JP2000346884A

JP2000346884A - ダイオードマイクロ波電力センサ

Info

Publication number: JP2000346884A
Application number: JP2000107008A
Authority: JP
Inventors: Ewan W Shepherd; イワン・ダブリュウ・シファード
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2000-12-15
Also published as: DE60000467D1; EP1043593A1; DE60000467T2; EP1043593B1; US6407540B1

Abstract

(57)【要約】【課題】真の平均、広ダイナミックレンジのマイクロ波
電力センサを提供する。【解決手段】高周波信号入力（１８）で受信した高周波
信号の電力レベルは二乗則領域内で動作するセンサダイ
オード手段（Ｄ１、Ｄ２）で検出される。高周波信号は
低電力レンジでは低損失経路（１４）を通り、高電力レ
ンジでは第２の減衰経路（１６）を通るように動作する
切換形減衰器手段（１２）を備える。受信高周波信号の
電力レベルが低電力レベルの範囲を越えているかどうか
により経路が選択され、センサダイオード手段が常に二
乗則領域内で動作するので、受信高周波信号の電力を広
いダイナミックレンジで正確に測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に切換形減衰
器付ダイオードマイクロ波電力センサに関し、より具体
的には、切換型ステップ減衰器を電力センサの入力側に
置いた、真の平均値を広ダイナミックレンジで与えるマ
イクロ波電力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第４、９４３、７６４号明細書
には、各電力検出経路が監視されている間は概ね常時
「二乗則領域」内にあり、従って信号にいかなる形式の
変調がかけられていようと、その高周波信号の正確な平
均出力測定を行うことが可能である電力センサを作成す
る方法が記述されている。その第一の例が、−７０ｄＢ
ｍから＋２０ｄＢｍ間の信号の平均電力測定を正確に行
うダイオード−減衰器−ダイオード構成である。該明細
書において、ダイオードＤ１及びＤ２を用いた低電力経
路は、−７０ｄＢｍから−２０ｄＢｍの間ではまさに正
確な測定を行うものである。問題は高電力経路で−２０
ｄＢｍから＋２０ｄＢｍまでの範囲で測定を試みる場合
に生じる。低電力経路は高周波信号の全ての電力レベル
について信号の全強度にさらされ、そして約−１０ｄＢ
ｍを超える電力レベルにおいては、低電力経路のダイオ
ードはその高周波インピーダンス（ビデオ抵抗）を変え
始め、更に高周波信号の制限により高調波を生じること
になる。＋２０ｄＢｍの電力レベルにあっては、低電力
経路ダイオードによりこれらの高電力効果がより強くな
り、高周波信号の制限、高調波の発生、入力インピーダ
ンスの変化による入力反射の増加、が原因で電力測定値
が不正確になるのである。この同じ明細書（米国特許第
４、９４３、７６４号）にはまた、高電力経路には熱電
対電力センサを用い、低電力経路には上述と同様に逆並
列のダイオード対を用いた、減衰器を必要としないダイ
オード−熱電対構成も説明されている。このダイオード
−熱電対構成もダイオード−減衰器−ダイオード構成と
同様に、低電力経路ダイオードの高調波発生及び高周波
インピーダンス変化が測定精度を劣化させてしまうとい
う問題を抱えている。この測定精度の劣化はＣＷ信号に
ついてはある程度の修正は可能であるが、高いピーク／
平均比を持つ変調信号（ＣＤＭＡ信号等）については極
めて不正確となってしまう。

