動する方法、および１つまたは複数のアンテナの状態を切り替える方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無線周波数（ＲＦ）スイッチは、マイクロ波スイッチとして知られることもあり、さまざまなタイプの回路に高周波信号をルーティングするために使用される。ＲＦスイッチは、電気機械スイッチ、または半導体技術に基づくソリッドステートスイッチである。ソリッドステートスイッチは電気機械スイッチと同様に機能するが、可動部品は含まれていない。代わりに、ＭＯＳＦＥＴＳ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）やＰＩＮ（ポジティブ－イントリンシック－ネガティブ）ソリッドステートデバイスが含まれる場合がある。ＰＩＮダイオードは、Ｎドープ領域とＰドープ領域の間に挟まれた真性（Ｉ）またはドープされていない半導体材料の領域で構成される。高周波信号の場合、それらは基本的に可変抵抗として機能し、インピーダンスは印加されるバイアスに応じて異なる。「オフ」状態では、ＰＩＮダイオードは本質的にＲＦ信号に対して開放回路として機能するが、「オン」状態では、ＰＩＮダイオードはインピーダンスが低く、時には１オーム程度と低く、高周波信号を通過させることができる。ＰＩＮダイオードは、電気機械スイッチに比べて比較的速いスイッチング時間とともにこれらの特性を備えているため、ＲＦスイッチに適していることが当技術分野でよく知られている。
【0003】
ＲＦスイッチは、各種ＲＦ回路でパワーアンプと組み合わせて使用することができる。パワーアンプ（ＰＡ）は、電子コンポーネントに送信されるＲＦ信号を増幅するために、さまざまな用途で使用されている。これらのコンポーネントは、衛星通信に使用されるアンテナなどを含んでもよいが、これらに限定されない。アンテナは、例えば、ビームステアリングを可能にする複数のアンテナ要素を含むフェーズドアレイアンテナであってもよい。信号の送信／受信の両方に使用されるアンテナでは、アンテナに送信される送信信号を増幅するために１つのアンプを使用し、同じアンテナで受信される信号を増幅するためにＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｎｐ）などの別のアンプを使用してもよい。
【0004】
ＲＦ周波数は、通常、アンテナで送信／受信できる任意の信号を指し、約３０ＫＨｚから３００ＧＨｚ、さらには超低周波電波が含まれている場合は３０Ｈｚから３００ＧＨｚまでの範囲である。
【0005】
ＲＦ信号の送信と受信の両方を行うアンテナを操作するためのＰＡボードの多くは、共通のアーキテクチャを利用しており、アンテナは、送信段階と受信段階でパワーアンプ（ＰＡ）と低ノイズアンプ（ＬＮＡ）の間を切り替えるＲＦスイッチに接続されている。一例が英国特許出願ＧＢ２５７８９２６Ａに示されている。ＲＦスイッチは、その入力に異なる極性の電圧を印加することによって制御される。したがって、ＲＦスイッチ駆動回路は、正しい電圧を正しいタイミングでＲＦスイッチの入力に印加する必要がある。これらのＲＦスイッチ駆動回路は複雑になる場合があり、多くの異なるコンポーネントと複数の電圧源が必要になる。また、ＲＦスイッチの短絡を回避しながら、ＲＦスイッチが非常に迅速に切り替わるように、ＲＦスイッチを駆動できる必要もある。いくつかの実装形態では、特定のアンテナ回路の通常の送信／受信（Ｔｘ／Ｒｘ）パルスの長さは１００μｓから２５０μｓの間になる可能性があり、つまり、ＲＦスイッチはＰＡとＬＮＡの間で非常に高速に切り替える必要がある。ＰＩＮダイオードを使用しても、ＲＦスイッチドライバとＲＦスイッチの組み合わせは、スイッチング回路全体の中で最も遅い部分となり、スイッチング時間は約４６０ｎｓとなる。
【0006】
以下に記載される実施形態は、上記した既知の方法の欠点のいずれかまたはすべてを解決する実装形態に限定されない。
【発明の概要】
【0007】
この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明する概念の選択を簡略化した形で説明するために提供されている。本要約は、請求項に係る主題の主要な特徴又は基本的な特徴を識別することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定するために使用することを意図していない。発明の実施を容易にする、および／または実質的に類似した技術的効果を達成するために使用される変形および代替的特徴は、本明細書に開示された発明の範囲に属するものとみなされる。
【0008】
第１態様において、本開示は、１つまたは複数のＲＦスイッチに電力を供給して１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するためのＲＦスイッチドライバであって、前記ＲＦスイッチドライバは、絶縁型ゲートドライバを含む。したがって、一態様において、絶縁型ゲートドライバは、絶縁型ゲートドライバの意図された用途とは大きく異なる状況で使用される。
【0009】
前記ＲＦスイッチドライバは、１つまたは複数のＲＦスイッチがいつオンおよび／またはオフにされるべきかを示す周期的なスイッチング信号を受信するように配置されてもよく、前記ＲＦスイッチドライバは、入力信号の状態に基づいてスイッチをオンまたはオフにするために、適切な電圧で１つまたは複数のＲＦスイッチに応答して出力を送信するようにも構成されてもよい。
【0010】
また、ここでは、１つまたは複数のＲＦスイッチに電圧および電流を供給して１つまたは複数のコンポーネントにＲＦ信号を供給する方法であって、周期的なスイッチング信号を受信するように配置された絶縁型ゲートドライバを介して前記ＲＦスイッチを駆動するステップを含む、前記方法も提供される。
【0011】
ここでは、絶縁型ゲートドライバと、１つまたは複数のＲＦスイッチとを含む１つまたは複数のＲＦスイッチドライバを含むＲＦスイッチング回路も提供される。
【0012】
複数のコンポーネントに信号を供給するためのＲＦスイッチング回路であって、絶縁型ゲートドライバを含み、並列に配置された複数のＲＦスイッチを駆動して複数のコンポーネントのそれぞれにＲＦ信号を切り替えるように配置されたＲＦスイッチドライバを含んでもよい。
【0013】
前記スイッチング回路の具体的な実装形態において、送信モードと受信モードとの間で１つまたは複数のアンテナを切り替えるシステムであって、前記アンテナの送信モードおよび受信モード中にＲＦ信号を増幅するように配置されたアンテナ毎のパワーアンプ及び低ノイズアンプと、ＲＦスイッチング回路と、を含み、前記ＲＦスイッチング回路は、前記各送信モードおよび受信モード中に前記アンプのうちの１つを前記１つまたは複数のアンテナに接続するように配置された、アンテナ毎の１つまたは複数のＲＦスイッチと、前記各送信モードおよび受信モード中に前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するために前記１つまたは複数のＲＦスイッチに接続された、第１および第２ＲＦスイッチドライバと、を含む、システムも提供される。
