JPS62100010A - 対数増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は広帯域特性でかつ高速性を有する逐次検波形
の対数増幅器に関する。

〔従来の技術〕

第４図は例えば米国特許３，６６８，５３５（ｇｕｎｅ
、６，１９７’２）に記載された従来の逐次検波形の対
数増幅器を示すブロック図であり、図において、１は高
周波（以下ＲＦという）信号の入力端、２は広帯域ＲＦ
特性を有するＲＦ増幅回路、３は検波回路、４は検波出
ノｊを所定のしきい値で制限するビデオ制限回路、５は
伝送線路、６は整合用終端抵抗、７は負荷抵抗ＲＬ、５
１は合成回路である。

次に動作について説明する。入力端ｌに印加されたＲＦ
倍信号カスコードにＮ段接続されたＲＦ増幅回路２で順
次増幅が行なわれる。各々の増幅段と並列に検波回路３
が接続されているので、入力ＲＦ信号のレベルに応じた
検波出力が各段毎に得られる。これらの検波出力はビデ
オ制限回路４で振幅制限が行なわれ、合成回路５１を構
成する伝送線路５において信号出力の合成が行なわれる
。

伝送線路５は一種の遅延線路として表視できるので１１
　続インダクタンス８、及び並列キャパシタンス９のπ
形等価回路で示している。これはＲＦ増幅回路２で生し
〉るＲＦ偽信号伝１般遅延を、この伝送線路上で等位相
で遅延合成することによって波形歪みを低減するのが目
的である。伝送線路５を伝搬しながら合成された検波信
号は負荷抵抗７に供給される。この場合入力側にある終
端抵抗６は伝送線路５の整合用である。

このように構成された対数増幅器の出力特性を第５図に
示す。図はＮ＝８段のＲＦ増幅回路を用いた場合であっ
て、１段当たり１０ｄＢのダイナミックレンジを持って
いる。まず、８段目のＲＦ増幅器２の出力は８０ｄＢ増
幅されており、検波回路３を導通させて検波出力を得、
入力ＲＦ信号レベルの増加と共にほぼ直線的に検波出力
も増加して最終的にビデオ制限出力の頂点へ到達する。

伝送線路５ではビデオ振幅制限が行なわれる。約１０ｄ
Ｂのグ・イナミソクレンジの間人力ＲＦ信号のレベルと
ほぼ対数特性に近い検波出力が得られる。

このように、入力ＲＦ信号レベルの増加に伴って８段目
から１段目の検波出力が順次前られるので伝送線路５で
は最終的に８つの出力に対してき成が行なわれ第５図に
示す出力特性１０が得られる。

以」二の内容を具体的回路として実現したのが第６図で
ある。第６図においてＲＦ増幅回路２ばエミッタ接地形
トランジスタ１１を用いている。このトランジスタ１１
のベースバイアスは電源１２からインダクタンス１３及
びコンデンサ１４より成るフィルタ回路を含む電源ライ
ン１５を経由して供給されている。縦続的に接続されて
いる抵抗１Ｇ及び１７はｌ−ランジスタ１１のベース電
位を与える為の分圧用であり、トランジスタ１１のベー
ス側に接続されるコンデンサ１８はＲＦ偽信号入力端一
１との結合用である。また抵抗１９はトランジスタのエ
ミッタ端子と電源ライン１５間に接続され１−ランジス
タ１１に適当なバイアス電流を与えている。］−トラン
ジスタ１のエミッタ端子に接続されるコンデンサ２０は
ＲＦ偽信号バイパス用であり、トランジスタ１１のコレ
クタ端子に接続される可変インダクタンス２１は回路内
の奇生容量とともに増幅回路の共振周波数を決定し、増
幅回路２の中心周波数を同調する為のものであり、ＲＦ
入力端１とトランジスタ１１のコレクタ端子間に接続さ
れるインダクタンス２２及び抵抗２３は増幅回路の利得
を下げることによって帯域を拡大する効果を持たせる負
帰還素子であり、インダクタンス２１と並列に接続され
る抵抗２４は、約１００オーム程度の段間整合用である
。

