(57)【要約】【課題】信号のレベルを検出するレベル検出回路において、例えば、高周波信号のレベルを高精度に検出する。【解決手段】入力端１１と出力端１２との間に設けられた変流器２１の１次側の線路と、例えば変流器２１よりも出力端１２の側の点に接続されて設けられた２個のコンデンサ２２、２３と、変流器２１の２次側の線路の両端を接続する２個の抵抗３１、４１と、２個のコンデンサ２２、２３の接続点と２個の抵抗３１、４１の接続点とを接続する線路と、変流器２１の２次側の線路の一端（ノードＰ１）から進行波のレベルを出力するための回路素子３２〜３６と、変流器２１の２次側の線路の他端（ノードＰ２）から反射波のレベルを出力するための回路素子４２〜４６とを備えた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号のレベルを検出するレベル検出回路において、
入力端と出力端との間に設けられた変流器の１次側の線路と、
２個のコンデンサと、
前記変流器の２次側の線路の両端を接続する２個の抵抗と、
前記２個のコンデンサの接続点と前記２個の抵抗の接続点とを接続する線路と、
前記変流器の２次側の線路の一端から進行波のレベルを出力するための回路素子と、
前記変流器の２次側の線路の他端から反射波のレベルを出力するための回路素子と、
を備えたことを特徴とするレベル検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、送信機のレベル検出回路に関し、特に、高周波信号のレベル（例えば、電力）を高精度に検出することが可能なレベル検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１には、送信機１からの出力電力を検出する系統の一例を示してある。なお、ここでは、後述する本発明の実施例で参照する図１を用いて説明するが、本発明を不要に限定する意図は無い。
送信機１から出力される高周波信号の電力（高周波電力）は、通常、スイッチ３を介して、アンテナ４又はダミー負荷５へ出力される。
ここで、送信機１の出力インピーダンスが５０Ω（オーム）であるとすると、送信機１からの出力を５０Ωのダミー負荷５へ接続した場合には、高周波電力が全てダミー負荷５で消費され、送信機１からの出力において電力の反射は生じない。
【０００３】
しかしながら、送信機１からの出力をアンテナ４ヘ接続した場合には、アンテナ４の負荷は常に５０Ωであるとは限らず、外囲条件によってインピーダンスＺが変化するため、送信機１からの出力において電力の反射が生じる場合がある。
【０００４】
図３には、送信機１とスイッチ３との間に設けられた電力検出器２を構成する電力検出回路の構成例を示してある。
入力端（ＲＦ  ＩＮ）５１から入力された高周波電力が変流器（ＣＴ：Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）６１を通って出力端（ＲＦ  ＯＵＴ）５２から出力される。このとき、コンデンサ（Ｃ１１）７１とコンデンサ（Ｃ１２）７２及びコンデンサ（Ｃ１３）８１とコンデンサ（Ｃ１４）８２によって、高周波電力が電圧として取り出される。一方、変流器６１を通った高周波電流は、２次側の抵抗（Ｒ１１）７３及び抵抗（Ｒ１２）８３を介して電圧として取り出される。コンデンサ７１、７２、８１、８２と変流器６１によって取り出された電圧は、それぞれ、ダイオード（Ｄ１１）７４、（Ｄ１２）８４の両端において比較され、ノードＰ１１、Ｐ１２において比較結果として出力される。ここで、抵抗（Ｒ１３）７５とコンデンサ（Ｃ１５）７６及び抵抗（Ｒ１４）８５とコンデンサ（Ｃ１６）８６によって構成されるＬＰＦによって高周波電圧の通過が阻止されるため、Ｖｆ端、Ｖｒ端にはそれぞれＤ１１、Ｄ１２によって検波されたＤＣ成分のみが出力される。ここで、Ｖｆ端は進行波電圧、Ｖｒ端は反射波電圧の出力点を表している。
【０００５】
今、高周波ライン上に反射がない場合、Ｄ１２両端においてＣＴによって取り出された電圧の振幅とコンデンサから取り出された電圧の振幅が等しくなるよう、Ｒ及びＣの定数を調整する。このとき、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにＣＴの両端（Ｄ１１、Ｄ１２のアノード側）電圧は１８０°逆位相となっているため、ダイオードの整流特性により図４（ｃ）、（ｄ）のようにＰ１１、Ｐ１２共に高周波成分に変化は無いが、Ｐ１１のみＤＣ成分が発生する。したがって、Ｖｆ点にはＤ１１とＣ１５によって整流、平滑されたＤＣ電圧が出力されるのに対し、Ｖｒ点ではＲ１４とＣ１６によって高周波電圧が阻止されるため電圧が出力されない。
一方、高周波ライン上に反射がある場合、例えば入力インピーダンスに対し負荷インピーダンスが半分になった状態では、高周波電圧は約２／３倍、高周波電流は約４／３倍となるため、図５（ａ）、（ｂ）に示すとおりＤ１１、Ｄ１２のカソード側が２／３倍、アノード側が４／３倍の電圧となる。したがって、図５（ｃ）、（ｄ）で示すとおりＰ１１、Ｐ１２共にＤＣ成分が発生し、Ｖｆ点には無反射の場合と同等のＤＣ電圧が出力され、Ｖｒ点にはＶｆ点の１／３のＤＣ電圧が出力される、いわゆるＶＳＷＲ＝２の状態であることがわかる。
【０００６】
