Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах. The invention relates to radio engineering and can be used in radio receivers.
Известны амплитудные детекторы [1, 2], используемые в радиоприемных устройствах, которые содержат последовательно соединенные разделительный конденсатор, выпрямительный элемент, фильтр нижних частот, нагрузочный резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, первый вывод разделительного конденсатора является входом амплитудного детектора, дроссель, первый вывод которого соединен со вторым выводом разделительного конденсатора и первым выводом детекторного диода, а второй вывод дросселя соединен с общей шиной, выходом амплитудного детектора является выход фильтра нижних частот, соединенный с первым выводом нагрузочного резистора. Known amplitude detectors [1, 2] used in radio receivers that contain a series-connected isolation capacitor, a rectifier element, a low-pass filter, a load resistor, the second terminal of which is connected to a common bus, the first output of the isolation capacitor is an input of the amplitude detector, inductor, the first terminal of which is connected to the second terminal of the isolation capacitor and the first terminal of the detector diode, and the second terminal of the inductor is connected to a common bus, the output amplitude Nogo detector output is lowpass filter coupled to the first terminal of the load resistor.
В настоящее время в амплитудных детекторах в качестве выпрямительного элемента в основном применяются полупроводниковые детекторные диоды. Такие важные параметры амплитудного детектора как тангенциальная чувствительность и чувствительность по напряжению зависят от конструктивных особенностей и технологии изготовления детекторных диодов. Currently, in amplitude detectors, semiconductor detector diodes are mainly used as a rectifier element. Important parameters of the amplitude detector such as tangential and voltage sensitivity depend on the design features and manufacturing technology of the detector diodes.
При этом тангенциальная чувствительность определяет наименьший уровень энергии сигнала, при котором амплитудный детектор имеет определенное соотношение сигнал/шум на выходе усилителя, к которому он подключен. In this case, the tangential sensitivity determines the lowest signal energy level at which the amplitude detector has a certain signal-to-noise ratio at the output of the amplifier to which it is connected.
Чувствительность по напряжению определяет крутизну выходного напряжения в зависимости от мощности входного радиосигнала, подаваемого на детекторный диод. Чувствительность по напряжению зависит от тока смещения, протекаемого через диод, сопротивления нагрузки, уровня сигналов и радиочастоты. The voltage sensitivity determines the steepness of the output voltage depending on the power of the input radio signal supplied to the detector diode. The voltage sensitivity depends on the bias current flowing through the diode, the load resistance, the signal level and radio frequency.
Если в амплитудных детекторах применятся диоды, выполненные по обычной р-n технологии, то такие параметры как тангенциальная чувствительность, чувствительность по напряжению невысокие, а величина порогового уровня (прямого падения напряжения) большая. If diodes made using conventional pn technology are used in amplitude detectors, then such parameters as tangential sensitivity, voltage sensitivity are low, and the threshold level value (direct voltage drop) is large.
При применении в амплитудных детекторах диодов, выполненных по технологии Шотки, удается изготовить амплитудные детекторы, обладающие улучшенными параметрами. По физическим свойствам диоды Шотки имеют меньшую величину прямого порогового уровня напряжения (не более 0,3 В), повышенное быстродействие (время жизни основных носителей менее 100 пс - отсутствует эффект накопления неосновных носителей заряда), повышенную тангенциальную чувствительность и чувствительность по напряжению [2, 3]. When using diodes made using Schottky technology in amplitude detectors, it is possible to produce amplitude detectors with improved parameters. According to their physical properties, Schottky diodes have a lower direct threshold voltage level (not more than 0.3 V), increased speed (the lifetime of the main carriers is less than 100 ps — there is no accumulation of minority charge carriers), and the increased tangential and voltage sensitivity [2, 3].
Однако детекторные диоды Шотки с нулевым смещением имеют ограниченную величину напряжения пробоя, которая зависит от конструктивной и технологической особенности при их производстве. However, Schottky detector diodes with zero bias have a limited breakdown voltage, which depends on the design and technological features in their production.
Ограниченное напряжение пробоя в диодах Шотки с нулевым смещением (порядка 2 В) приводит и к ограничению линейного диапазона работы детектора, мощности рассеивания (не более 100 мВт), и, соответственно, к ограничению динамического диапазона по уровням радиосигналов. The limited breakdown voltage in Schottky diodes with zero bias (of the order of 2 V) leads to a limitation of the linear range of the detector, dissipation power (not more than 100 mW), and, accordingly, to a limitation of the dynamic range by the levels of radio signals.
