一種67GHz同軸寬帶峰值功率探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，包括檢波電路和檢波后視頻處理電路；所述檢波電路由1.85mm同軸接頭、圓形金箔片、波紋管、3dB衰減器、50歐匹配網(wǎng)絡(luò)、至少兩個諧振抑制電阻、至少兩個低勢壘肖特基二極管、至少兩個視頻濾波電容及至少一個正系數(shù)熱敏電阻組成，用于濾除脈沖調(diào)制信號的載波，得到脈沖調(diào)制信號的包絡(luò)信號。采用上述方案，實現(xiàn)的典型指標包括：載波信號頻率范圍：500MHz～67GHz；峰值功率動態(tài)范圍：-20dBm～+20dBm；脈沖上升時間：≤5ns；輸入端口駐波比<1.6:1，檢波后視頻帶寬較寬，能夠測量≤5ns的脈沖上升/下降時間，優(yōu)于<15ns的脈沖上升/下降時間測量。
【專利說明】一種67GHz同軸寬帶峰值功率探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功率探頭【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種67GHz同軸寬帶峰值功率探 頭。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代電子裝備和通信設(shè)備的不斷發(fā)展，高頻段的功率測量在各種裝備和通 信中發(fā)揮著越來越重要的作用，特別是在衛(wèi)星通信和軍用點對點通信中，使用的頻率達到 60GHz。本發(fā)明是為了滿足目前電子裝備和通信設(shè)備的發(fā)展對峰值功率測量的需求，而發(fā)明 的同軸寬帶峰值功率探頭。
[0003] 目前有多款與本發(fā)明類似的同軸寬帶峰值功率探頭，其中性能指標最接近本發(fā)明 的有兩款：
[0004] l、40GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其頻率范圍為500MHz?40GHz，脈沖功率測量動 態(tài)范圍為-24dBm?+20dBm，上升時間為<15ns。
[0005] 2、40GHz同軸大動態(tài)范圍峰值功率探頭，其頻率范圍為500MHz?40GHz，脈沖功率 測量動態(tài)范圍為_40dBm?+20dBm，上升時間為<100ns。
[0006] 上述功率探頭存在著以下局限性：載波頻率范圍窄，最高頻率為40GHz ;脈沖上升 時間慢，最快為<15ns。40GHz的最高測量頻率，則無法滿足載波頻率高于40GHz的峰值功 率測試需求；脈沖上升時間慢，則無法測試脈沖寬度很小的窄脈沖或者快速的上升時間。
[0007] 因此，上述兩種功率探頭，都存在著一定的局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種67GHz同軸寬帶峰 值功率探頭。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，包括檢波電路和檢波后視頻處理電路； 所述檢波電路由1. 85mm同軸接頭、圓形金箔片、波紋管、3dB衰減器、50歐匹配網(wǎng)絡(luò)、至少 兩個諧振抑制電阻、至少兩個低勢壘肖特基二極管、至少兩個視頻濾波電容及至少一個正 系數(shù)熱敏電阻組成，用于濾除脈沖調(diào)制信號的載波，得到脈沖調(diào)制信號的包絡(luò)信號；所述檢 波后視頻處理電路由塑料壓頭、至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容、對數(shù)放大器、低失真差分運算放大 器、至少兩個溫度偏置電阻、至少兩個運算增益調(diào)節(jié)電阻、串行總線存儲器、正電壓低壓差 穩(wěn)壓器、負電壓低壓差穩(wěn)壓器、雙排扁平電纜插座、12芯圓形插座組成，用于對檢波后的脈 沖包絡(luò)信號進行初級的對數(shù)放大；所述檢波電路及所述檢波后視頻處理電路之間通過至少 四根純金導(dǎo)線相連接。
[0011] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述微波檢波電路置于砷化鎵襯底 之上，并且密封在一腔體內(nèi)部；所述檢波后處理電路設(shè)置在印制板中，并通過金屬外殼密 封。
