(57)【要約】【課題】高周波信号を、その伝送経路上に反射させることなく、効率よく検波／整流することのできる検波／整流回路を提供する。【解決手段】検波／整流回路は、入力端子Ｔｉに入力された高周波信号を２分配して分配端子Ｔ１，Ｔ２から出力する一対のハイブリッド回路１０、２０を備える。第１ハイブリッド回路１０の分配端子Ｔ１，Ｔ２にはダイオードＤ１，Ｄ２のアノードが接続され、第２ハイブリッド回路２０のＴ１，Ｔ２にはダイオードＤ３，Ｄ４のカソードが接続されている。また、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードは、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続され、ダイオードＤ３，Ｄ４のアノードは、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続される。オペアンプＯＰ１は、差動増幅回路３０として機能し、各ダイオードＤ１〜Ｄ４からの出力を逆相電力合成する。【選択図】図１
2011130430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子、第１分配端子、第２分配端子、及び通過端子からなる４つの端子と、検波又は整流対象となる高周波信号の基準周波数において略１／４波長となる長さを有する４つの伝送線路とからなり、前記４つの伝送線路の内、伝送インピーダンスが基準値に設定された一対の第１伝送線路にて、前記入力端子と前記通過端子との間及び前記第１分配端子と前記第２分配端子との間をそれぞれ接続し、伝送インピーダンスが基準値の１／√２に設定された一対の第２伝送線路にて、前記入力端子と前記第１分配端子との間及び前記通過端子と前記第２分配端子との間をそれぞれ接続することにより、環状に形成されたハイブリッド回路を一対備え、
前記一対のハイブリッド回路の一方である第１ハイブリッド回路の入力端子を、前記高周波信号の入力経路に接続し、前記一対のハイブリッド回路の他方である第２ハイブリッド回路の入力端子を、前記第１ハイブリッド回路の通過端子に接続し、前記第２ハイブリッド回路の通過端子を、前記伝送インピーダンスの基準値を有する終端回路にて終端し、
前記第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子には、第１ダイオード及び第２ダイオードをそれぞれ接続し、
前記第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子には、第３ダイオード及び第４ダイオードを、それぞれ、前記第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で接続し、
前記第１ダイオード及び第２ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子からの出力と、前記第３ダイオード及び第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子からの出力とを逆相電力合成して出力するよう構成してなることを特徴とする検波／整流回路。
【請求項２】
前記第１ダイオード及び第２ダイオードは、前記第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に極性を揃えて接続され、
前記第３ダイオード及び第４ダイオードは、前記第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に、前記第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で接続されており、
前記第１ダイオード及び第２ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第１入力端子に接続され、前記第３ダイオード及び第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第２入力端子に接続され、各入力端子間の電位差を差動増幅する差動増幅回路、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の検波／整流回路。
【請求項３】
前記第１ダイオード及び第２ダイオードは、前記第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に逆極性で接続され、
前記第３ダイオード及び第４ダイオードは、前記第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に、前記第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で接続されており、
前記第１ダイオード及び第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第１入力端子に接続され、前記第２ダイオード及び第３ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第２入力端子に接続され、各入力端子間の電位差を差動増幅する差動増幅回路、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の検波／整流回路。
【請求項４】
前記差動増幅回路はオペアンプからなり、該オペアンプの非反転入力端子に接続されるダイオードには、前記非反転入力端子に接続される増幅率設定用の抵抗を介してバイアス電圧を印加するよう構成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の検波／整流回路。
【請求項５】
