(57)【要約】【課題】入力電力レベルに対する出力検波電圧の感度を劣化させることなく入力ダイナミックレンジの拡大を実現する。【解決手段】順方向電圧および逆方向電圧それぞれが互いに異なり、高周波入力信号の入力電力レベルの値に応じて抵抗値が変化するＰＩＮダイオード７，６とそれぞれ接続された検波ダイオード１，２を用いて検波した検波電圧のうち、高い方の検波電圧を出力検波電圧として、電圧比較回路１５が出力する。【選択図】図１
2012227809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波入力信号を検波する検波回路であって、
順方向電圧および逆方向電圧それぞれが、互いに異なる２つの検波ダイオードと、
前記２つの検波ダイオードそれぞれと接続され、前記高周波入力信号の入力電力レベルの値に応じて抵抗値が変化することで、前記２つの検波ダイオードにかかる負荷を変化させる２つの可変抵抗素子と、
前記２つの検波ダイオードから出力される検波電圧のうち、高い方の検波電圧を出力検波電圧として出力する電圧比較回路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２つの検波ダイオードのうち、第１の検波ダイオードの順方向電圧および逆方向電圧それぞれは、それ以外の検波ダイオードである第２の検波ダイオードの順方向電圧および逆方向電圧それぞれよりも低い値であり、
前記第１の検波ダイオードと、該第１の検波ダイオードと接続されている前記可変抵抗素子との間に、信号の位相を遅延させる遅延素子が接続されていることを特徴とする検波回路。
【請求項３】
請求項２に記載の検波回路において、
前記遅延素子は、前記信号の位相を９０度遅らせることを特徴とする検波回路。
【請求項４】
請求項２に記載の検波回路において、
前記可変抵抗素子は、ＰＩＮダイオードであることを特徴とする検波回路。
【請求項５】
請求項４に記載の検波回路において、
前記第１の検波ダイオードは、アノードが前記ＰＩＮダイオードのアノードと接続され、
前記第２の検波ダイオードは、カソードが前記ＰＩＮダイオードのカソードと接続されていることを特徴とする検波回路。
【請求項６】
高周波入力信号を検波する検波方法であって、
順方向電圧および逆方向電圧それぞれが互いに異なり、前記高周波入力信号の入力電力レベルの値に応じて抵抗値が変化する２つの可変抵抗素子とそれぞれ接続された２つの検波ダイオードを用いて前記高周波入力信号を検波する処理と、
前記検波した検波電圧のうち、高い方の検波電圧を出力検波電圧として出力する処理とを行う検波方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波入力信号を検波する検波回路および検波方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、一般的な高周波入力信号の検波回路の一例を示す図である。
【０００３】
図８に示した検波回路を構成する各要素について説明する。
【０００４】
コンデンサ３１は、検波回路に入力される高周波入力信号を通過させ、直流成分を遮断する。
【０００５】
検波ダイオード３０は、高周波入力信号Ｐｉｎ３０１が入力された時、その高周波成分を半波整流し、時間平均した直流成分を出力検波電圧Ｖｄｅｔ３００として出力する。
【０００６】
コイル３２は、検波回路に入力される高周波入力信号が通過しない程高いインピーダンスを持つインダクタンスである。
【０００７】
コンデンサ３３は、検波回路に入力される高周波入力信号を通過させる程低いインピーダンスを持つキャパシタンスである。
【０００８】
図９は、図８に示した検波回路における、高周波入力信号Ｐｉｎ３０１の入力電力レベルと、検波ダイオード３０の出力検波電圧Ｖｄｅｔ３００との関係を示す図である。ここで、図９の横軸は、図８に示した検波回路に入力される高周波入力信号Ｐｉｎ３０１の入力電力レベルを表し、縦軸は、検波ダイオード３０が出力する検波電圧Ｖｄｅｔ３００の値の対数を表す。
【０００９】
図１０は、高周波入力信号の入力電力レベルが図９に示したＰ４１の時の、検波ダイオード３０から出力される電圧Ｖ３０２の時間変化を示す図である。ここで、図１０の横軸は時間を表し、縦軸は検波ダイオード３０から出力される電圧Ｖ３０２の値を表す。また、図１０に示したＶｆ５０は、図８に示した検波ダイオード３０の順方向電圧の値であり、Ｖｒ５１は、検波ダイオード３０の逆方向電圧の値である。
【００１０】
検波ダイオードにおいて半波整流されて出力される検波電圧の値は、高周波によって検波ダイオードにかかる電圧のうち、順方向の電圧と逆方向の電圧との和である。図１０に示したＶｆ５０およびＶｒ５１を特性とする検波ダイオードの場合、Ｖｆ５０を超える順方向の電圧は、ダイオードのアノード側へ出力されるためＶ３０２に出力されない。したがって、図１０に示した破線のような高周波が検波ダイオード３０に入力されると、図１０に示した実線の電圧が検波ダイオード３０から出力される。そして、Ｖ３０２として出力される電圧値の時間平均した値が、検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ３００として出力され、その値は図９に示したＶ４３となる。図１０に示した破線のように、高周波による電圧がＶｒ５１の値を超えないような入力電力レベルの場合、検波ダイオード３０から出力される検波電圧の値は、順方向電圧Ｖｆの値に依存する。
【００１１】
図１１は、図８に示した検波回路の検波ダイオード３０として、Ｖｆの値が互いに異なる２つのダイオードを用いた場合の検波ダイオード３０における出力電圧の時間変化の一例を示す図である。ここで、高周波入力信号の入力電力レベルは図９に示したＰ４１とする。
【００１２】
図１１に示すように、Ｖｆの値がＶｆ６０の検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２は実線に示すように変化する。また、Ｖｆの値がＶｆ６１の検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２は破線に示すように変化する。ここで、｜Ｖｆ６１｜＞｜Ｖｆ６０｜である。
