一种基于InPHBT工艺的超宽带分布式功率检波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于InP HBT工艺的超宽带分布式功率检波器，属于射频微波技术领域，本发明专利技术设计的能够直接应用于直检系统；输入阻抗为50Ω，采用两级分布式匹配结构实现了5GHz~44GHz的超宽带匹配，通过行波结构吸收有源器件负载电容，实现整个频带内输入回波损耗小于

【技术实现步骤摘要】
一种基于InP HBT工艺的超宽带分布式功率检波器


[0001]本专利技术涉及一种基于InP HBT（磷化铟异质结双极晶体管）工艺的超宽带分布式功率检波器,属于射频微波


技术介绍

[0002]检波器作为功率检测系统的核心电路之一，主要作用是进行功率的检测，被广泛应用于气象雷达、辐射计、高度表等进行空间电磁波的探测设备中，其特征直接影响整个系统工作的安全可靠性和性能指标。传统的功率检波器是利用二极管实现功率检测，但由于二极管具有较低的灵敏度、有限的线性动态范围等缺陷，无法满足系统对于灵敏度和线性动态范围的要求。

技术实现思路

[0003]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种基于InP HBT超宽带分布式功率检波器，运用微波到直流的直检技术，能够在超带宽的范围内进行功率检测，具有高的灵敏度和良好的线性动态范围性能。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种基于InP HBT工艺的超宽带分布式功率检波器，包括：检波模块、参考模块和偏置模块，所述检波模块包括第一HBT管Q1、第二HBT管Q2、第三HBT管Q3、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；所述参考模块包括第四HBT管Q4、第五HBT管Q5、第六HBT管Q6、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第四电容C4；所述第一HBT管Q1的基极与第四电感L4的一端连接，第一HBT管Q1的集电极分别接第一电阻R1的一端、第二HBT管Q2的集电极以及第二电阻R2的一端，所述第二HBT管Q2的基极接第五电感L5的一端，所述第四电感L4的另一端分别连接第一电感L1的一端、第二电感L2的一端，第一电感L1的另一端通过第一电容C1与输入功率信号IN连接，第五电感L5的另一端分别接第二电感L2的另一端、第三电感L3的一端，第三电感L3的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接第九电阻R9的一端，第五电阻R5的另一端通过第二电容C2连接到地；所述偏置模块接入第四电阻R4和第九电阻R9的公共端；第一电阻R1的另一端连接电源电压V
DD；
所述第三HBT管Q3的基极接第二电阻R2的另一端，第三HBT管Q3的基极还通过第三电容C3连接到地，第三HBT管Q3的集电极连接电源电压V
DD
，第三HBT管Q3的发射极经第三电阻R3后接地，第三HBT管Q3的发射极还连接所述检波模块的输出V
det
；所述第四HBT管Q4的基极分别接第五HBT管Q5的基极、第九电阻R9的另一端，第四HBT管Q4的集电极分别接第七电阻R7的一端、第五HBT管Q5的集电极，第四HBT管Q4的集电极还通过第六电阻R6连接电源电压V
DD
；
所述第六HBT管Q6的基极接第七电阻R7的另一端，所述第六HBT管Q6的基极还通过第四电容C4接地，第六HBT管Q6的集电极接电源电压V
DD
，第六HBT管Q6的发射极经第八电阻R8后接地，第六HBT管Q6的发射极还接所述参考模块的输出V
ref
；所述第一HBT管Q1的发射极、第二HBT管Q2的发射极、第四HBT管Q4的集电极以及第五HBT管Q5的发射极均接地。
[0005]采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术能够直接应用于直检系统；输入阻抗为50Ω，采用两级分布式匹配结构实现了5GHz~44GHz的超宽带匹配，通过行波结构吸收有源器件负载电容，实现整个频带内输入回波损耗小于
‑
15dB；输出级采用射极跟随器结构减小了输出负载对内部电路的牵引，同时改善了检波速度；另外检波支路与参考支路采用对称结构，减小了共模干扰和温度变化对V
ref
‑
V
det
