一种基于对数检波器的窄脉冲包络参数测量系统

摘要

本发明公开了一种基于对数检波器的窄脉冲包络参数测量系统，其包括衰减器，其中，所述衰减器通过一五十欧匹配线与一对数检波器相连接，所述对数检波器的数据输出端通过一宽带差分线性运算放大电路与第一模数转换器相连接；所述对数检波器的温度输出端通过一低噪声运算放大器与第二模数转换器相连接。信号经过对数检波器输出后，经过宽带差分线性运算放大电路送至第一模数转换器进行转换，转换后的数据进行高速的数据处理，同时兼顾了通道带宽和通道的功率测量灵敏度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于对数检波器的窄脉冲包络参数测量系统。

背景技术

雷达、制导、无线通信等领域的信号传输方式，多是脉冲调制。特别是在现代雷达和卫 星通信中，为了提高信号覆盖范围，需要提高脉冲调制的峰值功率，减小脉冲调制的脉冲宽 度。对窄脉冲调制参数的准确测量，可以确定发射设备的有效载荷和分析脉冲调制信号的信 号质量。

目前对于脉冲调制包络的测试，主要是通过宽带脉冲功率探头＋脉冲功率计主机的方 式实现。宽带脉冲功率探头的核心器件是低势垒的肖特基二极管，将肖特基二极管和电容、 电阻等匹配网络集成到GaAs衬底上，封装在密闭的腔体内部，构建宽带检波电路。检波信号 输出后经过探头的线性或者对数放大，经电缆送至脉冲功率计主机，在功率计主机内部进行 A/D采样后，将采样的脉冲包络波形显示出来，实现各种脉冲参数的分析和测量。但其存在 宽带脉冲功率探头结构复杂，装备工艺复杂、结构要求严格，封装要求严密，成本造价高， 在100MHz带宽下，该方式可测的最小脉冲宽度可达10ns，仅能达到-35dBm，灵敏度非常低。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于对数检波器的窄脉冲包络参 数测量系统，以提高其拓展空间，获取准确的脉冲包络参数测量值。

为解决上述技术问题，本发明技术方案包括：

一种基于对数检波器的窄脉冲包络参数测量系统，其包括衰减器，其中，所述衰减器通 过一五十欧匹配线与一对数检波器相连接，所述对数检波器的数据输出端通过一宽带差分线 性运算放大电路与第一模数转换器相连接；所述对数检波器的温度输出端通过一低噪声运算 放大器与第二模数转换器相连接。

所述的窄脉冲包络参数测量系统，其中，所述五十欧匹配线接入一用于控制驻波比的端 口驻波匹配器。

所述的窄脉冲包络参数测量系统，其中，所述宽带差分线性运算放大电路包括依次串联 的第一宽带差分线性运算放大器、第二宽带差分线性运算放大器与第三宽带差分线性运算放 大器，所述第二宽带差分线性运算放大器与所述第三宽带差分线性运算放大器之间设置有宽 带控制器，所述第三宽带差分线性运算放大器与所述第一模数转换器相连接。

所述的窄脉冲包络参数测量系统，其中，所述第二宽带差分线性运算放大器接入一用于 控制零点偏执的加法运算电路。

所述的窄脉冲包络参数测量系统，其中，所述加法运算电路包括数模转换器，所述数模 转换器上连接有第一单端运算放大器与第二单端运算放大器，所述第一单端运算放大器与所 述第二单端运算放大器为并联，设置有所述第一单端运算放大器的第一支路两端分别连接在 所述第二宽带差分线性运算放大器的两端，设置有所述第二单端运算放大器的第二支路两端 分别连接在所述第二宽带差分线性运算放大器的两端，所述第一支路与所述第二支路上均设 置有对应电阻。

本发明提供的一种基于对数检波器的窄脉冲包络参数测量系统，采用衰减器、对数检波 器、宽带差分线性运算放大电路、第一模数转换器、低噪声运算放大器与第二模数转换器的 技术手段，信号经过对数检波器输出后，经过宽带差分线性运算放大电路送至第一模数转换 器进行转换，转换后的数据送进行高速的数据处理，同时兼顾了通道带宽和通道的功率测量 灵敏度，并且本发明结构简单，所有电路均在印制板上设计，无需复杂的工艺，成本较低； 同样在100MHz带宽下，该其脉冲功率灵敏度要高，可达到-40dBm；而且本发明可扩展性强， 可以设计成一台独立的窄脉冲包络测量仪器，也可以作为其他设备内部的窄脉冲包络测量单 元。

