[发明专利]一种连续波功率探头

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种连续波功率探头。

背景技术

功率是微波信号最基本、最重要的参数之一，几乎所有的电子设备和电子元器件的研制、生产，都需要功率计对其进行功率测试。微波功率探头是微波功率计最核心的组件，微波功率探头的性能决定着微波功率计的核心指标。

现有的微波功率探头是在砷化镓衬底上设计小型微带电路，将两片肖特基二极管和检波电容对称的焊接在微带电路上，并将微带电路密封在一个空间狭小的腔体内部。

现有的微波功率探头存在着以下缺点：

(1)检波电路面积小，对器件焊接的要求很高，器件焊接时存在很大的问题，如双检波二极管焊接位置不完全对称会造成检波平衡性差；不同金属连接会形成较大的电位差；检波平衡性差和电位差大会影响到功率探头对小功率测量的准确度。

(2)二极管检波电路由分离元器件设计，存在着检波输出一致性较差，特别是检波输出的线性和频响特性，即使同一批次的功率探头都存在较大的差距。

(3)由于检波电路面积小，微带线很短，在焊接过程中如果操作不规范或者温度过高，很容易损坏检波电路的微带线，造成一定数量的残次品。

发明内容

针对现有的微波功率探头存在的上述缺点，本发明提出了一种连续波功率探头，该探头通过电缆与连续波功率计主机连接，实现了单个探头在频率范围为10MHz～18GHz的动态范围达到90dB，实现了连续波功率的准确测量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种连续波功率探头，包括：微波检波电路A1和大动态范围检波电压处理电路A2；其中，微波检波电路A1置于砷化镓衬底之上，并且密封在一腔体内部；大动态范围检波电压处理电路A2位于印制板中，并通过金属外壳密封；

信号输入端采用了悬置共面波导结构，输入信号通过N型同轴接头L1接入，在密封腔体内部与垂直放置的圆形金箔片L2垂直接触，具有弹性的波纹管L3与圆形金箔片L2接触，通过波纹管的弹性，将N型同轴接头L1、圆形金箔片L2、波纹管L3连接起来，波纹管L3接到砷化镓衬底之上的微带传输线；

MMIC检波芯片N1接收接入的输入信号，输出正、负两路检波电压；

正系数热敏电阻R3与微波检波电路A1位于一个密封腔体内部；

正检波输出通过导线L4、负检波输出通过导线L5接到大动态范围检波电压处理电路A2中，通过导线L6将微波检波电路A1和大动态范围检波电压处理电路A2的地平面进行连接；

低漂移平衡斩波器N2将正、负两路检波电压斩波成为一路交流方波信号，低漂移平衡斩波器N2的控制信号由功率计主机通过导线L13接入；

量程转换器N3包括两个量程，一个低量程，一个高量程；功率范围为-70dBm～-10dBm的检波后的交流方波信号通过低量程通道；功率范围在-15dBm～+20dBm的检波后的交流方波信号通过高量程通道，量程转换器的控制信号由功率计主机通过导线L12接入；

量程转换器N3输出信号的斩波通道上还设置隔直电容C5；

晶体管V3与电阻R8、R9以及功率计主机中的低噪声精密运算放大器共同构成级联负反馈运算放大电路，对斩波交流信号初步放大；

导线L17将探头印制板与功率计主机进行共地连接。

可选地，所述信号输入端还包括由衰减器R1和匹配网络R2共同建立的阻抗匹配网络。

可选地，所述MMIC检波芯片N1内部包括两片低势垒肖特基二极管V1、V2和两片视频滤波电容C1、C2；两片低势垒肖特基二极管V1、V2在MMIC检波芯片N1内部采用平衡的配置方式，围绕共面传输线的中心对称地沉淀而成，以推挽方式进行激励，两片视频滤波电容C1、C2分别接在两片低势垒肖特基二极管V1、V2之后，输出正、负两路检波电压。

可选地，所述正系数热敏电阻R3电阻值变化确定温度变化，建立温度变化与检波输出的对应关系，根据该对应关系对检波电压进行软件补偿。

可选地，温度偏置电阻R4、R5与所述热敏电阻R3组成一个电阻网络，当温度发生变化，热敏电阻R3阻值发生变化，导线L14上电压发生变化。

可选地，所述低漂移平衡斩波器通过开关噪声抑制电容C3、C4抑制噪声尖峰。