JP4373452B2

JP4373452B2 - 受信装置及びその調整方法

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Description

本発明は、受信装置及びその調整方法に関する。

物体から放射される微小なミリ波信号を検出する「ミリ波パッシブイメージセンサ」は高感度な受信装置が必要である。

図６は、受信装置の一例として全電力型受信装置の構成例を示す図である（下記の非特許文献１参照）。全電力型の受信装置は回路構成が簡単であるためよく用いられている。回路構成を簡単に説明する。低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０４は、アンテナ１０２により受信した信号を増幅する。検波器１０５は、その増幅された信号を検波する。積分器１１１は、その検波した信号を積分して信号処理回路１１２に出力する。全電力型受信装置の問題点は、信号レベルが小さい場合、特に低雑音増幅器１０４が発生する雑音レベル付近になると、全電力型受信装置は信号を検出することができないことである。つまり信号電力が小さい場合は、全電力型受信装置の感度を高くすることができない。

図７は、全電力型受信装置を高感度にすることを目的として考案されたディッケ型受信装置の構成例を示す図である（非特許文献１参照）。ＳＰＤＴ（単極双投：Single Pole Double Through）スイッチ７０２は低雑音増幅器１０４の前段に配置され、ＳＰＤＴスイッチ１０６は検波器１０５の後段に配置される。スイッチドライバ７０３は、スイッチ１０６及び７０２を同時に制御する。スイッチ７０２がアンテナ１０２に接続されると、スイッチ１０６は演算器１０８に接続される。スイッチ７０２が参照信号源７０１に接続されると、スイッチ１０６は演算器１０９に接続される。演算器１０８は、アンテナ１０２が受信する信号に対して＋１を乗算する。参照信号源７０１は、参照信号を出力する。演算器１０９は、参照信号に対して−１を乗算する。スイッチ７０２及び１０６を制御することにより、周期の半分の時間はアンテナ１０２が受信する信号を増幅及び検波し、残りの半分の時間は参照信号（通常は抵抗が発生する熱雑音）を増幅及び検波する。加算器１１０は、演算器１０８及び１０９の出力信号を加算する。積分器１１１は、加算器１１０の出力信号を積分し、信号処理回路１１２に出力する。アンテナ１０２の信号及び参照信号を増幅したものをさし引くことにより、低雑音増幅器１０４が発生する雑音成分をキャンセルすることができる。

図８は、ディッケ型受信装置の他の構成例を示す図である（下記の非特許文献２参照）。この受信装置では、図７のＳＰＤＴスイッチ７０２の代わりに、アンテナ１０２の前段にチョッパ８０１を配置している。チョッパ８０１には、電波吸収体８０２を貼り付けている。領域８０３は、電波を吸収しない。スイッチドライバ８０４は、チョッパ８０１の回転及びスイッチ１０６の切り替えを制御する。チョッパ８０１を回転させることにより、スイッチとして動作させている。

また、下記の非特許文献３は、トランジスタを用いたＳＰＤＴスイッチの一例を開示している。また、下記の特許文献４は、ダイオードを用いたスイッチの一例を開示している。

M. E. Tiuri, "Radio Astronomy Receivers", IEEE Trans. On Antenna and Propagation, vol. AP, pp.930-938, Dec.1964. M. K. Joung，博士学位論文，２００４年，東北大学 Yu-Jiu Wang他"A V-Band MMIC SPDT Passive HEMT Switch Uning Impedance Transformation Networks", 2001 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., 2001 田中他 "A 76-77 GHz High Isolation GaAs PIN-Diode Switch MMIC"R&D Review of Toyota CRDL Vol.37 No.2

上記した図７及び図８の受信装置の第１の問題点は、比較的大きな面積を必要とすることである。このため受信装置を多数用いる場合は小型化が困難である。図８の場合、チョッパ８０１の大きさはアンテナ１０２の数倍の面積を必要とする。

図９は、図７に用いるＳＰＤＴスイッチ７０２及び１０６の一例を示す図である。ＳＰＤＴスイッチは、ＳＰＳＴ（単極単投：Single Pole Single Through）スイッチ９０４及び９０５の他に、３個の整合回路９０１〜９０３と分配器９０６を必要とする。整合回路９０１〜９０３は、電力の反射を少なくする回路である。この整合回路９０１〜９０３は通常伝送線路を用いており、比較的大きな回路スペースを必要とする。３個の整合回路９０１〜９０３があるため、受信装置の小型化をすることが困難である。