【0014】
各ＲＦスイッチドライバは、複数のＲＦスイッチに接続されてもよい。
【0015】
ここで説明する装置及び方法は、これまで考えられていなかった方法で絶縁型ゲートドライバを利用する。絶縁型ゲートドライバは、特に安全性が最も重要であり、低電圧制御回路と高電圧出力との間に設けられた絶縁によって確保される高電力用途で使用されている。以下に説明するいくつかの実装形態は、所定の電源電圧が要求されないなど、絶縁型ゲートドライバによって提供される他の利点を利用する。たとえば、０Ｖとグランドの間を切り替える必要はない。
【0016】
いくつかの実装形態においては、ＲＦスイッチ駆動回路は、これまでよりも多くのＲＦスイッチ、例えば、１００以上のＲＦスイッチを駆動することもできる。ＲＦスイッチ駆動回路は、スペース効率が高く、および／または最小限のコンポーネント量を必要とすることもできる。
【0017】
当業者には明らかなように、オプションの特徴は必要に応じて組み合わせることができ、本発明の任意の態様と組み合わせることができる。
本発明の実施形態は、例として、以下の図面を参照して説明される。
本発明の実施形態は、例として、以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明のいくつかの実施形態による、送信モードと受信モードとの間でアンテナを切り替えるシステムの概略図である。
【図2】本発明の一実施形態による、ＲＦスイッチに接続された２つのＲＦスイッチドライバの概略図である。
【図3】本発明のいくつかの実施形態による、送信と受信の間で複数のアンテナのモードを切り替えるシステムの概略図である。
【図4】ＲＦテスト自動化のために複数のＲＦスイッチドライバをＲＦスイッチと組み合わせて使用するシステムの概略図である。
【図6】本発明のいくつかの実施形態による、ＲＦスイッチ駆動回路の電気回路図である。
【図7】従来技術のＲＦスイッチの電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の実施形態は、単なる例として以下に説明される。これらの例は、出願人が現在知っている本発明を実施するための最良の形態を表すものであるが、これを達成できる唯一の方法ではない。この説明では、この例の機能と、この例を構築および操作するための一連のステップについて説明する。
【0020】
本発明のいくつかの実施形態は、衛星上のアンテナとの間でＲＦ信号を切り替えるために使用される１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するためのＲＦスイッチドライバと、ＲＦスイッチに電力を供給する方法とを含む。ＲＦスイッチドライバからＲＦスイッチへの信号自体は本質的にＲＦ信号ではないが、ＲＦスイッチが高周波で動作する必要がある場合がある例では、ＲＦスイッチ自体が無線周波数範囲に入るほど高い周波数で動作する場合がある。アンテナは、合成開口レーダを使用して地球を画像化する通信など、さまざまな状況で衛星に使用される。本発明のいくつかの実施形態による衛星上の装置の一例について、図１を参照して説明する。この例で使用されているのと同じ構成と動作の原理は、他のＲＦスイッチングの用途や状況にも適用できる。
【0021】
なお、このような機能は衛星や衛星の運用に特有のものではなく、特に記載されていない限り、一般的なＲＦスイッチングに一般的であってもよい。
【0022】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による、送信モードと受信モードとの間でアンテナ１１０を切り替えるためのシステム１００の概略図を示す。コンポーネント間の太い実線の矢印はＲＦ信号接続を示すために使用され、明るい実線の矢印は電源接続を示すために使用され、点線の矢印はデータ接続を示すために使用される。実際には、システム１００及びアンテナ１１０は衛星上に配置されてもよいが、同様のシステムは飛行機、船舶、陸上車両、地上の静的な場所にも使用され得る。
【0023】
図１に示すコンポーネントは、第１ＲＦスイッチドライバ１５５および第２ＲＦスイッチドライバ１５６が含まれており、それぞれの出力はＲＦスイッチ１７０上の端子に接続されている。一例では、ＲＦスイッチ１７０は、信号経路１１３を介してＲＦ信号１２１がアンテナ１１０に送信される送信モードと、アンテナ１１０から受信した信号が信号経路１３１を介して低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１３０に送信される受信モードとを切り替える単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチである。コンピュータシステム１４０からの制御信号１１２（例えば、送信／受信パルス列）は、いつアンテナ１１０に送信するか、いつアンテナ１１０から受信するかを回路に示す。ＲＦスイッチドライバ１５５は電力信号１８０をＲＦスイッチ１７０に供給し、ＲＦスイッチドライバ１５６は電力信号１８１をＲＦスイッチ１７０に供給する。インバータ１１１は、ＲＦスイッチドライバ１５５がＲＦスイッチ１７０の一方の側をオンにする信号（例えば、送信モードの場合）を受信すると、ＲＦスイッチドライバ１６５がＲＦスイッチ１７０のその側をオフにする（例えば、受信モードの場合）反対の（反転）信号を受信するように、制御信号を反転し、また、その逆も同様である。
【0024】
図１に示す他のコンポーネントは、ＲＦスイッチ１７０に接続されたパワーアンプ（ＰＡ）１２０および低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１３０を含む。ＰＡ １２０は、アンテナ１１０が送信モードのときに使用されるＲＦディバイダ１４３からのＲＦ信号１２２を増幅するために使用される。ＬＮＡ １３０は、受信モード中にアンテナ１１０からのＲＦ信号１３１を増幅するために使用される。増幅されると、ＬＮＡ １３０は、受信信号１１４をＲＦコンバイナ１４５に出力し、さらに信号処理（図示せず）を行う。ＰＡ １２０はパワーアンプ（ＰＡ）ドライバ１０７によって駆動され、ＬＮＡ １３０はＬＮＡドライバ１０８によって駆動される。ＰＡドライバ１０７は、ＰＡ １２０への出力１１６を有し、ＬＮＡ駆動回路１０８は、ＬＮＡ １３０への出力１１８を有する。いくつかの実施形態では、ＰＡ駆動回路１０７は、ＬＮＡ駆動回路１０８と同様であってもよい。ＲＦスイッチ１７０は、２つの別個のソリッドステートスイッチ（図示せず）を備え、１つは、ＲＦ信号１２１をＰＡ１２０からアンテナ１１０に伝導するためのものであり、もう１つは、ＲＦ信号１１３をアンテナ１１０からＬＮＡ１３０に戻すためのものである。
【0025】
システム１００は、第２インバータ１１１をさらに含む。インバータ１１１は、ＲＦスイッチドライバ１５６（信号１１５）及びＬＮＡドライバ１０８（信号１１５）に対するコンピュータシステム１４０からの制御信号１１２を、ＲＦスイッチドライバ１５５及びＰＡ １２０に出力される信号に対して反転させることを目的とする。しかしながら、インバータ１１１は、代わりにＲＦスイッチドライバ１５５の前に設置できることが理解できる。図１は、このようなシステム１００で使用できるタイミングおよび遅延成分（例えば、デッドタイム発生器）を除外していることに留意されたい。
