(57)【要約】      （修正有）【課題】回路の規模を大きくすることなく、また、大きな電力損失の発生を回避しながら、広いダイナミックレンジを実現する検波回路を提供する。【解決手段】検波回路は、ヘテロダイン方式を用いて受信した信号の検波電圧を検知する第１の検波ダイオード１１０と、ヘテロダイン方式を用いて受信した信号からイメージ信号を通過させるフィルタ１２０と、フィルタ１２０を通過したイメージ信号の検波電圧を検知する第２の検波ダイオード１３０と、第２の検波ダイオード１３０が検知した検波電圧と所定の閾値とを比較し、比較の結果に基づいて、第１の検波ダイオード１１０が検知した検波電圧の変動分をその閾値から差し引いた電圧と、第２の検波ダイオード１３０が検知した検波電圧とのいずれか一方を出力する電圧制御器１４０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘテロダイン方式を用いて受信した信号の検波電圧を検知する第１の検波ダイオードと、
前記信号からイメージ信号を通過させるフィルタと、
前記フィルタを通過したイメージ信号の検波電圧を検知する第２の検波ダイオードと、
前記第２の検波ダイオードが検知した検波電圧と所定の閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記第１の検波ダイオードが検知した検波電圧の変動分を前記閾値から差し引いた電圧と、前記第２の検波ダイオードが検知した検波電圧とのいずれか一方を出力する電圧制御器とを有する検波回路。
【請求項２】
請求項１に記載の検波回路において、
前記電圧制御器は、前記第２の検波ダイオードが検知した検波電圧が前記閾値以上である場合、前記第２の検波ダイオードが検知した検波電圧を出力し、前記第２の検波ダイオードが検知した検波電圧が前記閾値よりも小さな値である場合、前記第１の検波ダイオードが検知した検波電圧の変動分を前記閾値から差し引いた電圧を出力する検波回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検波回路において、
前記閾値は、前記第２の検波ダイオードにおける検波電圧のダイナミックレンジの下限値である検波回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の検波回路において、
前記フィルタは、前記信号から所望信号と局部発信信号とをリジェクトして前記イメージ信号を通過させる検波回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
増幅器の出力レベルを広いレンジで正確に制御するためには、増幅器の出力信号レベルの変化を正確に検波するための回路を構成する必要がある。特に、無線信号を扱う装置の性能を向上させるためには、装置出力のダイナミックレンジを拡大する必要がある。しかしながら、ダイナミックレンジの上限値および下限値は、検波ダイオードの製造プロセスで決まっているため、その特性を改善することは容易ではない。
【０００３】
また、入力電力のダイナミックレンジを拡大する方法として、複数の整流回路、電圧電流変換回路、電圧増幅器、対数増幅器を搭載した送信回路を用いる方法が提案されている。このような外部回路を用いて検波ダイオードへの入力レベルをコントロールすることで、入力電力のダイナミックレンジを拡大する回路や、検波ダイオードを複数組み合わせた回路などを用いる方法が考えられる。しかしながら、このような外部回路を用いた回路構成である場合、全体の回路規模が大きくなってしまってしまう。また、外部回路の制御が複雑になってしまう。
【０００４】
そこで、増幅器から出力された信号（出力レベル）を２つの結合回路へ分配し、それぞれの結合回路から出力された信号について、増幅器からの出力レベルが小さな場合に検波電圧にリニアリティを持つ検波回路と、増幅器からの出力レベルが大きな場合に検波電圧にリニアリティを持つ検波回路とを用いて検波を行う回路が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−０４８３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された回路においては、増幅器からの出力信号を、電力出力以外に２つの結合回路へ分配する。そのため、本来最重要である電力出力の出力レベルが下がってしまい、大きな電力損失が生じてしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決する検波回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の検波回路は、
