WO2020117101A1 - Diode detector of microwave signal power - Google Patents
Diode detector of microwave signal power Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020117101A1 WO2020117101A1 PCT/RU2019/050109 RU2019050109W WO2020117101A1 WO 2020117101 A1 WO2020117101 A1 WO 2020117101A1 RU 2019050109 W RU2019050109 W RU 2019050109W WO 2020117101 A1 WO2020117101 A1 WO 2020117101A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- output
- diode
- resistor
- matching circuit
- coaxial connector
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/10—Arrangements for measuring electric power or power factor by using square-law characteristics of circuit elements, e.g. diodes, to measure power absorbed by loads of known impedance
- G01R21/12—Arrangements for measuring electric power or power factor by using square-law characteristics of circuit elements, e.g. diodes, to measure power absorbed by loads of known impedance in circuits having distributed constants
Definitions
- the invention relates to the field of ultra-high frequency (UHF) radio engineering, and in particular, to devices for detecting the power of microwave electromagnetic signals and can be used as a separate measuring device, or for constructing measuring complexes, in instrument making, radiometry.
- UHF ultra-high frequency
- a known microwave detector (Patent RU N ° 2350973, IPC G01R 21/12 publ. 01/14/2008), consisting of a housing, a segment of a transmission line in which a longitudinal cut is made, a microwave connector, a low-pass filter and a capacitor in which the length of the longitudinal cut selected equal to half the average working wavelength in the line.
- a conductive microwave element is placed in the aforementioned cutout, connected to the segment by means of counter-included microwave diodes.
- a disadvantage of the known detector is the small range of operating frequencies.
- the closest analogue is a Keysight Technologies diode power detector
- the main disadvantage of the above technical solution is the low level of the maximum measured power equal to 100 mW, as well as low volt-watt sensitivity, about 0.4 mV / ⁇ W.
- the well-known detector has a sufficiently high coefficient of standing wave voltage (VSWR) at the input in the range of 40 GHz-50 GHz, (no more than 2.8) which, in turn, has a negative effect on the accuracy of signal detection.
- VSWR standing wave voltage
- the invention is directed to the creation of a microwave signal power diode detector, which allows to eliminate or minimize some of the disadvantages considered.
- the main technical task of the claimed invention is to increase the maximum measured power, as well as increasing the volt-watt sensitivity and reducing the maximum permissible VSWR at frequencies up to 50 GHz.
- the technical result is to increase the accuracy of detection of signals at frequencies up to 50 GHz by reducing the maximum allowable VSWR and increasing the volt-watt sensitivity.
- a hermetic input is introduced, which is connected between the input coaxial connector and the matching circuit, which introduced two parallel-connected circuits in a microstrip design, containing a second resistor and an adjustable inductance closed to the housing, and a third resistor connected in series in front of the diode, while od has breakdown negative voltage of at least 4 V, junction capacitance of not more than 50 fF and video resistance in the range from 0.7 kOhm to 2.5 kOhm
- the diode can be turned on in the forward or reverse direction.
- the adjustable inductance can be made in the form of parallel connected welding wires in an amount of one to four pieces.
- FIG. 1 is a top view of the device
- FIG. 2 is a section AA of the device of FIG. 1
- FIG. 3 is a section BB of the device of FIG. 1, showing an example of its specific implementation
- FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG. 3.
- the housing 1 is connected to an input coaxial connector 2, the output of which is connected to those located in the housing 1 through a pressure seal 3 with a matching circuit located on the dielectric plate 4, to the output of which a diode 5 is connected in series and a low-pass filter including a capacitor 6 and a first resistor 7 (Fig. 3, Fig. 4).
- the capacitor 6 is closed to the housing, the first resistor 7 is located on the dielectric plate 8, while the second terminal of the first resistor 7 is connected to the central conductor of the output coaxial connector 9 using a welding wire 10, which is connected to the housing 1.
