专利名称：一种基于相频特性的检波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁场与微波技术领域，特别涉及一种检波器的设计方法。
背景技术：
检波器是利用半导体二极管的非线性特性产生直流或低频电流及电压，用以检测微波功率的器件，在信号检测、辐射计中有重要用途。检波器的原理结构图如图1所示，一般情况下，包括三部分匹配电路、检波器件和低通滤波器。图1中，电感L是检波器的低频通路，如果输入的匹配电路包含低频通路，则不用这个电感。电容C是微波信号通路，如果低通滤波器包含微波信号通路，则不用这个电容。低通滤波器可用集总参数或分布参数来实现，而低通滤波器对检波器的性能有重要影响。目前一种常用的方式是不用低通滤波器，直接用集总参数电容(即图1中的电容 C)作为微波信号通路，即在电容接入点对微波等效短路。使用集总参数时，往往不便考虑集总参数元件(电容)在高频条件下的寄生效应；因而在工作频率较高时，实验结果与设计偏差较大。另外一种是用分布参数电路代替集总参数的电容，再用额外引线作为检波器的输出。图2所示的是采用四分之一波长开路线的分布参数检波器。该技术的原理是分布参数的四分之一波长开路线等效为短路。但是由于引出线的影响，在检波器件的接入点不能保证短路。用三维场仿真软件能够仿真引出线的影响，但仅能仿真检波器的输入反射系数，并不能保证检波器件接入点的短路；也不能进行非线性仿真，以便获得检波灵敏度的仿真结果。用电路仿真软件能够进行非线性仿真，但由于模型的不足，不能准确模拟引出线的影响。对于上述方案的改进上，目前采用低通滤波器代替四分之一波长的终端开路线， 其思路是把微波信号反射回检波器件中重复利用，以增加检波灵敏度。该技术能够通过低通滤波器把微波信号反射回检波器件中再次利用，但并没有考虑反射波与入射波的相位问题，也就是没有考虑反射波和入射波的相互作用；而它们的相互作用可能增加检波灵敏度， 也可能减小检波灵敏度。这种技术仅能保证传输到检波输出端的微波信号尽可能小。从等效电路角度也能说明问题，如图4，其中Z是低通滤波器在微波频率上的等效阻抗。该阻抗会对输入的微波信号电压进行分压，即有效加在检波器件上的电压只是总电压的一部分；而检波器件工作就是靠检波器件上的电压产生检波电流，因而检波电流偏小。 另外，微波信号在检波器件和低通滤波器反射点处的来回反射会由于电路的损耗而消耗微波能量，使检波效率降低。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决现有的检波器的输出端电路对微波信号的影响，提出了一种基于相频特性的检波器。本实用新型的技术方案是一种基于相频特性的检波器，包括匹配电路、检波器件和低通滤波器，匹配电路、检波器件和低通滤波器顺次连接，其特征在于，所述低通滤波器对应的等效原型电路的第一个元件为电容，参考面位于反射系数相位为180度处，并作为器件输出端的接入电路处。进一步的，所述检波器件为检波二极管。本实用新型的有益效果本实用新型提供的基于相频特性的检波器，通过平移参考面至反射系数相位为180度处，保证了该检波器对微波输入信号等效为短路，进而使得输入的微波信号有效作用到检波器件上，避免了信号在输出滤波器和检波器件之间的来回反射或分散加到检波器件上的信号，从而提高信号的利用率，增加检波器的电压灵敏度，改善正切灵敏度。
图1是检波器原理结构示意图。图2是采用四分之一波长开路线的分布参数检波器的结构示意图。图3是采用低通滤波器的分布参数检波器的结构示意图。图4是采用低通滤波器的检波器交流等效电路。图5是本实用新型的基于相频特性的检波器的结构示意图。图6是本实用新型的低通滤波器示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。本实用新型的基于相频特性的检波器的结构示意图如图5所示，包括匹配电路、 检波器件和低通滤波器，匹配电路、检波器件和低通滤波器顺次连接，所述低通滤波器对应的等效原型电路的第一个元件为电容，如图6所示，参考面位于反射系数相位为180度处， 并作为检波器件输出端的接入电路处，即端口 I。这里的检波器件可以为检波二极管。在具体实施中，通过仿真找到反射系数相位为180度处，然后平移参考面至反射系数相位为180度处。要使检波器的输出端，即端口 II，对微波信号等效为短路，实际上是使检波器件输出端在电路的接入点对微波信号全反射，并且反射波与入射波相位差180度，或者说该点反射系数为-1。仿真中用三维场仿真软件对检波器输出电路(低通滤波器)进行仿真，以避免ADS软件中电路模型的不足。低通滤波器的等效原型电路中，第一个元件应为电容，以有利于实现对微波输入信号的短路。完成滤波器的仿真后平移参考面至反射系数相位为 180度处，如图6中从参考面1移到参考面2，再把这个参考面作为检波器件输出端接入电路处，为了保证最优效果，这里该参考面应尽可能靠近滤波器。采用这种方式时把低通滤波器的相频特性作为仿真优化的目标之一，并作为判断检波器带宽的关键因素。由于低通滤波器对微波信号为全反射，在反射系数相位为180度处等效为短路，即图4的等效电路中Z 为零。完成输出电路的仿真后，再按通常的方式进行输入匹配电路、检波灵敏度等参数的仿真。这里也可以不采用低通滤波器，而是用其它方式替代，比如用终端开路的传输线或集总参数的电容，平移参考面至反射系数相位为180度处即可。本实用新型提供的检波器保证了输入的微波信号有效作用到检波器件上，避免了信号在输出滤波器和检波器件之间的来回反射或分散加到检波器件上的信号，从而提高信号的利用率，增加了检波器的电压灵敏度，改善正切灵敏度。实验证明，采用检波器获得了更高的电压灵敏度和更好的正切灵敏度。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。 本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种基于相频特性的检波器，包括匹配电路、检波器件和低通滤波器，匹配电路、检波器件和低通滤波器顺次连接，其特征在于，所述低通滤波器对应的等效原型电路的第一个元件为电容，参考面位于反射系数相位为180度处，并作为检波器件输出端的接入电路处。
2.根据权利要求1所述的基于相频特性的检波器，其特征在于，所述检波器件为检波二极管。
专利摘要本实用新型公开了一种基于相频特性的检波器，包括匹配电路、检波器件和低通滤波器，匹配电路、检波器件和低通滤波器顺次连接，其特征在于，所述低通滤波器对应的等效原型电路的第一个元件为电容，完成滤波器的仿真后平移参考面至反射系数相位为180度处，并将这个参考面作为检波器件输出端的接入电路处。通过平移参考面至反射系数相位为180度处，保证了该检波器对微波输入信号等效为短路，进而使得输入的微波信号有效作用到检波器件上，避免了信号在输出滤波器和检波器件之间的来回反射或分散加到检波器件上的信号，从而提高信号的利用率，增加检波器的电压灵敏度，改善正切灵敏度。
文档编号G01R29/00GK202033427SQ20112008033
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者张永鸿, 樊勇, 许从海, 谢琳砺 申请人:电子科技大学