ヘテロダイン方式を用いて受信した信号の検波電圧を検知する第１の検波ダイオードと、
前記信号からイメージ信号を通過させるフィルタと、
前記フィルタを通過したイメージ信号の検波電圧を検知する第２の検波ダイオードと、
前記第２の検波ダイオードが検知した検波電圧と所定の閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記第１の検波ダイオードが検知した検波電圧の変動分を前記閾値から差し引いた電圧と、前記第２の検波ダイオードが検知した検波電圧とのいずれか一方を出力する電圧制御器とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明においては、回路の規模を大きくすることなく、また、大きな電力損失の発生を回避しながら、検波回路の広いダイナミックレンジを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の検波回路の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の検波回路の第２の実施の形態を示す図である。
【図３】図２に示した第１の検波ダイオードの入力信号の振幅の一例を示す図である。
【図４】図２に示した第２の検波ダイオードの入力信号の振幅の一例を示す図である。
【図５】図２に示した第２の検波ダイオードの入力レベルに対する検波電圧Ｖｉの特性の一例を示すグラフである。
【図６】図２に示した第１の検波ダイオードの入力レベルに対する検波電圧Ｖｒの特性の一例を示すグラフである。
【図７】図２に示した検波ダイオードと検波電圧Ｖｔｏｔａｌとの関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、ヘテロダイン方式を用いて受信した信号のうち、送信機において不要波とされるイメージ信号を利用して、複雑な回路や制御などを必要としない検波回路を構成し、検波電圧のダイナミックレンジ拡大を実現する。高周波の送信回路で用いるイメージキャンセルミキサは、局部発振信号（以下、ＬＯ信号と称する）の周波数と、ＬＯ信号と位相が９０°異なる中間周波数信号（以下、ＩＦ信号と称する）の周波数とを合成して所望の周波数信号を出力する回路である。理想的なイメージキャンセルミキサでは、不要波であるイメージ信号は出力されない。しかしながら、現実的にはイメージキャンセルミキサに入力されるＩＦ信号の位相差にズレがあるため、所望信号よりも抑制されたイメージ信号も出力されてしまう。イメージ信号の出力レベルは、イメージキャンセルミキサの性能に基づいて決まり、イメージ信号が原因として検波回路が誤動作しない程度である。一般的には、所望信号とＬＯ信号とのＤ／Ｕ比は１０ｄＢ以上を見込める。このＤ／Ｕ比は、妨害波と希望波とのレベル差である。このイメージ信号と所望信号とのレベル差を利用して、装置出力レベルの低い動作点では所望信号を用いてレベル検波し、装置出力レベルの高い動作点ではイメージ信号を用いてレベル検波する。これにより、一般的な検波回路ではレベルが低くて検波できなかった動作点でも電波できるようになり、ダイナミックレンジを拡大することが可能となる。
【００１２】
以下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。
（第１の実施の形態）
【００１３】
図１は、本発明の検波回路の第１の実施の形態を示す図である。本形態における検波回路は図１に示すように、検波ダイオード１１０と、フィルタ１２０と、検波ダイオード１３０と、電圧制御器１４０を有する。なお、図１には、本発明の検波回路が具備する構成要素のうち、本実施の形態に関わる主要な構成要素の一例を示す。
【００１４】
検波ダイオード１１０は、ヘテロダイン方式を用いて受信した信号の検波電圧を検知する第１の検波ダイオードである。
フィルタ１２０は、ヘテロダイン方式を用いて受信した信号からイメージ信号を通過させる。
検波ダイオード１３０は、フィルタ１２０を通過したイメージ信号の検波電圧を検知する第２の検波ダイオードである。