前記第１〜第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子には、各ダイオードを通過した高周波信号成分を除去するための半円状若しくは扇形のラジアルスタブが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の検波／整流回路。
【請求項６】
請求項１に記載の検波／整流回路を、前記終端回路を外して複数段従属接続し、最終段の検波／整流回路を構成する第２ハイブリッド回路の通過端子を、前記伝送インピーダンスの基準値を有する終端回路にて終端してなることを特徴とする検波／整流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を検波若しくは整流するのに好適な検波／整流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号を検波若しくは整流するのに用いられる検波／整流回路は、通常、検波／整流用のダイオードと、このダイオードの前段に設けられて、検波／整流回路の入力インピーダンスと高周波信号の伝送経路の出力インピーダンスとを整合させる整合回路と、から構成されている（例えば、特許文献１〜３等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９４７３９号公報
【特許文献２】特開２００７−３００２６２号公報
【特許文献３】特開平１１−１２２０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に整合回路は、スタブやマイクロストリップ線路等にて構成されており、その特性（線路の長さ等）は、検波又は整流対象となる高周波信号の中心周波数に対応して設定されている。
【０００５】
このため、従来の検波／整流回路では、検波又は整流対象となる高周波信号の周波数帯域が広くなると、高周波信号の全周波数帯域で入力インピーダンスを整合させることができず、高周波信号を伝送経路上に反射させてしまうという問題があった。
【０００６】
また、検波／整流用のダイオードは、高周波信号の信号レベルによって入力インピーダンスが変化することから、この入力インピーダンスの変化によっても、整合回路の入力インピーダンスを整合させることができなくなって、高周波信号を伝送経路上に反射させてしまうという問題があった。
【０００７】
特に、ミリ波帯のような高い周波数においては、ダイオードのインピーダンスを測定すること自体も高価で精密な測定環境が必要であり、従来の回路形式では精度の高くないインピーダンスをもつダイオードとの整合をとることが難しいという問題もある。
【０００８】
また、同じダイオードであっても、周囲温度が変化する場合や経年変化がある場合には、ダイオードのインピーダンスが微妙に変動してしまうことがあり、この場合にも整合条件が崩れて、反射による損失が増えるという問題がある。
【０００９】
そして、ダイオードから伝送線路上へ反射が生じると、電力効率が劣化するだけでなく、高周波信号の周波数特性にリップルが生じるという問題もある。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、高周波信号を、その伝送経路上に反射させることなく、効率よく検波／整流することのできる検波／整流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】
【００１０】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の検波／整流回路は、
入力端子、第１分配端子、第２分配端子、及び通過端子からなる４つの端子と、検波又は整流対象となる高周波信号の基準周波数において略１／４波長となる長さを有する４つの伝送線路とからなり、前記４つの伝送線路の内、伝送インピーダンスが基準値に設定された一対の第１伝送線路にて、前記入力端子と前記通過端子との間及び前記第１分配端子と前記第２分配端子との間をそれぞれ接続し、伝送インピーダンスが基準値の１／√２に設定された一対の第２伝送線路にて、前記入力端子と前記第１分配端子との間及び前記通過端子と前記第２分配端子との間をそれぞれ接続することにより、環状に形成されたハイブリッド回路を一対備え、
前記一対のハイブリッド回路の一方である第１ハイブリッド回路の入力端子を、前記高周波信号の入力経路に接続し、前記一対のハイブリッド回路の他方である第２ハイブリッド回路の入力端子を、前記第１ハイブリッド回路の通過端子に接続し、前記第２ハイブリッド回路の通過端子を、前記伝送インピーダンスの基準値を有する終端回路にて終端し、
前記第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子には、第１ダイオード及び第２ダイオードをそれぞれ接続し、
前記第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子には、第３ダイオード及び第４ダイオードを、それぞれ、前記第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で接続し、
前記第１ダイオード及び第２ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子からの出力と、前記第３ダイオード及び第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子からの出力とを逆相電力合成して出力するよう構成してなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検波／整流回路において、
前記第１ダイオード及び第２ダイオードは、前記第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に極性を揃えて接続され、
前記第３ダイオード及び第４ダイオードは、前記第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に、前記第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で接続されており、
