目前,集成射頻檢波器現(xiàn)已得到了廣泛的應(yīng)用,而且每當(dāng)要求更高的靈敏度和穩(wěn)定性時,集成射頻檢波器有代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管檢波器的趨向。

從調(diào)幅波中恢復(fù)調(diào)制信號的電路,也可稱為幅度解調(diào)器。與調(diào)制器一樣,檢波器必須使用非線性元件,因而通常含有二極管或非線性放大器。

利用非線性特性平方項(xiàng)檢測調(diào)幅波幅。非線性器件可以是二極管或三極管。早期的調(diào)幅接收機(jī)多采用三極管,利用柵極非線性特性實(shí)現(xiàn)檢波后,再利用三極管放大特性加以放大。這種電路比較簡單,但有用信號的二次諧波非線性失真和調(diào)幅系數(shù)ma成正比;ma越大,失真越嚴(yán)重。這種檢波器 在調(diào)幅接收機(jī)已不采用,二極管平方律檢波器有時用于微波功率測量儀器中。

包絡(luò)檢波器

圖1是典型的包絡(luò)檢波電路。由中頻或高頻放大器來的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號ua(t)加在L1C1回路兩端。經(jīng)檢波后在負(fù)載RLC上產(chǎn)生隨ua(t)的包絡(luò)而變化的電壓u(t),其波形如圖2所示。這種檢波器的輸出u(t)與輸入信號ua(t)的峰值成正比,所以又稱峰值檢波器。

包絡(luò)檢波器的工作原理可用圖2的波形來說明。在t1電容C通過二極管正向電阻ri充電,u(t)增大;在t2

同步檢波器

圖3為同步檢波器的框圖。模擬相乘器的一個輸入為一單頻調(diào)制的單邊帶調(diào)幅信號,即us(t)=Umcos(ωct+Ωmt),其中ωc為載波信號角頻率,Ωm為調(diào)制信號角頻率;另一輸入是本機(jī)產(chǎn)生的相干信號,即uc(t)=Uccosωct,則乘法器的輸出電壓u0(t)與uS(t)和uc(t)的乘積成正比,即

u0(t)=Kus*(t)uc(t)

式中K為一比例常數(shù)。u0(t)中包括兩項(xiàng),一項(xiàng)為高頻項(xiàng)(2ωc+Ωm),另一項(xiàng)為低頻項(xiàng)(Ωm)。通過低通濾波器后將高頻項(xiàng)濾除,即得到與調(diào)制波成對應(yīng)關(guān)系的輸出。uc(t) 通常可用本地振蕩器或鎖相環(huán)產(chǎn)生。同步檢波器的抗干擾性能比包絡(luò)檢波器優(yōu)越,但是它的電路比較復(fù)雜。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步,這種解調(diào)方法的應(yīng)用日益廣泛。

分量檢波器是常規(guī)地震檢波器,檢波器內(nèi)裝有一個單一方向的傳感器,以記錄質(zhì)點(diǎn)振動速度向量的某個分量,是該方向上縱波、橫波、轉(zhuǎn)換波在該方向的向量集合。

三分量檢波器

三分量檢波器是多波勘探時使用的特種檢波器。與單分量的常規(guī)地震檢波器不同,每個檢波器內(nèi)裝有三個互相垂直的傳感器,以記錄質(zhì)點(diǎn)振動速度向量的三個分量,用于同時記錄縱波、橫波、轉(zhuǎn)換波。

檢波器拖纜

按照一定的間距集成,記錄縱波。帶寬,20Hz到16KHz,可用于混凝土檢測,或淺層精細(xì)地震勘查的新型免插拔檢波器。

射頻信號頻率也許是選擇檢波器時最先考慮的參數(shù)。檢波器的速度必須快到足以提取信號的幅度。它也必須能在相當(dāng)大的頻率范圍內(nèi)提供恒定的響應(yīng)。比如,用于測量GSM移動電話傳輸功率的檢波器必須在880MHz 到915MHz的范圍內(nèi)有相同的靈敏度。為滿足這一要求,兩個內(nèi)部的參數(shù)至關(guān)重要:靈敏度(或增益)變化與頻率之比,以及輸入阻抗匹配。NCS5002是一個頻率響應(yīng)優(yōu)化的完美實(shí)例(圖1)。輸入匹配元件已經(jīng)集成在器件中,以保證極低的VSWR。該器件基于寬帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可在從100MHz和以下到最高3GHz的范圍內(nèi)工作。這兩個特性保證了頻率范圍內(nèi)的變化極小,而且由于其不要求額外的校準(zhǔn),因此簡化了設(shè)計(jì)。

靈敏度和線性

靈敏度是指在非常低的輸入信號加到輸入時,檢波器返回有用信息的能力。所以靈敏度的定義與用于處理信號的ADC/DAC分辨率緊密聯(lián)系在一起。如果檢波器連接到一個具有1mV分辨率的ADC,設(shè)計(jì)師將檢查其想要檢測的信號電平在檢波器輸出端是否大于1mV。靈敏度越高,檢波器越好,但僅僅通過提高增益并不能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。當(dāng)可能有大的信號變化時,最大的輸入信號必須同樣具有適當(dāng)?shù)木�確度,這就要求有良好的動態(tài)范圍。出于這一原因,檢波器被分為兩大類:線性和非線性檢波器。對于幅度調(diào)制的解調(diào)或者當(dāng)設(shè)計(jì)師無法校準(zhǔn)檢波曲線時,要求好的線性。NCS5000描述了這類器件。補(bǔ)償肖特基二極管檢波器提供極高的線性(圖2)。由于這是一個單位增益器件,可以直接讀出檢測的電壓,其特性具有可重復(fù)性,不需要校準(zhǔn)。當(dāng)要求大檢測范圍或高靈敏度時,不能再使用單位增益器件。檢測的信號必須放大。缺點(diǎn)是最大的輸入信號也放大了,這可能造成檢波器飽和。最佳解決方案是非線性放大。對于最小的輸入電平,增益最大。檢測的信號接近飽和電壓時增益變小。因?yàn)槠骷�不是線性的,只需要最小的校準(zhǔn)。市場上有很多非線性檢波器,從用昂貴射頻工藝制造的真正對數(shù)檢波器到單片線性檢波器應(yīng)有盡有,考慮到了動態(tài)范圍和復(fù)雜度。NCS5002是單片線性檢波器的一個例子。非線性檢波器可以在-30dBm 到+20dBm之間工作,而且因?yàn)樘匦郧�線分為兩個線性部分,因此校準(zhǔn)也比較簡單。

檢波器也可以從高頻信號中選出音頻信號。