JP4128913B2

JP4128913B2 - Microwave module

Info

Publication number: JP4128913B2
Application number: JP2003187883A
Authority: JP
Inventors: 和博菅藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005026823A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、増幅した送信信号中に含まれる高調波やスプリアスを抑圧するマイクロ波モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波モジュール、たとえばレーダなどに使用される送受信モジュールは、送信信号を増幅する電力増幅器、および送信信号と受信信号を分離する送受分離器、受信信号を増幅する低雑音増幅器などから構成されている。電力増幅器や送受分離器などは、通常、共通のケース内に収納される。
【０００３】
送受信モジュールの場合、高出力の送信信号を得るために、電力増幅器をたとえば飽和領域で動作させる。しかし、飽和領域で動作させると、ほぼ最大の出力が得られるものの、電力増幅器が非線形動作し、高調波やスプリアスなどの不要な周波数成分が発生する。そのため、高調波やスプリアスが空間に放射しないように、不要な周波数成分の通過を阻止するフィルタが設けられる。
【０００４】
ここで、従来のマイクロ波モジュールについて、フィルタを有する送受信モジュールを例にとり図３を参照して説明する。
【０００５】
符号３０は送受信モジュールを構成するケースで、ケース３０内に、入力信号を増幅する電力増幅器３１および送受分離器３２、フィルタ３３、線路変換器３４、低雑音増幅器３５などが配置され、ケース３０の一部に同軸構造のアンテナ端子３６が取り付けられている。
【０００６】
上記した構成において、入力端子Ｔｉから入力した送信信号は電力増幅器３１で増幅され、送受分離器３２たとえばサーキュレータに送られる、送受分離器３２は第１〜第３の３個の端子３２１〜３２３を有し、増幅された送信信号は第１端子３２１に入力する。送信信号は、矢印Ｙで示した順方向に伝送し第２端子３２２に出力する。第２端子３２２から出力した送信信号はフィルタ３３に送られ、高調波やスプリアスなどの不要な周波数成分が除去される。
【０００７】
フィルタ３３は複数のマイクロストリップ線路３３ａ〜３３ｄから構成され、マイクロストリップ線路３３ａ〜３３ｄは隣接するどうしが所定長さ区間で並行する構造になっている。
【０００８】
フィルタ３３から出力した送信信号は、線路変換器３４において、その伝搬モードがマイクロストリップ線路モードから同軸線路モードに変換され、たとえばケース３０に取り付けられた同軸構造のアンテナ端子３６に供給される。その後、アンテナ端子３６に接続されたアンテナ（図示せず）から空間に送信される。
【０００９】
受信信号はアンテナ端子３６から線路変換器３４に供給される。受信信号は、線路変換器３４において、同軸線路モードからマイクロストリップ線路モードに変換される。そして、フィルタ３３を経て、送受分離器３２の第２端子３２２に入力し、第３端子３２３に出力する。その後、低雑音増幅器３５で増幅され、出力端子Ｔｏから外部回路に送られる。
【００１０】
上記した構造のマイクロ波モジュールは特許文献１などに記載されている。
【００１１】
【特許文献１】
特公表２００１−５１３９６９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波モジュール、たとえば送受信モジュールは、電力増幅器で発生した不要な周波数成分を除去するためにフィルタ３３が設けられている。従来、送受分離器３２およびフィルタ３３は、マイクロストリップ線路を用いて構成され、フィルタ３３と同軸構造のアンテナ端子３６との間に線路変換器３４が設けられる。
【００１３】
フィルタ３３をマイクロストリップ線路で形成した場合、全体が平面状に構成され、構造が簡単で安価に製作できる。しかし、送受分離器３２とフィルタ３３との接続部や線路変換器３４など信号の伝送部分が、ケース３０内に露出する構造になっている。また、フィルタ３３を構成するマイクロストリップ線路の上方、たとえばフィルタ３３とケース３０の間に空間があり、その空間に不要波が伝搬するモードが存在する。そのため、送受分離器３２からフィルタ３３に入力する不要波が、フィルタ３３とケース３０との間の空間部分を伝搬し、同軸構造のアンテナ端子に入り込む場合があり、スプリアス成分を−６０ｄＢ以下に抑えることが困難になる。
【００１４】
近年、周波数の有効利用および混信防止などの観点から、国際条約や法令でスプリアス発射強度の低減が強化されている。たとえばスプリアス発射許容値は、レーダの場合は−４０ｄＢｃ以下、つまり基本波（Ｃａｒｒｉｅｒ）に対するスプリアス発射強度が−４０ｄＢ以下になっている。しかし、スプリアス発射強度は、より一層の低減が必要とされ、たとえば−６０ｄＢｃ以下の値が求められている。
【００１５】
本発明は、上記した欠点を解決し、高調波やスプリアスなどの不要波を抑えたマイクロ波モジュールを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケース内に配置され送信信号を増幅する電力増幅器と、前記ケース内に配置され前記電力増幅器で増幅した送信信号中の不要波成分を除去するフィルタと、前記ケースの一部に取り付けられ前記フィルタを通過した前記送信信号が供給される同軸構造のアンテナ端子とを具備したマイクロ波モジュールにおいて、前記フィルタを非開放型線路で構成し、前記フィルタと前記アンテナ端子を同軸線路で接続したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、レーダ用送受信ユニットを例にとり図１を参照して説明する。