Для изготовления амплитудных детекторов с повышенным динамическим диапазоном по уровням входных радиосигналов требуются детекторные диоды с повышенными обратными напряжениями. К таким диодам относятся, например, детекторные диоды Шотки с внешним смещением. For the manufacture of amplitude detectors with a high dynamic range at the levels of the input radio signals, detector diodes with high reverse voltages are required. Such diodes include, for example, Schottky detector diodes with external bias.
Диоды этого типа имеют более высокое напряжение пробоя (от 10 до 70 В) и, таким образом, при применении их в амплитудных детекторах позволяют получить больший динамический диапазон по уровням входных радиосигналов. К тому же при использовании в амплитудных детекторах диодов Шотки с внешним смещением имеется возможность получить при определенном токе смещения даже более высокие тангенциальную чувствительность и чувствительность по напряжению по сравнению с диодами Шотки с нулевым смещением. Ток смещения в таких амплитудных детекторах создается от дополнительного источника напряжения. Diodes of this type have a higher breakdown voltage (from 10 to 70 V) and, thus, when used in amplitude detectors, they allow a greater dynamic range in terms of input radio signals. In addition, when Schottky diodes with external bias are used in amplitude detectors, it is possible to obtain even higher tangential and voltage sensitivity at a certain bias current compared to zero-bias Schottky diodes. The bias current in such amplitude detectors is generated from an additional voltage source.
Амплитудный детектор, в котором используется детекторный диод с внешним смещением [2, 3], содержит последовательно соединенные разделительный конденсатор, детекторный диод, фильтр нижних частот, нагрузочный резистор и источник напряжения, второй выход источника напряжения соединен с общей шиной, первый вывод разделительного конденсатора является входом амплитудного детектора, дроссель, первый вывод которого соединен со вторым выводом разделительного конденсатора и первым выводом детекторного диода, а второй вывод дросселя соединен с общей шиной, выходом амплитудного детектора является выход фильтра нижних частот, соединенный с первым выводом нагрузочного резистора. The amplitude detector, which uses a detector diode with an external bias [2, 3], contains a series-connected isolation capacitor, a detection diode, a low-pass filter, a load resistor and a voltage source, the second output of the voltage source is connected to a common bus, the first output of the isolation capacitor is the input of the amplitude detector, a choke, the first output of which is connected to the second output of the isolation capacitor and the first output of the detector diode, and the second output of the inductor is connected to bschey bus, the output of the amplitude detector output is lowpass filter coupled to the first terminal of the load resistor.
Кроме положительных эффектов, которые позволяют получать полупроводниковые диоды в амплитудных детекторах, они обладают и существенным недостатком. Этот недостаток связан со значительным изменением как прямого, так и обратного сопротивления при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне температур. При этом при повышении температуры окружающей среды как прямое, так и обратное сопротивления полупроводниковых диодов уменьшаются, а при понижении увеличиваются. In addition to the positive effects that make it possible to obtain semiconductor diodes in amplitude detectors, they also have a significant drawback. This disadvantage is associated with a significant change in both direct and reverse resistance when the ambient temperature changes over a wide temperature range. In this case, with increasing ambient temperature, both direct and reverse resistances of semiconductor diodes decrease, and with decreasing increase.
Уменьшение величины обратного сопротивления в полупроводниковых диодах при повышении температуры окружающей среды на качество детектирования практически не влияет. Это связано с тем, что величина обратного сопротивления в полупроводниковых детекторных диодах хотя и уменьшается при повышении температуры окружающей среды, но не до такой степени, чтобы оказывать значительное влияние на процесс детектирования радиосигналов. A decrease in the inverse resistance in semiconductor diodes with increasing ambient temperature practically does not affect the quality of detection. This is due to the fact that the inverse resistance in semiconductor detector diodes, although it decreases with increasing ambient temperature, is not to such an extent that it has a significant effect on the process of detecting radio signals.
