CN108051655B - 一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器，包括：分支桥，两只特性一致的检波管、检波管匹配电路和楔形吸收负载，输入信号从信号输入端输入，经分支桥进行功率等分，然后分别经匹配电路馈至检波管，两只检波管特性一致，两只检波管反射回来的信号在信号输入端相位相反，正好相消。本发明通过设置回波相消及吸收回路，降低与前级电路的匹配难度；3dB电桥与匹配电路的设计，降低了端口驻波，提高了检波器灵敏度；电路实现采用微带形式，整体尺寸小，易于批量化生产。

Description

一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器。

背景技术

低驻波比、高灵敏度毫米波检波器作为毫米波辐射计的关键部件，在毫米波辐射计系统中起着重要的作用，决定了毫米波辐射计的灵敏度。同时，毫米波检波器作为毫米波技术中常规部件之一，在微毫米波信号检测、自动增益控制、功率探测、稳幅控制的应用中是关键性部件，被广泛应用于矢量网络分析仪、六端口网络、微波瞬时接收机、微波遥感探头等设备中。

目前，获得低驻波比、高灵敏度的解决方法主要是三种：

一种是采用匹配电路把二极管阻抗变换至50Ω，这些匹配电路都属于无损耗电抗网络，所以必然是窄频带检波器(典型带宽小于10％)，在窄带宽范围内可获得高灵敏度和低驻波比。但缺点是不能应用于宽带电路。

另一种方法是用大失配的设计方法可以获得倍频程量级的检波，这时灵敏度将大大降低，输入驻波比也较大。此外，由于VSWR很高，检波器对信号源阻抗的变化很敏感，应用遭到极大限制。

还有一种宽频带检波器采用有损电路，即在检波管之前并联一个阻值为50Ω左右的电阻，再经过适当的匹配电路即可获得几个倍频程带宽的检波器。在全频带内驻波比接近1，灵敏度也平坦。但主要缺点是灵敏度会下降一两个数量级，需要改变电阻RM对频带宽度和灵敏度两个指标进行折衷设计。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出了一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器，在保证较高检波灵敏度的同时拥有极佳的输入驻波比，从而实现检波电路宽带高检波灵敏度的同时，降低与前置电路级联匹配难度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器，包括：分支桥，两只特性一致的检波管、检波管匹配电路和楔形吸收负载，输入信号从信号输入端输入，经分支桥进行功率等分，然后分别经匹配电路馈至检波管，两只检波管特性一致，两只检波管反射回来的信号在信号输入端相位相反，正好相消。

可选地，输入信号从信号输入端输入，经过分支桥功分后，一部分经分支桥第二端口及第一匹配电路馈入第一检波管上，另一部分经分支桥第四端口和第二匹配电路馈入第二检波管上，第二检波管与过孔相连接，作为整个检波器电路的接地端；检波出来的电压经滤波电路后，由输出端输出；

传输至输入端的反射信号包括两路，一路由第一检波管反射的信号经第一匹配电路、分支桥第二端口、分支桥第一端口传输至输入端，另一路由第二检波管反射的信号经第二匹配电路、分支桥第四端口、分支桥第一端口传输至输入端，两路信号幅度相同，相位相反，刚好相消；

传输至楔形吸收负载的反射信号也包括两路，一路由第一检波管反射的信号经第一匹配电路、分支桥第二端口、分支桥第三端口到达微带渐变结构，经微带渐变结构传输至楔形吸收负载的尖部，经楔形吸收负载的尖部到尾部被逐渐吸收；另一路由第二检波管反射的信号经第二匹配电路、分支桥第四端口、分支桥第三端口传输至微带渐变结构，经微带渐变结构传输至楔形吸收负载的尖部，经楔形负载的尖部到尾部被逐渐吸收。

可选地，两个检波管采取反向对称放置。

本发明的有益效果是：

(1)低驻波比：通过设置回波相消及吸收回路，降低与前级电路的匹配难度；

(2)高灵敏度：3dB电桥与匹配电路的设计，降低了端口驻波，提高了检波器灵敏度；

(3)适用于批量化生产：电路实现采用微带形式，整体尺寸小，易于批量化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器的平面结构图；

图2为本发明一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器的立体结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，应用于毫米波辐射计的毫米波检波电路，多采用波导-微带过渡结构级联匹配电路后直接馈入检波二极管的形式，由于这些匹配电路都属于无损耗电抗网络，导致基于该种结构的检波器带宽较窄，难以应用于辐射计之类有宽带宽要求的微波电路中。而另一种常见电路采用大失配的设计方法来获得倍频程量级的检波，这时灵敏度将大大降低，输入驻波比也较大。