【００１３】
また、図１１にて、電圧値Ｖ３６０は、Ｖｆの値がＶｆ６０である検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２を時間平均した値である。また、電圧値Ｖ３６１は、Ｖｆの値がＶｆ６１である検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２を時間平均した値である。
【００１４】
図１１に示すように、高周波による電圧が逆方向電圧Ｖｒの値を超えないような入力電力レベルである場合、検波ダイオードから出力される検波電圧の値は、Ｖｆの値に依存し、Ｖｆが高いほど出力検波電圧の値は小さい。
【００１５】
図１２は、高周波入力信号の入力電力レベルが図９に示したＰ４２の時の、検波ダイオード３０から出力される電圧Ｖ３０２の時間変化の一例を示す図である。図１２において、横軸は時間を表し、縦軸は検波ダイオード３０から出力される電圧Ｖ３０２の値を表す。なお、図１１に示したＶｆ５０は、図８に示した検波ダイオード３０の順方向電圧の値であり、Ｖｒ５１は、検波ダイオード３０の逆方向電圧の値である。
【００１６】
図８に示したような検波ダイオード３０の向きの場合、Ｖｆ５０を超える電圧はＶ３０２に出力されない。また、Ｖｒ５１を超える逆方向の電圧が検波ダイオード３０に入力されると、クリッピングがかかり、Ｖｒ５１よりも大きな電圧値はＶ３０２に出力されない。
【００１７】
したがって、図１２に破線で示した高周波が検波ダイオード３０に入力されると、図１２に実線で示した電圧が検波ダイオード３０から出力される。そして、Ｖ３０２として出力される電圧値の時間平均した値が、検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ３００として出力され、その値は図９に示したＶ４４となる。
【００１８】
図１３は、図８に示した検波回路の検波ダイオード３０として、Ｖｆの値が互いに異なる２つのダイオードを用いた場合の検波ダイオード３０の出力電圧の時間変化の一例を示す図である。ここで、高周波入力信号の入力電力レベルは図９に示したＰ４２とする。
【００１９】
図１３に示すように、Ｖｒの値がＶｒ８０の検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２は実線に示すように変化する。また、Ｖｒの値がＶｒ８１の検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２は破線に示すように変化する。ここで、｜Ｖｒ８１｜＞｜Ｖｒ８０｜である。
【００２０】
また、図１３にて、電圧値Ｖ３８０は、Ｖｒの値がＶｒ８０の検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２を時間平均した値である。また、電圧値Ｖ３８１は、Ｖｒの値がＶｒ８１の検波ダイオードを用いた場合の出力電圧Ｖ３０２を時間平均した値である。
【００２１】
一般的に、検波ダイオードのＶｆとＶｒとの大きさの関係は、｜Ｖｆ｜＜＜｜Ｖｒ｜であるため、図１３においてＶｄｅｔ３８０およびＶｄｅｔ３８１の値は、ほぼ逆方向の電圧を時間平均した値となる。
【００２２】
図１３に示すように、高周波による電圧がＶｒの値を超えるような入力電力レベルである場合、検波ダイオードから出力される検波電圧の値は、主にＶｒの値に依存し、Ｖｒが高いほど出力検波電圧の値は大きい。
【００２３】
また、検波回路における高周波入力信号の入力電力レベルのダイナミックレンジの下限は、検波回路から出力される電圧を入力とする外部回路の検出可能な電圧値によって決まる。また、その上限は、検波回路に使用する検波ダイオードの出力検波電圧の最大値に依存する。減衰回路を用いて、この入力ダイナミックレンジを拡大する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【００２４】
図１４は、検波回路の入力ダイナミックレンジを拡大する回路の一例を示す図である。
【００２５】
図１４に示した検波回路を構成する各要素について説明する。
【００２６】
コンデンサ９１は、検波回路に入力される高周波入力信号は通過させ、直流成分は遮断する。
【００２７】
検波ダイオード９０は、高周波入力信号が入力された時、その高周波成分を半波整流し、時間平均した直流成分を出力検波電圧Ｖｄｅｔ９００として出力する。
【００２８】
コイル９２は、検波回路に入力される高周波入力信号が通過しない程高いインピーダンスを持つインダクタンスである。
【００２９】
コンデンサ９３は、検波回路に入力される高周波入力信号は通過させる程低いインピーダンスを持つキャパシタンスである。
【００３０】
図１４に示した検波回路は、図８に示した検波回路の高周波入力信号入力部に、減衰回路９４を接続した回路となっている。
【００３１】
減衰回路９４は、検波ダイオード９０における出力検波電圧Ｖｄｅｔ９００を入力とし、Ｖｄｅｔ９００の値によって検波ダイオード９０への高周波入力信号の入力電力レベルを制御する。検波ダイオード９０の出力検波電圧Ｖｄｅｔ９００が増加すると、減衰回路９４における高周波入力信号の減衰量を増加させることによって、検波ダイオード９０への入力電力レベルの増加分を減少させる。このとき、減衰回路９４における減衰量を、減衰回路９４への入力電力レベルの増加分よりも小さく設定することによって、図１４に示した検波回路に入力される高周波入力信号Ｐｉｎ９０１の入力電力レベルが増加しても、検波ダイオード９０に入力される入力電力レベルは緩やかに増加する。
【００３２】
図１５は、図１４に示した検波回路における、高周波入力信号Ｐｉｎ９０１の入力電力レベルと、検波ダイオード９０の出力検波電圧Ｖｄｅｔ９００との関係を示す図である。
【００３３】
