JPH0693703B2

JPH0693703B2 - 超高周波変調回路

Info

Publication number: JPH0693703B2
Application number: JP1058895A
Authority: JP
Inventors: 哲次郎泉; 章彦飯田
Original assignee: 株式会社ロボテック研究所
Priority date: 1989-03-10
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPH02237340A; US5017893A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、導波管を使用したパスレングス型のPSK超
高周波変調回路において、被変調波出力信号の振幅の差
をなくする技術に関するものである。

［従来の技術］第６図において、主導波管GMの途中に挿入したサーキュ
レータＣに短絡導波管GBを分岐接続し、この短絡導波管
GBの短絡端TSからλg/4（λｇは管内波長）だけサーキ
ュレータＣの側に戻った個所のＨ面にダイオードＤを装
荷してこれに変調信号としてパルスを印加すると、主導
波管GMの入力側（第６図の左方）から入力した搬送波信
号がダイオードＤのスイッチ動作のオン・オフに同期し
て０相−π相変調を受けるので、被変調波出力としてPS
K信号が主導波管GMの出力側（第６図の右方）に得られ
ることは既知である。

また、例えば特公昭50−18354号公報の第２図に示すよ
うに、導波管の共振回路を２個組み合わせて、これらの
共振回路を変調信号の切替に同期して交互に共振・非共
振に切替えることにより、PSK非変調波信号の振幅幅を
なくする技術も既知である。

［発明が解決しようとする課題］第６図の変調回路の問題点（１）ダイオードＤの挿入によって、ダイオードＤがオ
フのときの通過損失がある（例えばミリメートル波で約
2dB）ので、短絡端TSから反射する波に対しては往復で
２倍（約4dB）となる。これはダイオードＤがオン・オ
フ動作をするに従って主導波管GMの被変調波出力に振幅
変調を与える欠点がある。

（２）ダイオードＤがオンのときの短絡効果が完全では
なく、このとき短絡端TSから反射する波も生ずるので、
被変調波出力の振幅と位相が変化し、即ち０層−π相の
オン・オフ比が低くなる欠点がある。

（３）短絡導波管GBの長さが固定されているので、出力
側における搬送波の周波数の調整が困難であり、微調整
を行い難い欠点がある。

共振回路を使用する場合の問題点（４）共振・非共振の交互切替回路の場合は、被変調波
の振幅差はかなり改善されているが、共振・非共振の切
替えの過渡時に歪が発生する問題とか、共振器を使用す
るので周波数の調整許容幅が狭い問題とかさらに導波管
を３個使用するので占有空間が大きい問題などの欠点が
ある。

［目的］この発明はこのような欠点を解消し、ダイオードの導通
短絡時とオフ時とにかかわらず、被変調波出力のレベル
が可及的に等しく且つ周波数の調整許容幅が広い、即ち
周波数の微調整が容易であるようにするパスレングス型
の超高周波変調回路を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明は、導波管を２個使用して、主導波管から第１
短絡回路を分岐し、第１短絡回路から第２短絡回路を分
岐して変調回路の基本構成を行う。この場合、第２短絡
回路は第１短絡回路の短絡端から1/2波長またはその整
数倍の長さだけ戻った個所においてＨ面スリット結合に
よって分岐し、この第２短絡回路はその分岐点から1/2
波長またはその整数倍の長さの個所を短絡終端し、この
短絡端から1/4波長または1/4波長に1/2波長の整数倍を
加えた長さだけ分岐点の側に戻った個所にスイッチ用の
ダイオードを接続し、これに変調信号としてのパルスを
印加して２相PSK変調回路を構成する。

さらに、第１短絡回路の短絡端に電磁波吸収体を取付け
る。この電磁波吸収体の面積、形状、厚さ、取付位置、
材質、加工処理などを選択してこの終端部が反射端と吸
収端との双方の作用を併記せて有することによってこの
個所における損失量を設定的に調整するようにすれば、
ダイオードのオン・オフ動作に伴う被変調波出力のレベ
ルを可及的に等化することができる。ここで、第１短絡
端を「短絡端」というは、反射と吸収との双方の作用を
幾らかづつ併せて有する意味のものである。

また、このような構成の変調回路を２組直列に接続して
その各々の組の変調回路における２番目の短絡回路のダ
イオードを、その短絡回路の短絡端から1/8波長または3
/8波長または1/8波長もしくは3/8波長にそれぞれ1/2波
長の整数倍を加えた長さだけ戻った個所に接続すること
により、被変調波出力に４相PSK信号を得ることができ
る。

