JP2004023186A

JP2004023186A - 高周波検波方法

Info

Publication number: JP2004023186A
Application number: JP2002171897A
Authority: JP
Inventors: Jun Mizoe; 溝江　准
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP4193424B2

Abstract

【課題】検波回路を広範囲な信号入力レベルに対して良好な検波特性が得るようにする。
【解決手段】信号入力端子６に検波用ダイオード１のカソードと検波曲線補正回路３の検波曲線補正抵抗４の一端とを接続し、検波曲線補正抵抗４の他端に検波曲線補正ダイオード２のアノードを接続し、信号入力端子６からローパスフィルター回路５を通して検波電圧出力端子７に接続される。検波曲線補正ダイオード２は、検波ダイオード１に対してアノードとカソードの極性が反転されて並列接続される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波検波方法に関し、特に、マイクロ波及びミリ波帯で用いられる検波用回路の高周波検波方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波検波方法は、マイクロ波・ミリ波送受信装置において、出力電力を高精度にかつ、広ダイナミックレンジで制御する手段が必要とされる。図７は従来の検波器の一例を示す回路図である。従来例は図７に示すように、高周波信号が信号入力端子２６から入力され、信号入力端子２６に、検波ダイオード２１と、ローパスフィルター回路２５とが接続される。ローパスフィルター回路２５はインダクタンスＬおよびキャパシターＣとを有し、その出力は検波出力端子７に接続される。この検波器では、図４に示されるように、入力電力−２０から３０（ｄＢｍ）と、検波電圧（Ｖ）とは、ほぼ線形な検波電圧特性を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の高周波検波方法において、通常想定される入力電力範囲では、直流出力検波電圧として、数Ｖ〜１ｍＶ以下というような高精度な外部検出回路が要求され、信号入力の上限に関して、検波ダイオードは、一般にショットキー接合されたダイオードであるため、逆方向の耐圧が存在し、ある信号入力特性を越えると、図４に示すように、入力電力に対して検波電圧が２０ｄＢ以上では点線で示すように飽和してしまい、検波器としての動作不良を起こす可能性あり、かつ、その飽和点は、ダイオード素子個別の耐圧のバラツキによって支配されるため制御が難しい。
【０００４】
また、そのような大信号を入力したときに、検波ダイオード自体の過飽和、及び消費電力の観点から信頼性を大幅に損なうことになってしまう。つまり、飽和する入力電力が、動作不良を起こす検波器入力電力の上限になると考えられる。
【０００５】
他方、信号入力の下限に関して、１ｍＶ以下のような微少な検波出力電圧を制御するために検波器外部に微少な電圧を増幅できる演算増幅回路等を用いる。しかし、演算増幅器は、それ自体にオフセット電流と電圧が存在するため、微少な信号電力入力時に検波ダイオードから出力される微少な検波電圧とオフセット電圧のＳ／Ｎ比が十分得られず、検波誤差を大きく生じさせてしまう。ここで、検波電圧の出力が適当に高くなるように入力信号電力の下限が決定される。
【０００６】
本発明の目的は、広範囲な信号入力レベルに対して良好な検波特性が得られるように、入力低電力信号時には、少しでも高い検波電圧が、高入力電力時には少しでも低い電圧が得られるように信号入力対検波電圧の特性曲線を制御できる高周波検波方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波検波方法は、マイクロ波及びミリ波帯で用いられる検波用回路であって、検波用ダイオードと、この検波用ダイオードの広範囲な信号入力レベルに対して検波特性が入力低電力信号時には、少しでも高い検波電圧が、入力高電力信号時には少しでも低い電圧が得られるように信号入力対検波電圧の特性曲線を制御する検波曲線補正回路を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記検波用補正回路は、前記検波用ダイオードと、この検波用ダイオードとアノードとカソードの極性が反転された補正ダイオードとが並列接続されたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記検波用補正回路は、前記検波用ダイオードと、この検波用ダイオードとアノードとカソードの極性が反転された補正ダイオードとが並列接続され、前記補正ダイオードに直列に接続された検波曲線補正抵抗を有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記検波用補正回路は、前記検波用ダイオードと、この検波用ダイオードとアノードとカソードの極性が反転された補正ダイオードとが並列接続され、前記補正ダイオードに直列に接続された前記検波曲線補正を調整する可変抵抗を有することを特徴とする。
【００１１】
また、マイクロ波及びミリ波帯で用いられる検波用回路であって、信号入力端子に検波用ダイオードのカソードと前記検波曲線補正抵抗の一端を接続し、前記検波曲線補正抵抗の他端に前記検波曲線補正ダイオードのアノードを接続し、前記信号入力端子からローパスフィルター回路を通して検波電圧出力端子に接続されることを特徴とする。
【００１２】
また、マイクロ波及びミリ波帯で用いられる検波用回路であって、信号入力端子に検波用ダイオードのカソードと前記検波曲線補正抵抗の一端を接続し、前記検波曲線補正抵抗の他端に前記検波曲線補正ダイオードのカソードを接続し、前記信号入力端子からローパスフィルター回路を通して接続され、第一の抵抗を通して第一のバイアス電圧を印加される一方の検波電圧出力端子と、リファレンス回路の他方の検波出力端子に第二の抵抗を通して第二のバイアス電圧を印加し、差動用ダイオードのカソードを第三の抵抗を通して接続することを特徴とする。