前記第１ダイオード及び第２ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第１入力端子に接続され、前記第３ダイオード及び第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第２入力端子に接続され、各入力端子間の電位差を差動増幅する差動増幅回路、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の検波／整流回路において、
前記第１ダイオード及び第２ダイオードは、前記第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に逆極性で接続され、
前記第３ダイオード及び第４ダイオードは、前記第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に、前記第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で接続されており、
前記第１ダイオード及び第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第１入力端子に接続され、前記第２ダイオード及び第３ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子が第２入力端子に接続され、各入力端子間の電位差を差動増幅する差動増幅回路、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の検波／整流回路において、前記差動増幅回路はオペアンプからなり、該オペアンプの非反転入力端子に接続されるダイオードには、前記非反転入力端子に接続される増幅率設定用の抵抗を介してバイアス電圧を印加するよう構成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の検波／整流回路において、第１〜第４ダイオードの前記各分配端子とは反対側端子には、各ダイオードを通過した高周波信号成分を除去するための半円状若しくは扇形のラジアルスタブが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
一方、請求項６に記載の検波／整流回路は、請求項１に記載の検波／整流回路を、前記終端回路を外して複数段従属接続し、最終段の検波／整流回路を構成する第２ハイブリッド回路の通過端子を、前記伝送インピーダンスの基準値を有する終端回路にて終端してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の検波／整流回路においては、従来の整合回路を用いる代わりに、一対のハイブリッド回路を用いる。
各ハイブリッド回路は、上記のように構成されているので、入力端子に入力された高周波信号を２分配して第１分配端子及び第２分配端子から出力する分配回路（所謂ハイブリッドリング）として機能する。
【００１７】
また、各ハイブリッド回路の第１、第２分配端子には、ハイブリッド回路毎に、第１，第２ダイオード又は第３，第４ダイオードが接続されるが、上記のように構成されたハイブリッド回路（ハイブリッドリング）では、分配端子の出力インピーダンスと分配端子に接続されるダイオードの入力インピーダンスとが異なり、分配端子で出力信号の一部が反射されたとしても、その反射信号は、通過端子側に出力され、入力端子側に戻ることはない。
【００１８】
従って、請求項１に記載の検波／整流回路によれば、整合回路を用いることなく、高周波信号がその入力経路に反射されてしまうのを防止することができる。また、高周波信号が入力経路に反射されると、電力効率が劣化するだけでなく、高周波信号の周波数特性にリップルが生じるが、本発明によれば、こうした問題も防止できる。
【００１９】
また、請求項１に記載の検波／整流回路によれば、整合回路を用いる必要がないので、検波／整流可能な高周波信号の周波数帯域が整合回路の周波数特性で制限されるのを防止し、検波／整流可能な高周波信号の周波数帯域を広くすることができる。
【００２０】
一方、第１，第２ダイオード及び第３，第４ダイオードは、それぞれ、第１ハイブリッド回路及び第２ハイブリッド回路の２つの分配端子に接続されるが、第１，第２ダイオード及び第３，第４ダイオードは各ハイブリッド回路間で極性が異なるように分配端子に接続され、しかも、第１，第２ダイオードからの出力及び第３，第４ダイオードからの出力は逆相電力合成されるので、第１ハイブリッド回路の入力端子から入力された高周波信号は、第１ハイブリッド回路に接続された第１，第２ダイオードと、第２ハイブリッド回路に接続された第３，第４ダイオードとにより全波整流されることになる。
【００２１】
このため、請求項１に記載の検波／整流回路によれば、高周波信号が各ダイオードの接続点（つまり、各ハイブリッド回路の第１、第２分配端子）で反射することによって生じる出力低下を、上記逆相電力合成（換言すれば全波整流）によって低減することができ、検波／整流回路の電力効率が低下するのを防止できる。
【００２２】
また、ハイブリッド回路は配線パターンとして基板上に形成することができ、ダイオードは回路基板に実装でき、しかも、逆相電力合成等のための回路も基板に形成された配線パターンと基板への実装部品とにより構成することができる。
【００２３】
従って、請求項１に記載の検波／整流回路は、両面基板の片面に所定の配線パターンを形成して電子部品を実装することにより構成することができる。そして、検波／整流回路をこのように構成すれば、基板にスルーホールを形成する必要がないので回路パターンを小さくすることができ、しかも、両面基板の裏面をベタグランドとすることで、安定した特性が得られるようになる。
【００２４】