[0012] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述1.85mm同軸接頭，信號通過 1. 85_同軸接頭接入，在密封腔體內(nèi)部與垂直放置的所述圓形金箔片垂直接觸，所述波紋 管具有彈性并設(shè)置與所述圓形金箔片相接觸，通過所述波紋管的彈性，將所述1. 85_同軸 接頭、所述圓形金箔片、所述波紋管連接起來，所述波紋管連接到砷化鎵襯底之上的微帶傳 輸線。
[0013] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述3dB衰減器、所述50歐匹配網(wǎng)絡(luò) 共同建立一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0014] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述至少兩個諧振抑制電阻，用于抑 制二極管檢波器在特定頻率點的諧。
[0015] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述至少兩個低勢壘肖特基二極管 相對設(shè)置為正檢波及負檢波。
[0016] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述正檢波輸出通過純金導(dǎo)線、負檢 波輸出通過純金導(dǎo)線接到所述檢波后視頻處理電路中；純金導(dǎo)線將所述微波檢波電路和所 述檢波后視頻處理電路的地平面進行連接，降低兩個單元的地電位差噪聲；純金導(dǎo)線將所 述熱敏電阻與所述檢波后視頻處理電路上的電阻網(wǎng)絡(luò)連接；將所述至少四根純金導(dǎo)線連接 在所述檢波后視頻處理電路上，通過所述塑料壓頭將金線壓接在所述檢波后視頻處理電路 的焊盤上，所述檢波后視頻處理電路焊盤為鍍金焊盤。
[0017] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述至少兩個視頻濾波電容，分別接 在至少兩個低勢壘肖特基二極管之后，濾除載波信號，完成脈沖調(diào)制信號檢波，輸出檢波后 的脈沖包絡(luò)。
[0018] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述正系數(shù)熱敏電阻，設(shè)置 在-40°C?+85°C溫度范圍內(nèi)，與所述微波檢波電路位于一個密封腔體內(nèi)部，所述正系數(shù)熱 敏電阻用于準確反映腔體內(nèi)部溫度變化。
[0019] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容，用于調(diào) 節(jié)波后視頻處理電路的視頻帶寬，所述至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容越小，視頻帶寬越寬，能夠測 量脈沖上升/下降時間越小。
[0020] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述對數(shù)放大器，設(shè)置動態(tài)范圍為 50dB，帶寬為120MHz ;所述對數(shù)放大器負輸出端接到所述低失真差分運算放大器的正輸入 端，所述對數(shù)放大器正輸出端接到所述低失真差分運算放大器的負輸入端。
[0021] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述至少兩個增益調(diào)節(jié)電阻，用于調(diào) 節(jié)所述低失真差分運算放大器的增益；所述低失真差分運算放大器和所述至少兩個增益調(diào) 節(jié)電阻，用于調(diào)節(jié)所述對數(shù)放大器輸出增益。
[0022] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述串行總線存儲器，用于存儲的數(shù) 據(jù)信息為：探頭型號、編號、線性數(shù)據(jù)、頻響補償數(shù)據(jù)、溫度補償數(shù)據(jù)；所述存儲的數(shù)據(jù)信息 通過IIC總線寫入所述串行總線存儲器，與主機通信信號線中的串行時鐘線、與主機通信 信號線中的串行數(shù)據(jù)線相連接。所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述正電壓低 壓差穩(wěn)壓器，通過與主機通信信號線接入+7V的電源，經(jīng)所述正電壓低壓差穩(wěn)壓器后輸出 +5V的電源；所述負電壓低壓差穩(wěn)壓器，與主機通信信號線送入-7V的電源，經(jīng)所述負電壓 低壓差穩(wěn)壓器后輸出-5V的電源；所述+5V的電源及-5V的電源為所述對數(shù)放大器、所述低 失真差分運算放大器、所述串行總線存儲器提供工作電源。
