倍電圧検波回路のRとCの決め方について

質問

初心者なものですから変な記述があるかもしれません。この点ご了承ご配慮ください。
ダイオード（1SS16,1SS99等）2個を使用し搬送波１~2GHｚ信号の検波回路を検討中
です。検波後の信号電圧はマルチテスタで数百ｍVレベルで読み取ります。
先人の倍電圧検波回路の製作記事を拝見しますとコンデンサC1、C2にはセラコンの
１０００ｐF、抵抗Rは１ｋΩが使用されています。
なぜ、この値のコンデンサと抵抗値が選定されているのかが分かりません。
ダイヤゴナル歪？を考慮した時定数（CR）よりもかなり大きな積の値です。
検波したい周波数を考慮した倍電圧検波回路のRとCの決め方の指針を教えて頂けますと
大変助かります。

回答No.2

tadys

使用目的によって定数の値は変わるので、目的をはっきりさせないと方針も決まりません。
図の回路であれば出力端子に接続されるインピーダンスで時定数が変わるので全体の回路が無いと評価できません。
ダイアゴナル歪を考慮するということは変調波の波形を取り出すのが目的になります。
この波形をマルチテスタで計ると通常は検波波形の平均値が表示されます。
信号のピーク値を表示させたいのであれば、時定数を十分長く（数秒程度）する必要が有ります。

コンデンサが1000pFの場合の時定数は以下のようです。
アナログテスタの場合、入力抵抗は10kΩ/V～50kΩ/Vぐらいなので2.5Vレンジで25kΩ~1250kΩ程度です。
1000pF×25kΩ＝25us
デジタルテスタの場合、入力抵抗は10MΩぐらいです。
1000pF×10MΩ＝10ms
変調波が数Hzぐらいで変化している場合は、どちらの場合も表示が安定しないので読み取りづらいでしょう。

インピーダンスマッチングについて：
検波回路は非線形回路なのでインピーダンスマッチングを完全にすることは出来ません。
ただし、検波回路で消費する電力を出来るだけ少なくし、入力抵抗を線路の特性インピーダンスにあわせることでほぼマッチングをとることが出来ます。
マッチングが取れていないと信号振幅が変化して周波数特性を持ってくるので正確な測定が出来ません。
TVアンテナを除くと、高周波で使用する伝送線路は50オームが標準です。

お礼

貴重なコメントを頂戴し大変有難うございます。時定数は出力端子につながれる入力インピーダンスにより変わるとのお話は参考になりました。記載いただいたようにデジタルマルチメータで包絡線検波後の電圧を測りたいと思っています。検波用ダイオードの後段にある１ｋΩ抵抗は、こうなるとあまり意味がなさそうなので取付は止めることにします。検波回路は回路図的には単純に見えますがなかなか奥深いものを感じます。

回答No.1

tance

この手の回路（パッシブ・ノンリニア回路）の最適設計は大変難しいものです。
詳細を説明するスペースはないので、要点だけ書きます。

ダイオードが導通してコンデンサに充電しているときは信号源にとって大変重い負荷がついていることになり、インピーダンスマッチングは思い切り取れていない状態になります。どう頑張っても、信号が微少でない限りミスマッチは避けられません。（75Ωはほとんど意味ない）

これを踏まえて、CとRの値に関するヒントだけ書きます。
Cはダイオードの寄生容量に比べて十分に大きな値でなくてはなりません。（1SS16は約1pFなので100pFもあれば十分すぎるくらいです）
Cが大きすぎても、結局配線のインダクタンスで入力インピーダンスが決まってしまうので、リアクタンスを把握することで、無意味に大きなCにしない方がよいです。

放電時定数を大きくしたい場合は確かに大きなCは意味がありますが、1GHzで容量に見えるコンデンサというのは注意して選ぶ必要があります。

Rは何のために入れた抵抗かにより決め方が変わります。
LPFとして・・・・・LPFにとっての負荷にも拠るが、自由に選べる
過負荷防止・・・・・取り出せる電力から決める

周波数が高いので、かなりちゃんとした等価回路を使って回路シミュレータで値を決めるのが効率が良いです。

あまりちゃんとした答えになっていませんが、細かく書くと膨大な量になるので、このへんでどうでしょうか。

お礼

貴重なコメントを頂戴し大変有難うございます。CとRの決め方はなかなか難しいのですね。
Cについてのダイオード寄生容量との比較は参考になりました。１０００ｐF以下の
コンデンサをいくつか用意して実際の出力の変化をみて決めたいと思います。