ここで、第１，第２ダイオードからの出力と第３，第４ダイオードからの出力とを逆相電力合成することで、第１ハイブリッド回路の入力端子から入力された高周波信号を全波整流する回路としては、差動増幅回路を用いることができる。
【００２５】
具体的には、第１ダイオード及び第２ダイオードが、第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に極性を揃えて接続され、第３ダイオード及び第４ダイオードが、第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に、第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で、互いに極性を揃えて接続されている場合には、請求項２に記載のように、差動増幅回路の一方の入力端子（第１入力端子）に、第１ダイオード及び第２ダイオードの各分配端子とは反対側端子を接続し、差動増幅回路の他方の入力端子（第２入力端子）に、第３ダイオード及び第４ダイオードの各分配端子とは反対側端子を接続するようにすれば、第１ハイブリッド回路の入力端子から入力された高周波信号を全波整流することができる。
【００２６】
また、第１ダイオード及び第２ダイオードが、第１ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に逆極性で接続され、第３ダイオード及び第４ダイオードが、第２ハイブリッド回路の第１分配端子及び第２分配端子に、第１ダイオード及び第２ダイオードとは異なる極性で、互いに逆極性で接続されている場合には、請求項３に記載のように、差動増幅回路の一方の入力端子（第１入力端子）に、第１ダイオード及び第４ダイオードの各分配端子とは反対側端子を接続し、差動増幅回路の他方の入力端子（第２入力端子）に、第２ダイオード及び第３ダイオードの各分配端子とは反対側端子を接続するようにすれば、第１ハイブリッド回路の入力端子から入力された高周波信号を全波整流することができる。
【００２７】
また、このように、検波／整流回路に差動増幅回路を設けた場合、差動増幅回路の第１、第２入力端子には通常入力抵抗が設けられることから、その入力抵抗の抵抗値により、各ダイオードから各入力端子への高周波信号の入力特性を変化させることができる。
【００２８】
このため、請求項２又は請求項３に記載の検波／整流回路によれば、各ダイオードやハイブリッド回路に特性のバラツキがあっても、差動増幅回路の各入力端子に接続された入力抵抗の抵抗値を調整することにより、各ダイオードやハイブリッド回路の特性のバラツキを吸収し、出力特性を改善することができる。
【００２９】
次に、請求項４に記載の検波／整流回路においては、差動増幅回路がオペアンプにて構成されており、このオペアンプの非反転入力端子に接続されるダイオードには、非反転入力端子に接続される増幅率設定用の抵抗を介してバイアス電圧が印加される。
【００３０】
このため、請求項４に記載の検波／整流回路によれば、オペアンプの非反転入力端子に接続されるダイオードから、各ハイブリッド回路及び他方のダイオードを通って、オペアンプの反転入力端子に至る経路で電流が流れることになり、第１〜第４ダイオードのいずれのダイオードにもバイアス電流を流して、これら各ダイオードの感度（延いては、検波／整流効率）を高めることができる。
【００３１】
また、請求項５に記載の検波／整流回路においては、第１〜第４ダイオードの各分配端子とは反対側端子に、各ダイオードを通過した高周波信号成分を除去するための半円状若しくは扇形のラジアルスタブが設けられている。
【００３２】
このため、請求項５に記載の検波／整流回路によれば、各ハイブリッドの分配端子から第１〜第４ダイオードを通って高周波信号成分が漏れ出したとしても、その高周波信号成分をラジアルスタブにより除去することができ、各ダイオードからの出力を逆相電力合成するにより得られる検波／整流信号に高周波信号成分が重畳されるのを防止できる。
【００３３】
また次に、請求項６に記載の検波／整流回路は、請求項１に記載の検波／整流回路を、終端回路を外して複数段従属接続し、最終段の検波／整流回路を構成する第２ハイブリッド回路の通過端子を終端回路にて終端することにより構成される。
【００３４】
つまり、請求項６に記載の検波／整流回路では、請求項１に記載の検波／整流回路を複数段従属接続することにより、前段の検波／整流回路の第２ハイブリッド回路の通過端子に生じる反射信号成分を次段の検波／整流回路に入力し、再度検波／整流させることで、最終段の検波／整流回路に接続される終端回路で消費される反射信号の消費電力量（換言すれば電力損失）を抑制している。
【００３５】
このため、請求項６に記載の検波／整流回路によれば、請求項１に記載の検波／整流回路が複数段必要になるものの、その接続段数に応じて、高周波信号の検波／整流効率を高めることができるようになり、電力効率のよい検波／整流回路を実現できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態の検波／整流回路の構成を表す回路図である。
【図２】第１実施形態の検波／整流回路各部の特性を解析した結果を表す説明図である。
【図３】第２実施形態の検波／整流回路の構成を表す回路図である。
【図４】第３実施形態の検波／整流回路の構成を表す回路図である。
【図５】第１実施形態の変形例を表す回路図である。
【図６】検波／整流回路を電力変換器として利用する変形例を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、本実施形態の検波／整流回路には、検波若しくは整流対象となる高周波信号がカップリングコンデンサＣ１を介して入力される第１ハイブリッド回路１０と、第１ハイブリッド回路１０を通過した高周波信号が入力される第２ハイブリッド回路２０との、２つのハイブリッド回路が設けられている。
【００３８】
これら各ハイブリッド１０、２０は、入力端子Ｔｉ、第１分配端子Ｔ１、第２分配端子Ｔ２、及び通過端子Ｔｏからなる４つの端子部と、検波若しくは整流対象となる高周波信号の基準周波数において略１／４波長となる長さを有する４つの伝送線路とからなる。
