检波电路分类与原理分析
小信号放大和检波电路-概述说明以及解释
小信号放大和检波电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下编写：在电子工程学中，小信号放大和检波电路是两个非常重要的电路技术。
小信号放大电路被广泛应用于电子设备中，用于放大微弱的信号，使其能够被后续的电路部分处理。
而检波电路则用于将信号转换为可测量或可用于其他用途的形式。
小信号放大电路的作用在于将微弱的信号放大到可以进行后续处理的程度。
对于一些微弱的输入信号，如传感器输出、天线接收到的无线信号等，需要经过放大才能提供足够的幅度和信噪比。
小信号放大电路的基本原理是通过扩大信号的振幅，同时保持信号的形状不发生失真。
常见的小信号放大电路类型包括共射放大器、共基放大器、共集放大器等。
检波电路则用于将信号转换为可以进行测量或其他用途的形式。
在无线通信系统中，检波电路常用于将调制信号解调出来，恢复原始的基带信息。
在音频领域，检波电路常用于音频信号的放大、录制和播放等。
检波电路的基本原理是通过对输入信号进行非线性操作，将其转换为包络信号或直流成分。
常见的检波电路类型包括整流器、解调器和鉴频器等。
小信号放大和检波电路在各个领域都有广泛的应用。
在通信技术中，小信号放大电路在无线传输、射频电路和调制解调等方面起着重要作用。
检波电路则在无线通信、音频处理和数据采集等领域具有重要应用。
随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，对小信号放大和检波电路的研究和应用也将不断深入，为各个领域的发展提供强有力的支持。
文章结构部分的内容应该包含有关整篇文章的结构和内容安排的说明。
可以参考以下内容撰写文章1.2的内容：1.2 文章结构本文主要讨论小信号放大和检波电路的原理、类型及其应用前景。
为了使读者更好地理解文章内容，本文按照以下结构组织：引言部分将首先对文章的主题进行概述，介绍小信号放大和检波电路的基本概念和作用。
然后，详细阐述本文的目的和意义，以引起读者的兴趣和阅读动力。
正文部分分为两个主要部分：小信号放大电路和检波电路。
包络检波
4.4.1
(2) RLC 和 C 的选择 首先根据下述考虑确定 RLC 的乘积值。
1）从提高检波电压传输系数和高频滤波能力考虑，
图4.4.5 三极管射极 包络检波电路
波器增大了 (1 ) 倍。这种电路
适宜于集成化，在集成电路中得 到了广泛的应用。
4.4.1
3、二极管包络检波器中的失真 （1）惰性失真（对角线切割失真） 惰性失真如图4.4.6所示。 产生的原因：它是在调幅波包络下降时，由于时间 常数太大（图中时间 t1 t2内），电容C的放电速度跟不上 输入电压包络的下降 速度。这种非线性失
RL应尽可能大。工程上，要求它的最小值满足下列条件
RLC
5 ~ 10
c
2）从避免惰性失真考虑，允许 RLC 的最大值满足下 2 列条件 1 M a max RLC max M a max 工程分析时，取 RLCmax 1.5 即可 。
4.4.1
因此，要同时满足上述两个条件， LC 可供选用的数 R 值范围由下式确定：
图4.4.7 计入耦合电容 CC 和低放输入等效电阻 Ri 2 后的检波电路 4.4.1
检波器输出是在一个直流电压上迭加了一个音频交 流信号，即
o (t ) VO (t )
1 Ri 2 CC
为了有效地将检波后的低频信号耦合到下一级电路，
要求
所以 CC的值很大。 这样， o 中的直流分量几乎都落在
（4.4.21）
隔直流电容，以防止中频放大器的集电极馈电电压加
检波电路分类与原理分析
检波电路分类与原理分析检波电路是指将输入信号转换为直流或低频交流信号的电路，常用于无线电接收机、调制解调器、音频放大器等电子设备中。
根据实现检波的方式和原理，检波电路可以分为以下几种类型：1.整流检波电路：整流检波电路将交流输入信号转换为直流输出信号。
整流检波电路可以采用二极管、整流桥等元件实现。