[0023] 所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，所述至少兩個溫度偏置電阻，與所述 熱敏電阻組成一個電阻網(wǎng)絡(luò)，當溫度發(fā)生變化，所述熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，則主機通信 信號線上電壓發(fā)生變化，通過測量主機通信信號線上電壓值，確定所述微波檢波電路中所 述腔體內(nèi)部準確溫度。
[0024] 采用上述方案，探頭通過電纜與峰值功率分析儀主機連接，共同實現(xiàn)了 500MHz? 67GHz頻率范圍內(nèi)的脈沖調(diào)制信號各種參數(shù)的測量，如脈沖寬度、脈沖周期、上升時間、下降 時間、頂部功率、底部功率、峰值功率、脈沖功率、平均功率等。本發(fā)明實現(xiàn)的峰值功率探頭， 實現(xiàn)的典型指標包括：載波信號頻率范圍：500MHz?67GHz ;峰值功率動態(tài)范圍：-20dBm? +20dBm ;脈沖上升時間：< 5ns ;輸入端口駐波比〈1. 6:1，檢波后視頻帶寬較寬，能夠測量 < 5ns的脈沖上升/下降時間，優(yōu)于<15ns的脈沖上升/下降時間測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖中：A1 :微波檢波電路；A2 :檢波后視頻處理電路；LI : 1. 85mm冋軸接頭；L2 :圓 形金箔片；L3 :波紋管；R1 :3dB衰減器；R2 :50歐匹配網(wǎng)絡(luò)；R3、R4 :諧振抑制電阻；VI、V2 : 分別為低勢壘肖特基二極管；Cl、C2 :分別為視頻濾波電容；R5 :正系數(shù)熱敏電阻；L4、L5、 L6、L7 :純金導(dǎo)線；XI :塑料壓頭；C3、C4 :帶寬調(diào)節(jié)電容；N1 :對數(shù)放大器；N2 :低失真差分 運算放大器；R6、R7 :分別為溫度偏置電阻；R8、R9 :分別為運算增益調(diào)節(jié)電阻；N3 :串行總 線存儲器；N4 :正電壓低壓差穩(wěn)壓器；N5 :負電壓低壓差穩(wěn)壓器；L8?L15 :與主機通信信號 線；X2 :雙排扁平電纜插座；X3 :12芯圓形插座。

【具體實施方式】
[0027] 以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。
[0028] 實施例1
[0029] 本發(fā)明中，一種67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其中，包括檢波電路和檢波后視頻 處理電路；所述檢波電路由1.85mm同軸接頭、圓形金箔片、波紋管、3dB衰減器、50歐匹配網(wǎng) 絡(luò)、至少兩個諧振抑制電阻、至少兩個低勢壘肖特基二極管、至少兩個視頻濾波電容及至少 一個正系數(shù)熱敏電阻組成，用于濾除脈沖調(diào)制信號的載波，得到脈沖調(diào)制信號的包絡(luò)信號； 所述檢波后視頻處理電路由塑料壓頭、至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容、對數(shù)放大器、低失真差分運 算放大器、至少兩個溫度偏置電阻、至少兩個運算增益調(diào)節(jié)電阻、串行總線存儲器、正電壓 低壓差穩(wěn)壓器、負電壓低壓差穩(wěn)壓器、雙排扁平電纜插座、12芯圓形插座組成，用于對檢波 后的脈沖包絡(luò)信號進行初級的對數(shù)放大；所述檢波電路及所述檢波后視頻處理電路之間通 過至少四根純金導(dǎo)線相連接。
[0030] 上述中，所述微波檢波電路置于砷化鎵襯底之上，并且密封在一腔體內(nèi)部；所述檢 波后處理電路設(shè)置在印制板中，并通過金屬外殼密封。
