JP2000332501A

JP2000332501A - ダイオードマイクロ波電力センサ

Info

Publication number: JP2000332501A
Application number: JP2000106872A
Authority: JP
Inventors: Ewan W Shepherd; エワン・ダブリュー・シェファード
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2000-11-30
Also published as: EP1043595A1

Abstract

(57)【要約】【課題】真の平均、広ダイナミックレンジのマイクロ波
電力センサを提供する。【解決手段】高周波信号入力（１８）で受信した高周波
信号の電力レベルは二乗則領域内で動作するセンサダイ
オード手段（Ｄ１−Ｄ４）で検出される。前記二乗則領
域のダイナミックレンジを拡張する為にセンサダイオー
ドのスタックを含む。高周波信号は低電力レンジでは低
損失経路（１４）をとおり、高電力レンジでは第二の減
衰経路（１６）をとおるように動作する切換形減衰器手
段（１２）を備える。受信高周波信号の電力レベルが低
電力レベルの範囲を越えているかどうかにより経路が選
択され、センサダイオード手段がいつも二乗則領域内で
動作し、受信高周波信号の電力を広いダイナミックレン
ジで測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に切換形減衰
器付ダイオードマイクロ波電力センサに関し、より具体
的には、切換型ステップ減衰器を電力センサの入力側に
置いた、真の平均値を広ダイナミックレンジで与えるマ
イクロ波電力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第４、９４３、７６４号明細書
には、各電力検出経路が監視されている間は概ね常時
「二乗則領域」内にあり、従って信号にいかなる形式の
変調がかけられていようと、その高周波信号の正確な平
均出力測定を行うことが可能である電力センサを作成す
る方法が記述されている。その第一の例が、−７０ｄＢ
ｍから＋２０ｄＢｍ間の信号の平均電力測定を正確に行
うダイオード−減衰器−ダイオード構成である。該明細
書において、ダイオードＤ１及びＤ２を用いた低電力経
路は、−７０ｄＢｍから−２０ｄＢｍの間ではまさに正
確な測定を行うものである。

【０００３】問題は高電力経路で−２０ｄＢｍから＋２
０ｄＢｍまでの範囲で測定を試みる場合に生じる。低電
力経路は高周波信号の全ての電力レベルについて信号の
全強度にさらされ、そして約−１０ｄＢｍを超える電力
レベルにおいては、低電力経路のダイオードはその高周
波インピーダンス（ビデオ抵抗）を変え始め、更に高周
波信号の制限により高調波を生じることになる。＋２０
ｄＢｍの電力レベルにあっては、低電力経路ダイオード
によりこれらの高電力効果がより強くなり、高周波信号
の制限、高調波の発生及び入力インピーダンスの変化に
よる入力反射の増加が原因で電力測定値が不正確になる
のである。

【０００４】この同じ明細書（米国特許第４、９４３、
７６４号）にはまた、高電力経路には熱電対電力センサ
を用い、低電力経路には上述と同様に逆並列のダイオー
ド対を用いた減衰器を必要としないダイオード−熱電対
構成も説明されている。このダイオード−熱電対構成も
ダイオード−減衰器−ダイオード構成と同様に、低電力
経路ダイオードの高調波発生及び高周波インピーダンス
変化が測定精度を劣化させてしまうという問題を抱えて
いる。この測定精度の劣化はＣＷ信号についてはある程
度の修正は可能であるが、高いピーク／平均比を持つ変
調信号（ＣＤＭＡ信号等）については極めて不正確とな
ってしまう。

【０００５】米国特許第５、２０４、６１３号明細書に
は、逆並列対の各分岐に２つ以上のダイオードから成る
スタックを利用することで、逆並列対の各分岐に単一の
ダイオードを使用したセンサと比べ、所定の高周波入力
電力におけるダイオードスタック全体の接合キャパシタ
ンスの変化百分率を低減した電力センサを作製する方法
が説明されている。

