[发明专利]一种用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器

说明书

技术领域

本发明属于通信接收领域，具体涉及一种用于低频至超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，它能适用于射电天文总強度辐射计的接收设备。

背景技术

在通信接收设备及广播接收设备中，作为高频载波调制检出必不可少的一环是检波器。检波器的种类很多，但最广泛使用的还是二极管检波器，特别是锗二极管检波器，简单价廉、检波阀值低(0.1V-0.2V)、有足敷使用的检波线性，从而使其在通信接收设备及广播接收设备中特别是民用调幅收音机中得到了广泛的使用。但是其致命的缺点是锗二极管检波器的温度系数较大，这一缺点在收音机中并无大碍，锗二极管检波器的温度系数较大导致的检波输出的温度漂移几乎不会影响声音的收听。但在精密接收设备，特别是在射电天文总強度辐射计接收设备中，因检波输出的温度漂移将造成天体射电辐射总強度接收的严重误差。例如在太阳射电总強度接收中，每天8-10小时的连续观测，在日温差变化较大时，在非恒温使用环境下，若不采用定时定标校准，可造成15-20％的输出变化，显然，这是无法接受的。在射电天文总強度辐射计接收设备中，因辐射计灵敏度与系统接收带宽的平方根成反比，灵敏度越高则要求其系统接收瞬时带宽越宽，300MHz的瞬时带宽并不罕见，为此对射电天文总強度辐射计接收设备检波器的响应频带也要达到300MHz或更高，这已经到了超高频频段，因此必须采用超高频硅二极管充任检波。但采用硅二极管检波器，虽然带宽可以提高、检波输出温漂也可减小近一个数量级，但是，硅二极管的检波阀值较高(0.6V-0.8V)，这将对检波器前的放大设备提出更高的输出电平要求，1db增益压缩点输出电平需达到12dbm，而锗二极管仅需不到0dbm；且硅二极管的平方律区域比较窄小，使得由射电天文总強度辐接收设备的电压输出值反推输入功率强度的处理变得复杂而必须分段校正，计算繁杂，因而不受观测人员欢迎。采用更复杂的电路可以实现低温漂低阀值和平方律特性，但在超高频段或上升速率较高时多数是不行的，且价格昂贵、电路复杂，因而使用极少。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于低频至超高频段的宽带倍压二极管检波器，其特征是：采用超高频硅晶体三极管，将C、B极短接，利用其EB结构成超高频二极管；

将上述结构的4个三极管的4个CB结均单独短接而构成4个由EB结组成的二极管，并两两串接，组成双差分对管的双EB结倍压检波器。

将上述超高频硅晶体三极管封装于同一管壳内，设置在同一硅基片上，其4管的电流放大系数β的不对称性必须在5％以内。

检波负载电阻的阻值为2～4K。

所说EB结二极管的偏置电阻，在+5V供电时，取3～4K。

在检波输出端设有运算放大器构成的带有温补偏置的单位增益同相放大器，其偏置电压来自双差分对管中作为温补偏置的串联二极管对，其偏置电压1.4～1.5V，并具有与检波输出残余偏置同样的温度系数ΔV_be。

由于采用超高频硅晶体三极管，将C、B极短接，利用其EB结构成超高频二极管；将上述4个三极管的4个CB结均单独短接而构成4个由EB结组成的二极管，并两两串接，组成双差分对管的双EB结倍压检波器，这样两对双EB结二极管的2×V_be是对称的，由一对EB结二极管对另一对EB结二极管进行偏置补偿及温度补偿，两者的2×V_be电压值及相应的温度系数T_vbe相同且处于同一封装甚至同一芯片上其温度可以认为相等，故其因室温变化引起的变化ΔV_be也相等，从而就可以降低倍压检波器的检波阀值并补偿其温度漂移。采用EB结的原因是：一般来说，EB结的频率特性优于CB结且EB结的对称性优于CB结；

将上述超高频硅晶体三极管封装于同一管壳内，最好是同一硅基片上的双差分晶体三极管，其4管电流放大系数β的不对称性在5％以内(最好在1-2％以内)。需要注意的是倍压检波器的检波负载电阻R_D的阻值大小影响到检波线性度及其动态范围，由于不同晶体管的特性不一，我们曾对检波负载电阻的阻值做过试验，发觉其在1K～5K之间较佳，我们通常取为2～4K。温度补偿EB结二极管对的偏置电阻大小对温度补偿效果也有影响，通常我们取温度补偿EB结二极管对的偏置电流为I_eb＝I_Cmax/β，式中β为测出的电流放大系数；则偏置电阻R_B＝V_C-2V_be/I_eb。在+5V供电时，我们通常取3～4K。