[0031] 上述中，所述1. 85mm同軸接頭，信號通過1. 85mm同軸接頭接入，在密封腔體內(nèi)部 與垂直放置的所述圓形金箔片垂直接觸，所述波紋管具有彈性并設(shè)置與所述圓形金箔片相 接觸，通過所述波紋管的彈性，將所述1. 85mm同軸接頭、所述圓形金箔片、所述波紋管連接 起來，所述波紋管連接到砷化鎵襯底之上的微帶傳輸線。
[0032] 上述中，所述3dB衰減器、所述50歐匹配網(wǎng)絡(luò)共同建立一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0033] 上述中，所述至少兩個諧振抑制電阻，用于抑制二極管檢波器在特定頻率點的諧。 [0034] 上述中，所述至少兩個低勢壘肖特基二極管相對設(shè)置為正檢波及負檢波。
[0035] 上述中，所述正檢波輸出通過純金導(dǎo)線、負檢波輸出通過純金導(dǎo)線接到所述檢波 后視頻處理電路中；純金導(dǎo)線將所述微波檢波電路和所述檢波后視頻處理電路的地平面進 行連接，降低兩個單元的地電位差噪聲；純金導(dǎo)線將所述熱敏電阻與所述檢波后視頻處理 電路上的電阻網(wǎng)絡(luò)連接；將所述至少四根純金導(dǎo)線連接在所述檢波后視頻處理電路上，通 過所述塑料壓頭將金線壓接在所述檢波后視頻處理電路的焊盤上，所述檢波后視頻處理電 路焊盤為鍍金焊盤。
[0036] 上述中，所述至少兩個視頻濾波電容，分別接在至少兩個低勢壘肖特基二極管之 后，濾除載波信號，完成脈沖調(diào)制信號檢波，輸出檢波后的脈沖包絡(luò)。
[0037] 上述中，所述正系數(shù)熱敏電阻，設(shè)置在_40°C?+85°C溫度范圍內(nèi)，與所述微波檢 波電路位于一個密封腔體內(nèi)部，所述正系數(shù)熱敏電阻用于準確反映腔體內(nèi)部溫度變化。
[0038] 上述中，所述至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容，用于調(diào)節(jié)波后視頻處理電路的視頻帶寬，所 述至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容越小，視頻帶寬越寬，能夠測量脈沖上升/下降時間越小。
[0039] 上述中，所述對數(shù)放大器，設(shè)置動態(tài)范圍為50dB，帶寬為120MHz ;所述對數(shù)放大器 負輸出端接到所述低失真差分運算放大器的正輸入端，所述對數(shù)放大器正輸出端接到所述 低失真差分運算放大器的負輸入端。
[0040] 上述中，所述至少兩個增益調(diào)節(jié)電阻，用于調(diào)節(jié)所述低失真差分運算放大器的增 益；所述低失真差分運算放大器和所述至少兩個增益調(diào)節(jié)電阻，用于調(diào)節(jié)所述對數(shù)放大器 輸出增益。
[0041] 上述中，所述串行總線存儲器，用于存儲的數(shù)據(jù)信息為：探頭型號、編號、線性數(shù) 據(jù)、頻響補償數(shù)據(jù)、溫度補償數(shù)據(jù)；所述存儲的數(shù)據(jù)信息通過IIC總線寫入所述串行總線存 儲器，與主機通信信號線中的串行時鐘線、與主機通信信號線中的串行數(shù)據(jù)線相連接。
[0042] 上述中，所述正電壓低壓差穩(wěn)壓器，通過與主機通信信號線接入+7V的電源，經(jīng)所 述正電壓低壓差穩(wěn)壓器后輸出+5V的電源；所述負電壓低壓差穩(wěn)壓器，與主機通信信號線 送入-7V的電源，經(jīng)所述負電壓低壓差穩(wěn)壓器后輸出-5V的電源；所述+5V的電源及-5V的 電源為所述對數(shù)放大器、所述低失真差分運算放大器、所述串行總線存儲器提供工作電源。
[0043] 上述中，所述至少兩個溫度偏置電阻，與所述熱敏電阻組成一個電阻網(wǎng)絡(luò)，當溫度 發(fā)生變化，所述熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，則主機通信信號線上電壓發(fā)生變化，通過測量主 機通信信號線上電壓值，確定所述微波檢波電路中所述腔體內(nèi)部準確溫度。
[0044] 進一步而言：如圖1所示，本發(fā)明主要包括兩部分：微波檢波電路A1和檢波后視 頻處理電路A2，其中，微波檢波電路A1置于砷化鎵襯底之上，并且密封在一腔體內(nèi)部；檢波 后處理電路A2在印制板中，并通過金屬外殼密封。