【0026】
一例では、アンテナは、地球画像化に使用される合成開口レーダシステムの一部として、地球低軌道上の衛星に搭載される。このようなシステムでは、送信／受信パルスは非常に短い可能性があり、各サイクル間の切り替えを高速にすることが好ましい。例えば、通常の送信／受信サイクルの長さは、１００μｓ～２５０μｓの間であってもよい。
【0027】
一例では、アンテナ１１０は、地球を画像化するために、このような合成開口無線（ＳＡＲ）波を送信／受信するためのアンテナである。８ＧＨｚ～１２ＧＨｚのＸバンド電波は、このような目的に使用できる。ＳＡＲ画像化は、Ｃバンド（４～８ＧＨｚ）周波数、Ｓバンド（２～４ＧＨｚ）周波数、Ｌバンド（１２ＧＨｚ）周波数、Ｐバンド（０．３～１ＧＨｚ）周波数を使用しても行うことができる。一般的に、ＳＡＲ画像化は３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの周波数で実行できる。
【0028】
「コンピュータシステム」という用語は、本明細書では、命令を実行できるような処理能力を備えた任意の装置または装置のグループを指すために使用される。当業者であれば、このような処理能力は多くの異なるデバイスに組み込むことができ、したがって本明細書で使用する「コンピューティングシステム」という用語には、ＰＣ、サーバー、移動通信装置、および他の多くの装置が含まれるが理解される。
【0029】
衛星は、１つまたは複数の翼１０６に位置する１つまたは複数のＲＦアンテナ１１０、例えばレーダアンテナを含んでもよい。各アンテナ又は各アンテナ要素１１０は、アンプ駆動回路１０７および１０８を介して電力が供給される、関連するＰＡ １２０及びＬＮＡ １３０を有してもよい。
【0030】
図２は、本発明の実施形態によるシステム１００（図１の回路１０７及び１０８と同様）のＲＦスイッチ駆動回路１５５及び１５６を示す概略ブロック図である。ＲＦスイッチ１５５および１５６は、直列に配置された３つのコンポーネント、すなわち、デッドタイム発生器２０２、絶縁型ゲートドライバ２１０、および電源スイッチ２２０を備えることが分かる。また、ＲＦスイッチ１７０は、２つのスイッチ１７１および１７２を含むことも分かる。一例では、スイッチ１７０は、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチである。スイッチ１７１は、ＲＦスイッチドライバ１５５の電源スイッチ２２０から電力信号１８０を受信し、スイッチ１７２は、ＲＦスイッチドライバ１５６の電源スイッチ２２０から電力信号１８１を受信する。
【0031】
図１に戻って参照すると、アンテナ１１０は、常に送信モードまたは受信モードのいずれかにしかなり得ない。送信（または送信）モードでは、コンピュータシステム１４０は、ＲＦスイッチドライバ１５５およびＰＡドライバ１０７に「オン」信号を送信する。ＰＡドライバ１０７は、ＰＡ １２０をオンにし、ＲＦスイッチドライバ１５５は、ＲＦスイッチ１７０を駆動（すなわち、オン）することによって、ＲＦ信号１２１は、ＲＦ信号１１３を介してアンテナ１１０に渡される。インバータ１１１は、ＲＦスイッチドライバ１５６及びＬＮＡドライバ１０８が「オフ」信号を受信し、ＲＦスイッチドライバ１５５及びＰＡドライバ１０７が「オン」信号を受信するように、信号を反転する。この場合、ＲＦスイッチ１７０は、信号１１３をアンテナ１１０からＬＮＡ １３０に渡さない。
【0032】
受信（ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）モード中に、コンピュータシステム１４０は、ＰＡドライバ１０８とともに、ＲＦスイッチドライバ１５６に「オン」信号を送信する。ＬＮＡドライバ１０８は、ＬＮＡ １３０をオンにし、ＲＦスイッチドライバ１５６は、ＲＦスイッチ１７０を駆動（つまり、オン）することによって、ＲＦ信号１１３は、ＲＦ信号１３１を介してＬＮＡ １３０に渡される。ＬＮＡドライバ１０８及びＲＦスイッチ１５６が受信した信号１１５は反転しているため、ＲＦスイッチドライバ１５５及びＬＮＡドライバ１０７は、「オフ」信号を受信する。この場合、ＲＦスイッチ１７０は、ＰＡ １２０からアンテナ１１０へ信号１２１を通過させない。したがって、完全な送信／受信パルス中に、アンテナ１１０は、送信モードと受信モードとの間で切り替え（またはその逆に）、このサイクルは、次の送信／受信信号で繰り返される。
【0033】
デッドタイム発生器２０２は、以下のように、アンテナ１１０の送信／受信相を切り替えるためのデッドタイムを発生させ、ＲＦスイッチ１７０回路を通る短絡経路を防止する機能を有する。
【0034】
電源回路やモータ駆動に使用される絶縁型ゲートドライバ２１０は、当業界において周知である。これらの用途では、これらの回路で使用される電源スイッチをオン／オフにするために必要な電圧と駆動電流を供給するために、絶縁型ゲートドライバを使用している。例えば、ＩＧＢＴ（絶縁型ゲートバイポーラトランジスタ）やパワーＭＯＳＦＥＴＳ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）などのパワートランジスタのゲートに適切な電圧と駆動電流を印加するために使用できる。絶縁型ゲートドライバの一例は、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのモデルＵＣＣ２１５２０ＡＱＤＷＲＱ１である。ＣＣ２１５２０ＡＱＤＷＲＱ１モデルは、デュアル入力、ディセーブル、デッドタイム、および８Ｖ ＵＶＬＯ（低電圧ロックアウト）を備えた２チャンネル絶縁型ゲートドライバである。絶縁型ゲートドライバは、通常、１つまたは複数の入力、１つまたは複数の出力、および絶縁型ゲートドライバの入力回路と出力回路との間の電気的分離を含む。絶縁型ゲートドライバは、高出力コンバータや電気モータなどに見られるように、高出力および／または高電圧トランジスタを動作させるように設計されている。
【0035】
電気回路における絶縁とは、回路の異なる機能セクションを分離し、それらの間に直接の導電性電気的接続がないことを指す。たとえば、安全上の理由から、電源回路の高電圧側と人間の介入が必要となる低電圧制御回路を電気的に分離することが重要な場合がある。回路の様々な部分は、容量性、誘導性、または光学的手段を介して互いに接続して通信することができる。本発明で使用されるＲＦ信号は、絶縁型ゲートドライバを使用する必要があるほど強力であるとは限らないが、ＲＦスイッチドライバ内に絶縁型ゲートドライバを統合することで、いくつかの驚くべき利点が得られる。例えば、ＲＦスイッチドライバは、任意の２つの電圧間で切り替えることができるため、非常に良いスイッチング時間を維持しつつ、多種多様なＲＦスイッチで使用することができる。このようなゲートドライバが存在しない場合、ＲＦスイッチドライバは、常に０Ｖ（グランド）と他の任意の電圧の間で切り替わる。
【0036】