上記の図７及び図８の受信装置の第２の問題点は、参照信号レベルの調整が困難であることである。図８の場合は参照信号レベルを変えるには電波吸収体８０２の種類を変える方法しかない。図７の場合は抵抗に温度を加える又は冷却することにより熱雑音のレベルを変える方法が考えられる。抵抗に温度を加えた場合は、同時に低雑音増幅器１０４等にも温度変化の影響がでてしまい適切な調整を行うことができない。

本発明の目的は、参照信号レベルの調節が容易でありかつ小型の受信装置及びその調整方法を提供することである。

本発明の一観点によれば、無線信号を受信するためのアンテナと、パルス信号である第１の制御信号が第１の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を通過させて出力し、前記第１の制御信号が第２の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を基準電位に接続する単極単投スイッチと、前記第１の制御信号が第１の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号と前記第１の制御信号が第２の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号との差分信号を出力する差分回路と、前記第１の制御信号を出力し、前記第１及び第２の状態のデューティ比を変更可能であるスイッチドライバと、を有し、前記単極単投スイッチは、前記アンテナ及び前記差分回路間に直列接続される複数のインダクタと、前記複数のインダクタの相互接続点と基準電位間に接続され、前記第１の制御信号が第１の状態になるとコンデンサとして機能し、前記第１の制御信号が第２の状態になると抵抗として機能するインピーダンス素子とを有し、前記スイッチドライバは、前記アンテナに前記無線信号が受信されない状態で、前記差分回路の出力が０になるように前記デューティ比を調整することを特徴とする受信装置が提供される。

単極双投スイッチの代わりに単極単投スイッチを設けることにより、小型化することができる。また、単極単投スイッチを制御することにより、容易に参照信号レベルを調整することができる。

図１は、本発明の実施形態によるディッケ型受信装置の構成例を示す図である。この受信装置は、ミリ波パッシブイメージセンサ又は電波望遠鏡等に用いられる高感度受信装置として使用することができる。ミリ波パッシブイメージセンサは、物体から放射される微小なミリ波信号を検出する。

電波吸収体１０１は、アンテナ１０２への電波入力を遮断するための電波吸収体であり、雑音キャンセルのための参照信号レベルを調整するときのみ設けられ、調整後にアンテナ１０２が電波を受信する際には除去される。電波吸収体１０１は、例えばゴムの中に炭素又はフェライトを入れたものである。

アンテナ１０２は、例えば１００ＧＨｚの無線信号を受信するためのアンテナである。スイッチドライバ１０７は、バイアスＡ３によりＳＰＳＴ（単極単投：Single Pole Single Through）スイッチ１０３を制御し、第１の制御信号Ｂ３によりＳＰＤＴ（単極双投：Single Pole Double Through）スイッチ１０６を制御する。ＳＰＳＴスイッチ１０３は、端子Ａ１がアンテナ１０２に接続され、端子Ａ２が低雑音増幅器１０４に接続される。

低雑音増幅器１０４は、ＳＰＳＴスイッチ１０３及び検波器１０５間に設けられ、ＳＰＳＴスイッチ１０３の端子Ａ２の信号を増幅する。検波器１０５は、低雑音増幅器１０４及びＳＰＤＴスイッチ１０６間に設けられ、低雑音増幅器１０４が増幅した信号を検波する。具体的には、検波器１０５は、ダイオードを有し、ダイオードに入力された電圧を半波整流電流として出力する。そのダイオードは、電圧及び電流特性が２乗成分を有するので、２乗検波を行うことができる。

ＳＰＤＴスイッチ１０６は、第１の制御信号Ｂ３に応じて、検波器１０５の出力信号を端子Ｂ１又はＢ２に接続する。演算器１０８は、端子Ｂ１の信号に＋１を乗算する乗算器である。演算器１０９は、端子Ｂ２の信号に−１を乗算する乗算器である。加算器１１０は、演算器１０８及び１０９により乗算された信号を加算する。積分器１１１は、加算器１１０により加算された信号を積分し、信号処理回路１１２に出力する。

図２は、スイッチドライバ１０７が出力する第１の制御信号Ｂ３のパルス波形の例を示す図である。第１の制御信号Ｂ３は、ハイレベルの期間Ｔ１及びローレベルの期間Ｔ２の周期を有する。デューティ比は、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）で表される。スイッチドライバ１０７は、第１の制御信号Ｂ３を出力する。第１の制御信号Ｂ３は、ハイレベル及びローレベルを含むパルス信号である。スイッチドライバ１０７は、第１の制御信号Ｂ３のハイレベル及びローレベルのデューティ比を変更可能である。

