[发明专利]一种多功能宽带检波电路

说明书

技术领域

本发明涉及微波测试技术领域，具体涉及一种多功能宽带检波电路。

背景技术

宽带功分检波电路广泛应用于信号源、矢量网络分析仪等仪器和设备中，用来完成信号发射通路的功率监测、自动增益控制等功能，对于检波电路的工作带宽、传输损耗、体积等提出了很高的要求。

随着测试技术的不断发展，对于微波测试仪器的要求是工作频率越来越高，工作频段越来越宽，目前采用同轴输出的微波测试仪器的工作频率高端要求已经达到70GHz，频段低端要求也达到250kHz，全波段输出功率要求达到+20dBm以上(低频的输入功率可达+30dBm)，信号通路的谐波要求达到60dBc以上，信号稳幅范围50dB，如此宽频带的射频信号难以直接产生和处理，必须通过先分段后合成的方式来实现宽带信号合成，然后还需要宽带检波电路来完成环路的稳幅，最终高效率的输出频率250kHz～70GHz的宽带信号。如何找到一种新的方法，既可以完成宽带频段的大功率合成又能以较小的检波损耗传输到输出端，是目前存在的技术难题。

现有技术采用电子开关完成宽带信号的输出合成，再单独使用宽带功分检波电路实现信号的传输和功分检波，从而完成整个宽带信号的频段合成及稳幅功率输出，由于需要两个电路才能完成这样的功能，不可避免的会造成电路尺寸偏大、功率损耗较大、电路实现难度大、难以实现宽带应用的缺点，在频率较高、放大器输出功率有限的情况下遇到了难以解决的困难。

宽带频段合成和功分检波技术是实现宽带稳幅信号发生的关键技术，多用于合成信号源、矢量网络分析仪等测试仪器中，如何在信号通路的后端将分频段处理的信号合成为宽频段稳幅输出信号、尽量少的减少功率损耗，是频段合成和功分检波技术面临的主要问题。

现有技术主要是通过频段合成电路和功分检波电路两个电路来实现，其实现原理框图如图1所示：其中频段合成电路有两种实现方式：

(1)场效应管MMIC开关实现，其工作原理是采用多个场效应管的通断来实现频段合成，它的特点是受制于场效应管的半导体自身特性，压缩点一般，工作带宽也难以做的很宽，要达到250KHz-70GHz全频段工作带宽，管子的尺寸和寄生参数要做的很小，工艺水平要求极高，但是过小的管子尺寸会降低其承受功率，带宽和功率指标难以兼容。现在仅有美国是德公司的1CG6-8054一款开关芯片达到了250kHz～70GHz带宽要求，其余最高频率仅工作到50GHz，该开关的1dB压缩点(P_-1dB)在100MHz～70GHz频段为+15dBm，50GHz的传输损耗为2.6dB，70GHz的传输损耗未给出。该技术可以满足低功率下的宽带频段合成。

(2)采用PIN二极管实现的MMIC开关实现，该技术采用了PIN二极管串并联方式来扩展带宽，其承受功率主要由串联的二极管烧毁功率决定，功率特性稍好于场效应二极管开关，其实现的难度也是带宽不够，承受功率有限，要达到70GHz的使用频率，PIN二极管必须要有很小的寄生参数才能实现，对半导体工艺的要求也极高，但是随着管子使用频率的提高，必然会带来尺寸的减小和管子的功率容量的降低，难以同时满足目前的实际需求。目前最好的宽带PIN开关为MA-COM公司的产品，为了获得良好的宽带特性，此开关采用了特殊的砷化铝钾工艺，覆盖了50MHz～50GHz的工作频率范围，频率上限可以扩展到70GHz，但性能指标不能保证；最大烧毁功率(远大于P-1dB)为+23dm，承受功率一般。该技术方式可以满足50MHz～50GHz的低功率频段合成。

功分检波电路有两种实现方式；

(1)电阻网络功分检波，其电路图如图2所示，端口一为信号输入端口，端口二为信号传输端口，端口三为功分检波端口，该类电路工作带宽很宽,但是传输通路损耗较大，一般情况下，为了避免从端口二的反射信号进入到端口3，从而影响端口一功分到端口三通路传输信号的检波电压，直通通路上电阻至少为50欧姆，仅直通电阻带来的插入损耗就大于3dB，加上功分损耗和信号通路的介质损耗，整个电阻宽带功分检波电路的损耗更大，以直通电阻50欧姆，功分损耗18dB为例，其仿真结果如图3所示，其中a为直通通路损耗，b为电阻功分通路损耗，直通损耗约为5dB。