CN102279385A - 一种高线性度射频功率检波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种高线性度射频功率检波器，包括：输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路，其特征在于，所述的检波二极管采用硅零偏检波二极管，所述的输出滤波电路的输出端还与一自偏置电路相连；其中，所述的自偏置电路为一输出匹配电阻，该电阻阻值可调且其阻值大小与二极管反向饱和电流(Is)相匹配，用于改善检波器输出电压与输入信号功率的线性度性能指标。其中，所述的输出匹配电阻的阻值的调整范围为：0.013/Is±20％；所述的输入信号功率的变化范围为：-40dBm～-10dBm。本发明在传统射频功率检波器的基础上通过加入自偏置电路，通过一定规则调整该自偏置电路的阻值从而显著提高微波辐射计的输入功率和输出电压之间的线性度指标。

Description

一种高线性度射频功率检波器
技术领域
本发明涉及一种将微波辐射计接收机射频输入信号转换为直流电压的设备，具体涉及一种高线性度射频功率检波器。
背景技术
目前，已知的射频功率检波器是由输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路等组成。检波器输出电压与输入信号功率的线性相关系数一般小于0.9999，因此，微波辐射计定标精度只能达到几K数量级，对于研制高精度微波辐射计来讲，其线性度性能指标不能满足技术要求。
本发明内容
本发明的目的在于，为克服传统的射频功率检波器检波器输出电压与输入信号功率的线性相关系数一般小于0.9999导致的线性度性能指标不能满足技术要求的不足，从而提出一种高线性度射频功率检波器。
为了提高射频功率检波器的线性度指标，本发明给出了一种高线性度射频功率检波器，包括：输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路，其特征在于，所述的检波二极管采用硅零偏检波二极管，所述的输出滤波电路的输出端与一自偏置电路相连；其中，所述的自偏置电路为一输出匹配电阻，该电阻阻值通过若干次调整获得且其阻值大小与二极管反向饱和电流(Is)相匹配，从而改善检波器输出电压与输入信号功率的线性度性能指标。
所述的硅零偏检波二极管的特性参数包含：反向饱和电流(Is)。
上述技术方案，所述的输出匹配电阻的阻值，首先通过公式RL≈0.013/Is计算得到输出匹配电阻阻值，其中，该匹配电阻阻值的调整范围为：0.013/Is±20％；然后将该阻值电阻接入射频功率检波电路，测试该电路输出电压随输入信号功率变化数据，其中输入信号功率范围：-40dBm～-10dBm，对测试数据进行线性拟合处理，从而得出输出电压与输入信号功率的线性相关系数，若得到的线性相关系数未达到要求，调整输入匹配电阻值后再进行测试，直到结果满足指标要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：选用硅零偏检波二极管、输入匹配电路、输出滤波电路以及自偏置电路，通过调节自偏置电路的参数，使检波器输入信号功率与输出电压的线性相关系数达到0.9999以上，定标精度达到＜1K数量级。
本发明的优点在于，本发明的高线性度射频功率检波器可以显著提高微波辐射计接收机的线性度，提高微波辐射计测量精度，该设备使输出电压和输入信号功率之间具有很高的线性相关度，能够使线性相关系数能够达到0.9999以上，比现有的采用传统检波器的接收机定标精度提高1倍以上，满足了高精度微波辐射计的技术要求。
分别采用传统检波器和本发明的检波器为某卫星有效载荷(微波辐射计)进行热真空定标试验，该设备共有三个噪声接收机通道，通过热真空定标试验，对三个接收机通道的线性度进行测量，对比结果如下表1所示，由热真空定标试验数据对比结果可以看出，本发明对整机系统线性相关系数指标有显著提高，从而提高了整机测量准确度。
表1：
  线性相关系数  接收机通道1  接收机通道2  接收机通道3
  传统检波器  0.99991  0.99974  0.9999
  本发明的检波器  0.99998  0.99999  1
附图说明
图1是本发明的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电路原理框图，图中包括输入匹配电路、硅零偏检波二极管、输出滤波电路和自偏置调节电路(图中虚框部分)。
在图1中，射频信号经输入匹配电路传送给硅零偏检波二极管，输出滤波网络一方面为射频信号提供回路，另一方面与自偏置电路一起构成低通滤波器对检波管的输出信号进行滤波。一般的射频功率检波器不包括自偏置电路，本发明的主要特征是加入了自偏置电路。自偏置电路由一只电阻器构成(RL≈0.013/Is)，根据硅零偏检波二极管的特性参数相应调整自偏置电路电阻器的阻值，从而改善检波器输出电压与输入信号功率的线性度性能指标。根据经验公式(RL≈0.013/Is)计算得到输出匹配电阻阻值，其中，该匹配电阻阻值的调整范围为：0.013/Is±20％；将该阻值电阻接入射频功率检波电路，然后测试该电路输出电压随输入信号功率变化数据，输入信号功率范围：-40dBm～-10dBm。测试数据采用origin数据处理软件进行线性拟合处理，从而得出输出电压与输入信号功率的线性相关系数，若得到的线性相关系数未达到要求，调整输入匹配电阻值后再进行测试，直到结果满足指标要求。
根据理论计算和试验实测结果表明，检波二极管的特征参数“反向饱和电流(Is)”与自偏置电路电阻器的最佳阻值呈反比关系，即反向饱和电流越大，自偏置电路电阻器的最佳阻值越小，反向饱和电流越小，自偏置电路电阻器的最佳阻值越大。一般的，当Is＝10uA时，RL≈1.3KΩ；当Is＝1uA时，RL≈13KΩ，此时，检波器输出电压随输入信号功率线性变化的动态区间最大，线性度最佳。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高线性度射频功率检波器，包括：输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路，其特征在于，所述的检波二极管采用硅零偏检波二极管，所述的输出滤波电路的输出端还与一自偏置电路相连；
其中，所述的自偏置电路为一输出匹配电阻，该电阻阻值大小与二极管反向饱和电流相匹配。
2.根据权利要求1所述的高线性度射频功率检波器，其特征在于，所述的输出匹配电阻的阻值的调整范围为：0.013/Is±20％。
3.根据权利要求1所述的高线性度射频功率检波器，其特征在于，所述的输入信号功率的变化范围为：-40dBm～-10dBm。
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