微波溫度補(bǔ)償檢波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微波技術(shù)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有二極管檢波器在不同的環(huán)境溫度下準(zhǔn)確度不高、檢波信號(hào)輸出的直流漂移大，且需要反復(fù)調(diào)試補(bǔ)償量的問(wèn)題，提供了一種微波溫度補(bǔ)償檢波器，其技術(shù)方案可概括為：微波溫度補(bǔ)償檢波器與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于使用雙PN結(jié)檢波二極管代替檢波二極管，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)代替溫度補(bǔ)償電阻及采用雙差分運(yùn)算放大器模塊。本發(fā)明的有益效果是：檢波電壓溫度漂移小，其輸出的直流溫度漂移小，適用于微波溫度補(bǔ)償檢波器。
【專利說(shuō)明】微波溫度補(bǔ)償檢波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波技術(shù)，特別涉及微波檢波技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]信號(hào)幅度是表征微波信號(hào)特征的一項(xiàng)重要參數(shù)，近年來(lái)，隨著數(shù)字無(wú)線通信、雷達(dá)、廣播電視等通信技術(shù)的迅速發(fā)展，各種調(diào)制技術(shù)所采用微波信號(hào)的頻率范圍、功率電平、調(diào)制方式及信號(hào)頻譜各不相同，如何根據(jù)具體的應(yīng)用，選擇不同檢波方案，從而實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)幅度的準(zhǔn)確測(cè)量，是電子測(cè)試和無(wú)線應(yīng)用科研人員必須面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。
[0003]而傳統(tǒng)的二極管檢波器的電路原理圖如圖1所示，包括微波信號(hào)輸入端、微帶匹配網(wǎng)絡(luò)、隔直電容Cl、直流偏置電感一 L1、檢波二極管Dl、高頻去耦電容一 C2、高頻扼流電感L2、高頻去耦電容二 C3、直流偏置電阻二 R9、直流偏置電阻三R10、直流偏置電阻五R23、溫度補(bǔ)償電阻一 R24、正電源輸入端、負(fù)電源輸入端、運(yùn)算放大器一 U1、運(yùn)算放大器二 U2、電阻二十五R25、電阻二十六R26、電阻二十七R27、溫度補(bǔ)償電阻二 R28、電阻二十九R29、電位器三R30、電阻三^^一 R31、電阻三十二 R32、電阻三十三R33、電阻三十四R34、電阻三十五R35、溫度補(bǔ)償電阻三R36、電阻三十七R37、電位器四R38及檢波輸出端，其具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1，其工作原理為:微波調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入檢波二極管進(jìn)行檢波，得到的檢波信號(hào)經(jīng)圖1中的高頻扼流電感和高頻去耦電容將微波載波信號(hào)濾除，再進(jìn)入后級(jí)的運(yùn)算放大器進(jìn)行檢波信號(hào)的放大和直流偏移的抵消，最終得到一個(gè)能反映微波信號(hào)功率大小且滿足后級(jí)系統(tǒng)需求的電壓幅度信號(hào)。
[0004]當(dāng)輸入檢波器的微波信號(hào)為單頻連續(xù)波信號(hào)(即CW信號(hào))時(shí)，檢波輸出的信號(hào)為一直流信號(hào)，當(dāng)輸入檢波器的微波信號(hào)為脈沖調(diào)制信號(hào)(即ASK信號(hào))時(shí),則檢波器輸出的信號(hào)為脈沖包絡(luò)信號(hào)，當(dāng)輸入檢波器的微波信號(hào)為AM正弦調(diào)幅時(shí)，檢波器輸出的為正弦包絡(luò)信號(hào)。
[0005]圖1中的匹配網(wǎng)絡(luò)是起到阻抗匹配的作用，提高檢波二極管的檢波效率。由于通常情況下微波信號(hào)的傳輸系統(tǒng)阻抗為50Ω，由于檢波二極管的端口阻抗不是50Ω，且不同型號(hào)的檢波二極管其端口的S參數(shù)均不同，所以為避免微波信號(hào)不能高效率進(jìn)入檢波二極管進(jìn)行檢波，所以二極管檢波電路均需要對(duì)檢波二極管的輸入阻抗進(jìn)行匹配。
[0006]圖1中的直流偏置電阻是為提高檢波二極管的檢波靈敏度而設(shè)計(jì)的電路。原理是在檢波二極管的正極通過(guò)2個(gè)電阻將正電源電壓分壓到相對(duì)合適的電壓后加到檢波二極管的正極，為檢波二極管提供一個(gè)微弱的偏置電流，根據(jù)需求其電流一般控制在幾十到幾百微安的范圍。由于檢波二極管的檢波特性隨溫度變化而變化，所以在傳統(tǒng)的檢波器電路上加入的溫度補(bǔ)償電阻對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，圖1中的溫度補(bǔ)償電阻I即是通過(guò)溫度變化改變自身的電阻值，從而改變加到檢波二極管正極的偏置電壓來(lái)補(bǔ)償檢波二極管的溫度特性。