［実施例］（第１の実施例）第１図はこの発明の第１の実施例を示すもので、矩形導
波管を使用して２相（０相−π相）のPSK出力を得る場
合のものである。モードはTE₁₀を使用することを前提と
する。

なお、回路の分岐個所とかダイオードの接続個所とかに
ついて、波長λｇとの関係において第２図中に括弧を付
して示した長さ（l1），（l2），（l3）は、最も短い場
合（ｍ＝1,n＝０）のものである。

第１図において、主導波管GMからサーキュレータＣを介
して導波管を分岐して短絡終端（前記の意味での、吸収
と反射の双方の作用を有する終端）する。この導波管を
第１短絡回路GB1としてその短絡端を第１短絡端TS1とす
る。第１短絡回路GB1において、第１短絡端TS1からλg/
2だけサーキュレータＣの側に戻った個所で、一方のＨ
面からＥ面Ｔ分岐によりもう１つの導波管を分岐してそ
の分岐点（第１短絡回路GB1のＨ面）からλg/2の長さの
個所を短絡終端する。この、第１短絡回路GB1から分岐
したもう１つの導波管を第２短絡回路GB2としてその短
絡端を第２短絡端TS2とする。

この場合、第２短絡回路GB2を形成する導波管の第１短
絡端TS1の側に位置する管壁の内面の第１短絡端TS1から
の距離がλg/2であるようにする。

さらにこの場合、第２短絡回路GB2が第１短絡回路GB1か
ら分岐する個所において、第２短絡回路GB2の導波管が
第１短絡回路GB1の導波管に接合する断面は、第１短絡
回路GB1の導波管のＨ面を残したままとし、その残した
Ｈ面の部分において第２短絡回路GB2の導波管の接合断
面の中央部の個所に第１短絡回路GB1を導波管の軸に直
交する方向のスリットＳを設ける。即ち、このスリット
Ｓは第２短絡回路GB2の導波管の断面に含まれていてそ
の断面の長辺に平行であり、且つその短辺方向（第１短
絡回路GB1の導波管の軸方向）についてその断面の中央
である。

この如き構成の第２短絡回路GB2において、第２短絡端T
S2からλg/4だけ分岐個所の側に戻った個所で、双方の
Ｈ面の間にダイオードＤを装荷する。

これらの主導波管GM、サーキュレータＣ、第１短絡回路
GB1、第２短絡回路GB2の相互の関係の立体構造の基本概
念ならびにこれらに設けたスリットＳ、ダイオードＤの
配置関係を第２図に示す。ただし、第２図においては、
第１短絡回路GB1、第２短絡回路GB2の各々はその途中か
ら切断して示してあるので、第１短絡端TS1、第２短絡
端TS2は第２図には現われていない。またサーキュレー
タＣの具体的構成は既知であってここではそれを問わな
いものとして第２図にはこれを抽象的に６面体のように
示した。

また第１図に模式的に示すように、第１短絡端TS1に電
磁波吸収体MAを取付ける。

第１図において、パルスの印加によってダイオードＤが
オン（導通）のときこのダイオードＤが短絡端として作
用するので、第２短絡回路GB2内の搬送波はこのダイオ
ードＤの装荷点で反射される。またダイオードＤがオフ
（非導通）のときはスリットＳが短絡される。

スリットＳ（第２短絡回路GB2の入口）と第２短絡端TS2
との距離がλg/2、スリットＳとダイオードＤとの距離
がλg/4なので、ダイオードＤのオンのときとオフのと
きとで、搬送波の行路差が往復でλg/2となって位相差
πが生ずるから、被変調波出力はダイオードＤのオン・
オフ動作に伴って（０−π）位相変調を受けている。

処で、ダイオードＤはオンのとき完全な短絡端になら
ず、いくらかの残留抵抗があるので、これによって搬送
波エネルギーの損失が生じるから、このことが被変調波
出力の信号の０相のときとπ相のときとで振幅に差を生
じさせることとなる。

これについて、第１図に示した構成において第１短絡端
TS1に電磁波吸収体MAを取付けない場合でも、被変調波
出力の０相−π相の振幅差は第６図に示す従来例のもの
の被変調波出力に生ずる０相−π相の振幅差に比べては
かなり（約4dB）改善されている。