また、検波回路３はトランジスタ１１のコレクタ端子へ
接続されている。検波回路内には検波用（例えばショッ
トキ形）ダイオード２５と負荷抵抗２６が縦続して接続
され、ＲＦ偽信号コンデンサ２７でバイパスされている
。検波回路３の出力はコンデンサ２８でビデオ制限回路
４へ結合され、ビデオ制限回路４では順方向にバイアス
されたダイオード２９へ接続されている。リミッタ用ダ
・イオード２９は電源ライン１５から高周波用チョーク
３０及び抵抗３１を介してバイアス電流を流しており、
この抵抗値が例えば１００にオーム程度の非常に高い抵
抗なのでダイオードに流れる電流はインピーダンスが無
限大の定電流源からバイアス電流を受けているように見
える。従って、リミッタ用ダイオード２９の温度変化に
起因する電圧降下の変動は無視することができ、ハーイ
アス電流は殆ど変化しないのでダイオードのビデオ制限
特性も安定である。このリミッタ用ダイオード２９は検
波回路３と伝送線路５との間に縦続的に接続され、負荷
抵抗７ＲＬへ信号電流が供給される。

抵抗３２は各ビデオ制限回路４間のアイソレーションを
得る為のものであり、負荷抵抗７の約１０倍の値である
。ビデオ制限回路の簡略化したブｌコック図を第７図に
示す。順バイアス電流Ｉｂば図の如く負荷抵抗ＲＬ、ア
イソレーション抵抗３２゜リミッタ用ダイオード２９．
及びバイアス用抵抗３１を介して流れている。一方、信
号電流Ｉ５１゜は検波回路３の出力から出力インピーダ
ンスである等価抵抗３３．リミッタ用ダイオード２９．
アイソレーション抵抗３２．及び負荷抵抗−ＲＬを介し
て流れているｏ　　Ｉｂ　＝　ｔｓ＋ｃになるとダイオ
ードが逆バイアスされるので電流が制限され、それ以上
の信号電流は負荷へ供給されないしくみである。

更に別の実施例として第８図に示す回路構成がある。本
図は前記回路とビデオ制限回路３４内のりミッタ用ダイ
オード２９が負荷抵抗７と並列に接続される点を除いて
ほぼ同じである。詳細には、検波回路３において検波出
力とビデオ制限回路３４に縦続接続する整合用抵抗３５
がある点も違っている。ビデオ制限の動作は−リミッタ
用ダイオード２９．２個が順方向にバイアスされること
によって行なわれ、この制限された電圧が負荷抵抗７へ
供給される。この簡略図を第９図に示す。検波回路３に
発生した電圧は、検波器の内部インピーダンスと整合用
抵抗３５を加えた抵抗３６−を介してリミッタ用ダイオ
ードに印加される。このダイオードが順バイアスされる
電圧でビデオ制限され、同時に負荷抵抗へも供給される
しくみである。

図中ビデオ制限回路に示す電圧可変電源３７は上記のビ
デオ制限をダイオードによる電圧降下に依存せず、任意
に設定できるようにした場合の例である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の対数増幅器の場合、第６図の回路ではコンデンサ
２８を省略できないので検波出力として直流ＤＣまで取
り扱うことができず、パルス圧縮レーダ等に特許の長い
パルス幅を待つ信号の場合はサグが発生して忠実に信号
再生ができない。更に連続波ＣＷの場合は、全く対処で
きないという欠点があった。しかしながら、この欠点を
補うべく考えられた第８図の回路ではダイオード順方向
電圧の温度依存特性の為、ビデオ制限電圧が温度で変動
し、前記米国特許３，６６８．５３号の記述でも最大３
０％の変化が認められている。この発明では検波出力を
直結回路で構成することによって連続波の入力にも対処
できると同時に、この場合生じる温度安定性を回路的に
相殺するよう構成することで温度安定性の良い対数増幅
器を得ることを目的とする。更に従来の方式では検波出
力の伝送線路５に励起される電圧が、即、出力電圧であ
った為、入力信号レベルに応じてこの電圧が変動し、本
来一定であるはずのビデオ制限が変動するという欠点が
あった。つまり、第６図の例では、アイソレーション用
抵抗３２によってできる限り伝送線路５に励起される電
圧と検波出力電流：ｌ５ＩＧによって励起される電圧と
を分離しようとしているが完全でなく、入力端に近い検
波回路程ビデオ制限電圧が高くなるので第５図に示した
入出力特性を得るには非常に調整時間と労力を要した。

この発明はこの点についても、ベース接地形のトランジ
スタを用いることによってビデオ制限が安定に行なえ、
且つ、調整を容易にすることも目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

このためこの発明にかかるビデオ制限回路は、検波回路
の検波器と直列に接続されていて、所定のしきい値で上
記検波回路の検波出力の振幅制限をするダイオードを備
え、かつ合成回路は上記ビデオ制限回路のしきい値電圧
を供給するとともに上記ビデオ制限回路で振幅制限され
た検波出力を合成するトランジスタを備えたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