【００１３】
（作用）
本発明の高周波検波方法は、アノードとカソードの極性が検波用ダイオードと反転された検波曲線補正ダイオードと、それと直列接続された検波曲線補正抵抗を有する検波曲線補正回路が、検波用ダイオードと並列接続され、検波曲線制御用抵抗を適当に設定することで、所望の信号入力範囲に対する直流出力電圧の曲線を適当に設定できる回路を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例の回路図である。図１に示す本実施例は、通常用いられる検波ダイオード１と、検波曲線補正回路３を備えている。検波曲線補正回路３は、検波ダイオード１と並列接続された検波曲線補正ダイオード２と、検波曲線補正ダイオード２に直列接続された検波曲線補正抵抗４とを有する。ここで、検波曲線補正ダイオード２は、検波ダイオード１に対してアノードとカソードの極性が反転されて並列接続されていなければならない。
【００１５】
次に、本実施例の動作について、図３及び図４を用いて説明する。通常用いられる検波器の入力電力対出力電圧の特性を図４に示す。この曲線の形は、検波ダイオードの物理的性質である、ビルトインポテンシャル、接合容量、内部抵抗、ショットキー耐圧等が支配的要因になって決定される。つまり、この曲線の形状は、使用する検波ダイオードによって個別に決定されてしまい、外部に付加回路を接続しない限り、その曲線自体の大幅な変更は期待できない。そこで、検波曲線補正用ダイオード２と検波曲線補正用抵抗４を図１に示すように付加した回路を考える。検波曲線補正ダイオード２は、検波ダイオード１に対してアノードとカソードの極性が反転されている。図３は本実施例の動作を説明のための相関図であり、図３は本実施例の代表的なシミュレーションデータを示す。
【００１６】
はじめに図３の検波曲線を３つの領域にわけて考える。検波領域１の時は、入力信号電圧振幅が、検波曲線補正用ダイオード２のＶｆ（順方向立ち上がり電圧）よりも低いため、検波曲線補正回路３には電流が流れず、すなわち、検波曲線補正回路３が働かず、検波用ダイオード１のみの図４に示す一般的な検波特性を示す。さらに、入力信号振幅が検波曲線補正ダイオードのＶｆを越えるような高周波信号電圧が入力され始める検波領域２では、検波曲線補正回路３には徐々に高周波電流が流れはじめ、そのことで、検波用ダイオード１に流れる電流が減少し、検波電圧曲線の傾きが鈍ることになる。
【００１７】
さらに、入力電圧振幅が、Ｖｆを大きく超えるような検波領域３になると検波曲線補正抵抗４の寄与が大きくなり、入力信号に対して一定の損失回路のように働き、検波曲線の傾きは本来の特性よりも鈍るものの入力電力に対して線形な領域になる。つまり、検波領域２、３の効果で検波電圧曲線は入力信号に対して感度が鈍くなり、この結果、より広い範囲の入力信号によっても検波電圧が、高くなりすぎること（飽和）を抑制できる。
【００１８】
さらに、図５に検波曲線補正用抵抗４の抵抗値をパラメーターにした結果を示すが、抵抗値０−１００オームによって、検波電圧曲線を制御できることを示している。ここで、入力電力対検波電圧の特性は、線形から大きくはずれることになるが、よく用いられるように検波曲線の補正値をＲＯＭテーブルに記憶させて入出力特性を補正することで、高精度に入力電力を直流電圧に換算できる。
【００１９】
また、図６に示すように、従来の検波ダイオード２１にて消費される電力は、本実施例では、検波ダイオード１にて消費される電力は、検波曲線補正ダイオード２と、検波曲線補正用抵抗４とで分散して消費されることで減少し、信頼性向上を可能にすることができる。
【００２０】
図２は本発明の他の実施例を示すの回路図である。図２に示す他の実施例の検波用器は、信号入力端子６に検波用ダイオード１のカソードと、検波曲線補正回路３の検波曲線補正抵抗４の一端を接続し、検波曲線補正抵抗４の他端に検波曲線補正ダイオード２のアノードを接続し、信号入力端子６からローパスフィルター回路５を通して一方の検波電圧出力端子８に接続される。一方の検波電圧出力端子８には、第一の抵抗９を通して第一のバイアス電圧Ｅ１が印加される。
【００２１】
リファレンス回路１０の他方の検波出力端子８には、第二の抵抗１３を通して第二のバイアス電圧Ｅ２が印加され、差動用のダイオード１１のカソードが第三の抵抗１２の一端に接続され、第二の抵抗１２の他端が他方の検波出力端子８に接続される。このようにすると、温度特性を考慮した、差動検波出力回路にも適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高周波で用いられる検波用回路の検波用ダイオードと、この検波用ダイオードに対してアノードとカソードの極性が反転された補正ダイオードとを並列接続することにより、検波特性曲線を制御し、より広い信号入力範囲に対して、より狭い直流出力電圧の範囲を容易に設定できる効果がある。
【００２３】
また、検波ダイオードにて消費される電力は、検波曲線補正ダイオードと、検波曲線補正抵抗とで分散して消費されることで減少し、信頼性向上を可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す回路図である。
【図３】本実施例の動作を説明するための入力電力と検波電圧との相関図である。
【図４】従来例の動作を説明するための入力電力と検波電圧との相関図である。
【図５】本実施例の検波曲線補正抵抗による動作を説明するための入力電力と検波電圧との相関図である。
【図６】本実施例の各素子の消費電力を説明するための入力電力と検波電圧との相関図である。
【図７】従来の検波器の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１　　検波ダイオード
２　　検波曲線補正ダイオード
３　　検波曲線補正回路
４　　検波曲線補正抵抗
５　　ローパスフィルター回路
６　　信号入力端子
７、８　　検波電圧出力端子
９、１２　　抵抗
１０　　リファレンス回路
１１　　ダイオード