其中，二极管整流电路通过只允许正半周或负半周的电流流过，来实现将交流信号转换为直流信号的目的。
整流桥电路是通过使用四个二极管组成的桥形结构，可以实现全波整流，即将正负半周都转换为正向电流。
2.滤波检波电路：滤波检波电路将交流输入信号转换为直流输出信号，并对信号进行滤波处理以减小噪声和杂波的干扰。
常用的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路。
电容滤波电路通过使用电容器将交流信号滤除，将直流信号通过。
电感滤波电路则是通过使用电感器将高频成分阻隔在外，只允许低频信号通过。
3.抑制幅度调制电路：抑制幅度调制电路是将幅度调制信号转换为原始调制信号的电路。
在抑制幅度调制电路中，常用的方法有包络检波、同步检波和相干检波等。
包络检波是通过将幅度调制信号的包络提取出来，实现对原始调制信号的还原。
同步检波是通过与载波信号同步的方式实现幅度调制信号的检波。
相干检波则是通过与载波信号相干混合来实现对幅度调制信号的检波。
4.相位检波电路：相位检波电路是将相位调制信号转换为原始调制信号的电路。
相位检波电路常用于解调频率较高的信号，如调频广播信号。
其中，相干相位检波电路是通过使用与载波正交的本地振荡信号，来对相位调制信号进行检波。
以上是常见的几种检波电路分类和原理分析，不同的检波电路适用于不同的信号处理需求。
在实际应用中，需要根据具体的要求选择合适的检波电路，并对其进行优化设计，以提高系统的性能和稳定性。
相敏检波电路简介
相 敏 检 波 电 路
将调制信号ux乘以幅值为1的载波信 号就可以得到双边带调幅信号us，将 双边带调幅信号us再乘以载波信号， 经低通滤波后就可以得到调制信号ux。 这就是相敏检波电路在结构上与调制 电路相似的原因。二者主要区别是调 幅电路实现低频调制信号与高频载波 信号相乘，输出为高频调幅信号；而 相敏检波器实现高频调幅信号与高频 载波信号相乘，经滤波后输出低频解 调信号。这使它们的输入、输出耦合 回路与滤波器的结构和参数不同。
相敏检波电路的应用
大气电场中
其他领域中
在电场仪设计中，电 压信号的极性与被测 电场的极性相反。全 波检波后为单一正方 向脉动直流电压信号 ，即保证了微弱感应 电压信号与同步脉冲 信号的同相。因此， 经低通滤波器后输出 一负极性直流电压信 号，即可判断出被测 电场为负电场，从而 实现了被测电场极性 的准确鉴别。
Hale Waihona Puke 数字相敏检波器以及其他多种 测量器具中，相敏检波因其独 特的精确性和稳定性而被广泛 应用于这些器具的制作和使用 中，根据相敏检波的原理,在 LabVIEW环境实现了数字相敏 检波算法,并分析了算法性能。 实验结果表明,整周期采样时, 信噪比低至-20dB时的幅度误 差小于0.2%,相位误差小于 0.7%。为进一步验证,还利用 NI公司的波形生成卡和数据采 集卡模拟了数字相敏检波在实 际中的应用效果。
调 幅 电 路
常用的导磁材料检测方法
磁粉检测
优点：灵敏度高 缺点：不易实现检 测自动化 优点：探头上无零 电势 缺点：灵敏度不够 精准
涡流检测
g
A D2 Xm(t)
e
c
uf
b
D1
a
Rf
D3
d
D4
典型的几种整流检波电路-精
0
V截 止
2
V
3 t
半波整流电容滤波波形
(b) 导通
半波整流
单相半波整流 选管条件： ① 二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值电压； ② 二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实际工作电流。 电路缺点：电源利用率低，纹波成分大 解决方案：全波整流
全波整流
全波整流桥 变压 式器中心抽头式 变压器中心抽头式单相全波整流电路
工作原理 ① v2正半周时，如图（a）所示，A点电位高于B点电位，则V1、
V3导通（V2、V4截止），i1自上而下流过负载RL； ② v2负半周时，如图（b）所示，A点电位低于B点电位，则V2、
V4导通（V1、V3截止），i2自上而下流过负载RL；
