CN215641523U - 一种新型毫米波大动态高线性对数检波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，属于微波技术领域，针对现有技术中存在的采用检波二极管进行检波，检波动态只能做到30dB左右，检波频率也只能做到30GHz，且线性度差的问题。本实用新型包括变频模块、带通滤波器和功分器，所述变频模块与带通滤波器连接，所述带通滤波器与功分器连接，所述功分器通过第一通道与第一检波模块连接，所述功分器通过第二通道与第二检波模块连接，所述第一检波模块与第二检波模块都与单刀双掷开关连接，所述第二检波模块与逻辑判决模块连接，所述逻辑判决模块与单刀双掷开关连接。

Description

一种新型毫米波大动态高线性对数检波器

技术领域

本实用新型属于微波技术领域，具体涉及一种新型毫米波大动态高线性对数检波器。

背景技术

毫米波检波技术在电子、通讯等领域是不可缺少的关键技术之一，因此检波器在这些领域也是非常重要的。检波器的好坏，直接影响到信号的分离和提取。针对毫米波的检波大部分采用检波二极管来实现，得到的是信号包络，要实现对数检波还需要进行电路转换，并且检波动态非常低，一般只有40dB左右，检波线性也非常的差。

现有技术中，利用专门的检波芯片直接对毫米波进行检波，频率也只能达到30GHz左右，动态也只有54dB。现有检波动态最大的也只有80dB，频率在1MHz~4GHz，线性度为7.5%。无法满足对毫米波进行检波的要求。

现有技术存在以下问题：

1．现有技术方案在对毫米波进行检波时，采用检波二极管来实现，检波动态小、线性度差。检波频率也只能做到达到30GHz。

2.现有技术方案在毫米波检波上采用检波二极管来实现，检波动态小，只能做到30dB左右。

实用新型内容

针对现有技术中存在的采用检波二极管进行检波，检波动态只能做到30dB左右，检波频率也只能做到30GHz，且线性度差的问题。本实用新型提出了一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其目的为：采用下变频和输入功率分段检波的方案来满足对毫米波进行检波，动态大于90dB，线性度小于4%要求。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：提供一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，包括变频模块、带通滤波器和功分器，所述变频模块与带通滤波器连接，所述带通滤波器与功分器连接，所述功分器通过第一通道与第一检波模块连接，所述功分器通过第二通道与第二检波模块连接，所述第一检波模块与第二检波模块都与单刀双掷开关连接，所述第二检波模块与逻辑判决模块连接，所述逻辑判决模块与单刀双掷开关连接，用于控制单刀双掷开关。

较优的，本实用新型所述变频模块包括低噪声放大器和变频器，用于将输入的毫米波信号经低噪声放大器后，在变频器中与本振信号进行下变频，得到S波段信号。

较优的，本实用新型所述第一检波模块包括30dB增益放大器和第一对数检波器，所述30dB增益放大器与功分器连接，所述第一对数检波器与30dB增益放大器连接，第一通道输入的毫米波信号经过30dB增益放大器放大后，送入第一对数检波器进行检波。

较优的，本实用新型所述第一对数检波器和单刀双掷开关之间设置有检波斜率及起始点调整电路，所述检波斜率及起始点调整电路用于对第一对数检波器的输出电压进行调整。

较优的，本实用新型所述第二检波模块包括-10dB增益放大器和第二对数检波器，所述-10dB增益放大器与功分器连接，所述第二对数检波器与-10dB增益放大器连接，第二通道输入的毫米波信号经过-10dB增益放大器放大后，送入第二对数检波器进行检波。

较优的，本实用新型所述第二对数检波器和单刀双掷开关之间设置有检波斜率及起始点调整电路，所述检波斜率及起始点调整电路用于对第二对数检波器的输出电压进行调整。

较优的，本实用新型所述逻辑判决模块包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述第二对数检波器分别与第一电压比较器、第二电压比较器连接，所述第一电压比较器和第二电压比较器都与逻辑判决电路连接，所述逻辑判决电路与单刀双掷开关连接。