- the matching circuit is made in the form of two parallel connected circuits, each of which contains a second resistor 11 and an adjustable inductance 12 connected in series, and a third resistor 13 connected in series to a diode 5, using a microstrip transmission line 14.
- the adjustable inductance 12 is made in the form of three welding procrastination.
- the second resistor 11 and the adjustable inductance 12 of the two circuits are indicated by equivalent resistor 15 and inductance 16, respectively.
- a resistance 17 and an external load capacitor 18 are connected in parallel to the output of the device, forming the equivalent resistance and load capacity, respectively, connected to the output connector of the detector.
- the device operates as follows.
- the high-frequency signal through the input coaxial connector 2 is fed to the input of the detector.
- Part of the energy is dissipated at the equivalent resistor 15 and inductance 16, the rest of the energy is supplied through the third resistor 13 to the diode 5, where the non-linear conversion of the negative half-periods of the input signal occurs, and a detected signal of negative polarity is released at the load of the detector 17.
- the capacitor 6, the first resistor 7, the resistance 17 and the capacity 18 of the external load perform the function of a low-pass filter, limiting the high-frequency components of the output signal.
- the amplitude of the output voltage of the inventive detector is proportional to the power level of the input microwave signal.
- the inventive detector operates in the frequency range from 10 MHz to 50 GHz.
- the equivalent resistance of the semiconductor diode 5 decreases due to a decrease in the reactance of the capacitance of its transition. This leads to an increase in the VSWR detector.
- the inductance reactance increases with increasing signal frequency.
- the adjustable inductance 12 is made in the form of parallel-connected welding wires connecting the second resistors 11 to the housing 1, allows you to change the equivalent inductance 16 by pressing part of the wire from the short side to the plane with zero potential, providing correction VSWR in the device.
- diodes 5 were used diodes ZB-28 manufactured by JSC “NPF” Mikran "with a breakdown voltage of 4.5 V, video resistance of 0.9 kOhm, direct loss resistance of 30 ohms and capacity transition 35 fF.
- thin-film second and third resistors 11 and 13 are used, respectively, the maximum allowable power of each resistor is at least 200 mW (+23 dBm), and three welding wires with a length of 1.6 mm are used as inductance 12.
- the proposed matching circuit and the adjustment of the length of the cooking wires made it possible to achieve VSWR: in the frequency range from 40 GHz to 50 GHz - no more than 2.2 for a batch; VSWR in the range from 10 MHz to 20 GHz - not more than 1.2 for pariah; from 20 GHz to 40 GHz - not more than 1.5 for a batch.
- the provided power measurement range is from 10 nW to 160 mW (from -50 dBm to +22 dBm).
- the maximum measured power of the Keysight Technologies detector 8474E closest to the invention is 100 mW (+20 dBm), sensitivity is about 0.4 mV / ⁇ W, VSWR in the frequency range from 40 GHz to 50 GHz is not more than 2, 8.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
The invention relates to the field of microwave radio engineering. A metal housing of a device is connected to an input coaxial connector and an output coaxial connector, between which the following are arranged: a dielectric plate comprising a matching circuit disposed thereon, having two parallel-connected circuits in microstrip configuration which comprise a second resistor and an adjustable inductance element grounded to the housing, and a third resistor connected in series upstream of a diode. An output of the matching circuit is connected to a first terminal of a semiconducting, low-barrier diode, the second terminal of which is connected to a low-pass filter that is formed by a capacitor and a first resistor, a second terminal of which is connected to a central conductor of the output coaxial connector. A sealed inlet is connected between the input coaxial connector and the matching circuit. The technical result is increased accuracy in detecting signals at frequencies up to 50 GHz.
Description
Диодный детектор мощности сигналов сверхвысоких частот Microwave Diode Power Detector
Область техники Technical field
Изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот (СВЧ), а именно, к устройствам детектирования мощности электромагнитных сигналов СВЧ и может быть использовано как отдельное измерительное устройство, так и для построения измерительных комплексов, в приборостроении, радиометрии. The invention relates to the field of ultra-high frequency (UHF) radio engineering, and in particular, to devices for detecting the power of microwave electromagnetic signals and can be used as a separate measuring device, or for constructing measuring complexes, in instrument making, radiometry.