なお、従来技術の一例として、出力電力が規定値以下となる低出力電力時においても、正確に不整合状態を検出して整合回路における不具合を解消することができる送信機が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３０９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図３に示されるような電力検出回路では、コンデンサ（Ｃ１１）７１とコンデンサ（Ｃ１２）７２と抵抗（Ｒ１３）７５及びコンデンサ（Ｃ１３）８１とコンデンサ（Ｃ１４）８２と抵抗（Ｒ１４）８５による高域通過フィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）によって応答速度が決定されるため、キャリア周波数と変調周波数とが近い場合には対応することができないという問題があった。また、常にダイオード７４、８４を介して電圧比較を行っているため、ＣＴによる検出電圧が低い場合（振幅変調の谷など）では比較時にダイオード分の誤差を生じてしまうという問題があった。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、高周波信号のレベル（例えば、電力）を高精度に検出することが可能なレベル検出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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るレベル検出回路では、次のような構成により、信号のレベルを検出する。
すなわち、入力端と出力端との間に設けられた変流器の１次側の線路と、２個のコンデンサと、前記変流器の２次側の線路の両端を接続する２個の抵抗と、前記２個のコンデンサの接続点と前記２個の抵抗の接続点とを接続する線路と、前記変流器の２次側の線路の一端から進行波のレベルを出力するための回路素子と、前記変流器の２次側の線路の他端から反射波のレベルを出力するための回路素子と、を備えた。
なお、前記２個のコンデンサは、例えば、前記変流器よりも前記出力端の側の点に接続されて設けられ、或いは、前記変流器よりも前記入力端の側の点に接続されて設けられる。
【００１０】
このような構成により、信号のレベル（例えば、進行波のレベルや反射波のレベル）を高精度に検出することが可能であり、例えば、高周波信号の電力を高精度に検出することが可能である。
ここで、信号としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、無線の送信機からアンテナなどへ向けて出力される高周波信号を用いることができる。
また、レベルとしては、例えば、電力や電圧などの種々なレベルを用いることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明に係るレベル検出回路によると、信号のレベルを高精度に検出することが可能であり、例えば、高周波信号の電力を高精度に検出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係る送信機１の電力検出系統の構成例を示してある。
本例の電力検出系統では、送信機１の出力端に電力検出器２の入力端が接続されており、電力検出器２の出力端にスイッチ３が接続されている。また、スイッチ３を切り替えることで、電力検出器２の出力端とアンテナ４とが接続される状態と、電力検出器２の出力端とダミー負荷５とが接続される状態とが切り替えられる。
本例では、送信機１の出力インピーダンスが５０Ωであり、ダミー負荷５のインピーダンスが５０Ωであり、アンテナ４のインピーダンスがＺ（Ｚは常に５０であるとは限らない）Ωであるとする。
【００１３】
図２には、本発明の一実施例に係る電力検出器２を構成する電力検出回路の構成例を示してある。
本例の電力検出回路では、送信機１からの高周波信号の入力端（ＲＦ  ＩＮ）１１と出力端（ＲＦ  ＯＵＴ）１２との間に変流器（ＣＴ）２１の１次側の線路が接続されており、変流器２１よりも出力端１２の側の線路にはコンデンサ（Ｃ１）２２とコンデンサ（Ｃ２）２３が直列に接続されて接地されている。
また、変流器２１の２次側の線路には、入力側のノードＰ１に抵抗（Ｒ１）３１の一端が接続されているとともに、出力側のノードＰ２に抵抗（Ｒ２）４１の一端が接続されており、当該抵抗（Ｒ１）３１の他端と当該抵抗（Ｒ２）４１の他端とが接続されている。また、これら２個の抵抗３１、４１の接続点と前記した２個のコンデンサ２２、２３の接続点とが接続されている。
【００１４】
また、ノードＰ１にはコンデンサ３２とダイオード（Ｄ１）３３と抵抗３４が直列に接続されてＶｆ端１３に接続されており、コンデンサ３２とダイオード３３との接続点に抵抗３５が接続されて接地されている。
また、抵抗３４とＶｆ端１３との接続点にコンデンサ（Ｃ３）３６が接続されて接地されている。
また、ノードＰ２にはコンデンサ４２とダイオード（Ｄ２）４３と抵抗４４が直列に接続されてＶｒ端１４に接続されており、コンデンサ４２とダイオード４３との接続点に抵抗４５が接続されて接地されている。
また、抵抗４４とＶｒ端１４との接続点にコンデンサ（Ｃ４）４６が接続されて接地されている。
ここで、ダイオード３３はＶｆ端１３側の方が低電位であるときに電流を流す向きで配置されており、ダイオード４３はＶｒ端１４側の方が低電位であるときに電流を流す向きで配置されている。
【００１５】
本例の電力検出回路において行われる動作の一例を示す。