スイッチドライバ１０７は、ハイレベルの第１の制御信号Ｂ３を出力するときには、負のバイアスＡ３を出力する。第１の制御信号Ｂ３がハイレベルになると、スイッチ１０６は、検波器１０５の出力端子を演算器１０８の入力端子に接続する。バイアスＡ３が負になると、スイッチ１０３は端子Ａ１の入力信号を通過させて端子Ａ２から出力する。演算器１０８は、アンテナ１０２の受信信号に対して＋１を乗算する。

また、スイッチドライバ１０７は、ローレベルの第１の制御信号Ｂ３を出力するときには、正のバイアスＡ３を出力する。第１の制御信号Ｂ３がローレベルになると、スイッチ１０６は、検波器１０５の出力端子を演算器１０９の入力端子に接続する。バイアスＡ３が正になると、スイッチ１０３は端子Ａ１の入力信号を通過させずに端子Ａ２から参照信号を出力する。演算器１０９は、参照信号に対して−１を乗算する。

積分器１１１は、演算器１０８及び１０９の出力信号を積分する。すなわち、積分器１１１は、演算器１０８の出力信号及び演算器１０９の出力信号を時間的に平均化する。アンテナ１０２は電波吸収体１０１により電波入力が遮断されているので、アンテナ１０２の増幅信号から参照信号の増幅信号を減算することにより、両者の増幅信号の大小関係を認知することができる。

図３は、ＳＰＳＴスイッチ１０３の構成例を示す回路図である。端子Ａ１及びＡ２間には、複数のインダクタ３０１が直列接続される。インダクタ１０３は、伝送線路のインダクタ成分であってもよい。複数のｎチャネル電界効果トランジスタ３０２は、並列接続され、それぞれ、ドレイン及びソースが複数のインダクタ３０１の相互接続点及び基準電位に接続され、ゲートが第１の制御信号Ｂ３に応じたバイアスＡ３に接続される。

バイアスＡ３が負のバイアスであるとき、トランジスタ３０２はコンデンサ３０３として機能する。この場合、インダクタ３０１及びコンデンサ３０３は、整合回路として機能し、例えば５０Ωのインピーダンス整合がとれていれば、端子Ａ１に入力された信号はスイッチ１０３を通過して端子Ａ２から出力される。なお、インピーダンスは、√（Ｌ／Ｃ）で表される。

これに対して、バイアスＡ３が正のバイアスであるとき、トランジスタ３０２は抵抗３０４として機能する。この場合、インピーダンス整合がとれていないので、端子Ａ１に入力された信号はスイッチ１０３を通過しない。端子Ａ２は、抵抗３０４に応じた参照信号（雑音）を出力する。

以上のように、トランジスタ３０２のゲートに負電圧（例えば−１Ｖ）のバイアスＡ３を印加すると、トランジスタ３０２のドレイン及びソース間は等価的にコンデンサ３０３とみなせる。インダクタ（伝送線路）３０１の長さ（もしくはインダクタンスの値）を調節すると、Ｌ−Ｃ伝送線路とみなせるため、これをスイッチ１０３のオン状態とする。

これに対し、トランジスタ３０２のゲートにわずかに正電圧（例えば０．２Ｖ）のバイアスＡ３を印加すると、トランジスタ３０２のドレイン及びソース間は等価的に抵抗３０４とみなすことができる。この抵抗３０４の値はデバイスにより異なるものであるが、一般的に数Ω〜１０Ω程度である。トランジスタ３０２は並列に接続されているので、合成抵抗を低くすることができ、等価的に端子Ａ１及びＡ２間の伝送線路をグランドにショートさせる。これがスイッチ１０３のオフ状態である。

本実施形態では、このスイッチ１０３のオフ状態に着目する。一般的に、スイッチ１０３のオフ状態はショート（短絡）と考えられるが、実際には抵抗成分３０４がある。バイアスＡ３を高い正電圧にすればショートになるが、バイアスＡ３を低い正電圧にすることにより抵抗３０４が生じる。この抵抗成分３０４を参照信号源としてとらえる。この抵抗３０４が発生する参照信号レベル（雑音レベル）はデバイスによっても異なるし、並列に接続するトランジスタ３０２の数によっても異なる。参照信号レベルは、スイッチドライバ１０７が第１の制御信号Ｂ３のデューティ比を変えることにより調節される。