При понижении температуры окружающей среды прямое сопротивление полупроводникового диода увеличивается, что приводит к уменьшению коэффициента передачи амплитудного детектора, а, соответственно, и к уменьшению уровня видеосигнала на его выходе при постоянном уровне входного радиосигнала. Особенно заметно уменьшение уровня видеосигнала на выходе амплитудного детектора при малых уровнях входных радиосигналов. With decreasing ambient temperature, the direct resistance of the semiconductor diode increases, which leads to a decrease in the gain of the amplitude detector, and, accordingly, to a decrease in the level of the video signal at its output at a constant level of the input radio signal. Especially noticeable decrease in the level of the video signal at the output of the amplitude detector at low levels of input radio signals.
Кроме того, одновременно с изменением амплитуды видеосигналов на выходе амплитудного детектора, в котором используется детекторный диод с внешним смещением, при изменении температуры окружающей среды происходит изменение и напряжения смещения (дрейф напряжения смещения). Дрейф напряжения смещения на выходе амплитудного детектора также связан с изменением прямого сопротивления детекторного диода. In addition, simultaneously with a change in the amplitude of the video signals at the output of the amplitude detector, which uses a detector diode with an external bias, when the ambient temperature changes, the bias voltage also changes (bias voltage drift). The drift of the bias voltage at the output of the amplitude detector is also associated with a change in the direct resistance of the detector diode.
При этом как амплитуда видеосигнала при малых уровнях радиосигнала, так и напряжение смещения на выходе амплитудного детектора при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне, как показывают экспериментальные исследования, могут изменяться в два - три раза. Moreover, both the amplitude of the video signal at low levels of the radio signal and the bias voltage at the output of the amplitude detector when the ambient temperature changes over a wide range, experimental studies show, can vary by two to three times.
Дрейф напряжения смещения на выходе амплитудного детектора при изменении температуры окружающей среды является нежелательным процессом, если для обработки сигналов между выходом амплитудного детектора и последующими устройствами требуется только гальваническая связь и установка разделительных конденсаторов между ними невозможна. The drift of the bias voltage at the output of the amplitude detector when the ambient temperature changes is an undesirable process if signal processing between the output of the amplitude detector and subsequent devices only requires galvanic coupling and the installation of isolation capacitors between them is impossible.
Термостабилизированный детектор радиочастоты, выбранный в качестве прототипа [4] , который и является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению, содержит последовательно соединенные разделительный конденсатор, детекторный диод, фильтр нижних частот, нагрузочный резистор и компенсирующий диод, второй вывод которого соединен с общей шиной, первый вывод разделительного конденсатора является входом амплитудного детектора, дроссель, первый вывод которого соединен со вторым выводом разделительного конденсатора и первым выводом детекторного диода, схему смещения, выход которой соединен со вторым выводом дросселя, первый вход схемы смещения соединен со вторым выводом нагрузочного резистора и первым выводом компенсирующего диода, источник напряжения, первый выход которого соединен со вторым входом схемы смещения, а второй выход с общей шиной, второй вывод детекторного диода, соединенный с первым выводом нагрузочного резистора является выходом термостабилизированного детектора радиочастоты. The thermostabilized radio frequency detector, selected as a prototype [4], which is the closest in technical essence to the claimed invention, contains a series-connected isolation capacitor, a detection diode, a low-pass filter, a load resistor and a compensating diode, the second terminal of which is connected to a common bus , the first output of the isolation capacitor is an input of an amplitude detector, a choke, the first output of which is connected to the second output of the isolation capacitor and the first output of the detector diode, the bias circuit, the output of which is connected to the second terminal of the inductor, the first input of the bias circuit is connected to the second terminal of the load resistor and the first terminal of the compensating diode, the voltage source, the first output of which is connected to the second input of the bias circuit, and the second output with a common bus, the second terminal of the detector diode connected to the first terminal of the load resistor is the output of a thermostabilized radio frequency detector.
Для стабилизации амплитуды видеосигнала и напряжения смещения на выходе устройства прототипа [4] при изменении температуры окружающей среды введены компенсирующий диод и схема смещения. Эти элементы позволяют поддерживать амплитуды видеосигналов и напряжение смещения со значительно меньшим дрейфом при изменении температуры по сравнению с обычным амплитудным детектором [2, 3], в котором используется только один детекторный диод с внешним смещением. To stabilize the amplitude of the video signal and the bias voltage at the output of the prototype device [4] when the ambient temperature changes, a compensating diode and a bias circuit are introduced. These elements make it possible to maintain the amplitudes of the video signals and the bias voltage with a significantly lower drift when the temperature changes compared to a conventional amplitude detector [2, 3], which uses only one detector diode with external bias.
