(57)【要約】【課題】較正も外部温度補償も必要とせず、且つ、前述の公知技術によるｄＢｍリニア電力検出器に較べて簡単な回路構成、つまり、能動構成要素がなく、受動構成要素も極めて小数しかない回路構成のｄＢｍリニア高周波電力検出器を提供すること。【解決手段】高周波電力検出器で、結合手段により、高周波電気振動が、第１のダイオードを有する回路部に入力結合されて、高周波電気振動の電力に依存する直流成分を有する信号が接続点に形成され、この接続点に、第２のダイオードと抵抗とからなる直列回路と、第２のダイオードに降下する電圧を取り出すための手段とが接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力検出器（１４）であって、該高周波電力検出器（１４）は、結合手段（１６）を有しており、該結合手段（１６）により、高周波電気振動が、回路部（１８，２４）に入力結合され、該回路部（１８，２４）は、少なくとも１つの第１のダイオード（２０）を有しており、前記回路部（１８，２４）により、前記高周波電気振動の電力に依存する直流成分を有する信号が接続点（２６）に形成される高周波電力検出器（１４）において、
接続点（２６）に、第２のダイオード（３０）と抵抗（３２）とからなる直列回路（２８）と、前記第２のダイオード（３０）に降下する電圧を取り出すための手段とが接続されていることを特徴とする高周波電力検出器（１４）。
【請求項２】
第１のダイオード（２０）及び第２のダイオード（３０）が、同じ構造形式である請求項１記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項３】
両ダイオード（２０，３０）は、ショットキーダイオードである請求項１又は２記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項４】
両ダイオード（２０，３０）は、熱的に結合されている請求項１〜３迄の何れか１記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項５】
両ダイオード（２０，３０）は、集積回路（１０）の構成部品である請求項４記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項６】
高周波電気振動を入力結合するための結合手段（１６）は、少なくとも１つの第１のコンデンサ（１７）を有する請求項１〜５迄の何れか１記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項７】
第１の回路部（１８，２４）は、ピーク値整流器（１８）を有している請求項１〜６迄の何れか１記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項８】
ピーク値整流器（１８）は、第１のダイオード（２０）と別のダイオード（２２）とを有しており、前記別のダイオード（２２）は、第１のコンデンサ（１７）及び高周波電圧源（１２）と共に第１の回路網を形成し、前記第１のダイオード（２０）は、前記別のダイオード及び平滑コンデンサと共に第２の回路網を形成する（ヴィラード回路）請求項７記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項９】
抵抗及び第２のダイオードからなる直列回路は、平滑コンデンサと一緒に第３の回路網を形成する請求項８記載の高周波電力検出器（１４）。
【請求項１０】
請求項１〜９迄の何れか１記載の高周波電力検出器を使用することを特徴とする高周波電気振動の電力を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｄＢｍリニア高周波電力検出器であって、この高周波電力検出器は、結合手段を有しており、この結合手段により、高周波電気振動が、回路部に入力結合され、この回路部は、少なくとも１つの第１のダイオードを有しており、回路部により、高周波電気振動の電力に依存する直流成分を有する信号が接続点に形成される高周波電力検出器に関する。
【０００２】
本発明は、更に、そのような高周波電力検出器を用いて、高周波電気振動の電力を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
そのような高周波電力検出器、及び、そのような方法は、公知技術から公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