[0007]圖1中兩級(jí)運(yùn)算放大器的功能是將檢波信號(hào)進(jìn)行放大，從而得到要求的電壓幅度值。運(yùn)算放大器的反相端設(shè)計(jì)了直流漂移調(diào)節(jié)電路與溫度補(bǔ)償電路，其主要作用是通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)抵消檢波二極管正極的直流偏置電壓和運(yùn)算放大器自身的直流漂移。其中的溫度補(bǔ)償電阻2及溫度補(bǔ)償電阻3是為補(bǔ)償檢波二極管的直流偏置電壓的高低溫變化，從而使最終輸出的檢波信號(hào)在無(wú)微波信號(hào)輸入的情況下位0V。
[0008]現(xiàn)有的二極管檢波器存在以下缺點(diǎn):1、傳統(tǒng)檢波器的檢波二極管在高低溫下的檢波特性不能進(jìn)行有效的補(bǔ)償，傳統(tǒng)的電路只能依靠一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻定性的對(duì)其進(jìn)行大致的補(bǔ)償，其溫度補(bǔ)償電阻的溫度變化曲線與檢波二極管的變化曲線很難相對(duì)應(yīng)。造成在不同的環(huán)境溫度下輸入同樣的微波信號(hào)后其檢波輸出的電壓幅度會(huì)有較大的差別，從而不能準(zhǔn)確的測(cè)試出輸入射頻信號(hào)的功率，且對(duì)溫度補(bǔ)償電阻選擇和檢波器的調(diào)試帶來(lái)了很大的難度，從而影響生產(chǎn)效率；2、傳統(tǒng)檢波器的直流偏置抵消電路不能準(zhǔn)確的對(duì)因溫度變化而引起的輸出信號(hào)直流漂移的變化進(jìn)行抵消，從而影響檢波信號(hào)的幅度和真實(shí)性，由于在溫度變化的條件下，檢波二極管的偏置電壓在變化，而偏置電壓一旦變化，通過(guò)運(yùn)算放大器將變化的直流偏置電壓放大后，最終在檢波輸出端形成較大的直流漂移，雖然電路中溫度補(bǔ)償電阻2和溫度補(bǔ)償電阻3均可對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，但由于其變化曲線很難做到剛好對(duì)應(yīng)補(bǔ)償，只能通過(guò)反復(fù)幾次的調(diào)試補(bǔ)償電壓和反復(fù)幾次的高低溫試驗(yàn)來(lái)選擇合適的溫度補(bǔ)償電阻和補(bǔ)償電壓的值來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償量不可量化控制，往往會(huì)產(chǎn)生較大的偏差，造成在溫度變化后輸出漂移大，由于反復(fù)的調(diào)試會(huì)耗費(fèi)大部分時(shí)間，所以生產(chǎn)效率也相對(duì)不高，不適合大批量生產(chǎn)。
[0009]綜上所述，傳統(tǒng)的二極管檢波器存在的問(wèn)題為:在不同的環(huán)境溫度下，檢波信號(hào)輸出的幅度差別大影響對(duì)微波信號(hào)功率檢測(cè)的準(zhǔn)確度；在不同的環(huán)境溫度下其檢波信號(hào)輸出的直流漂移大；溫度補(bǔ)償措施只靠溫度補(bǔ)償電阻進(jìn)行大致的補(bǔ)償，且需要反復(fù)的調(diào)試才能得到一個(gè)較為合理的補(bǔ)償值，不能根據(jù)需要補(bǔ)償?shù)闹低ㄟ^(guò)合理的計(jì)算補(bǔ)償量進(jìn)行較為準(zhǔn)確的補(bǔ)償；反復(fù)調(diào)試及試驗(yàn)影響生產(chǎn)效率，不適合大批量生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的就是克服目前二極管檢波器在不同的環(huán)境溫度下準(zhǔn)確度不高、檢波信號(hào)輸出的直流漂移大，且需要反復(fù)調(diào)試補(bǔ)償量的缺點(diǎn)，提供一種微波溫度補(bǔ)償檢波器。[0011 ] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，微波溫度補(bǔ)償檢波器，包括微波信號(hào)輸入端、微帶匹配網(wǎng)絡(luò)、隔直電容、直流偏置電感一、高頻去耦電容一、高頻去耦電容二、高頻扼流電感一、正電源輸入端、檢波信號(hào)輸出端、直流偏置電阻二及直流偏置電阻三，其特征在于，還包括雙PN結(jié)檢波二極管、直流偏置電感二、高頻去耦電容三、高頻去耦電容四、高頻扼流電感二、直流偏置電阻一、直流偏置電阻四、電位器一、電阻十三、電阻十四、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一、高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一及雙差分運(yùn)算放大器模塊，所述微波信號(hào)輸入端通過(guò)微帶匹配網(wǎng)絡(luò)與隔直電容的一端連接，隔直電容的另一端與雙PN結(jié)檢波二極管的負(fù)極一連接，隔直電容的另一端還通過(guò)直流偏置電感一與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管的正極一與高頻扼流電感一的一端連接，并與高頻去耦電容一的一端連接，高頻去耦電容一的另一端與地線連接，高頻扼流電感一的另一端與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸入端一連接，并分別與高頻去耦電容二的一端、直流偏置電阻二的一端及直流偏置電阻三的一端連接，高頻去耦電容二的另一端與地線連接，直流偏置電阻二的另一端與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管的負(fù)極二通過(guò)直流偏置電感二與