[发明专利]微波温度补偿检波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术，特别涉及微波检波技术。

背景技术

信号幅度是表征微波信号特征的一项重要参数，近年来，随着数字无线通信、雷达、广播电视等通信技术的迅速发展，各种调制技术所采用微波信号的频率范围、功率电平、调制方式及信号频谱各不相同，如何根据具体的应用，选择不同检波方案，从而实现微波信号幅度的准确测量，是电子测试和无线应用科研人员必须面对的一个问题。

而传统的二极管检波器的电路原理图如图1所示，包括微波信号输入端、微带匹配网络、隔直电容C1、直流偏置电感一L1、检波二极管D1、高频去耦电容一C2、高频扼流电感L2、高频去耦电容二C3、直流偏置电阻二R9、直流偏置电阻三R10、直流偏置电阻五R23、温度补偿电阻一R24、正电源输入端、负电源输入端、运算放大器一U1、运算放大器二U2、电阻二十五R25、电阻二十六R26、电阻二十七R27、温度补偿电阻二R28、电阻二十九R29、电位器三R30、电阻三十一R31、电阻三十二R32、电阻三十三R33、电阻三十四R34、电阻三十五R35、温度补偿电阻三R36、电阻三十七R37、电位器四R38及检波输出端，其具体结构参见图1，其工作原理为：微波调制信号经过阻抗匹配网络后进入检波二极管进行检波，得到的检波信号经图1中的高频扼流电感和高频去耦电容将微波载波信号滤除，再进入后级的运算放大器进行检波信号的放大和直流偏移的抵消，最终得到一个能反映微波信号功率大小且满足后级系统需求的电压幅度信号。

当输入检波器的微波信号为单频连续波信号(即CW信号)时，检波输出的信号为一直流信号，当输入检波器的微波信号为脉冲调制信号(即ASK信号)时，则检波器输出的信号为脉冲包络信号，当输入检波器的微波信号为AM正弦调幅时，检波器输出的为正弦包络信号。

图1中的匹配网络是起到阻抗匹配的作用，提高检波二极管的检波效率。由于通常情况下微波信号的传输系统阻抗为50Ω，由于检波二极管的端口阻抗不是50Ω，且不同型号的检波二极管其端口的S参数均不同，所以为避免微波信号不能高效率进入检波二极管进行检波，所以二极管检波电路均需要对检波二极管的输入阻抗进行匹配。

图1中的直流偏置电阻是为提高检波二极管的检波灵敏度而设计的电路。原理是在检波二极管的正极通过2个电阻将正电源电压分压到相对合适的电压后加到检波二极管的正极，为检波二极管提供一个微弱的偏置电流，根据需求其电流一般控制在几十到几百微安的范围。由于检波二极管的检波特性随温度变化而变化，所以在传统的检波器电路上加入的温度补偿电阻对其进行补偿，图1中的温度补偿电阻1即是通过温度变化改变自身的电阻值，从而改变加到检波二极管正极的偏置电压来补偿检波二极管的温度特性。

图1中两级运算放大器的功能是将检波信号进行放大，从而得到要求的电压幅度值。运算放大器的反相端设计了直流漂移调节电路与温度补偿电路，其主要作用是通过调节电位器来抵消检波二极管正极的直流偏置电压和运算放大器自身的直流漂移。其中的温度补偿电阻2及温度补偿电阻3是为补偿检波二极管的直流偏置电压的高低温变化，从而使最终输出的检波信号在无微波信号输入的情况下位0V。

现有的二极管检波器存在以下缺点：1、传统检波器的检波二极管在高低温下的检波特性不能进行有效的补偿，传统的电路只能依靠一个温度补偿电阻定性的对其进行大致的补偿，其温度补偿电阻的温度变化曲线与检波二极管的变化曲线很难相对应。造成在不同的环境温度下输入同样的微波信号后其检波输出的电压幅度会有较大的差别，从而不能准确的测试出输入射频信号的功率，且对温度补偿电阻选择和检波器的调试带来了很大的难度，从而影响生产效率；2、传统检波器的直流偏置抵消电路不能准确的对因温度变化而引起的输出信号直流漂移的变化进行抵消，从而影响检波信号的幅度和真实性，由于在温度变化的条件下，检波二极管的偏置电压在变化，而偏置电压一旦变化，通过运算放大器将变化的直流偏置电压放大后，最终在检波输出端形成较大的直流漂移，虽然电路中温度补偿电阻2和温度补偿电阻3均可对其进行补偿，但由于其变化曲线很难做到刚好对应补偿，只能通过反复几次的调试补偿电压和反复几次的高低温试验来选择合适的温度补偿电阻和补偿电压的值来进行补偿，其补偿量不可量化控制，往往会产生较大的偏差，造成在温度变化后输出漂移大，由于反复的调试会耗费大部分时间，所以生产效率也相对不高，不适合大批量生产。