電力制御では、電力が検出されて、電力制御回路用の入力信号として使われる。そのような制御の範囲内では、入力信号は、ｄＢｍ（デシベル／ミリワット）で検出された電力でリニアに変化するのが望ましい。
【０００５】
公知のように、ｄＢｍでの、ディメンションなしの電力指示部は、１ｍＷ基準電力で無次元化した、ｍＷでの電力の常用対数の１０倍として定義される。つまり、例えば、２０ｍＷの電力は、値１３ｄＢｍによっても示すことができる。
【０００６】
従って、ｄＢｍリニア高周波電力検出器とは、当該検出器の出力信号が高周波振動のｄＢｍで示した電力に亘ってリニアに変化する検出器のことである。
【０００７】
前述の公知技術から公知の高周波電力検出器は、整流ダイオードＤ１を有している（例えば、特許文献１参照）。この整流ダイオードにより、コンデンサを介して入力結合された高周波電圧に依存する直流電圧が形成される。前述の公知技術によると、直流電圧が、低い電力で、ｄＢｍで示された高周波電力に亘ってリニアに変化する（例えば、特許文献１参照）。比較的高い電力で生起する非直線性を補償するために、前述の公知技術によると、高い種々の高周波電力で付加的に増分する負荷を信号処理の際に接続する別の回路部が設けられている（例えば、特許文献１参照）。その際、この負荷は、高周波電力検出器の出力信号が、ｄＢｍで示された高周波電力でリニアに変化するようにディメンショニングされる。別の回路部は、直流電圧源と受動要素とからなる回路網、例えば、６個の別のダイオードＤ２〜Ｄ７、抵抗Ｒ２〜Ｒ１２及び別のキャパシタンスからなる回路網を有している。
【０００８】
この公知の解決手段は、能動電圧源と、比較的多数の受動構成要素とを必要とするので、この解決手段は、比較的大きな製造技術上のコストをかけないと実施できない。更に、多数の所要構成要素は、比較的大きな所要スペースを必要とし、その結果、回路をチップ上に集積化する際に不利である。
【０００９】
ダイオードベースでの高周波電力検出器によると、一般的に、入力結合された高周波電圧の高さに応じて、当該の入力結合された高周波電圧に２次または１次に依存する出力電圧が送出される。
【００１０】
高周波電気振動の電力により、入力結合された高周波電圧の実効値が決められるので、（ｍＷでの）電力に亘って示された、高周波電力検出器の出力電圧は、同様に２次または１次特性である。
【００１１】
電力値をｄＢｍ表示にすると、電力スケールが所定のように対数目盛に変換されるので、ｄＢｍで示した電力は、指数関数的な経過特性曲線となる。この点は、元の１次特性曲線にも元の２次特性曲線にも該当する。
【００１２】
上述の公知技術による回路構成に対して付加的に、ダイオードベースでの高周波電圧−リニア電力検出器が公知であるが、この検出器の出力電圧は、外部段によって直線化される必要がある（例えば、特許文献１参照）。この段は、例えば、対数化器として構成された演算増幅器（負電圧を必要とする）か、又は、マイクロプロセッサである。更に、較正過程並びに温度補償する必要もある。
【特許文献１】米国特許第６２６５９３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の背景技術に基づいて、本発明の課題は、較正も外部温度補償も必要とせず、且つ、前述の公知技術によるｄＢｍリニア電力検出器に較べて簡単な回路構成、つまり、能動構成要素がなく、受動構成要素も極めて小数しかない回路構成のｄＢｍリニア高周波電力検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は、冒頭に挙げた形式の高周波電力検出器において、接続点に、第２のダイオードと抵抗とからなる直列回路と、第２のダイオードに降下する電圧を取り出すための手段とが接続されていることによって解決される。
【００１５】
更に、この課題は、冒頭に挙げた形式の方法において、前述のような高周波電力検出器を使用することによって解決される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、付加的な抵抗と付加的なダイオードとの直列回路に、総体的に、通常の高周波電力検出器の出力電圧に比例する電圧が降下する。詳細に後述するように、付加的な抵抗に降下する分圧は、ダイオードに降下する分圧の値に指数的に依存する。そうすることによって、ダイオードに降下する分圧は、ｄＢｍで示した電力に亘って示した際にリニアな特性になる。