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管的正極二與高頻扼流電感二的一端連接，并與高頻去耦電容三的一端連接，高頻去耦電容三的另一端與地線連接，高頻扼流電感二的另一端與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸入端二連接，并分別與高頻去耦電容四的一端、直流偏置電阻一的一端及直流偏置電阻四的一端連接，高頻去耦電容四的另一端與地線連接，直流偏置電阻一的另一端與地線連接，直流偏置電阻三的另一端與直流偏置電阻四的另一端連接，并與電位器一的滑動(dòng)端連接，電位器一的一個(gè)固定端通過(guò)電阻十三與高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一的輸出端連接，高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一的輸入端與正電源輸入端連接，電位器一的另一個(gè)固定端通過(guò)電阻十四與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的另一端與地線連接，雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端與檢波信號(hào)輸出端連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述直流偏置電阻一與直流偏置電阻二的阻值相等，直流偏置電阻三與直流偏置電阻四的阻值相等。
[0013]具體的，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊采用一個(gè)芯片內(nèi)部集成了兩個(gè)運(yùn)算放大器的器件制成。
[0014]進(jìn)一步的，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊采用型號(hào)為AD8672的芯片制成。
[0015]具體的，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊包括運(yùn)算放大器三、運(yùn)算放大器四、電阻一、電阻二、電阻三、電阻四、電阻五、運(yùn)算放大器五、電阻六、電阻七及電阻十五，所述運(yùn)算放大器三的正相輸入端與高頻扼流電感一的另一端連接，其負(fù)相輸入端與電阻一的一端及電阻二的一端連接，電阻一的另一端與運(yùn)算放大器三的輸出端連接，電阻二的另一端與電阻三的一端及運(yùn)算放大器四的負(fù)相輸入端連接，運(yùn)算放大器四的正相輸入端與高頻扼流電感二的另一端連接，電阻三的另一端與運(yùn)算放大器四的輸出端連接，運(yùn)算放大器三的輸出端與電阻四的一端連接，電阻四的另一端與運(yùn)算放大器五的負(fù)相輸入端連接，運(yùn)算放大器四的輸出端與電阻五的一端連接，電阻五的另一端分別與運(yùn)算放大器五的正相輸入端及電阻七的一端連接，運(yùn)算放大器五的輸出端分別與電阻十五的一端及電阻六的一端連接，電阻七的另一端與地線連接，電阻六的另一端與運(yùn)算放大器五的負(fù)相輸入端連接，電阻十五的另一端作為雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端。
[0016]再進(jìn)一步的，所述電阻一與電阻三的阻值相等，電阻四與電阻五的阻值相等，電阻六與電阻七的阻值相等。
[0017]具體的，還包括末端放大模塊，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端通過(guò)末端放大模塊與檢波信號(hào)輸出端連接。
[0018]再進(jìn)一步的，所述末端放大模塊包括運(yùn)算放大器六、電阻十六、電阻十七、電阻十八、電阻十九、電阻二十、電阻二十二、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三、電位器二及高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二，所述運(yùn)算放大器六的負(fù)相輸入端分別與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端及電阻十六的一端連接，其正相輸入端與電阻十八的一端連接，電阻十六的另一端分別與運(yùn)算放大器六的輸出端及電阻十七的一端連接，電阻十八的另一端分別與電阻十九的一端及溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三的另一端通過(guò)電阻二十與地線連接，電阻十九的另一端與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的另一端分別與電阻二十二的一端及電位器二的一個(gè)固定端連接，電位器二的另一個(gè)固定端分別與其自身的滑動(dòng)端及地線連接，電阻二十二的另一端與高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二的輸出端連接，高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二的輸入端與正電源輸入端連接，電阻十七的另一端作為末端放大模塊的輸出端與檢波信號(hào)輸出端連接。