输出的影响。本专利技术提供的检波器电路，具有高的灵敏度和良好的线性动态范围性能。
附图说明
[0006]图1为本专利技术提出一种基于InP HBT工艺的超宽带分布式功率检波器的架构图。
[0007]图2为本专利技术提出一种基于InP HBT工艺的超宽带分布式功率检波器的实际电路图。
[0008]图3为实施例中得到的输入回波损耗随频率变化的仿真图。
[0009]图4为实施例中输出电压差的大小随输入功率变化的仿真图。
具体实施方式
[0010]以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0011]如图1所示为本专利技术提出一种基于InP HBT工艺的超宽带分布式功率检波器的架构图，由检波模块、参考模块和偏置模块组成。
[0012]图2为实际电路图，检波模块由输入匹配电路、检波支路、输出滤波电路和输出驱动电路组成。本专利技术中的输入匹配电路由第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2组成，采用两级分布式匹配结构，将第一HBT管Q1与第二HBT管Q2的输入输出电容吸收进分布式结构中，通过多级LC谐振实现宽带范围内良好的阻抗匹配，通过输入级的匹配电路设计实现较低的回波损耗，改善了检波器输出电压与输入功率曲线在整个频带内的平坦度性能指标，从而达到了在5GHz~44GHz的超宽带输入功率的检波。
[0013]检波支路采用两级工作在B类区的第一HBT管Q1、第二HBT管Q2的非线性特性实现检波功能。射频信号经管芯基极输入，集电极输出。输出电流经过负载第一电阻R1转换成电压，再经过由第二电阻R2和第三电容C3组成低通滤波电路，得到其中与输入电压幅度的平方成正比的分量。其中由第一HBT管Q1和第二HBT管Q2组成的两级输出共用负载，目的是提高输入信号功率到输出电压的转换增益，从而提高检波电压灵敏度。
[0014]输出驱动电路采用射极跟随器结构，由第三HBT管Q3和第三电阻R3组成，第三HBT管Q3工作在正半周期的线性区。在不损失输出检波电压幅度的情况下，实现高输出阻抗到低输出阻抗的转换，提高电路驱动能力的同时减小负载变化对检波器的牵引。
[0015]本专利技术中参考模块由参考支路、输出滤波电路和输出驱动电路组成，参考模块和检波模块对称，这里不再进行详细描述。参考模块的目的是提供一个不随输入信号功率变化的参考输出电压Vref，减小共模干扰和温度变化对Vref
‑
Vdet输出的影响。参考输出电压Vref与检波输出电压Vdet作差从而得到检波电压Vref
ꢀ‑
Vdet。该电压取对数后与输入信号功率Pin成线性关系，即检波电压Vref
ꢀ‑
Vdet与输入信号功率Pin成线性关系。
[0016]本实施例得到的输入回波损耗随频率变化关系如图3所示，从图中可以看出，在频率由5GHz变化到45GHz时，其输入回波损耗S11低于
‑
15dB，说明输入匹配电路匹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于InP HBT工艺的超宽带分布式功率检波器，其特征在于，包括：检波模块、参考模块和偏置模块，所述检波模块包括第一HBT管Q1、第二HBT管Q2、第三HBT管Q3、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；所述参考模块包括第四HBT管Q4、第五HBT管Q5、第六HBT管Q6、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第四电容C4；所述第一HBT管Q1的基极与第四电感L4的一端连接，第一HBT管Q1的集电极分别接第一电阻R1的一端、第二HBT管Q2的集电极以及第二电阻R2的一端，所述第二HBT管Q2的基极接第五电感L5的一端，所述第四电感L4的另一端分别连接第一电感L1的一端、第二电感L2的一端，第一电感L1的另一端通过第一电容C1与输入功率信号IN连接，第五电感L5的另一端分别接第二电感L2的另一端、第三电感L3的一端，第三电感L3的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接第九电阻R9的一端，第五电阻R5的另一端通过第二电容C2连接到地；所述偏置模块接入第四电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宗伟，潘晓枫，
申请(专利权)人：中电国基南方集团有限公司，
类型：发明
国别省市：