(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半波整流のための入力と出力（Ａ）との間の１つの整流ダイオード（Ｖ)、又は全波整流のための入力と出力（Ａ）との間の２つの整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）を有し、各整流ダイオード（Ｖ、又はＶａ，Ｖｂ）の電圧出力（Ａ、又はＡａ，Ａｂ）と入力電圧の測定基準点（Ｍ）との間に充電キャパシタ（Ｃｒ、又はＣｒａ，Ｃｒｂ）を有する半波、又は全波高周波整流回路であって、
当該整流回路への入力パワーに対する出力電圧の関係の線形化が２乗法則領域の範囲を越えて成り立つように、前記電圧出力（Ａ，Ａａ，Ａｂ）と前記入力電圧の前記測定基準点（Ｍ）との間に、整流ダイオード（Ｖ，Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値（Ｒ０）と実質的に同じ相対温度係数および同じ温度レベルを持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐ，Ｒｐａ，Ｒｐｂ）が接続されている半波又は全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項２】
前記非線形負荷抵抗は、前記整流ダイオードの出力からの電圧により逆方向に駆動される少なくとも単一ダイオード（Ｖ１）を備える請求項１の半波又は全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項３】
両極性の出力電圧を有する請求項１の全波高周波ダイオード整流回路であって、
前記電圧出力（Ａａ，Ａｂ）のそれぞれと前記入力電圧の前記測定基準点（Ｍ）との間に、対応する整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値（Ｒ０）と実質的に同じ相対温度係数を持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐａ，Ｒｐｂ）が接続されている全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項４】
両極性の出力電圧を有する請求項１の全波高周波ダイオード整流回路であって、
前記２つの整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）の前記電圧出力（Ａａ，Ａｂ）の間に、対応する整流ダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値（Ｒ０）と実質的に同じ相対温度係数を持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が接続されている全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項５】
単極性の出力電圧を有し、入力と前記出力（Ａ）に導く少なくとも１つの整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）との間の結合キャパシタ（Ｃｋ）と、前記出力（Ａ）と前記入力電圧の測定基準点（Ｍ）との間に接続された少なくとも１つの充電キャパシタ（Ｃｒ）とを具備する、請求項１の全波高周波ダイオード整流回路であって、
出力（Ａ）と前記入力電圧の前記測定基準点（Ｍ）との間に、前記整流ダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値と実質的に同じ相対温度係数を持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が接続されている全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項６】
前記非線形負荷抵抗は少なくとも１つのダイオードを具備する請求項３，４，５のいずれかに一項に記載の全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項７】
前記非線形負荷抵抗及び前記整流ダイオード（Ｖ）を形成するダイオードは、同じ温度レベルを持つように設定されている請求項２又は６に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項８】
前記非線形負荷抵抗及び前記整流ダイオードを形成するダイオードは、モノリシックＩＣの一部である請求項２，６，７のいずれか一項に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項９】
前記非線形負荷抵抗は、逆方向に駆動される単一ダイオード（Ｖ５）により形成され、直列接続された２つのダイオード（Ｖ６，Ｖ７）と並列に接続されており、これらのダイオード（Ｖ６，Ｖ７）の少なくとも１つのダイオードは、前記単一ダイオードと同じ方向の極性であり、他のダイオードが同じ方向か、または反対方向である請求項２又は６に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項１０】
前記非線形負荷抵抗は、逆方向に直列に接続された２つのダイオードを具備し、ゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が、前記整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時の２つのビデオ帯抵抗値の平均値の半分である請求項３，４，５のいずれか一項に記載の全波高周波ダイオード整流回路。
【請求項１１】
前記非線形負荷抵抗は、少なくとも１つのダイオード（Ｖ４）と、並列接続の少なくとも１つのＮＴＣサーミスター（Ｒ１）のネットワークを具備する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも１個の整流ダイオード及び少なくとも１個の出力側充電容量を持つ半波、全波、又は複数経路高周波ダイオード整流回路に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