[0045] 67GHz寬帶同軸微波功率探頭的信號輸入方式采用了懸置共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，L1為 1. 85mm同軸接頭，信號通過1. 85mm同軸接頭L1接入，在密封腔體內(nèi)部與垂直放置的圓形金 箔片L2垂直接觸，L3為具有彈性的波紋管，與圓形金箔片L2接觸，通過波紋管L3的彈性， 將1. 85mm同軸接頭L1、圓形金箔片L2、波紋管L3連接起來，波紋管L3接到砷化鎵襯底之 上的微帶傳輸線。
[0046] R1為3dB衰減器，R2為50歐匹配網(wǎng)絡(luò)，3dB衰減器Rl、50歐匹配網(wǎng)絡(luò)R2共同建 立一個良好的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，改善輸入端口的駐波比，并提高了功率探頭最大輸入功率的 承受能力和可靠性。
[0047] R3、R4分別為諧振抑制電阻，用來抑制二極管檢波器在一些特定頻率點的諧振，提 高檢波靈敏度的平坦一致性。
[0048] VI、V2分別為低勢壘肖特基二極管，由于峰值功率探頭的最高工作頻率達67GHz， 因此選用的低勢壘肖特基二極管VI及低勢壘肖特基二極管V2具有低RC (電阻和電容特 性）常數(shù)和小引線電感，并且易于安裝。本發(fā)明采用低勢壘肖特基二極管進行檢波，其優(yōu) 點是：（1)其金屬半導(dǎo)體結(jié)繼承了點接觸技術(shù)的優(yōu)點，能夠保證對微波毫米波檢波信號的 快速響應(yīng)，保證了檢波帶寬足夠?qū)?；?)低勢壘肖特基二極管的偏執(zhí)電壓為0V時靈敏度最 大，因此二極管檢波器不需要增加偏執(zhí)電壓即可工作在最佳狀態(tài)。
[0049] 本發(fā)明采用的是平衡配置的雙二極管檢波方式，低勢壘肖特基二極管VI為正檢 波，低勢壘肖特基二極管V2為負檢波。雙二極管檢波方式相對于單二極管檢波方式，其優(yōu) 點是：（1)改善了信號的檢測質(zhì)量，提高了檢波靈敏度；（2)消除共模噪聲與熱效應(yīng)；（3)抑 制輸入信號偶次諧波造成的測量誤差。
[0050] Cl、C2分別為視頻濾波電容，視頻濾波電容C1及視頻濾波電容C2分別接在低勢 壘肖特基二極管VI、低勢壘肖特基二極管V2之后，濾除載波信號，完成脈沖調(diào)制信號檢波， 輸出檢波后的脈沖包絡(luò)，由于本發(fā)明的峰值探頭視頻帶寬比較寬，因此視頻濾波電容C1、視 頻濾波電容C2容值較小。
[0051] R5為正系數(shù)熱敏電阻，在-40°C?+85°C溫度范圍內(nèi)，正系數(shù)熱敏電阻R5阻值與 溫度呈正向線性變化，正系數(shù)熱敏電阻R5與微波檢波電路A1位于一個密封腔體內(nèi)部，正系 數(shù)熱敏電阻R5準確反映腔體內(nèi)部溫度變化，因此通過正系數(shù)熱敏電阻R5電阻值進行測量， 可準確計算出腔體內(nèi)部的溫度值。相同頻率、功率信號在不同溫度下由低勢壘肖特基二極 管VI、低勢壘肖特基二極管V2檢波，輸出的檢波電壓值變化比較大，因此需要建立腔體內(nèi) 部溫度與檢波電壓的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)該對應(yīng)關(guān)系對檢波電壓進行軟件補償，從而保證不 同溫度下功率測量的準確度。
[0052] 正檢波輸出通過純金導(dǎo)線L4、負檢波輸出通過純金導(dǎo)線L5接到檢波后視頻處理 電路A2中；純金導(dǎo)線L6將微波檢波電路A1和檢波后視頻處理電路A2的地平面進行連接， 降低兩個單元的地電位差噪聲；純金導(dǎo)線L7將熱敏電阻R5與檢波后視頻處理電路A2上的 電阻網(wǎng)絡(luò)連接。L4、L5、L6、L7分別為純金導(dǎo)線，采用純金導(dǎo)線原因是相對于銅線或者鋁線， 金線具有更好的導(dǎo)電性，L4、L5、L6、L7在檢波后視頻處理電路A2上，通過塑料壓頭XI將金 線壓接在檢波后視頻處理電路A2的焊盤上，檢波后視頻處理電路A2焊盤為鍍金焊盤，通過 壓接方式的原因是減小不同材質(zhì)連接時的結(jié)電容對信號的影響。