図１５に破線で示した特性が、図１４に示した検波回路における高周波入力信号Ｐｉｎ９０１の入力電力レベルと出力検波電圧Ｖｄｅｔ９００との関係である。また、比較として、減衰回路９４が接続されていない検波回路、つまり、図８に示した検波回路における高周波入力信号Ｐｉｎ９０１の入力電力レベルと出力検波電圧Ｖｄｅｔ９００との関係を実線で示す。また、図１５に実線で示した特性の入力ダイナミックレンジをＰｒｎｇ１９３、破線で示した特性の入力ダイナミックレンジをＰｒｎｇ１９４としている。
【００３４】
ここで、ＶｒおよびＶｆが互いに同じ検波ダイオードを使用するため、高周波入力信号の入力電力レベルに対する出力検波電圧の上限値および下限値は、図１５に実線で示した特性と破線で示した特性とにおいては同じであり、それぞれＶ１９５およびＶ１９６である。ただし、図１４に示した検波回路においては、出力検波電圧Ｖｄｅｔ９００が増加すると減衰回路９４における減衰量が増加し、検波ダイオード９０への高周波入力信号の入力増加分が減少する。そのため、出力検波電圧の特性については、減衰回路９４がない検波回路の特性と比較して緩やかに増加する。これにより、減衰回路９４を持たない図８に示した検波回路の特性の入力ダイナミックレンジＰｒｎｇ１９３と比較して、減衰回路９４を持つ図１４に示した検波回路の特性の入力ダイナミックレンジＰｒｎｇ１９４は広い。
【００３５】
また、互いに特性の異なる２つの検波ダイオードを用いて、その２つの検波ダイオードの検波電圧を合わせたものをその回路の検波電圧とする技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。
【００３６】
図１６は、互いに特性の異なる２つの検波ダイオードを用いて、その２つの検波ダイオードの検波特性を合わせたものをその回路の検波特性とする検波回路の一例を示す図である。
【００３７】
図１６に示すように、２つの検波ダイオードＡ，Ｂが並列に接続されている。
【００３８】
図１７は、図１６に示した検波回路における、検波ダイオードＡ，Ｂそれぞれの検波特性を示すグラフである。
【００３９】
図１８は、図１６に示した検波回路における、検波ダイオードＡ，Ｂそれぞれの検波特性を合わせたときの検波特性を示すグラフである。
【００４０】
また、特許文献２には、アッテネータを用いてダイナミックレンジを広げる制御を行う技術も開示されている。
【００４１】
図１９は、アッテネータを用いてダイナミックレンジを広げる制御を行う検波回路の一例を示す図である。
【００４２】
図１９に示すように、図１６に示した回路に、ダイナミックレンジを広げるために、アッテネータが追加されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００１−０４４７６３号公報
【特許文献２】特開２０００−３４９６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
しかしながら、図１４に示したような検波回路においては、出力検波電圧の上限値Ｖ１９６と下限値Ｖ１９５が変わらずに、入力ダイナミックレンジが拡大されるため、図１５に示すように、入力電力レベルに対する出力検波電圧の感度（ΔＶｄｅｔ／ΔＰｉｎ）が劣化してしまうという問題点がある。
【００４５】
また、図１６に示したような検波回路においては、図１８に示すように、回路の送信パワーが２０ｄＢｍのとき、検波電圧は約３．８Ｖであることがわかる。このとき、図１７に示したＡの特性より、検波ダイオードＡの検波電圧が飽和してから２０ｄＢ高いパワーが検波ダイオードＡに入力されていることがわかる（検波ダイオードＡの検波電圧が飽和するパワーレベルは０ｄＢｍであるため）。
【００４６】
これでは、検波ダイオードＡへの入力パワーが過入力であり、検波ダイオードＡの破壊耐圧を大きく超える交流の電圧が瞬時的にかかってしまうことになり、検波ダイオードＡの動作に支障をきたしてしまうおそれがある。
【００４７】
また、図１９に示したような検波回路においては、アッテネータのＯＮ／ＯＦＦ切替え時に検波特性に不連続が生じてしまうという問題点がある。
【００４８】
本発明の目的は、上述した課題を解決する検波回路および検波方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
本発明の検波回路は、
高周波入力信号を検波する検波回路であって、
順方向電圧および逆方向電圧それぞれが、互いに異なる２つの検波ダイオードと、
前記２つの検波ダイオードそれぞれと接続され、前記高周波入力信号の入力電力レベルの値に応じて抵抗値が変化することで、前記２つの検波ダイオードにかかる負荷を変化させる２つの可変抵抗素子と、
前記２つの検波ダイオードから出力される検波電圧のうち、高い方の検波電圧を出力検波電圧として出力する電圧比較回路とを有する。
【００５０】
また、本発明の検波方法は、
高周波入力信号を検波する検波方法であって、
順方向電圧および逆方向電圧それぞれが互いに異なり、前記高周波入力信号の入力電力レベルの値に応じて抵抗値が変化する２つの可変抵抗素子とそれぞれ接続された２つの検波ダイオードを用いて前記高周波入力信号を検波する処理と、
前記検波した検波電圧のうち、高い方の検波電圧を出力検波電圧として出力する処理とを行う。
【発明の効果】
【００５１】
以上説明したように、本発明においては、入力電力レベルに対する出力検波電圧の感度を劣化させることなく入力ダイナミックレンジの拡大を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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】図１に示した直流増幅回路の出力電圧に対するＰＩＮダイオードの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図３Ａ】図１に示した形態における高周波入力信号の入力電力レベルに対するそれぞれの検波ダイオードの検波電圧の変化を示すグラフである。