接合又はショットキーダイオードにもとづくこのタイプのダイオード整流回路は非常に広範な実施例によってよく知られている。図１は、１個のダイオードＶと１個の充電容量Ｃｒを持つ、これら総ての回路について共通な基本的な配線接続を示している。これらの回路は非常に小さい時定数とそれによるより高速な測定スピード持つように製造することができ、それらは、しばしば、パワー測定に対する熱センサーのかわりに使われる。
【０００３】
このような整流回路はまたｒｍｓ電圧測定にも使われる。パワーとｒｍｓ電圧の測定に対しては、信号の種類に関係なく、出力電圧の平均値と入力電圧のｒｍｓ値Ｕｉｎとの間の明確な相互関係が必須であり、したがって、次式によって、パワーセンサーの終端抵抗Ｚ０で変換されるパワーが計算できる。
【０００４】
【数１】
0004566324.tif 000002
【０００５】
ダイオード整流器に対しては、半導体の指数関数的な電圧電流特性のために、ダイナミックレンジに狭い制限が課されている。すなわち、入力電圧の比較的狭い範囲、いわゆる２乗法則領域でだけ、したがって、厳密にいえば、出力電圧が入力電圧のｒｍｓ値に忠実に依存するこの領域内においてのみ、信号の形、変調の形にかかわらず、パワー測定が可能となる。２乗法則領域外では、入力電圧のピーク値が出力電圧のレベルの決定に大きく影響するので、入力パワーと出力電圧の間のはっきりとした相互関係は失われてしまう。
【０００６】
信号の形を特定のもの  −−  たとえば、無変調のスペクトル的に純粋な信号−−  に限れば、２乗法則領域以外でも、その信号に対して入力電圧のｒｍｓ値と出力電圧の間の特定の相互関係を、正確なパワー測定の実行に使うことができる。
【０００７】
しかし、入力信号が、その整流器が較正された曲線の形から変わる（たとえば、スペクトル的に純粋な信号のかわりに高調波を含む正弦波の測定）とか、測定信号の包絡線が変調（ＡＭ、π/４−ＤＱＰＳＫ、ＱＡＭ、等々）されていたりすると、２乗法則領域の外では測定ずれが出てくる。
【０００８】
入力パワーと出力電圧の間の比例関係のゾーンを２乗法則カーブの領域外のも拡張するために、整流ダイオードのビデオ帯抵抗値（ゼロバイアス時のビデオ抵抗値）（ゼロ点抵抗値）Ｒｏに対して適当であるように選んだオーミックな抵抗Ｒｐ（負温度係数（ＮＴＣ）サーミスター）で整流器の出力を負荷することが知られている（Hoer, C. A., Roe K. C., Allread,C.M.,ダイオード検出器の非線形性の測定とその最小化、IEEE Transactions  on  Instrumentation and   Measurement  IM-25巻、4号、1976年12月、324-329ページ）。
【０００９】
Ｒｐ  = 0.4  x Ｒ０  と適当な値をとったとき、ダイナミックレンジの無負荷ダイオードに比べての改善度17dBが得られる。しかし、オーミックな抵抗で負荷をとっているために、出力電圧も同時に、無負荷時の約1/3に減少し、したがって、比例範囲の実効的な増加は約12dBに過ぎないと見なすことができる。
【００１０】
この公知の回路は、整流器と負荷抵抗との間の整合が不適当なために、強い温度依存性を持っており、したがって、大量生産には単に条件付きで適しているに過ぎない。
ダイナミックレンジが簡単な回路要素を用いることによって２乗法則領域を超えて拡大でき、また、改善された熱特性を持っていて、その結果、たとえば、変調された正弦信号の平均パワー値測定もGHz領域でさえ可能なダイオード整流回路を提供することが本発明の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的は主請求項の前文の半波又は複数経路高周波ダイオード整流回路を用いて達成され、その特徴は主請求項で述べられる。有利な展開は付属請求項で述べられる。
【００１２】
本発明によれば、線形でオーミックな抵抗（NTCサーミスター）の代わりに、整流ダイオードのビデオ帯抵抗値（video resistance）（ゼロバイアス時のビデオ抵抗値）（ゼロ点抵抗値）（der Nullpunktwiderstand)に等しくなるように選ばれた相対温度係数を持つ非線形な負荷抵抗が用いられる。この負荷抵抗の非線形性のために、線形の負荷抵抗を用いて場合よりも、より高い出力電圧が得られ、また、負荷抵抗とビデオ抵抗値の温度的な同期によって、出力電圧の温度係数は無負荷整流器のそれに対応し、また、比例範囲の増加は約10dBである。
【００１３】
比較的少ない回路技術的出費で、このようなダイオード整流回路が得られており、それによって、整流ダイオードの特性曲線の２乗法則領域外での変調正弦信号の平均パワー値又はｒｍｓ電圧値の測定も可能となっている。また、入力インピーダンスは２乗法則領域外でも広範囲にほぼ同じ値に留まっている。
【００１４】
非線形な負荷抵抗とは、印加電圧と電流が、たとえば、ダイオードの通常の電圧-電流特性で表されるように、非線形な関係にある抵抗であると理解されている。このために、非線形な負荷抵抗は、好ましくは、このようなダイオードによっても実現できる。
【００１５】
請求項１の発明は、半波整流のための入力と出力（Ａ）との間の１つの整流ダイオード（Ｖ)、又は全波整流のための入力と出力（Ａ）との間の２つの整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）を有し、各整流ダイオード（Ｖ、又はＶａ，Ｖｂ）の電圧出力（Ａ、又はＡａ，Ａｂ）と入力電圧の測定基準点（Ｍ）との間に充電キャパシタ（Ｃｒ、又はＣｒａ，Ｃｒｂ）を有する半波、又は全波高周波整流回路であって、
