一种用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器制造技术

一种用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，它采用超高频硅晶体三极管，将Ｃ、Ｂ极短接，利用其ＥＢ结构成超高频二极管；将上述４个三极管的４个ＣＢ结均单独短接而构成４个由ＥＢ结组成的二极管，并两两串接，组成双差分对管的双ＥＢ结倍压检波器，其优点是频率上限可达３００ＭＨｚ或更高些、低温漂、检波线性好、动态范围大、输出检波电压高、检波阀值低，因而对检波前系统输出电平要求不高，大大拓宽了射电天文总强度辐接收设备的动态范围。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于通信接收领域，具体涉及一种用于超高频段的温度补偿倍压二极 管检波器，它能适用于射电天文总強度辐射计的接收设备。
技术介绍
在通信接收设备及广播接收设备中，作为高频载波调制检出必不可少的一环是检 波器。检波器的种类很多，但最广泛使用的还是二极管检波器，特别是锗二极管检波器，简 单价廉、检波阀值低(O. 1V-0. 2V)、有足敷使用的检波线性，从而使其在通信接收设备及广 播接收设备中特别是民用调幅收音机中得到了广泛的使用。但是其致命的缺点是锗二极 管检波器的温度系数较大，这一缺点在收音机中并无大碍，锗二极管检波器的温度系数较 大导致的检波输出的温度漂移几乎不会影响声音的收听。但在精密接收设备，特别是在射 电天文总強度辐射计接收设备中，因检波输出的温度漂移将造成天体射电辐射总強度接收 的严重误差。例如在太阳射电总強度接收中，每天8-10小时的连续观测，在日温差变化较 大时，在非恒温使用环境下，若不采用定时定标校准，可造成15-20 %的输出变化，显然，这 是无法接受的。在射电天文总強度辐射计接收设备中，因辐射计灵敏度与系统接收带宽 的平方根成反比，灵敏度越高则要求其系统接收瞬时带宽越宽，300MHz的瞬时带宽并不罕 见，为此对射电天文总強度辐射计接收设备检波器的响应频带也要达到300MHz或更高，这 已经到了超高频频段，因此必须采用超高频硅二极管充任检波。但采用硅二极管检波器， 虽然带宽可以提高、检波输出温漂也可减小近一个数量级，但是，硅二极管的检波阀值较高 (0. 6V-0. 8V)，这将对检波器前的放大设备提出更高的输出电平要求，Idb增益压缩点输出 电平需达到12dbm，而锗二极管仅需不到Odbm ；且硅二极管的平方律区域比较窄小，使得由 射电天文总強度辐接收设备的电压输出值反推输入功率强度的处理变得复杂而必须分段 校正，计算繁杂，因而不受观测人员欢迎。采用更复杂的电路可以实现低温漂低阀值和平方 律特性，但在超高频段或上升速率较高时多数是不行的，且价格昂贵、电路复杂，因而使用 极少。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供一种用于超高频段的温度补偿倍压二 极管检波器，其特征是采用超高频硅晶体三极管，将C、B极短接，利用其EB结构成超高频 二极管；将上述结构的4个三极管的4个CB结均单独短接而构成4个由EB结组成的二极 管，并两两串接，组成双差分对管的双EB结倍压检波器。将上述超高频硅晶体三极管封装于同一管壳内，设置在同一硅基片上，其4管的 电流放大系数β的不对称性必须在5%以内。检波负载电阻的阻值为2 4Κ。所说EB结二极管的偏置电阻，在+5V供电时，取3 4Κ。在检波输出端设有运算放大器构成的带有温补偏置的单位增益同相放大器，其偏 置电压来自双差分对管中作为温补偏置的串联二极管对，其偏置电压1. 4 1. 5V，并具有与检波输出残余偏置同样的温度系数δα^。由于采用超高频硅晶体三极管，将C、B极短接，利用其EB结构成超高频二极管； 将上述4个三极管的4个CB结均单独短接而构成4个由EB结组成的二极管，并两两串接， 组成双差分对管的双EB结倍压检波器，这样两对双EB结二极管的2 X Vbe是对称的，由一对 EB结二极管对另一对EB结二极管进行偏置补偿及温度补偿，两者的2XVb。电压值及相应 的温度系数Tvb。相同且处于同一封装甚至同一芯片上其温度可以认为相等，故其因室温变 化引起的变化AVbe也相等，从而就可以降低倍压检波器的检波阀值并补偿其温度漂移。采 用EB结的原因是一般来说，EB结的频率特性优于CB结且EB结的对称性优于CB结；将上述超高频硅晶体三极管封装于同一管壳内，最好是同一硅基片上的双差分晶 体三极管，其4管电流放大系数β的不对称性在5%以内(最好在1-2%以内)。需要注意 的是倍压检波器的检波负载电阻Rd的阻值大小影响到检波线性度及其动态范围，由于不同 晶体管的特性不一，我们曾对检波负载电阻的阻值做过试验，发觉其在IK 5Κ之间较佳， 我们通常取为2 4Κ。温度补偿EB结二极管对的偏置电阻大小对温度补偿效果也有影响， 通常我们取温度补偿EB结二极管对的偏置电流为Ieb = Ι。