Уровень техники State of the art
Известен детектор СВЧ (Патент RU N° 2350973, МПК G01R 21/12 опубл. 14.01.2008), состоящий из корпуса, отрезка линии передачи, в котором выполнен продольный вырез, СВЧ-соединителей, низкочастотного фильтра и конденсатора, в котором длина продольного выреза выбрана равной половине средней рабочей длины волны в линии. В упомянутом вырезе размещен проводящий СВЧ-элемент, связанный с отрезком посредством встречно включенных СВЧ-диодов. A known microwave detector (Patent RU N ° 2350973, IPC G01R 21/12 publ. 01/14/2008), consisting of a housing, a segment of a transmission line in which a longitudinal cut is made, a microwave connector, a low-pass filter and a capacitor in which the length of the longitudinal cut selected equal to half the average working wavelength in the line. A conductive microwave element is placed in the aforementioned cutout, connected to the segment by means of counter-included microwave diodes.
Недостатком известного детектора является малый диапазон рабочих частот. A disadvantage of the known detector is the small range of operating frequencies.
Наиболее близким аналогом является диодный детектор мощности фирмы «Keysight Technologies» The closest analogue is a Keysight Technologies diode power detector
(http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5965-7238E.pdf) с полосой рабочих частот от 10 МГц до 50 ГГц, который выполнен на основе GaAs низкобарьерного диода, согласованного с коаксиальным трактом и включенного за диодом фильтра низких частот. (http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5965-7238E.pdf) with a working frequency band from 10 MHz to 50 GHz, which is based on a GaAs low-barrier diode, matched to the coaxial path and included behind the diode low pass filter.
Основным недостатком выше указанного технического решения является малый уровень максимальной измеряемой мощности, равный 100 мВт, а также низкая вольт-ваттная чувствительность, порядка 0,4 мВ/мкВт. The main disadvantage of the above technical solution is the low level of the maximum measured power equal to 100 mW, as well as low volt-watt sensitivity, about 0.4 mV / μW.
Кроме того, у известного детектора достаточно высокий коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) по входу в диапазоне 40 ГГц-50 ГГц,
(не более 2,8) который, в свою очередь, оказывает негативное влияние на точность детектирования сигналов. In addition, the well-known detector has a sufficiently high coefficient of standing wave voltage (VSWR) at the input in the range of 40 GHz-50 GHz, (no more than 2.8) which, in turn, has a negative effect on the accuracy of signal detection.
Изобретение направлено на создание диодного детектора мощности сигналов СВЧ, который позволяет устранить или минимизировать некоторые из рассмотренных недостатков. The invention is directed to the creation of a microwave signal power diode detector, which allows to eliminate or minimize some of the disadvantages considered.
Основной технической задачей заявляемого изобретения является увеличение максимальной измеряемой мощности, а также повышение вольт- ваттной чувствительности и уменьшение максимально допустимого КСВН на частотах до 50 ГГц. The main technical task of the claimed invention is to increase the maximum measured power, as well as increasing the volt-watt sensitivity and reducing the maximum permissible VSWR at frequencies up to 50 GHz.
Техническим результатом является повышение точности детектирования сигналов на частотах до 50 ГГц за счет уменьшения максимально допустимого КСВН и увеличения вольт-ваттной чувствительности. The technical result is to increase the accuracy of detection of signals at frequencies up to 50 GHz by reducing the maximum allowable VSWR and increasing the volt-watt sensitivity.
