(57)【要約】【課題】  従来は、検波回路の後段に接続した他の回路が温度特性を有していても、ダイオードを用いた検波回路単体の温度特性を最適化することに重点が置かれ、例えば同じ温度特性を持つダイオードで補償していた。後段の回路はまた、それ自体で温度補償がなされていた。ダイオードは温度係数がほぼ決まっており、自由に補償量を変更できないという課題があった。【解決手段】  検波回路１０で信号を検波した電圧を後段の増幅回路６で増幅して処理する場合、増幅率の温度変化が無視できない。増幅回路６の温度特性の補償を単独では行わずに検波回路１０で過補償にして、検波回路１０と増幅回路６を組み合わせた状態での全体的な温度補償を行うことが可能になる。その検波回路１０の温度補償は、検波出力の負荷にサーミスタＲＴ１温度素子を加えることによって構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を整流手段により検波してその信号強度を出力信号として出力する検波手段、
前記検波手段の前記出力信号を増幅する増幅回路、
前記整流手段の温度特性と、前記増幅回路の温度特性とを合わせた温度特性を補償する温度補償回路を備えたことを特徴とする増幅回路補償付検波回路。
【請求項２】
前記整流手段はダイオードを用いた整流回路であることを特徴とする請求項１に記載の増幅回路補償付検波回路。
【請求項３】
前記ダイオードと前記増幅回路と前記温度補償回路とは、互いにほぼ同じ温度環境に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の増幅回路補償付検波回路。
【請求項４】
前記ダイオードと、前記増幅回路とはほぼ同じ温度環境に配置され、前記温度補償回路は前記ダイオードと前記増幅器の温度環境にほぼ等しい温度環境に配置されたサーミスタと温度特性がほぼ無視できる抵抗器との直列接続回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の増幅回路補償付検波回路。
【請求項５】
前記ダイオードと、前記増幅回路とはほぼ同じ温度環境に配置され、前記温度補償回路は前記ダイオードと前記増幅器の温度環境にほぼ等しい温度環境に配置されたサーミスタを入力抵抗とし、温度特性がほぼ無視できる抵抗器を帰還回路に備えた演算増幅回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の増幅回路補償付検波回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波信号を検波して直流（脈流）信号に変換するとともに、後段に接続された高増幅率の増幅回路によつて増幅した信号出力を得るための検波回路であって、この検波回路の温度特性と後段の回路の温度特性とを含む回路全体の温度補償を行うことができる増幅回路補償付検波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号（以下ＲＦ信号）を検波してその包絡線信号を直流（脈流）信号（以下ＤＣ信号）として得ることにより、振幅変調されている高周波信号を復調したり、高周波信号の大きさを測定したりする検波回路がある。検波回路には種々の方式のものがあるが、特に、検波して高周波信号の振幅を取り出す場合にはダイオードを用いて整流する方式のものが、その簡単で安価な構成と、極めて高い周波数まで使用できるという優れた特性の故によく使用されている。しかし、ダイオードは通常の半導体回路の信号電圧レベルに対して無視できない程度の温度特性を持つので、単純に整流回路を構成しただけでは出力が温度によって変動するという欠点を有する。
この温度特性を低減する方法として例えば特許文献１には、検波ダイオードの温度特性と同じ特性を有するダイオードを検波出力端とアース間に接続したり、直流バイアスを加えるなどの方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された検波回路は、検波回路単独での温度特性を補償するという考えに基づいている。しかし、検波回路は単独で使用されることはほとんどなく、少なくとも検波回路の後段に検波して得た信号を増幅するための増幅回路を伴っていることが多い。このような増幅回路をこの発明では後段回路、又は後段デバイスという。この後段回路も温度により増幅率などの特性が変化する。このような後段デバイス例えば増幅回路も、もちろんそれ自体で温度補償される。即ち図９のように従来の温度補償の考え方は、検波回路５０の温度補償、後段の増幅器６０の温度補償をそれぞれの回路ごとに行うというものであった。この場合、検波回路５０の温度補償前の特性は図１０の５１、後段デバイス６０の温度補償前の温度特性は６１で表され、結果として温度補償前の全体としての温度特性は図１０の７１のようになる。そして温度補償した後は検波回路１０は特性線５２、増幅器６は特性線６２、総合特性は特性線７２のようになるのである。
しかしながら、検波回路、増幅回路の各回路ごとに個別に温度補償を行うことは、設計や調整の手間がかかるとともに、いたずらに部品点数の増加を招き、装置を高価なものとしてしまうという課題が生じている。