【００１８】
入力端子Ｔｉから入力した送信信号は移相器１１で位相が制御され、電力増幅器１２で増幅される。増幅された送信信号は送受分離器１３、たとえばサーキュレータに送られる。送受分離器１３は、送信信号が入力する第１端子１３１、および送信信号が出力し受信信号が入力する第２端子１３２、受信信号が出力する第３端子１３３を有し、各端子に入力した信号は矢印Ｙで示した順方向に伝送する構成になっている。この場合、第１端子１３１に入力した送信信号は第２端子１３２に出力する。
【００１９】
第２端子１３２は線路変換器１４を介してフィルタ１５に接続されている。送受分離器１３はマイクロストリップ線路を用いて構成され、フィルタ１５は非開放型の線路、たとえば信号の伝送部分が管壁で囲まれた導波管で構成されている。したがって、線路変換器１４は、送受分離器１３から出力する送信信号の伝搬モードを、マイクロストリップ線路モードから同軸モードに変換して、フィルタ１５に供給する。
【００２０】
フィルタ１５に入力した送信信号は、電力増幅器１２で発生した高調波やスプリアスなど不要な周波数成分が除去される。その後、送信信号はアンテナ端子１６に供給され、アンテナ端子１６に接続したアンテナ（図示せず）から空間に送信される。
【００２１】
受信信号は、アンテナ端子１６からフィルタ１５および線路変換器１４を経て、送受分離器１３の第２端子１３２に入力し、第３端子１３３に出力する。その後、低雑音増幅器１７で増幅される。増幅された受信信号は、移相器１８を経て出力端子Ｔｏから外部回路に供給される。
【００２２】
レーダ用送受信装置の場合、上記した構成の送受信ユニットが複数設けられる。そして、送信信号の送信時は電力増幅器１２がオン状態に設定され、受信時は低雑音増幅器１７がオン状態に設定される。また、送信ビームの送信方向や受信ビームの受信方向を、送受信ユニットを構成する移相器１１や移相器１８の位相量で制御する。電力増幅器１２や低雑音増幅器１７の動作状態、および、移相器１１の位相量の設定は、制御回路１９により制御される。
【００２３】
ここで、上記の送受信ユニットについて、その一部を抜き出した概略の構造を図２を参照して説明する。図２は、図１に対応する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００２４】
符号１０は送受信モジュールを構成するケースで、ケース１０内に、送信信号を増幅する電力増幅器１２および送受分離器１３、線路変換器１４、フィルタ１５、低雑音増幅器１７などが配置され、ケース１０の一部に同軸構造のアンテナ端子１６が取り付けられている。また、フィルタ１５およびアンテナ端子１６間は同軸線路２１で接続されている。
【００２５】
電力増幅部１２および送受分離器１３、線路変換器１４、低雑音増幅器１７の各部分は、たとえば回路基板上に形成され、各回路基板はねじなどでケース１０に固定される。フィルタ１５は、導波管の管壁の一部がねじなどでケース１０に固定される。
【００２６】
図２の場合、フィルタ１５とアンテナ端子１６は同軸線路２１を介して接続されているが、フィルタ１５とアンテナ端子１６は直接接続する構造にすることもできる。この場合、たとえばフィルタのアンテナ側端子がアンテナ端子として使用され、フィルタとアンテナ端子との間を接続する同軸線路が省略される。
【００２７】
上記した構成によれば、フィルタ１５が非開放型の導波管で構成されている。導波管は断面がたとえば矩形状の金属壁から構成され、フィルタ１５とケース１０との間の空間が小さくなり、不要波の伝搬が抑えられる。また、フィルタ１５およびアンテナ端子１６間も、中心導体の周囲が接地導体で囲まれた非開放型の同軸線路２１で接続されている。そのため、送受分離器１３から出力する送信信号などに含まれる不要波のアンテナ端子１６への混入が防止され、高調波やスプリアスを抑圧できる。
【００２８】
その結果、スプリアスレベル−６０ｄＢｃ以下といった厳しい抑圧要求に対しても十分に応できる。
【００２９】
上記の実施形態では、フィルタを導波管で構成している。しかし、フィルタは、フィルタとケース内に発生する空間を小さくし、アンテナ端子への不要波の混入を防止できる構造であればよく、導波管以外の非開放型線路で構成することもできる。たとえば中心導体が接地導体で囲まれた同軸線路、あるいは、通常のマイクロストリップ線路構造の線路導体上方に接地導体を配置した３導体線路などで構成してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、増幅時に発生した不要波の抑圧が可能なマイクロ波モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための回路構成図である。
【図２】本発明の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図３】従来例を説明するための概略構造図である。
【符号の説明】
１０…ケース
１１…移相器
１２…電力増幅器
１３…送受分離器
１４…線路変換器
１５…フィルタ
１６…アンテナ端子
１７…低雑音増幅器
１８…移相器
１９…制御回路
Ｔｉ…入力端子
Ｔｏ…出力端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microwave module that suppresses harmonics and spurious included in an amplified transmission signal.
[0002]
[Prior art]