【０００６】この特許明細書の説明によれば、改善され
るのは電力レベルによる接合キャパシタンス変化が原因
で性能が著しく劣化するセンサに限られている。幾つか
のセンサに用いられている修正バリア集積ダイオード
（ＭＢＩＤ：Modified BarrierIntegrated Diode）等の
より高度なダイオード構造に関して言えば、接合キャパ
シタンスは低く、電力レベルに伴う変化によって生じる
ダイオードインピーダンスの変化は５０オーム負荷に比
較してごくわずかである。従ってＭＢＩＤダイオード構
造はこの技術から何も得るものはなく、未だ−２０ｄＢ
ｍ超にあっては極めて非「二乗則」性を有しており、−
２０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍの間の電力で高いピーク／
平均比を持つ高周波信号の平均電力レベル測定を正確に
行う能力には限界がある。

【０００７】実際、高電力におけるダイオードの非線形
性の唯一の要因がダイオード接合キャパシタンスの変化
である場合、任意の大きいダイオードスタックを利用し
て測定値に対するダイオード接合キャパシタンス変化の
影響を零にしたとしても高周波電力検出用途に一般的に
利用されるダイオードはいずれも−２０ｄＢｍを超える
高ピーク／平均比を持つ高周波信号の平均電力測定が不
正確である。

【０００８】高周波電力検出用ダイオードの非二乗則動
作の原因解析をおこなうと、高電力レベルにおける二乗
則動作から逸れる根本的要因は理想的なダイオードモデ
ルにも見られ、大信号では有効ではなくなる小信号近似
が関連する。このような解析は、米国ヒューレット・パ
ッカード社のＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＮｏｔｅ６４−
１Ａ“ＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆＲＦａｎｄ
ＭｉｃｒｏｗａｖｅＰｏｗｅｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎ
ｔｓ”に解説されており、以下に簡単にまとめる。

【０００９】まず、ダイオードの特性式は下記の（式
１）である。ｉ＝Ｉ_s（ｅ^α ^v−１）（式１）ここでｉはダイオード電流、Ｉ_sは所定の温度において
一定のダイオード飽和電流、αはｑ／ｎｋＴ（代表的に
は４０Ｖ^-1）、そしてｖはダイオード端子間電圧を表わ
す。式１は以下のようなべき級数として表わすことが出
来る。ｉ＝Ｉ_S（αｖ＋（１／２！）（αｖ）²＋（１／３！）
（αｖ）³＋．．．）

【００１０】整流作用を提供するのはこのべき級数中の
二次の項及び他の偶数次の項である。小電力レベルで
は、二次の項のみが重要であり、この場合ダイオードは
「二乗則領域」で動作していると言うことが出来る。ｖ
が高く、四次以降の項に比重が移ると、そのダイオード
はすでに二乗則領域にはなく、「遷移領域」にある。

【００１１】「二乗則領域」をより高電力動作まで拡張
する１つの方法が米国ヒューレット・パッカード社によ
る別の米国出願において発明者に知られている。ここで
は各ダイオードの高周波電圧を引下げ、小信号範囲を広
げる為に複数のダイオードをどのように直列に重ねるか
が説明されている。スタックに更なるダイオードを追加
するに伴って２０ｌｏｇ（ｎ）だけ「二乗則」動作領域
が拡張される一方で感度は１０ｌｏｇ（ｎ）だけ下が
る。ここでｎはスタック中のダイオードの数である。従
って、センサのノイズフロアから遷移領域の始まりまで
の「二乗則」動作領域のダイナミックレンジは、１０ｌ
ｏｇ（ｎ）だけ増加する。

【００１２】複数のダイオードを直列に重ねることの欠
点は、約−７０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍまでの９０ｄＢ
ダイナミックレンジを網羅するこの広ダイナミックレン
ジセンサが、その約−２０ｄＢｍまで伸びる「二乗則領
域」を越えて高いピーク／平均比を持つ変調信号を正確
に測定出来ないという点である。他の解決策はいずれも
９０ｄＢに可能な限りに近いダイナミックレンジを持っ
ているはずである。電力センサ動作の「二乗則領域」を
ダイオードスタックを用いて＋２０ｄＢｍにまで広げる
には、「二乗則領域」の拡大が前述の如く２０ｌｏｇ
（ｎ）に比例するという事実から、１００個のダイオー
ドのスタックが必要になることがわかる。１００個積重
ねダイオードスタックは物理的に大きいということのみ
ならず、ダイオードセンサの感度が１０ｌｏｇ（ｎ）ず
つ劣化するという公式をあてはめると、この新しいダイ
オードは−５０ｄＢｍのノイズフロアを持つことにな
り、従ってダイナミックレンジは７０ｄＢしかなくなっ
てしまう。