電磁波吸収体MAを第１短絡端TS1に装填することはこの
改善の度合いをさらに増大する。ダイオードＤがオフの
ときの電磁波吸収体MAを有する第１短絡端TS1からの反
射と、ダイオードＤがオンのときの第２短絡回路GB2内
でダイオードＤからの反射との差が可及的に無くなるよ
うに電磁波吸収体MAの材質、加工処理、面積、厚さ、形
状、取付位置などの諸元）を選択して設定すれば、被変
調波出力の０相−π相での振幅の差を可及的に小さくす
ることができ、ないしはその差を無くすことができる。

（第２の実施例）第３図は、この発明の第２の実施例を示すもので、矩形
断面の導波管を使用して被変調波出力に４相PSKの信号
を得る場合のものである。これをTE₁₀モードで考える。

パスレングス型の変調回路を主導波管に直列に接続して
４相PSK出力を得る技術は既知であるが、第３図の実施
例は２つの変調回路のうちの一方に第１図、第２図と同
様のものを用い、他方に第１図の回路構成の一部を変更
したものを用いることにより、主導波管GMの出力側に４
相PSK信号を得るものである。

第３図において、第１サーキュレータC1、第１短絡回路
GB1、第２短絡回路GB2を基本にして第１変調回路を構成
し、また第２サーキュレータC2、第３短絡回路GB3、第
４短絡回路GB4を基本にして第２変調回路を構成する。

第１変調回路は、立体構成および波長と位相の観点から
見た回路構成は第１図および第２図に示した第１の実施
例の場合と同様である。

第１変調回路において、第１短絡回路GB1から第２短絡
回路GB2を分岐する個所を第１分岐個所とし、第１分岐
個所に設けたスリットS1を第１スリットとする。第２短
絡回路GB2の第１短絡端TS1側の管壁の内面を第１短絡端
TS1からλg/2の位置に設定すること、第１分岐個所にお
いて、第１スリットS1が第２短絡回路GB2の第１短絡回
路GB1との接合断面に含まれてその接合断面の長辺に平
行であり、且つ第１短絡回路GB1の管軸方向について接
合断面内の中央部に位置することは第１図の実施例の場
合と同様であり、また第２短絡回路GB2内において第２
短絡端TS2からλg/4だけ第１分岐個所の側に戻った個所
のＨ面にダイオードD1（これを第１ダイオードとする）
を装荷すること、ならびに第１の短絡端TS1に第１の電
磁波吸収体MA1を取付けて電磁波を幾らかづつ反射と吸
収とをするようにすることも第１図の実施例の場合と同
様である。

第２変調回路において第３短絡回路GB3は第１変調回路
の第１短絡回路GB1と同様であり、また第２変調回路の
第４短絡回路GB4は第１変調回路の第２短絡回路GB2に対
応し、主導波管GM、第２サーキュレータC2、第３短絡回
路GB3、第４短絡回路GB4の立体関係は、第２図に見るも
のに準じて第２図の記号Ｃのものを第２サーキュレータ
C2に、記号GB1のものを第３短絡回路GB3に、記号GB2の
ものを第４短絡回路GB4にそれぞれ読み替えたものであ
る。

ここで、第３短絡回路GB3の短絡端を第３短絡端TS3と
し、第４短絡回路GB4の短絡端を第４短絡端TS4とする。
また第３短絡回路GB3のＨ面の１つから第４短絡回路GB4
をＥ面Ｔ分岐によって分岐し、この分岐個所を第２分岐
個所とする。この第２分岐個所において、第４短絡回路
GB4の第３短絡端TS3側の管壁の内面の位置を第３短絡端
TS3からλg/2の距離にとること、ならびに第２分岐個所
において、第３短絡回路GB3のＨ面に第３短絡回路GB3の
軸に直交する方向のスリットS2（これを第２スリットと
する）を設けることおよびその第２スリットS2が第４短
絡回路GB4の接合部断面の長辺に平行してその接合部断
面内に位置し、且つ第３短絡回路GB3の軸方向について
接合部断面の中央部に位置することは、第１変調回路の
第１スリットS1の設定の仕方と同様である。

