CN209132332U - 一种高精度大动态脉冲功率测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种高精度大动态脉冲功率测量装置，包括：单片放大电路、检波放大电路以及低噪声放大电路，其中，所述单片放大电路输出端与所述检波放大电路的输入端电连接，所述检波放大电路的输出端与所述低噪声放大电路的输入端电连接。本实用新型能够将采集到的射频信号或微波信号转换为易于测量的电压信号并根据电压与功率的对应关系来得到信号功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量技术领域，特别是涉及一种高精度大动态脉冲功率测量装置。
背景技术
以往的脉冲功率测量电路主要通过直接测量元器件的端电压与通过的电流，通过计算得出待测功率，此类测量***基本满足直流或低频功率的测量，对于射频段或微波频段，一般无法通过直接测量端电压与电流计算出待测功率。
因此，需要提供一种能够将采集到的射频信号或微波信号转换为易于测量的电压信号并根据电压与功率的对应关系来得到信号功率的高精度大动态脉冲功率测量装置。
实用新型内容
为达到上述目的，本实用新型第一方面提出一种高精度大动态脉冲功率测量装置，包括：单片放大电路、检波放大电路以及低噪声放大电路，其中，所述单片放大电路输出端与所述检波放大电路的输入端电连接，所述检波放大电路的输出端与所述低噪声放大电路的输入端电连接。
优选地，所述单片放大电路包括两个宽带放大器。
优选地，所述宽带放大器的型号为ERA-5。
优选地，所述检波放大电路包括对数放大器。
优选地，所述对数放大器的型号为AD8310。
优选地，所述低噪声放大电路包括低噪声高速运算放大器。
优选地，所述低噪声高速运算放大器的型号为AD829。
优选地，还包括为所述装置供电的线形电源。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型的结构设计简单，成本较低，通过使用单片放大电路、检波放大电路以及低噪声放大电路，将采集到的射频信号或微波信号转换为易于测量的电压信号，根据电压与功率的对应关系即可得到信号功率，可在较大动态范围内实现射频段或微波频段脉冲信号功率的高精度测量。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本实用新型中的一个实施例提出的高精度大动态脉冲功率测量装置的结构框图；
图2示出本实用新型中的一个实施例中的型号为ERA-5的宽带放大器的电路图；
图3示出本实用新型中的一个实施例中的型号为AD8310的对数放大器的电路图；
图4示出本实用新型中的一个实施例中的型号为AD829低噪声高速运算放大器的电路图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
图1示出本实用新型的一个实施例提出一种高精度大动态脉冲功率测量装置的结构示意图，如图1所示，所述装置包括：单片放大电路、检波放大电路以及低噪声放大电路，其中，所述单片放大电路输出端与所述检波放大电路的输入端电连接，所述检波放大电路的输出端与所述低噪声放大电路的输入端电连接。
在本实施例的具体实施中，单片放大电路的输入端输入射频段或微波频段的信号，通过单片放大电路实现对信号的前端放大，确保小信号不进入检波放大电路的非线性区；使用检波放大电路实现对弱信号的高增益放大，对强信号则自动降低增益，避免信号饱和；使用低噪声放大器实现信号的放大，同时提高电路的负载能力；最后通过数据采集电路，将输入的电压信号转换为功率信号，实现脉冲功率测量的目的，需要说明的是，数据采集电路可以包括用于采集电压信号的装置，示例性的，可以为数字电压表。
具体的，单片放大电路包括两个宽带放大器，示例性的，所述宽带放大器的型号可以为ERA-5，如图2所示，ERA-5是一个宽带放大器，内部采用达灵顿电路配置及InGaP HBT设计，具有大动态范围及高可靠性，可对DC-4GHz范围内信号实现线性放大。
在本实施例的具体实施中，检波放大电路包括对数放大器，示例性的，对数放大器的型号可以为AD8310，具体的，AD8310是一个高速高压输出、解调频率范围为DC-440MHz的对数放大器。电路设计如图3所示，由VPOS提供5V供电，单端输入时将C56接地，信号通过C48耦合输入，为避免启动时瞬态过程，C56与C48应完全相等，使用R46与输入阻抗并联以实现阻抗匹配。C45、C54为退耦电容。通过此电路设计，可实现-78dBm～17dBm的功率灵敏度，动态范围可达95dB(误差小于3dB)，实现上升时间小于15ns的电压输出。
在本实施例的具体实施中，所述低噪声放大电路包括低噪声高速运算放大器，示例性的，低噪声高速运算放大器的型号可以为AD829，具体的，型号为AD829的低噪声高速运算放大器具有自定义补偿特性，电路设计如图4所示，在图4中C21、C24、C30、C31用于电源滤波，C16为补偿电容，本电路中优化设计为47pF，为AD829外部补偿电容，用以保证带宽及闭环工作的稳定性：根据公式：
式中SR为转换速率，SR取值为25V/us，为温度的电压当量，其中k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电荷，在常温下，取值为26mV，计算可知本放大器的单位增益带宽f为70MHz；R32为输出负载。此电路既可实现信号的放大又提高其带负载能力。
在本实施例的具体实施中，所述装置还包括有为所述装置供电的线形电源，具体的，由于，装置内的不同电路所需要的供电电压不同，因此，线形电源可以为装置内的不同电路进行供电，示例性的，线形电源可以为单片放大电路提供+12V的供电电压；线形电源可以为检波放大电路提供+5V的供电电压；线形电源也可以为低噪声放大电路提供+12V以及-12V的供电电压。
下面，结合实际工作场景对本实施例所述的装置进行介绍，在工作时，信号通过单片放大电路的输入端进行输入，首先，单片放大电路实现对信号的前端放大，确保小信号不进入检波放大电路的非线性区；使用检波放大电路实现对弱信号的高增益放大，对强信号则自动降低增益，避免信号饱和；使用低噪声放大电路实现信号的放大，同时提高电路的负载能力；最后通过数据采集电路，将输入的电压信号转换为功率信号，实现脉冲功率测量的目的，示例性的，利用微波信号源与数字电压表可得出输出电压与输入信号的对应关系，如下表所述：
| 输入信号 | 输出电压 | 输入信号 | 输出电压 | 输入信号 | 输出电压 |
| -5dBm | 4.996V | -30dBm | 3.796V | -55dBm | 2.596V |
| -10dBm | 4.756V | -35dBm | 3.570V | -60dBm | 2.372V |
| -15dBm | 4.514V | -40dBm | 3.318V | -65dBm | 2.196V |
| -20dBm | 4.285V | -45dBm | 3.080V | ||
| -25dBm | 4.037V | -50dBm | 2.843V |
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种高精度大动态脉冲功率测量装置，其特征在于，包括：单片放大电路、检波放大电路以及低噪声放大电路，其中，所述单片放大电路输出端与所述检波放大电路的输入端电连接，所述检波放大电路的输出端与所述低噪声放大电路的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单片放大电路包括两个宽带放大器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述宽带放大器的型号为ERA-5。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检波放大电路包括对数放大器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述对数放大器的型号为AD8310。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低噪声放大电路包括低噪声高速运算放大器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述低噪声高速运算放大器的型号为AD829。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括为所述装置供电的线形电源。
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| CN111751611A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-10-09 | 北京卫星环境工程研究所 | 微弱电流的测量*** |
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