Высокочувствительный амплитудный детектор

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения уровней помех и импульсных электромагнитных сигналов. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности, линейности и расширении динамического диапазона амплитудного детектора. Технический результат достигается за счет высокочувствительного амплитудного детектора, содержащего колебательный контур, первый диод, гридлик, два параллельно расположенных резистора, второй диод, третий диод, генератор тока, фильтр нижних частот, первый повторитель, сумматор-инвертор и второй повторитель. 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения уровней помех и импульсных электромагнитных сигналов.

Известно устройство амплитудного детектора с полупроводниковым диодом (Проектирование радиоприемных устройств / Под. Ред. А.П. Сиверса: М., 1976), содержащее диод, гридлик (параллельно соединенные резистор и конденсатор). Недостатком такой схемы является невозможность детектирования малых амплитуд из-за наличия напряжения отсечки. В современных разработках используются кремниевые диоды с напряжением отсечки 0.5-0,8 В, поэтому линейный участок детектирования начинается при превышении напряжения отсечки.

Наиболее близким техническим решением является амплитудный детектор (патент RU 2208900, H03D 1/10, опубл. 20.07.2003), состоящий из конденсатора, катушки индуктивности (дросселя), диода, фильтра нижних частот, резисторов, компенсирующего диода и источника опорного напряжения. Высокая чувствительность устройства обеспечивается термокомпенсированным источником опорного напряжения. Недостатком такого детектора является дополнительное постоянное выходное напряжение, уровень которого изменяется с температурой.

Технический результат изобретения - повышение чувствительности, линейности и расширение динамического диапазона амплитудного детектора.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные колебательный контур и первый диод в прямом направлении, вывод колебательного контура является входом амплитудного детектора, фильтр нижних частот, второй диод, два резистора, источник напряжения, дополнительно введен гридлик, третий диод, два повторителя, сумматор-инвертор, а в качестве источника напряжения выступает генератор тока, при этом выход первого диода соединен с вход/выходом гридлика, выход которого подсоединен к двум параллельно расположенным резисторам, где вход/выход первого резистора и выход второго резистора подсоединены ко второму и третьему диодам соответственно, включенным в прямом направлении, генератор тока подключен к общей точке соединения гридлика и резисторов, общая точка соединения первого диода и гридлика через последовательно соединенные фильтр нижних частот и первый повторитель подключена к неинвертирующему входу сумматора-инвертора, общая точка соединения второго резистора и третьего диода через второй повторитель подключена к инвертирующему входу сумматора-инвертора, выход которого является выходом амплитудного детектора.

На чертеже представлена структурная схема устройства, где введены следующие обозначения:

1 - колебательный контур,

2 - первый диод,

3 - гридлик,

4 - первый резистор,

5 - второй диод,

6 - генератор тока,

7 - второй резистор,

8 - третий диод,

9 - фильтр нижних частот,

10 - первый повторитель,

11 - второй повторитель,

12 - сумматор-инвертор.

Устройство имеет следующие функциональные связи.

Выход колебательного контура 1 последовательно соединен с первым диодом 2, включенным в прямом направлении. Вывод колебательного контура 1 является входом амплитудного детектора. Выход первого диода 2 соединен с вход/выходом гридлика 3, выход которого подсоединен к двум параллельно расположенным резисторам 4 и 7. Вход/выход первого резистора 4 подсоединен ко второму диоду 5, включенному в прямом направлении, выход второго резистора 7 подсоединен к третьему диоду 8, включенному также в прямом направлении. Генератор тока 6 подключен к общей точке соединения гридлика 3 и резисторов 4 и 7. Общая точка соединения первого диода 2 и гридлика 3 через последовательно соединенные фильтр нижних частот 9 и первый повторитель 10 подключена к неинвертирующему входу сумматора-инвертора 12. Общая точка соединения второго резистора 7 и третьего диода 8 через второй повторитель 11 подключена к инвертирующему входу сумматора-инвертора 12, выход которого является выходом амплитудного детектора.

Резистор 7, диод 8, повторители 10 и 11, фильтр нижних частот 9 и сумматор-инвертор 12 представляют собой узел компенсирования, который служит для формирования нулевого потенциала на выходе амплитудного детектора в отсутствие сигнала. Для достижения технического результата в устройство введен стабилизированный опорный источник напряжения - генератор тока, с температурной стабилизацией, уменьшающей напряжение отсечки диода.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода колебательного контура 1 поступает на вход амплитудного детектора через кремниевый диод 2, соединенный с гридликом 3. Компенсирующее напряжение отсечки задается последовательно соединенными резистором 4 и кремниевым диодом 5 с питанием от генератора тока 6. Компенсирующее напряжение смещения снимается с последовательной цепочки третьего диода 8 и второго резистора 7. Вольтамперные характеристики всех диодов должны быть идентичны, а напряжения в гридлике 3 и напряжение второго резистора 7 должны быть равными. Напряжения с гридлика 3 и резистора 7 подаются на входы повторителей 10 и 11. Первый повторитель 10 соединен с фильтром нижних частот 9. Выходное напряжение от первого повторителя 10 подается на неинвертирующий вход сумматора-инвертора 12, а выходное напряжение от второго повторителя 11 подается на инвертирующий вход сумматора-инвертора 12. Чувствительность такого амплитудного детектора при термостабилизации диодов 2, 5 и 8 и генератора тока 6 может составлять десятые доли мВ, а динамический диапазон доходить до 70 дБ.

Высокочувствительный амплитудный детектор, содержащий последовательно соединенные колебательный контур и первый диод в прямом направлении, вывод колебательного контура является входом амплитудного детектора, фильтр нижних частот, второй диод, два резистора, источник напряжения, отличающийся тем, что дополнительно введен гридлик, третий диод, два повторителя, сумматор-инвертор, а в качестве источника напряжения выступает генератор тока, при этом выход первого диода соединен с вход/выходом гридлика, выход которого подсоединен к двум параллельно расположенным резисторам, где вход/выход первого резистора и выход второго резистора подсоединены ко второму и третьему диодам соответственно, включенным в прямом направлении, генератор тока подключен к общей точке соединения гридлика и резисторов, общая точка соединения первого диода и гридлика через последовательно соединенные фильтр нижних частот и первый повторитель подключена к неинвертирующему входу сумматора-инвертора, общая точка соединения второго резистора и третьего диода через второй повторитель подключена к инвертирующему входу сумматора-инвертора, выход которого является выходом амплитудного детектора.