附图说明

图1为本发明中窄脉冲包络参数测量系统的结构示意图；

图2为本发明中对数检波器输入、输出功率与线性误差的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于对数检波器的窄脉冲包络参数测量系统，为使本发明的目的、技 术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于对数检波器的窄脉冲包络参数测量系统，如图1所示的，其包括 衰减器1，所述衰减器1一般采用10dB衰减器，当然可以根据需要选择合适的衰减器。其中， 所述衰减器1通过一五十欧匹配线2与一对数检波器3相连接，通过五十欧匹配线2降低了 信号损耗，并且不会向所述衰减器1方向反射。所述对数检波器3一般采用AD8318对数检波 器。所述对数检波器3的数据输出端通过一宽带差分线性运算放大电路与第一模数转换器4 相连接；所述对数检波器3的温度输出端通过一低噪声运算放大器5与第二模数转换器6相 连接，其中所述第一模数转换器4采用十四位模数转换器，所述第二模数转换器采用十六位 串行模数转换器。所述五十欧匹配线2与所述对数检波器3之间设置有一用于隔离信号的隔 离电容器18。

更进一步的，所述五十欧匹配线2接入一用于控制驻波比的端口驻波匹配器7。并且所 述宽带差分线性运算放大电路包括依次串联的第一宽带差分线性运算放大器8、第二宽带差 分线性运算放大器9与第三宽带差分线性运算放大器10，所述第二宽带差分线性运算放大器 9与所述第三宽带差分线性运算放大器10之间设置有宽带控制器11，所述第三宽带差分线性 运算放大器10与所述第一模数转换器4相连接。本发明的窄脉冲包络测量电路的动态范围在 -40dBm～+20dBm之间，由于AD8318对数检波器最大输入功率为+10dBm，因此信号输入AD8318 对数检波器之前，首先经过10dB的衰减器，衰减后的信号在印制板上经所述五十欧匹配线2 送至AD8318对数检波器，为了减少输入信号在传输线的损耗，在AD8318对数检波器输入端 接入了所述端口驻波匹配器7，保证了输入端口驻波比小于1.10:1。信号经过AD8318对数检 波器输出后，经过所述第一宽带差分线性运算放大器8、所述第二宽带差分线性运算放大器9 与所述第三宽带差分线性运算放大器10，送至十四位模数转换器进行转换，转换后的数据送 进行高速的数据处理，并且宽带控制器11实现了通道带宽100MHz的控制，同时兼顾了通道 带宽和通道的功率测量灵敏度。

更进一步的，所述第二宽带差分线性运算放大器9接入一用于控制其输出的加法运算电 路。所述加法运算电路包括数模转换器12，所述数模转换器12一般采用十四位数模转换器。 所述数模转换器12上连接有第一单端运算放大器13与第二单端运算放大器14，所述第一单 端运算放大器13与所述第二单端运算放大器14为并联，设置有所述第一单端运算放大器13 的第一支路15两端分别连接在所述第二宽带差分线性运算放大器9的两端，设置有所述第二 单端运算放大器14的第二支路16两端分别连接在所述第二宽带差分线性运算放大器9的两 端，所述第一支路15与所述第二支路16上均设置有对应电阻17。所述加法运算电路用于差 分调零补偿所述第二宽带差分线性运算放大器9的输出。十四位数模转换器输出偏执电压， 所述第二宽带差分线性运算放大器9的正、负输入端，将无信号输入情况下的噪声电压调至 0V附近，使得通道的噪声基底在-50dBm以下。

并且AD8318对数检波器内部自带温度传感器，温度电压输出后经过所述低噪声运算放大 器5后，送至十六位串行模数转换器进行模数转换，转换后的温度数据作为温度补偿的依据。 如图2所示的，由温度试验箱控制准确的温度，选取具有代表性的温度点（-5℃、2℃、6℃、 15℃、23℃、32℃、41℃、50℃），首先在每个温度点下以3dB为步进，采样一组模数数据， 该组模数数据与相应的整点功率具有一一对应的关系；然后，在同一功率下，将不同温度点 采样的模数数据，通过牛顿插值算法，构建不同温度下同一功率对应模数数据的补偿表格。 通过扩展，形成在-5℃～+50℃范围内的全温度覆盖的功率——温度对应表格。

对于载波频率对检波电压的影响，本发明采用的是基于0dBm、+15dBm两个功率点下，以 0.5GHz为步进，在0.5GHz～6GHz频率范围内采取样点，建立载波频率与功率的对应关系表 格。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说 明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变 形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。