【００１３】高ピーク／平均比を有する変調形式の広ダ
イナミックレンジのマイクロ波電力を正確に測定する為
の他の方法には、ＣＷセンサを所定形式の変調につい
て、例えばー７０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍまでの対象電
力レンジにわたって特性づける方法がある。この方法は
比較的に狭帯域変調については良好であるが、電力セン
サを電力メータへと接続するケーブル上で高周波信号を
劣化させずに伝えなければならない。したがって、この
方法はより低周波数の変調に限られてしまう。このよう
な制約により、信号の変調帯域幅が広がるに伴ってこの
技術の適用が難しくなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、切換
形減衰器付ダイオードマイクロ波センサを提供するもの
であり、より具体的には、切換ステップ減衰器を電力セ
ンサの入力側に置いた、真の平均、広ダイナミックレン
ジのマイクロ波電力センサを提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】一実施例においては本発
明は、広ダイナミックレンジ電力を持つ高周波信号を受
信する為の手段と；受信した高周波信号の電力レベルを
測定する為の逆並列センサダイオード対手段であって、
二乗則領域で動作しダイナミックレンジを拡張する為の
センサダイオードのスタックを含むことを特徴とするセ
ンサダイオード対手段と；低電力レンジ高周波信号用の
第一の低損失経路と高電力レンジ高周波信号用の第二の
減衰経路とを持つ切換形減衰器手段とを含む切換形減衰
器付ダイオードマイクロ波電力センサを提供する。

【００１６】受信した高周波電力レベルが低電力レベル
の場合は受信した高周波信号を第一の低損失経路を通じ
てセンサダイオード手段へと入力し、受信した高周波電
力レベルが低電力レベルレンジを超える場合は高周波信
号を第二の減衰経路を通じてセンサダイオード手段へと
入力し、これによりセンサダイオード手段がその二乗則
領域内で動作するようにし、受信した高周波信号の広ダ
イナミックレンジにわたる電力レベルを測定することを
特徴とする。

【００１７】本発明の他の目的、特徴及び利点は以下の
詳細説明を添付の図と共に参照することにより明らかと
なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施例について説
明するが、その事例は添付図に示した。図中同様の符号
は同様の要素を表わすものである。本発明は実施例に関
連させて説明するが、本発明をそれらの実施例に限定す
ることを意図したものではないことは言うまでもない。
本発明はむしろ、添付請求項に定義される本発明の精神
及び範囲に含むことが出来る改変、変更及び同等の態様
を含むことを意図したものである。

【００１９】本発明は、センサダイオードへの入力信号
がダイオード動作を常に「二乗則領域」内に保持する為
に切換形減衰器を用いた電力センサを提供する。本発明
の電力センサは前述の４つの従来例のどれと比べても著
しい優位性を持つものである。

【００２０】前述の広ダイナミックレンジ高周波電力セ
ンサ（米国特許第４、９４３、７６４号）のダイオード
は、ビデオ抵抗の減少及び入力信号のレベルの高電力経
路への制限と同時に測定値に歪みを生じる可能性のある
不要の高調波の発生が原因で、０ｄＢｍを越えた信号の
測定精度の劣化をその低電力経路において生じるもので
ある。従ってこの技術では、それがＣＷ信号又は特定形
式の高ピーク／平均比信号を測定する為に特性づけられ
たものであった場合、随意の形式の高ピーク／平均比信
号を正確に測定することが出来ない。

【００２１】切換ステップ減衰器の概念では、−７０ｄ
Ｂｍから−２０ｄＢｍの間の信号のみをダイオードセン
サへと提供し、常にその二乗則領域内に保持して正確な
測定を行うことによりこれらの問題が回避され、また、
信号に歪みを生じる原因となる高レベル信号にさらされ
る低出力ダイオードが存在しない。ごくわずかの歪みし
か生じさせずに高レベル信号（＞＋２３ｄＢｍ）を処理
することが出来る固体ＧａＡｓスイッチ及び他の種類の
スイッチが入手可能であり、従って切換形減衰器及びダ
イオード回路全体が随意に変調された高ピーク／平均比
の信号の正確なワイドダイナミックレンズ測定を提供す
ることが出来る。