【０００３】米国特許第５、２０４、６１３号“ＲＦ
ＰｏｗｅｒＳｅｎｓｏｒＨａｖｉｎｇＩｍｐｒｏ
ｖｅｄＬｉｎｅａｒｉｔｙＯｖｅｒＧｒｅａｔｅ
ｒＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ”には、逆並列対の各分
岐に２つ以上のダイオードから成るスタックを利用する
ことで、逆並列対の各分岐に単一のダイオードを使用し
たセンサと比べ、所定の高周波入力電力におけるダイオ
ードスタック全体の接合キャパシタンスの変化百分率を
低減した電力センサを作製する方法が説明されている。
この特許明細書の説明によれば、改善されるのは電力レ
ベルによる接合キャパシタンス変化が原因で性能が著し
く劣化するセンサに限られている。幾つかのセンサに用
いられている修正バリア集積ダイオード（ＭＢＩＤ：Mo
difiedBarrier Integrated Diode）等のより高度なダイ
オード構造に関して言えば、接合キャパシタンスは低
く、電力レベルに伴う変化によって生じるダイオードイ
ンピーダンスの変化は５０Ω負荷に比較してごくわずか
である。従ってＭＢＩＤダイオード構造はこの技術から
何も得るものはなく、未だ−２０ｄＢｍ超にあっては極
めて非「二乗則」性を有しており、−２０ｄＢｍから＋
２０ｄＢｍの間の電力で高いピーク／平均比を持つ高周
波信号の平均電力レベル測定を正確に行う能力には限界
がある。実際、高電力におけるダイオードの非線形性の
唯一の要因がダイオード接合キャパシタンスの変化であ
る場合、任意の大きいダイオードスタックを利用して測
定値に対するダイオード接合キャパシタンス変化の影響
を零にしたとしても高周波電力検出用途に一般的に利用
されるダイオードはいずれも−２０ｄＢｍを超える高ピ
ーク／平均比を持つ高周波信号の平均電力測定が不正確
である。

【０００４】高周波電力検出用ダイオードの非二乗則動
作の原因解析をおこなうと、高電力レベルにおける二乗
則動作から逸れる根本的要因は理想的なダイオードモデ
ルにも見られ、大信号では有効ではなくなる小信号近似
が関連する。このような解析は、米国ヒューレット・パ
ッカード社のＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＮｏｔｅ６４−
１Ａ“ＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆＲＦａｎｄ
ＭｉｃｒｏｗａｖｅＰｏｗｅｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎ
ｔｓ”に解説されており、以下に簡単にまとめる。ダイ
オードの特性式は下記の（式１）である。ｉ＝Ｉ_S（ｅ^α ^v−１）（式１）ここでｉはダイオード電流、Ｉ_Sは所定の温度において
一定のダイオード飽和電流、αはｑ／ｎｋＴ（代表的に
は４０Ｖ^-1）、そしてｖはダイオード端子間電圧を表わ
す。式１は以下のようなべき級数として表わすことが出
来る。ｉ＝Ｉ_S（αｖ＋（１／２！）（αｖ）²＋（１／３！）
（αｖ）³＋．．．）

【０００５】整流作用を提供するのはこのべき級数中の
二次の項及び他の偶数次の項である。小電力レベルで
は、二次の項のみが重要であり、この場合ダイオードは
「二乗則領域」で動作していると言うことが出来る。ｖ
が高く、四次以降の項に比重が移ると、そのダイオード
はすでに二乗則領域にはなく、「遷移領域」にある。
「二乗検波領域」をより高電力動作まで拡張する１つの
方法は、各ダイオードの高周波電圧を引下げ、小信号範
囲を広げる為に、複数のダイオードを直列に重ねるとい
った方法である。スタックに更なるダイオードを追加す
るに伴って２０ｌｏｇ（ｎ）だけ「二乗則」動作領域が
拡張される一方で感度は１０ｌｏｇ（ｎ）だけ下がる。
ここでｎはスタック中のダイオードの数である。従っ
て、センサのノイズフロアから遷移領域の始まりまでの
「二乗則」動作領域のダイナミックレンジは、１０ｌｏ
ｇ（ｎ）だけ増加する。