図５は、第１の制御信号Ｂ３のデューティ比及び積分器１１１の出力電圧の関係を示すグラフである。第１の制御信号Ｂ３のデューティ比は、図２に示すように、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）で表される。デューティ比が小さいときには、演算器１０８の出力信号積分値が演算器１０９の出力信号積分値より小さく、積分器１１１の出力電圧は負になる。これに対し、デューティ比が大きいときには、演算器１０８の出力信号積分値が演算器１０９の出力信号積分値より大きく、積分器１１１の出力電圧は正になる。デューティ比が大きくなるに従い、積分器１１１の出力電圧は高くなる。

まず、アンテナ１０２の直前に電波吸収体１０１を配置する。次に、受信装置の電源を入れて、積分器１１１の出力電圧をモニタする。アンテナ１０２が出力する雑音レベルが、スイッチ１０３のオフ時にトランジスタ３０２（抵抗３０４）の発生する参照信号レベルと同等であれば、積分器１１１の出力電圧が０になる。もし０でなければ、スイッドライバ１０７により第１の制御信号Ｂ３のデューティ比を調節し、積分器１１１の出力電圧が０となるデューティ比を探す。例えば、あるデューティ比のとき、積分器１１１の出力電圧が正であるのならば、参照信号レベルが小さいということに相当する。したがって、第１の制御信号Ｂ３のローレベル期間Ｔ２を増やし、参照信号の出力時間を増やす。すると積分器１１１の出力電圧が０に近づく。積分器１１１の出力電圧が０になれば、そのデューティ比が固定され、雑音キャンセルのための参照信号レベル調整が終了する。

その後、電波吸収体１０１を取り除き、通常の受信処理を行う。アンテナ１０２は、無線信号の電波を受信することができる。第１の制御信号Ｂ３がハイレベルのときには、スイッチ１０６は検波器１０５の出力端子を演算器１０８の入力端子に接続し、スイッチ１０３は端子Ａ１の入力信号を通過させて端子Ａ２から出力する。演算器１０８は、アンテナ１０２の受信信号に対して＋１を乗算する。

また、第１の制御信号Ｂ３がローレベルのときには、スイッチ１０６は検波器１０５の出力端子を演算器１０９の入力端子に接続し、スイッチ１０３は端子Ａ２から参照信号を出力する。演算器１０９は、参照信号に対して−１を乗算する。この参照信号が雑音レベルに相当する。

積分器１１１は、演算器１０８及び１０９の出力信号を積分する。すなわち、積分器１１１は、アンテナ１０２の受信信号から雑音レベルをキャンセルした信号を出力する。

図４は、図１のＳＰＳＴスイッチ１０３の他の構成例を示す回路図である。端子Ａ１及びＡ２間には、複数のインダクタ３０１が直列接続される。インダクタ１０３は、伝送線路のインダクタ成分であってもよい。複数のダイオード４０２は、並列接続され、それぞれ、アノードが複数のインダクタ３０１の相互接続点に接続され、カソードが基準電位に接続される。ＲＦチョーク４０１は、インダクタンス値が大きなインダクタであり、バイアスＡ３の端子及びダイオード４０２のアノード間に接続される。ＲＦチョーク４０１は、端子Ａ１に入力される高周波信号に対してはハイインピーダンスになり、直流バイアスＡ３に対してはローインピーダンスになる。

バイアスＡ３が負のバイアスであるとき、ダイオード４０２は逆バイアスによりコンデンサ４０３として機能する。この場合、インダクタ３０１及びコンデンサ４０３は、図３と同様に、整合回路として機能し、例えば５０Ωのインピーダンス整合がとれていれば、端子Ａ１に入力された信号はスイッチ１０３を通過して端子Ａ２から出力される。

これに対して、バイアスＡ３が正のバイアスであるとき、ダイオード４０２は順バイアスにより抵抗４０４として機能する。この場合、インピーダンス整合がとれていないので、端子Ａ１に入力された信号はスイッチ１０３を通過しない。端子Ａ２は、抵抗４０４に応じた参照信号（雑音）を出力する。