【特許文献１】特許第３３５１０６７号  「検波回路」図１，図２，図３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の増幅回路補償付検波回路は、検波回路と後段の増幅回路の温度特性をそれぞれの回路ごとに補償するように構成されていた。また、検波回路の検波ダイオード自体の温度補償を行う手段として温度係数が近いダイオードを利用して温度補償を行っているため、温度補償量を自由に変更することが難しいという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、検波回路とその後段に接続された後段回路の温度補償を１つの温度補償回路で同時に行うことができ、回路構成が単純で安価な増幅回路補償付検波回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の増幅回路補償付検波回路は、高周波信号を整流手段により検波してその信号強度を出力信号として出力する検波手段、
前記検波手段の前記出力信号を増幅する増幅回路、
前記整流手段の温度特性と、前記増幅回路の温度特性とを合わせた温度特性を補償する温度補償回路を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
検波回路の負荷抵抗部にサーミスタ等の温度素子を利用し、その温度補償量を検波回路と後段回路を合わせた温度特性を補償するように設定しているので回路が単純になる。整流手段として用いるダイオードはその品種によらず温度係数がほぼ一定であり、本発明は、検波回路に対しては過度に温度補償をかけることによって、検波器の後段にとりつけられる増幅回路の温度補償も同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、この発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による温度補償回路の付いた増幅回路補償付検波回路１０（以下検波回路という）である。
図１において、高周波信号源９は例えば無線受信機の高周波増幅回路などである。チョークコイルＬ１は高周波信号源９の出力端側から見た等価インピーダンスとして示しているものであって、必ずここに接続されていなければならないと言うものではない。高周波源９の出力の一端にアノードが接続された検波ダイオードＤ１、検波ダイオードＤ１のカソード側に接続された平滑コンデンサＣ１により、高周波信号を整流した直流（脈流）の包絡線信号を得る振幅検波機能が構成されている。検波入力信号（高周波信号）は検波ダイオードＤ１で直流電圧に変換され、コンデンサＣ１で包絡線信号に平滑化され、負荷抵抗であるサーミスタＲＴ１と抵抗Ｒ１で分圧して後段の増幅回路６へと出力される。増幅回路６は温度変化によってゲインが変化する特性を持つ(一般的に低温で出力増加、高温で出力低下)。そのときの検波入力と検波出力の関係式は、厳密には回路が平均値を出力する回路か、ピーク値を出力する回路かにより、また、ピーク値を出力する場合には高周波信号の波形歪み率の影響も受け、一概には言えないが、例えば（１）式のようになる。ここでサーミスタＲＴ１はその温度が後段の増幅器６の温度と同じになる温度環境の中に配置されている。
(検波出力) = Ｋ × (入力電力) × ｛Ｒ１／（ＲＴ１＋Ｒ１）｝    ・・・・（１）
Ｋは、検波回路特有の係数であり、回路構成や使用部品の差によって異なる値を持つ。
【０００９】
図２は、検波回路１０の温度補償特性で、式（１）を適用して計算したものである。ここでは理解を助けるため、最初の説明では、ダイオードＤ１の温度特性は無い（温度変化しない）ものとした場合の、サーミスタＲＴ１による出力電圧の変化、即ち、温度補償特性の例を示している。図２は温度が７０℃の時の特性線を２１、２５℃のときの特性線を２２、−４０℃のときの特性線を２３として示している。この例ではその幅は約４ｄｂ程度ある。
図３は、上記条件での検波回路１０の温度変化による検波出力電圧の変化（つまり図２の特性）を分かりやすくするために描いた、入力電力が−２０ｄｂｍの場合の温度に対する検波出力の特性である。
サーミスタＲＴ１の抵抗値は（２）式のようになる。
ＲＴ１（Ｔ）＝ＲＴ１（０）*exp｛Ｂ*（１／Ｔ - １／Ｔ０）｝        ・・・（２）
ＲＴ１（Ｔ）：周囲温度Ｔ(K)の時の抵抗値
ＲＴ１（０）：周囲温度０(K)の時の抵抗値
Ｂ  ：サーミスタ定数 (サーミスタの種類による)
【００１０】
検波回路１０の動作についてもう少し詳しく説明する。
図４のように、検波回路１０で信号を検波して得た出力電圧を、後段の増幅回路６で増幅して処理する場合、かつ、後段の増幅回路６の増幅率が例えば８０ｄｂ以上の非常に大きな増幅率であった場合、このような高い増幅率を得るために多段増幅器が用いられることが多いという理由からシステム全体の増幅率の温度変化が無視できない。そのような場合、図４のごとく、増幅回路６の温度特性の補償は行わずに検波回路１０で過補償（増幅回路６の温度特性を含めた補償を行うもの）にして、検波回路１０と増幅回路６を組み合わせることによってシステム全体の温度補償を行う。
【００１１】
温度に対して負の係数を持つサーミスタであれば、式（２）から検波出力は正の温度係数となり、例えば、
Ｋ＝１０００、
Ｒ１＝１０００Ω、
ＲＴ１（０）＝１０００Ω、
Ｂ＝３９００、
Ｔ＝−４０〜７０℃
とした場合の計算結果は、図２、図３の特性図に示した特性となる。
以上の説明では前述のとおり、温度補償量を明確にするために検波ダイオードＤ１の温度特性はゼロと仮定した説明を行った。