【００２２】より広いダイナミックレンジにわたって改
善された線形性を持つ高周波数電力センサ（米国特許第
５、２０４、６１３号）においては、電力センサがその
「二乗則」特性から離れ、高電力レベルにおいて不正確
な測定値を出す原因となる、出力依存性のダイオード接
合キャパシタンスに起因した非線形性を減じる技術が説
明されている。前述のように、この技術は現在その性能
が接合キャパシタンス対電力の変化により制約を受けて
いるダイオードセンサに対してのみ、その優位性を発揮
するものであり、これは接合キャパシタンスが低く、出
力によるそれらの変化が−２０ｄＢｍ超の「二乗則」動
作領域からセンサダイオードが外れてしまうことの主要
理由とはならないＭＢＩＤダイオード等を利用した多く
の電力センサには当てはまらない。

【００２３】大多数のダイオードセンサにおいては、そ
れらが「二乗則」動作領域から外れてしまう原因は、高
周波入力電力が上昇すること、ダイオード動作特性式の
テイラー級数展開式中のより高次の偶数項が、高周波電
圧の二乗による項に比して比重を増し、「二乗則」動作
をあたえる単純な近似が当てはまらなくなってしまうと
ころにある。切換形減衰器付ダイオードセンサは、「二
乗則」領域動作の近似が良く成り立つように０又は４０
ｄＢ減衰のプログラム可能な減衰を採用し、センサダイ
オードに伝達される高周波出力を−２０ｄＢｍ未満とす
るようにしている。「二乗則」動作領域に留まることに
より、高ピーク／平均比の随意に変調された信号の正確
な測定が可能となる。

【００２４】高電力二乗則型のダイオード検出器は、ダ
イオード型マイクロ波電力センサの「二乗則」領域動作
のダイナミックレンジを大きくする為にスタックダイオ
ードを利用する技術を提供する。この技術の欠点は、上
述したように、「二乗則」動作領域が１０ｌｏｇ（Ｎ）
分拡張される一方で、センサの感度（よってノイズフロ
ア）もまた１０ｌｏｇ（Ｎ）分劣化するという点にあ
る。従って、電力センサの「二乗則」動作領域をダイオ
ードスタック手法を用いて５０ｄＢから７０ｄＢへと増
やそうとすると、スイッチが０ｄＢ減衰経路において全
ダイナミックレンジが９０ｄＢから７０ｄＢへと劣化す
るのである。

【００２５】切換形減衰器付ダイオード手法によれば
「二乗則」動作ダイナミックレンジと全ダイナミックレ
ンジが等しくなり、０ｄＢ減衰におけるスイッチの挿入
損失だけが、従来からのダイオードセンサにより得られ
る−９０ｄＢダイナミックレンジを劣化させる。１０Ｇ
Ｈｚまでの挿入損失がほんの１〜２ｄＢである高品質Ｇ
ａＡｓスイッチがあれば、切換形減衰器付ダイオードセ
ンサの「二乗則」動作及び全ダイナミックレンジを１０
ＧＨｚまで８８−８９ｄＢとすることが出来、これはダ
イオードスタック手法に比べると大きい改善である。こ
こでも「二乗則」動作ダイナミックレンジは、高ピーク
／平均比で随意に変調した信号の正確な測定をセンサが
行うことが出来るダイナミックレンジと関連付けられ、
代表的には−７０ｄＢから＋２０ｄＢである測定対象電
力レンジ全域にわたり電力メータを補正することができ
る。

【００２６】標準的広ダイナミックレンジセンサを採用
し、対象変調形式の代表的には−７０ｄＢｍから＋２０
ｄＢｍである対象処理電力レンジ全体にわたり特性付け
と補正とを行なうこともできる。しかし、−２０ｄＢｍ
から＋２０ｄＢｍの動作領域は「二乗則」領域とはなら
ない為に、ＤＣ電圧出力は単純直線関係で平均高周波出
力に直接的に結びつかなくなり、所定の平均電力でのＣ
ＤＭＡ信号に対する補正は、同じ平均電力におけるＣＷ
信号に対する補正とは異なることになる。