【図３Ｂ】図３Ａの特性に重ねて、図１に示した形態における高周波入力信号の入力電力レベルに対する出力検波電圧の変化を示すグラフである。
【図４】一般的な検波回路の出力検波電圧の特性と本発明の検波回路の出力検波電圧の特性との比較を示すグラフである。
【図５】本形態における、入力される高周波入力信号の入力電力レベルに対する検波電圧の変化を示すグラフである。
【図６】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７】本発明の検波回路の第３の実施の形態を示す図である。
【図８】一般的な高周波入力信号の検波回路の一例を示す図である。
【図９】図８に示した検波回路における、高周波入力信号の入力電力レベルと検波ダイオードの出力検波電圧との関係を示す図である。
【図１０】高周波入力信号の入力電力レベルが図９に示したＰ４１の時の、検波ダイオードから出力される電圧の時間変化を示す図である。
【図１１】図８に示した検波回路の検波ダイオードとして、Ｖｆの値が互いに異なる２つのダイオードを用いた場合の検波ダイオードにおける出力電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１２】高周波入力信号の入力電力レベルが図９に示したＰ４２の時の、検波ダイオードから出力される電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１３】図８に示した検波回路の検波ダイオードとして、Ｖｆの値が互いに異なる２つのダイオードを用いた場合の検波ダイオードの出力電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１４】検波回路の入力ダイナミックレンジを拡大する回路の一例を示す図である。
【図１５】図１４に示した検波回路における、高周波入力信号の入力電力レベルと検波ダイオードの出力検波電圧との関係を示す図である。
【図１６】互いに特性の異なる２つの検波ダイオードを用いて、その２つの検波ダイオードの検波特性を合わせたものをその回路の検波特性とする検波回路の一例を示す図である。
【図１７】図１６に示した検波回路における、検波ダイオードそれぞれの検波特性を示すグラフである。
【図１８】図１６に示した検波回路における、検波ダイオードそれぞれの検波特性を合わせたときの検波特性を示すグラフである。
【図１９】アッテネータを用いてダイナミックレンジを広げる制御を行う検波回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
図１に示した検波回路を構成する各要素について説明する。
【００５６】
検波ダイオード１，２は、高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力によって、検波電圧Ｖｄｅｔ１２１およびＶｄｅｔ１２２をそれぞれ出力する。また、検波ダイオード１（第１の検波ダイオード）の逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆのそれぞれは、検波ダイオード２（第２の検波ダイオード）の逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆのそれぞれと比較して低い。また、一般的に、検波ダイオードの逆方向電圧Ｖｒと順方向電圧Ｖｆとを比較した場合、逆方向電圧Ｖｒが高い検波ダイオードのほうが順方向電圧Ｖｆも高い。
【００５７】
コンデンサ３は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号は通過させ、直流成分は遮断する。
【００５８】
また、検波ダイオード１のカソードと検波ダイオード２のカソードとの間には、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号は通過させ、直流成分は遮断するコンデンサ４，５とＰＩＮダイオード６とが直列接続されている。
【００５９】
ＰＩＮダイオード６，７は、印加される電圧の値によって抵抗値が変化する可変抵抗素子である。
【００６０】
コイル８〜１２は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号が通過しない程高いインピーダンスを持つインダクタンスである。なお、コイル８は、ＰＩＮダイオード６のカソード側を接地させる。
【００６１】
コンデンサ１３，１４は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号は通過させる程低いインピーダンスを持つキャパシタンスである。
【００６２】
電圧比較回路１５は、検波ダイオード１の検波電圧Ｖｄｅｔ１２１と検波ダイオード２の検波電圧Ｖｄｅｔ１２２とを入力とし、その検波電圧のうち、電圧値が高いほうの検波電圧を、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３として出力する。
【００６３】
直流増幅回路１６は、電圧比較回路１５から出力された電圧を入力とし、その入力電圧値に応じた電圧Ｖｄ２１を出力する電圧電流源回路である。また、直流増幅回路１６の出力電圧Ｖｄ２１が、ＰＩＮダイオード６，７に印加される。これにより、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３が直流増幅回路１６に入力され、直流増幅回路１６からの出力電圧Ｖｄ２１がＰＩＮダイオード６，７に印加されることによって、ＰＩＮダイオード６，７の抵抗値が変化する。
【００６４】
線路１７は、ＰＩＮダイオード７から検波ダイオード１のアノード部にかけて、本形態における検波回路に入力される周波数帯の信号の位相を９０度遅延させる長さの線路（遅延素子）である。
【００６５】
コイル１８は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号が通過しない程高いインピーダンスを持つインダクタンスである。
【００６６】
