(57)【要約】  【課題】  過大電圧または過大電流からミリ波検波用素子が保護されたミリ波検波器およびミリ波ミキサーを提供する。  【解決手段】  基板４上に形成された、幅の広い線路５ｂと幅の狭い線路５ａとを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路５の途中に、ミリ波信号に対し検波作用を有するミリ波検波用素子（ＳＢＤ）３を直列に接続し、チョーク型バイアス供給線路５の一端に抵抗Ｒ１および直流電源＋Ｖを順次直列に接続し、ミリ波検波用素子（ＳＢＤ）３および抵抗Ｒ１に並列にバイパス回路を接続したミリ波検波器およびそれを用いたミリ波ミキサーである。バイパス回路がミリ波検波用素子（ＳＢＤ）３および抵抗Ｒ１にかかった過大な電圧を速やかに低減するように動作し、ミリ波検波用素子（ＳＢＤ）３を過大電圧または過大電流による破壊から確実に保護することができる。【選択図】  図３
2005136608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された、幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、ミリ波信号に対し検波作用を有するミリ波検波用素子を直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路の一端に抵抗および直流電源を順次直列に接続し、前記ミリ波検波用素子および前記抵抗に並列にバイパス回路を接続したことを特徴とするミリ波検波器。
【請求項２】
前記バイパス回路は、アバランシェダイオードまたはツェナーダイオードを有することを特徴とする請求項１記載のミリ波検波器。
【請求項３】
ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に配置された２つの誘電体線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの誘電体線路を伝搬してきた各々のミリ波信号を混合して中間周波信号を発生するミリ波ミキサーであって、前記２つの誘電体線路の各々は、その誘電体線路の途中に挿入されるかまたは一端に設置されたミリ波検波部を備えており、該ミリ波検波部は、基板上に形成された、幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、前記ミリ波信号に対し検波作用を有するミリ波検波用素子を直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路の一端に抵抗および直流電源を順次直列に接続し、前記ミリ波検波用素子および前記抵抗に並列にバイパス回路を接続したものであることを特徴とするミリ波ミキサー。
【請求項４】
前記バイパス回路は、アバランシェダイオードまたはツェナーダイオードを有することを特徴とする請求項３記載のミリ波ミキサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非放射性誘電体線路を用いたミリ波集積回路，ミリ波レーダーモジュール等に組み込まれるミリ波検波器およびミリ波ミキサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、非放射性誘電体線路（NonRadiative Dielectric Waveguide、以下、ＮＲＤガイドともいう。）を用いたミリ波ミキサーおよびそれに用いられるミリ波検波器に関する技術が提案されている。その主なものとして、例えば非特許文献１に開示された技術が知られている。
【０００３】
非特許文献１に開示されているミリ波検波器およびミリ波ミキサーについて、図５乃至図７を用いて説明する。図５はＮＲＤガイドの基本的構成を示す部分破断斜視図、図６はＮＲＤガイドを用いた従来のミリ波ミキサーの一例およびそれに用いられる従来のミリ波検波器の一例を示す図であり、（ａ）はミリ波ミキサーを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部に相当するミリ波ミキサーの構成要素であるミリ波検波部（ミリ波検波器）を示す斜視図、図７は図６に示す従来のミリ波検波器を構成する配線基板の一例を示す平面図である。なお、図６において平行平板導体は省略されている。
【０００４】
ミリ波ミキサーを構成するＮＲＤガイドの基本的構成は、図５に示すように、所定の間隔ａをもって平行に配置された平行平板導体21，22間に、断面が矩形状の誘電体線路23を、間隔ａをミリ波信号の波長λに対してａ≦λ／２として配置したものである。これにより、外部から誘電体線路23へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路23中によりミリ波信号をほとんど損失なく伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）でのミリ波信号の波長である。