A transmission / reception module used for a microwave module, for example, a radar is composed of a power amplifier that amplifies a transmission signal, a transmission / reception separator that separates the transmission signal and the reception signal, a low-noise amplifier that amplifies the reception signal, and the like. . A power amplifier, a transmission / reception separator, and the like are usually housed in a common case.
[0003]
In the case of the transmission / reception module, in order to obtain a high-output transmission signal, the power amplifier is operated, for example, in a saturation region. However, when operating in the saturation region, although the maximum output can be obtained, the power amplifier operates nonlinearly, and unnecessary frequency components such as harmonics and spurious are generated. For this reason, a filter that prevents passage of unnecessary frequency components is provided so that harmonics and spurious radiation do not radiate into the space.
[0004]
Here, a conventional microwave module will be described with reference to FIG. 3, taking a transmission / reception module having a filter as an example.
[0005]
Reference numeral 30 denotes a case that constitutes a transmission / reception module. In the case 30, a power amplifier 31 that amplifies an input signal, a transmission / reception separator 32, a filter 33, a line converter 34, a low noise amplifier 35, and the like are arranged. The antenna terminal 36 having a coaxial structure is attached to a part thereof.
[0006]
In the above-described configuration, the transmission signal input from the input terminal Ti is amplified by the power amplifier 31 and sent to the transmission / reception separator 32, for example, the circulator. The transmission / reception separator 32 has the first to third terminals 321 to 323. And the amplified transmission signal is input to the first terminal 321. The transmission signal is transmitted in the forward direction indicated by the arrow Y and output to the second terminal 322. The transmission signal output from the second terminal 322 is sent to the filter 33, and unnecessary frequency components such as harmonics and spurious are removed.
[0007]
The filter 33 is composed of a plurality of microstrip lines 33a to 33d, and the microstrip lines 33a to 33d have a structure in which adjacent ones are parallel in a predetermined length section.
[0008]
The transmission signal output from the filter 33 is converted by the line converter 34 from a microstrip line mode to a coaxial line mode and supplied to, for example, an antenna terminal 36 having a coaxial structure attached to the case 30. Then, it transmits to space from the antenna (not shown) connected to the antenna terminal 36.