絶縁型ゲートドライバは通常、ＲＦスイッチのスイッチングに通常必要とされるものよりもはるかに高い電力および電流に対して定格されているため、それらをそのまま使用することは明らかではない。しかしながら、単一のＲＦスイッチドライバを使用して複数のスイッチを駆動できるＲＦ用途では、より高い電力能力が実際に利点となる。この構成は、例えばフェーズドアレイアンテナにおいて、アンテナのフェーズ／パッチ要素毎に別のＲＦスイッチが必要であり、その多くが１つのＲＦスイッチドライバを使用して駆動できるようなタイミングである場合に非常に有用である。
【0037】
このようなシステム２００の概略図が図３に示されており、一対のＲＦスイッチドライバ（それぞれ送信モードおよび受信モードの図１および図２の１５５および１５６）が複数のＲＦスイッチ１７０を駆動可能であり、各ＲＦスイッチ１７０が１つのアンテナパッチ要素６００に接続されている場合、ＲＦスイッチドライバ１５５および１５６の絶縁型ゲートドライバ２１０を使用すると、１００以上のＲＦスイッチ１７０を１対のＲＦスイッチドライバ１５５および１５６だけで駆動することができる。
【0038】
他の実施形態の一例では、図４のシステム３００に示すように、高周波ＲＦコンポーネントの自動テストを伴う用途において、ＲＦスイッチドライバ１５５及び１５６を使用して、ＲＦスイッチを駆動することができる。この図は、複数のテスト対象機器（ＤＵＴ）との間でＲＦ信号を供給し、収集し、解析するシステムの例を示している。このようなシステムは、例えば、研究開発、製品開発、品質管理などに利用することができる。システム３００は、本明細書で説明するような複数のＲＦスイッチドライバを備え、並列に配置された複数のＲＦスイッチを駆動して、複数のコンポーネントのそれぞれ、この例ではテスト中デバイスから信号を収集するように配置される。複数のデバイスを同時にテストすることができ、各テスト中デバイス７００（ＤＵＴ）の出力は、ＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）７１０のようなテストデバイスの入力に接続されている。
【0039】
図４の例では、ベクトルネットワークアナライザ７１０を使用して、複数のテスト中デバイス（ＤＵＴ）７００からのＲＦ周波数信号を解析する。ベクトルネットワークアナライザ７１０は、テスト信号７９０を信号発生器７７０を介して１つまたは複数のＤＵＴ ７００に供給する。信号発生器７７０は、この例ではベクトルネットワークアナライザ７１０とは別個の機器として示されているが、ベクトルネットワークアナライザ７１０に組み込むこともできる。制御信号１１２によって制御されるＲＦスイッチドライバ１５５および１５６は、ＲＦスイッチ１７０を介して、ＤＵＴ ７００対を選択するために使用される。この例では、ＲＦスイッチ１７０は、ＳＰＤＴスイッチであってもよい。同様の用途の他の例では、ＲＦスイッチは、単極単投（ＳＰＳＴ）ＲＦスイッチまたは二極双投（ＤＰＤＴ）ＲＦスイッチなどの他のタイプのＲＦスイッチであってもよい。一例では、ＲＦスイッチ１７０は、ＲＦ ＰＩＮダイオードスイッチであってもよい。
【0040】
ＲＦスイッチドライバ７５５および７５６は、制御信号７１２によって制御され、他のＲＦスイッチ１７０を切り替えることによって、ＤＵＴのグループ間で選択する。ＲＦスイッチドライバ７６５および７６６は、制御信号７２２によって制御され、選択されたＤＵＴ ７００からの信号がベクトルネットワークアナライザ７１０に供給される前に、他のＲＦスイッチ１７０を介して最終選択を行う。このようにして、１つのＤＵＴ ７００を切断し、別のＤＵＴをベクトルネットワークアナライザ７１０に接続することなく、１つのベクトルネットワークアナライザ７１０によって複数のＤＵＴ ７００を接続して解析することができる。制御信号１１２、７１２、および７２２は、コンピュータから（図示せず）来て、所与の時間にどのＤＵＴ７００がテストされるかを制御および選択することができる。システム３００は、適切な制御信号をＲＦスイッチドライバ１５５、１５６、７５５、７５６、７６５、および７６６に送信することによって、各ＤＵＴ ７００を順次テストすることができる。あるいは、システム３００は、各ＤＵＴ ７００をテストするための「タイムスライス」を専用にして、各ＤＵＴ ７００を繰り返し循環することができる。システム３００は、複数のＤＵＴ ７００の出力信号の比較を容易にすることができ、また、外れ値や不適合ＤＵＴを特定することができるという利点を有する。この例では、テスト対象の８つのＤＵＴが示されているが、（３つの垂直の点で示されているように）同様の方法でより多くの（またはより少ない）ＤＵＴを取り付けることができることが理解できる。また、テスト対象のＤＵＴの数に合わせて、同様の方法で（３つの横の点で示されるように）追加のＲＦスイッチとＲＦスイッチドライバを追加できることもわかった。
【0041】
ＲＦスイッチ１７０として異なるタイプのＲＦスイッチ（例えば、ＤＰＤＴ）を使用すると、単一のＤＵＴだけを選択するのではなく、複数のＤＵＴ７００からの信号を組み合わせることが可能になることもある。ＲＦ回路で使用するように設計されていないが、絶縁型ゲートドライバを含むＲＦスイッチドライバには、ＲＦボード上の絶縁を向上させるという利点もある。これには、ＲＦボード上のノイズが低減され、信号品質の向上につながる可能性があるという利点がある。絶縁型ゲートドライバを備えるＲＦスイッチドライバの使用から恩恵を受ける他のＲＦアプリケーションは、当業者には明らかになる。
【0042】
図５は、図１に示すシステム１００のいくつかのコンポーネントの電気回路図４００を示す。（コンピュータシステム１４０からの）入力信号１１２は、ＲＦスイッチドライバ１５５および１５６との間で分割されることが分かった。しかしながら、ＲＦスイッチドライバ１５６に到達する前に、ＲＦスイッチダイバ１５５に到達する信号１２２に対して信号１２２が反転される。一実施形態では、反転は、図１および図２のインバータ１１１の機能を実行するように示されるＸＯＲゲート２４０を使用して達成される。両方のＲＦスイッチドライバ１５５および１５６は、イネーブル（ＥＮ）信号２５０も受信する。ＲＦスイッチドライバの出力１８０は、従来と同様に、ＰＡ １２０に接続されたＲＦスイッチ１７１によって受信される。同様に、ＲＦスイッチドライバ１５６の出力１８１は、ＬＮＡ １３０に接続されたＲＦスイッチ１７２によって受信される。
【0043】
図６は、図１および図２に示されるＲＦスイッチドライバ１５５および１５６の電気回路図５００を示す。図からわかるように、回路５００は、電源スイッチ２２０に出力が接続された絶縁型ゲートドライバ２１０と、絶縁型ゲートドライバ２１０に出力が接続された調整可能なデッドタイム発生器２０２とを含むことがわかった。
【0044】