【００２７】この手法の欠点は、ＣＤＭＡには互いに非
常に異なるピーク／平均比で異なる変調形式が継続的に
導入され続けるところにある。これにより「変調特定
的」センサとして導入されたセンサはすぐに使えなくな
ってしまう。加えて、「変調特定的」センサはＣＷ信号
又はＴＤＭＡ信号を正確に測定することが出来ず、汎用
センサとしては使えないであろう。切換形減衰器付ダイ
オードセンサは対照的に、常に「二乗則」動作領域にあ
るセンサダイオードで測定を行い、従ってその信号がＣ
Ｗ、ＴＤＭＡ、或は随意のピーク／平均比を持つＣＤＭ
Ａ信号のいずれであろうと正確な平均電力測定を行うこ
とが出来るのである。

【００２８】本発明の第一のそして最も基本の実施例を
図１に示す。センサ１０は、５０オームインピーダンス
からの入力信号を低反射率負荷で成端する為に用いられ
る５０オームの抵抗器Ｒ１に並列に標準型センサダイオ
ードＤ１、Ｄ２の逆並列対を接続したものから出発す
る。出力ＤＣ１及び出力ＤＣ２は、それぞれＣ１とＤ１
及びＣ２とＤ２の接続点から得られる。Ｃ1とＣ２とは
Ｄ１とＤ２とをそれぞれ接地するコンデンサである。こ
の標準センサ構造には、非常に低損失の（０ｄＢ減衰に
可能な限り近い）「素通し」経路１４、或は高周波入力
信号１８に約４０ｄＢの損失を与える「４０ｄＢ減衰」
経路１６のいずれかの経路をとるマイクロ波用切換形減
衰器１２が付加されている。

【００２９】高周波信号入力１８に印加された−７０ｄ
Ｂｍから−２０ｄＢｍの間の低電力信号に対しては、ス
イッチ１２は「素通し」経路１４に設定され、非常に低
い信号減衰を行なってセンサのノイズフロアを可能な限
り低くしている。概ね−７０ｄＢｍから−２０ｄＢｍの
範囲にある全ての信号は、ダイオードＤ１、Ｄ２の「二
乗則」領域にあり、従ってセンサダイオードＤ１、Ｄ２
は信号に高ピーク／平均電力比を与える変調があったと
しても正確に平均出力測定を行うことが出来る。高周波
信号入力１８に印加された電力レベルが約−２０ｄＢｍ
を越えた場合、マイクロ波用切換形減衰器１２は４０ｄ
Ｂ減衰器１６をセンサ経路へ設定する。したがって、セ
ンサ１０に入る−２０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍの範囲の
信号はセンサダイオードＤ１、Ｄ２に至るまでに約−６
０ｄＢｍから−２０ｄＢｍの範囲へと減衰される。ダイ
オードＤ１、Ｄ２に−６０ｄＢｍから−２０ｄＢｍ範囲
の信号を供給することで、ダイオードＤ１、Ｄ２はこの
場合もそれらの「二乗則」範囲で動作することとなり、
よってＣＷ信号と同様、高ピーク／平均比の変調信号の
平均出力測定を正確に行うことが出来る。

【００３０】図１に示した実施例のアーキテクチャは殆
どの応用において、高信頼性及び広帯域動作とする為に
切換形減衰器にはＧａＡｓスイッチを使用するものであ
る。しかし、本発明の切換形減衰器構造に用いるスイッ
チとして、高周波信号の処理に適したものであれば機械
的構造、ＰＩＮダイオード、シリコンダイオード或は他
構造を用いるスイッチ構造であれ、あらゆる種類のスイ
ッチが含まれる。同様に、抵抗成端Ｒ１は図１には５０
オームとして示したが、これは単に公称値であり、抵抗
器と逆並列ダイオード対のビデオ抵抗値が最良の低反射
負荷を形成するように５０オームに近い値を得る為に本
発明は特に５０オームよりも高い抵抗値も含む。更に、
５０オーム以外の入力インピーダンスを持つシステムに
ついては、抵抗器はその入力インピーダンスに応じてセ
ンサからの反射が低くなるように調整することが出来
る。

【００３１】多くのセンサにおいては、センサへのより
整合した入力を得る為、そしてセンサダイオード中の高
電力効果による歪みを低減する為に、ダイオードの前に
固定値の入力減衰器がある。固定減衰器は図を単純化す
る為に図１には示していないが、本発明は所望であれば
固定減衰器の付加を含むことも意図したものである。