В заявляемом диодном детекторе мощности сигналов СВЧ, включающем металлический корпус, соединенный со входным и выходным коаксиальными соединителями, между которыми расположены диэлектрическая пластина с расположенными на ней согласующей цепью, выполненной с использованием тонкопленочных пассивных элементов, выход которой подключен к первому выводу полупроводникового низкобарьерного диода, выполненного на подложке из арсенида галлия, второй вывод которого подключен к фильтру низких частот, образованному конденсатором и первым резистором, второй вывод которого соединен с центральным проводником выходного коаксиального соединителя, согласно предложенному решению, введен гермоввод, который подключен между входным коаксиальным соединителем и согласующей цепью, в которую введены две параллельно подключенные цепи в микрополосковом исполнении, содержащие второй резистор и регулируемую индуктивность, замкнутую на корпус, и третий резистор, подключенный последовательно перед диодом, при этом диод имеет
пробивное отрицательное напряжение не менее 4 В, емкость перехода не более 50 фФ и видеосопротивление в диапазоне от 0,7 кОм до 2,5 кОм, прямое сопротивление потерь не более 40 Ом. In the inventive diode power detector of microwave signals, including a metal housing connected to the input and output coaxial connectors, between which are a dielectric plate with a matching circuit located on it, made using thin-film passive elements, the output of which is connected to the first output of a semiconductor low-barrier diode made on a gallium arsenide substrate, the second output of which is connected to a low-pass filter formed by a capacitor and the first resistor, the second output of which is connected to the central conductor of the output coaxial connector, according to the proposed solution, a hermetic input is introduced, which is connected between the input coaxial connector and the matching circuit, which introduced two parallel-connected circuits in a microstrip design, containing a second resistor and an adjustable inductance closed to the housing, and a third resistor connected in series in front of the diode, while od has breakdown negative voltage of at least 4 V, junction capacitance of not more than 50 fF and video resistance in the range from 0.7 kOhm to 2.5 kOhm, direct loss resistance of not more than 40 Ohm.
В частном случае, диод может быть включен в прямом или в обратном направлении. In the particular case, the diode can be turned on in the forward or reverse direction.
В частном случае, регулируемая индуктивность может быть выполнена в виде параллельно включенных разварочных проволочек в количестве от одной до четырех штук. In the particular case, the adjustable inductance can be made in the form of parallel connected welding wires in an amount of one to four pieces.
Заявленное изобретение поясняется рисунками, где представлены: на фиг. 1 - вид сверху устройства, на фиг. 2 - разрез А-А устройства, представленного на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б устройства, представленного на фиг. 1, демонстрирующий пример его конкретного выполнения; на фиг. 4 - эквивалентная электрическая схема устройства, представленного на фиг. 3. The claimed invention is illustrated by drawings, which show: in FIG. 1 is a top view of the device, in FIG. 2 is a section AA of the device of FIG. 1, in FIG. 3 is a section BB of the device of FIG. 1, showing an example of its specific implementation; in FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG. 3.
В диодном детекторе мощности сигналов СВЧ (фиг. 1 и 2) корпус 1 соединен со входным коаксиальным соединителем 2, выход которого соединен с расположенными в корпусе 1 через гермоввод 3 с согласующей цепью, расположенной на диэлектрической пластине 4, к выходу которой последовательно подключены диод 5, и фильтр низких частот, включающий конденсатор 6 и первый резистор 7 (фиг. 3, фиг. 4). Конденсатор 6 замкнут на корпус, первый резистор 7 расположен на диэлектрической пластине 8, при этом второй вывод первого резистора 7 соединен с центральным проводником выходного коаксиального соединителя 9 при помощи разварочной проволочки 10, который соединен с корпусом 1. Согласующая цепь выполнена в виде двух параллельно подключенных цепей, каждая из которых содержит последовательно включенные второй резистор 11 и регулируемую индуктивность 12, и последовательно включенного к диоду 5 третьего резистора 13, с применением микрополосковой линии передачи 14. Регулируемая индуктивность 12 выполнена в виде трех разварочных