この例では、調整可能なデッドタイム発生器２０２は、第１マルチプレクサ２０５と第２マルチプレクサ２１５とを含むデュアル４対１マルチプレクサである。デッドタイム発生器２０２は、絶縁型ゲートドライバ２１０に入力される２つの出力３２０および３３０を有する。出力３２０は、デッドタイム発生器２０２の１Ｌ０～Ｌ３（つまり、第１マルチプレクサ２０５の）とラベル付きの４つの入力ピンに接続される。１Ｌ０ピンはグランドに接続されているが、ピン１Ｌ１～３は有限の電圧（例えば、５Ｖ）に接続されている。出力３３０は、２Ｌ０－３とラベル付きの４つの入力ピン（つまり、第２マルチプレクサ２０５の）に接続されている。しかしながら、ピン２Ｌ０～２はグランドに接続され、ピン２Ｌ３は有限の電圧（例えば、５Ｖ）に接続される。また、絶縁型ゲートドライバ２１０は、出力３５０および３６０を有する。出力３５０および３６０は、デッドタイム発生器２０２の出力３２０および３３０に相当する。これは、例えば、出力３２０が状態（またはビット）１である場合、出力３５０も状態１となることを意味する。
【0045】
一実施形態では、出力３５０はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＰＭＯＳ）３７０のゲート３６２に印加される。同様に、出力３６０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＮＭＯＳ）３８０のゲート３６４に印加される。ＰＭＯＳトランジスタ３７０は、そのゲート３６２に（無期限に）一定の電圧を印加する必要がある。これは、図６に示すように、絶縁型ゲートドライバ２１０のピン１６に接続されたＲＦ回路３７６を含むことによって可能となる。しかしながら、他のタイプのトランジスタも使用できることが理解される。
【0046】
トランジスタ３７０のソース端子３７５は＋５Ｖ電源に接続され、トランジスタ３８０のソース端子３８５は－３０Ｖ電源に接続されている。前述のように、この構成において、絶縁型ゲートドライバを使用することによって、ソース端子３７５および３８５の電圧を（システム５００の安全な動作限界内）ほぼ任意に選択できるようになる。一実施形態では、-３０Ｖおよび＋５Ｖが使用される。しかしながら、ほぼ任意の電圧を選択して使用できることが理解される。これによって、絶縁ドライバ２１０は、異なる動作電圧範囲で異なるＲＦスイッチを駆動することができる（例えば、電圧範囲は、例えば、３５Ｖであり、＋５Ｖと－３０Ｖの差）。このように絶縁型ゲートドライバを使用することで、放熱量が少なく、効率が高く、従来技術に比べて桁違いに速いスイッチングの可能性、最小限のコンポーネントの使用など、多くの追加の予期せぬ利点が得られる。
【0047】
トランジスタ３７０および３８０は、異なる電圧の電源間に直列に配置された一対のスイッチを構成する。トランジスタは、共通のドレイン端子３９２を共有し、相補型トランジスタ回路またはスイッチ２２０を形成する。スイッチ２２０の出力１８０は、ＲＦスイッチ１７１または１７２のいずれかに入力される（図２参照）。
【0048】
図７は、ＲＦスイッチ１７０の一例の簡略化された機能図を示す。この図において、Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３はＲＦ入出力であり、Ｂ３、Ｂ２は制御ピンである。図２を参照して、一例では、Ｊ１はアンテナ１１０に接続され、Ｊ２はＰＡ １２０に接続され、Ｊ３はＬＮＡ １３０に接続される。Ｂ２はＲＦスイッチドライバ１５５に接続され、Ｂ３はＲＦスイッチドライバ１５６に接続される。スイッチ１７０は、ＲＦスイッチドライバ１５５および１５６から、例えば－３０Ｖ（スイッチ「オン」を切り替えるため）および＋５Ｖ（スイッチ「オフ」を切り替えるため）の適切な電圧信号を受信することにより駆動される（すなわち、「オン」と「オフ」を切り替える）。このようなＲＦスイッチの一例は、米国マサチューセッツ州のＭａｃｏｍのモデルＭＡＳＷ－０１１０７１である。ＭＡＳＷ０１１０７１は、高性能ＸバンドＲＦ用途向けに設計されたシリコンＰＩＮダイオードＳＰＤＴ（単極双投）ＲＦスイッチである。スイッチ１７０は、最大約２０Ｗの送信電力を供給するために設計されている。
【0049】
システム１００の動作中に、デッドタイム発生器２０２は、信号ＳＯ及び信号Ｓ１を含む周期的なスイッチング信号（例えば、送信／受信パルス）１７２を受信する。これらの信号は、デッドタイム発生器２０２の選択ライン入力を構成する。以下の表１に、本発明のデッドタイム発生器２０２の送信／受信パルス１パルスに対する真理表を示す。
【表1】
【0050】
したがって、デッドタイム発生器２０２は、選択ライン入力Ｓ０Ｓ１の状態に応じて、表に示すように、４つの入力ピン（Ｌ０～Ｌ３）のうちの１つを出力３２０、３３０に選択的に結合する。例えば、図１及び図６を参照して、選択ライン入力が時刻ｔ＝０でＳ０Ｓ１＝００（表１に記載の状態０の送信／受信パルス１７２に対応）の場合、第１マルチプレクサ２０５及び第２マルチプレクサ２１５の両方のピンＬ０が選択される。これは、ピン１Ｌ０および２Ｌ０が両方ともグランドに接続されているため、デッドタイム発生器２０２の出力３２０および３３０はいずれも０Ｖであることを意味する。このため、これによりトランジスタ３７０がアクティブ化され（ＰＭＯＳトランジスタであるため）、トランジスタ３８０が非アクティブ化のままとなる。トランジスタ３７０のソース端子３７５は＋５Ｖ電源に接続されているため、システム５００（すなわち、ＲＦスイッチドライバ１５５または１５６）の出力は＋５Ｖとなる。この場合、システム５００は、ＲＦスイッチ（図２の１７１または１７２は、どのスイッチがＲＦスイッチドライバに接続されているかに応じて）を「オフ」状態に切り替え、ＲＦスイッチ１７１または１７２を介して信号が通過できないようにする。
【0051】
その後、ＳＯ状態は状態１になり、Ｓ１は０状態（送信／受信パルス１７２の遷移状態０→１に対応）にとどまる。この組み合わせでは、１Ｌ１ピンと２Ｌ１ピンが選択され、出力３２０は状態１となり、出力３３０は状態０にとどまることを意味する。これは、トランジスタ３７０および３８０はいずれもアクティブ化されていないため、システム５００の出力１８０はゼロボルトとなることを意味する。図４から分かるように、デッドタイム発生器２０２は、ＲＣ回路３９５に接続される。その結果、出力３２０および３３０は、次のフェーズに移行する前に、短期間の間、Ｓ０Ｓ１＝１０状態に留まる（すなわち、両方のトランジスタ３７０、３８０が非活性化される）。この遅延は、回路３９５のＲＣ定数とほぼ等しい。一実施形態では、ＲＣ定数は５０ｎｓである。しかしながら、ＲＣ回路３９５において適切な容量と抵抗を選択することで、異なるＲＣ時定数を選択できることが理解される。この場合、ＲＦスイッチ１７１または１７２は、「オフ」状態のままとなる。
【0052】
短い遅延後、Ｓ１も状態１になるため、Ｓ０Ｓ１＝１１（送信／受信パルス１７２の状態１）となるため、表１に従ってピン１Ｌ３および２Ｌ３が選択されるようになったため、出力３２０および３３０はいずれも１に等しい。これは、トランジスタ３７０が非アクティブ化され、システム５００の出力が-３０Ｖとなるようにトランジスタ３８０がアクティブ化されることを意味する。その結果、システムは、ＲＦスイッチ１７１または１７２をオン状態に切り替え、このような信号はＲＦスイッチ１７１または１７２を経由して通過することができる。図２を参照すると、システム５００がＲＦスイッチ１７１に接続されている場合、アンテナ１１０は送信モードに切り替わる（インバータ１１１によりＲＦスイッチ１７２が「オフ」になる）、システム５００がＲＦスイッチ１７２に接続されている場合、アンテナ１１０は受信モードに切り替わる（インバータ１１１によりＲＦスイッチ１７１が「オフ」になる）。