Однако, несмотря на принятые меры по уменьшению величины дрейфа напряжения смещения на выходе устройства прототипа при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне, его одним из недостатков продолжает оставаться относительно большая величина дрейфа напряжения смещения. However, despite the measures taken to reduce the magnitude of the drift of the bias voltage at the output of the prototype device when the ambient temperature changes in a wide range, one of the drawbacks remains the relatively large magnitude of the drift of the bias voltage.
Так как дрейф напряжения смещения возникает на выходе устройства прототипа из-за неидентичности амплитудных характеристик детекторного и компенсирующего диодов, а также дрейфа напряжения, возникающего на выходе схемы смещения при изменении температуры окружающей среды, то для уменьшения его величины при изменении температуры требуется уменьшение дрейфа напряжений его составляющих или устранения их. Since the bias voltage drift occurs at the output of the prototype device due to the non-identical amplitude characteristics of the detector and compensating diodes, as well as the voltage drift that occurs at the output of the bias circuit when the ambient temperature changes, to reduce its magnitude when the temperature changes, a decrease in its voltage drift making up or eliminating them.
Для уменьшения дрейфа напряжения в схеме смещения должны применяться прецизионные операционные усилители с малыми входными токами и высокими входными сопротивлениями, чтобы не шунтировать токи смещения, протекающие через компенсирующий диод, с низкими уровнями дрейфа выходного напряжения при изменении температуры окружающей среды. Особенно эти требования должны соблюдаться при применении в амплитудных детекторах диодов, работающих при токах смещения в пределах нескольких микроампер. To reduce voltage drift in the bias circuit, precision operational amplifiers with low input currents and high input resistances should be used so as not to bypass bias currents flowing through the compensating diode with low levels of output voltage drift when the ambient temperature changes. Especially these requirements must be observed when diodes are used in amplitude detectors operating at bias currents within a few microamps.
Однако реальные, даже дорогостоящие, прецизионные операционные усилители имеют, хотя и незначительный, но не управляемый тепловой дрейф напряжения смещения на своих выходах. Этот неуправляемый тепловой дрейф напряжения смещения на выходах операционных усилителей не позволяет полностью устранить дрейф напряжения смещения на выходе схемы смещения, а, соответственно, и на выходе устройства прототипа. However, real, even expensive, precision operational amplifiers have, although insignificant, but not controlled thermal drift of the bias voltage at their outputs. This uncontrolled thermal drift of the bias voltage at the outputs of the operational amplifiers does not completely eliminate the drift of the bias voltage at the output of the bias circuit, and, accordingly, at the output of the prototype device.
Как показывают экспериментальные исследования устройства прототипа, даже при применении в схеме смещения современных дорогостоящих прецизионных операционных усилителей с высокими техническими характеристиками, и пары однотипных согласованных диодов (детекторного и компенсационного), изготовленных на одной подложке, дрейф напряжения смещения на его выходе при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне составляет несколько милливольт. As experimental studies of the prototype device show, even when using modern expensive precision operational amplifiers with high technical characteristics in the bias circuit, and a pair of matched diodes of the same type (detector and compensation) made on the same substrate, the bias voltage drifts at its output when the ambient temperature changes in a large range is several millivolts.
В реальных радиоприемных устройствах выход амплитудного детектора, как правило, соединяется с устройствами для последующей обработки сигналов через усилитель напряжения с большим коэффициентом усиления. Поэтому незначительная величина дрейфа напряжения смещения на выходе амплитудного детектора после усиления может достигать недопустимо больших значений на выходе таких усилителей. In real radio receivers, the output of the amplitude detector, as a rule, is connected to devices for subsequent signal processing through a voltage amplifier with a large gain. Therefore, an insignificant magnitude of the drift of the bias voltage at the output of the amplitude detector after amplification can reach unacceptably large values at the output of such amplifiers.
