[实用新型]一种基于相频特性的检波器

说明书

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。

附图说明

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。