[0053] C3、C4分別為帶寬調(diào)節(jié)電容，通過帶寬調(diào)節(jié)電容C3、帶寬調(diào)節(jié)電容C4,可以調(diào)節(jié)波 后視頻處理電路的視頻帶寬，帶寬調(diào)節(jié)電容C3及帶寬調(diào)節(jié)電容C4越小，視頻帶寬越寬，能 夠測量脈沖上升/下降時間越小。由于視頻帶寬與峰值功率動態(tài)范圍呈反比關(guān)系，因此本 發(fā)明綜合考慮兩個方面的指標要求，選擇了合適的容值來保證峰值功率動態(tài)范圍和脈沖上 升/下降時間都能滿足要求。
[0054] N1為對數(shù)放大器，其動態(tài)范圍為50dB，帶寬為120MHz，將二極管檢波輸出較大功 率范圍的信號壓縮輸出較小功率范圍的信號。正檢波輸出通過純金導(dǎo)線L4接到對數(shù)放大 器N1的正輸入端，負檢波輸出通過純金導(dǎo)線L5接到對數(shù)放大器N1的負輸入端。
[0055] N2為低失真差分運算放大器，對數(shù)放大器N1負輸出端接到低失真差分運算放大 器N2的正輸入端，對數(shù)放大器N1正輸出端接到低失真差分運算放大器N2的負輸入端。R8、 R9分別為增益調(diào)節(jié)電阻，調(diào)節(jié)低失真差分運算放大器N2的增益。低失真差分運算放大器 N2和增益調(diào)節(jié)電阻R8、增益調(diào)節(jié)電阻R9的作用是調(diào)節(jié)對數(shù)放大器N1輸出增益，并增強信 號輸出驅(qū)動能力。差分輸出信號通過與主機通信信號線L10、與主機通信信號線L11接到雙 排扁平電纜插座X2。
[0056] N3為串行總線存儲器，其保存著探頭的信息，如探頭型號、編號、線性數(shù)據(jù)、頻響補 償數(shù)據(jù)、溫度補償數(shù)據(jù)等。探頭信息數(shù)據(jù)通過IIC總線寫入串行總線存儲器N3,與主機通信 信號線L8為SCL (串行時鐘線），與主機通信信號線L9為SDA (串行數(shù)據(jù)線），在工作時，主 機通過IIC總線將探頭信息數(shù)據(jù)讀出，并在測量過程中參與運算。
[0057] Μ為正電壓低壓差穩(wěn)壓器，主機通過與主機通信信號線L13送入+7V的電源，經(jīng)正 電壓低壓差穩(wěn)壓器Μ后輸出+5V的電源；Ν5為負電壓低壓差穩(wěn)壓器，主機通過與主機通信 信號線L14送入-7V的電源，經(jīng)負電壓低壓差穩(wěn)壓器Ν5后輸出-5V的電源。+5V、-5V電源 為對數(shù)放大器N1、低失真差分運算放大器N2、串行總線存儲器N3提供工作電源。
[0058] R6、R7分別為溫度偏置電阻，溫度偏置電阻R6、溫度偏置電阻R7與熱敏電阻R5組 成一個電阻網(wǎng)絡(luò)，當溫度發(fā)生變化，熱敏電阻R5阻值發(fā)生變化，則主機通信信號線L12上電 壓發(fā)生變化，通過測量主機通信信號線L2上電壓值，可確定腔體內(nèi)部準確溫度。L15將探頭 印制板的與峰值功率分析儀主機進行共地連接。
[0059] L8?L15在印制板上接到雙排扁平電纜插座X2中，通過插頭和電纜將雙排扁平電 纜插座X2與12芯圓形插座X3連接在一起，12芯圓形插座X3固定在峰值功率探頭的機架 上。峰值功率探頭由金屬外殼密封封裝。
[0060] 本發(fā)明的67GHz峰值功率探頭并不能單獨完成峰值功率測量，其需要由12芯軟電 纜與峰值功率分析儀主機連接，共同完成峰值功率測量。
[0061] 在峰值功率分析儀主機配合完成測量時還需要完成以下工作：
[0062] 對低失真差分運算放大器N2差分輸出的檢波信號進行預(yù)處理和A/D采樣，并對 ADC數(shù)據(jù)進行溫度補償、頻響補償，將ADC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為功率數(shù)據(jù)；
[0063] 對與主機通信信號線L12輸出電壓進行A/D采樣，得到溫度ADC數(shù)據(jù)，作為溫度補 償?shù)膮⒖?；為探頭提供+7V、-7V電源；通過IIC總線，向探頭串行總線存儲器N3寫入或者 讀出探頭數(shù)據(jù)。
[0064] 本發(fā)明硬件電路的關(guān)鍵點和保護點為：在500MHz?67GHz載波頻率范圍內(nèi)的寬帶 雙二極管檢波電路設(shè)計；針對檢波后的脈沖包絡(luò)的對數(shù)放大電路設(shè)計。