较优的，本实用新型所述第一电压比较器将第二对数检波器的输出电压与基准电压1.0V比较。

较优的，本实用新型所述第二电压比较器将第二对数检波器的输出电压与基准电压1.2V比较。

相比现有技术，本实用新型的技术方案具有如下优点/有益效果：

1.本实用新型通过变频模块将需检波的毫米波信号下变到S波段，通过改变本振信号频率使输入信号频率可以实现高达三毫米。只需使用S波段对数检波器可以实现对毫米波信号进行检波。

2.本实用新型采用对输入信号功率进行分段，大信号采用增益小的通道，对大信号检波电压进行调整；小信号采用增益大的通道，对小信号检波电压进行调整；通过单刀双掷模拟开关来实现信号输入信号功率大小进行拼接，实现信号大动态检波。

3.本实用新型通过利用对数检波器线性度非常高特性，采用检波电压拼接方式，来实现毫米波检波器线性度的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施例1的电原理框图。

图2是本实用新型实施例1的对数检波器原理框图。

图3是本实用新型实施例1的逻辑判决时序图。

图4是本实用新型实施例1的逻辑判决真值表。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

实施例1：

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型提出一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，包括变频模块、带通滤波器和功分器，所述变频模块与带通滤波器连接，所述带通滤波器与功分器连接，所述功分器通过第一通道与第一检波模块连接，所述功分器通过第二通道与第二检波模块连接，所述第一检波模块与第二检波模块都与单刀双掷开关连接，所述第二检波模块与逻辑判决模块连接，所述逻辑判决模块与单刀双掷开关连接，用于控制单刀双掷开关。

所述变频模块包括低噪声放大器和变频器，用于将输入的毫米波信号经低噪声放大器后，在变频器中与本振信号进行下变频，得到S波段信号。

所述第一检波模块包括30dB增益放大器和第一对数检波器，所述30dB增益放大器与功分器连接，所述第一对数检波器与30dB增益放大器连接，第一通道输入的毫米波信号经过30dB增益放大器放大后，送入第一对数检波器进行检波。

所述第一对数检波器和单刀双掷开关之间设置有检波斜率及起始点调整电路，所述检波斜率及起始点调整电路用于对第一对数检波器的输出电压进行调整。

所述第二检波模块包括-10dB增益放大器和第二对数检波器，所述-10dB增益放大器与功分器连接，所述第二对数检波器与-10dB增益放大器连接，第二通道输入的毫米波信号经过-10dB增益放大器放大后，送入第二对数检波器进行检波。

所述第二对数检波器和单刀双掷开关之间设置有检波斜率及起始点调整电路，所述检波斜率及起始点调整电路用于对第二对数检波器的输出电压进行调整。

所述逻辑判决模块包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述第二对数检波器分别与第一电压比较器、第二电压比较器连接，所述第一电压比较器和第二电压比较器都与逻辑判决电路连接，所述逻辑判决电路与单刀双掷开关连接。

所述第一电压比较器将第二对数检波器的输出电压与基准电压1.0V比较。

所述第二电压比较器将第二对数检波器的输出电压与基准电压1.2V比较。

工作原理：

如图1所示，本实施例将功率为-80dBm~10dBm毫米波信号经低噪声放大器方法后，与本振信号在变频器下进行变频，得到S波段信号，然后将S波段信号通过带通滤波器，将本振信号滤除后送入功分器，功分器将S波段信号分成两路：

第一通道针对毫米波信号功率-80dBm~-30dBm，毫米波信号经过30dB增益放大器放大后信号功率调整为-50dBm~0dBm，然后将放大后的S波段信号（-50dBm~0dBm）送入第一对数检波器，第一对数检波器输出电压范围为0.8V~1.85V，通过检波斜率及起始点调整电路将电压调整为0.15V~1.2V；

第二通道针对毫米波信号功率-40dBm~10dBm，毫米波信号经过-10dB增益放大器放大后信号功率调整为-50dBm~0dBm，然后将放大后的S波段信号（-50dBm~0dBm）送入第二对数检波器，第二对数检波器输出电压范围为0.8V~1.85V，通过检波斜率及起始点调整电路将电压调整为1.0V~2.05V；同时第二对数检波器输出的检波电压分成两路送入第一电压比较器和第二电压比较器。

第一电压比较器将输入检波电压与基准电压1.0V（-40dBm）比较，若检波电压高于基准电压1.0V（-40dBm）则输出高电平；若检波电压低于基准电压1.0V（-40dBm）则输出低电平。