【００３９】
そして、入力端子Ｔｉと通過端子Ｔｏとの間及び第１分配端子Ｔ１と第２分配端子Ｔ２との間は、伝送インピーダンスが高周波信号の入力経路と同じ基準値（本実施形態では５０Ω）に設定された一対の第１伝送線路Ｌ１にてそれぞれ接続され、入力端子Ｔｉと第１分配端子Ｔ１との間及び通過端子Ｔｏと第２分配端子Ｔ２との間は、伝送インピーダンスが基準値の略１／√２の値（本実施形態では３５Ω）に設定された一対の第２伝送線路Ｌ２にてそれぞれ接続されている。
【００４０】
つまり、本実施形態において、各ハイブリッド回路１０、２０は、一対の第１伝送線路Ｌ１と一対の第２伝送線路Ｌ２とを交互に連結することにより、矩形のリング状に形成されている。そして、第１伝送線路Ｌ１の伝送インピーダンスと第２伝送線路Ｌ２の伝送インピーダンスは、１：１／√２に設定されているので、各ハイブリッド回路１０、２０は、入力端子Ｔｉに入力された高周波信号を２分配して第１分配端子Ｔ１及び第２分配端子Ｔ２から出力する分配回路（所謂ハイブリッドリング）として機能する。
【００４１】
また、第２ハイブリッド回路２０の入力端子Ｔｉは、第１ハイブリッド回路１０の通過端子Ｔｏに接続されており、第２ハイブリッド回路２０の通過端子Ｔｏは、伝送インピーダンスの基準値（本実施形態では５０Ω）を有する終端抵抗Ｒ０を介して、高周波信号除去用のラジアルスタブＲＳ０に接続されている。
【００４２】
一方、第１ハイブリッド回路１０の第１分配端子Ｔ１及び第２分配端子Ｔ２には、それぞれ、検波／整流用のダイオードＤ１，Ｄ２のアノードが接続されており、これら各ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードには、高周波信号除去用のラジアルスタブＲＳ１、ＲＳ２が接続されている。
【００４３】
また、第２ハイブリッド回路２０の第１分配端子Ｔ１及び第２分配端子Ｔ２には、それぞれ、検波／整流用のダイオードＤ３，Ｄ４のカソードが接続されており、これら各ダイオードＤ３，Ｄ４のアノードには、高周波信号除去用のラジアルスタブＲＳ３、ＲＳ４が接続されている。
【００４４】
なお、高周波信号の入力経路、第１ハイブリッド回路１０、第２ハイブリッド回路２０、及び、ラジアルスタブＲＳ０〜ＲＳ４は、両面基板の片面に形成された導電体パターンにより構成されており、各ハイブリッド回路１０、２０は、高周波信号の入力経路から真っ直ぐ延びる延長線上に、各ハイブリッド回路１０、２０の一方の第１伝送線路Ｌ１を順次配置し、その第１伝送線路Ｌ１の両端から、延長線を挟んで異なる方向に一対の第２伝送線路Ｌ２を延設し、その延設された第２伝送線路Ｌ２の端部同士をもう一方の第１伝送線路Ｌ１で接続したものとして形成されている。
【００４５】
次に、第１ハイブリッド回路１０の各分配端子Ｔ１，Ｔ２にアノードが接続されたダイオードＤ１，Ｄ２のカソードは、それぞれ、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に接続されており、第２ハイブリッド回路２０の各分配端子Ｔ１，Ｔ２にカソードが接続されたダイオードＤ３，Ｄ４のアノードは、それぞれ、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続されている。
【００４６】
オペアンプＯＰ１は、差動増幅回路３０を構成するものであり、反転入力端子（−）と出力端子とが抵抗Ｒ６を介して接続されており、非反転入力端子（＋）には、抵抗Ｒ８を介して所定のバイアス電圧が印加されている。
【００４７】
このように構成された本実施形態の検波／整流回路においては、ハイブリッド回路１０，２０の分配端子Ｔ１，Ｔ２に、それぞれ、ダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されているため、各ハイブリッド回路１０、２０で２分配された高周波信号は、それぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ２或いはＤ３，Ｄ４にて検波／整流される。
【００４８】
そして、ハイブリッド回路１０、２０において、各分配端子Ｔ１，Ｔ２の出力インピーダンスとダイオードＤ１，Ｄ２或いはＤ３，Ｄ４の入力インピーダンスとが異なり、各分配端子Ｔ１，Ｔ２で高周波信号の一部が反射されたとしても、その反射信号は、通過端子Ｔｏ側に出力され、入力端子Ｔｉ側に戻ることはない。
【００４９】
従って、本実施形態の検波／整流回路によれば、従来のように整合回路を用いることなく、高周波信号がその入力経路に反射されてしまうのを防止することができる。また、高周波信号が入力経路に反射されると、電力効率が劣化するだけでなく、高周波信号の周波数特性にリップルが生じるが、本実施形態によれば、こうした問題も防止できる。
【００５０】
また、本実施形態の検波／整流回路によれば、整合回路を用いる必要がないので、検波／整流可能な高周波信号の周波数帯域が、整合回路の周波数特性で制限されるのを防止し、検波／整流可能な高周波信号の周波数帯域を広くすることができる。
【００５１】
また、ダイオードＤ１とＤ２、及び、ダイオードＤ３とＤ４は、各ハイブリッド回路１０，２０の分配端子Ｔ１，Ｔ２に、異なる極性で接続されるが、ダイオードＤ１，Ｄ２からの出力とダイオードＤ３，Ｄ４からの出力は、それぞれ、差動増幅回路３０を構成するオペアンプＯＰ１の反転入力端子及び非反転入力端子に入力され、差動増幅回路３０にて逆相電力合成されることから、第１ハイブリッド回路１０の入力端子Ｔｉに入力された高周波信号は、各ハイブリッド回路１０，２０に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４により全波整流されることになる。
【００５２】