この発明にかかるビデオ制限回路のダイオードは検波回
路の検波出力の振幅制限を行なう。またこの発明にかか
る合成回路のトランジスタは上記振幅制限された検波回
路の検波出力を合成するとともに振幅制限を行なうしき
い値電圧を供給する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例を示すブロック図であって、３８
は検波出力電流を合成して加算する為のベース接地形の
トランジスタ、３９はこのトランジスタを介してビデオ
制限回路へ所定のしきい値電圧を供給する可変電圧源で
ある。ここにおいてベース接地形のトランジスタ３８及
び可変電圧源３９は合成回路５１を構成している。

図において従来の方式と異なる点は、従来伝送線路にお
いて検波出力を合成していた方式を改め、ベース接地形
のトランジスタ３８のエミ・７タ端子で電流加算する方
式に変更した点である。伝送線路上で合成する方式は、
従来、ＲＦ増幅回路が真空管等を用いて狭帯域の回路で
あった時代に群遅延特性が大きいので単なる検波出力の
合成だけでは波形歪が生じて高速性が失われる為に、止
むを得ず用いていた方法であった。しかし、現在は広帯
域特性を有する半導体増幅器を用いているので遅延特性
は殆ど伝搬距離と等価になり、小形化した回路では伝送
線路による遅延合成を用いなくとも高速性に何ら問題を
生じない。ベース接地形のトランジスタ３８はビデオ制
限回路４からの検波出力電流（’Ｉ＋’２・−１ｎ−１
＋１ｎ）をトランジスタのエミッタ端子へ接続すること
で電流加算（＋１−　Σｉｋ　）を行ない、これをコレ
クタ４ニノ 端子から出力して負荷抵抗Ｒ，７で電圧変換して検波合
成出力を得るものである。図においてへ一ス接地形のＩ
−ランジスタ３８はＰＮＰ形のトランジスタとなってい
るが、１町帽路構成によってはＮ　Ｐ　Ｎ形のトランジ
スタを用いても差し支えない。

１−ランジスタ３８のベースに接続される電圧可変電圧
源３９はトランジスタのバイアスを供給するだけでなく
、トランジスタの１ミツタ端子を介してビデオ制限回路
４へしきい値電圧を供給し５ている。トランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧降下は通常約０．６５　Ｖであり
、加算電流＋ｉｔの電流変化に対しても殆ど変動しない
ので、従来の方式のように検波回路３からの検波出力に
応じてビデオ制限回路４のしきい値電圧が変動するとい
うことはなく、安定である。また、電流合成が低インピ
ーダンスで行なえるので従来用いていたアイソレーショ
ン用抵抗は省けるので検波出力を最大限に取り出すこと
ができる。

これを具体的な回路に実現したのが第２図に示す回路図
である。図において第６図との相違点はビデオ制限回路
の改良と、伝送線路による合成回路が新たにトランジス
タ回に３による合成回路に置き変えられた点である。ビ
デオ制限回路４０の変更点は従来の結合用コンデンサ２
８を省略し、アイソレーション用抵抗３２ではなく、電
流制限用抵抗Ｒア４１になっている点である。この動作
を説明するため、第３図に簡略化したブロック図を示す
。図においてバイアス抵抗３１は検波用ダイオード２５
のバイアス用電流：Ｉｂｌ及びリミッタ用ダイオード２
９のビデオ制限用電流１ｂ２をそれぞれ流しているが、
前述したごとく十分抵抗値が大きいので定電流源と考え
ることができる。検波出力のない場合は、検波電圧Ｖａ
”Ｏであって検波ダイオード２５のカソード側電位は高
周波チョーク２１によって接地されているので０ボルト
である。また、検波用ダイオード２５とリミッタ用ダイ
オード２９に流れている電流１ｂｌとＩｂ２ばほぼ同じ
くらいであるのでそれぞれのダイオードによる電圧降下
Ｖａ＋とＶａＺはほぼ同じである。従って、リミッタ用
ダイオード２９のカソード側電位も検波用ダイオード２
５のカソード側電位と等電位であり、はぼＯボルトであ
ると考えられるのでビデオ制限電流Ｉｂｚ＝Ｖ／Ｒｒで
ある。検波電圧Ｖ、が増加すると定電流源へ流れる電流
がｔ　ｂ＋　＋　ｒ　ｂｚ−−一定の原則から電流■１
は増加、電流ｒｂｚは減少の効果が生じ、最終的に電圧
Ｖ、＝電圧ＶＬで電流１ｂｚ”０となり、更に電圧Ｖ、
＞電圧ＶＬではリミッタ用ダイオード２９が逆バイアス
されて電流は制限される。