v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流i1 和i2叠 加形成了iL。于是负载得到全波脉动直流电压vL。
在v1一周期内，流过二极管的电流iV1 、iV2叠加形成全波脉动直流 电流iL，于是RL两端产生全波脉动直流电压vL。故电路称为全波整
流电路。
全波整流
全波整流电路参数
（1）负载电压VL
VL 0.9V2
（2）负载电流IL
IL
VL RL
0.9V2 RL
（3）二极管的平均电1流IV IV 2 IL
（4）二极管承受反向峰值电压VRM
（2）负载电流IL
IL
VL RL
0.45V2 RL
（3）二极管正向电流IV和负载电流IZ
IV
IL
0.45V2 RL
（4）二极管反向峰值电压VRM
VRM 2V2 1.41V2
（1.2.2）
半波整流
单相半波整流电容滤波
图a、b分别为单相半波整流电容滤波电路及波形，
检波电路分类与原理分析
由上图可以看出:通过计算可以得知极限低温（－40℃）下 的输出电压与常温下输出电压变化量等效的功率变化量最大值 约为1dB。极限高温（＋75℃）下输出电压与常温下输出电压 变化量等效的功率变化量最大值约为1.4dB。
mV
600
高温 常温 低温
600
常温 高温 低温
7.3采用AD8362均方根检波器电路(以WCDMA信号为例)
二极管分立元件电路输出电压对输入信号的响应和温度稳定性
由上图可以看出：二极管分立元件电路温度稳定性能很差。
4.2采用对数放大器的检波方式
对数放大器的构成原理框图如上图所示：采用级联的放大器， 并且在每级放大器的输出均采用全波整流电路，各级输出的 全波整流电路的输出经加法器相加后再经低通滤波器滤波后 输出较为平滑的直流电压。
六、常用的功率检测方法适用范围比较
二极管分立元件检波电路：如公司目前仍在使用的 Agilent公司的HSMS-2850，采用独立二极管的检波 电路由于没有采用温度补偿和校准等措施，此类器 件的优势为价格低廉，但性能表现不佳，具体表现 为动态范围小，线性度差；同时，由于二极管检波 电路的输出是对输入信号电压幅度的响应，所以对 于复杂信号（例如峰值因子不固定的CDMA和 WCDMA的信号）的准确功率测量变得十分困难。
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -50 -45 -40 -35 -30 -25 dBm -20 -15 -10 -5
mV
WCDMA上行 WCDMA下行单载波 WCDMA下行两载波
由上图可以看出:对于WCDMA工作频段上、下行输出 电压对应输入电平具有良好的一致性，且单载波和多载波输 出电压一致性较好，这表明上、下行可以采用相同的监控数 据表。
(word完整版)二极管检波电路详解
如图9—48所示是二极管检波电路.电路中的VD1是检波二极管，C1是高频滤波电容,R1是检波电路的负载电阻，C2是耦合电容.1．电路分析准备知识众所周知,收音机有调幅收音机和调频收音机两种，调幅信号就是调幅收音机中处理和放大的信号。
见图中的调幅信号波形示意图，对这一信号波形主要说明下列几点: （1)从调幅收音机天线下来的就是调幅信号。
（2)信号的中间部分是频率很高的载波信号，它的上下端是调幅信号的包络，其包络就是所需要的音频信号。
(3）上包络信号和下包络信号对称，但是信号相位相反，收音机最终只要其中的上包络信号图9-48 二极管检波电路，下包络信号不用，中间的高频载波信号也不需要.2．电路中各元器件作用说明如表9—43所示是元器件作用解说。
表9—元器件名称解说检波二极管VD1将调频信号中的下半部分去掉，留下上包络信号上半部分的高频载波信号。
高频滤波电容C1将检波二极管输出信号中的高频载波信号去掉。
检波电路负载电阻R1检波二极管导通时的电流回路由R1构成，在R1上的压降就是检波电路的输出信号电压。
耦合电容C2检波电路输出信号中有不需要的直流成分,还有需要的音频信号，这一电容的作用是让音频信号通过，不让直流成分通过。