このため、本実施形態の検波／整流回路によれば、各ハイブリッド回路１０，２０の第１分配端子Ｔ１及び第２分配端子Ｔ２と各ダイオードＤ１〜Ｄ４との接続点で高周波信号が反射することによって生じる出力低下を、上記逆相電力合成（換言すれば全波整流）によって低減することができ、延いては、検波／整流回路の電力効率を高めることができる。
【００５３】
また、上記のように、高周波信号の入力経路、第１ハイブリッド回路１０、第２ハイブリッド回路２０、及び、ラジアルスタブＲＳ０〜ＲＳ４は、両面基板の片面に形成された導電体パターンにより構成されるため、本実施形態の検波／整流回路は、カップリングコンデンサＣ１、ダイオードＤ１〜Ｄ４、抵抗Ｒ０〜Ｒ８、オペアンプＯＰ１等を、その導電体パターンが形成された基板面に実装することにより作製することができる。
【００５４】
そして、このようにすれば、基板にスルーホールを形成する必要がないので、回路パターンを小さくすることができ、しかも、両面基板の裏面をベタグランドとすることで、安定した特性が得られるようになる。
【００５５】
また、このオペアンプＯＰ１の非反転入力端子には、抵抗Ｒ８を介してバイアス電圧が印加されることから、ダイオードＤ３，Ｄ４及びＤ１，Ｄ２には、このバイアス電圧が順方向に印加されて、バイアス電流が流れることになる。このため、本実施形態によれば、各ダイオードＤ１〜Ｄ４の感度、延いては、検波／整流回路による検波／整流効率を、高めることができる。
【００５６】
また、各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、差動増幅回路３０を構成するオペアンプＯＰ１の各入力端子に、抵抗（所謂入力抵抗）Ｒ１〜Ｒ４を介して接続されるため、各ダイオードＤ１〜Ｄ４に特性のバラツキがある場合には、この入力抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を個々に調整することで、各ダイオードＤ１〜Ｄ４の特性のバラツキによる出力特性の劣化を改善できる。
【００５７】
また更に、各ダイオードＤ１〜Ｄ４には容量があるので、各ダイオードＤ１〜Ｄ４から高周波信号成分が漏れ出すことがあるが、本実施形態では、各ダイオードＤ１〜Ｄ４の出力側に高周波信号除去用の扇形のラジアルスタブＲＳ１〜ＲＳ４が設けられているので、ダイオードＤ１〜Ｄ４から差動増幅回路３０への出力信号に高周波信号成分が重畳されるのを防止できる。
【００５８】
なお、上記ダイオードＤ１〜Ｄ４の内、ダイオードＤ１は本発明の第１ダイオードに、ダイオードＤ２は本発明の第２ダイオードに、ダイオードＤ３は本発明の第３ダイオードに、ダイオードＤ４は本発明の第４ダイオードに、それぞれ相当する。
（回路特性の解析）
本実施形態の検波／整流回路によれば、整合回路の代わりに、ハイブリッド回路１０，２０を用いているので、ダイオードＤ１〜Ｄ４と各ハイブリッド回路１０，２０との接続点で、高周波信号の一部が反射されたとしても、その反射信号は入力端子Ｔｉ側に戻ることはない筈であるが、この効果を確認するために、本実施形態の検波／整流回路各部の高周波信号入力端（図２に示すＰｏｒｔ１）からの結合量、及び、高周波信号入力端（図２に示すＰｏｒｔ１）からの反射量を、電磁界シミュレーションにより解析した。
【００５９】
その解析に用いた回路パターン及び解析結果は図２に示す通りである。
すなわち、このシミュレーションでは、検波若しくは整流対象となる高周波信号は、中心周波数が７６．５ＧＨｚで、その帯域幅が±９ＧＨｚのミリ波（つまり、６７．５ＧＨｚ〜８５．５ＧＨｚのミリ波）であるとして、高周波信号の入力端（Ｐｏｒｔ１）からの第１ハイブリッド回路１０までの入力経路の長さを、その高周波信号の略中心周波数に対応した基準波長λｇの約１／２（約０．８４ｍｍ）とし、各ハイブリッド回路１０、２０の第１伝送線路Ｌ１及び第２伝送線路Ｌ２の長さを、約λｇ／４（約０．４２ｍｍ若しくは約０．４０ｍｍ）とし、裏面がベタグランドとなっている両面基板の表面に回路パターンを形成したものを利用した。
【００６０】
そして、シミュレーションでは、各ダイオードＤ１〜Ｄ４が接続される各ハイブリッド回路１０，２０の分配端子を、それぞれ、Ｐｏｒｔ２〜Ｐｏｒｔ５とし、終端抵抗Ｒ０が接続される第２ハイブリッド回路２０の通過端子ＴｏをＰｏｒｔ６とし、これら各Ｐｏｒｔ２〜Ｐｏｒｔ６におけるＰｏｒｔ１からの結合量と、Ｐｏｒｔ１から入力経路に反射される高周波信号の反射量とを、中心周波数７６．５ＧＨｚ、最小周波数６７．５ＧＨｚ、最大周波数８５．５ＧＨｚで、それぞれ評価した。
【００６１】
また、このシミュレーションは、各Ｐｏｒｔ１〜Ｐｏｒｔ６に接続される電子部品（高周波信号の入力回路、ダイオードＤ１〜Ｄ４、終端抵抗Ｒ０等）のインピーダンスが全て基準値（５０Ω）である場合と、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ６に接続される電子部品（高周波信号の入力回路、終端抵抗Ｒ０）のインピーダンスは基準値（５０Ω）で、Ｐｏｒｔ２〜Ｐｏｒｔ５に接続されるダイオードＤ１〜Ｄ４のインピーダンスが基準値とは大きく異なる６Ωである場合との２つの条件下で行った。
【００６２】
その結果、何れの条件下でも、Ｐｏｒｔ１からの高周波信号の反射量を充分小さくできることが確認できた。
一方、ダイオードＤ１〜Ｄ４のインピーダンスが基準値（５０Ω）から外れた６Ωである場合は、Ｐｏｒｔ２〜Ｐｏｒｔ５での反射が大きくなるため、ダイオードＤ１〜Ｄ４のインピーダンスが基準値（５０Ω）である場合に比べ、Ｐｏｒｔ１に対するＰｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３の結合量が小さくなり、Ｐｏｒｔ４〜Ｐｏｒｔ６の結合量が大きくなる。
【００６３】
しかし、終端抵抗Ｒ０で消費される電力量を表すＰｏｒｔ６での結合量は、中心周波数（７６．５ＧＨｚ）で４２％、最小周波数（６７．５ＧＨｚ）で３８．１％、最大周波数（８５．５ＧＨｚ）で３７．１％となっている。
【００６４】