[0009]
The received signal is supplied from the antenna terminal 36 to the line converter 34. The received signal is converted from the coaxial line mode to the microstrip line mode by the line converter 34. Then, the signal is input to the second terminal 322 of the transmission / reception separator 32 through the filter 33 and output to the third terminal 323. Thereafter, the signal is amplified by the low noise amplifier 35 and sent from the output terminal To to an external circuit.
[0010]
A microwave module having the above-described structure is described in Patent Document 1 and the like.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 2001-513969 [0012]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional microwave module, for example, a transmission / reception module, is provided with a filter 33 in order to remove unnecessary frequency components generated in the power amplifier. Conventionally, the transmission / reception separator 32 and the filter 33 are configured using microstrip lines, and a line converter 34 is provided between the filter 33 and the antenna terminal 36 having a coaxial structure.
[0013]
In the case where the filter 33 is formed of a microstrip line, the whole is configured in a planar shape, and the structure is simple and can be manufactured at low cost. However, a signal transmission portion such as a connection portion between the transmission / reception separator 32 and the filter 33 and a line converter 34 is exposed in the case 30. Further, there is a space above the microstrip line constituting the filter 33, for example, between the filter 33 and the case 30, and there is a mode in which unnecessary waves propagate in that space. Therefore, an unnecessary wave input from the transmission / reception separator 32 to the filter 33 may propagate through the space portion between the filter 33 and the case 30 and enter the antenna terminal of the coaxial structure, and the spurious component is suppressed to −60 dB or less. It becomes difficult.
[0014]
In recent years, reduction of spurious emission intensity has been strengthened by international treaties and laws from the viewpoint of effective use of frequencies and prevention of interference. For example, the allowable spurious emission value is −40 dBc or less in the case of radar, that is, the spurious emission intensity with respect to the fundamental wave (Carrier) is −40 dB or less. However, the spurious emission intensity needs to be further reduced, and for example, a value of −60 dBc or less is required.
[0015]
An object of the present invention is to provide a microwave module that solves the above-described drawbacks and suppresses unnecessary waves such as harmonics and spurious.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a power amplifier for amplifying a transmission signal is disposed in the case, a filter for removing undesired wave components in the transmit signal amplified by disposed in said casing said power amplifier, mounted on a part of the case is in the microwave module comprising an antenna terminal of the coaxial structure in which the transmission signal is supplied that has passed through the filter, constitute the filter in a non-open type line, connecting said antenna terminal and said filter coaxial line It is characterized by that.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, taking a radar transmission / reception unit as an example.
[0018]
The phase of the transmission signal input from the input terminal Ti is controlled by the phase shifter 11 and amplified by the power amplifier 12. The amplified transmission signal is sent to a transmission / reception separator 13, for example, a circulator. The transmission / reception separator 13 has a first terminal 131 to which a transmission signal is input, a second terminal 132 to which the transmission signal is output and a reception signal is input, and a third terminal 133 from which the reception signal is output. The signal is transmitted in the forward direction indicated by the arrow Y. In this case, the transmission signal input to the first terminal 131 is output to the second terminal 132.
[0019]
The second terminal 132 is connected to the filter 15 via the line converter 14. The transmission / reception separator 13 is configured by using a microstrip line, and the filter 15 is configured by a non-open line, for example, a waveguide in which a signal transmission portion is surrounded by a tube wall. Therefore, the line converter 14 converts the propagation mode of the transmission signal output from the transmission / reception separator 13 from the microstrip line mode to the coaxial mode, and supplies the converted signal to the filter 15.
[0020]
Unnecessary frequency components such as harmonics and spurious generated in the power amplifier 12 are removed from the transmission signal input to the filter 15. Thereafter, the transmission signal is supplied to the antenna terminal 16 and transmitted to the space from an antenna (not shown) connected to the antenna terminal 16.
[0021]
The received signal is input from the antenna terminal 16 through the filter 15 and the line converter 14 to the second terminal 132 of the transmission / reception separator 13 and output to the third terminal 133. Thereafter, it is amplified by the low noise amplifier 17. The amplified received signal is supplied to the external circuit from the output terminal To via the phase shifter 18.