3检波电路主要由检波二极管VD1构成。
在检波电路中，调幅信号加到检波二极管的正极，这时的检波二极管工作原理与整流电路中的整流二极管工作原理基本一样，利用信号的幅度使检波二极管导通，如图9—49所示是调幅波形展开后的示意图.从展开后的调幅信号波形中可以看出,它是一个交流信号，只是信号的幅度在变化。
这一信号加到检波二极管正极,正半周信号使二极管导通,负半周信号使二极管截止，这样相当于整流电路工作一样，在检波二极管负载电阻R1上得到正半周信号的包络,即信号的虚线部分，见图中检波电路输出信号波形（不加高频滤波电容时的输出信号波形)。
检波电路输出信号由音频信号、直流成分和高频载波信号三种信号成分组成，详细的电路分析需要根据三种信号情况进行展开。
包络检波法
包络检波器_大信号二极管包络检波法电路及工作原理大信号包络检波是高频输入信号的振幅大于0.5伏时，利用二极管对电容c充电，加反向电压时截止，电容c上电压对电阻R放电这一特性实现的。
分析时采用折线法。
大信号包络检波的工作原理1．包络检波电路及工作原理图6―1(a)是二极管峰值包络检波器的原理电路。
它是由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。
(6-1)式中,ωc为输入信号的载频,在超外差接收机中则为中频ωI为调制频率。
在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为(6-2)图6―1 二极管峰值包络检波器(a) 原理电路 (b)二极管导通 (c)二极管截止图6―2 加入等幅波时检波器的工作过程从这个过程可以得出下列几点:(1)检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容对电阻R放电的过程。
(2)由于RC时常数远大于输入电压载波周期,放电慢,使得二极管负极永远处于正的较高的电位(因为输出电压接近于高频正弦波的峰值,即Uo≈Um)。
(3)二极管电流iD包含平均分量(此种情况为直流分量)Iav及高频分量。
图6―3检波器稳态时的电流电压波形图6―4 输入为AM信号时检波器的输出波形图图6―5输入为AM信号时,检波器二极管的电压及电流波形图6―6包络检波器的输出电路2．性能分析1) 传输系数Kd检波器传输系数Kd或称为检波系数、检波效率,是用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。
若输入载波电压振幅为Um,输出直流电压为Uo,则Kd定义为2) 输入电阻Ri3．检波器的失真1)惰性失真在二极管截止期间,电容C两端电压下降的速度取决于RC的时常数。
图6―9 惰性失真的波形2) 底部切削失真图6―10底部切削失真图6―11 减小底部切削失真的电路。
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二极管分立元件电路输出电压对输入信号的响应和温度稳定性 由上图可以看出：二极管分立元件电路温度稳定性能很差。
4.2采用对数放大器的检波方式
对数放大器的构成原理框图如上图所示：采用级联的放大器， 并且在每级放大器的输出均采用全波整流电路，各级输出的 全波整流电路的输出经加法器相加后再经低通滤波器滤波后 输出较为平滑的直流电压。
采用对数放大器的检波电路输出电压对输入信号的响应和温度稳定性
由上图可以看出：与二极管分立元件检波电路相比，对数检波 电路具有较宽的动态范围和良好的温度稳定性能。
4.3采用RMS-DC变换器的检波方式
上图为ADI公司的AD8361芯片的内部电路原理框图， 输入的信号经平方律检波后再经过以平方律电路作 为反馈的放大器放大，在经过缓冲放大后输出与输 入信号有效值对应的电压Vrms。
六、常用的功率检测方法适用范围比较
