目前,集成射頻檢波器現已得到了廣泛的應用,而且每當要求更高的靈敏度和穩定性時,集成射頻檢波器有代替傳統的二極管檢波器的趨向。

從調幅波中恢復調制信號的電路,也可稱為幅度解調器。與調制器一樣,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檢測調幅波幅。非線性器件可以是二極管或三極管。早期的調幅接收機多采用三極管,利用柵極非線性特性實現檢波后,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幅系數ma成正比;ma越大,失真越嚴重。這種檢波器 在調幅接收機已不采用,二極管平方律檢波器有時用于微波功率測量儀器中。

包絡檢波器

圖1是典型的包絡檢波電路。由中頻或高頻放大器來的標準調幅信號ua(t)加在L1C1回路兩端。經檢波后在負載RLC上產生隨ua(t)的包絡而變化的電壓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制的單邊帶調幅信號,即us(t)=Umcos(ωct+Ωmt),其中ωc為載波信號角頻率,Ωm為調制信號角頻率;另一輸入是本機產生的相干信號,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。u0(t)中包括兩項,一項為高頻項(2ωc+Ωm),另一項為低頻項(Ωm)。通過低通濾波器后將高頻項濾除,即得到與調制波成對應關系的輸出。uc(t) 通常可用本地振蕩器或鎖相環產生。同步檢波器的抗干擾性能比包絡檢波器優越,但是它的電路比較復雜。隨著電子技術的進步,這種解調方法的應用日益廣泛。

分量檢波器是常規地震檢波器,檢波器內裝有一個單一方向的傳感器,以記錄質點振動速度向量的某個分量,是該方向上縱波、橫波、轉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。與單分量的常規地震檢波器不同,每個檢波器內裝有三個互相垂直的傳感器,以記錄質點振動速度向量的三個分量,用于同時記錄縱波、橫波、轉換波。

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。檢波器的速度必須快到足以提取信號的幅度。它也必須能在相當大的頻率范圍內提供恒定的響應。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的范圍內有相同的靈敏度。為滿足這一要求,兩個內部的參數至關重要:靈敏度(或增益)變化與頻率之比,以及輸入阻抗匹配。NCS5002是一個頻率響應優化的完美實例(圖1)。輸入匹配元件已經集成在器件中,以保證極低的VSWR。該器件基于寬帶結構設計,可在從100MHz和以下到最高3GHz的范圍內工作。這兩個特性保證了頻率范圍內的變化極小,而且由于其不要求額外的校準,因此簡化了設計。

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分辨率緊密聯系在一起。如果檢波器連接到一個具有1mV分辨率的ADC,設計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現這一點。當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的精確度,這就要求有良好的動態范圍。出于這一原因,檢波器被分為兩大類:線性和非線性檢波器。對于幅度調制的解調或者當設計師無法校準檢波曲線時,要求好的線性。NCS5000描述了這類器件。補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,其特性具有可重復性,不需要校準。當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。因為器件不是線性的,只需要最小的校準。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檢波器到單片線性檢波器應有盡有,考慮到了動態范圍和復雜度。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,而且因為特性曲線分為兩個線性部分,因此校準也比較簡單。

檢波器也可以從高頻信號中選出音頻信號。