当該整流回路への入力パワーに対する出力電圧の関係の線形化が２乗法則領域の範囲を越えて成り立つように、前記電圧出力（Ａ，Ａａ，Ａｂ）と前記入力電圧の前記測定基準点（Ｍ）との間に、整流ダイオード（Ｖ，Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値（Ｒ０）と実質的に同じ相対温度係数および同じ温度レベルを持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐ，Ｒｐａ，Ｒｐｂ）が接続されている半波又は全波高周波ダイオード整流回路である。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の半波又は全波高周波ダイオード整流回路であって、前記非線形負荷抵抗が、前記整流ダイオードの出力からの電圧により逆方向に駆動される少なくとも単一ダイオード（Ｖ１）を備える、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、両極性の出力電圧を有する請求項１の全波高周波ダイオード整流回路であって、
前記電圧出力（Ａａ，Ａｂ）のそれぞれと前記入力電圧の前記測定基準点（Ｍ）との間に、対応する整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値（Ｒ０）と実質的に同じ相対温度係数を持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐａ，Ｒｐｂ）が接続されている全波高周波ダイオード整流回路。
【００１８】
請求項４の発明は、両極性の出力電圧を有する請求項１の全波高周波ダイオード整流回路であって、
前記２つの整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）の前記電圧出力（Ａａ，Ａｂ）の間に、対応する整流ダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値（Ｒ０）と実質的に同じ相対温度係数を持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が接続されている全波高周波ダイオード整流回路。
【００１９】
請求項５の発明は、単極性の出力電圧を有し、入力と前記出力（Ａ）に導く少なくとも１つの整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）との間の結合キャパシタ（Ｃｋ）と、前記出力（Ａ）と前記入力電圧の測定基準点（Ｍ）との間に接続された少なくとも１つの充電キャパシタ（Ｃｒ）とを具備する、請求項１の全波高周波ダイオード整流回路であって、
出力（Ａ）と前記入力電圧の前記測定基準点（Ｍ）との間に、前記整流ダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値と実質的に同じ相対温度係数を持つ非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が接続されている全波高周波ダイオード整流回路。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項３，４，５のいずれかに一項に記載の全波高周波ダイオード整流回路において、前記非線形負荷抵抗が少なくとも１つのダイオードを具備する、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項２又は６に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路において、前記非線形負荷抵抗及び前記整流ダイオード（Ｖ）を形成するダイオードが、同じ温度レベルを持つように設定されている、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項２，６，７のいずれか一項に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路において、前記非線形負荷抵抗及び前記整流ダイオードを形成するダイオードが、モノリシックＩＣの一部である、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項２又は６に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路において、前記非線形負荷抵抗が、逆方向に駆動される単一ダイオード（Ｖ５）により形成され、直列接続された２つのダイオード（Ｖ６，Ｖ７）と並列に接続されており、これらのダイオード（Ｖ６，Ｖ７）の少なくとも１つのダイオードが、前記単一ダイオードと同じ方向の極性であり、他のダイオードが同じ方向か、または反対方向である、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項３，４，５のいずれか一項に記載の全波高周波ダイオード整流回路において、前記非線形負荷抵抗が、逆方向に直列に接続された２つのダイオードを具備し、ゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が、前記整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時の２つのビデオ帯抵抗値の平均値の半分である、ことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半波又は全波高周波ダイオード整流回路において、前記非線形負荷抵抗が、少なくとも１つのダイオード（Ｖ４）と、並列接続の少なくとも１つのＮＴＣサーミスター（Ｒ１）のネットワークを具備する、ことを特徴とする。
【００２６】
別の第１の観点の本発明は：整流回路の出力が、実効的に、整流ダイオード（Ｖ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値（Ｒ０）と同じ相対温度係数を持ち、それによって入力パワーに対する出力電圧の関係の線形化が２乗法則領域を越えて成り立つ非線形負荷抵抗（Ｒｐ）で負荷されていることを特徴とする、少なくとも１個の整流ダイオード（Ｖ）と少なくとも１個の出力側充電容量（Ｃｒ）を持つ、
半波又は複数経路高周波ダイオード整流回路であってもよい。
別の第２の観点の本発明は、第１の観点の回路であってさらに：非線形負荷抵抗の相対温度係数が整流ダイオード（Ｖ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値のそれから±２５％以上、好ましくは±２％以上は異なることのない、ことを特徴とする。