第二电压比较器将输入检波电压与基准电压1.2V（-30dBm）比较，若检波电压高于基准电压1.2V（-30dBm）则输出高电平；若检波电压低于基准电压1.2V（-30dBm）则输出低电平。

最后通过逻辑判决电路控制单刀双掷模拟开关，在毫米波输入信号功率大于-30dBm时，单刀双掷模拟开关接通第二通道；在毫米波输入信号功率小于-40dBm时，单刀双掷模拟开关接通第一通道；在毫米波输入信号功率在-40dBm~-30dBm时，单刀双掷模拟开关保持原来状态。

第一对数检波器和第二对数检波器的构成原理框图如图2所示，采用级联的放大器，并且在每级放大器的输出均采用全波整流电路，各级输出的全波整流电路的输出经加法器相加后再经低通滤波器滤波后输出较为平滑的直流电压。

本实施例1的逻辑判决时序图如图3所示，逻辑判决真值表如图4所示：

当输入毫米波信号功率小于-40dBm时，第一电压比较器和第二电压比较器输出低电平，逻辑判断电路输出为低电平，控制单刀双掷模拟开关按第一通道输出；输入毫米波信号功率在-40dBm~-30dBm时，第一电压比较器输出高电平、第二电压比较器输出低电平，逻辑判断电路输出为低电平，控制单刀双掷模拟开关按第一通道输出（保持原来状态）；输入毫米波信号功率在大于-30dBm时，第一电压比较器和第二电压比较器都输出高电平，逻辑判断电路输出为高电平，控制单刀双掷模拟开关按通道二输出；输入毫米波信号功率在-40dBm~-30dBm时，第一电压比较器输出高电平、第二电压比较器输出低电平，逻辑判断电路输出为低电平，控制单刀双掷模拟开关按通道二输出（保持原来状态）；输入毫米波信号功率小于-40dBm时，第一电压比较器和第二电压比较器输出低电平，逻辑判断电路输出为低电平，控制单刀双掷模拟开关按第一通道输出。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，包括变频模块、带通滤波器和功分器，所述变频模块与带通滤波器连接，所述带通滤波器与功分器连接，所述功分器通过第一通道与第一检波模块连接，所述功分器通过第二通道与第二检波模块连接，所述第一检波模块与第二检波模块都与单刀双掷开关连接，所述第二检波模块与逻辑判决模块连接，所述逻辑判决模块与单刀双掷开关连接，用于控制单刀双掷开关。

2.根据权利要求1所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述变频模块包括低噪声放大器和变频器，用于将输入的毫米波信号经低噪声放大器后，在变频器中与本振信号进行下变频，得到S波段信号。

3.根据权利要求2所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述第一检波模块包括30dB增益放大器和第一对数检波器，所述30dB增益放大器与功分器连接，所述第一对数检波器与30dB增益放大器连接，第一通道输入的毫米波信号经过30dB增益放大器放大后，送入第一对数检波器进行检波。

4.根据权利要求3所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述第一对数检波器和单刀双掷开关之间设置有检波斜率及起始点调整电路，所述检波斜率及起始点调整电路用于对第一对数检波器的输出电压进行调整。

5.根据权利要求2所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述第二检波模块包括-10dB增益放大器和第二对数检波器，所述-10dB增益放大器与功分器连接，所述第二对数检波器与-10dB增益放大器连接，第二通道输入的毫米波信号经过-10dB增益放大器放大后，送入第二对数检波器进行检波。

6.根据权利要求5所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述第二对数检波器和单刀双掷开关之间设置有检波斜率及起始点调整电路，所述检波斜率及起始点调整电路用于对第二对数检波器的输出电压进行调整。

7.根据权利要求5所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述逻辑判决模块包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述第二对数检波器分别与第一电压比较器、第二电压比较器连接，所述第一电压比较器和第二电压比较器都与逻辑判决电路连接，所述逻辑判决电路与单刀双掷开关连接。

8.根据权利要求7所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述第一电压比较器将第二对数检波器的输出电压与基准电压1.0V比较。

9.根据权利要求7所述的一种新型毫米波大动态高线性对数检波器，其特征在于，所述第二电压比较器将第二对数检波器的输出电压与基准电压1.2V比较。

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