проволочек. На фиг. 4 второй резистор 11 и регулируемая индуктивность 12 двух цепей обозначены эквивалентными резистором 15 и индуктивностью 16, соответственно. К выходу устройства параллельно подключено сопротивление 17 и конденсатор 18 внешней нагрузки, образующие эквивалентные сопротивление и ёмкость нагрузки, соответственно, подключаемой к выходному соединителю детектора. In a microwave signal power diode detector (Figs. 1 and 2), the housing 1 is connected to an input coaxial connector 2, the output of which is connected to those located in the housing 1 through a pressure seal 3 with a matching circuit located on the dielectric plate 4, to the output of which a diode 5 is connected in series and a low-pass filter including a capacitor 6 and a first resistor 7 (Fig. 3, Fig. 4). The capacitor 6 is closed to the housing, the first resistor 7 is located on the dielectric plate 8, while the second terminal of the first resistor 7 is connected to the central conductor of the output coaxial connector 9 using a welding wire 10, which is connected to the housing 1. The matching circuit is made in the form of two parallel connected circuits, each of which contains a second resistor 11 and an adjustable inductance 12 connected in series, and a third resistor 13 connected in series to a diode 5, using a microstrip transmission line 14. The adjustable inductance 12 is made in the form of three welding procrastination. In FIG. 4, the second resistor 11 and the adjustable inductance 12 of the two circuits are indicated by equivalent resistor 15 and inductance 16, respectively. A resistance 17 and an external load capacitor 18 are connected in parallel to the output of the device, forming the equivalent resistance and load capacity, respectively, connected to the output connector of the detector.
Устройство работает следующим образом. Высокочастотный сигнал через входной коаксиальный соединитель 2 поступает на вход детектора. Часть энергии рассеивается на эквивалентных резисторе 15 и индуктивности 16, остальная часть энергии поступает через третий резистор 13 на диод 5, где происходит нелинейное преобразование отрицательных полупериодов входного сигнала, а на нагрузке детектора 17 выделяется продетектированный сигнал отрицательной полярности. При этом конденсатор 6, первый резистор 7, сопротивление 17 и ёмкость 18 внешней нагрузки, выполняют функцию фильтра нижних частот, ограничивая высокочастотные составляющие сигнала на выходе. The device operates as follows. The high-frequency signal through the input coaxial connector 2 is fed to the input of the detector. Part of the energy is dissipated at the equivalent resistor 15 and inductance 16, the rest of the energy is supplied through the third resistor 13 to the diode 5, where the non-linear conversion of the negative half-periods of the input signal occurs, and a detected signal of negative polarity is released at the load of the detector 17. In this case, the capacitor 6, the first resistor 7, the resistance 17 and the capacity 18 of the external load, perform the function of a low-pass filter, limiting the high-frequency components of the output signal.
Амплитуда выходного напряжения заявляемого детектора пропорциональна уровню мощности входного сигнала СВЧ. При включении катода диода 5 к согласующей цепи, а анода к фильтру нижних частот происходит детектирование отрицательных полуволн входного сигнала и формирование выходного сигнала отрицательной полярности. При включении диода в обратном направлении достигается выходной сигнал положительной полярности. The amplitude of the output voltage of the inventive detector is proportional to the power level of the input microwave signal. When you turn on the cathode of the diode 5 to the matching circuit, and the anode to the low-pass filter, the negative half-waves of the input signal are detected and the output signal of negative polarity is formed. When the diode is turned on in the opposite direction, an output signal of positive polarity is achieved.