このため、本実施形態の検波／整流回路によれば、電力効率を、広帯域に渡って所定値（略６０％）に保持できることが判る。
［第２実施形態］
次に、図３は本発明が適用された第２実施形態の検波／整流回路の構成（差動増幅回路３０を除く）を表している。
【００６５】
本実施形態の検波／整流回路は、上記第１実施形態において、第１，第２ハイブリッド回路１０，２０とダイオードＤ１〜Ｄ４とラジアルスタブＲＳ１〜ＲＳ４により構成される検波／整流回路の基本回路を、カップリングコンデンサＣ２を介して前後２段に配置し、後段の基本回路を構成する第２ハイブリッド回路２０の通過端子Ｔｏを、終端抵抗Ｒ０を介して終端することにより構成されている。
【００６６】
また、カップリングコンデンサＣ２を挟んで前段に配置される基本回路と、後段に配置される基本回路とでは、ダイオードＤ１〜Ｄ４の向き（極性）がそれぞれ逆方向になっており、前後の基本回路においてそれぞれ第２ハイブリッド回路２０に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ３，Ｄ４の出力を共通の信号線にて接続し、前段の基本回路において第１ハイブリッド回路１０に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２を、差動増幅回路３０を構成するオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に接続し、後段の基本回路において第１ハイブリッド回路１０に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２を、差動増幅回路３０を構成するオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続するようにされている。
【００６７】
このように構成された本実施形態の検波／整流回路によれば、前段の基本回路において第２ハイブリッド回路２０の通過端子Ｔｏに生じる反射信号成分が、後段の基本回路に入力され、後段の基本回路にて再度検波／整流されることになる。この結果、後段の基本回路に接続される終端抵抗Ｒ０で消費される反射信号の消費電力量（換言すれば電力損失）を抑制することができる。
【００６８】
よって、第２実施形態の検波／整流回路によれば、第１実施形態の検波／整流回路に比べ、第１，第２ハイブリッド回路１０，２０とダイオードＤ１〜Ｄ４とラジアルスタブＲＳ１〜ＲＳ４とにより構成される基本回路の数が増えるものの、２つの基本回路で２段階に高周波信号を検波／整流するので、検波／整流回路の電力効率を高めることができる。
［第３実施形態］
次に、図４は本発明が適用された第３実施形態の検波／整流回路の構成を表している。
【００６９】
本実施形態の検波／整流回路は、基本的には、図１に示した第１実施形態の検波／整流回路と同様の構成をしており、第１実施形態と異なる点は、ダイオードＤ２及びＤ４を、第１ダイオードＤ１及びＤ３とは逆極性で各ハイブリッド回路１０、２０へ接続し、ダイオードＤ２の分配端子Ｔ２とは反対側の端子（つまりアノード）を、抵抗Ｒ４を介してオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続し、ダイオードＤ４の分配端子Ｔ２とは反対側の端子（つまりカソード）を、抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に接続した点である。
【００７０】
このように構成された本実施形態の検波／整流回路によれば、第１ハイブリッド回路１０におけるダイオードＤ１，Ｄ２の接続方向、及び、第２ハイブリッド回路２０におけるダイオードＤ３，Ｄ４の接続方向が異なるものの、ダイオードＤ２のアノードがオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続され、ダイオードＤ４のカソードがオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に接続されることから、上記実施形態と同様、第１ハイブリッド回路１０の入力端子Ｔｉに入力された高周波信号を、ダイオードＤ１〜Ｄ４及び差動増幅回路３０により全波整流して、検波／整流回路の電力効率を高めることができる。
【００７１】
ところで、第２ハイブリッド回路２０には、第１ハイブリッド回路１０のダイオードＤ１，Ｄ２で反射した高周波信号が入力されることから、第２ハイブリッド回路の分配端子Ｔ１，Ｔ２から出力される高周波信号の電力は、第１ハイブリッド回路１０の分配端子Ｔ１，Ｔ２から出力される高周波信号の電力よりも低くなる。このため、第１実施形態では、オペアンプＯＰ１の各入力端子（＋，−）への入力電力のバランスが崩れ、整流効率（延いては電力効率）が低下することも考えられる。
【００７２】
これに対し、本実施形態では、オペアンプＯＰ１の各入力端子（＋，−）に、第１ハイブリッド回路１０及び第２ハイブリッド回路２０の第１分配端子Ｔ１からの出力と、第１ハイブリッド回路１０及び第２ハイブリッド回路２０の第２分配端子Ｔ２からの出力とが入力されることから、オペアンプＯＰ１の各入力端子（＋，−）への入力電力のバランスがとれて、整流効率（延いては電力効率）を高めることができる、といった効果も期待できる。
【００７３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、上記各実施形態においては、高周波信号の入力経路から真っ直ぐ延びる延長線上に、各ハイブリッド回路１０，２０の一方の第１伝送線路Ｌ１を順次配置し、各第１伝送線路Ｌ１の両端から、第１線路Ｌ１毎に異なる方向にそれぞれ一対の第２伝送線路Ｌ２を延設し、その一対の第２伝送線路Ｌ２の端部同士をもう一方の第１伝送線路Ｌ１で接続することにより、一対のハイブリッド回路１０，２０を基板上に形成するものとして説明した。
【００７４】