[0065] 相對于目前的同軸峰值功率探頭，本發(fā)明的優(yōu)點是：載波頻率范圍寬，達到 500MHz?67GHz，優(yōu)于500MHz?40GHz峰值功率探頭；檢波后視頻帶寬較寬，能夠測量 < 5ns的脈沖上升/下降時間，優(yōu)于<15ns的脈沖上升/下降時間測量。
[0066] 采用上述方案，探頭通過電纜與峰值功率分析儀主機連接，共同實現(xiàn)了 500MHz? 67GHz頻率范圍內(nèi)的脈沖調(diào)制信號各種參數(shù)的測量，如脈沖寬度、脈沖周期、上升時間、下降 時間、頂部功率、底部功率、峰值功率、脈沖功率、平均功率等。本發(fā)明實現(xiàn)的峰值功率探頭， 實現(xiàn)的典型指標包括：載波信號頻率范圍：500MHz?67GHz ;峰值功率動態(tài)范圍：-20dBm? +20dBm;脈沖上升時間：< 5ns ;輸入端口駐波比〈1.6:1，檢波后視頻帶寬較寬，能夠測量 < 5ns的脈沖上升/下降時間，優(yōu)于<15ns的脈沖上升/下降時間測量。
[0067] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題包括：在500MHz?67GHz載波頻率范圍內(nèi)的寬帶雙二 極管檢波電路設(shè)計；在500MHz?67GHz載波頻率范圍內(nèi)的端口低駐波比設(shè)計；針對檢波后 的脈沖包絡(luò)的對數(shù)放大電路設(shè)計。
[〇〇68] 應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，包括檢波電路和檢波后視頻處理 電路；所述檢波電路由1. 85mm同軸接頭、圓形金箔片、波紋管、3dB衰減器、50歐匹配網(wǎng)絡(luò)、 至少兩個諧振抑制電阻、至少兩個低勢壘肖特基二極管、至少兩個視頻濾波電容及至少一 個正系數(shù)熱敏電阻組成，用于濾除脈沖調(diào)制信號的載波，得到脈沖調(diào)制信號的包絡(luò)信號；所 述檢波后視頻處理電路由塑料壓頭、至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容、對數(shù)放大器、低失真差分運算 放大器、至少兩個溫度偏置電阻、至少兩個運算增益調(diào)節(jié)電阻、串行總線存儲器、正電壓低 壓差穩(wěn)壓器、負電壓低壓差穩(wěn)壓器、雙排扁平電纜插座、12芯圓形插座組成，用于對檢波后 的脈沖包絡(luò)信號進行初級的對數(shù)放大；所述檢波電路及所述檢波后視頻處理電路之間通過 至少四根純金導(dǎo)線相連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述微波檢波電路 置于砷化鎵襯底之上，并且密封在一腔體內(nèi)部；所述檢波后處理電路設(shè)置在印制板中，并通 過金屬外殼密封。
3. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述1. 85mm同軸 接頭，信號通過1. 85_同軸接頭接入，在密封腔體內(nèi)部與垂直放置的所述圓形金箔片垂直 接觸，所述波紋管具有彈性并設(shè)置與所述圓形金箔片相接觸，通過所述波紋管的彈性，將所 述1. 85mm同軸接頭、所述圓形金箔片、所述波紋管連接起來，所述波紋管連接到砷化鎵襯 底之上的微帶傳輸線。
4. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述3dB衰減器、 所述50歐匹配網(wǎng)絡(luò)共同建立一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
5. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述至少兩個諧振 抑制電阻，用于抑制二極管檢波器在特定頻率點的諧。
6. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述至少兩個低勢 壘肖特基二極管相對設(shè)置為正檢波及負檢波。