【０００６】複数のダイオードを直列に重ねることの欠
点は、約−７０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍまでの９０ｄＢ
ダイナミックレンジを網羅するこの広ダイナミックレン
ジセンサが、その約−２０ｄＢｍまで伸びる「二乗則領
域」を越えて高いピーク／平均比を持つ変調信号を正確
に測定出来ないという点である。他の解決策はいずれも
９０ｄＢに可能な限りに近いダイナミックレンジを持っ
ているはずである。電力センサ動作の「二乗則領域」を
ダイオードスタックを用いて＋２０ｄＢｍにまで広げる
には、「二乗則領域」の拡大が前述の如く２０ｌｏｇ
（ｎ）に比例するという事実から、１００個のダイオー
ドのスタックが必要になることがわかる。１００個積重
ねダイオードスタックは物理的に大きいということのみ
ならず、ダイオードセンサの感度が１０ｌｏｇ（ｎ）ず
つ劣化するという公式をあてはめると、この新しいダイ
オードは−５０ｄＢｍのノイズフロアを持つことにな
り、従ってダイナミックレンジは７０ｄＢしかなくなっ
てしまう。

【０００７】高ピーク／平均比を有する変調形式の広ダ
イナミックレンジのマイクロ波電力を正確に測定する為
の他の方法には、ＣＷセンサを所定形式の変調につい
て、例えばー７０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍまでの対象電
力レンジにわたって特性づける方法がある。この方法は
比較的に狭帯域変調については良好であるが、電力セン
サを電力メータへと接続するケーブル上で高周波信号を
劣化させずに伝えなければならない。したがって、この
方法はより低周波数の変調に限られてしまう。このよう
な制約により、信号の変調帯域幅が広がるに伴ってこの
技術の適用が難しくなる。

【０００８】

【発明の概要】本発明の目的は、切換形減衰器付ダイオ
ードマイクロ波センサを提供するものであり、より具体
的には、切換ステップ減衰器を電力センサの入力側に置
いた、真の平均、広ダイナミックレンジのマイクロ波電
力センサを提供するものである。

【０００９】一実施例においては本発明は、広ダイナミ
ックレンジパワーを持つ高周波信号を受信する為の手段
と、受信した高周波信号のパワーレベルを測定する為の
逆並列センサダイオード対手段と、低パワーレンジ高周
波信号用の第１の低損失経路と高パワーレンジ高周波信
号用の第２の減衰経路とを持つ切換形減衰器手段とを含
む切換形減衰器付ダイオードマイクロ波パワーセンサを
提供するものである。特に、受信した高周波パワーレベ
ルが低パワーレベルである場合は受信した高周波信号を
第１の低損失経路を通じてセンサダイオード手段へ入力
し、受信した高周波パワーレベルが低パワーレベルレン
ジを超える場合は高周波信号を第２の減衰経路を通じて
センサダイオード手段へ入力し、これによりセンサダイ
オード手段がその二乗則領域内で動作するようにし、受
信した高周波信号の広ダイナミックレンジにわたるパワ
ーレベルを測定することを特徴とする。

【００１０】本発明の他の目的、特徴及び利点は以下の
詳細説明を添付の図と共に参照することにより明らかと
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施例について説
明するが、その事例は添付図に示した。図中同様の符号
は同様の要素を表わすものである。本発明は実施例に関
連させて説明するが、本発明をそれらの実施例に限定す
ることを意図したものではないことは言うまでもない。
本発明はむしろ、添付請求項に定義される本発明の精神
及び範囲に含むことが出来る改変、変更及び同等の態様
を含むことを意図したものである。

【００１２】本発明は、センサダイオードへの入力信号
がダイオード動作を常に「二乗則領域」内に保持する為
に切換形減衰器を用いた電力センサを提供する。本発明
の電力センサは前述の４つの従来例のどれと比べても著
しい優位性を持つものである。