【００３２】本発明の次の実施例を図２に示すが、ここ
では２つ以上のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のス
タックが切換形減衰器１２に続く検出素子として逆並列
構成中に使われている。ダイオードスタックの利用によ
り、上述したように処理の二乗則領域のダイナミックレ
ンジが１０ｌｏｇ（Ｎ）分（Ｎはスタック中のダイオー
ドの数）拡張されており、高ピーク／平均比信号中の電
力ピーク（具体的には低電力経路及び高電力経路両方の
高電力部分付近）の測定をより正確に行なえるようにな
る。ダイオードスタック構成の採用により非常に低レベ
ルの信号に対する感度は劣化するが、多くの場合におい
ては両経路の高電力レンジの線形性の改善は、感度の損
失を補って余りあるものである。

【００３３】本発明の第三の実施例を図３に示す。これ
は基本発明と同様のものであるが、唯一異なるのは、セ
ンサ３０の切換形減衰器３４が０ｄＢ減衰経路（「素通
し」経路）４０、「２５ｄＢ」経路３６、又は「５０ｄ
Ｂ減衰」経路４２へと切替えることが出来る点である。
本発明のこの実施例の利点は、ダイオードＤ１、Ｄ２が
それらの「二乗則」領域の最も精度の高い範囲で作動す
るようにダイオードＤ１、Ｄ２へと提供される電力レン
ジを決めることが出来ることである。センサ３０が所定
レンジの低電力部分で動作する場合、受信信号はセンサ
のノイズフロアよりも高く、所定の精度レベルに達する
為に要する平均化が少なくて済む為により高速の測定を
行うことが出来る。例えば、−７０ｄＢｍ〜＋２０ｄＢ
ｍ信号を用いた場合、０ｄＢ減衰、２５ｄＢ及び５０ｄ
Ｂ減衰の経路を備えた切換形減衰器３４を有するセンサ
３０は、この信号を「素通し」経路４０の経路で−７０
ｄＢｍ〜−２５ｄＢｍ信号を、「２５ｄＢ」経路３６の
経路で−２５ｄＢｍ〜０ｄＢｍ信号を、そして「５０ｄ
Ｂ減衰」経路４２の経路で０ｄＢｍ〜２０ｄＢｍ信号と
いったように分割して切換ることが出来るのである。

【００３４】この実施例に固定入力減衰器が利用されな
いことを想定すると、センサダイオードＤ１、Ｄ２への
−７０ｄＢｍから−２５ｄＢｍの信号が「素通し」経路
４０の経路に、センサダイオードＤ１、Ｄ２への−５０
ｄＢｍから−２５ｄＢｍの信号が「２５ｄＢ減衰」経路
３６へ、そしてセンサダイオードＤ１、Ｄ２への−５０
ｄＢｍから−２５ｄＢｍの信号が５０ｄＢ減衰経路４２
へと与えられる。０／４０ｄＢ減衰切換形減衰器構造が
４０ｄＢ減衰経路の最も低電力部分で−６０ｄＢｍ信号
を与えるものである場合、０ｄＢ／２５ｄＢ／５０ｄＢ
減衰減衰器構造３４は、２５ｄＢ減衰経路３６及び５０
ｄＢ減衰経路４２の最も低い電力部分には少なくとも−
５０ｄＢｍの信号を有することになり、Ｓ／Ｎ比が１０
ｄＢも改善される。加えて、センサダイオードが０ｄ
Ｂ、２５ｄＢ及び５０ｄＢ減衰減衰器センサ３０中で経
験する最高電力は−２５ｄＢｍであり、図１の０／４０
ｄＢ減衰切換形減衰器センサと比べると５ｄＢ改善され
ており、これは非常に高いピーク／平均比を持つ変調信
号に対するより高い精度を意味するものである。

【００３５】図４に発明の別の実施例５０を示す。これ
は図１の構成を使ったものであるが、センサダイオード
Ｄ１、Ｄ２への入力が、高周波信号入力１８から更なる
減衰無しの経路５６を経て直接的に伝達されるか、約４
０ｄＢの更なる減衰経路５８を経て伝達されるか、或は
代表的には５０ＭＨｚの周波数を持つ校正信号の経路６
０から伝達されるかのいずれかとなるように、切換形減
衰器５２に更なる設定位置を加えたものである。