【0053】
したがって、デッドタイム発生器２０２は、ＲＦスイッチ１７１および１７２が同時に「オン」にならないように、２つのスイッチ１７１および１７２のスイッチングの間にデッドタイムを生成することを目的とすることが分かる。後者の場合、パワーアンプ１２０から低ノイズアンプ１３０にＲＦスイッチ１７０を介して短絡が生じることになる。これは、ＲＦスイッチ１７０の損傷に加えて、低ノイズアンプ１３０の損傷にもつながる可能性がある。
【0054】
最後に、Ｓ０Ｓ１は状態０１に進み、ピン１Ｌ２および２Ｌ２を選択する（１→０の送信／受信１７２パルス遷移）。ここで、出力３２０は１、出力３３０は０であるため、トランジスタ３７０および３８０はいずれもアクティブ化されない。デッドタイム発生器２０２のＲＣ回路２９５の結果、デッドタイム発生器２０２が新たな送信／受信信号１７２を受信したときに、回路５００は、再びサイクル全体を繰り返すまでに、この状態を短時間維持する。
【0055】
図８は、単一の送信／受信パルスに対するシステム１００の動作のフローチャートを示す。図１及び図２を参照して、図８の左側の分岐はＲＦスイッチドライバ１５５の動作を示し、右側の分岐はＲＦスイッチドライバ１５６の動作を示す。なお、並べて描画されたボックス内に含まれるステップが同時に発生する。また、ここでの「接続」という言葉は、デバイスにＲＦ信号を送信するＲＦスイッチを指し、「切断」という言葉は、デバイスへのＲＦ信号の送信がＲＦスイッチによってブロックされることを指す。ステップ５０２において、コンピュータシステム１４０は、送信／受信パルスを生成する。右側の分岐については、ステップ５０４でインバータ１１１を使用してパルスを反転する。しかしながら、インバータ１１１は、どちらの分岐にあってもよいことが理解される。
【0056】
いて、表１も参照すると、左側の分岐に対して送信／受信パルスが０状態であるため、ＲＦスイッチドライバ１５５は、ＲＦスイッチ１７１に－３０Ｖを出力して、ＲＦスイッチ１７１を「オン」にする。これは、ステップ５０６ａにおいて、ＲＦスイッチ１７１は、アンテナ１１０とＰＡ １２０とを接続することを意味する。加えて、ＰＡドライバ１０７は、同一の送信／受信パルスを受信するため、ＰＡドライバ１０７がアクティブ化され、その結果、ＰＡ １２０もアクティブ化される（図示せず）。しかしながら、ＲＦスイッチドライバ１５６は、＋５ＶをＲＦスイッチ１７２に出力し、スイッチ１７２を「オフ」にする。これにより、ステップ５０６ｂでアンテナ１１０がＬＮＡ１３０から切断されることが可能になる（なお、切断ステップ５０６ｂは、ＲＦスイッチドライバ１５６がＲＦスイッチ１７２に＋５Ｖを出力するときを特に指す）。ＬＮＡドライバ１０８も同一（反転）パルスを受信するため、ＬＮＡドライバ１０８は非アクティブ化され、したがって、ＬＮＡ １３０も非アクティブ化される（ステップは図示せず）。アンテナ１１０は、現在、送信モードにある。
【0057】
その後、送信／受信パルスは、左側の分岐では状態０から１に遷移し、右側の分岐では状態１から０に遷移する。これは、ＲＦスイッチドライバ１５５および１５６が、それぞれ０ＶをＲＦスイッチ１７１および１７２に出力し、両ＲＦスイッチ１５５および１５６を「オフ」に切り替えることを意味する。したがって、ステップ５０８ａにおいてＰＡ １２０はアンテナ１１０から切断され、ステップ５０８ｂにおいてＬＮＡ １３０はアンテナ１１０から切断されたままである。加えて、ＰＡ １２０は非アクティブ化され、ＬＮＡ １３０は非アクティブ化されたままである。前述したように、この遷移期間は、ＲＦスイッチ１７０およびシステムの他の構成要素を短絡から保護するためのデッドタイム発生器２０２の結果として、有限の時間だけ存在する。この移行期間中、アンテナ１１０は送信モードにも受信モードにもない。これは、送信／受信パルスの前半の終わりを示す。
【0058】
送信／受信パルスは、左側の分岐では１状態、右側の分岐では０状態に入る。したがって、ＲＦスイッチドライバ１５５は、ＲＦスイッチ１７１を「オフ」にして＋５Ｖを出力し、ＲＦスイッチ１７２を「オン」にしてＲＦスイッチ１７２に－３０Ｖを出力する。これにより、アンテナ１１０は、ステップ５１０ａでＰＡ１２０から切断されたままとなり、ステップ５１０ｂでＬＮＡ１３０に接続することが可能になる。加えて、ＰＡドライバ１２０は非アクティブ化されたままであり、ＬＮＡ １３０は現在アクティブ化されている。アンテナ１１０は、現在、受信モードにある。
【0059】
その後、送信／受信パルスは、左側の分岐については１から０に遷移し、右側の分岐については０から１に遷移する。これは、ＲＦスイッチドライバ１５５および１５６の両方が再びそれぞれＲＦスイッチ１７１および１７２に０Ｖを出力し、ＲＦスイッチ１５５および１５６の両方を「オフ」に切り替えることを意味する。ステップ５１２ａにおいてＰＡ １２０はアンテナ１１０から切断されたままであり、ステップ５１２ｂにおいてＬＮＡ １３０はアンテナ１１０から切断される。加えて、ＰＡ１２０は非アクティブ化されたままであり、ＬＮＡ１３０は非アクティブ化される。前と同様に、この移行期間は、デッドタイム発生器２０２がＲＦスイッチ１７０を保護する結果として、有限の時間だけ存在する。前と同様に、この期間中、アンテナ１１０は送信モードまたは受信モードにあるとはみなされない。これは、送信／受信パルスの２番目（または最後の）半分の終わりを示す。
【0060】
次に、次の送信／受信パルスの到来に伴って全処理を繰り返す（ステップ５１４）。
【0061】
上述の利点や有利性は、ある１つの実施形態に関する場合も、幾つかの実施形態に関する場合もあることが理解されるであろう。実施形態は、言及された問題のいずれかまたは全てを解決するもの、または言及された利点と長所を有するものに限定されるものではない。変形は、本発明の範囲内に含まれるものとみなされるべきである。
【0062】
「１つ」アイテムへの参照とは、当該アイテムの１つ又は複数を指す。「含む」という用語は、識別された方法ステップまたは要素を含むことを表すためにここで使用されるが、これらのステップまたは要素は排他リストを含まず、方法または装置は追加のステップまたは要素を含むことができる。
【0063】
本明細書で使用されるように、用語「コンポーネント」および「システム」は、プロセッサによって実行されると特定の機能を実行させるコンピュータ実行可能命令で構成されたコンピュータ可読データストアを含むことを意図している。コンピュータ実行可能命令は、ルーチン、関数などを含むことができる。また、コンポーネントまたはシステムは、単一のデバイス上にローカライズされてもよいし、複数のデバイスに分散されてもよいことも理解されたい。
【0064】
さらに、本明細書で使用されるように、用語「例示的な」は、「何かの例示または例として」を意味することを意図している。