Заявляемый детектор работает в диапазоне частот от 10 МГц до 50 ГГц. С ростом частоты входного сигнала эквивалентное сопротивление полупроводникового диода 5 уменьшается ввиду уменьшения реактивного сопротивления ёмкости его перехода. Это приводит к увеличению КСВН детектора. Реактивное сопротивление индуктивности увеличивается с ростом частоты сигнала. За счет использования в согласующей цепи регулируемой
индуктивности 12, происходит компенсация эквивалентного сопротивления диода 5. Выполнение регулируемой индуктивности 12 в виде параллельно включенных разварочных проволочек, соединяющих вторые резисторы 11 с корпусом 1, позволяет изменять эквивалентную индуктивность 16, путем прижима части проволочки со стороны замыкания к плоскости с нулевым потенциалом, обеспечивая коррекцию КСВН в устройстве. The inventive detector operates in the frequency range from 10 MHz to 50 GHz. With increasing frequency of the input signal, the equivalent resistance of the semiconductor diode 5 decreases due to a decrease in the reactance of the capacitance of its transition. This leads to an increase in the VSWR detector. The inductance reactance increases with increasing signal frequency. Through the use of an adjustable matching circuit the inductance 12, the equivalent resistance of the diode 5 is compensated. The adjustable inductance 12 is made in the form of parallel-connected welding wires connecting the second resistors 11 to the housing 1, allows you to change the equivalent inductance 16 by pressing part of the wire from the short side to the plane with zero potential, providing correction VSWR in the device.
При изготовлении партии заявляемых детекторов конкретного исполнения (фиг. 3) в качестве диода 5 были использованы диоды ZB-28 производства АО «НПФ «Микран» с пробивным напряжением 4,5 В, видеосопротивлением 0,9 кОм, прямым сопротивлением потерь 30 Ом и ёмкостью перехода 35 фФ. В согласующей цепи использованы тонкопленочные второй и третий резисторы 11 и 13 соответственно, максимально допустимая мощность каждого резистора не менее 200 мВт (+23 дБм), в качестве индуктивности 12 применены три разварочные проволочки длиной 1,6 мм. Предложенная согласующая цепь и подстройка длины разварочных проволочек позволили достичь КСВН: в диапазоне частот от 40 ГГц до 50 ГГц - не более 2,2 для партии; КСВН в диапазоне от 10 МГц до 20 ГГц - не более 1,2 для парии; от 20 ГГц до 40 ГГц - не более 1,5 для партии. In the manufacture of the batch of the claimed detectors of a specific design (Fig. 3), diodes 5 were used diodes ZB-28 manufactured by JSC "NPF" Mikran "with a breakdown voltage of 4.5 V, video resistance of 0.9 kOhm, direct loss resistance of 30 ohms and capacity transition 35 fF. In the matching circuit, thin-film second and third resistors 11 and 13 are used, respectively, the maximum allowable power of each resistor is at least 200 mW (+23 dBm), and three welding wires with a length of 1.6 mm are used as inductance 12. The proposed matching circuit and the adjustment of the length of the cooking wires made it possible to achieve VSWR: in the frequency range from 40 GHz to 50 GHz - no more than 2.2 for a batch; VSWR in the range from 10 MHz to 20 GHz - not more than 1.2 for pariah; from 20 GHz to 40 GHz - not more than 1.5 for a batch.
Предложенная согласующая цепь с тонкопленочными вторыми и третьим резисторами 11 и 13, соответственно, максимально допустимая мощность каждого из которых не менее 200 мВт (+23 дБм), с диодом 5, видеосопротивление которого составляет от 0,7 кОм до 2,5 кОм, а прямое сопротивление потерь не более 40 Ом, позволяет достичь максимальной измеряемой мощности в заявляемом детекторе не менее 160 мВт (+22 дБм), максимальной допустимой входной мощности не менее 350 мВт (+25 дБм) и вольт-ваттной чувствительности не менее 0,5 мВ/мкВт. Обеспечиваемый диапазон измерения мощности - от 10 нВт до 160 мВт (от -50 дБм до +22 дБм).
Для сравнения, величина максимальной измеряемой мощности наиболее близкого к изобретению детектора 8474Е фирмы «Keysight Technologies» составляет 100 мВт (+20 дБм), чувствительность порядка 0,4 мВ/мкВт, КСВН в диапазоне частот от 40 ГГц до 50 ГГц не более 2,8.