コンデンサ１９，２０は、本形態における検波回路に入力される周波数帯の信号は通過させ、直流成分は遮断する。また、コンデンサ２０は、コイル９，１０と共に、直流増幅回路１６の出力電圧Ｖｄ２１をＰＩＮダイオード６，７に印加するためのバイアス回路を形成する。
【００６７】
図２は、図１に示した直流増幅回路１６の出力電圧Ｖｄ２１に対するＰＩＮダイオード６，７の抵抗値の変化を示すグラフである。図２において、横軸が直流増幅回路１６の出力電圧Ｖｄ２１を表し、縦軸がＰＩＮダイオード６，７の抵抗値の対数を表す。
【００６８】
図２に示すように、直流増幅回路１６の出力電圧Ｖｄ２１が増加すると、ＰＩＮダイオード６，７の抵抗値は減少し、出力電圧Ｖｄ２１が減少すると抵抗値は増加する。
【００６９】
図３Ａは、図１に示した形態における高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルに対する検波ダイオード１の検波電圧Ｖｄｅｔ１２１の変化および検波ダイオード２の検波電圧Ｖｄｅｔ１２２の変化を示すグラフである。図３Ａにおいて、横軸は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルを表し、縦軸は出力検波電圧値の対数を表す。また、検波ダイオード１の検波電圧Ｖｄｅｔ１２１の変化を一点鎖線で示し、検波ダイオード２の検波電圧Ｖｄｅｔ１２２の変化を破線で示す。また、本形態における検波回路の出力検波電圧の下限値をＶ１４５とする。この出力検波電圧の下限値Ｖ１４５は、本形態における検波回路から出力される電圧を入力とする外部回路の検出可能な電圧値によって決まる。
【００７０】
本形態における検波回路の出力検波電圧の値がＶ１４５のとき、ＰＩＮダイオード６，７の抵抗値が、本形態における検波回路に入力される周波数帯では開放状態に近いインピーダンスとなるような電圧・電流値を、直流増幅回路１６は出力する。ＰＩＮダイオード７の抵抗値が、本形態における検波回路に入力される周波数帯において開放状態に近ければ、コンデンサ１９および線路１７を介し位相が９０度遅れることにより、検波ダイオード１のアノード部は本形態における検波回路に入力される周波数帯において短絡状態となる。よって、検波ダイオード１は、アノード部を短絡接地した場合と同程度の検波電圧を出力する。
【００７１】
続いて、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルが増加すると、検波ダイオード１における検波電圧Ｖｄｅｔ１２１の値が増加するため、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３の値は増加する。本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３が増加すると、直流増幅回路１６の出力電圧Ｖｄ２１も増加するため、ＰＩＮダイオード６，７に印加される電圧が増加する。図２に示すように、ＰＩＮダイオード６，７への印加電圧Ｖｄ２１の値が増加すると、ＰＩＮダイオード６，７の抵抗値は減少する。
【００７２】
ＰＩＮダイオード７の抵抗値が減少すると、コンデンサ１９および線路１７を介し位相が９０度遅れた検波ダイオード１のアノード部での短絡性は弱くなる。よって、検波ダイオード１への入力電力レベルは、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルの増加量と比較して緩やかな増加となる。
【００７３】
さらに、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルが増加すると、ＰＩＮダイオード６，７の抵抗値は減少し、本形態における検波回路に入力される周波数帯において短絡状態となる。
【００７４】
ＰＩＮダイオード７における抵抗値が、本形態における検波回路に入力される周波数帯において短絡状態となると、コンデンサ１９および線路１７を介し位相が９０度遅れた検波ダイオード１のアノード部におけるインピーダンスは開放状態となる。そのため、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルの増加に対して、検波ダイオード１への入力電力レベルは減少し、検波電圧Ｖｄｅｔ１２１は減少する。
【００７５】
上述したような、本形態における検波回路における高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルと、検波ダイオード１の検波電圧Ｖｄｅｔ１２１との関係を、図３Ａに一点鎖線で示している。
【００７６】
また、本形態における検波回路における出力検波電圧の値がＶ１４５のとき、ＰＩＮダイオード６の抵抗値が、本形態における検波回路に入力される周波数帯では開放状態に近い抵抗値となるため、検波ダイオード２へ高周波入力信号はほとんど入力されない。
【００７７】
続いて、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルが増加すると、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３の値は増加するため、直流増幅回路１６の出力電圧Ｖｄ２１も増加し、ＰＩＮダイオード６に印加される電圧が増加する。図２に示すように、ＰＩＮダイオード６への印加電圧Ｖｄ２１の値が増加すると、ＰＩＮダイオード６の抵抗値は減少する。ＰＩＮダイオード６の抵抗値が減少すると、検波ダイオード２への入力電力レベルが増加するため、検波ダイオード２の検波電圧Ｖｄｅｔ１２２が増加する。
【００７８】
上述したような、本形態における検波回路における高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルと、検波ダイオード２の検波電圧Ｖｄｅｔ１２２との関係を、図３Ａに破線で示している。
【００７９】