【0065】
さらに、「包含」という用語が詳細な説明または特許請求の範囲内で使用される程度については、「包含」という用語が特許請求の範囲内で過渡的な用語として解釈されるので、この用語は、「包含」という用語と同様の包含性を有することを意図している。
【0066】
添付の図は、例示的な方法を示す。方法は、特定の順序で実行される一連の動作として示され、説明されているが、方法は順序によって制限されないことを理解し、理解されるべきである。例えば、いくつかの動作は、本明細書に記載されたものとは異なる順序で発生することができる。また、ある行動は、別の行動と同時に発生することができる。さらに、場合によっては、本明細書に記載された方法を実装するためにすべての演算が必要とされないこともある。
【0067】
本明細書に記載の方法のステップの順序は例示的であるが、これらのステップは任意の適切な順序で実行されてもよいし、適切な場合には同時に実行されてもよい。加えて、ステップは、本明細書に記載された主題の範囲から逸脱することなく、任意の方法に追加または置換されてもよく、または単一のステップは任意の方法から削除されてもよい。上記のいずれかの例の態様は、所望の効果を失うことなく、さらなる例を形成するために、説明されたいずれかの他の例の態様と組み合わされてもよい。
【0068】
上記の好ましい実施形態の説明は、例としてのみ示されており、当業者が様々な修正を加えることができることを理解されたい。上記した内容は、１つまたは複数の実施形態の一例を含む。もちろん、前述の態様を説明する目的で、上記のデバイスまたは方法の考えられるすべての修正および変更を説明することは不可能であるが、当業者であれば、さまざまな態様の多くのさらなる修正および置換が可能であることを認識できるしたがって、記載された態様は、添付の特許請求の範囲内に含まれるすべてのそのような変更、修正、および変形を含むことが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5-1】
【図5-2】
【図6-1】
【図6-2】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信モードと受信モードとの間で１つまたは複数のアンテナを切り替えるシステムであって、
前記アンテナの送信モードおよび受信モード中にＲＦ信号を増幅するように構成されたアンテナ毎のパワーアンプ及び低ノイズアンプと、ＲＦスイッチング回路と、を含み、前記ＲＦスイッチング回路は、
前記各送信モードおよび受信モード中に前記アンプのうちの１つを対応する前記アンテナに接続するようにそれぞれが構成された、１つまたは複数のＲＦスイッチと、
前記１つまたは複数のアンテナの前記各送信モードおよび受信モード中に前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するために前記１つまたは複数のＲＦスイッチに接続された、周期的なスイッチング信号を受信するように構成された絶縁型ゲートドライバをそれぞれが含む第１ＲＦスイッチドライバおよび第２ＲＦスイッチドライバと、を含む、
システム。
【請求項2】
前記第１ＲＦスイッチドライバおよび前記第２ＲＦスイッチドライバは、前記絶縁型ゲートドライバの出力に接続され、前記１つまたは複数のＲＦスイッチに周期的に電圧を供給して前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動する電源スイッチをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記電源スイッチは、Ｐチャネル（ＰＭＯＳ）ＭＯＳＦＥＴとＮチャネル（ＮＭＯＳ）ＭＯＳＦＥＴとを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記第１ＲＦスイッチドライバおよび前記第２ＲＦスイッチドライバは、前記絶縁型ゲートドライバの入力に接続された調整可能なデッドタイム発生器をさらに含み、前記調整可能なデッドタイム発生器は、前記１つまたは複数のスイッチのスイッチングに遅延を生じるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記調整可能なデッドタイム発生器は、複数のマルチプレクサを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記マルチプレクサは、４－１マルチプレクサを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
２つのマルチプレクサを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項8】
前記ＲＦスイッチのうちの少なくとも１つは、ＲＦ ＰＩＮダイオードスイッチを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記ＲＦスイッチのうちの少なくとも１つは、ＳＰＤＴ ＲＦスイッチ、ＤＰＤＴ ＲＦスイッチ、およびＳＰＳＴ ＲＦスイッチのうちの１つを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項10】
前記第１ＲＦスイッチドライバおよび前記第２ＲＦスイッチドライバは、複数のＲＦスイッチに接続される、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項11】
前記各アンテナは、フェーズドアレイアンテナを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項12】
前記フェーズドアレイアンテナは、合成開口レーダアンテナを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記各アンテナは、衛星に搭載されている、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項14】
前記アンテナは、合成開口レーダ画像化用に構成されたアンテナを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項15】
前記第１ＲＦスイッチドライバおよび前記第２ＲＦスイッチドライバは、前記絶縁型ゲートドライバに接続され、前記１つまたは複数のＲＦスイッチに周期的に電圧を供給して前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動する電源スイッチをさらに含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項16】
前記システムは、前記各パワーアンプ用の、前記各パワーアンプに接続されたパワーアンプドライバをさらに含み、前記パワーアンプドライバは、送信／受信パルスを受信してパワーアンプを駆動するように構成される、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項17】
