[發明專利]一種多功能寬帶檢波電路

在審

• 申請號: 201611011288.8
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106788785A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 范國清;趙愛英;張士斌;韓恒敏;李啟良;尹桂暉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司37252
• 代理人: 肖峰

技術領域

本發明涉及微波測試技術領域，具體涉及一種多功能寬帶檢波電路。

背景技術

寬帶功分檢波電路廣泛應用于信號源、矢量網絡分析儀等儀器和設備中，用來完成信號發射通路的功率監測、自動增益控制等功能，對于檢波電路的工作帶寬、傳輸損耗、體積等提出了很高的要求。

隨著測試技術的不斷發展，對于微波測試儀器的要求是工作頻率越來越高，工作頻段越來越寬，目前采用同軸輸出的微波測試儀器的工作頻率高端要求已經達到70GHz，頻段低端要求也達到250kHz，全波段輸出功率要求達到+20dBm以上(低頻的輸入功率可達+30dBm)，信號通路的諧波要求達到60dBc以上，信號穩幅范圍50dB，如此寬頻帶的射頻信號難以直接產生和處理，必須通過先分段后合成的方式來實現寬帶信號合成，然后還需要寬帶檢波電路來完成環路的穩幅，最終高效率的輸出頻率250kHz～70GHz的寬帶信號。如何找到一種新的方法，既可以完成寬帶頻段的大功率合成又能以較小的檢波損耗傳輸到輸出端，是目前存在的技術難題。

現有技術采用電子開關完成寬帶信號的輸出合成，再單獨使用寬帶功分檢波電路實現信號的傳輸和功分檢波，從而完成整個寬帶信號的頻段合成及穩幅功率輸出，由于需要兩個電路才能完成這樣的功能，不可避免的會造成電路尺寸偏大、功率損耗較大、電路實現難度大、難以實現寬帶應用的缺點，在頻率較高、放大器輸出功率有限的情況下遇到了難以解決的困難。

寬帶頻段合成和功分檢波技術是實現寬帶穩幅信號發生的關鍵技術，多用于合成信號源、矢量網絡分析儀等測試儀器中，如何在信號通路的后端將分頻段處理的信號合成為寬頻段穩幅輸出信號、盡量少的減少功率損耗，是頻段合成和功分檢波技術面臨的主要問題。

現有技術主要是通過頻段合成電路和功分檢波電路兩個電路來實現，其實現原理框圖如圖1所示：其中頻段合成電路有兩種實現方式：

(1)場效應管MMIC開關實現，其工作原理是采用多個場效應管的通斷來實現頻段合成，它的特點是受制于場效應管的半導體自身特性，壓縮點一般，工作帶寬也難以做的很寬，要達到250KHz-70GHz全頻段工作帶寬，管子的尺寸和寄生參數要做的很小，工藝水平要求極高，但是過小的管子尺寸會降低其承受功率，帶寬和功率指標難以兼容。現在僅有美國是德公司的1CG6-8054一款開關芯片達到了250kHz～70GHz帶寬要求，其余最高頻率僅工作到50GHz，該開關的1dB壓縮點(P_-1dB)在100MHz～70GHz頻段為+15dBm，50GHz的傳輸損耗為2.6dB，70GHz的傳輸損耗未給出。該技術可以滿足低功率下的寬帶頻段合成。

(2)采用PIN二極管實現的MMIC開關實現，該技術采用了PIN二極管串并聯方式來擴展帶寬，其承受功率主要由串聯的二極管燒毀功率決定，功率特性稍好于場效應二極管開關，其實現的難度也是帶寬不夠，承受功率有限，要達到70GHz的使用頻率，PIN二極管必須要有很小的寄生參數才能實現，對半導體工藝的要求也極高，但是隨著管子使用頻率的提高，必然會帶來尺寸的減小和管子的功率容量的降低，難以同時滿足目前的實際需求。目前最好的寬帶PIN開關為MA-COM公司的產品，為了獲得良好的寬帶特性，此開關采用了特殊的砷化鋁鉀工藝，覆蓋了50MHz～50GHz的工作頻率范圍，頻率上限可以擴展到70GHz，但性能指標不能保證；最大燒毀功率(遠大于P-1dB)為+23dm，承受功率一般。該技術方式可以滿足50MHz～50GHz的低功率頻段合成。

功分檢波電路有兩種實現方式；

(1)電阻網絡功分檢波，其電路圖如圖2所示，端口一為信號輸入端口，端口二為信號傳輸端口，端口三為功分檢波端口，該類電路工作帶寬很寬,但是傳輸通路損耗較大，一般情況下，為了避免從端口二的反射信號進入到端口3，從而影響端口一功分到端口三通路傳輸信號的檢波電壓，直通通路上電阻至少為50歐姆，僅直通電阻帶來的插入損耗就大于3dB，加上功分損耗和信號通路的介質損耗，整個電阻寬帶功分檢波電路的損耗更大，以直通電阻50歐姆，功分損耗18dB為例，其仿真結果如圖3所示，其中a為直通通路損耗，b為電阻功分通路損耗，直通損耗約為5dB。