第２図におけるＮＰＮ形トランジスタ３８がビデオ制限
回路４０からの出力であるビデオ制限電流Ｉｂ２を電流
加算している。リミッタ用電圧Ｖ。

は上記トランジスタ３８とベース同士で対向しているト
ランジスタ４２及び分圧用抵抗４３．．１４で後述する
基準電圧二■、を分圧した電位で設定される。トランジ
スタ４２はベースとコレクタを直結しているので単なる
ダイオードと等価であり、電流合成用トランジスタ３８
のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅの温度に伴う変動を相
殺する為の補償用である。従って、電流合成用トランジ
スタ３８のエミッタ端子は分圧抵抗４４によって生じる
電圧降下と等電位であり、この電圧がリミッタ用電圧■
してあるとともにほぼ一定電位である。加算された電流
ｉｔは疑似負荷抵抗４５によって電圧に変換され、エミ
ッタフォロワ形（コレクタ接地形）トランジスタ４６及
び出力インピーダンス整合用抵抗４７を介して負荷抵抗
ＲＬ７へ供給される。抵抗４７は同時に抵抗４８ととも
にトランジスタ４６のバイアスも与えている。ＰＮＰ形
トランジスタ４９は可変抵抗５０によって設定された電
圧で基準電圧■、を抵抗５１を介して決定しており、こ
のトランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖ　の温度に
伴う変動を利用して前述したトランジスタ３８．４２及
び４６の同様の変動を相殺して直流的な安定化を図って
いる。従って、可変抵抗５０は出力の零点電位を設定す
るものである。

なお、上記実施例ではトランジスタ４２．４６及び４９
を用いたが集積回路、例えば演算増幅器等を用いても良
い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ビデオ制限回路は、
検波回路の検波器と直列に接続されていて、所定のしき
い値で検波回路の検波出力の振幅制限をするダイオード
を備え、かつ合成回路は上記ビデオ制限回路のしきい値
電圧を供給するとともに上記ビデオ制限回路で振幅制限
された検波出力を合成するトランジスタを備えたので直
結回路で構成できるとともにビデオ制限電圧も入力レベ
ルによらず安定であり、且つ、トランジスタ内部の帰還
容量に起因するミラー効果の影響を受けないので数ト１
秒という超亮速のパルス信号を扱うことも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図のブロック図の具体的な回路図、第３図はビデオ
制限回路の簡略ブロック図、第４図は従来の対数増幅器
のブロック図、第５図は第４図における対数増幅器の出
力特性図、第６図は第４図の具体的な回路図、第７図は
第４図におけるビデオ制限回路の簡略ブロック図、第８
図は第４図の他の一例を示す具体的な回路図、第９図は
第８図におけるビデオ制限回路の簡略ブロック図である
。 ２は高周波（ＲＦ）増幅回路、３は検波回路、４はビデ
オ制限回路、３８はトランジスタ、３９はビデオ制限用
電圧源、５１は合成回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　大　　岩　　増　　雄（ばか２名）ＰＦ　Ｌ
ＮＰＵＴ　ＬＥＶａ　［ｄＢＭ）３７二電（壬を唱５膚
、 ２、発明の名称 対数増幅器 ３、補正をする者 代表者　志　岐　守　哉 ５、補正命令の日付　　昭和６１年１月２８日６．補正
の対象 図面のｌｉｌ。 ７、補正の内容 （１）図面、全図を別紙のとおり補正する。 以上 手　　続　　補　　正　　書＝　（１介）６）７．４　
３０ 昭和　　　　　月　　［ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高周波信号をカスコードに複数個接続された高周波増幅
   回路で所定の利得づつ順次増幅し、この増幅された高周
   波信号を上記高周波増幅回路と並列に接続された検波回
   路で順次検波し、この検波回路で得られた検波出力をビ
   デオ制限回路で振幅制限し、振幅制限された検波出力を
   合成回路で合成して近似的に対数特性の出力を得る逐次
   検波形の対数増幅器において、 上記ビデオ制限回路は、上記検波回路の検波器と直列に
   接続されていて、所定のしきい値で上記検波回路の検波
   出力の振幅制限をするダイオードを備え、かつ上記合成
   回路は、上記ビデオ制限回路のしきい値電圧を供給する
   とともに、上記ビデオ制限回路で振幅制限された検波出
   力を合成するトランジスタを備えたことを特徴とする対
   数増幅器。