Claims

マイクロ波及びミリ波帯で用いられる検波用回路であって、検波用ダイオードと、この検波用ダイオードの広範囲な信号入力レベルに対して検波特性が入力低電力信号時には、少しでも高い検波電圧が、入力高電力信号時には少しでも低い電圧が得られるように信号入力対検波電圧の特性曲線を制御する検波曲線補正回路を有することを特徴とする高周波検波方法。
前記検波用補正回路は、前記検波用ダイオードと、この検波用ダイオードとアノードとカソードの極性が反転された補正ダイオードとが並列接続されたことを特徴とする請求項１記載の高周波検波方法。
前記検波用補正回路は、前記検波用ダイオードと、この検波用ダイオードとアノードとカソードの極性が反転された補正ダイオードとが並列接続され、前記補正ダイオードに直列に接続された検波曲線補正抵抗を有することを特徴とする請求項１または２記載の高周波検波方法。
前記検波用補正回路は、前記検波用ダイオードと、この検波用ダイオードとアノードとカソードの極性が反転された補正ダイオードとが並列接続され、前記補正ダイオードに直列に接続された前記検波曲線補正を調整する可変抵抗を有することを特徴とする請求項１、２または３記載の高周波検波方法。
マイクロ波及びミリ波帯で用いられる検波用回路であって、信号入力端子に検波用ダイオードのカソードと前記検波曲線補正抵抗の一端を接続し、前記検波曲線補正抵抗の他端に前記検波曲線補正ダイオードのアノードを接続し、前記信号入力端子からローパスフィルター回路を通して検波電圧出力端子に接続されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の高周波検波方法。
マイクロ波及びミリ波帯で用いられる検波用回路であって、信号入力端子に検波用ダイオードのカソードと前記検波曲線補正抵抗の一端を接続し、前記検波曲線補正抵抗の他端に前記検波曲線補正ダイオードのカソードを接続し、前記信号入力端子からローパスフィルター回路を通して接続され、第一の抵抗を通して第一のバイアス電圧を印加される一方の検波電圧出力端子と、リファレンス回路の他方の検波出力端子に第二の抵抗を通して第二のバイアス電圧を印加し、差動用ダイオードのカソードを第三の抵抗を通して接続することを特徴とする請求項５記載の高周波検波方法。