図３Ｂは、図３Ａの特性に重ねて、図１に示した形態における高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルに対する出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３の変化を示すグラフである。図３Ｂにて、出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３を実線で示している。
【００８０】
図１に示した電圧比較回路１５は、入力される検波電圧Ｖｄｅｔ１２１および検波電圧Ｖｄｅｔ１２２のうち高い方の電圧値を、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３とするため、図３Ｂにおいて、検波電圧Ｖｄｅｔ１２１（一点鎖線）と検波電圧Ｖｄｅｔ１２２（破線）との高い方の電圧値が出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３（実線）となる。本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３は、高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルがある一定の入力電力レベル（図３Ｂの入力電力レベルＰ７４）よりも低いレベルでは、検波ダイオード１における検波電圧Ｖｄｅｔ１２１となり、Ｐ７４よりも高いレベルでは、検波ダイオード２における検波電圧Ｖｄｅｔ１２２となる。
【００８１】
図４は、一般的な検波回路の出力検波電圧の特性と本発明の検波回路の出力検波電圧の特性との比較を示すグラフである。ここでは、一般的な検波回路を図８に示した検波回路とし、本発明の検波回路を図１に示した検波回路とする。つまり、一般的な検波回路の高周波入力信号はＰｉｎ３０１であり、出力検波電圧はＶｄｅｔ３００である。また、本発明の検波回路の高周波入力信号はＰｉｎ１２４であり、出力検波電圧はＶｄｅｔ１２３である。また、図４において、Ｐｉｎ３０１に対するＶｄｅｔ３００の特性を破線で示し、Ｐｉｎ１２４に対するＶｄｅｔ１２３の特性を実線で示す。また、図４に示した特性は、図８に示した検波ダイオード３０と図１に示した検波ダイオード１とで同じ特性のものを使用したときのものである。
【００８２】
また、図４に示したＶ１４５は、本形態における検波回路の出力検波電圧の下限値であり、本形態における検波回路から出力される電圧を入力とする外部回路の検出可能な電圧値に依存する。図８に示した検波ダイオード３０と、図１に示した検波ダイオード１が同じ特性のものであるため、入力電力レベルＰ４０５における出力検波電圧の値は同じＶ１４５である。
【００８３】
また、図４に示したＶ１４６は、図８に示した検波回路における出力検波電圧の上限値である。また、図４に示したＶ１４７は、図１に示した検波回路における出力検波電圧の上限値である。また、図８に示した検波回路における入力ダイナミックレンジはＰｒｎｇ４０３となり、図１に示した検波回路における入力ダイナミックレンジはＰｒｎｇ４０４となる。
【００８４】
図１に示した検波回路では、入力電力レベルに応じて逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆが互いに異なる２つの検波ダイオードの入出力の負荷を変化させ、出力検波電圧の上限値を、図８に示した検波回路と比較して増加させる。そのため、高周波入力信号Ｐｉｎ１２４の入力電力レベルに対する出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３の感度（ΔＶｄｅｔ／ΔＰｉｎ）を劣化させることなく、図８に示した検波回路の入力ダイナミックレンジＰｒｎｇ４０３と比較して入力ダイナミックレンジの拡大を実現することができる。
【００８５】
図５は、本形態における、入力される高周波入力信号の入力電力レベルに対する検波電圧の変化を示すグラフである。図５において、検波ダイオード１における検波電圧の特性を実線で示し、検波ダイオード２における検波電圧の特性を破線で示す。
【００８６】
図５に示すように、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３の値により、ＰＩＮダイオード７への印加電圧が変化し、検波ダイオード１のアノード部の負荷が変化する。具体的には、出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３が小さな値から大きな値へ変化すると、ＰＩＮダイオード７における抵抗値が開放状態から短絡状態となる。そのため、長さがλ／４（λは信号の波長）の線路１７を介した検波ダイオード１のアノード部の負荷は、短絡状態から開放状態となる。検波ダイオード１のアノード部の負荷が開放状態になると、検波ダイオード１へ高周波は入力されなくなるため、破壊耐圧を超える電圧は検波ダイオード１にかからない。つまり、高周波パワーに対する検波ダイオード１の検波電圧Ｖｄｅｔ１２１の特性は、図５の実線で示したものとなり、破壊耐圧を超えるような電圧は検波ダイオード１にかからないため、検波ダイオード１を破壊してしまうことはない。
【００８７】
また、本発明では、出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３のレベルによってＰＩＮダイオード６，７への印加電圧が連続的に変化し、検波ダイオード１，２の入出力の負荷が連続的に変化するため、上述したような実線・破線に示した検波特性になる。この実線・破線のうち、電圧値の大きな方を出力検波電圧Ｖｄｅｔ１２３とするため、本発明の検波特性については不連続が生じない。
【００８８】
図６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。
【００８９】
図６に示した検波ダイオード２０１は、図１に示した検波ダイオード１と同じ特性を持つものであり、高周波入力信号の入力によって、検波電圧Ｖｄｅｔ２２１を出力する。また、検波ダイオード２０２は、検波ダイオード２０１を直列接続したダイオードであり、検波ダイオード２０１と比較して、逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆはそれぞれ２倍の値となる。
