第四章-檢波器

1、4.6 微波集成檢波器微波集成檢波器 l檢波器的工作原理 ：檢波器是利用某些固態(tài)器件的非線性特性產(chǎn)生直流或低頻電流及電壓，用以檢測(cè)微波功率。 典型微波檢波器原理圖 檢波二極管檢波二極管 l檢波二極管多用PN結(jié)和肖特基勢(shì)壘二極管。l檢波二極管等效電路。 Ls Cs Cj Rj Rs 檢波管等效電路 檢波二極管i-v特性如下I=I0(eav-1)=A0+A1V+A2V2+A3V3+.將信號(hào) 加到檢波二極管上，有哪些頻率信號(hào)輸出？考察A2項(xiàng)cos()SSSvVt檢波器的工作原理檢波器的工作原理2222222Si =AAcos()+cos=ASSSSvVttV（ ）（）1（2）（）2該項(xiàng)由一個(gè)直流分量

2、和一個(gè)高頻分量組成，它們正比于輸入信號(hào)的電壓平方值，即功率,而直流分量大小通過定標(biāo)即可表征微波信號(hào)功率大小。SSS( )1sin()sin()sin()cos()cos() 2Smcccmcmv tVmttmVVttt( )SvtcpVmm式中，是瞬時(shí)信號(hào)電壓，是載波頻率，是載波電壓幅度，是調(diào)制信號(hào)頻率，是調(diào)制指數(shù)，一般為01。以上分析的是單純的正弦信號(hào)，推而廣之，檢波器是用來提供包含輸入信號(hào)的“信息”的一個(gè)輸出信號(hào)，也就是說，包含信號(hào)的幅度或幅度的變化。如果檢波器輸入是一個(gè)調(diào)幅信號(hào)，情況又怎樣？輸入調(diào)幅信號(hào)： 檢波二極管i-v特性如下I=I0(eav-1)=A0+A1V+A2V2+A3V3+

3、.考察A2項(xiàng)22S222Si =AAsin()cos()cos() 2SccmcmmVvVttt（ ）（）1 m 相對(duì)幅度 m=0.5 dc 頻率 2c2m 2cm 2c 2c+m 2c+2m m 2m 212m22m頻譜里面包括 項(xiàng)，即完成了解調(diào)工作mm檢波器主要技術(shù)指標(biāo)檢波器主要技術(shù)指標(biāo) l電流靈敏度： 式中， 是檢波器輸出端為短路時(shí)的檢波電流； 是加在二極管上的微波信號(hào)功率。單位是A/W diSiPdiSPl電壓靈敏度： ，單位是 式中， 是檢波負(fù)載電阻上的電壓； 是加在二極管上的微波信號(hào)功率。 LvSVPLVSPmV/Wl視頻電阻 ：二極管對(duì)低頻信號(hào)，即檢波器輸出的視頻信號(hào)所呈現(xiàn)的阻抗

4、。當(dāng)把二極管作為檢波器使用時(shí)，視頻 電阻就是后級(jí)放大器輸入阻抗的設(shè)計(jì)依據(jù)。應(yīng)使后級(jí)視頻放大器輸入端與檢波器視頻電阻呈現(xiàn)最佳匹配。 在較低的視頻情況下，二極管視頻電阻可以近似為 ，常用的檢波二極管視頻電阻在零偏置附近時(shí)大約是13 。l優(yōu)質(zhì)因數(shù) ：反映探測(cè)接收機(jī)的靈敏度與噪聲特性的參數(shù)。檢波器的優(yōu)質(zhì)因數(shù)或稱Q值定義為 式中， 是電壓靈敏度； 是電流靈敏度； 是檢波管視頻電阻； 是檢波器后級(jí)放大器的等效噪聲電阻。 vsjRRRkvvaQRRivaQRR或者寫成 vivRaRl最小可檢測(cè)功率 ： 檢波管的噪聲有電阻熱噪聲、電流散彈噪聲和閃爍噪聲。主要為電阻熱噪聲 由于檢波二極管的噪聲，使檢波器可檢測(cè)的

5、最小信號(hào)受到限制。當(dāng)被檢測(cè)信號(hào)輸出電壓等于二極管噪聲等效電壓時(shí)，檢波器輸入端的被測(cè)信號(hào)功率就是最小可檢測(cè)功率?？梢娮钚】蓹z測(cè)功率主要取決于檢波器的優(yōu)質(zhì)因數(shù) 和工作帶寬 。 min4(W)SkT fPQmin4(dB)10lg(dBW)SkT fPQQf224sVnkTRf4VSPSNkT fRvQR4SP QSNkT f()sjaRRRRl切線靈敏度：常用英文縮寫TSS表示，有時(shí)直譯為正切靈敏度。它被定義為騎在檢波電壓 上負(fù)噪聲峰值等于無信號(hào)時(shí)的噪聲峰值時(shí)，輸入信號(hào)功率。當(dāng)被測(cè)微波信號(hào)為方波調(diào)制信號(hào)或是矩形高頻脈沖信號(hào)時(shí)，檢波輸出電壓波形如圖所示。l 中的 就是切線靈敏度所對(duì)應(yīng)的功率，簡(jiǎn)稱切線

6、靈敏度 ： LV2 2LvSnVPVSPssT2 2 42 2nssvTkT fVQmin2.8ssSTPl檢波器在輸入信號(hào)很小時(shí)，檢波特性呈平方律曲線。也就是說，輸出電壓正比于輸入電壓的平方，即正比于輸入功率。當(dāng)輸入功率增大時(shí)，檢波器呈線性工作狀態(tài)，輸出電壓正比于輸入電壓。平方律檢波區(qū)和線性檢波區(qū)的轉(zhuǎn)變點(diǎn)通常稱為壓縮點(diǎn)，即圖中A點(diǎn)。 Vout(mV) 10000 1000 100 10 1 0.1 60 40 20 0 20 40 Pin(dBm) A B 飽和 線性 平方律 檢波器飽和特性 l動(dòng)態(tài)范圍：檢波信號(hào)功率大于切線靈敏度、小于壓縮點(diǎn)這兩者之問的功率范圍稱為動(dòng)態(tài)范圍。l燒毀能量：當(dāng)輸入微波功率增大到飽和區(qū)域以上，過大的電流損耗將使二極管結(jié)溫上升。由于檢波管結(jié)面積較小，通常直徑為120 ，過高的功率密度將使二極管燒毀。l二極管能承受的最大電過載能量稱為抗燒毀能量。 m檢波器電路檢波器電路 l高靈敏度窄帶檢波器：這種檢波器采用匹配電路把二極管阻抗變換至50，這些匹配電路都屬于無損耗電抗網(wǎng)絡(luò)，所以