[0019]具體的，所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一和/或溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二和/或溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)電阻及一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻，所述溫度補(bǔ)償電阻與一個(gè)電阻串聯(lián)，另外兩個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)串聯(lián)電路的兩端分別一一對(duì)應(yīng)連接，并分別作為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的兩端。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，上述微波溫度補(bǔ)償檢波器，檢波電壓溫度漂移小，其輸出的直流溫度漂移小，電路調(diào)試簡(jiǎn)單易于批量生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為傳統(tǒng)的二極管檢波器的電路原理圖；
[0022]圖2為本發(fā)明微波溫度補(bǔ)償檢波器的電路原理圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中微波溫度補(bǔ)償檢波器包括末端放大模塊時(shí)的電路原理圖；
[0024]其中，Cl為隔直電容，C2為高頻去耦電容一、C3為高頻去耦電容二、C4為高頻去耦電容三、C5為高頻去耦電容四、LI為直流偏置電感一，L2為高頻扼流電感一，L3為直流偏置電感二，L4為高頻扼流電感二，Rl為電阻一，R2為電阻二，R3為電阻三，R4為電阻四，R5為電阻五，R6為電阻六，R7為電阻七，R8為直流偏置電阻一，R9為直流偏置電阻二，RlO為直流偏置電阻三，Rll為直流偏置電阻四，R12為電位器一，R13為電阻十三，R14為電阻十四，R15為電阻十五,R16為電阻十六,R17為電阻十七,R18為電阻十八,R19為電阻十九，R20為電阻二十，R21為電位器二，R22為電阻二十二，R23為直流偏置電阻五，R24為溫度補(bǔ)償電阻一，R25為電阻二十五，R26為電阻二十六，R27為電阻二十七，R28為溫度補(bǔ)償電阻二，R29為電阻二十九，R30為電位器三，R31為電阻三十一，R32為電阻三十二，R33為電阻三十三，R34為電阻三十四，R35為電阻三十五，R36為溫度補(bǔ)償電阻三，R37為電阻三十七，R38為電位器四，Ul為運(yùn)算放大器一，U2為運(yùn)算放大器二，U3為運(yùn)算放大器三，U4為運(yùn)算放大器四，U5為運(yùn)算放大器五，U6為運(yùn)算放大器六，Dl為檢波二極管，D2為雙PN結(jié)檢波二極管。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026]本發(fā)明所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器的電路原理圖如圖2所示，其包括微波信號(hào)輸入端、微帶匹配網(wǎng)絡(luò)、隔直電容Cl、直流偏置電感一 L1、高頻去耦電容一 C2、高頻去耦電容二 C3、高頻扼流電感一 L2、正電源輸入端、檢波信號(hào)輸出端、直流偏置電阻二 R9、直流偏置電阻三R10、雙PN結(jié)檢波二極管D2、直流偏置電感二 L3、高頻去耦電容三C4、高頻去耦電容四C5、高頻扼流電感二 L4、直流偏置電阻一 R8、直流偏置電阻四R11、電位器一 R12、電阻十三R13、電阻十四R14、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一、高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一、雙差分運(yùn)算放大器模塊及放大模塊，其中，微波信號(hào)輸入端通過(guò)微帶匹配網(wǎng)絡(luò)與隔直電容Cl的一端連接，隔直電容Cl的另一端與雙PN結(jié)檢波二極管D2的負(fù)極一連接，隔直電容Cl的另一端還通過(guò)直流偏置電感一 LI與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管D2的正極一與高頻扼流電感一 L2的一端連接，并與高頻去耦電容一 C2的一端連接，高頻去耦電容一 C2的另一端與地線連接，高頻扼流電感一L2的另一端與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸入端一連接，并分別與高頻去耦電容二 C3的一端、直流偏置電阻二 R9的一端及直流偏置電阻三RlO的一端連接，高頻去耦電容二 C3的另一端與地線連接，直流偏置電阻二 R9的另一端與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管D2的負(fù)極二通過(guò)直流偏置電感二 L3與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管D2的正極二與高頻扼流電感二 L4的一端連接，并與高頻去耦電容三C4的一端連接，高頻去耦電容三C4的另一端與地線連接，高頻扼流電感二 L4的另一端與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸入端二連接，并分別與高頻去耦電容四C5的一端、直流偏置電阻一 R8的一端及直流偏置電阻四Rll的一端連接，高頻去耦電容四C5的另一端與地線連接，直流偏置電阻一 R8的另一端與地線連接，直流偏置電阻三RlO的另一端與直流偏置電阻四Rll的另一端連接，并與電位器一 R12的滑動(dòng)端連接，電位器一 R12的一個(gè)固定端通過(guò)電阻十三R13與高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一的輸出端連接，高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一的輸入端與正電源輸入端連接，電位器一 R12的另一個(gè)固定端通過(guò)電阻十四R14與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的另一端與地線連接，雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端與檢波信號(hào)輸出端連接。