[0022]
In the case of a radar transmission / reception apparatus, a plurality of transmission / reception units having the above-described configuration are provided. When the transmission signal is transmitted, the power amplifier 12 is set to the on state, and at the time of reception, the low noise amplifier 17 is set to the on state. Further, the transmission direction of the transmission beam and the reception direction of the reception beam are controlled by the phase amount of the phase shifter 11 and the phase shifter 18 constituting the transmission / reception unit. The operation state of the power amplifier 12 and the low noise amplifier 17 and the setting of the phase amount of the phase shifter 11 are controlled by the control circuit 19.
[0023]
Here, a schematic structure of a part of the transmission / reception unit will be described with reference to FIG. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG.
[0024]
Reference numeral 10 denotes a case that constitutes a transmission / reception module. In the case 10, a power amplifier 12 that amplifies a transmission signal, a transmission / reception separator 13, a line converter 14, a filter 15, a low noise amplifier 17, and the like are arranged. The antenna terminal 16 having a coaxial structure is attached to a part thereof. The filter 15 and the antenna terminal 16 are connected by a coaxial line 21.
[0025]
The power amplifying unit 12, the transmission / reception separator 13, the line converter 14, and the low noise amplifier 17 are formed on a circuit board, for example, and each circuit board is fixed to the case 10 with screws or the like. In the filter 15, a part of the tube wall of the waveguide is fixed to the case 10 with a screw or the like.
[0026]
In the case of FIG. 2, the filter 15 and the antenna terminal 16 are connected via the coaxial line 21. However, the filter 15 and the antenna terminal 16 may be directly connected. In this case, for example, the antenna side terminal of the filter is used as the antenna terminal, and the coaxial line connecting the filter and the antenna terminal is omitted.
[0027]
According to the configuration described above, the filter 15 is configured by a non-open waveguide. The waveguide is formed of a metal wall having a rectangular cross section, for example, and a space between the filter 15 and the case 10 is reduced, and propagation of unnecessary waves is suppressed. The filter 15 and the antenna terminal 16 are also connected by a non-open coaxial line 21 in which the periphery of the center conductor is surrounded by a ground conductor. Therefore, mixing of unnecessary waves included in the transmission signal output from the transmission / reception separator 13 into the antenna terminal 16 can be prevented, and harmonics and spurious can be suppressed.
[0028]
As a result, it is possible to satisfactorily respond to severe suppression requests such as spurious levels of −60 dBc or less.
[0029]
In the above embodiment, the filter is constituted by a waveguide. However, the filter only needs to have a structure that can reduce the space generated in the filter and the case and prevent unwanted waves from being mixed into the antenna terminal, and can also be configured by a non-open line other than the waveguide. For example, the center conductor may be constituted by a coaxial line surrounded by a ground conductor, or a three-conductor line in which a ground conductor is disposed above a line conductor having a normal microstrip line structure.
[0030]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microwave module which can suppress the unnecessary wave generated at the time of amplification is realizable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic structural diagram for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic structural diagram for explaining a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Case 11 ... Phase shifter 12 ... Power amplifier 13 ... Transmission / reception separator 14 ... Line converter 15 ... Filter 16 ... Antenna terminal 17 ... Low noise amplifier 18 ... Phase shifter 19 ... Control circuit Ti ... Input terminal To ... Output Terminal

Claims

A power amplifier for amplifying a transmission signal is disposed in the case, a filter for removing undesired wave components in the transmit signal amplified by arranged the power amplifier within the case, the filter attached to a portion of the case In the microwave module having a coaxial antenna terminal to which the transmitted signal that has passed is supplied, the filter is configured by a non-open line, and the filter and the antenna terminal are connected by a coaxial line. Microwave module.

A power amplifier for amplifying a transmission signal is disposed in the case, transmission signals amplified by the power amplifier disposed in said casing and a transmission and reception separator for separating the received signal, connected to the transmit-receive splitter, and wherein A micro that is arranged in a case and removes unnecessary wave components in the transmission signal, and a coaxial antenna terminal that is attached to a part of the case and is supplied with the transmission signal that has passed through the filter. In the wave module, the transmission / reception separator is configured by using a microstrip line, the filter is configured by a non-open line, and the filter and the antenna terminal are connected by a coaxial line. module.

Using the antenna-side terminals of the pre-Symbol filter as an antenna terminal, according to claim 1 or claim 2 microwave module according omitted coaxial line.

The microwave module according to any one of claims 1 to 3, wherein the non-open line is a waveguide, a coaxial line, or a three-conductor line.