【００１３】先に説明した広ダイナミックレンジ高周波
パワーセンサ（米国特許第４、９４３、７６４号）のダ
イオードは、ビデオ抵抗の減少及び入力信号のレベルの
高パワー経路への制限と同時に測定値に歪みを生じる可
能性のある不要の高調波の発生が原因で、０ｄＢｍを越
えた信号の測定精度の劣化をその低パワー経路において
生じるものである。従ってこの技術では、それがＣＷ信
号又は特定フォーマットの高ピーク／平均比信号を測定
する為に特性づけられたものであった場合、随意のフォ
ーマットび高ピーク／平均比信号を正確に測定すること
が出来ない。切換ステップ減衰器の概念では、−７０ｄ
Ｂｍから−２０ｄＢｍの間の信号のみをダイオードセン
サへと提供し、常にその二乗則領域内に保持して正確な
測定を行うことによりこれらの問題が回避され、また、
信号に歪みを生じる原因となる高レベル信号にさらされ
る低出力ダイオードが存在しない。ごくわずかの歪みし
か生じさせずに高レベル信号（＞＋２３ｄＢｍ）を処理
することが出来る固体ＧａＡｓスイッチ及び他の種類の
スイッチが入手可能であり、従って切換形減衰器及びダ
イオード回路全体が随意に変調された高ピーク／平均比
の信号の正確なワイドダイナミックレンズ測定を提供す
ることが出来る。

【００１４】より広いダイナミックレンジにわたって改
善された線形性を持つ高周波数電力センサ（米国特許第
５、２０４、６１３号）においては、電力センサがその
「二乗則」特性から離れ、高電力レベルにおいて不正確
な測定値を出す原因となる、出力依存性のダイオード接
合キャパシタンスに起因した非線形性を減じる技術が説
明されている。前述のように、この技術は現在その性能
が接合キャパシタンス対電力の変化により制約を受けて
いるダイオードセンサに対してのみ、その優位性を発揮
するものであり、その接合キャパシタンスが低くて、電
力によるその変化が、−２０ｄＢｍ超の「二乗則」動作
領域からセンサダイオードが外れてしまうことの主要理
由とはならないような、ＭＢＩＤダイオード等を利用し
た多くの電力センサの場合には、このことは当てはまら
ない。大多数のダイオードセンサにおいては、それらが
「二乗則」動作領域から外れてしまう原因は、高周波入
力電力が上昇した時に、ダイオード動作特性式のテイラ
ー級数展開式中のより高次の偶数項が、高周波電圧の二
乗による項に比して比重を増し、「二乗則」動作を与え
る単純な近似が当てはまらなくなってしまうところにあ
る。切換形減衰器付ダイオードセンサは、「二乗則」領
域動作の近似が良く成り立つように０ｄＢ又は４０ｄＢ
減衰のプログラム可能な減衰を採用し、センサダイオー
ドに伝達される高周波電力を−２０ｄＢｍ以下とするよ
うにしている。「二乗則」動作領域に留まることによ
り、高ピーク／平均比の随意に変調された信号の正確な
測定が可能となる。

【００１５】高電力二乗則型のダイオード検出器は、ダ
イオード型マイクロ波電力センサの「二乗則」領域動作
のダイナミックレンジを大きくする為にスタックダイオ
ードを利用する技術を提供する。この技術の欠点は、上
述したように、「二乗則」動作領域が１０ｌｏｇ（Ｎ）
分拡張される一方で、センサの感度（よってノイズフロ
ア）もまた１０ｌｏｇ（Ｎ）分劣化するという点にあ
る。従って、電力センサの「二乗則」動作領域をダイオ
ードスタック手法を用いて５０ｄＢから７０ｄＢへと増
やそうとすると、スイッチが０ｄＢ減衰経路において全
ダイナミックレンジが９０ｄＢから７０ｄＢへと劣化す
るのである。切換形減衰器付ダイオード手法によれば
「二乗則」動作ダイナミックレンジと全ダイナミックレ
ンジが等しくなり、０ｄＢ減衰経路におけるスイッチの
挿入損失だけが、従来からのダイオードセンサにより得
られる−９０ｄＢダイナミックレンジを劣化させる。１
０ＧＨｚまでの挿入損失がほんの１〜２ｄＢである高品
質ＧａＡｓスイッチがあれば、切換形減衰器付ダイオー
ドセンサの「二乗則」動作及び全ダイナミックレンジを
１０ＧＨｚまで８８ｄＢ〜８９ｄＢとすることが出来、
これはダイオードスタック手法に比べると大きい改善で
ある。ここでも「二乗則」動作ダイナミックレンジは、
高ピーク／平均比で随意に変調した信号の正確な測定を
センサが行うことが出来るダイナミックレンジと関連付
けられる。