7. 如權(quán)利要求6所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述正檢波輸出通 過純金導(dǎo)線、負檢波輸出通過純金導(dǎo)線接到所述檢波后視頻處理電路中；純金導(dǎo)線將所述 微波檢波電路和所述檢波后視頻處理電路的地平面進行連接，降低兩個單元的地電位差噪 聲；純金導(dǎo)線將所述熱敏電阻與所述檢波后視頻處理電路上的電阻網(wǎng)絡(luò)連接；將所述至少 四根純金導(dǎo)線連接在所述檢波后視頻處理電路上，通過所述塑料壓頭將金線壓接在所述檢 波后視頻處理電路的焊盤上，所述檢波后視頻處理電路焊盤為鍍金焊盤。
8. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述至少兩個視頻 濾波電容，分別接在至少兩個低勢壘肖特基二極管之后，濾除載波信號，完成脈沖調(diào)制信號 檢波，輸出檢波后的脈沖包絡(luò)。
9. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述正系數(shù)熱敏電 阻，設(shè)置在-40°C?+85°C溫度范圍內(nèi)，與所述微波檢波電路位于一個密封腔體內(nèi)部，所述 正系數(shù)熱敏電阻用于準確反映腔體內(nèi)部溫度變化。
10. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述至少兩個帶 寬調(diào)節(jié)電容，用于調(diào)節(jié)波后視頻處理電路的視頻帶寬，所述至少兩個帶寬調(diào)節(jié)電容越小，視 頻帶寬越寬，能夠測量脈沖上升/下降時間越小。
11. 如權(quán)利要求1所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述對數(shù)放大 器，設(shè)置動態(tài)范圍為50dB，帶寬為120MHz ;所述對數(shù)放大器負輸出端接到所述低失真差分 運算放大器的正輸入端，所述對數(shù)放大器正輸出端接到所述低失真差分運算放大器的負輸 入端。
12. 如權(quán)利要求11所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述至少兩個增 益調(diào)節(jié)電阻，用于調(diào)節(jié)所述低失真差分運算放大器的增益；所述低失真差分運算放大器和 所述至少兩個增益調(diào)節(jié)電阻，用于調(diào)節(jié)所述對數(shù)放大器輸出增益。
13. 如權(quán)利要求12所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述串行總線 存儲器，用于存儲的數(shù)據(jù)信息為：探頭型號、編號、線性數(shù)據(jù)、頻響補償數(shù)據(jù)、溫度補償數(shù)據(jù)； 所述存儲的數(shù)據(jù)信息通過IIC總線寫入所述串行總線存儲器，與主機通信信號線中的串行 時鐘線、與主機通信信號線中的串行數(shù)據(jù)線相連接。
14. 如權(quán)利要求13所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述正電壓低壓 差穩(wěn)壓器，通過與主機通信信號線接入+7V的電源，經(jīng)所述正電壓低壓差穩(wěn)壓器后輸出+5V 的電源；所述負電壓低壓差穩(wěn)壓器，與主機通信信號線送入-7V的電源，經(jīng)所述負電壓低壓 差穩(wěn)壓器后輸出-5V的電源；所述+5V的電源及-5V的電源為所述對數(shù)放大器、所述低失真 差分運算放大器、所述串行總線存儲器提供工作電源。
15. 如權(quán)利要求14所述的67GHz同軸寬帶峰值功率探頭，其特征在于，所述至少兩個溫 度偏置電阻，與所述熱敏電阻組成一個電阻網(wǎng)絡(luò)，當溫度發(fā)生變化，所述熱敏電阻的阻值發(fā) 生變化，則主機通信信號線上電壓發(fā)生變化，通過測量主機通信信號線上電壓值，確定所述 微波檢波電路中所述腔體內(nèi)部準確溫度。
【文檔編號】G01R21/127GK104101778SQ201410345831
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】李金山, 冷朋, 趙浩, 李強, 徐達旺, 董占勇, 劉元商 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所