以上のように、ＳＰＳＴスイッチ１０３は第１の制御信号Ｂ３がハイレベル（第１の状態）になるとアンテナ１０２を介して受信した信号を通過させて出力し、第１の制御信号Ｂ３がローレベル（第２の状態）になるとアンテナ１０２を介して受信した信号を基準電位に接続する。

ＳＰＳＴスイッチ１０３は、端子Ａ１及びＡ２間に直列接続される複数のインダクタ３０１と、複数のインダクタ１０３の相互接続点と基準電位間に接続され、第１の制御信号Ｂ３がハイレベルになるとコンデンサとして機能し、第１の制御信号Ｂ３がローレベルになると抵抗として機能するインピーダンス素子とを有する。インピーダンス素子は、トランジスタ３０２又はダイオード４０２である。

ＳＰＤＴスイッチ１０６、演算器１０８、演算器１０９、加算器１１０及び積分器１１１は、差分回路（減算回路）を構成する。差分回路は、第１の制御信号Ｂ３がハイレベルのときのＳＰＳＴスイッチ１０３の出力信号と第１の制御信号Ｂ３がローレベルのときのＳＰＳＴスイッチ１０３の出力信号との差分信号を出力する。

演算器１０８は、検波器１０５の出力信号を第１の正負符号（例えば＋１）で乗算する第１の演算器である。演算器１０９は、検波器１０５の出力信号を前記第１の正負符号とは逆の第２の正負符号（例えば−１）で乗算する第２の演算器である。演算器１０８及び１０９は、乗算係数が＋１及び−１に限定されず、相互に正負符号が逆であり、かつ絶対値が同じ係数を乗算するものであればよい。

ＳＰＤＴスイッチ１０６は、第１の制御信号Ｂ３がハイレベルのときには検波器１０５の出力信号を演算器１０８に接続し、第１の制御信号Ｂ３がローレベルのときには検波器１０５の出力信号を演算器１０９に接続する。積分器１１１は、演算器１０８及び１０９により乗算された信号を積分する。

スイッチドライバ１０７が第１の制御信号Ｂ３のデューティ比を調節することにより、参照信号レベル（雑音レベル）を可変とし、常に低雑音増幅器１０４内部で発生する雑音をキャンセルすることができる。

本実施形態は、図８のチョッパ８０１を必要とせず、図７のＳＰＤＴスイッチ７０２及び参照信号源７０１の代わりにＳＰＳＴスイッチ１０３を使用する。図９に示したように、ＳＰＤＴスイッチ７０２は、３個の整合回路９０１〜９０３を使用するため、大型化してしまう。本実施形態は、整合回路が１個であるＳＰＳＴスイッチ１０３を使用するので、受信装置の半導体チップ面積を小型化することができ、低コスト化を実現することができる。

また、図７及び図８の受信装置では、参照信号レベルの調整が困難である。本実施形態では、スイッチドライバ１０７が第１の制御信号Ｂ３のデューティ比を制御することにより、参照信号レベルを容易かつ高精度に調整することができる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の実施形態は、例えば以下のように種々の適用が可能である。