別の第３の観点の本発明は、第１又は第２の観点の回路であってさらに：非線形負荷抵抗が少なくとも１個のダイオード（Ｖ１; Ｖ５からＶ７; Ｖ８からＶ１１）からなる、ことを特徴とする。
別の第４の観点の本発明は、第３の観点の回路であってさらに：非線形負荷抵抗を構成する単数又は複数のダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の相対温度係数が整流ダイオード（Ｖ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値のそれから±２５％以上、好ましくは、±２％以上異なることのない、ことを特徴とする。
別の第５の観点の本発明は、第３又は第４の観点の回路であってさらに：非線形抵抗を構成する単数又は複数のダイオードの理想係数が整流ダイオード（Ｖ）の理想係数から±２５％以上異なることなく、なかんずく、±２％以上異なることのない、ことを特徴とする。
別の第６の観点の本発明は、第３から第５の観点のいずれか１つの回路であってさらに：非線形負荷抵抗を構成する単数又は複数のダイオードと単数の整流ダイオード（Ｖ）又は複数の整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）が同じ温度レベルに配設される、ことを特徴とする。
別の第７の観点の本発明は、第３から第５の観点のいずれか１つの回路であってさらに：非線形負荷抵抗を構成する単数又は複数のダイオードと単数の整流ダイオード（Ｖ）又は複数の整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）がモノリシック集積回路の一部である、ことを特徴とする。
別の第８の観点の本発明は、第１から第７の観点のいずれか１つの半波ダイオードであってさらに：非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が直流電圧出力（Ａ）と入力電圧の測定基準点（Ｍ）との間に接続されている（図４）、ことを特徴とする。
別の第９の観点の本発明は、第１から第７の観点のいずれか１つの全波ダイオード整流回路であってさらに：両極性の出力電圧を持ち、各々付属する出力側充電容量（ＣｒａとＣｒｂ）を持つ２個の整流ダイオード（Ｖａ  とＶｂ）からなり、非線形負荷抵抗（Ｒｐａ，Ｒｐｂ）がそれぞれ２つの直流電圧出力（Ａａ，Ａｂ）と入力電圧の測定基準点（Ｍ）との間に接続されている（図１２a）、ことを特徴とする。
別の第１０の観点の本発明は、第１から第７の観点のいずれか１つの全波ダイオード整流回路であってさらに：両極性の出力電圧を持ち、各々付属する出力側充電容量（ＣｒａとＣｒｂ）を持つ２個の整流ダイオード（ＶａとＶｂ）からなり、非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が２つの直流電圧出力（Ａａ，Ａｂ）の間に接続されている（図１２b）、ことを特徴とする。
別の第１１の観点の本発明は、第１から第７の観点のいずれか１つの全波又は多経路ダイオード整流回路であってさらに：単極性の出力電圧を持ち、結合容量（Ｃｋ）、１個又は１個以上の整流ダイオード（Ｖａ  とＶｂ）、及び１個又は１個以上の 充電容量（Ｃｒ）などからなり、非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が直流電圧出力（Ａ）と入力電圧の測定基準点（Ｍ）との間に接続されている（図１４）、ことを特徴とする。
別の第１２の観点の本発明は、第８又は第９の観点の回路であってさらに：非線形抵抗（Ｒｐ，Ｒｐａ，Ｒｐｂ）が、そのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が整流ダイオード（Ｖ，Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値から-50% から+100％以上異なることなく、なかんずく、±10％以上異ななることのない１個のダイオード（Ｖ１）であり、また、その極性が整流電圧によって逆方向に励起されるような極性である（図６）、ことを特徴とする。
【００２７】
別の第１３の観点の本発明は、第８又は第９の観点の回路であってさらに：非線形抵抗（Ｒｐ，Ｒｐａ，Ｒｐｂ）が１個のダイオード（Ｖ５ ）であって、それが逆方向に励起され、直列接続された２個の付加的ダイオード（Ｖ６，Ｖ７）がこの１個のダイオード（Ｖ５）に、少なくともそのうちの１個は、それと同方向の極性で、他の１個のダイオードは同方向か逆方向の極性で、並列接続され、各ダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が整流ダイオード（Ｖ，Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値から -50%から+100％以上異なることなく、なかんずく、±１０％以上異なることがない（図１０と図１１）ことを特徴とする。
【００２８】
別の第１４の観点の本発明は、第１０又は第１１の観点の回路であってさらに：非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が請求項１２又は請求項１３中にある２個の負荷抵抗の直列接続からなり、それらがそれぞれ整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の平均値になるようにとられていることを特徴とする。
【００２９】
別の第１５の観点の本発明は、第１０又は第１１の観点の回路であってさらに：非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が請求項１２又は請求項１３中にある負荷抵抗からなり、それが２個の整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の和になるようにされていることを特徴とする。
【００３０】