【００３６】ダイオードセンサは通常、０ｄＢｍの電力
レベルで校正されるが、切換形減衰器付ダイオードセン
サの実施例では約−３０ｄＢｍの校正信号を用い、ダイ
オードＤ１、Ｄ２が利用される電力レンジにおいて校正
される。しかしながら本発明には他の電力レベルでの校
正能力も含まれる。校正信号の経路６０に切替えが可能
であることの利点は、電力測定における誤差の最も大き
い原因が温度及び湿度によるダイオード応答の変化であ
ることがしばしばあり、この校正により試験装置からセ
ンサを取り外さずにダイオードの温度及び湿度依存性を
校正することができるところにある。校正を行う間、セ
ンサを試験ポートに接続したままに出来るので、人的介
入を要さずに所望の頻度で校正を行いつつ完全に自動化
された測定が可能となる。よって、使用者の便宜がはか
られる。

【００３７】本発明の他の構成（図示せず）において
は、高周波入力又は校正信号のいずれかを切換形減衰器
構造へ、そしてそこからダイオードへと案内する為に、
切換形減衰器の前に高周波スイッチが付加されている。
このように校正信号に切換形減衰器構造の全ての経路を
通過させることの利点は、様々な減衰器経路の温度又は
湿度依存性を温度又は湿度が変化する度に校正すること
が出来るところにある。

【００３８】本発明の特定の実施例についての上記の記
述は説明目的で提示したものである。それらは網羅的で
あることも、本発明を開示の特定の形式に限定すること
も意図したものではなく、上記の教示内容に照らして多
くの変更や改変が可能であることは言うまでもない。実
施例は本発明の原理とその実用的用途を最もわかり易く
説明する為に選ばれ、説明されたものであり、これによ
り他の当業者が本発明及び企図した特定の利用法に適す
るように様々な変更を加えた様々な実施例を採用するこ
とが出来るようにしたものである。本発明の範囲は添付
請求項及びそれに類するものにより定義される。なお、
以下に本発明の実施態様の一端を例示して本発明の広汎
な実施の参考とする。

【００３９】（実施態様１）広ダイナミック電力レンジ
を持つ高周波信号を受信する手段（１８）；受信した高
周波信号の電力レベルを測定する為の二乗則領域内で動
作するセンサダイオード手段（Ｄ１−Ｄ４）であって、
前記二乗則領域のダイナミックレンジを拡張する為にセ
ンサダイオードのスタックを含むことを特徴とする前記
センサダイオード手段；及びより低い電力レンジの高周
波信号の為の第一の低損失経路（１４）と、より高い電
力レンジの高周波信号の為の第二の減衰経路（１６）と
を有する切換形減衰器手段（１２）とを備え、前記切換
形減衰器手段が前記受信した高周波信号の電力レベルが
より低い電力レベルにある場合は前記受信した高周波信
号を前記第一の低損失経路（１４）を通して前記センサ
ダイオード手段へと伝達し、前記受信した高周波信号の
電力レベルが前記より低い電力レベルの範囲を越えてい
る場合は前記高周波信号を前記第二の減衰経路（１６）
を通して前記センサダイオード手段へ伝達し、これによ
り前記センサダイオード手段が二乗則領域内で動作し、
前記受信した高周波信号の広ダイナミックレンジにわた
る電力レベルを測定するようにしたことを特徴とするダ
イオードマイクロ波電力センサ。

【００４０】（実施態様２）前記センサダイオード手段
（Ｄ１−Ｄ４）が、前記高周波信号の電力レベルを測定
する為のセンサダイオード逆並列対を含むことを特徴と
する実施態様１に記載のダイオードマイクロ波電力セン
サ。

【００４１】（実施態様３）前記より低い電力レベルの
範囲が約−７０ｄＢｍから−２０ｄＢｍの間であること
を特徴とする実施態様２に記載のダイオードマイクロ波
電力センサ。

【００４２】（実施態様４）前記第一の低損失経路（１
４）が０ｄＢ減衰に近く、前記第二の減衰経路（１６）
が約４０ｄＢ減衰であることを特徴とする実施態様３に
記載のダイオードマイクロ波電力センサ。