_/β，式中β为测出的电流放 大系数；则偏置电阻Rb = Vc-2Vbe/Iebo在+5V供电时，我们通常取3 4K。还必须指出三点A.检波器前的耦合电容(^应为整个检波器工作频带内低损耗、 低寄生参数，如果工作频带由低频直到超高频，建议用大容量无极性薄膜无感电容和无引 线高频陶瓷独石电容构成的组合电容；B.同样的，检波负载电阻的旁路电容Q3也如上述。 且尚须注意Rd*Cd < l/fL,式中&为检波器工作频带的低频截止频率。当Rd*Cd值可与总強 度辐接收设备的系统积分时间常数相比较时尚须计入系统积分时间常数之内。C.上述原 则同样的适用于温度补偿EB结二极管对的偏置电阻的旁路电容CB，只是此时Rb*Cb << 1/ 4。大容量无极性薄膜无感电容可改用固体钽电容。另外，使用硅晶体三极管双差分对管构成的低温漂低阀值倍压二极管检波器虽然 降低了检波阀值，但在其检波输出中仍有约0. 14 0. 15V的残余偏置，为了使零输入对应 零输出，我们又在检波输出端增加了由精密运算放大器构成的带有温补偏置的单位增益 同相放大器，其偏置电压来自双差分对管中作为温补偏置的串联二极管对，其偏置电压约 1. 4 1. 5V，具有与检波输出残余偏置同样的温度系数AVte,从而实现很好的温度补偿。本技术的优点及显著效果1.频率上限可达300MHz或更高些；2.低温漂，以 它作为检波器的射电天文总強度辐接收设备的漂移可低达10_3 10_4/每小时(在室温条 件下)；3.倍压检波，输出检波电压高，相当于提高了检波效率；4.检波阀值低，与锗二极管 相当(0. 1 0.2V)或更低些，因而对检波前系统输出电平要求不高；5.检波线性好，5%线 性区可自0.05V 2. 5V以上；6.动态范围大，30-40db或更大些)，大大拓宽了射电天文总 強度辐接收设备的动态范围。附图说明图IA是锗(Ge) 二极管的检波特性示意图，图IB是硅(Si) 二极管的检波特性示 意图，显示两种二极管的不同的检波特性；图2A是CB结短接后的硅NPN三极管，图2B是显示CB结短接后的硅NPN三极管 其EB结等效于一个二极管的示意4图3A是是带偏置补偿的硅单二极管检波器原理图，图3B是显示其检波阀值降低 的示意图；图4A是NPN硅三极管双差分对管经过把每一个三极管的CB极短接及两两相连后 的示意图，图4B是显示其等效为两对特性非常相似的串联二极管组的示意图；图5A是图4A加接必要的电阻电容后构成的低温漂低检波阀值倍压检波器电原理 图，图5B是显示其等效电路示意图；图6是本技术完整电原理图。具体实施方式图1是锗(Ge) 二极管和硅(Si) 二极管的不同检波特性示意图，由图可见锗管的 检波阀值0. 15V远小于硅管的0. 7V，且其拐点(平方律区)也较硅管平缓，可见其平方律区 范围也较大。图2是硅NPN三极管的CB结短接后，其EB结等效于一个二极管的示意图CB为 二极管的正极，E为二极管的负极。可作为单二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，其特征是：　　采用超高频硅晶体三极管，将Ｃ、Ｂ极短接，利用其ＥＢ结构成超高频二极管；　　将上述结构的４个三极管的４个ＣＢ结均单独短接而构成４个由ＥＢ结组成的二极管，并两两串接，组成双差分对管的双ＥＢ结倍压检波器。

【技术特征摘要】
一种用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，其特征是采用超高频硅晶体三极管，将C、B极短接，利用其EB结构成超高频二极管；将上述结构的4个三极管的4个CB结均单独短接而构成4个由EB结组成的二极管，并两两串接，组成双差分对管的双EB结倍压检波器。2.根据权利要求1所述之用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，其特征是将 上述超高频硅晶体三极管封装于同一管壳内，设置在同一硅基片上，其4管的电流放大系 数β的不对称性必须在5%以内。3.根据权利要求1或2所述之用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，其特征是 检波负载电阻的阻值为2 4Κ。4.根据权利要求3所述之用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，其特征是所 说EB结二极管的偏置电阻，在+5V供电时，取3 4Κ。5.根据权利要求4所述之用于超高频段的温度补偿倍压二极管检波器，其特征是在 检...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄福泉，袁亮，朱蒙，倪玉安，姚平，柏发松，
申请(专利权)人：南京紫淮矿用电子高科技有限公司，淮南矿业集团有限责任公司，煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，
类型：实用新型
国别省市：84[]