【００９０】
また、図６に示した他の構成要素については、図１に示したものと同じものである。
【００９１】
本形態においては、出力検波電圧Ｖｄｅｔ２２３を、高周波入力信号Ｐｉｎ２２４の入力電力レベルがある一定の入力電力レベルよりも低いレベルでは、検波ダイオード２０１における検波電圧Ｖｄｅｔ２２１とし、Ｐｉｎ２２４がある一定レベルよりも高いレベルでは、検波ダイオード２０２における検波電圧Ｖｄｅｔ２２２とすることによって、出力検波電圧の上限値を増加する。
【００９２】
図６に示した検波ダイオード２０２は、検波ダイオード２０１と比較して逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆがそれぞれ２倍の値であるため、図１に示した検波回路と同様に出力検波電圧の上限値を増加することが可能であり、図１に示した検波回路と同様の効果が得られる。また、図６に示した検波回路では、検波ダイオード２０２は検波ダイオード２０１を直列接続したダイオードであるため、図６に示した破線部分の検波ダイオード群２０３をＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に集積化しやすいという利点がある。
【００９３】
図７は、本発明の検波回路の第３の実施の形態を示す図である。
【００９４】
図７に示した検波回路を構成する各要素について説明する。
【００９５】
検波ダイオード１０１，１０２は、図１に示した検波ダイオード１，２それぞれと同じであり、高周波入力信号の入力によって、それぞれ検波電圧Ｖｄｅｔ１３１，Ｖｄｅｔ１３２をそれぞれ出力する。また、検波ダイオード１０１の逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆは、検波ダイオード１０２のそれと比較して低い。
【００９６】
図１に示した形態では、検波回路への高周波入力信号の入力電力レベルに応じて検波ダイオード２の入力側の負荷を変化させている。図７に示した形態においては、検波回路への高周波入力信号の入力電力レベルに応じて検波ダイオード１０２の出力側の負荷を変化させている。
【００９７】
コンデンサ１０３は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号は通過させ、直流成分は遮断する。
【００９８】
検波ダイオード１０１のカソードと検波ダイオード１０２のカソードとの間には、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号は通過させ、直流成分は遮断するコンデンサ１０４が直列接続されている。
【００９９】
ＰＩＮダイオード１０９，１１０は、図１に示したＰＩＮダイオード７，６と同じであり、印加される電圧の値によって抵抗値が変化する可変抵抗素子である。
【０１００】
コイル１１２，１１３，１１６，１１７は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号が通過しない程高いインピーダンスを持つインダクタンスである。
【０１０１】
コンデンサ１１９，１２０は、検波回路に入力される高周波入力信号は通過させる程低いインピーダンスを持つキャパシタンスである。
【０１０２】
電圧比較回路１１５は、検波ダイオード１０１の検波電圧Ｖｄｅｔ１３１と検波ダイオード１０２の検波電圧Ｖｄｅｔ１３２とを入力とし、その電圧値が高いほうの電圧を、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３として出力する。
【０１０３】
直流増幅回路１３６は、電圧比較回路１１５から出力された電圧を入力とし、その入力電圧値に応じた電圧Ｖｄ１３５を出力する電圧電流源回路である。直流増幅回路１３６の出力電圧Ｖｄ１３５が、ＰＩＮダイオード１０９，１１０に印加される。したがって、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３が直流増幅回路１３６に入力され、直流増幅回路１３６からの出力電圧Ｖｄ１３５がＰＩＮダイオード１０９，１１０に印加されることによって、ＰＩＮダイオード１０９，１１０の抵抗値が変化する。
【０１０４】
線路１０５は、ＰＩＮダイオード１０９から検波ダイオード１０１のアノード部にかけて、本形態における検波回路に入力される周波数帯の信号の位相を９０度遅延させる長さの線路（遅延素子）である。
【０１０５】
コイル１０７，１１１は、本形態における検波回路に入力される高周波入力信号が通過しない程高いインピーダンスを持つインダクタンスである。
【０１０６】
コンデンサ１０８，１１８は、本形態における検波回路に入力される周波数帯の信号は通過させ、直流成分は遮断する。
【０１０７】
コンデンサ１１４は、本形態における検波回路に入力される周波数帯の信号は通過させ、直流成分は遮断し、コイル１１２，１１３と共に、直流増幅回路１３６の出力電圧Ｖｄ１３５をＰＩＮダイオード１１０，１０９に印加するためのバイアス回路を形成する。
【０１０８】
図７に示した検波回路における出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３の値が下限値の場合、ＰＩＮダイオード１０９，１１０の抵抗値が、検波回路に入力される周波数帯では開放状態に近いインピーダンスとなるような電圧値を、直流増幅回路１３６は出力する。ＰＩＮダイオード１０９の抵抗値が、図７に示した検波回路に入力される周波数帯において開放状態に近ければ、コンデンサ１０８および線路１０５を介し位相が９０度遅れることにより、検波ダイオード１０１のアノード部は、図７に示した検波回路に入力される周波数帯において短絡状態となる。よって、検波ダイオード１０１は、アノード部を短絡接地した場合と同程度の検波電圧を出力する。
【０１０９】