別の第１６の観点の本発明は、第１０又は第１１の観点の回路であってさらに：非線形負荷抵抗（Ｒｐ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が、２個の整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の平均値から-50% から+100％以上異なることなく、なかんずく、±10％以上異ななることのない４個のダイオード（Ｖ８ からＶ１１）からなり、また、その回路は、そのうちの２個ずつが逆極性に直列接続され、さらに、それら直列接続回路が並列に接続されたものである（図１３）ことを特徴とする。
【００３１】
別の第１７の観点の本発明は、第１０又は第１１の観点の回路であってさらに：非線形負荷抵抗（Ｒｐ）が逆極性で直列に接続された２個のダイオードからなり、それらのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が、２個の整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の平均値の半分で、-50% から+100％以上異なることなく、なかんずく、±10％以上異ななることのないことを特徴とする。
【００３２】
別の第１８の観点の本発明は、第１の観点またはそれ以上の観点の回路であってさらに：付加的な非線形抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）が、単極性出力電圧を持つ半波整流回路の場合には、単一出力（Ａ）に、両方向出力電圧を持つ複数経路整流回路の場合には、両方の出力（ＡａとＡｂ）に、それぞれ直列に接続され、それが出力抵抗の線形化を導き、それによって、その相対温度係数が整流ダイオード（Ｖ）又は整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の相対温度係数にマッチさせられることを特徴とする。
【００３３】
別の第１９の観点の本発明は、第１８の観点の回路であってさらに：ダイオードの回路網が非線形抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）として用いられ、そのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の温度係数がほぼ整流ダイオード（Ｖ）又は整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の温度係数に大体対応していることを特徴とする。
【００３４】
別の第２０の観点の本発明は、第１８又は第１９の観点の回路であってさらに：非線形抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）の相対温度係数が、整流ダイオード（Ｖ）又は整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値のそれから-50% から+100％以上異なることなく、なかんずく、±10％以上異ななることのないことを特徴とする。
【００３５】
別の第２１の観点の本発明は、第１８から第２０の観点のいずれか１つの回路であってさらに：非線形抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）が、少なくとも１個のダイオード（Ｖ４ ）と少なくとも１個のＮＴＣ サーミスター（Ｒ１）からなる（図８）ことを特徴とする。
【００３６】
別の第２２の観点の本発明は、第１８から第２０の観点のいずれか１つの回路であってさらに：非線形抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）が同方向に並列接続された２個のダイオード（Ｖ２，Ｖ３）からなり、その陰極が正の出力電圧を持つ回路中で（図９）、すなわち、その陽極が負の出力電圧を持つ回路中で、整流ダイオード （Ｖ，Ｖａ，Ｖｂ）と非線形負荷抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）の接続点に接続され、それらのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が整流ダイオード（Ｖ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値又は整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の平均値から-50% から+100％以上異なることなく、また、好ましくは±10％以上異なることのないことを特徴とする請求項。
【００３７】
別の第２３の観点の本発明は、第２１の観点の回路であってさらに：非線形抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）が１個のダイオード（Ｖ４）と１個のＮＴＣ サーミスター（Ｒ１）の並列接続によって構成され、ダイオードのカソードターミナルが回路中で正の出力電圧を持ち（図８）、すなわち、そのアノードターミナルが回路中で負の出力電圧を持ち、整流ダイオード（Ｖ，Ｖａ，Ｖｂ）と非線形負荷抵抗（Ｒｓ，Ｒｓａ，Ｒｓｂ）との接続点に接続され、ダイオード（Ｖ４）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の平均値から-50% から+100％以上異なることなく、好ましくは、整流ダイオード（Ｖ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値又は整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）の抵抗値の平均値から±10％以上異なることがなく、またＮＴＣ サーミスターの抵抗値が好ましくは整流ダイオード（Ｖ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値又は整流ダイオード（Ｖａ，Ｖｂ）のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の平均値より55%±25％大きく選ぶことを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下実施例の回路図を用いて、本発明をより詳細に説明する。