図５は、−４０〜＋７０℃の温度範囲にて後段デバイスの増幅率が負の温度係数で５ｄＢ変化する場合の検波出力の過補償量６１を示しており、温度補償量は正の温度係数５３となっている。特性５３と特性６１とで総合特性７２が得られる。なお、温度補償量は、負荷抵抗Ｒ１とサーミスタＲＴ１の抵抗値比率の選択によって、あるいはサーミスタの温度係数の選択によって自由に設定することができる。
【００１２】
以上の説明では、ダイオードＤ１の特性は温度により変化しないとして説明した。しかし、ダイオード、特にシリコンダイオードは温度によりその特性が無視できない程度に変化するから、ダイオードＤ１の温度変化による検波出力の変化量を見込んで補償量を決定すればダイオードＤ１の温度特性による出力の変化分も補償できる。この場合、ダイオードＤ１、後段の増幅器６、サーミスタＲＴ１の三者を同一温度環境に配置することが設計を容易にするために必要であるが、無論、同一温度に配置できなくても温度変化が互いに比例するように配置しておれば式（２）の係数を調整することで補償は可能である。
ダイオードＤ１はこの発明に言う整流手段である。以上に説明した実施の形態１の説明において、検波回路は片波整流回路として図示、説明しているが、もちろん両波整流回路でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１３】
実施の形態２．
図６の検波回路２０は、ダイオードＤ１の負荷抵抗をサーミスタ（ＲＴ１）として、このサーミスタ（ＲＴ１）をオペレーショナルアンプ８の差動増幅回路の入力抵抗とすることにより、検波回路２０の温度変化量を更に大きくすることができる。そのときの検波入力と検波出力の関係式は実施の形態１で説明したと同様の条件において以下のようになる。
(検波出力) = Ｋ × (入力電力) × （−Ｒ２／ＲＴ１（Ｔ））        ・・・（３）
温度に対して負の係数を持つサーミスタであれば、上式から検波出力は正の温度係数となり、例えば、
Ｋ＝１０００、
Ｒ２＝２２００Ω、
ＲＴ１（０）＝１０００Ω、
Ｂ＝３９００、
Ｔ＝−４０〜７０℃
とした場合の計算結果は、図７、図８の特性線となり、図１の検波回路１０に比べて、より大きな温度補償量が実現できる。なお、オペアンプ８の帰還抵抗を小さくすれば、温度変化量を小さく、また帰還抵抗値を連続的に変化させれば温度変化量を連続的に変化させることができる。
【００１４】
図８は、−４０〜＋７０℃の温度範囲にて後段増幅回路６の増幅率が負の温度係数で８ｄＢ変化する場合の検波回路２０の温度補償過補償量を示しており、温度補償量は正の温度係数となっている。なお、温度補償量は、オペアンプ８の帰還抵抗Ｒ２とサーミスタ抵抗値ＲＴ１の比率の選択、あるいはサーミスタＲＴ１の温度係数によって自由に設定することができる。本実施の形態のものは実施の形態１の場合よりも温度補償量の設定幅をさらに大きく設定できるという効果が得られる。
実施の形態２のサーミスタも実施の形態１のサーミスタと同様に後段の増幅器６の温度環境と同じ環境に配置することによって温度補償の設計、調整が容易となることは言うまでもない。
【００１５】
以上に説明した実施の形態１、実施の形態２の説明において、検波回路は片波整流回路として図示、説明しているが、もちろん両波整流回路でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
この発明の増幅回路補償付検波回路は、ＡＭ変調波を受信する受信機に使用できるだけでなく、ＦＭ変調受信機の受信信号強度を利用して自動同調回路あるいはスケルチ回路を構成する場合や、携帯無線機や携帯電話機の受信信号強度検出回路にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１による検波回路の回路図である。
【図２】図１の検波回路の入出力特性例である。
【図３】図２の特性の検波回路への入力電力が−２０ｄＢｍの場合の出力電圧の温度特性である。
【図４】検波器とその後段デバイスの構成図である。
【図５】図１の温度補償方式の思想を説明するための特性図である。
【図６】この発明の実施の形態２による検波回路による温度補償の回路図である。
【図７】図６の検波回路の入出力特性例である。
【図８】図７の検波回路への入力電力が−２０ｄＢｍの場合の出力電圧の温度特性である。
【図９】検波器とその後段デバイスの温度補償の従来の考え方を説明するための構成図である。
【図１０】図９の構成における検波器とその後段デバイスを含んだ温度補償の考え方を説明する図である。
【符号の説明】
【００１８】
Ｌ１：チョークコイル、    Ｄ１：検波ダイオード、    Ｃ１：平滑コンデンサ、
ＲＴ１：サーミスタ、    Ｒ１：負荷抵抗、    ６ 後段デバイス（多段増幅器）、
Ｒ２：帰還抵抗、    ８ オペアンプ    ９  高周波信号源、  １０  検波回路、
２０  検波回路、    ２１，２２，２３  検波出力特性、
３１、３２，３３  検波出力特性、    
５１  検波出力の温度補償前の温度特性、    ５３  検波出力の温度補償後の温度特性、
６１  後段デバイスの温度特性、    ７１  温度補償前の総合温度特性、
７２  温度補償後の総合温度特性。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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