（付記１）
無線信号を受信するためのアンテナと、
第１の制御信号が第１の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を通過させて出力し、前記第１の制御信号が第２の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を基準電位に接続する単極単投スイッチと、
前記第１の制御信号が第１の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号と前記第１の制御信号が第２の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号との差分信号を出力する差分回路と
を有する受信装置。
（付記２）
前記単極単投スイッチは、
前記アンテナ及び前記差分回路間に直列接続される複数のインダクタと、
前記複数のインダクタの相互接続点と基準電位間に接続され、前記第１の制御信号が第１の状態になるとコンデンサとして機能し、前記第１の制御信号が第２の状態になると抵抗として機能するインピーダンス素子とを有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
（付記３）
前記インピーダンス素子は、トランジスタであることを特徴とする付記２記載の受信装置。
（付記４）
前記インピーダンス素子は、ドレイン及びソースが前記複数のインダクタの相互接続点及び基準電位に接続され、ゲートが前記第１の制御信号に応じたバイアスに接続される電界効果トランジスタであることを特徴とする付記２記載の受信装置。
（付記５）
前記電界効果トランジスタのゲートは、前記第１の制御信号が第１の状態のときには負のバイアスに接続され、前記第１の制御信号が第２の状態のときには正のバイアスに接続されることを特徴とする付記４記載の受信装置。
（付記６）
前記インピーダンス素子は、ダイオードであることを特徴とする付記２記載の受信装置。
（付記７）
前記インピーダンス素子は、アノード及びカソードが前記複数のインダクタの相互接続点及び基準電位に接続されるダイオードであり、
さらに、前記ダイオードのアノード及びバイアス端子間に接続されるインダクタを有し、
前記バイアス端子は、前記第１の制御信号に応じたバイアスに接続されることを特徴とする付記２記載の受信装置。
（付記８）
前記バイアス端子は、前記第１の制御信号が第１の状態のときには負のバイアスに接続され、前記第１の制御信号が第２の状態のときには正のバイアスに接続されることを特徴とする付記７記載の受信装置。
（付記９）
さらに、前記アンテナへの電波入力を遮断するための電波吸収体を有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
（付記１０）
前記差分回路は、
前記単極単投スイッチの出力信号を第１の正負符号で乗算する第１の演算器と、
前記単極単投スイッチの出力信号を前記第１の正負符号とは逆の第２の正負符号で乗算する第２の演算器と、
前記第１の制御信号が第１の状態のときには前記単極単投スイッチの出力信号を前記第１の演算器に接続し、前記第１の制御信号が第２の状態のときには前記単極単投スイッチの出力信号を前記第２の演算器に接続する単極双投スイッチと、
前記第１の演算器及び前記第２の演算器により乗算された信号を積分する積分器とを有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
（付記１１）
さらに、前記第１の制御信号を出力するスイッチドライバを有し、
前記第１の制御信号は、前記第１及び第２の状態を含むパルス信号であり、
前記スイッチドライバは、前記第１及び第２の状態のデューティ比を変更可能であることを特徴とする付記１記載の受信装置。
（付記１２）
さらに、前記単極単投スイッチ及び前記差分回路間に設けられる増幅器を有することを特徴とする付記１記載の受信装置。
（付記１３）
さらに、前記増幅器及び前記差分回路間に設けられる検波器を有することを特徴とする付記１２記載の受信装置。
（付記１４）
前記差分回路は、
前記単極単投スイッチの出力信号を第１の正負符号で乗算する第１の演算器と、
前記単極単投スイッチの出力信号を第１の正負符号とは逆の第２の正負符号で乗算する第２の演算器と、
前記第１の制御信号が第１の状態のときには前記単極単投スイッチの出力信号を前記第１の演算器に接続し、前記第１の制御信号が第２の状態のときには前記単極単投スイッチの出力信号を前記第２の演算器に接続する単極双投スイッチと、
前記第１の演算器及び前記第２の演算器により乗算された信号を積分する積分器とを有することを特徴とする付記１３記載の受信装置。
（付記１５）
さらに、前記アンテナへの電波入力を遮断するための電波吸収体を有することを特徴とする付記１４記載の受信装置。
（付記１６）
前記単極単投スイッチは、
前記アンテナ及び前記差分回路間に直列接続される複数のインダクタと、
前記複数のインダクタの相互接続点と基準電位間に接続され、前記第１の制御信号が第１の状態になるとコンデンサとして機能し、前記第１の制御信号が第２の状態になると抵抗として機能するインピーダンス素子とを有することを特徴とする付記１５記載の受信装置。
（付記１７）
前記インピーダンス素子は、ドレイン及びソースが前記複数のインダクタの相互接続点及び基準電位に接続され、ゲートが前記第１の制御信号に応じたバイアスに接続される電界効果トランジスタであることを特徴とする付記１６記載の受信装置。
（付記１８）
前記電界効果トランジスタのゲートは、前記第１の制御信号が第１の状態のときには負のバイアスに接続され、前記第１の制御信号が第２の状態のときには正のバイアスに接続されることを特徴とする付記１７記載の受信装置。
（付記１９）
前記インピーダンス素子は、アノード及びカソードが前記複数のインダクタの相互接続点及び基準電位に接続されるダイオードであり、
さらに、前記ダイオードのアノード及びバイアス端子間に接続されるインダクタを有し、
前記バイアス端子は、前記第１の制御信号に応じたバイアスに接続されることを特徴とする付記１６記載の受信装置。
（付記２０）
前記バイアス端子は、前記第１の制御信号が第１の状態のときには負のバイアスに接続され、前記第１の制御信号が第２の状態のときには正のバイアスに接続されることを特徴とする付記１９記載の受信装置。