本例の電力検出回路は、図３に示される回路と同様に、変流器２１により取り出される電圧とコンデンサにより取り出される電圧とを比較するものであるが、図３に示される回路に対して、電圧の比較方法が大きく相違している。
本例の電力検出回路では、コンデンサ（Ｃ１）２２とコンデンサ（Ｃ２）２３によって取り出された電圧が抵抗（Ｒ１）３１と抵抗（Ｒ２）４１の中点に接続される。変流器（ＣＴ）２１と抵抗（Ｒ１）３１、抵抗（Ｒ２）４１によって検出した電圧はフローティング電圧であるため、コンデンサ（Ｃ１）２２、コンデンサ（Ｃ２）２３による電圧を基準としてノードＰ１、ノードＰ２で極大点をとる。
【００１６】
ここで、高周波ライン上に反射がない場合、変流器（ＣＴ）２１によって取り出された電圧の振幅とコンデンサ２２、２３から取り出された電圧の振幅とが等しくなるように、抵抗（Ｒ）及びコンデンサ（Ｃ）の定数を調整すると、ノードＰ１とノードＰ２の位相は１８０°逆位相となっているため、ＣＴの巻線方向を適切に選ぶことで、Ｐ２では電圧が０となり、Ｐ１では２倍の高周波電圧となる。
この高周波電圧は、Ｄ１とＣ３及びＤ２とＣ４によって整流、平滑されるため、Ｖｆ点にはＤＣ電圧が出力され、Ｖｒ点ではＰ２の電圧が０であるから電圧は出力されない。
一方、高周波ライン上に反射がある場合、例えば従来回路の説明と同様の条件とすると、Ｃ１、Ｃ２から取り出された高周波電圧は２／３倍となり、この電圧を基準としてＰ１、Ｐ２での電圧が４／３倍となる。したがって、対接地からの電圧で考えるとＰ１では４／３＋２／３＝２倍となりＶｆ点には無反射の場合と同等のＤＣ電圧が出力され、Ｐ２では−４／３＋２／３＝−２／３倍となりＶｆ点の１／３のＤＣ電圧が出力されるため、従来回路と同様にＶＳＷＲ＝２の状態であることがわかる。
【００１７】
本例の電力検出回路と図３に示される電力検出回路との比較について説明する。
まず、図３に示される回路では、ダイオード７４、８４を介して比較と検波を同時に行っているため、図４（ｃ）、（ｄ）及び図５（ｃ）、（ｄ）からもわかるとおり、電圧比較は半周期分しか行われておらず、また、比較時にダイオード順電圧分の誤差を含んでいた。さらにコンデンサと抵抗による時定数によって応答速度が制限されていた。
これに対して、本例の電力検出回路では、比較時にはダイオードを介していないため、電圧比較は全周期において行われ、また、比較と検波を別に行うことで比較時にダイオード順電圧分の誤差が含まれないようになっている。時定数による応答速度の制限も少ない。
これらにより、本例の電力検出回路では、高周波電力の検出の精度を大きく改善することができる。また、図３に示される回路では電圧検出用のコンデンサ７１、７２、８１、８２が２系統必要であるのに対して、本例の電力検出回路では電圧検出用のコンデンサ２２、２３が１系統で済むため、コストや実装スペースの点においても改善が可能である。
【００１８】
以上のように、本例の電力検出回路では、受動素子とダイオードのみから構成された回路を用いて、例えば図３に示されるような回路を用いた場合と比べて、送信機１からの変調波電力を高精度に検出することができる。
【００１９】
なお、図２に示される本例の電力検出回路（レベル検出回路の一例）では、信号のレベルを検出するレベル検出回路において、入力端１１と出力端１２との間に設けられた変流器２１の１次側の線路と、変流器２１よりも出力端１２の側の点に接続されて設けられた２個のコンデンサ２２、２３と、変流器２１の２次側の線路の両端を接続する２個の抵抗３１、４１と、２個のコンデンサ２２、２３の接続点と２個の抵抗３１、４１の接続点とを接続する線路と、変流器２１の２次側の線路の一端（ノードＰ１）から進行波のレベルを出力するための回路素子３２〜３６と、変流器２１の２次側の線路の他端（ノードＰ２）から反射波のレベルを出力するための回路素子４２〜４６と、を備えた。
【００２０】
ここで、本発明に係る構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例に係る電力検出系統の構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電力検出回路の構成例を示す図である。
【図３】電力検出回路の構成例を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は高周波成分及びＤＣ成分の一例を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は高周波成分及びＤＣ成分の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１・・送信機、  ２・・電力検出器、  ３・・スイッチ、  ４・・アンテナ、  ５・・ダミー負荷、  １１、５１・・入力端、  １２、５２・・出力端、  １３、５３・・Ｖｆ端、  １４、５４・・Ｖｒ端、  ２１、６１・・変流器、  ２２、２３、３２、３６、４２、４６、７１、７２、７６、８１、８６、８２・・コンデンサ、  ３１、３４、３５、４１、４４、４５、７３、７５、８３、８５・・抵抗、  ３３、４３、７４、８４・・ダイオード、  Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１１、Ｐ１２・・ノード、
【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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