[0027]實(shí)施例
[0028]本例中微波溫度補(bǔ)償檢波器還可以包括末端放大模塊，其電路原理圖如圖3所
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[0029]本例的微波溫度補(bǔ)償檢波器中，直流偏置電阻一 R8與直流偏置電阻二 R9的阻值相等，直流偏置電阻三RlO與直流偏置電阻四Rll的阻值相等，該雙差分運(yùn)算放大器模塊可以采用一個(gè)芯片內(nèi)部集成了兩個(gè)運(yùn)算放大器的器件制成，如型號(hào)為AD8672的芯片制成。
[0030]具體的，雙差分運(yùn)算放大器模塊可以包括運(yùn)算放大器三U3、運(yùn)算放大器四U4、電阻一 R1、電阻二 R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5、運(yùn)算放大器五U5、電阻六R6、電阻七R7及電阻十五R15，所述運(yùn)算放大器三U3的正相輸入端與高頻扼流電感一 L2的另一端連接，其負(fù)相輸入端與電阻一 Rl的一端及電阻二 R2的一端連接，電阻一 Rl的另一端與運(yùn)算放大器三U3的輸出端連接，電阻二 R2的另一端與電阻三R3的一端及運(yùn)算放大器四U4的負(fù)相輸入端連接，運(yùn)算放大器四U4的正相輸入端與高頻扼流電感二 L4的另一端連接，電阻三R3的另一端與運(yùn)算放大器四U4的輸出端連接，運(yùn)算放大器三U3的輸出端與電阻四R4的一端連接，電阻四R4的另一端與運(yùn)算放大器五U5的負(fù)相輸入端連接，運(yùn)算放大器四U4的輸出端與電阻五R5的一端連接，電阻五R5的另一端分別與運(yùn)算放大器五U5的正相輸入端及電阻七R7的一端連接，運(yùn)算放大器五U5的輸出端分別與電阻十五R15的一端及電阻六R6的一端連接，電阻七R7的另一端與地線連接，電阻六R6的另一端與運(yùn)算放大器五U5的負(fù)相輸入端連接，電阻十五R15的另一端作為雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端。
[0031]這里，電阻一 Rl與電阻三R3的阻值相等，電阻四R4與電阻五R5的阻值相等，電阻六R6與電阻七R7的阻值相等。
[0032]還可以包括末端放大模塊，雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端通過(guò)末端放大模塊與檢波信號(hào)輸出端連接，包括末端放大模塊的電路原理圖如圖3所示。
[0033]末端放大模塊可以包括運(yùn)算放大器六U6、電阻十六R16、電阻十七R17、電阻十八R18、電阻十九R19、電阻二十R20、電阻二十二、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三、電位器二R21及高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二，所述運(yùn)算放大器六U6的負(fù)相輸入端分別與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端及電阻十六R16的一端連接，其正相輸入端與電阻十八R18的一端連接，電阻十六R16的另一端分別與運(yùn)算放大器六U6的輸出端及電阻十七R17的一端連接，電阻十八R18的另一端分別與電阻十九R19的一端及溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三的另一端通過(guò)電阻二十R20與地線連接，電阻十九R19的另一端與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的另一端分別與電阻二十二 R22的一端及電位器二 R21的一個(gè)固定端連接，電位器二 R21的另一個(gè)固定端分別與其自身的滑動(dòng)端及地線連接，電阻二十二 R22的另一端與高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二的輸出端連接，高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二的輸入端與正電源輸入端連接，電阻十七R17的另一端作為末端放大模塊的輸出端與檢波信號(hào)輸出端連接。
[0034]溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一和/或溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二和/或溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三均為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，而溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)可以由三個(gè)電阻及一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻組成，其中，溫度補(bǔ)償電阻與一個(gè)電阻串聯(lián)，另外兩個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)串聯(lián)電路的兩端分別一一對(duì)應(yīng)連接，并分別作為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的兩端。