【００１６】最後に、標準的広ダイナミックレンジセン
サを採用し、代表的には−７０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍ
であるその動作パワーレンジ全体にわたる特性づけとパ
ワーメータにおける補正が可能であるという点も、述べ
るに値する点である。−２０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍの
動作領域は「二乗則」領域とはならない為に、ＤＣ電圧
出力は単純直線関係で平均高周波電力に直接的には結び
つかなくなり、所定の平均電力でのＣＤＭＡ信号に対す
る補正は、同じ平均電力におけるＣＷ信号に対する補正
とは異なることになる。しかしながら、この技法におい
ては信号はセンサにおいて復調され、そして変調信号は
その後ケーブルを介してパワーメータへと送られるが、
正確に測定できる変調波帯域幅は制限されている。切換
形減衰器付ダイオードセンサは、常にその「二乗則」動
作領域内にあるセンサダイオードで測定を行い、そして
その高周波数変調全てをセンサへと閉じ込める。従っ
て、スイッチ減衰器ダイオードは、その信号がＣＷであ
れＴＤＭＡであれ、或は高いピーク／平均比と随意の広
帯域幅を持つＣＤＭＡ信号であっても正確な平均パワー
測定を行うことが出来るのである。

【００１７】本発明の最も基本の第１実施例を図１に示
す。センサ１０は、５０Ωインピーダンスからの入力信
号を低反射率負荷で成端する為に用いられる５０Ωの抵
抗器Ｒ１に並列に標準型センサダイオードＤ１、Ｄ２の
逆並列対を接続したものから出発する。出力ＤＣ１及び
出力ＤＣ２はそれぞれ、Ｃ１とＤ１及びＣ２とＤ２の接
続点から得られる。Ｃ1とＣ２とはＤ１とＤ２とをそれ
ぞれ接地するコンデンサである。この標準センサ構造に
は、非常に低損失の（０ｄＢ減衰に可能な限り近い）
「素通し」経路１４、或は高周波入力信号１８に約４０
ｄＢの損失を与える「４０ｄＢ減衰」経路１６のいずれ
かの経路をとるマイクロ波用切換形減衰器１２が付加さ
れている。高周波信号入力１８に印加された−７０ｄＢ
ｍから−２０ｄＢｍの間の低電力信号に対しては、スイ
ッチ１２は「素通し」経路１４に設定され、非常に低い
信号減衰を行なってセンサのノイズフロアを可能な限り
低くしている。概ね−７０ｄＢｍから−２０ｄＢｍの範
囲にある全ての信号は、ダイオードＤ１、Ｄ２の「二乗
則」領域にあり、従ってセンサダイオードＤ１、Ｄ２は
信号に高ピーク／平均電力比を与える変調があったとし
ても正確に平均出力測定を行うことが出来る。高周波信
号入力１８に印加された電力レベルが約−２０ｄＢｍを
越えた場合、マイクロ波用切換形減衰器１２は４０ｄＢ
減衰器１６をセンサ経路へ設定する。したがって、セン
サ１０に入る−２０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍの範囲の信
号はセンサダイオードＤ１、Ｄ２に至るまでに約−６０
ｄＢｍから−２０ｄＢｍの範囲へと減衰される。ダイオ
ードＤ１、Ｄ２に−６０ｄＢｍから−２０ｄＢｍ範囲の
信号を供給することで、ダイオードＤ１、Ｄ２はこの場
合もそれらの「二乗則」範囲で動作することとなり、よ
ってＣＷ信号と同様、高ピーク／平均比の変調信号の平
均出力測定を正確に行うことが出来る。