図1に示されている半波整流の基本的な回路に対して、理想的なダイオードＶを仮定すると、電圧 uｖ と電流 iｖ の間に次式の関係が存在する。
【００３９】
【数２】
0004566324.tif 000003
【００４０】
ここに、iｓ はダイオードの逆方向飽和電流で、ショットキーダイオードの場合、次式が適用される。
【００４１】
【数３】
0004566324.tif 000004
【００４２】
但しｎは補正係数であり、理想係数（ideality factor, Idealitatsfaktor）としても知られている。これは使われている技術によって変わり、その範囲は1.0から1.5である。uＴは熱エネルギーに等価な電圧として知られており、下式(4)のように２つの自然定数の他には、絶対温度Ｔにだけ依存する。
【００４３】
【数４】
0004566324.tif 000005
【００４４】
Ａは断面積、Ｒ＊は変形リチャードソン定数、ｋはボルツマン定数(1.38・10−２３ Ｊ/Ｋ）、e０ は基本電子電荷（1.60・10−１９Ｃ）、ＴはＫで表した温度、: e０ФＢｎはポテンシャル障壁、である。
【００４５】
式（２）で見たように、整流ダイオードの電圧電流特性は逆方向飽和電流 iｓ と理想係数によって完全に表すことができる。しかし飽和電流 iｓ のかわりに、理想係数ｎとiｓに次式の関係でリンクしているゼロバイアスでのダイオードの抵抗値、すなわちビデオ帯抵抗値（video resistance）(der Nullpunktwiderstand)の方を使う方が多い。
【００４６】
【数５】
0004566324.tif 000006
【００４７】
Ｒ０は実際、小信号励起時のダイオードのオーミック抵抗という直接の物理的な意味を持っており、それは整流器の入出力抵抗として検知できるものである。
【００４８】
飽和電流iｓと関係があることから、ビデオ抵抗値はiｓと同じ強い温度依存性を持っており、また、実際、−−  障壁レベル  e０ФＢｎ  に依存して−−  15Kごとに倍又は半分になる。
【００４９】
図１の整流器は内部抵抗値 Ｒｉ とｒｍｓ値Ｕｉｎを持つ正弦的な起電力を持つ電源からフィードされており、出力電圧は、その入力が容量Ｃ１  によって表される回路中でさらに処理される（この回路以後のオーミックな入力抵抗は非常に大きいので、無視することができる）。
【００５０】
抵抗Ｒｄの役割は、整流器からそれに続く回路の入力を高周波的にデカップルすることである。ダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値と負荷容量Ｃｒの値によって決まる整流器の低周波側端のはるか上で、しかもＲｉ を無視すると全入力電圧Ｕｉｎ はダイオードの両端の間でドロップするので、整流器の出力電圧ｕｏｕｔ は次の式によって表される。
【００５１】
【数６】
0004566324.tif 000007
【００５２】
簡単なダイオードのモデルでは、ダイオードを指定するパラメータのうち、ただ1個の係数nだけが無負荷時の出力電圧レベルを決定することが式(6)から分かる。
IO(....) は第１種０次の変形ベッセル関数であり、それは Ｕｉｎ  についてベキ級数に展開できる。高次の成分を無視すれば、２次までの範囲で、次式を得る。
【００５３】
【数７】
0004566324.tif 000008
【００５４】
また、非常に高い電圧に対して、
【００５５】
【数８】
0004566324.tif 000009
【００５６】
受動負荷で２乗法則領域以内で励起されている時に起こるように、ダイオードの逆方向飽和電流よりずっと小さい出力電流については、出力抵抗はダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値Ｒ０に等しく、図２の線形等価回路図が適用でる。
【００５７】
線形の回路パラメータと無負荷出力電圧と Ｕｉｎ２ との間の比例関係のため、時間的に変化する振幅の入力信号があるとき、出力電圧 ｕｏｕｔ  の平均値は常にの平均値に比例すること、すなわち、測定信号のパワー平均値に比例することが保証されている。
【００５８】
図３の任意の大きさの入力電圧に対する等価回路図においては、整流ダイオードＶのところはＲ０で表されなければならない。したがって無負荷出力電圧は、式（6）に従えばもはや入力パワーに線形に依存しなくなる。負荷インピーダンス
（l/jωＣｒ)・{Ｒｄ＋(l/jωＣ１)}/〔（l/jωＣｒ)＋{Ｒｄ＋(l/jωＣ１)}〕が、Ｒ０に対して、すなわち、整流電圧の高周波成分に対して無視できなくなると、整流器の非線形出力インピーダンスが妨害として目立つようになってくる。
【００５９】
これに対しては、一種の第２整流につながる励起依存形の分圧が起こり、出力電圧が回路開放電圧の平均値を超えて増加する。この影響は、高い波高率を持つ広帯域高周波信号の場合（たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ）に目立つ。−−そしてそれは、バンド幅が大きくなるにつれて−−整流電圧の中に大きな振幅の高周波側成分を含むことになる。
【００６０】
図２の整流器のような動作が求められている整流器の測定範囲を増大するために、２段のステップが必要である。第1に、回路開放電圧は２乗法則領域によって達成されるよりも広い範囲にわたって Ｕｉｎ２ に比例していなければならない。第２に、回路の出力抵抗が線形化されていなければならない。この第２の対策は、もし、整流電圧のすべてのスペクトル成分について、関係する負荷インピーダンスがダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値に比して大きく、すなわち、励起に依存する分圧が起こらないと予想できるものと保証されるなら、省略してもかまわない。
【００６１】
【実施例】
図４は半波整流回路についての本発明の第１の実施例を示しており、図４ａは正の出力電圧のためのダイオードＶの構成を示しており、また、図４ｂは負の出力電圧のための構成を示している。本発明によれば、非線形負荷抵抗 Ｒｐ が整流電圧出力Ａと入力電圧の共通基準点Ｍとの間に接続されている。最適負荷抵抗Ｒｐ の電圧電流特性に対して、下式９の関係が式(2)と式(6)から導かれる。