本发明提出了一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器，兼具低输入驻波比与高检波电压灵敏度的特点。

本发明的低驻波比高灵敏度毫米波检波器由理想3dB分支桥，两只特性一致的检波管、检波管匹配电路和楔形渐变吸收负载构成，包括信号输入端、检波输出端和回波吸收端。输入信号从信号输入端输入，经3dB分支桥进行功率等分，然后分别经匹配电路馈至检波管。两只检波管特性一致，两只检波管反射回来的信号在信号输入端相位相反，正好相消，输入端获得了良好的匹配。

下面结合说明书附图对本发明的检波器进行详细说明。

如图1所示，输入毫米波信号从信号输入端101输入，经3dB分支桥进行功率等分，分支桥第一端口10连接输入端101，分支桥第二端口20连接第一检波管输入支路，分支桥第三端口30连接负载吸收支路，分支桥第四端口40连接第二检波管输入支路；输入的毫米波信号经过3dB分支桥功分后，一部分经分支桥第二端口20及第一匹配电路103馈入第一检波管104上，另一部分经分支桥第四端口40和第二匹配电路1011馈入第二检波管1012上，第二检波管1012与过孔1013相连接，作为整个检波器电路的接地端；检波出来的电压经滤波电路105后，由输出端106输出。

传输至输入端101的反射信号包括两路，一路由第一检波管104反射的信号经第一匹配电路103、分支桥第二端口20、分支桥第一端口10传输至输入端101，另一路由第二检波管1012反射的信号经第二匹配电路1011、分支桥第四端口40、分支桥第一端口10传输至输入端101，两路信号幅度相同，相位相反，刚好相消，确保了信号输入端101具有较低的驻波比。

如图1和图2所示，传输至楔形吸收负载80的反射信号也包括两路，一路由第一检波管104反射的信号经第一匹配电路103、分支桥第二端口20、分支桥第三端口30到达微带渐变结构107，经微带渐变结构传输至楔形吸收负载80的尖部，经楔形吸收负载80的尖部到尾部被逐渐吸收；另一路由第二检波管1012反射的信号经第二匹配电路1011、分支桥第四端口40、分支桥第三端口30传输至微带渐变结构107，经微带渐变结构传输至楔形吸收负载80的尖部，经楔形负载的尖部到尾部被逐渐吸收，从而提高了两只检波管端口的匹配。

回波吸收端采用新的平滑渐变设计的楔形吸收负载，将由两个检波管反射到该端口信号完全吸收，从而提高了两只检波管端口的匹配。

同时两个检波二级管采取反向对称放置，可以得到多倍于单管的检波灵敏度。

检波二极管通过1013处进行近端接地，有效抑制传输通路上耦合杂波对检波输出信号的干扰。

本发明检波器结构的另一个优点是提高了检波电路的耐受功率，可防止瞬时的大功率信号导致检波电路烧毁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器，其特征在于，包括：分支桥，两只特性一致的检波管、检波管匹配电路和楔形吸收负载，输入信号从信号输入端输入，经分支桥进行功率等分，然后分别经匹配电路馈至检波管，两只检波管特性一致，两只检波管反射回来的信号在信号输入端相位相反，正好相消；输入信号从信号输入端输入，经过分支桥功分后，一部分经分支桥第二端口及第一匹配电路馈入第一检波管上，另一部分经分支桥第四端口和第二匹配电路馈入第二检波管上，第二检波管与过孔相连接，作为整个检波器电路的接地端；检波出来的电压经滤波电路后，由输出端输出；

传输至输入端的反射信号包括两路，一路由第一检波管反射的信号经第一匹配电路、分支桥第二端口、分支桥第一端口传输至输入端，另一路由第二检波管反射的信号经第二匹配电路、分支桥第四端口、分支桥第一端口传输至输入端，两路信号幅度相同，相位相反，刚好相消；

传输至楔形吸收负载的反射信号也包括两路，一路由第一检波管反射的信号经第一匹配电路、分支桥第二端口、分支桥第三端口到达微带渐变结构，经微带渐变结构传输至楔形吸收负载的尖部，经楔形吸收负载的尖部到尾部被逐渐吸收；另一路由第二检波管反射的信号经第二匹配电路、分支桥第四端口、分支桥第三端口传输至微带渐变结构，经微带渐变结构传输至楔形吸收负载的尖部，经楔形负载的尖部到尾部被逐渐吸收。

2.如权利要求1所述的一种低驻波比高灵敏度毫米波检波器，其特征在于，两个检波管采取反向对称放置。

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