【００１８】図１に示した実施例のアーキテクチャは殆
どの応用において、高信頼性及び広帯域動作とする為に
切換形減衰器にはＧａＡｓスイッチを使用するものであ
る。しかし、本発明の切換形減衰器構造に用いるスイッ
チとして、高周波信号の処理に適したものであれば機械
的構造、ＰＩＮダイオード、シリコンダイオード或は他
構造を用いるスイッチ構造であれ、あらゆる種類のスイ
ッチが含まれる。同様に、抵抗成端Ｒ１は図１には５０
Ωとして示したが、これは単に公称値であり、抵抗器と
逆並列ダイオード対のビデオ抵抗値が最良の低反射負荷
を形成するように５０Ωに近い値を得る為に本発明は特
に５０Ωよりも高い抵抗値も含む。更に、５０Ω以外の
入力インピーダンスを持つシステムについては、抵抗器
はその入力インピーダンスに応じてセンサからの反射が
低くなるように調整することが出来る。

【００１９】多くのセンサにおいては、センサへのより
整合した入力を得る為、そしてセンサダイオード中の高
電力効果による歪みを低減する為に、ダイオードの前に
固定値の入力減衰器がある。固定減衰器は図を単純化す
る為に図１には示していないが、本発明は所望であれば
固定減衰器の付加を含むことも意図したものである。

【００２０】本発明の次の実施例を図２に示すが、ここ
では２つ以上のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のス
タックが切換形減衰器１２に続く検出素子として逆並列
構成中に使われている。ダイオードスタックの利用によ
り、上述したように処理の二乗則領域のダイナミックレ
ンジが１０ｌｏｇ（Ｎ）分（Ｎはスタック中のダイオー
ドの数）拡張されており、高ピーク／平均比信号中の電
力ピーク（具体的には低電力経路及び高電力経路両方の
高電力部分付近）の測定をより正確に行なえるようにな
る。ダイオードスタック構成の採用により非常に低レベ
ルの信号に対する感度は劣化するが、多くの場合におい
ては両経路の高電力レンジの線形性の改善は、感度の損
失を補って余りあるものである。

【００２１】本発明の第３の実施例を図３に示す。これ
は基本発明と同様のものであるが、センサ３０の切換形
減衰器３４は、０ｄＢ減衰経路（「素通し」経路）４
０、「２５ｄＢ」経路３６、「５０ｄＢ減衰」経路４２
のいずれかへ切替えることが出来る。本発明のこの実施
例の利点は、ダイオードＤ１、Ｄ２がそれらの「二乗
則」領域の最も精度の高い範囲で作動するようにダイオ
ードＤ１、Ｄ２へと提供される電力レンジを決めること
が出来ることである。センサ３０が所定レンジの低電力
部分で動作する場合、受信信号はセンサのノイズフロア
よりも高く、所定の精度レベルに達する為に要する平均
化が少なくて済む為により高速の測定を行うことが出来
る。例えば、−７０ｄＢｍ〜＋２０ｄＢｍ信号を用いた
場合、０ｄＢ減衰、２５ｄＢ及び５０ｄＢ減衰の経路を
備えた切換形減衰器３４を有するセンサ３０は、この信
号を「素通し」経路４０の経路で−７０ｄＢｍ〜−２５
ｄＢｍ信号を、「２５ｄＢ」経路３６の経路で−２５ｄ
Ｂｍ〜０ｄＢｍ信号を、そして「５０ｄＢ減衰」経路４
２の経路で０ｄＢｍ〜２０ｄＢｍ信号といったように分
割して切換ることが出来るのである。