第２変調回路においては、第４短絡回路GB4において第
４短絡端TS4から３λg/8だけ第２分岐個所の側に戻った
個所の双方のＨ面の間にダイオードD2（これを第２ダイ
オードとする）を装荷し、また第３短絡端TS3に第２の
電磁波吸収体MA2を取付けて、電磁波を半ば反射・吸収
する終端とする。

第３図の実施例においても第１図の場合と同様に、各短
絡回路GB1,GB2,GB3,GB4およびこれらの分岐点、これら
に装荷するダイオードの接続個所について、λｇとの関
係において示した（l1），（l2），（l3），（l4），
（l5），（l6）の長さは、それぞれ最も簡単な場合（ｍ
＝1,n＝0,p＝１で複号は負）を示してある。

第３図の実施例の場合、第１ダイオードD1、第２ダイオ
ードD2に印加する変調信号としてのパルスP1,P2につい
ては所要の論理回路を介在させ、且つ周期、パルス幅、
位相が一致しているパルス列信号を使用する。

第３図の実施例で、第１変調回路によって（０−π）相
の動作をし、第２変調回路が（０−π/2）相の動作をし
て、その組合せで（０−π/2−π−３π/2）相による４
相出力を得る。

第３図において、第１ダイオードD1、第２ダイオードD2
に論理回路を経てパルスを印加すると、第１変調回路に
ついては第１図の場合と同様であり、第２変調回路につ
いては第４短絡回路GB4において第２ダイオードD2が第
４短絡端TS4から３λg/8の個所にあるので、第２ダイオ
ードD2のオンのときとオフのときとで搬送波の行路差が
３λg/4となり、これによって第２ダイオードD2のオン
・オフ動作に伴って（０−π/2）相信号が得られる。

従って、第１変調回路と第２変調回路との合成によっ
て、被変調波出力として４相PSK信号を得ることができ
る。

第３図の実施例の場合、第１短絡端TS1/第３短絡端TS3
に、電磁波吸収体MA1・MS2を取付けることにより４相PS
K信号出力におけるレベル等化改善度の増大を達成でき
ることは第１図の実施例の場合と同様である。

（第３の実施例）第４図は、この発明の第３の実施例を示すもので、第３
図における第４短絡回路GB4において、第２ダイオードD
2を第４短絡端TS4からλg/8の個所に装荷したものであ
る。

第４図の構成を導波管（矩形断面、TE₁₀モード）によっ
て実施するについての第１変調回路、第２変調回路の各
々の立体構成が第２図に示すものに従うことは、第３図
の実施例の場合と同様であり、この第４図の実施例の場
合、第４短絡回路GB4の第２ダイオードD2の装荷点が異
る以外は第３図の実施例の場合と同様である。なお、第
４図は慣用の簡略図法によって示した。

第４図において、第１ダイオードD1、第２ダイオードD2
に所要の論理回路を介してパルス信号を印加したとき、
第２ダイオードD2がオンのときとオフのときとで搬送波
の行路差が1/4λｇになるので、（０−π/2）相の信号
を得られるから、第１変調回路と第２変調回路との合成
によって被変調波出力に４相PSK信号を得ることができ
る。

第１短絡端TS1/第３短絡端TS3に、電磁波吸収体MA1/MA2
を取付けることの意味は第３図の場合と同様である。

［発明の効果］第１図の実施例の場合で、第１短絡端に電磁波吸収体を
取付けていないとき、前述の如く、第６図の従来構成の
ものに比して、ダイオードＤのオン・オフ動作に伴う被
変調波出力の振幅等化度は約4dB改善される。

第１図の回路構成について電磁波吸収体を第１短絡端に
取付けた場合は、この改善度合いがさらに増大される。

第５図は、第１図の回路構成によって実験した場合の例
を示すものであり、この例の場合、電磁波吸収体は、面
積が第１短絡端（導波管断面）の面積の約10％、形状は
大よそ円形、材質はカーボン含浸スチロール、第１短絡
端の略中央に置いたものであり、9GHz付近の周波数で試
行している。

この第５図は、中心周波数f₀においてダイオードがオン
のときのレベルとオフのときの被変調波出力のレベルを
一致させて、中心周波数f₀の上下に周波数が△ｆ偏移し
たときのダイオードのオンとオフとに伴う被変調波出力
のレベルの差の変化を示すものである。

第５図に見るように、中心周波数から上下に偏移して
も、ダイオードのオン・オフ動作に伴う被変調波出力の
振幅差はあまり変らないので周波数の微調整を行うこと
が容易である。