電圧制御器１４０は、検波ダイオード１３０が検知した検波電圧と所定の閾値とを比較する。電圧制御器１４０は、比較の結果に基づいて、検波ダイオード１１０が検知した検波電圧の変動分を閾値から差し引いた電圧と、検波ダイオード１３０が検知した検波電圧とのいずれか一方を出力する。
【００１５】
このように、２つの検波ダイオードを用いて、一方の検波ダイオードが、ヘテロダイン方式を用いて受信した信号の検波電圧を検知し、他方の検波ダイオードにはフィルタで通過したイメージ信号の検波電圧を検知し、検波電圧が所定の閾値よりも小さな値であるか大きな値であるかに基づいて、検波電圧を出力する。そのため、回路の規模を大きくすることなく、また、大きな電力損失の発生を回避しながら、検波回路の広いダイナミックレンジを実現することができる。
（第２の実施の形態）
【００１６】
図２は、本発明の検波回路の第２の実施の形態を示す図である。本形態における検波回路は図２に示すように、ＩＦ信号の入力ポート１と、ＬＯ信号（局部発振信号）の入力ポート２と、イメージキャンセルミキサ３と、ドライバアンプ４と、信号レベル可変用のアッテネータ５と、パワーアンプ６と、信号の出力ポート７と、カプラ８と、終端抵抗９と、検波ダイオード１０と、コンデンサ１２と、電圧制御器１３と、ＢＰＦ１４と、検波ダイオード１５と、コンデンサ１７とを有する。
【００１７】
ＩＦ信号の入力ポート１は、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を入力する入力端子である。
ＬＯ信号の入力ポート２は、ＬＯ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）信号を入力する入力端子である。
イメージキャンセルミキサ３は、ＩＦ信号とＬＯ信号とを合成し、所望信号を出力する。このとき、イメージキャンセルミキサ３は、所望信号と比較して抑制されたイメージ信号およびＬＯ信号も出力する。
ドライバアンプ４、信号レベル可変用のアッテネータ５およびパワーアンプ６は、信号を増幅したり減衰させたりして、そのレベルを調整する。
信号の出力ポート７は、出力信号を出力するための出力端子である。
カプラ８は、出力信号のレベルを検波するためにパワーアンプ６が出力した出力信号を検波回路に取り出す。
終端抵抗９は、検波回路の終端抵抗である。
検波ダイオード１０は、所望信号を検波するための第１の検波ダイオードである。
コンデンサ１２は、検波ダイオード１０の出力である検波電圧Ｖｒ１１のノイズ除去等のための接地コンデンサである。
ＢＰＦ１４は、所望信号とＬＯ信号とを遮蔽して（リジェクトして）イメージ信号を通過させるバンドパスフィルタである。
検波ダイオード１５は、ＢＰＦ１４を通過したイメージ信号を検波するための第２の検波ダイオードである。
コンデンサ１７は、検波ダイオード１５の出力である検波電圧Ｖｉ１６のノイズ除去等のための接地コンデンサである。
電圧制御器１３は、検波ダイオード１５が検知した検波電圧と所定の閾値とを比較する。電圧制御器１３は、比較の結果に基づいて、検波ダイオード１１が検知した検波電圧の変動分を閾値から差し引いた電圧と、検波ダイオード１５が検知した検波電圧とのいずれか一方を出力する。具体的には、電圧制御器１３は、検波ダイオード１５が検知した検波電圧が所定の閾値以上である場合、検波ダイオード１５が検知した検波電圧を出力し、検波ダイオード１５が検知した検波電圧が閾値よりも小さな値である場合、検波ダイオード１０が検知した検波電圧の変動分を閾値から差し引いた電圧を出力する。この閾値は、検波ダイオード１５における検波電圧のダイナミックレンジの下限値である。なお、この電圧制御器１３は、ハードウェアの回路から構成されているものであっても良いし、上記の手順が含まれるコンピュータプログラムが実行されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）から構成されるものであっても良い。
【００１８】
図３は、図２に示した検波ダイオード１０の入力信号の振幅の一例を示す図である。図２に示した検波ダイオード１０には図３に示すように、所望信号に対して十分にＤ／Ｕ比が取れたイメージ信号とＬＯ信号とが入力される。そのため、検波ダイオード１０は、所望信号の出力レベルのみを検波電圧Ｖｒ１１として検出することができる。
【００１９】