【００１７】
そうすることによって、有利には、能動構成要素なしに、しかも僅か２つの受動構成要素を用いて、所望のｄＢｍリニア出力電圧を達成することができる。その際、付加的な回路によって特性曲線が歪むのを回避することができる。更に、直列回路の形式で本発明により拡張すると、集積回路に問題なしに集積することができる。そのような集積の際、所要スペースが少ないのは別の利点である。
【００１８】
本発明の高周波電力検出器によると、最小回路コストで、能動構成素子を用いずに、ｄＢｍリニアな出力信号を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
第１のダイオード及び第２のダイオードが、同じ構造形式であると有利である。
【００２０】
この実施例によると、第１のダイオードが、高周波電力検出器の出力電圧に及ぼす、構造形式特有の影響を第２のダイオードによって補償することができる。
【００２１】
両ダイオードは、ショットキーダイオードであると有利である。ショットキーダイオードは、障壁層のキャパシタンスが小さいので、高周波信号の処理に特に良好に適している。
【００２２】
更に、両ダイオードは、熱的に結合されていると有利である。
【００２３】
熱結合の結果、両ダイオードは同じ温度レベルとなる。従って、第１のダイオードの出力信号の熱によって生じる変化を第２のダイオードによって補償することができる。
【００２４】
両ダイオードは、集積回路の構成部品であるようにすると、更に有利である。
【００２５】
両ダイオードを１つのチップ上に集積すると、構造スペースを節約して直列回路を収容することができ、それと同時に、両ダイオードを有利に熱結合することができ、従って、温度影響の補償を改善することができる。
【００２６】
更に、高周波電気振動を入力結合するための結合手段は、少なくとも１つの第１のコンデンサを有するようにすると有利である。
【００２７】
コンデンサにより、高周波信号を検出器回路に少ない損失と高忠実信号で入力結合することができる。何れにせよ、本発明は、容量性の入力結合との組み合わせに限定されるものではなく、他の入力結合、例えば、誘導性の結合と組み合わせてもよい。
【００２８】
更に有利には、第１の回路部は、ピーク値整流器を形成している。
【００２９】
ピーク値整流器は、種々の実施例で公知である。ピーク値整流器は、高周波入力電圧にリニアに依存する電圧を供給する。従って、ピーク値整流器は、別の回路技術上のコストをかけずに、本発明により提案されている付加的なダイオードと付加的な抵抗との直列回路と組み合わせることによってｄＢｍリニアにすることができる。
【００３０】
更に有利には、ピーク値整流器は、第１のダイオードと別のダイオードとを有しており、別のダイオードは、第１のコンデンサ及び高周波電圧源と共に第１の回路網を形成し、第１のダイオードは、別のダイオード及び平滑コンデンサと共に第２の回路網を形成する（ヴィラード回路）。
【００３１】
そのようなヴィラード回路は、ピーク値整流器の例を示し、従って、本発明により提案している直列回路と組み合わせて、所望のｄＢｍリニア特性にすることができる。
【００３２】
更に有利には、抵抗及び第２のダイオードからなる直列回路は、第２のコンデンサと一緒に第３の回路網を形成するとよい。
【００３３】
第２のコンデンサは、この場合には、平滑コンデンサとして作用し、つまり、直列回路に印加される電圧の形状を同一にすることができる。こうすることによって、同様に、ｄＢｍリニアな信号検出の質を改善することができる。
【００３４】
別の利点は、図示の実施例の説明から分かる。
【００３５】
前述及び後述の説明すべき特徴は、本発明の範囲を逸脱しない限りで、その都度示した組み合わせのみならず、他の組み合わせ、又は、全ての特徴を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
以下、本発明の図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３７】
図１に、番号１０で、高周波電圧源１２と高周波電力検出器１４とを有する高周波回路の全体図が示されている。高周波電圧源１２は、例えば、トランジスタのコレクタ振動回路として構成するとよい。高周波電力検出器１４は、結合手段１６、ピーク値整流器１８、平滑コンデンサ２４、接続点２６、直列回路２８及び電圧取り出し手段３４を有している。
【００３８】