第３図、第４図による４相PSK出力を得る場合も、第１
変調回路、第２変調回路の各々において、第１短絡端／
第３短絡端に電磁波吸収体を装填すれば、同様に被変調
波出力の等化改善度が増大する。

なお、電磁波吸収体は、その面積、形状、厚さ、取付位
置、材質、加工処理などについて所要最適のものを見出
すには実験試行を経る必要がある。

また、第１図、第３図、第４図の各変調回路は、第６図
の変調回路に比して、被変調波出力のスイッチ比が改善
されている。

この発明は、共振回路のような周波数に敏感な回路要素
を使用していないので、周波数の微調整が容易であり、
また主導波管から分岐する導波管が２個でよいので占有
容積が小さくて済む利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す回路構成図、第
２図は第１図の実施例の立体構成の一部を示す部分斜視
図、第３図はこの発明の第２の実施例を示す回路構成
図、第４図はこの発明の第３の実施例を示す回路構成
図、第５図は第１図の実施例の場合の実験結果を示すグ
ラフ、第６図は従来例を説明する回路構成図である。 GM……主導波管Ｃ……サーキュレータ C1……第１サーキュレータ C2……第２サーキュレータ GB……短絡導波管 GB1……第１短絡回路 GB2……第２短絡回路 GB3……第３短絡回路 GB4……第４短絡回路 TS……短絡端 TS1……第１短絡端 TS2……第２短絡端 TS3……第３短絡端 TS4……第４短絡端Ｓ……スリット S1……第１スリット S2……第２スリットＤ……ダイオード D1……第１ダイオード D2……第２ダイオード MA,MA1,MA2……電磁波吸収体 →（第２図中の黒矢印）……電気力線の代表表示

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導波管を使用したパスレングス型の変調回
路において、第１短絡回路の第１短絡端から〔ｍ×1/2
×波長:mは正の整数、以下同じ〕の長さの個所のＨ面で
〔ｍ×1/2×波長〕の長さの第２短絡回路をスリット結
合により分岐し、上記第２短絡回路において第２短絡端
から〔1/4（2n＋１）×波長:nは０または正の整数、以
下同じ〕の長さの個所の対向するＨ面の間にスイッチン
グ用のダイオードを接続し、上記第１短絡端に、上記ダ
イオードがオンのときに生ずる損失量に相当する量だけ
上記ダイオードがオフのときに電磁波を吸収する電磁波
吸収体を取付けた超高周波変調回路。
【請求項２】導波管を使用したパスレングス型の変調回
路であって、主導波管の第１の個所から分岐した第１短
絡回路と、上記第１短絡回路から分岐した第２短絡回路
からなる第１組の変調回路と、上記主導波管の第２の個
所から分岐した第３短絡回路と、上記第３短絡回路から
分岐した第４短絡回路からなる第２組の変調回路を有す
るものにおいて、上記第１組の変調回路は、上記第１短
絡回路の第１短絡端から〔ｍ×1/2×波長〕の長さの個
所のＨ面で〔ｍ×1/2×波長〕の長さの上記第２短絡回
路をスリット結合により分岐し、上記第２短絡回路にお
いて第２短絡端から〔1/4（2n＋１）×波長〕の長さの
個所の対向するＨ面の間にスイッチング用の第１のダイ
オードを接続し、上記第１短絡端に、上記第１のダイオ
ードがオンのときに生ずる損失量に相当する量だけ上記
第１のダイオードがオフのときに電磁波を吸収する第１
の電磁波吸収体を取付けたものであり、上記第２組の変
調回路は、上記第３短絡回路の第３短絡端から〔ｍ×1/
2×波長〕の長さの個所のＨ面で〔ｍ×1/2×波長〕の長
さの上記第４短絡回路をスリット結合により分岐し、上
記第４短絡回路において第４短絡端から〔（1/2×ｐ±1
/8）×波長:pは０または正の整数：但し、ｐ＝０のとき
複号は正号のみ適用、以下同じ〕の長さの個所の対向す
るＨ面の間にスイッチング用の第２のダイオードを接続
し、上記第３短絡端に、上記第２のダイオードがオンの
ときに生ずる損失量に相当する量だけ上記第２のダイオ
ードがオフのときに電磁波を吸収する第２の電磁波吸収
体を取付けたものである超高周波変調回路。