続いて、図７に示した検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１３４の入力電力レベルが増加すると、検波ダイオード１０１における検波電圧Ｖｄｅｔ１３１の値が増加するため、図７に示した検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３の値は増加する。図７に示した検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３が増加すると、直流増幅回路１３６の出力電圧Ｖｄ１３５も増加するため、ＰＩＮダイオード１０９，１１０に印加される電圧が増加する。ＰＩＮダイオード１０９，１１０への印加電圧Ｖｄ１３５の値が増加すると、ＰＩＮダイオード１０９，１１０の抵抗値は減少する。
【０１１０】
ＰＩＮダイオード１０９の抵抗値が減少すると、コンデンサ１０８および線路１０５を介し位相が９０度遅れた検波ダイオード１０１のアノード部での短絡性は弱くなる。よって、検波ダイオード１０１への高周波入力信号の入力電力レベルは、図７に示した検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１３４の入力電力レベルの増加量と比較して緩やかな増加となる。
【０１１１】
さらに、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１３４の入力電力レベルが増加すると、ＰＩＮダイオード１０９，１１０の抵抗値は減少し、本形態における検波回路に入力される周波数帯において短絡状態となる。
【０１１２】
ＰＩＮダイオード１０９における抵抗値が、本形態における検波回路に入力される周波数帯において短絡状態となると、コンデンサ１０８および線路１０５を介し位相が９０度遅れた検波ダイオード１０１のアノード部におけるインピーダンスは開放状態となるため、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１３４の入力電力レベルの増加に対して検波ダイオード１０１への入力電力レベルは減少し、検波電圧Ｖｄｅｔ１３１は減少する。
【０１１３】
一方、図７に示した検波回路における出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３の値が下限値の場合、ＰＩＮダイオード１１０の抵抗値が、本形態における検波回路に入力される周波数帯では開放状態に近い抵抗値であるため、検波ダイオード１０２へ高周波入力信号はほとんど入力されない。
【０１１４】
続いて、本形態における検波回路への高周波入力信号Ｐｉｎ１３４の入力電力レベルが増加すると、本形態における検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３の値は増加するため、直流増幅回路１３６の出力電圧Ｖｄ１３５も増加し、ＰＩＮダイオード１１０に印加される電圧が増加する。ＰＩＮダイオード１１０への印加電圧Ｖｄ１３５の値が増加すると、ＰＩＮダイオード１１０の抵抗値は減少するため、検波ダイオード１０２への入力電力レベルは増加し、検波電圧Ｖｄｅｔ１３２が増加する。
【０１１５】
図７に示した電圧比較回路１１５において、入力される検波電圧Ｖｄｅｔ１３１と検波電圧Ｖｄｅｔ１３２とのうち高い方の電圧値を、図７に示した検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３とする。そのため、図７に示した検波回路の出力検波電圧Ｖｄｅｔ１３３は、高周波入力信号Ｐｉｎ１３４の入力電力レベルがある一定の入力電力レベルよりも低いレベルでは、検波ダイオード１０１における検波電圧Ｖｄｅｔ１３１となり、ある一定レベルよりも高いレベルでは、検波ダイオード１０２における検波電圧Ｖｄｅｔ１３２となる。
【０１１６】
したがって、入力電力レベルに応じて逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆが互いに異なる２つの検波ダイオードの出力側の負荷を変化させ、出力検波電圧の上限値を増加させるため、高周波入力信号の入力電力レベルに対する出力検波電圧の感度（ΔＶｄｅｔ／ΔＰｉｎ）を大きく劣化させることなく、入力電力レベルのダイナミックレンジを拡大でき、図１に示した形態と同様の効果が得られる。
【０１１７】
上述したように本発明は、高周波入力信号の検波回路において、逆方向電圧Ｖｒおよび順方向電圧Ｖｆが互いに異なる２つの検波ダイオードを用いて、検波回路への高周波入力信号の入力電力レベルによってそれぞれの検波ダイオードにおける入出力の負荷を変化させ、それぞれの検波ダイオードにて出力される検波電圧の高い方を検波回路の出力検波電圧とする。これにより、入力電力レベルに対する出力検波電圧の感度を劣化させることなく、入力電力レベルのダイナミックレンジを拡大できる。
【符号の説明】
【０１１８】
１，２，１０１，１０２，２０１，２０２，    検波ダイオード
３〜５，１３，１４，１９，２０，１０３，１０４，１０８，１１４，１１８〜１２０    コンデンサ
６，７，１０９，１１０    ＰＩＮダイオード
８〜１２，１８，１０７，１１１〜１１３，１１６，１１７    コイル
１５，１１５    電圧比較回路
１６，１３６    直流増幅回路
１７，１０５    線路
２０３    検波ダイオード群
【図１】
2012227809.tif 000003
【図２】
2012227809.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2012227809.tif 000006
【図４】
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【図５】
2012227809.tif 000008
【図６】
2012227809.tif 000009
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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