【００６２】
【数９】
0004566324.tif 000010
【００６３】
分割比νに依存して、２乗法則領域にある整流器の開放回路出力電圧に対する出力電圧の関係が電圧電流特性の最適領域を提供するが、それはまた種々のやり方で近似することができる。
【００６４】
（９）式から導かれるように、負荷抵抗 Ｒｐ は、大きな温度範囲で線形化が維持されるように、常に整流ダイオードＶのビデオ帯抵抗値と同じ相対温度依存性を持っていなければならない。したがって、好ましくは、負荷抵抗は整流器にマッチした個別ダイオードとして、又は、整流ダイオードと同じ温度依存性を持つマッチしたダイオードのネットワークとして構成される。
【００６５】
本発明回路の非線形出力抵抗は、図４に従って、直列接続の非線形抵抗 Ｒｓによっても補償することができ、それによって、線形出力抵抗Ｒｏｕｔと出力に比例する開放回路電圧を持つ図５の線形出力等価回路が得られる。
【００６６】
好ましくはダイオードＶと熱的に接触しており、したがって、ダイオードＶと同じ温度レベルにある本発明の非線形負荷抵抗Rｐを用いると、比例領域は約10dB、すなわち、基本的には線形負荷抵抗を持つ既知の回路と同じ値だけ増大する。しかも、これが、十分に改善された温度動作、すなわち、同一パワーにおいて、比例範囲以外で入力アドミッタンスのより好ましい動作が、より高い出力電圧とともに得られる。
【００６７】
非線形負荷抵抗Ｒｐとして、好ましくはゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値と理想係数が整流ダイオードＶの対応するパラメーターにできるだけ近いダイオードＶ１が用いられる。図６は直列抵抗Ｒｓを持つ場合の実施例を示し、図７は直列抵抗を持たない場合の実施例を示している。
【００６８】
整流ダイオードＶと負荷ダイオードＶ１に対して、たとえばウエファー上の近接する場所から得られたペアのダイオードを用いる場合（ダイオードペアの形、又は４ダイオードセットの形で入手可能である）、すべてのパラメーターの温度トラッキングが実際に見込める。したがって、すべてのダイオードが同じ温度で配設されているということにだけに注意すればよい。
【００６９】
そうすれば、回路の機能は広い温度範囲にわたって保証される。これら両方の性質、すなわち、パラメーターの温度トラッキングと温度がほぼ同じであることは、もしそれらのダイオードがモノリシック集積回路の一部として構成されているなら、自動的に達成される。
【００７０】
線形オーミック負荷（ＮＴＣサーミスター）を持つ回路に比べて、本発明の回路の入力アドミッタンスは、比例領域の外側で、線形のオーミック負荷を持つ回路におけるよりも入力電圧のレベルに依存する度合いがかなり小さい。このことは、少なくとも１つの整流器を比例領域をずっと越えて励起されることから保護することが不可能であるような回路においては特に有利である。
【００７１】
過剰に励起された整流器がその入力インピーダンスを変えることが少なければ少ないほど、それだけ、残りの回路が影響されることが少なくなり、それだけ、回路の入力側の整合の変化が少なくなる。したがって、本発明の回路では、入力アドミッタンスは比例領域を越えると減少する  −−  回路のインピーダンスは高くなる  −−  、そして他方、線形な負荷抵抗を持つ回路では、それは増大する。整流器による測定対象への妨害信号は、これによって最小化され、反対に、線形負荷抵抗を持つ回路においては、それは増大する。
【００７２】
負荷ダイオードの電圧-電流特性の非線形性のために、本発明の回路は線形負荷抵抗を持つ回路よりも高い出力電圧を供給することができる。もし整流器と負荷ダイオードのゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値が同じであるならば、本発明の回路の２乗法則領域での出力電圧は、回路開放整流器の出力電圧の正確に半分になるが、一方、ＮＴＣサーミスターを持つ回路では、回路開放電圧のちょうど29％になる。したがって、本発明の回路によれば、ＮＴＣサーミスターを持つ回路によるよりも、いくらか小さなパワーの測定が可能となる。
【００７３】
広帯域に変調された信号については、充電容量 (Ｃｒ) と接続されている回路 (Ｃ１）によるダイナミックな分圧のために２乗法則領域の外側で測定誤差が出てくる。充電容量 は、大抵の場合、−−  500MHz以上の周波数ではふつう広帯域変調信号が使われ、またその目的のためには数pFの充電容量で充分であるので−−  、十分小さく保つことができるが、Ｃ１の削減にはある限度がある。
【００７４】
この問題は適当な非線形抵抗Ｒｓを整流器の出力と図４による後続の回路の入力との間に接続すれば、それによって出力抵抗が線形化されるので、かなり緩和できる。したがって、Ｃ１の影響も無視することができる。最も簡単な場合には、図９にあるように、付加された非線形抵抗 Ｒｓ は、整流器とビデオ抵抗値に保たれている負荷ダイオードにマッチした２個の並列接続ダイオードＶ２とＶ３によるものであるか、又は、図８におけるように、整流器とビデオ抵抗値に保たれている負荷ダイオードと１個の並列接続されたＮＴＣサーミスターＲ１ によるものである。
【００７５】
ＮＴＣサーミスターの抵抗値はダイオードのビデオ抵抗値よりも幾分大きく、たとえば、1.55 倍に、選ばれていなければならない。ＮＴＣサーミスターＲ１の温度係数はダイオードのビデオ抵抗値の温度係数にマッチしていなければならない。
【００７６】
比例領域の拡張に関しての最良の結果は、実際、整流器と負荷ダイオードが完全に同一の性質を持つときに達成される。しかし、ある状況下では、それによって比例領域のより大きな拡張が可能となる（低入力時の線形性の犠牲においてではあるが）。それゆえ、負荷ダイオードＶ１のゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値を整流ダイオードのそれよりも幾分小さく選択することは有用なことである。
【００７７】