【００２２】この実施例に固定入力減衰器が利用されな
いことを想定すると、センサダイオードＤ１、Ｄ２への
−７０ｄＢｍから−２５ｄＢｍの信号が「素通し」経路
４０の経路に、センサダイオードＤ１、Ｄ２への−５０
ｄＢｍから−２５ｄＢｍの信号が「２５ｄＢ減衰」経路
３６へ、そしてセンサダイオードＤ１、Ｄ２への−５０
ｄＢｍから−２５ｄＢｍの信号が５０ｄＢ減衰経路４２
へと与えられる。０／４０ｄＢ減衰切換形減衰器構造が
４０ｄＢ減衰経路の最も低電力部分で−６０ｄＢｍ信号
を与えるものである場合、０ｄＢ／２５ｄＢ／５０ｄＢ
減衰減衰器構造３４は、２５ｄＢ減衰経路３６及び５０
ｄＢ減衰経路４２の最も低い電力部分には少なくとも−
５０ｄＢｍの信号を有することになり、Ｓ／Ｎ比が１０
ｄＢも改善される。加えて、センサダイオードが０ｄ
Ｂ、２５ｄＢ及び５０ｄＢ減衰減衰器センサ３０中で経
験する最高電力は−２５ｄＢｍであり、図１の０／４０
ｄＢ減衰切換形減衰器センサと比べると５ｄＢ改善され
ており、これは非常に高いピーク／平均比を持つ変調信
号に対するより高い精度を意味するものである。

【００２３】図４に発明の別の実施例５０を示す。これ
は図１の構成を使ったものであるが、センサダイオード
Ｄ１、Ｄ２への入力が、高周波信号入力１８から更なる
減衰無しの経路５６を経て直接的に伝達されるか、約４
０ｄＢの更なる減衰経路５８を経て伝達されるか、或は
代表的には５０ＭＨｚの周波数を持つ校正信号の経路６
０から伝達されるかのいずれかとなるように、切換形減
衰器５２に更なる設定位置を加えたものである。ダイオ
ードセンサは通常、０ｄＢｍの電力レベルで校正される
が、切換形減衰器付ダイオードセンサの実施例では約−
３０ｄＢｍの校正信号を用い、ダイオードＤ１、Ｄ２が
利用される電力レンジにおいて校正される。しかしなが
ら本発明には他の電力レベルでの校正能力も含まれる。
校正信号の経路６０に切替えが可能であることの利点
は、電力測定における誤差の最も大きい原因が温度及び
湿度によるダイオード応答の変化であることがしばしば
あり、この校正により試験装置からセンサを取り外さず
にダイオードの温度及び湿度依存性を校正することがで
きるところにある。校正を行う間、センサを試験ポート
に接続したままに出来るので、人的介入を要さずに所望
の頻度で校正を行いつつ完全に自動化された測定が可能
となる。

【００２４】本発明の特定の実施例についての上記の記
述は説明目的で提示したものである。それらは網羅的で
あることも、本発明を開示の特定の形式に限定すること
も意図したものではなく、上記の教示内容に照らして多
くの変更や改変が可能であることは言うまでもない。実
施例は本発明の原理とその実用的用途を最もわかり易く
説明する為に選ばれ、説明されたものであり、これによ
り他の当業者が本発明及び企図した特定の利用法に適す
るように様々な変更を加えた様々な実施例を採用するこ
とが出来るようにしたものである。本発明の範囲は添付
請求項及びそれに類するものにより定義される。なお、
以下に本発明の実施態様の一端を例示して本発明の広汎
な実施の参考とする。

【００２５】〔実施態様〕なお、本発明の実施態様の例
を以下に示す。

【００２６】（実施態様１）広ダイナミック電力レンジ
を持つ高周波信号を受信する手段（１８）；受信した高
周波信号の電力レベルを測定する為の二乗則領域内で動
作するセンサダイオード手段（Ｄ１、Ｄ２）；及びより
低い電力レンジの高周波信号の為の第１の低損失経路
（１４）と、より高い電力レンジの高周波信号の為の第
２の減衰経路（１６）とを有する切換形減衰器手段（１
２）とを備え、前記切換形減衰器手段が前記受信した高
周波信号の電力レベルがより低い電力レベルにある場合
は前記受信した高周波信号を前記第１の低損失経路（１
４）を通して前記センサダイオード手段へと伝達し、前
記受信した高周波信号の電力レベルが前記より低い電力
レベルの範囲を越えている場合は前記高周波信号を前記
第２の減衰経路（１６）を通して前記センサダイオード
手段へ伝達し、これにより前記センサダイオード手段が
二乗則領域内で動作し、前記受信した高周波信号の広ダ
イナミックレンジにわたる電力レベルを測定するように
したことを特徴とするダイオードマイクロ波電力セン
サ。