図４は、図２に示した検波ダイオード１５の入力信号の振幅の一例を示す図である。図２に示した検波ダイオード１５には図４に示すように、前段に所望信号およびＬＯ信号をリジェクトするＢＰＦ１４が設けられているため、イメージ信号に対して十分にＤ／Ｕ比が取れた所望信号とＬＯ信号とが入力される。そのため、検波ダイオード１５は、イメージ信号の出力レベルのみを検波電圧Ｖｉ１６として検出することができる。
【００２０】
図５は、図２に示した検波ダイオード１５の入力レベルに対する検波電圧Ｖｉの特性の一例を示すグラフである。図５に示すように、検波ダイオード１５における検波電圧のダイナミックレンジの上限値Ｖｉ＿ｍａｘの入力信号レベルをＰｉ＿ｍａｘとし、下限値Ｖｉ＿ｍｉｎの入力信号レベルをＰｉ＿ｍｉｎとする。検波電圧ＶｉがＶｉ＿ｍａｘ以上またはＶｉ＿ｍｉｎ以下の領域では、検波電圧Ｖｉが非線形特性となり、正確に信号レベルを検波できない。そのため、その領域は検波不可領域となる。また、検波ダイオード１５の入力レベルがＰｉ＿ｍｉｎになったときの検波電圧ＶｉをＶｒｅｆとする。
【００２１】
図６は、図２に示した検波ダイオード１１の入力レベルに対する検波電圧Ｖｒの特性の一例を示すグラフである。図６に示すように、検波ダイオード１１における検波電圧のダイナミックレンジの上限値Ｖｒ＿ｍａｘの入力信号レベルをＰｒ＿ｍａｘとし、下限値Ｖｒ＿ｍｉｎの入力信号レベルをＰｒ＿ｍｉｎとする。検波電圧ＶｒがＶｒ＿ｍａｘ以上またはＶｒ＿ｍｉｎ以下の領域では、検波電圧Ｖｒが非線形特性となり、正確に信号レベルを検波できない。そのため、その領域は検波不可領域となる。
【００２２】
図２に示した電圧制御器１３は、装置出力レベルの高い動作点では検波ダイオード１５が検知した検波電圧Ｖｉ１６を出力させ、検波電圧Ｖｉ１６がＶｉ＿ｍｉｎ（Ｖｒｅｆ）になった場合、検波電圧Ｖｒ１１の変動分ΔＶｒをＶｉ＿ｍｉｎから減算して出力する。
【００２３】
図７は、図２に示した検波ダイオード１１，１５と検波電圧Ｖｔｏｔａｌ１８との関係の一例を示すグラフである。一般的な検波回路では、出力検波電圧のダイナミックレンジがＰｉ＿ｍａｘ〜Ｐｉ＿ｍｉｎとなっている。一方、本形態では、出力検波電圧のダイナミックレンジが、Ｐｉ＿ｍａｘ〜Ｐｉ＿ｍｉｎに加えてＰｉ＿ｍｉｎ〜Ｐｒ＿ｍｉｎの検波電圧ダイナミックレンジが加算されている。その分、本形態では、一般的な検波回路よりも広いダイナミックレンジで検波電圧を検出することが可能となる。電圧制御器１３がＶｉ＿ｍｉｎになった時にＶｒｅｆを基準にして、検波電圧Ｖｒ１１の変動分ΔＶｒをＶｉ＿ｍｉｎから減算して出力する。これにより、イメージキャンセルミキサ３から出力されたイメージ信号の個体ばらつきに起因して、検波電圧Ｖｒがばらついて電圧が上下したとした場合であっても、Ｖｉ＿ｍａｘからＶｒ＿ｍｉｎまで検波電圧の線形特性を保つことができる。
【００２４】
イメージ信号で検波電圧を検出して、検出信号が微小すぎて信号検波できない領域になった時に、所望信号を検波する回路の検波電圧を検出することで、一般的な検波回路よりもイメージキャンセル比の分ダイナミックレンジを広げることができる。イメージ信号レベルはイメージキャンセルミキサならばイメージキャンセル比１０ｄＢ以上を見込めるため、本発明の回路構成を用いることで、検波電圧のダイナミックレンジを１０ｄＢ以上、改善することが可能となる。このように、本発明においては、装置の出力レベルに応じて所望信号とイメージ信号とをそれぞれ検波する検波回路を構成することで、回路規模が小さく、複雑な制御の不要な広いダイナミックレンジを有する検波回路を実現することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１    ＩＦ信号の入力ポート
２    ＬＯ信号の入力ポート
３    イメージキャンセルミキサ
４    ドライバアンプ
５    アッテネータ
６    パワーアンプ
７    出力ポート
８    カプラ
９    終端抵抗
１０，１５，１１０，１３０    検波ダイオード
１１    検波電圧Ｖｒ
１２，１７    コンデンサ
１３，１４０    電圧制御器
１４    ＢＰＦ
１６    検波電圧Ｖｉ
１８    検波電圧Ｖｔｏｔａｌ
１２０    フィルタ
【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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