前記低ノイズアンプ用の、前記低ノイズアンプに接続された低ノイズアンプドライバをさらに含み、前記低ノイズアンプドライバは、送信／受信パルスを受信して低ノイズアンプを駆動するように構成される、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項18】
各パワーアンプに接続され、前記パワーアンプに信号を供給するためのＲＦディバイダをさらに含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項19】
各低ノイズアンプ用の、前記低ノイズアンプから信号を受信するために各低ノイズアンプに接続されたＲＦコンバイナをさらに含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項20】
前記各ＲＦスイッチは、前記送信及び受信モードにそれぞれ対応する第１ＲＦスイッチ要素及び第２ＲＦスイッチ要素を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項21】
前記第１ＲＦスイッチ要素及び前記第２スイッチ要素は、それぞれＰＩＮダイオードを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項22】
１つまたは複数のアンテナのモードを送信と受信との間で切り替える方法であって、周期的なスイッチング信号を受信するように構成された絶縁型ゲートドライバを含む第１ＲＦスイッチドライバによって送信／受信パルスを受信するステップと、
周期的なスイッチング信号を受信するように構成された絶縁型ゲートドライバを含む第２ＲＦスイッチドライバによって前記送信／受信パルスを受信するステップと、
１つまたは複数のＲＦスイッチによって前記第１ＲＦスイッチドライバ及び前記第２ＲＦスイッチドライバの出力を受信し、それによって、
各ＲＦスイッチは、前記パワーアンプから対応するアンテナにＲＦ信号を送信し、前記送信／受信パルスの前半中に前記アンテナからのＲＦ信号が前記低ノイズアンプに送信されるのをブロックして、前記アンテナを送信モードに切り替え、前記アンテナから低ノイズアンプにＲＦ信号を送信し、送信／受信パルスの後半中にパワーアンプからのＲＦ信号が前記アンテナに送信されるのをブロックして、前記アンテナを受信モードに切り替え、または、
各ＲＦスイッチは、対応するアンテナから前記低ノイズアンプにＲＦ信号を送信し、前記送信／受信パルスの前記前半中に前記パワーアンプからのＲＦ信号が前記アンテナに送信されるのをブロックして、前記アンテナを受信モードに切り替え、前記パワーアンプから前記アンテナにＲＦ信号を送信し、前記送信／受信パルスの前記後半中に前記アンテナからのＲＦ信号が前記低ノイズアンプに送信されるのをブロックして、前記アンテナを送信モードに切り替える、ステップと、を含む、方法、
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
前記ＲＦスイッチドライバは、１つまたは複数のＲＦスイッチがいつオンおよび／またはオフにされるべきかを示す周期的なスイッチング信号を受信するように構成（arranged to）されてもよく、前記ＲＦスイッチドライバは、入力信号の状態に基づいてスイッチをオンまたはオフにするために、適切な電圧で１つまたは複数のＲＦスイッチに応答して出力を送信するようにも構成されてもよい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
また、ここでは、１つまたは複数のＲＦスイッチに電圧および電流を供給して１つまたは複数のコンポーネントにＲＦ信号を供給する方法であって、周期的なスイッチング信号を受信するように構成された絶縁型ゲートドライバを介して前記ＲＦスイッチを駆動するステップを含む、前記方法も提供される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
複数のコンポーネントに信号を供給するためのＲＦスイッチング回路であって、絶縁型ゲートドライバを含み、並列に配置（arranged in parallel）された複数のＲＦスイッチを駆動して複数のコンポーネントのそれぞれにＲＦ信号を切り替えるように構成されたＲＦスイッチドライバを含んでもよい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
前記スイッチング回路の具体的な実装形態において、送信モードと受信モードとの間で１つまたは複数のアンテナを切り替えるシステムであって、前記アンテナの送信モードおよび受信モード中にＲＦ信号を増幅するように構成されたアンテナ毎のパワーアンプ及び低ノイズアンプと、ＲＦスイッチング回路と、を含み、前記ＲＦスイッチング回路は、前記各送信モードおよび受信モード中に前記アンプのうちの１つを前記１つまたは複数のアンテナに接続するように構成された、アンテナ毎の１つまたは複数のＲＦスイッチと、前記各送信モードおよび受信モード中に前記１つまたは複数のＲＦスイッチを駆動するために前記１つまたは複数のＲＦスイッチに接続された、第１および第２ＲＦスイッチドライバと、を含む、システムも提供される。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0030】
図２は、本発明の実施形態によるシステム１００（図１の回路１０７及び１０８と同様）のＲＦスイッチ駆動回路１５５及び１５６を示す概略ブロック図である。ＲＦスイッチ１５５および１５６は、直列に配置（arranged in series）された３つのコンポーネント、すなわち、デッドタイム発生器２０２、絶縁型ゲートドライバ２１０、および電源スイッチ２２０を備えることが分かる。また、ＲＦスイッチ１７０は、２つのスイッチ１７１および１７２を含むことも分かる。一例では、スイッチ１７０は、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチである。スイッチ１７１は、ＲＦスイッチドライバ１５５の電源スイッチ２２０から電力信号１８０を受信し、スイッチ１７２は、ＲＦスイッチドライバ１５６の電源スイッチ２２０から電力信号１８１を受信する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0038】
他の実施形態の一例では、図４のシステム３００に示すように、高周波ＲＦコンポーネントの自動テストを伴う用途において、ＲＦスイッチドライバ１５５及び１５６を使用して、ＲＦスイッチを駆動することができる。この図は、複数のテスト対象機器（ＤＵＴ）との間でＲＦ信号を供給し、収集し、解析するシステムの例を示している。このようなシステムは、例えば、研究開発、製品開発、品質管理などに利用することができる。システム３００は、本明細書で説明するような複数のＲＦスイッチドライバを備え、並列に配置された複数のＲＦスイッチを駆動して、複数のコンポーネントのそれぞれ、この例ではテスト中デバイスから信号を収集するように構成される。複数のデバイスを同時にテストすることができ、各テスト中デバイス７００（ＤＵＴ）の出力は、ＶＮＡ（ベクトルネットワークアナライザ）７１０のようなテストデバイスの入力に接続されている。
【国際調査報告】