しかし、この種のハイブリッド回路（分配回路を構成するハイブリッドリング）においては、通常、高周波信号の入力経路から真っ直ぐ延びる延長線上に、第２伝送線路Ｌ２を配置して、その先端を第１分配端子Ｔ１とするようにされている。
【００７５】
これは、高周波信号の入力経路に対してハイブリッド回路をこのように配置すると、ハイブリッド回路の設計周波数において、分配端子Ｔ１，Ｔ２での結合量の位相差を略設計値（９０°）にすることができるためである。
【００７６】
このため、上記実施形態のようにハイブリッド回路を形成すると、ハイブリッド回路の設計周波数において、分配端子Ｔ１，Ｔ２での結合量の位相差が例えば８０°となって、設計値からずれてしまうことが考えられる。
【００７７】
本実施形態の検波／整流回路は、検波／整流可能な高周波信号の周波数帯域を広くすることができるので、上記のように分配端子Ｔ１，Ｔ２での結合量の位相差が多少ずれても、特に問題になることはないが、このずれを考慮して、第１ハイブリッド回路１０に接続される高周波信号の入力経路を、図５に示すように形成してもよい。
【００７８】
すなわち、図５に示す検波／整流回路は、図１に示した第１実施形態の検波整流回路において、第１ハイブリッド回路１０の入力端子Ｔｉに、第２伝送線路から真っ直ぐ延びる入力経路Ｌｉｎを接続し、この入力経路Ｌｉｎの先端に、外部から高周波信号を入力するための入力経路を直交するように接続したものである。なお、図５では、入力経路Ｌｉｎの長さは、第２伝送線路Ｌ２と略同じ長さ（略１／４波長）となっている。
【００７９】
そして、検波／整流回路への高周波信号の入力経路をこのように構成すれば、第１ハイブリッド回路１０において、その設計周波数における分配端子Ｔ１，Ｔ２での結合量の位相差を略設計値（９０°）にすることができるようになる。
【００８０】
また、第２実施形態では、第１，第２ハイブリッド回路１０，２０とダイオードＤ１〜Ｄ４とラジアルスタブＲＳ１〜ＲＳ４とにより構成される基本回路を、前後２段に配置するものとして説明したが、この基本回路の数を更に増加することにより、検波／整流回路の電力効率をより高めることができる。
【００８１】
一方、上記各実施形態では、第１，第２ハイブリッド回路１０，２０とダイオードＤ１〜Ｄ４とラジアルスタブＲＳ１〜ＲＳ４とにより構成される基本回路、若しくは、この基本回路を前後２段に接続した多段回路に対し、差動増幅回路３０を設け、この差動増幅回路３０にて、各ダイオードＤ１〜Ｄ４からの出力を逆相電力合成するものとして説明したが、例えば、図６に示すように、差動増幅回路３０に代えて、一対の蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂを設けるようにしてもよい。
【００８２】
つまり、各ダイオードＤ１〜Ｄ４からの出力を、両面基板の裏面のベタグランドと同電位のグランドラインに一端が接続された蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂの他端に接続することで、蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂを充電し、その充電電圧＋Ｖ、−Ｖを、蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂの他端に接続されたＤＣ出力端子から出力するようにしてもよい。
【００８３】
この場合、各ダイオードＤ１〜Ｄ４からの出力は、蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂにて逆相電力合成され、各蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂを、それぞれ逆極性で充電することができるようになる。
【００８４】
そして、検波／整流回路をこのように構成した場合、例えば、図６に示すように、検波／整流回路への高周波信号の入力経路に同軸入力端子を設け、この入力端子に、同軸ケーブルを介して、パラボラアンテナの一次放射器を接続すれば、パラボラアンテナにて受信された高周波信号を整流して蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂに充電し、その充電電圧（電力）をＤＣ出力端子から外部負荷に出力する電力変換器として使用することができ、延いては、高周波信号の無線伝送によって電力伝送を行う宇宙発電や非接触給電に利用することができるようになる。
【００８５】
なお、図６に示す検波／整流回路は、図３に示した第２実施形態の検波／整流回路において、差動増幅回路３０の代わりに、一端がグランドラインに接続された一対の蓄電用コンデンサＣａ、Ｃｂを設けたものであり、差動増幅回路３０の反転入力端子（−）に接続される側のダイオードＤ１，Ｄ２の出力（カソード）を、蓄電用コンデンサＣａの他端に接続し、差動増幅回路３０の非反転入力端子（＋）に接続される側のダイオードＤ１，Ｄ２の出力（アノード）を、蓄電用コンデンサＣｂの他端に接続することにより構成されている。
【符号の説明】
【００８６】
１０…第１ハイブリッド回路、２０…第２ハイブリッド回路、Ｔｉ…入力端子、Ｔｏ…通過端子、Ｔ１…第１分配端子、Ｔ２…第２分配端子、Ｌ１…第１伝送線路、Ｌ２…第２伝送線路、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード、Ｒ０…終端抵抗、ＲＳ０〜ＲＳ４…ラジアルスタブ、Ｃ１，Ｃ２…カップリングコンデンサ、３０…差動増幅回路、ＯＰ１…オペアンプ、Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８…抵抗、Ｌｉｎ…入力経路、Ｃａ，Ｃｂ…蓄電用コンデンサ。
【図１】
2011130430.tif 000003
【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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