检波器分类及应用

检波器在实际工程中大致分为两种用途：一类是同轴或者波导式的作为信号检测的独立设备；另一类类是在微带集成电路中和总电路集成为一个整体，比如功率电平监视、反馈电路中控制电压的获取等。根据它们在不同环境下的应用对性能的要求可以有以下分类。

1）正负峰值检波电路

如果从检波电路对正值、负值信号检波的特性出发分类，常用的检波电路有正峰值、负峰值、电压倍增、偏压负峰值四种电路，分别如图7-20所示。

图7-20　常用的检波电路

正峰值检波电路，如图7-20（a）所示，是可以得到正极性检波输出的检波电路。RF输入信号为振幅一定的载波时，检波输出能得到与载波振幅成比例的正的直流电压。

负峰值检波电路，如图7-20（b）所示，这是肖特基二极管反向连接的检波电路，可以得到负极性的检波输出。

电压倍增检波电路，如图7-20（c）所示，使用两个肖特基二极管的检波电路，可以得到图7-20（b）中检波电路的数倍检波输出。

加有偏置的负峰值检波电路，如图7-20（d）所示，这是肖特基二极管中稍有直流偏置电流流通，在伏安特性的线性部分工作的检波电路，输入高频信号电平较小时，这种电路可以减小失真。

在上面各个检波电路中，与前级的连接电路在使用频带中必须阻抗匹配，否则检波器的灵敏度会降低很多。如果在上面图中不使用扼流圈，用50Ω电阻来代替的话，检波器的灵敏度也会降低，但是检波带宽增加，变成宽频带检波器。

2）窄频带及宽带检波器

如果检波器从检波频带宽窄来分，可分为高灵敏度窄频带检波器和宽带检波器两种。

（1）高灵敏度窄频带检波器

高灵敏度检波器设计的关键因素是检波二极管的选用和匹配电路的设计。在检波二极管的选取上，如果要获得高灵敏度检波，则二极管的截止频率应该满足：

式中，f0为检波二极管的工作频率。

匹配网络的设计好坏直接影响检波器灵敏度的高低，有时为了加宽工作频带，可以使工作频带内有一定的失配。检波管失配将造成灵敏度损失，电压灵敏度的损失可由下式给出：

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式中，Γ为检波器反射系数；β′V为考虑失配影响的电压灵敏度值。

式中，Zd为包络匹配电路的检波器输入阻抗；Z0为信号源阻抗，通常为50Ω。当Γ=0.5时（驻波为3），使得电压灵敏度降低25%。

（2）宽频带检波器

使用检波器测试微波信号时，往往根据需要检波器具有倍频程以上的宽频带特性。前面提到过可以使用失配的设计来获得倍频程量级的检波，但这时候灵敏度也大为降低，输入驻波比比较大，同时检波器将变得对信号源阻抗的变化很灵敏。

基于这些问题，提出一种带有有损电路的宽频带检波器，即在检波管之前并联一个电阻Rm，改变这个电阻的大小，可以在检波灵敏度和宽频带之间做一个折中处理。

图7-21　宽频带检波器原理电路图

通常检波管在工作频率上的阻抗都比较高，所以从图7-21的A面向右的输入阻抗很接近于50Ω。在经过适当的匹配电路即可获得一个或多个倍频程宽度的检波器。在全频带内驻波比接近于1，灵敏度也平坦。

3）补偿型检波电路

如果从对检波器做补偿角度来分的话，现在常见的有对宽频带检波器的补偿电路，以及温度补偿检波器电路，下面逐一介绍。

在上面图7-21所示的宽频带检波器中，因为加入电阻RM进行频带宽度和灵敏度之间的平衡，会使得灵敏度下降比较多，甚至下降一到两个数量级，为了获得多倍频程的性能较好的检波器，就需要加入较为复杂的补偿电路。检波二极管在弱信号时输出电流的直流分量与输入电压成平方律关系，但在Ls和Cj构成串联谐振时，在二极管结上将出现很大的谐振电压，使二极管阻抗降低。这些因素都造成灵敏度与驻波比的大幅度变化，图7-22给出了一种较好的补偿电路。在谐振频率附近，并联支路的匹配电阻RM和补偿电感Ls构成分流，而串联的补偿电阻Rc将有一定压降，从而保持了全频带内的灵敏度和驻波比的均匀度。

如图7-23所示为一种简单的温度补偿检波电路，这种检波器是通过两个反向检波管正负电压的变化来遏制对方检波特性的漂移，即结电阻的变化，从而实现温度补偿。

图7-22　宽频带检波器补偿电路

图7-23　温度补偿检波原理图