【００４３】（実施態様５）前記第一の低損失経路（４
０）が０ｄＢ減衰に近く、前記第二の減衰経路（３６）
が約２５ｄＢ減衰であり、そして約５０ｄＢ減衰の第三
の減衰経路（４２）を含むことを特徴とする実施態様３
に記載のダイオードマイクロ波電力センサ。

【００４４】（実施態様６）前記切換形減衰器（５２）
が、前記センサダイオード手段を校正する為の校正信号
（６０）を受信する手段を含むことを特徴とする実施態
様３に記載のダイオードマイクロ波電力センサ。

【００４５】（実施態様７）前記切換形減衰器が、前記
切換形減衰器及び前記センサダイオードを校正する為
に、前記切換形減衰器の前にある高周波スイッチから校
正信号又は高周波入力を受信する為の手段を含むことを
特徴とする実施態様３に記載のダイオードマイクロ波電
力センサ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく切換形減衰器付きダイオードマ
イクロ波電力センサの概略回路図である。

【図２】本発明に基づく切換形減衰器付ダイオードスタ
ックマイクロ波電力センサの概略回路図である。

【図３】本発明に基づくマイクロ波電力センサの他の実
施例の概略回路図である。

【図４】本発明に基づくマイクロ波電力センサの更に他
の実施例の概略回路図である。

【符号の説明】

Ｄ１−Ｄ４センサダイオード１２、３４、５２切換形減衰器１４、４０第一の低損失経路１６、３６第二の減衰経路１８高周波信号入力４２第三の減衰経路６０校正信号の経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 ＰａｇｅＭｉｌｌＲｏａｄＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＵ．Ｓ．Ａ.

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】広ダイナミック電力レンジを持つ高周波信
号を受信する手段；受信した高周波信号の電力レベルを
測定する為の二乗則領域内で動作するセンサダイオード
手段であって、前記二乗則領域のダイナミックレンジを
拡張する為にセンサダイオードのスタックを含むことを
特徴とする前記センサダイオード手段；及びより低い電
力レンジの高周波信号の為の第一の低損失経路と、より
高い電力レンジの高周波信号の為の第二の減衰経路とを
有する切換形減衰器手段とを備え、前記切換形減衰器手段が前記受信した高周波信号の電力
レベルがより低い電力レベルにある場合は前記受信した
高周波信号を前記第一の低損失経路を通して前記センサ
ダイオード手段へと伝達し、前記受信した高周波信号の
電力レベルが前記より低い電力レベルの範囲を越えてい
る場合は前記高周波信号を前記第二の減衰経路を通して
前記センサダイオード手段へ伝達し、これにより前記セ
ンサダイオード手段が二乗則領域内で動作し、前記受信
した高周波信号の広ダイナミックレンジにわたる電力レ
ベルを測定するようにしたことを特徴とするダイオード
マイクロ波電力センサ。
【請求項２】前記センサダイオード手段が、前記高周波
信号の電力レベルを測定する為のセンサダイオード逆並
列対を含むことを特徴とする請求項１に記載のダイオー
ドマイクロ波電力センサ。
【請求項３】前記より低い電力レベルの範囲が約−７０
ｄＢｍから−２０ｄＢｍの間であることを特徴とする請
求項２に記載のダイオードマイクロ波電力センサ。
【請求項４】前記第一の低損失経路が０ｄＢ減衰に近
く、前記第二の減衰経路が約４０ｄＢ減衰であることを
特徴とする請求項３に記載のダイオードマイクロ波電力
センサ。
【請求項５】前記第一の低損失経路が０ｄＢ減衰に近
く、前記第二の減衰経路が約２５ｄＢ減衰であり、そし
て約５０ｄＢ減衰の第三の減衰経路を含むことを特徴と
する請求項３に記載のダイオードマイクロ波電力セン
サ。
【請求項６】前記切換形減衰器が、前記センサダイオー
ド手段を校正する為の校正信号を受信する手段を含むこ
とを特徴とする請求項３に記載のダイオードマイクロ波
電力センサ。
【請求項７】前記切換形減衰器が、前記切換形減衰器及
び前記センサダイオードを校正する為に、前記切換形減
衰器の前にある高周波スイッチから校正信号又は高周波
入力を受信する為の手段を含むことを特徴とする請求項
３に記載のダイオードマイクロ波電力センサ。