【０００５】
図６に示す従来のミリ波ミキサーおよびミリ波検波器の一例において、30はミリ波信号（電磁波）を伝搬させる四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成る誘電体線路であり、この誘電体線路30の一端面には、所定の空隙をあけて、四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成る他の誘電体線路31が配置され、さらに誘電体線路30，31とは誘電率の異なるアルミナセラミックス等から成る誘電体シート32が配置されている。そして、誘電体シート32の後方には、図７に示すように、Ｃｕ箔等から成るチョーク型バイアス供給線路33が印刷法等によって形成され、チョーク型バイアス供給線路33の途中の途切れた部分にミリ波検波用素子であるショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diodeで、以下、ＳＢＤともいう。）34が実装されたミリ波検波部（ミリ波検波器）を構成する配線基板35が配置される。また、配線基板35の後方には、四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成るさらに他の誘電体線路36が配置されて、１つのミリ波検波部（ミリ波検波器）が構成される。同様にもう１つのミリ波検波部（ミリ波検波器）が、誘電体線路40および41，誘電体シート42，ＳＢＤ44，配線基板45および誘電体線路46で構成され、配線基板45にはチョーク型バイアス供給線路35と同様のパターンが形成されている。そして、ミリ波検波部（ミリ波検波器）を備えた２つの誘電体線路30と誘電体線路40とのそれぞれの中途が電磁結合するように近接配置されてミリ波ミキサーが構成されている。
【０００６】
このミリ波検波器によれば、配線基板35に接続されたＳＢＤ34にバイアス電圧が印加され、誘電体線路30に入射したミリ波信号がＳＢＤ34で検波される。
【０００７】
また、このミリ波ミキサーによれば、配線基板35および配線基板45のそれぞれに接続されたＳＢＤ34およびＳＢＤ44にバイアス電圧が印加され、誘電体線路30および誘電体線路40に入射したミリ波信号がＳＢＤ34およびＳＢＤ44のそれぞれで検波されるとともにそれらの検波出力が誘電体線路30および誘電体線路40の中途の電磁結合した部分で混合（ミキシング）されて、出力端子からミキサー出力として取り出される。このようなミリ波ミキサーは一般にバランス（平衡）型ミキサーといわれるものである。
【０００８】
このようなミリ波検波器またはミリ波ミキサーのミリ波検波部に使用されるＳＢＤ等のミリ波検波用素子は、電源投入や静電気，落雷等によって突発的に引き起こされる過大電圧や過大電流の入力に対し、非常に繊細であるため、故障を起こしやすい傾向にある。
【０００９】
これに対し、ＮＲＤガイドを用いていない他の一般的な検波器やミキサーでは、以前からこれに類する問題点が知られていた。
【００１０】
例えば、特許文献１には、ダイオードに可変インピーダンス素子としてソースとゲートとを直結したＦＥＴを直列に接続し、ダイオードが過大入力で破損するのを防止したミキサーが開示されている。また、特許文献２には、可変インピーダンス素子をダイオードの入力部と接地との間に接続し、ダイオードに過大な電力を入力したときにダイオードを保護するダイオード保護回路付き検波器が開示されている。
【非特許文献１】黒木太司、米山務，「ビームリードダイオードを用いた非放射性誘電体線路回路素子」，電子通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，社団法人電子情報通信学会，1989年２月，Vol.Ｊ73−Ｃ−Ｉ，No.２，p.71−76
【特許文献１】実開平７−25611号公報
【特許文献２】特開平２−288407号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、従来のＮＲＤガイド用のミリ波ミキサーおよびそれに用いられるミリ波検波器では、ミリ波検波器またはミリ波ミキサーのミリ波検波部に使用されるＳＢＤ等のミリ波検波用素子が、電源投入や静電気，落雷等によって突発的に引き起こされる過大電圧や過大電流の入力に対して非常に繊細であるため、ミリ波検波用素子が破損して故障を起こしやすいという問題点があった。
【００１２】