二极管分立元件检波电路：如公司目前仍在使用的 Agilent公司的HSMS-2850，采用独立二极管的检波 电路由于没有采用温度补偿和校准等措施，此类器 件的优势为价格低廉，但性能表现不佳，具体表现 为动态范围小，线性度差；同时，由于二极管检波 电路的输出是对输入信号电压幅度的响应，所以对 于复杂信号（例如峰值因子不固定的CDMA和 WCDMA的信号）的准确功率测量变得十分困难。
3000
2500
WCDMA下行单载波常温
常温 低温
2000
WCDMA下行单载波低温
1500
WCDMA下行单载波高温 WCDMA两载波常温
高温
1000
WCDMA两载波低温
500
WCDMA两载波高温
0 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5
dBm
以上两图为AD8362在极限温度下对WCDMA信号的电 压响应曲线,通过计算可以得知极限低温（－40℃）下的输
RF信号功率检测技术
编写：朱俊杰
研发中心预研部射频室
2005年07月
目录
功率检测的意义 功率的定义 常用的几种单位之间的关系 功率检测常用的几种方法 频谱仪如何实现功率的测量 常用的功率检测方法适用范围比较 几种实际使用电路实测结果 总结
一、功率检测的意义
在测量方面的意义：准确的功率检测可以让 用户了解设备的当前工作状态。
dBm
0 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5
dBm
由上图可以看出:通过计算可以得知极限低温（－40℃）下
的输出电压与常温下输出电压变化量等效的功率变化量最大值 约为1dB。极限高温（＋75℃）下输出电压与常温下输出电压 变化量等效的功率变化量最大值约为1.4dB。
7.3采用AD8362均方根检波器电路(以WCDMA信号为例)
在控制方面的意义：功率检测在功率控制中， 特别是保护放大器和其它附属设备不长时间 超负荷工作的作用十分重大。
V2
二、功率的定义
以瓦（W）为单位的功率定义为:
其中，V和I均为有效值，而R为阻抗，射频电 路的阻抗通常为50Ω。对于射频电路来说， 由于源阻抗和负载的阻抗均是固定的，所以 实际上对于功率的测量还是依赖于有效值电 压的测量（即RMS电压的测量） 。
7.2采用AD8312对数检波器电路(以GSM900MHz信号为例)
-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10
-5 mV
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
GSM上行 GSM下行
dBm
由上图可以看出:对于GSM900MHz工作频段上、下行
七、几种实际使用电路实测结果
7.1采用HSMS-2850二极管检波器电路(以GSM900MHz信号为例)
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 -26 -23 -20 -17 -14 -11 -8 -5 -2 dBm
mV
GSM上行 GSM下行
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上图为根据实际测试的数据所绘制出的曲线,对于GSM900MHz上、 下行信号的输出电压一致性较好，这表明上行和下行的监控数据表可以
出电压一致性较好，这表明上、下行可以采用相同的监控数 据表。
采用对数检波器检测电路高低温下输出电压的稳定性
WCDMA上行温度变化曲线
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 dBm
mV
mV
WCDMA下行温度变化曲线
出电压与常温下输出电压变化量等效的功率变化量最大值约 为1.2dB。极限高温（＋75℃）下输出电压与常温下输出电 压变化量等效的功率变化量最大值约为1.2dB。
八、 总 结
通过理论上分析和实际测试,总结出如下几点:
1. 采用二极管检波器的功率检测电路输出线性度差,且极限低温(-40℃)下输出电压 与常温相比变化量大,同时在进行多载波的功率检测时与单载波相比变化量大.所 以,采用二极管检波器的功率检测电路只能用于要求检测精度不高的场合.