例えば、第１のコンデンサ１７によって構成することができる結合手段１６は、高周波電圧源１２によって形成された高周波信号を、高周波電力検出器１４の第１の回路手段１８，２４に入力結合する。ピーク値整流器１８は、回路部１８，２４の構成部品として、第１のダイオード２０及び別のダイオード２２を有している。ピーク値整流器１８の整流効果は、公知のようにダイオード特性曲線の非直線特性に基づいている。このダイオードの電流−電圧特性曲線の指数関数経過特性に基づいて、高周波信号の正及び負の半波が、ピーク値整流器１８の出力信号が直流電流成分を有しているように整形される。
【００３９】
充分に大きな入力交流電圧では、ピーク値整流器１８の出力電圧は、入力交流電圧のピーク値に比例する。平滑コンデンサ２４は、ピーク値整流器１８によって形成されて整形された交流電圧を平滑するのに使われる。従って、接続点２６には、直流成分を有する平滑された交流電流信号が形成される。既述の装置は、ヴィラード回路として公知の整流回路に相応する。
【００４０】
前述の構成部品は、図１の実施例では、高周波電圧源１２が結合手段１６及び別のダイオード２２と共に、高周波回路１０の第１の回路網３６を形成し、別のダイオード２２が第１のダイオード２０及び平滑コンデンサ２４と共に第２の回路網３８を形成するように接続されている。
【００４１】
この公知の整流回路により、接続点に、高周波電圧に２次又は１次に依存する、直流成分のある信号が形成される。ピーク値整流器を用いると、例えば、１次依存性が得られる。
【００４２】
本発明によると、既述の信号を接続点２６に形成する整流器回路が、抵抗３２と第２のダイオード３０との直列回路１８と組み合わされる。その際、この直列回路は、図１に示した実施例では、平滑コンデンサ２４と共に第３の回路網４０を形成する。
【００４３】
そのような回路では、接続点２６の電圧により、抵抗３２及び第２のダイオード３０の直列回路１８を電流Ｉが流れる。
【００４４】
抵抗３２及び第２のダイオード３０は、分圧器を形成しており、その結果、ダイオードの電圧降下（電圧降下＝Ｕ Ｄ）及び抵抗の電圧降下（電圧降下＝Ｕ Ｒ）の和は、電圧Ｕとなる。
【００４５】
抵抗３２には、分圧Ｕ Ｒ＝Ｒ＊Ｉが降下する。この電圧降下を特定する電流Ｉは、第２のダイオード３０も流れ、第２のダイオード３０に電圧降下Ｕ Ｄを生じる。電流Ｉは、ダイオード特性曲線に基づいて、第２のダイオード３０の電圧降下の指数関数ｅｘｐ（Ｕ Ｄ）に比例に比例する。この電流は、抵抗３２にも流れるので、抵抗３２を流れる電流も、従って、抵抗３２の電圧降下Ｕ Ｒも、ダイオード電圧Ｕ Ｄに指数的に依存する。
【００４６】
従って、直列回路の電圧降下は、１次寄与分、即ち、ダイオードの電圧降下Ｕ Ｄと、この電圧降下Ｕ Ｄに指数的に依存する項、即ち、抵抗３２の電圧降下Ｕ Ｒとから加算的に合成される。
【００４７】
この加算値は、指数的な依存性の影響下にあるので、直列回路１８の電圧降下Ｕは、ダイオード電圧Ｕ Ｄにほぼ指数的に依存している。つまり、Ｕは、ｅｘｐ（Ｕ Ｄ）に近似的に比例している。
【００４８】
従って、逆に、第２のダイオード３０の電圧降下Ｕ Ｄは、電圧Ｕ、つまり、接続点２６の電圧に対数的に依存している。つまり、第２のダイオード３０の電圧降下Ｕ Ｄは、Ｕの対数に比例し、従って、高周波信号の、基準値で無次元化された電力の対数に比例する。つまり、第２のダイオード３０の電圧降下Ｕ Ｄは、考察している近似値の範囲内であり、つまり、上述の和が指数的な依存性の影響下にある場合、ｄＢｍで示された高周波電力に比例する。
【００４９】
図２には、ｄＢｍで示された高周波電力に亘って、電圧の指数関数的な経過特性曲線が示されている。この経過特性曲線は、高周波回路１０の接続点２６で形成される。
【００５０】
図３には、抵抗３２及び第２のダイオード３０の直列回路１８の第２のダイオード３０で取り出し可能な電圧Ｕ Ｄの近似的に１次の経過特性曲線が示されている。この電圧は、図１で手段３４、例えば、ボルトメータによって取り出される。
【００５１】
図２及び３に示されている電圧経過特性曲線は、シミュレーションモデルによって、ＧＨｚの周波数に換算される。
【００５２】