本発明の実施形態によるディッケ型受信装置の構成例を示す図である。スイッチドライバが出力する第１の制御信号のパルス波形の例を示す図である。ＳＰＳＴスイッチの構成例を示す回路図である。ＳＰＳＴスイッチの他の構成例を示す回路図である。第１の制御信号のデューティ比及び積分器の出力電圧の関係を示すグラフである。全電力型受信装置の構成例を示す図である。ディッケ型受信装置の構成例を示す図である。ディッケ型受信装置の他の構成例を示す図である。ＳＰＤＴスイッチの一例を示す図である。

符号の説明

１０１電波吸収体
１０２アンテナ
１０３ＳＰＳＴスイッチ
１０４低雑音増幅器
１０５検波器
１０６ＳＰＤＴスイッチ
１０７スイッチドライバ１０７
１０８，１０９演算器
１１０加算器
１１１積分器
１１２信号処理回路

Claims

無線信号を受信するためのアンテナと、
パルス信号である第１の制御信号が第１の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を通過させて出力し、前記第１の制御信号が第２の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を基準電位に接続する単極単投スイッチと、
前記第１の制御信号が第１の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号と前記第１の制御信号が第２の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号との差分信号を出力する差分回路と、
前記第１の制御信号を出力し、前記第１及び第２の状態のデューティ比を変更可能であるスイッチドライバと、
を有し、
前記単極単投スイッチは、
前記アンテナ及び前記差分回路間に直列接続される複数のインダクタと、
前記複数のインダクタの相互接続点と基準電位間に接続され、前記第１の制御信号が第１の状態になるとコンデンサとして機能し、前記第１の制御信号が第２の状態になると抵抗として機能するインピーダンス素子とを有し、
前記スイッチドライバは、前記アンテナに前記無線信号が受信されない状態で、前記差分回路の出力が０になるように前記デューティ比を調整することを特徴とする受信装置。
前記インピーダンス素子は、ドレイン及びソースが前記複数のインダクタの相互接続点及び基準電位に接続され、ゲートが前記第１の制御信号に応じたバイアスに接続される電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
前記電界効果トランジスタのゲートは、前記第１の制御信号が第１の状態のときには負のバイアスに接続され、前記第１の制御信号が第２の状態のときには正のバイアスに接続されることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
前記インピーダンス素子は、アノード及びカソードが前記複数のインダクタの相互接続点及び基準電位に接続されるダイオードであり、
さらに、前記ダイオードのアノード及びバイアス端子間に接続されるインダクタを有し、
前記バイアス端子は、前記第１の制御信号に応じたバイアスに接続されることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
前記バイアス端子は、前記第１の制御信号が第１の状態のときには負のバイアスに接続され、前記第１の制御信号が第２の状態のときには正のバイアスに接続されることを特徴とする請求項４記載の受信装置。
さらに、前記アンテナへの電波入力を遮断するための電波吸収体を有することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
前記差分回路は、
前記単極単投スイッチの出力信号を第１の正負符号で乗算する第１の演算器と、
前記単極単投スイッチの出力信号を前記第１の正負符号とは逆の第２の正負符号で乗算する第２の演算器と、
前記第１の制御信号が第１の状態のときには前記単極単投スイッチの出力信号を前記第１の演算器に接続し、前記第１の制御信号が第２の状態のときには前記単極単投スイッチの出力信号を前記第２の演算器に接続する単極双投スイッチと、
前記第１の演算器及び前記第２の演算器により乗算された信号を積分する積分器とを有することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
さらに、前記単極単投スイッチ及び前記差分回路間に設けられる増幅器を有することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
無線信号を受信するためのアンテナと、パルス信号である第１の制御信号が第１の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を通過させて出力し、前記第１の制御信号が第２の状態になると前記アンテナを介して受信した信号を基準電位に接続する単極単投スイッチと、前記第１の制御信号が第１の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号と前記第１の制御信号が第２の状態のときの前記単極単投スイッチの出力信号との差分信号を出力する差分回路と、を有する受信装置の調整方法であって、
前記単極単投スイッチは、前記アンテナ及び前記差分回路間に直列接続される複数のインダクタと、前記複数のインダクタの相互接続点と基準電位間に接続され、前記第１の制御信号が第１の状態になるとコンデンサとして機能し、前記第１の制御信号が第２の状態になると抵抗として機能するインピーダンス素子とを有し、
前記アンテナに前記無線信号が受信されない状態で、前記差分回路の出力が０になるように前記第１の制御信号により前記第１及び第２の状態のデューティ比を調整するステップを有することを特徴とする受信装置の調整方法。