【００２７】（実施態様２）前記センサダイオード手段
（Ｄ１、Ｄ２）が、前記高周波信号の電力レベルを測定
する為のセンサダイオード対を含むことを特徴とする実
施態様１に記載のダイオードマイクロ波電力センサ。

【００２８】（実施態様３）前記より低い電力レベルの
範囲が約−７０ｄＢｍから−２０ｄＢｍの間であること
を特徴とする実施態様２に記載のダイオードマイクロ波
電力センサ。

【００２９】（実施態様４）前記第１の低損失経路（１
４）が０ｄＢ減衰に近く、前記第２の減衰経路（１６）
が約４０ｄＢ減衰であることを特徴とする実施態様３に
記載のダイオードマイクロ波電力センサ。

【００３０】（実施態様５）前記第１の低損失経路（４
０）が０ｄＢ減衰に近く、前記第２の減衰経路（３６）
が約２５ｄＢ減衰であり、そして約５０ｄＢ減衰の第３
の減衰経路（４２）を含むことを特徴とする実施態様３
に記載のダイオードマイクロ波電力センサ。

【００３１】（実施態様６）前記切換形減衰器（５２）
が、前記センサダイオード手段を校正する為の校正信号
（６０）を受信する手段を含むことを特徴とする実施態
様３に記載のダイオードマイクロ波電力センサ。

【００３２】（実施態様７）前記切換形減衰器が、前記
切換形減衰器及び前記センサダイオードを校正する為
に、前記切換形減衰器の前にある高周波スイッチから校
正信号又は高周波入力を受信する為の手段を含むことを
特徴とする実施態様３に記載のダイオードマイクロ波電
力センサ。

【図面の簡単な説明】

本明細書に添付し、その一部を成す図は、本発明の実施
例を描いたもので、詳細説明と共に本発明の原理を説明
するものである。図中の同様の符号は同様の要素を表わ
す。

【図１】本発明に基づく切換形減衰器付きダイオードマ
イクロ波電力センサの概略回路図である。

【図２】本発明に基づく切換形減衰器付ダイオードスタ
ックマイクロ波電力センサの概略回路図である。

【図３】本発明に基づくマイクロ波電力センサの他の実
施例の概略回路図である。

【図４】本発明に基づくマイクロ波電力センサの更に他
の実施例の概略回路図である。

【符号の説明】

Ｄ１〜Ｄ４：センサダイオード１２、３４、５２：切換形減衰器１４、４０：第１の低損失経路１６、３６：第２の減衰経路１８：高周波信号入力４２：第３の減衰経路６０：校正信号の経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 ＰａｇｅＭｉｌｌＲｏａｄＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＵ．Ｓ．Ａ.

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】広ダイナミック電力レンジを持つ高周波信
号を受信する手段；受信した高周波信号の電力レベルを
測定する為の二乗則領域内で動作するセンサダイオード
手段；及びより低い電力レンジの高周波信号の為の第１
の低損失経路と、より高い電力レンジの高周波信号の為
の第２の減衰経路とを有する切換形減衰器手段とを備
え、前記切換形減衰器手段が前記受信した高周波信号の電力
レベルがより低い電力レベルにある場合は前記受信した
高周波信号を前記第１の低損失経路を通して前記センサ
ダイオード手段へと伝達し、前記受信した高周波信号の
電力レベルが前記より低い電力レベルの範囲を越えてい
る場合は前記高周波信号を前記第２の減衰経路を通して
前記センサダイオード手段へ伝達し、これにより前記セ
ンサダイオード手段が二乗則領域内で動作し、前記受信
した高周波信号の広ダイナミックレンジにわたる電力レ
ベルを測定するようにしたことを特徴とするダイオード
マイクロ波電力センサ。