六、常用的功率检测方法适用范围比较（续）
RMS-DC变换检波电路：此类产品的输出电压是对 应输入信号的有效值，所以又被称为“TRUE POWER”检波器。ADI公司的AD836*系列即为此类 产品。该类产品可以准确测量任意类型信号“真实” 功率，但该类器件与二极管检波器和对数检波器相 比的不足为价格较为昂贵（AD8362的网上公开价 格为$6.25),RMS-DC变换检波电路非常适用于峰值 因子不断变化的信号(如CDMA和WCDMA信号的功 率检测)。
采用同一个数据表。
采用二极管检波器检测电路高低温下输出电压的稳定性
GSM上行温度变化曲线
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 -26 -23 -20 -17 -14 -11 -8 -5 -2 dBm
常温 低温 高温
mV -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10
输出电压对应输入电平具有良好的一致性，这表明上、下行 可以采用相同的监控数据表。
采用对数检波器检测电路高低温下输出电压的稳定性
GSM上行温度变化曲线
GSM下行温度变化曲线
1000
1000
mV mV
800
600
高温
常温
400
低温
200
800
600
常温
高温
400
低温
200
0 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5
在具体的设计时,可以根据不同用户需求的不同在以上多种解决方案中选取.
举例：ADI公司的有效值检波器AD8362对不同信号的响应
由上图可以看出：RMS-DC变换检波电路对于不同的输入信号均具有良好 的输出线性和稳定性以及较宽的线形动态范围。
五、频谱仪如何实现功率测量
ATT 变频
RBW 包络检波
对数 放大器
VBW
采样和数据处理
检波方
式
A/D
显示
LO
频谱仪的信号功率检测实现如上图所示：输入信号经可变衰 减器（频谱仪的ATT）衰减后进行下变频处理，变频后的信 号经过可变带宽带通滤波器进行滤波（频谱仪的RBW）后 送入包络检波器进行信号的包络检测，经对数放大器放大后 （有些指标不用经过对数放大器）送入低通滤波器进行视频 滤波（频谱仪的VBW），再接下来就由微处理器控制信号的 采样方式（频谱仪的检波方式的选择）并进行A/D转换后送 至显示器显示。
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 dBm
mV
WCDMA上行 WCDMA下行单载波 WCDMA下行两载波
由上图可以看出:对于WCDMA工作频段上、下行输出 电压对应输入电平具有良好的一致性，且单载波和多载波输
六、常用的功率检测方法适用范围比较（续）
对数放大器检波电路：如ADI公司的AD831*系列，对数放大 器与二极管检波器相比的优势为具有良好的线形、较宽的动 态范围和良好的温度稳定性能。但由于对数检波放大器也是 对输入信号电压的响应，所以其输出电压也不是与输入信号 的功率对应，这一点在实际使用中可以发现：对于GSM信号， 单载波时通过校准是比较准的，但对于GSM多载波信号就不 准。而对于CDMA和WCDMA这些峰值因子不断变化的信号 功率的准确测量更难以实现，但比较适合GSM单载波信号的 功率测量（适用于GSM载波选频直放站的每个载波通道的功 率测量）。ADI公司该系列的AD8312具有较高的性价比（网 上公开价格为$1.07)。
2. 采用对数检波器件的功率检测电路只能用于恒包络调制信号的功率检测(如采用 GMSK调制的GSM信号),不能用于峰均比(或峰值因子)不断变化的信号(如CDMA 和WCDMA信号的功率检测).
3. 采用均方根检波器的功率检测电路可以用于任意波形的信号功率检测,均方根检 波器也是目前唯一与输入信号波形无关的输出电压响应器件.但该类器件价格较 为昂贵.
三、几种常用的单位之间的关系
峰值因子的定义：信号的峰值与有效值之 间的比值。
功率和电压之间的换算关系图
四、功率检测常用的几种方法
二极管分立元件检波方式 采用对数放大器的检波方式 采用RMS-DC变换器的检波方式
4.1采用二极管分立元件的检波方式
二极管分立元件检波电路原理图上图所示：输入端 的对地电阻起到输入阻抗匹配的作用，二极管输出 端的电容为充放电电容，R1为有效负载。二极管检 波电路的充放电原理较为简单，在此不再赘述。
-8 -6 -4 -2
mV
GSM下行温度变化曲线
7000