また、従来のＮＲＤガイド用のミリ波ミキサーおよびそれに用いられるミリ波検波器では、図８にミリ波ミキサーのミリ波検波部（ミリ波検波器）の回路図を示すように、バイアス電圧（Ｖ）を印加するための電源がＳＢＤ（ＳＢＤ１，ＳＢＤ２）に接続されているため、電源の投入または切断により瞬時的に発生した大電圧がＳＢＤ（ＳＢＤ１，ＳＢＤ２）に入力され、特にＳＢＤ（ＳＢＤ１，ＳＢＤ２）に逆方向の耐電圧値を上まわる電圧値の電圧がかかり、ＳＢＤ（ＳＢＤ１，ＳＢＤ２）を破損してしまうことがあるという問題点もあった。なお、図８において、Choke１およびChoke２はチョーク型バイアス供給線路のチョーク成分、Ｒ１およびＲ２はＳＢＤ１，ＳＢＤ２に流れる電流を調整するための抵抗、ＰＭＩＸはミキサー出力、Ｃ１は交流結合用コンデンサである。
【００１３】
また、特許文献１に開示されたミキサーでは、ダイオードの両端に瞬時に大電圧がかかったとき、また特に、その大電圧がダイオードに逆方向電流を流すような極性でかかったときに、ダイオードに電流を流すことなしに、その電圧を低減することができないため、ダイオードに逆方向の耐電圧値を上まわる電圧値の電圧がかかり、ダイオードを破損してしまうことがあるという問題点があった。
【００１４】
また、特許文献２に開示されたダイオード保護回路付き検波器では、特許文献１に開示されたミキサーと同様の問題点があった。
【００１５】
このように、従来のミリ波ミキサーおよびそれに用いられるミリ波検波器では、ミリ波検波用素子が不意に破損しまってこれを組み込んだミリ波集積回路またはミリ波レーダーモジュールが途中で動作しなくなってしまうことがあり、ミリ波集積回路またはミリ波レーダーモジュールの信頼性が低いものになってしまうという問題点があった。
【００１６】
本発明は以上のような従来の技術における問題点を解決すべく完成されたものであり、その目的は、ミリ波検波用素子が過大電圧または過大電流から保護された、信頼性の高いミリ波検波器およびそれを用いたＮＲＤガイド用のミリ波ミキサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のミリ波検波器は、基板上に形成された、幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、ミリ波信号に対し検波作用を有するミリ波検波用素子を直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路の一端に抵抗および直流電源を順次直列に接続し、前記ミリ波検波用素子および前記抵抗に並列にバイパス回路を接続したことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のミリ波検波器は、上記構成において、前記バイパス回路は、アバランシェダイオードまたはツェナーダイオードを有することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のミリ波ミキサーは、ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に配置された２つの誘電体線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの誘電体線路を伝搬してきた各々のミリ波信号を混合して中間周波信号を発生するミリ波ミキサーであって、前記２つの誘電体線路の各々は、その誘電体線路の途中に挿入されるかまたは一端に設置されたミリ波検波部を備えており、該ミリ波検波部は、基板上に形成された、幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、前記ミリ波信号に対し検波作用を有するミリ波検波用素子を直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路の一端に抵抗および直流電源を順次直列に接続し、前記ミリ波検波用素子および前記抵抗に並列にバイパス回路を接続したものであることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のミリ波ミキサーは、上記構成において、前記バイパス回路は、アバランシェダイオードまたはツェナーダイオードを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のミリ波検波器によれば、基板上に形成された、幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、ミリ波信号に対し検波作用を有するミリ波検波用素子を直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路の一端に抵抗および直流電源を順次直列に接続し、前記ミリ波検波用素子および前記抵抗に並列にバイパス回路を接続したことから、ミリ波検波用素子および抵抗に過大な電圧がかかったときに、その電圧による電流がミリ波検波用素子を迂回してバイパス回路に流れることにより、バイパス回路がミリ波検波用素子および抵抗にかかった過大な電圧を速やかに低減するように動作するため、ミリ波検波用素子を過大な電圧の印加による破壊から保護することができる。
【００２２】
また、本発明のミリ波検波器によれば、バイパス回路はアバランシェダイオードまたはツェナーダイオードを有するときには、これらダイオードが既定電圧値の電圧が印加されたときに降伏電流が流れるダイオードであることから、ミリ波検波用素子および抵抗に過大な電圧がかかったときのみ低抵抗となってバイパス回路に迂回電流を流し、ミリ波検波用素子および抵抗にかかった過大な電圧を速やかに低減させることができ、ミリ波検波用素子および抵抗に過大な電圧がかからない平常時には、これらダイオードは高抵抗となってバイパス回路に余分な迂回電流を流さないように動作するため、平常時の検波動作による検波出力がバイパス回路によって損失を受けることなく、ミリ波検波用素子を過大な電圧の印加による破壊から保護することができるものとなる。
【００２３】
また、本発明のミリ波ミキサーによれば、ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に配置された２つの誘電体線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの誘電体線路を伝搬してきた各々のミリ波信号を混合して中間周波信号を発生するミリ波ミキサーであって、前記２つの誘電体線路の各々は、その誘電体線路の途中に挿入されるかまたは一端に設置されたミリ波検波部を備えており、該ミリ波検波部は、基板上に形成された、幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、前記ミリ波信号に対し検波作用を有するミリ波検波用素子を直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路の一端に抵抗および直流電源を順次直列に接続し、前記ミリ波検波用素子および前記抵抗に並列にバイパス回路を接続したものであることから、ミリ波検波用素子および抵抗に過大な電圧がかかったときに、その電圧による電流がミリ波検波用素子を迂回してバイパス回路に流れることにより、バイパス回路がミリ波検波用素子および抵抗にかかった過大な電圧を速やかに低減するように動作するため、ミリ波検波用素子を過大な電圧の印加による破壊から保護することができる。
【００２４】
また、本発明のミリ波ミキサーによれば、バイパス回路はアバランシェダイオードまたはツェナーダイオードを有するときには、これらダイオードが既定電圧値の電圧が印加されたときに降伏電流が流れるダイオードであることから、ミリ波検波用素子および抵抗に過大な電圧がかかったときのみ低抵抗となってバイパス回路に迂回電流を流し、ミリ波検波用素子および抵抗にかかった過大な電圧を速やかに低減させることができ、ミリ波検波用素子および抵抗に過大な電圧がかからない平常時には、これらダイオードは高抵抗となってバイパス回路に余分な迂回電流を流さないように動作するため、平常時の検波動作による検波出力がバイパス回路によって損失を受けることなく、ミリ波検波用素子を過大な電圧の印加による破壊から保護することができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のミリ波検波器およびミリ波ミキサーについて、その実施の形態の例であるＮＲＤガイドを用いたミリ波ミキサーを例にとって、以下に詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明のミリ波検波器およびそれを用いたミリ波ミキサーの実施の形態の一例であるミリ波ミキサーＭ１について、その基本的構成を模式的に示したものであり、（ａ）はミリ波ミキサーＭ１の平面図、（ｂ）はミリ波ミキサーＭ１の構成要素である、ミリ波検波器を用いたミリ波検波部（（ａ）のＡ部）の斜視図である。なお、図１において平行平板導体は省略されている。
【００２７】
また、図２はミリ波ミキサーＭ１に用いられるミリ波検波器における、ミリ波検波用素子が接続されて実装される基板の基本的構成を示した平面図である。
【００２８】
さらに、図３は本発明のミリ波ミキサーＭ１における本発明のミリ波検波器を用いたミリ波検波部およびそのミリ波検波用素子にバイアスを印加するためのバイアス回路についての実施の形態の一例を示した回路図である。また、図４は本発明のミリ波ミキサーＭ１における本発明のミリ波検波器を用いたミリ波検波部およびそのミリ波検波用素子にバイアスを印加するためのバイアス回路の実施の形態の他の例を示した回路図である。
【００２９】
本発明のミリ波ミキサーＭ１は、ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に配置された２つの誘電体線路１および誘電体線路11の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、誘電体線路１およびその一端側に接続された誘電体線路２と、誘電体線路11およびその一端側に接続された誘電体線路12とを伝搬してきた各々のミリ波信号を混合（ミキシング）して中間周波信号を発生するものである。
【００３０】
また、本発明のミリ波ミキサーＭ１は、誘電体線路１と一体に接続された誘電体線路２と、同様に誘電体線路11と一体に接続された誘電体線路12とのそれぞれの一端に設置された２つのミリ波検波部を備えている。これら２つのミリ波検波部は、図１に示す基板４および基板14上に、それぞれ図２に示すように、幅の広い線路５ｂ（15ｂ）と幅の狭い線路５ａ（15ａ）とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路５（15）の途中の途切れた部位に、ミリ波信号に対して検波作用を有するミリ波検波用素子であるＳＢＤ３（13）を、接続用導体（図示せず）を介して直列に接続したミリ波検波器を用いたミリ波検波部を備えている。
【００３１】
誘電体線路１，２および誘電体線路11，12は、四フッ化エチレン，ポリスチレン，コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）セラミックス，ガラスセラミックス等から成る。基板４および基板14は、四フッ化エチレン，ポリスチレン，ガラスセラミックス，ガラスエポキシ樹脂，エポキシ樹脂等から成り、この基板４，14の一主面に、アルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ），銅（Ｃｕ）等のストリップ導体から成るチョーク型バイアス供給線路５，15が形成されて、ミリ波検波部およびミリ波検波器の配線基板が構成される。
【００３２】
チョーク型バイアス供給線路５，15は、一般に知られるマイクロストリップ線路等の分布定数線路で用いられるローパスフィルタと同様に、幅の狭い線路５ａ，15ａと幅の広い線路５ｂ，15ｂとで構成され（５ａと５ｂとで図３および図４のChoke１に、15ａと15ｂとでChoke２に相当する。）、幅の狭い線路５ａ，15ａの幅および長さ、ならびに幅の広い線路５ｂ，15ｂの幅および長さは、ミリ波信号の漏洩を阻止するとともにＳＢＤ３，13に直流バイアス電圧を印加し、検波出力を透過するように決められる。すなわち、幅の狭い線路５ａ，15ａの幅は幅の広い線路５ｂ，15ｂの幅よりも狭く設定されるとともに幅の狭い線路５ａ，15ａの長さおよび幅の広い線路５ｂ，15ｂの長さはインピーダンスが反転するλ／４（λはミリ波信号の波長である。）に設定される。これにより、幅の狭い線路５ａ，15ａがインダクタンスとして、幅の広い線路５ｂ，15ｂがキャパシタンスとしてそれぞれ働き、全体でＬＣローパスフィルタとして動作し、ＳＢＤ３，13の検波出力を阻止するとともにＳＢＤ３，13に直流バイアス電圧を印加するように動作する。このとき、ＳＢＤ３，13の検波出力を阻止するための阻止周波数帯域は、幅の狭い線路５ａ，15ａの幅および長さ並びに幅の広い線路５ｂ，15ｂの幅および長さを適宜調整することによって調整できる。幅の狭い線路５ａ，15ａの長さおよび幅の広い線路５ｂ，15ｂの長さをλ／４とすれば、それぞれに最も大きなインダクタンスおよびキャパシタンスを与えることができ、チョーク型バイアス供給線路５，15の大きさを小さくできるので好ましい。
【００３３】
ＳＢＤ３，13は、それぞれ基板４，14上のチョーク型バイアス供給線路５，15の途中に導体バンプが接続される接続パッド等の接続用導体を介して直列に接続され、ミリ波信号７のＬＳＭモードの電磁波の電界方向Ｅとほぼ同一の方向にバイアス電流が流れるように配置される。
【００３４】
そして、ミリ波ミキサーＭ１においては、図３に回路図で示すようなバイアス回路で、または図４に回路図で示すようなバイアス回路で、基板４，14のそれぞれに接続されたＳＢＤ３，13にバイアス電圧が印加され、誘電体線路１，11に入射したミリ波信号７がそれぞれＳＢＤ３，13で検波されるとともにそれらの検波出力がミキシングされて、出力端子（図示せず）から中間周波信号であるミキサー出力ＰＭＩＸとして取り出される。
【００３５】
そして、本発明のミリ波検波器およびそれを用いた本発明のミリ波ミキサーＭ１のミリ波検波部においては、図３の回路図に実施の形態の一例を示すように、チョーク型バイアス供給線路５（図３ではChoke１に相当する。）およびチョーク型バイアス供給線路15（図３ではChoke２に相当する。）のそれぞれの一端に、抵抗Ｒ１および直流電源＋Ｖを、ならびに抵抗Ｒ２および直流電源−Ｖを順次直列に接続し、ＳＢＤ３および抵抗Ｒ１に並列に、ならびにＳＢＤ13および抵抗Ｒ２に並列に、それぞれ抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４を有するバイパス回路を接続している。なお、図３において、Choke１およびChoke２はチョーク型バイアス供給線路５および15のチョーク成分を表し、ＰＭＩＸはミキサー出力、Ｃ１は交流結合用コンデンサである。
【００３６】
このようなバイパス回路を接続する場合は、この抵抗Ｒ３（Ｒ４）の抵抗値を抵抗Ｒ１（Ｒ２）とＳＢＤ３（13）との合成抵抗値よりも小さくなるように設定したときに、抵抗Ｒ３（Ｒ４）に流れる迂回電流を大きくすることができ、バイパスの効果が増大する。しかし、その一方、ＳＢＤ３（13）の検波出力の損失が増大するという不利な面がある。そのため、抵抗Ｒ３（Ｒ４）の抵抗値は、直流電源の電圧値，ＳＢＤ３（13）の耐電圧値および耐電流値，接続されているコンデンサやインダクタ（図示せず）の条件等を考慮して、ミキシング特性と信頼性とを両方満足できるように適宜選択すればよい。このような構成にすることにより、ＳＢＤ３，13および抵抗Ｒ１，Ｒ２に過大な電圧がかかったときに、その電圧による電流をＳＢＤ３，13を迂回してバイパス回路としての抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とに流すことができ、バイパス回路がＳＢＤ３，13および抵抗Ｒ１，Ｒ２にかかった過大な電圧を速やかに低減するように動作するため、ＳＢＤ３，13を過大な電圧の印加による破壊から確実に保護することができるものとなる。また、一般に、抵抗はダイオード等の半導体装置に比べて破壊に強いので、信頼性の高いものとなる。
【００３７】
また、図４の回路図に示す実施の形態の他の例においては、チョーク型バイアス供給線路５（図４ではChoke１に相当する。）およびチョーク型バイアス供給線路15（図４ではChoke２に相当する。）のそれぞれの一端に、抵抗Ｒ１および直流電源＋Ｖを、ならびに抵抗Ｒ２および直流電源−Ｖを順次直列に接続し、ＳＢＤ３および抵抗Ｒ１に並列に、ならびにＳＢＤ13および抵抗Ｒ２に並列に、それぞれ極性を逆にして直列に接続されたアバランシェダイオードＤ１およびＤ２を有するバイパス回路、ならびに極性を逆にして直列に接続されたアバランシェダイオードＤ３およびＤ４を有するバイパス回路を接続している。これらアバランシェダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、既定電圧値の電圧が印加されたときに降伏電流が流れるものである。
【００３８】
これらアバランシェダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、図９に線図で示すような静特性を有するものであり、アバランシェダイオードＤ１とアバランシェダイオードＤ２とは、またアバランシェダイオードＤ３とアバランシェダイオードＤ４とは、同じ静特性を有する素子を用いて極性を逆にして直列に接続する。アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２（Ｄ３，Ｄ４）をこのように接続することにより、アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２（Ｄ３，Ｄ４）に降伏電圧値（負の電圧値）よりも高い電圧が印加されているときには、アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２（Ｄ３，Ｄ４）のインピーダンスはどちらの方向にも高くなり、オープン（開放）状態と同様になる。また、降伏電圧値（負の電圧値）よりも低い電圧が印加されているときには、アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２（Ｄ３，Ｄ４）のインピーダンスはどちらの方向にも低くなり、ショート（短絡）状態と同様になる。これにより、過大電圧がかかった必要なときにのみ、アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２（Ｄ３，Ｄ４）を介してバイパス回路に迂回電流が流れるように動作させることができ、図３に示した例におけるＳＢＤ３（13）の検波出力の損失が増大するという不利な面を取り除くことができるものとなる。
【００３９】
従って、このような構成にしたときには、アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２（Ｄ３，Ｄ４）が、ＳＢＤ３（13）および抵抗Ｒ１（Ｒ２）に過大な電圧がかかったときのみ低抵抗となってバイパス回路に迂回電流を流し、ＳＢＤ３（13）および抵抗Ｒ１（Ｒ２）にかかった過大な電圧を速やかに低減させることができ、ＳＢＤ３（13）および抵抗Ｒ１（Ｒ２）に過大な電圧がかからない平常時には、アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２（Ｄ３，Ｄ４）は高抵抗となってバイパス回路に余分な迂回電流を流さないように動作するため、平常時の検波動作による検波出力がバイパス回路によって損失を受けることなく、ＳＢＤ３（13）を過大な電圧の印加による破壊から確実に保護することができるものとなる。
【００４０】
なお、これらアバランシェダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に代えて、同様の構成でツェナーダイオードを用いてもよい。この場合には、ＳＢＤ３（13）の耐電圧値または耐電流値を超えるような電流を流すような電圧値以上の電圧が印加されたときにツェナーダイオードに降伏電流が流れるように、ツェナー電圧（ツェナーダイオードの降伏電圧）を設定すればよい。
【００４１】
以上のような本発明のミリ波ミキサーＭ１では、一般的なバランス型ミキサーと同様に、ミリ波ミキサーＭ１を構成する２つのミリ波検波部のＳＢＤ３，13、チョーク型バイアス供給線路５，15、抵抗Ｒ１，Ｒ２、抵抗Ｒ３，Ｒ４、アバランシェダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４には、それぞれ同じ特性のものを用いている。また、直流電源には、電圧値の極性が異なり、大きさ（絶対値）が同じ直流電源＋Ｖ，−Ｖを用いている。
【００４２】
また、本発明のミリ波検波器およびそれを用いた本発明のミリ波ミキサーＭ１のミリ波検波部においては、ＳＢＤ３，13に既定電流値以下の電流が流れるように、図３および図４の回路図にそれぞれ示すように、ＳＢＤ３，13に直列に、既定電流値で一定電流を流す定電流回路要素としての定電流ダイオードＣＲＤ１およびＣＲＤ２を接続してもよい。
【００４３】
これら定電流ダイオードＣＲＤ１およびＣＲＤ２は図10に線図で示すような静特性を有するものであり、ＣＲＤ１（ＣＲＤ２）は、ＳＢＤ３（13）に過大電圧または過大電流が加わらない通常の状態では、定電流動作領域よりも低い電圧が印加された状態で動作するものであり、定電流動作領域となる電圧の下限値は、想定されるＳＢＤ３（13）への過大電圧値または過大電流を引き起こす電圧値よりも低く設定される。このように構成すれば、ＣＲＤ１（ＣＲＤ２）が、ＳＢＤ３（13）に流れる電流が既定電流値に達したときにそれ以上流れないように一定電流で動作するため、ＳＢＤ３（13）を過大電流による破壊から確実に保護することができるものとなる。
【００４４】
なお、以上のようなＮＲＤガイド用のミリ波ミキサーでは、ＳＢＤ３（13）にバイアス電圧を印加するのに、＋Ｖの直流電源と、接地に代えて用いられる−Ｖの直流電源との２つの直流電源を用いる場合に、この２つの直流電源それぞれを投入する時間または切断する時間が異なって時間差が生じるとき、交流結合用コンデンサＣ１が充電され、その充電された電圧によりＳＢＤ３（13）に逆方向の耐電圧値を上まわる電圧値の電圧がかかることとなり、ＳＢＤ３（13）を破損してしまうことがあるという問題点があった。
【００４５】
これに対しては、本発明のミリ波ミキサーＭ１について、チョーク型バイアス供給線路５（15）に接続した交流結合用コンデンサＣ１の容量をＣ、交流結合用コンデンサＣ１と直流電源＋Ｖまたは−Ｖとの間に接続される全抵抗の合成抵抗値をＲ、ＳＢＤ３（13）の耐電圧値をＶＬ、耐電流値をＩＬとして、誘電体線路２（12）の各々の一端に設置されたＳＢＤ３（13）に接続された２つの直流電源＋Ｖ，−Ｖの電圧値をＶｏおよび−Ｖｏとし、２つの直流電源＋Ｖ，−Ｖの投入時間差または切断時間差をτとしたときに、この投入時間差または切断時間差τを、
τ＜Ｒ・Ｃ・ｌｏｇ｛Ｖｏ／（Ｖｏ−ＶＬ）｝
かつ、
τ＜Ｒ・Ｃ・ｌｏｇ｛Ｖｏ／（Ｖｏ−Ｒ・ＩＬ）｝
としておくとよい。これにより、交流結合用コンデンサＣ１がＳＢＤ３（13）の耐電圧値ＶＬを超えて充電されることがないため、ＳＢＤ３（13）の耐電圧値ＶＬを超えた交流結合用コンデンサＣ１の充電電圧がＳＢＤ３（13）に印加されることがなくなる。また、交流結合用コンデンサＣ１がＳＢＤ３（13）の耐電流値ＩＬを超えてＳＢＤ３（13）に放電電流を流すような電圧が交流結合用コンデンサＣ１に充電されることもないため、交流結合用コンデンサＣ１の放電によって耐電流値ＩＬを超えた電流がＳＢＤ３（13）に流れることもなくなる。これにより、ＳＢＤ３（13）を交流結合用コンデンサＣ１の充放電によって引き起こされる過大電圧または過大電流による破壊から確実に保護することができる。
【００４６】
以下に、その理由を詳細に説明する。なお、以下の説明において、ＳＢＤ３およびそれを用いて構成されるミリ波検波部についての説明は、ＳＢＤ13およびそれを用いて構成されるミリ波検波部についても同様である。
【００４７】