[0035]使用時(shí)，微波信號(hào)經(jīng)微帶匹配網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入雙PN結(jié)檢波二極管D2進(jìn)行檢波，得到的檢波信號(hào)經(jīng)圖3中的高頻扼流電感一 L2和高頻去耦電容一 C2將微波載波信號(hào)濾除，再進(jìn)入后級(jí)的雙差分運(yùn)算放大器模塊、放大模塊及末端放大模塊進(jìn)行檢波信號(hào)的放大和直流偏移的抵消，最終得到一個(gè)能反映微波信號(hào)功率大小且滿足后級(jí)系統(tǒng)需求的電壓幅度信號(hào)。
[0036]本例采用了雙PN結(jié)檢波二極管D2檢波、雙差分運(yùn)算放大器放大和電阻溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。為解決傳統(tǒng)檢波器的直流偏置抵消電路不能準(zhǔn)確地對(duì)因溫度變化而引起的輸出信號(hào)直流漂移的變化進(jìn)行抵消，從而影響檢波信號(hào)的幅度和真實(shí)性和由于在溫度變化的條件下，檢波二極管Dl的偏置電壓在變化，而偏置電壓一旦變化，通過(guò)運(yùn)算放大器將變化的直流偏置電壓放大后，最終在檢波輸出端形成較大的直流漂移的問(wèn)題，所以本例采用了雙PN結(jié)二極管和雙差分運(yùn)算放大器的方式來(lái)解決傳統(tǒng)檢波器的問(wèn)題。
[0037]在本例中采用的檢波二極管為內(nèi)部集成2個(gè)PN結(jié)的檢波二極管，可等效于2個(gè)相同的二極管，其溫度特性和直流偏置特性幾乎完全相同。另外，本例中采用了對(duì)稱電路，電路中的對(duì)稱器件為:R8 = R9、R10 = RlURl = R3、R4 = R5、R6 = R7，第一級(jí)運(yùn)算放大器也采用雙運(yùn)放，即雙差分運(yùn)算放大器模塊。從而保證了在無(wú)微波信號(hào)輸入時(shí)，進(jìn)入放大模塊中運(yùn)算放大器五U5的正相輸入端和反相輸入端的電壓相同，由于雙差分運(yùn)算放大器的工作原理是對(duì)輸入到運(yùn)算放大器五U5同相端和反相端的信號(hào)電壓的差值進(jìn)行放大，所以運(yùn)算放大器五U5的輸出為0V。當(dāng)溫度變化時(shí)，雙PN結(jié)檢波二極管D2正極的偏置電壓由于溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一的影響，會(huì)產(chǎn)生變化，從而補(bǔ)償雙PN結(jié)檢波二極管D2在溫度變化時(shí)檢波靈敏度的變化。當(dāng)偏置電壓變化后，對(duì)稱通道的電壓均相同地變化，由于兩個(gè)通路的元器件值均一致，所以最終的差值并未發(fā)生變化，故運(yùn)算放大器五U5的輸出還是保持為0V，從而有效地抵消了由于雙PN結(jié)檢波二極管D2偏置電壓的變化導(dǎo)致的輸出信號(hào)直流漂移的變化。當(dāng)有微波信號(hào)輸入時(shí)，由于雙PN結(jié)檢波二極管D2只有其中一個(gè)PN結(jié)接到了微波信號(hào)輸入端，所以此時(shí)兩個(gè)檢波二極管正極(即雙PN結(jié)檢波二極管D2的正極一及正極二)的電壓就不相等，其中未接入微波信號(hào)的檢波二極管正極的電壓為純直流偏置，其中接入微波信號(hào)的檢波二極管正極的電壓為直流偏置再疊加檢波信號(hào)。在此處兩個(gè)電壓形成了差值，此差值即為微波信號(hào)的檢波信號(hào)，再通過(guò)運(yùn)算放大器五U5將其放大，得到的就是抵消直流偏置后的檢波信號(hào)，再通過(guò)末端放大模塊中的運(yùn)算放大器六U6將檢波信號(hào)進(jìn)行放大后最終輸出。
[0038]本例采用了 3個(gè)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，分別為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二及溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三，其中溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一為檢波靈敏度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二和溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三是對(duì)末端放大模塊中的運(yùn)算放大器六U6自身直流漂移的補(bǔ)償，以及對(duì)由于通道對(duì)稱器件的誤差引起的直流漂移進(jìn)行補(bǔ)償。由于雙PN結(jié)檢波二極管D2的檢波靈敏度受溫度變化影響較大，所以必須在其直流偏置上加入溫度補(bǔ)償措施。而通道對(duì)稱器件的誤差引起的直流漂移和運(yùn)算放大器六U6自身的直流漂移在實(shí)際工程電路中不能完全避免，所以在運(yùn)算放大器六U6的正相輸入端加入了直流漂移溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二和溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三，以及直流漂移調(diào)節(jié)的電位器二 R21。
[0039]溫度補(bǔ)償原理為:首先在無(wú)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的條件下測(cè)試出全溫度段內(nèi)靈敏度的變化和直流漂移的變化，其次根據(jù)計(jì)算和測(cè)試得到溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的溫度補(bǔ)償電阻每變化
10Ω，對(duì)靈敏度和直流漂移的影響是多少毫伏，從而根據(jù)對(duì)檢波器的要求得到需要補(bǔ)償?shù)牧渴嵌嗌?，再根?jù)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)每變化10 Ω對(duì)應(yīng)的靈敏度和直流漂移的變化量計(jì)算出溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)溫度范圍內(nèi)需要變化的量(即補(bǔ)償量)。最后根據(jù)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中熱敏電阻的溫度特性，結(jié)合整個(gè)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的模型計(jì)算出溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)電阻的電阻值，得到最終的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)值。從而可實(shí)現(xiàn)量化控制補(bǔ)償和有針對(duì)性地進(jìn)行補(bǔ)償，使檢波器的輸出信號(hào)在高低溫情況下偏差更小。
【權(quán)利要求】
1.微波溫度補(bǔ)償檢波器，包括微波信號(hào)輸入端、微帶匹配網(wǎng)絡(luò)、隔直電容、直流偏置電感一、高頻去耦電容一、高頻去耦電容二、高頻扼流電感一、正電源輸入端、檢波信號(hào)輸出端、直流偏置電阻二及直流偏置電阻三，其特征在于，還包括雙PN結(jié)檢波二極管、直流偏置電感二、高頻去耦電容三、高頻去耦電容四、高頻扼流電感二、直流偏置電阻一、直流偏置電阻四、電位器一、電阻十三、電阻十四、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一、高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一及雙差分運(yùn)算放大器模塊，所述微波信號(hào)輸入端通過(guò)微帶匹配網(wǎng)絡(luò)與隔直電容的一端連接，隔直電容的另一端與雙PN結(jié)檢波二極管的負(fù)極一連接，隔直電容的另一端還通過(guò)直流偏置電感一與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管的正極一與高頻扼流電感一的一端連接，并與高頻去耦電容一的一端連接，高頻去耦電容一的另一端與地線連接，高頻扼流電感一的另一端與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸入端一連接，并分別與高頻去耦電容二的一端、直流偏置電阻二的一端及直流偏置電阻三的一端連接，高頻去耦電容二的另一端與地線連接，直流偏置電阻二的另一端與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管的負(fù)極二通過(guò)直流偏置電感二與地線連接，雙PN結(jié)檢波二極管的正極二與高頻扼流電感二的一端連接，并與高頻去耦電容三的一端連接，高頻去耦電容三的另一端與地線連接，高頻扼流電感二的另一端與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸入端二連接，并分別與高頻去耦電容四的一端、直流偏置電阻一的一端及直流偏置電阻四的一端連接，高頻去耦電容四的另一端與地線連接，直流偏置電阻一的另一端與地線連接，直流偏置電阻三的另一端與直流偏置電阻四的另一端連接，并與電位器一的滑動(dòng)端連接，電位器一的一個(gè)固定端通過(guò)電阻十三與高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一的輸出端連接，高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)一的輸入端與正電源輸入端連接，電位器一的另一個(gè)固定端通過(guò)電阻十四與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的另一端與地線連接，雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端與檢波信號(hào)輸出端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，所述直流偏置電阻一與直流偏置電阻二的阻 值相等，直流偏置電阻三與直流偏置電阻四的阻值相等。
3.如權(quán)利要求1所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊采用一個(gè)芯片內(nèi)部集成了兩個(gè)運(yùn)算放大器的器件制成。
4.如權(quán)利要求3所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊采用型號(hào)為AD8672的芯片制成。
5.如權(quán)利要求1所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊包括運(yùn)算放大器三、運(yùn)算放大器四、電阻一、電阻二、電阻三、電阻四、電阻五、運(yùn)算放大器五、電阻六、電阻七及電阻十五，所述運(yùn)算放大器三的正相輸入端與高頻扼流電感一的另一端連接，其負(fù)相輸入端與電阻一的一端及電阻二的一端連接，電阻一的另一端與運(yùn)算放大器三的輸出端連接，電阻二的另一端與電阻三的一端及運(yùn)算放大器四的負(fù)相輸入端連接，運(yùn)算放大器四的正相輸入端與高頻扼流電感二的另一端連接，電阻三的另一端與運(yùn)算放大器四的輸出端連接，運(yùn)算放大器三的輸出端與電阻四的一端連接，電阻四的另一端與運(yùn)算放大器五的負(fù)相輸入端連接，運(yùn)算放大器四的輸出端與電阻五的一端連接，電阻五的另一端分別與運(yùn)算放大器五的正相輸入端及電阻七的一端連接，運(yùn)算放大器五的輸出端分別與電阻十五的一端及電阻六的一端連接，電阻七的另一端與地線連接，電阻六的另一端與運(yùn)算放大器五的負(fù)相輸入端連接，電阻十五的另一端作為雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端。
6.如權(quán)利要求5所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，所述電阻一與電阻三的阻值相等，電阻四與電阻五的阻值相等，電阻六與電阻七的阻值相等。
7.如權(quán)利要求1所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，還包括末端放大模塊，所述雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端通過(guò)末端放大模塊與檢波信號(hào)輸出端連接。
8.如權(quán)利要求7所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，所述末端放大模塊包括運(yùn)算放大器六、電阻十六、電阻十七、電阻十八、電阻十九、電阻二十、電阻二十二、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三、電位器二及高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二，所述運(yùn)算放大器六的負(fù)相輸入端分別與雙差分運(yùn)算放大器模塊的輸出端及電阻十六的一端連接，其正相輸入端與電阻十八的一端連接，電阻十六的另一端分別與運(yùn)算放大器六的輸出端及電阻十七的一端連接，電阻十八的另一端分別與電阻十九的一端及溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三的另一端通過(guò)電阻二十與地線連接，電阻十九的另一端與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的一端連接，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二的另一端分別與電阻二十二的一端及電位器二的一個(gè)固定端連接，電位器二的另一個(gè)固定端分別與其自身的滑動(dòng)端及地線連接，電阻二十二的另一端與高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二的輸出端連接，高穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)二的輸入端與正電源輸入端連接，電阻十七的另一端作為末端放大模塊的輸出端與檢波信號(hào)輸出端連接。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的微波溫度補(bǔ)償檢波器，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)一和/或溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)二和/或溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)三為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)電阻及一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻，所述溫度補(bǔ)償電阻與一個(gè)電阻串聯(lián)，另外兩個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)串聯(lián)電路的兩端分別一一對(duì)應(yīng)連接，并分別作為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的兩 端。
【文檔編號(hào)】G05F1/567GK104076859SQ201410305350
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】易增輝, 林洪鋼, 姚宗誠(chéng), 王清文 申請(qǐng)人:成都賽英科技有限公司