The proposed matching circuit with thin-film second and third resistors 11 and 13, respectively, the maximum permissible power of each of which is at least 200 mW (+23 dBm), with diode 5, whose video resistance is from 0.7 kOhm to 2.5 kOhm, and direct loss resistance of not more than 40 Ohms, allows to achieve a maximum measured power in the inventive detector of at least 160 mW (+22 dBm), a maximum allowable input power of at least 350 mW (+25 dBm) and a volt-watt sensitivity of at least 0.5 mV / μW. The provided power measurement range is from 10 nW to 160 mW (from -50 dBm to +22 dBm). For comparison, the maximum measured power of the Keysight Technologies detector 8474E closest to the invention is 100 mW (+20 dBm), sensitivity is about 0.4 mV / μW, VSWR in the frequency range from 40 GHz to 50 GHz is not more than 2, 8.
Claims
1. Диодный детектор мощности сигналов сверхвысоких частот, включающий металлический корпус, соединенный со входным и выходным коаксиальными соединителями, между которыми расположены диэлектрическая пластина с расположенными на ней согласующей цепью, выполненной с использованием тонкопленочных пассивных элементов, выход которой подключен к первому выводу полупроводникового низкобарьерного диода, выполненного на подложке из арсенида галлия, второй вывод которого подключен к фильтру низких частот, образованному конденсатором и первым резистором, второй вывод которого соединен с центральным проводником выходного коаксиального соединителя, отличающийся тем, что введен гермоввод, который подключен между входным коаксиальным соединителем и согласующей цепью, в которую введены две параллельно подключенные цепи в микрополосковом исполнении, содержащие второй резистор и регулируемую индуктивность, замкнутую на корпус, и третий резистор, подключенный последовательно перед диодом, при этом диод имеет пробивное отрицательное напряжение не менее 4 В, емкость перехода не более 50 фФ и видеосопротивление в диапазоне от 0,7 кОм до 2,5 кОм, прямое сопротивление потерь не более 40 Ом. 1. A diode power detector of microwave signals, including a metal housing connected to the input and output coaxial connectors, between which there is a dielectric plate with a matching circuit located on it, made using thin-film passive elements, the output of which is connected to the first output of a low-barrier semiconductor diode, made on a gallium arsenide substrate, the second output of which is connected to a low-pass filter formed by a capacitor and a first resistor, the second output of which is connected to the central conductor of the output coaxial connector, characterized in that a pressure seal is inserted, which is connected between the input coaxial connector and the matching circuit, into which two parallel-connected microstrip-type circuits are introduced, containing a second resistor and an adjustable inductance closed to the housing, and a third resistor connected in series in front of the diode, There is a breakdown negative voltage of at least 4 V, a transition capacitance of not more than 50 fF and a video resistance in the range from 0.7 kOhm to 2.5 kOhm, a direct loss resistance of not more than 40 Ohm.
2. Диодный детектор мощности сигналов сверхвысоких частот по п. 1, отличающийся тем, что диод включен в прямом или в обратном направлении. 2. The diode power detector of microwave signals according to claim 1, characterized in that the diode is turned on in the forward or reverse direction.
3. Диодный детектор мощности сигналов сверхвысоких частот по п. 1, отличающийся тем, что регулируемая индуктивность выполнена в виде параллельно включенных разварочных проволочек в количестве от одной до четырех штук.