今、直流電源＋Ｖのみが動作し、直流電源−Ｖが動作していないときの交流結合用コンデンサＣ１の充放電について考える。
【００４８】
交流結合用コンデンサＣ１は初期に電荷が全く蓄積されていないとすれば、交流結合用コンデンサＣ１には次式で示される電圧Ｅが充電される。
【００４９】
Ｅ＝Ｖｏ［１−ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｒ・Ｃ）｝］  …（１）
ただし、ＲはＲ１とＳＢＤ３の順方向抵抗とＣ１の出力抵抗との合成抵抗値、Ｃは交流結合用コンデンサＣ１の容量（キャパシタンス）値である。
【００５０】
ここで、
Ｅ＜ＶＬ  …（２）
であれば、交流結合用コンデンサＣ１は耐電圧値ＶＬを超えて充放電されることがなくなる。
【００５１】
式（２）を満足するｔをτとすれば、式（１），（２）から、
τ＜Ｒ・Ｃ・ｌｏｇ｛Ｖｏ／（Ｖｏ−ＶＬ）｝
が得られる。
【００５２】
また、交流結合用コンデンサＣ１に充電された後、流れる放電電流をｉとすると、放電電流ｉは次式で表すことができる。
【００５３】
ｉ＝（Ｖｏ／Ｒ）・［１−ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｒ・Ｃ）｝］  …（３）
ここで、
ｉ＜ＩＬ  …（４）
であれば、交流結合用コンデンサＣ１は、耐電流値ＩＬを超えて放電電流を流すことがなくなる。
【００５４】
式（３）を満足するｔをτとすれば、式（３），（４）から、
τ＜Ｒ・Ｃ・ｌｏｇ｛Ｖｏ／（Ｖｏ−Ｒ・ＩＬ）｝
が得られる。
【００５５】
なお、本発明は以上の実施の形態の例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で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、以上の実施の形態の例において、ミリ波検波用素子としては、ＳＢＤ３，13の他にＰＩＮダイオードやバラクタダイオード等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のミリ波検波器およびそれを用いたミリ波ミキサーの実施の形態の一例を示しており、（ａ）はミリ波ミキサーＭ１の平面図、（ｂ）はミリ波ミキサーＭ１のミリ波検波部を示す（ａ）のＡ部の斜視図である。
【図２】本発明のミリ波検波器およびミリ波ミキサーＭ１のミリ波検波部に用いられる、ミリ波検波用素子が接続されて実装される基板の基本的構成を示す平面図である。
【図３】本発明のミリ波検波器およびそれを用いたミリ波ミキサーＭ１におけるミリ波検波部およびそれにバイアスを印加するためのバイアス回路の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図４】本発明のミリ波検波器およびそれを用いたミリ波ミキサーＭ１におけるミリ波検波部およびそれにバイアスを印加するためのバイアス回路の実施の形態の他の例を示す回路図である。
【図５】ＮＲＤガイドの基本的構成を示す部分破断斜視図である。
【図６】従来のミリ波ミキサーの一例を示しており、（ａ）はミリ波ミキサーの平面図、（ｂ）はミリ波ミキサーのミリ波検波部を示す（ａ）のＢ部の斜視図である。
【図７】従来のミリ波ミキサーにおけるミリ波検波部を構成する配線基板の一例を示す平面図である。
【図８】従来のミリ波ミキサーにおけるミリ波検波部およびそれにバイアスを印加するためのバイアス回路の例を示した回路図である。
【図９】アバランシェダイオードの静特性を示す線図である。
【図１０】定電流ダイオード（ＣＲＤ）の静特性を示す線図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，11：誘電体線路
２，12：誘電体線路
３，13：ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）（ミリ波検波用素子）
４，14：基板
５，15：チョーク型バイアス供給線路
５ａ，15ａ：幅の狭い線路
５ｂ，15ｂ：幅の広い線路
７：ミリ波信号
Ｍ１：ミリ波ミキサー
Ｒ１，Ｒ２：抵抗
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４：アバランシェダイオード
【図１】
2005136608.tif 000003
【図２】
2005136608.tif 000004
【図３】
2005136608.tif 000005
【図４】
2005136608.tif 000006
【図５】
2005136608.tif 000007
【図６】
2005136608.tif 000008
【図７】
2005136608.tif 000009
【図８】
2005136608.tif 000010
【図９】
2005136608.tif 000011
【図１０】
2005136608.tif 000012