このような非対称な拡張は次の３つの方法で可能である。すなわち、第１に、適当なマッチングによって、第２に、１枚のウエーファー上に寸法の異なる（ビデオ抵抗値の関係に従って）ダイオード又はモノリシックな集積回路を製造することによって、あるいは、第３に、負荷ダイオードに並列の整流ダイオードのビデオ抵抗値の数倍の抵抗を持つダイオードの並列接続によって、の３つの方法がある。
【００７８】
もし並列接続されたダイオードのビデオ抵抗値が、たとえば、整流ダイオードのそれの１０倍程度大きく選ばれているならば、それはビデオ抵抗値の比ｒ= 0.9 に対応している。したがって、マッチングが議論される場合、完全なマッチングからのはっきりと指定された小さな変動もその議論の中に含めなければならない。
【００７９】
その他のパラメーターのマッチングに関する要件は、そのパラメーターごとに異なる。整流器と負荷ダイオードの理想係数n及びゼロバイアス時のビデオ帯抵抗値の相対温度係数が一致していることが重要である。
【００８０】
図10から図14は、図６から図９の実施例と同様、比例領域の拡大に関して好ましい特性を持つ本発明の整流回路のさらなる実施例を示している。図１０による回路においては、図１１におけると同様、非線形抵抗が３個のダイオードＶ５、Ｖ６及び Ｖ７ によって構成されている。
【００８１】
図１０では、個別のダイオードＶ１のような１個のダイオードＶ５ が直流電圧出力ＡとグラウンドＭとの間に配設されており、それに並列に、他の２個のダイオードＶ６とＶ７が逆方向に直列に接続されて、出力 ＡとグラウンドＭとの間に接続されている。図１１の実施例では、これら２個の２個のダイオードＶ６とＶ７が同じ極性で直列に接続され、出力 ＡとグラウンドＭとの間に接続されている。
【００８２】
非線形負荷抵抗は、さらに多くのダイオードで構成することができるが、重要なことは、これらすべてのダイオードのビデオ抵抗値の相対温度係数の間に可能な限りの一致を持たせることである。
【００８３】
以上に議論してきた回路は、いずれも半波整流器、すなわち、その方向によって、正又は負の出力電圧を供給する１個の整流ダイオードを持って構成されてたものである。もちろん、本発明のすべての特徴は全波整流の回路に移すことができる。最も簡単な例では、全波整流器は、図１２ａに示すように、同じ高周波電圧の供給されている２個の殆ど同一の特性を持つ整流ダイオードＶａとＶｂを含んでなり、異なるのは、それらダイオードの方向だけであって、１個の整流器は正の出力電圧を、もう一方は負の出力電圧を出力する（両極性の出力電圧を持つ全波整流器）。
【００８４】
２個の整流ダイオードの各々は、対応する非線形負荷抵抗を伴っていてもよい。しかし、しばしば、２つの出力の間の差動的な出力だけが、同相モード部分を減衰するためにさらに、さらに処理される。この場合、２個の負荷抵抗が接続されるか、あるいは、対応する大きさの半波整流器（図１２ｂ）に対する負荷抵抗の２倍だけ大きい１個の負荷抵抗だけが２つの出力ＡａとＡｂの間に接続される。直列抵抗、線形化のための素子ＲｓａとＲｓｂは変更なしに残されている。
【００８５】
さらに、全波整流器に対する負荷抵抗の大きさは、１３図に示すような半波整流回路には移せない方法によっても決められる。この場合、それぞれ２個のダイオードの２個のセット、Ｖ８とＶ９ 又はＶ１０とＶ１１が出力Ａａ  、Ａｂ 間に逆極性で直列に接続されている。
【００８６】
図１４は単極性の出力電圧を持つ全波ダイオード整流回路を示している。入力電圧は結合容量Ｃｋ を介して共通の充電容量Ｃｒ  を持つ２個の整流ダイオードＶａ  と Ｖｂに供給される。ここでも、非線形負荷抵抗Ｒｐと直列抵抗Ｒｓ  が、それぞれ対応する半波ダイオード整流回路に対するものの２倍の大きさにとられるが、そうでない場合には、上に示された実施例に従って構成される。
【００８７】
本発明はまた電圧増倍回路にも応用できる。最も簡単な場合には、ここでも、半波ダイオード整流回路から大きさを決めることができ、負荷抵抗Ｒｐと直列抵抗Ｒｓは、電圧増倍率をＮとするとき、半波回路のＮ倍の大きさに選ばれる。
【００８８】
先行出願、1999年３月２４日受付のドイツ特許出願番号199133387のすべての内容は本願に組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本的な半波整流の回路図。
【図２】図１の回路の線形等価回路。
【図３】任意の大きさの入力電圧に対する等価回路。
【図４ａ】半波整流回路についての第１の実施例で正の出力電圧のためのダイオードＶの構成を示す。
【図４ｂ】半波整流回路についての第１の実施例で負の出力電圧のためのダイオードＶの構成を示す。
【図５】図４に従って直列接続された非線形接Ｒｓを用いた場合の線形等価出力回路。
【図６】非線形負荷抵抗として直列抵抗をもつ実施例。
【図７】非線形負荷抵抗として直列抵抗をもたない実施例。
【図８】整流器とビデオ帯抵抗値値に保たれている負荷ダイオードと１個の並列ＮＴＣサーミスタＲ１による回路。
【図９】付加された非線形抵抗Ｒｓが整流器とビデオ帯抵抗値値に保たれている負荷ダイオードにマッチした２個の並列接続ダイオードＶ２とＶ３による回路。
【図１０】個別のダイオードＶ１のような１個のダイオードＶ５を直接電圧出力ＡとグラウンドＭとの間に、また他の２個のダイオードＶ５とＶ７を逆方向に直列に接続してＡとＭとの間に接続した回路。
【図１１】２個のダイオードＶ６とＶ７が同極性で直列に接続され１個のダイオードＶ５も同極性である回路。
【図１２ａ】全波整流回路の最も簡単な例で２個の負荷抵抗をもつ回路。
【図１２ｂ】全波整流回路の最も簡単な例で１個の負荷抵抗をもつ回路。
【図１３】全波整流回路の他の例で２個のダイオードの２個のセットＶ８とＶ９又はＶ１０とＶ１１が出力端Ａa、Ａa間に逆極性で直列に接続されている。
【図１４】単極性の出力電圧の全波ダイオード整流回路。
【図１】
0004566324.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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