3. A diode power detector of microwave signals according to claim 1, characterized in that the adjustable inductance is made in the form of parallel connected welding wires in an amount of one to four pieces.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143412A RU2693868C1 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Superhigh-frequency signal power diode detector |
| RU2018143412 | 2018-12-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020117101A1 true WO2020117101A1 (en) | 2020-06-11 |
Family
ID=67251800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/050109 WO2020117101A1 (en) | 2018-12-07 | 2019-07-10 | Diode detector of microwave signal power |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2693868C1 (en) |
| WO (1) | WO2020117101A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4358759A (en) * | 1979-06-13 | 1982-11-09 | The Queens University Of Belfast | Microwave movement detector |
| EP1947464A1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-23 | Nokia Siemens Networks S.p.A. | Power detector insensitive to standing waves of a microwave signal transmitted by a mismatched waveguide |
| RU2345450C1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") | Waveguide detector module for millimeter waves |
| RU2457588C1 (en) * | 2011-05-04 | 2012-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Shf detector |
| RU147272U1 (en) * | 2014-06-03 | 2014-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | MAGNETO ELECTRIC POWER SENSOR |
-
2018
- 2018-12-07 RU RU2018143412A patent/RU2693868C1/en active
-
2019
- 2019-07-10 WO PCT/RU2019/050109 patent/WO2020117101A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4358759A (en) * | 1979-06-13 | 1982-11-09 | The Queens University Of Belfast | Microwave movement detector |
| EP1947464A1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-23 | Nokia Siemens Networks S.p.A. | Power detector insensitive to standing waves of a microwave signal transmitted by a mismatched waveguide |
| RU2345450C1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") | Waveguide detector module for millimeter waves |
| RU2457588C1 (en) * | 2011-05-04 | 2012-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Shf detector |
| RU147272U1 (en) * | 2014-06-03 | 2014-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | MAGNETO ELECTRIC POWER SENSOR |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ANDREI ZAGORODNY ET AL.: "DETEKTORY MOSCHNOSTI SIGNALOV SVCH.", SVCH-ELEKTRONIKA, 2016, pages 28 , 29, 31 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2693868C1 (en) | 2019-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1800410B1 (en) | Impedance detector | |
| US7417516B2 (en) | Monolithic microwave integrated circuit providing power dividing and power monitoring functionality | |
| JP2011514533A (en) | Detection device | |
| JP5953603B2 (en) | Microwave rectifier circuit, rectenna circuit including the same, and contactless connector | |
| Hrobak et al. | Planar zero bias Schottky diode detector operating in the E-and W-band | |
| WO2020117101A1 (en) | Diode detector of microwave signal power | |
| CN108051655B (en) | Low standing wave ratio high sensitivity millimeter wave detector | |
| Moulay et al. | Multi-stage schottky diode power harvester for UWB application | |
| Asakura et al. | Design and Prototyping of a Single-Shunt Rectifier with 71% Fractional Bandwidth Having Acceptable Matching on 10 dBm LSSP | |
| CN105242109B (en) | Radio frequency measuring device with microstrip line coarse tuning inductor and microstrip line coarse tuning inductor | |
| RU2499274C1 (en) | Device to determine noise parameters of microwave quadripole | |
| Ali et al. | Design and development of RF power detector for microwave application | |
| Fiore | ESR losses in ceramic capacitors | |
| Pereira et al. | Antenna impedance correction for low power energy harvesting devices | |
| RU2350973C1 (en) | Shf detector | |
| Ma et al. | Analysis and Design of an Electrically Small Broadband Whip Antenna | |
| US20170250715A1 (en) | Device comprising a radio communication terminal | |
| Zhang et al. | A Compact High-Efficiency Wideband Watt-Level RF Rectifier for Microwave Power Transfer | |
| Gupta et al. | A passive diode detector with harmonic suppression | |
| CN113937097B (en) | Terahertz broadband zero-bias detection chip adopting Schottky barrier diode | |
| Chordas–Ewell et al. | A W-band Rectifier Design Based on GCPW | |
| Hüssen et al. | Broadband High-Efficiency Microwave Rectifier with Nonuniform Transmission-Line Input Matching for Harmonic Backscattering Applications | |
| Chandravanshi et al. | Implementation of Rectifier Circuits using Different Diodes for Wireless Power Transfer | |
| Grigor’ev et al. | Measurement of the avalanche photodiode impedance and its matching to a transmitting line in the frequency range 0.5–1.0 GHz | |
| Luo et al. | A Rectifying Circuit With High-Efficiency DC and Harmonic Generations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19893348 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19893348 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |