一种提高微波功率探头灵敏度的电路及方法与流程

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种提高微波功率探头灵敏度的电路，还涉及一种提高微波功率探头灵敏度的方法。

背景技术：

现有的微波功率探头，采用直流差分运放方案，将+、-检波的直流信号作为差分放大器的输入端，通过差分放大方式传输信号。

采用直流差分放大的处理方式，其可处理的最小电平仅到±500nV，小于±500nV的直流信号将被噪声淹没。

如何提高微波功率探头的灵敏度，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种提高微波功率探头灵敏度的电路及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种提高微波功率探头灵敏度的电路，包括两个带衬底的场效应管，第一场效应管漏极接到负检波输出，负检波输出负的电平值；第二场效应管的源极接到正检波输出，正检波输出正的电平值；

开关+信号接到第一场效应管的栅极，开关-信号接到第二场效应管的栅极，开关+信号、开关-信号为频率相同、方向相反的方波信号；

当开关+信号为高电平时，开关-信号为低电平，此刻第一场效应管导通、第二场效应管关闭，交流输出为负检波输出的负电压；当开关+信号为低电平时，开关-信号为高电平，此刻第二场效应管导通、第一场效应管关闭，交流输出为正检波输出的正电压，负检波和正检波轮流输出；

第一场效应管的源极与第二场效应管的漏极接在一起，将负检波和正检波两路直流信号转换为一路交流信号；

第一场效应管和第二场效应管的衬底接到一负电压，该负电压低于源极电压。

可选地，所述负检波通过第一偏置电阻接地，所述正检波通过第二偏置电阻接地。

可选地，所述第一偏置电阻和所述第二偏置电阻的阻值为10kΩ。

可选地，所述负检波通过第一滤波电容接地，所述正检波通过第二滤波电容接地。

可选地，所述第一滤波电容和第二滤波电容的容值为0.01uF。

可选地，所述负检波与所述开关-信号之间通过第三电容连接，所述正检波与所述开关+信号之间通过第四电容连接，所述开光-信号与所述交流输出之间通过第五电容连接，第三电容、第四电容、第五电容的容值为pF级。

可选地，所述第三电容为1pF，所述第四电容为1.8pF，所述第五电容为1pF。

本发明还提出了一种提高微波功率探头灵敏度的方法，将第一场效应管漏极接到负检波输出，负检波输出负的电平值；将第二场效应管的源极接到正检波输出，正检波输出正的电平值；

开关+信号接到第一场效应管的栅极，开关-信号接到第二场效应管的栅极，开关+信号、开关-信号为频率相同、方向相反的方波信号；

当开关+信号为高电平时，开关-信号为低电平，此刻第一场效应管导通、第二场效应管关闭，交流输出为负检波输出的负电压；当开关+信号为低电平时，开关-信号为高电平，此刻第二场效应管导通、第一场效应管关闭，交流输出为正检波输出的正电压，负检波和正检波轮流输出；

第一场效应管的源极与第二场效应管的漏极接在一起，将负检波和正检波两路直流信号转换为一路交流信号；

第一场效应管和第二场效应管的衬底接到低于一负电压，该负电压低于源极电压。

可选地，所述负检波通过第一偏置电阻接地，所述正检波通过第二偏置电阻接地；

所述负检波通过第一滤波电容接地，所述正检波通过第二滤波电容接地；

所述负检波与所述开关-信号之间通过第三电容连接，所述正检波与开关+信号之间通过第四电容连接，所述开光-信号与所述交流输出之间通过第五电容连接，第三电容、第四电容、第五电容的容值为pF级。

可选地，所述第一偏置电阻和所述第二偏置电阻的阻值为10kΩ；

所述第一滤波电容和第二滤波电容的容值为0.01uF；

所述第三电容为1pF，所述第四电容为1.8pF，所述第五电容为1pF。

本发明的有益效果是：

相对于直流差分放大的处理方式，本发明能够提高微波功率探头的灵敏度，可分辨出±100nV的小信号。

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为本发明一种提高微波功率探头灵敏度的电路的电路图。

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。

本发明提出了一种提高微波功率探头灵敏度的电路，采用简单的电路结构，将直流信号转换为交流信号，增强信号在传输中抵抗噪声干扰的能力，提高了功率测量灵敏度。本发明采用将直流转换为交流的处理方法，相对于直流差分运放方案，灵敏度提高了5倍

本发明提出了一种提高微波功率探头灵敏度的电路，如图1所示，包括两个带衬底的场效应管V1、V2，为了达到更好的平衡性，场效应管V1、V2选用集成的四DMOSFET模拟开关阵列中的两个。

第一场效应管V1的d端(漏极)接到负检波输出，负检波输出负的电平值，当输入-70dBm信号，负检波为-100nV左右，输入+20dBm信号，负检波为-1.4V左右；第二场效应管V2的s端(源极)接到正检波输出，正检波输出正的电平值，当输入-70dBm信号，正检波为+100nV左右，输入+20dBm信号，正检波为+1.4V左右。

开关+信号、开关-信号分别控制V1、V2的导通或者关闭，开关+信号、开关-信号分别接到V1、V2的g端(栅极)，开关+信号、开关-信号为频率相同、方向相反的方波信号，本发明的一个具体实施例中，开关+信号、开关-信号是频率为400Hz、开关比为1∶1的方波信号。开关+信号、开关-信号的高电平为+7V、低电平为-3V，当开关+信号为+7V时，开关-信号为-3V，此刻第一场效应管V1导通、第二场效应管V2关闭，交流输出为负检波输出的负电压；当开关+信号为-3V时，开关-信号为+7V，此刻第二场效应管V2导通、第一场效应管V1关闭，交流输出为正检波输出的正电压，负检波和正检波轮流输出。第一场效应管V1的s端与第二场效应管V2的d端接在一起，将两路直流信号转换为一路交流信号，交流信号在通道传输中具有更强的抗噪声干扰能力，大大提高信号的灵敏度。

第一场效应管V1、第二场效应管V2的b端(衬底)接到负电压V-，V-为-3V。场效应管作为开关管，通常将衬底和源极接在一起，但是本发明中将衬底接到一个低于源极的固定电平上，其抗噪声干扰的能力更强。

负检波通过第一偏置电阻R1接地，正检波通过第二偏置电阻R2接地，R1、R2为检波输出的偏置电阻，其阻值为10kΩ。

负检波通过第一滤波电容C1接地，正检波通过第二滤波电容C2接地，C1、C2为直流检波信号的滤波电容，其容值为0.01uF。

负检波与开关-信号之间通过第三电容C3连接，正检波与开关+信号之间通过第四电容C4连接，开光-信号与交流输出之间通过第五电容C5连接，C3、C4、C5的作用是在开关瞬间抑制冲击响应，其容值为pF级，例如：C3为1pF，C4为1.8pF，C5为1pF。

本发明还提出了一种提高微波功率探头灵敏度的方法，该方法的工作原理与上述电路的工作原理相同，这里不再赘述。

相对于直流差分放大的处理方式，本发明能够提高微波功率探头的灵敏度，可分辨出±100nV的小信号。

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。