換算結果について、実際の回路で測定して定性的に確認した。そのような結果が、図４に示されている。その際、数字４２で示された電圧経過特性曲線は、第２のダイオード３２の電圧Ｕ Ｄの近似的な１次経過特性に相応している。通常の高周波検波回路と接続された回路の定性的な検査を行うように測定された。その際、ダイオード１Ｎ４１４８及び１Ｎ４００４が使われた。このダイオードは、ショットキーダイオードではない。それ以外の高周波検波回路とチップ上に集積された、適合化されたショットキーダイオードを使用すると、測定経過特性曲線が、算出された経過特性曲線と更に一層良好に一致するようにできる。
【００５３】
しかし、そのようにして得られたＵ Ｄ曲線４２は、曲線４２の著しく湾曲した経過特性曲線に較べて、近似的に１次の経過特性曲線を示す。つまり、曲線４２の勾配は、最初は大きく、比較的大きなｐ値では再び比較的小さくなる。しかし、勾配は、平均値を中心にして目立つように変動する。それに対して、曲線４４の経過は連続的に湾曲し、その際、勾配は、連続的に減少する。従って、接続点２６の電圧を形成する、この経過特性は、従来技術の高周波検波回路の出力電圧の予期される指数的な経過特性を、入力結合された高周波信号をｄＢｍで、つまり、対数的に示す電力に亘って反映する。
【００５４】
図５には、本発明のｄＢｍリニアな電力検出器を用いた高周波電力の制御用の制御回路の略図が示されている。高周波信号発生器４２からの高周波信号は、高周波増幅器で増幅され、例えば、アンテナ４８を介して放射される。送信電力の制御のために、高周波信号の一部分が、高周波増幅器の後ろ側でアンテナリード線から出力結合され、高周波電力検出器１４に入力結合される。高周波電力検出器１４は、上述のように、本発明のｄＢｍリニアな高周波電力検出器である。
【００５５】
高周波電力検出器１４の出力信号は、つまり、図１の直列回路１８の第２のダイオード３２での電圧降下Ｕ Ｄは、実際値として調整器５０に供給され、この調整器は、更に、高周波電力用の目標値を、目標値発生手段５２、例えば、調整電子回路のメモリセルから得る。調整器５０は、目標値と実際値とから調整量を形成し、この調整量を用いて、信号路５４を介して高周波増幅器４７の増幅係数が調整される。
【００５６】
本発明は、この関連では、図示の調整回路４７，１４，５０で、ｄＢｍリニアな高周波検出器１４が使用されるようにされる。その際、本発明は、図１に詳細に示された、ヴィラード回路付高周波検出器を用いることに限定されない。本発明は、むしろ、任意の高周波電力ダイオード検出器を、抵抗３２と第２のダイオード３０との直列回路１８と組み合わせて、ダイオード３２の電圧降下を高周波電力のｄＢｍリニアな尺度として取り出す点にある。ダイオードベースの別の整流回路の例は、中間点回路での直列整流器及び全波整流器である。そのような整流器は、当業者には公知であり、従って、詳細に説明する必要はない。例えば、Ｍｅｉｎｋｅ  Ｇｒｕｎｄｌａｃｈ，  Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ  ｆｕｅｒ  Ｈｏｃｈｆｒｅｑｕｅｎｚｔｅｃｈｎｉｋ，  ５版、１巻、ＩＳＢＮ  ３−５４０−５４７１４−２、Ｇ３２ページに示されている。更に、容量性結合手段１６，１７の他に、誘導性結合要素も、高周波電力検出器での高周波電力の入力結合のために使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の高周波電力検出器の原理接続図。
【図２】高周波信号のｄＢｍスケーリング電力に亘っての、従来技術の高周波電力検出器の出力電圧の予測特性曲線を示す図。
【図３】本発明の高周波電力検出器の出力電圧の、同様に高周波信号のｄＢｍスケーリング電力に亘っての予測特性曲線を示す図。
【図４】出力電圧の測定された特性曲線を示す図。
【図５】本発明のｄＢｍリニアな電力検出器を用いた高周波電力の制御用の制御回路の略図。
【符号の説明】
【００５８】
１０  高周波回路
１２  高周波電圧源
１４  高周波電力検出器
１６  結合手段
１７  第１のコンデンサ
１８  ピーク値整流器
２０  第１のダイオード
２２  別のダイオード
２４  平滑コンデンサ
２６  接続点
２８  直列回路
３０  第２のダイオード
３２  抵抗
３４  電圧取り出し手段
３６  第１の回路網
３８  第２の回路網
４０  第３の回路網
４８  アンテナ
５０  調整器
【図１】
2004205518.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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