Другим недостатком устройства прототипа является применение в нем самой схемы смещения. Кроме недостаточно эффективной работы по снижению величины дрейфа напряжения смещения на выходе устройства прототипа, схема смещения значительно усложняет устройство и, таким образом, снижает его надежность. Another disadvantage of the prototype device is the use in it of the bias circuit itself. In addition to insufficiently effective work to reduce the magnitude of the drift of the bias voltage at the output of the prototype device, the bias circuit significantly complicates the device and, thus, reduces its reliability.
Технической задачей изобретения является повышение стабилизации напряжения смещения на выходе амплитудного детектора при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне и повышение его надежности. An object of the invention is to increase the stabilization of the bias voltage at the output of the amplitude detector when the ambient temperature changes over a wide range and increase its reliability.
Указанная задача решается тем, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные разделительный конденсатор, детекторный диод, фильтр нижних частот, первый нагрузочный резистор, компенсирующий диод, включенный в том же направлении, как и детекторный диод, первый вывод разделительного конденсатора является входом амплитудного детектора, дроссель, первый вывод которого соединен со вторым выводом разделительного конденсатора и первым выводом детекторного диода, источник напряжения, второй вывод которого и второй вывод дросселя соединены с общей шиной, согласно изобретению введен дополнительный второй нагрузочный резистор с номиналом сопротивления равным номиналу сопротивления первого нагрузочного резистора, при этом первый вывод второго нагрузочного резистора соединен соответственно со вторым выводом компенсирующего диода, а второй вывод второго нагрузочного резистора с первым выходом источника напряжения, второй вывод первого нагрузочного резистора, соединенный с первым выводом компенсирующего диода, является выходом амплитудного детектора. This problem is solved in that in the known device containing a series-connected isolation capacitor, a detection diode, a low-pass filter, a first load resistor, a compensating diode included in the same direction as the detection diode, the first output of the isolation capacitor is an input of an amplitude detector, a choke, the first terminal of which is connected to the second terminal of the isolation capacitor and the first terminal of the detector diode, a voltage source, the second terminal of which and the second terminal the chokes are connected to a common bus, according to the invention, an additional second load resistor with a resistance value equal to the resistance value of the first load resistor is introduced, while the first output of the second load resistor is connected respectively to the second output of the compensating diode, and the second output of the second load resistor with the first output of the voltage source, the second terminal of the first load resistor connected to the first terminal of the compensating diode is the output of the amplitude detector.
Новизна технического решения заключается в наличии в заявляемом устройстве нового дополнительного элемента - второго нагрузочного резистора. The novelty of the technical solution lies in the presence in the inventive device of a new additional element - the second load resistor.
Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна". Thus, the invention meets the criterion of "novelty."
Анализ известных технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод, что введенный элемент известен. Analysis of known technical solutions in the studied and related fields allows us to conclude that the introduced element is known.
Однако введение его в устройство прототипа с указанными связями придает ему новые свойства. Введенный элемент взаимодействуют с известными элементами таким образом, что позволяет стабилизировать напряжение смещения на выходе амплитудного детектора при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне, а устранение из прототипа схемы смещения, состоящей из двух сложных операционных усилителей и резисторов, определяющих их режимы работы, позволяет упростить амплитудный детектор и тем повысить надежность его работы. However, its introduction into the prototype device with the indicated connections gives it new properties. The introduced element interacts with known elements in such a way that it is possible to stabilize the bias voltage at the output of the amplitude detector when the ambient temperature changes over a wide range, and eliminating the bias circuit from the prototype, which consists of two complex operational amplifiers and resistors that determine their operating modes, simplifies amplitude detector and thereby increase the reliability of its work.
Таким образом, изобретение соответствует критерию "Изобретательский уровень", так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Thus, the invention meets the criterion of "Inventive step", as it for a specialist does not explicitly follow from the prior art.
Изобретение может быть использовано в радиоприемных устройствах в качестве амплитудных детекторов. The invention can be used in radio receivers as amplitude detectors.
Таким образом, изобретение соответствует критерию "Промышленная применимость". Thus, the invention meets the criterion of "Industrial applicability".
На чертеже представлена структурная электрическая схема амплитудного детектора. The drawing shows a structural electrical circuit of an amplitude detector.
Амплитудный детектор содержит разделительный конденсатор 1, дроссель 2, детекторный диод 3, фильтр нижних частот 4, первый нагрузочный резистор 5, компенсирующий диод 6, второй нагрузочный резистор 7 и источник напряжения 8. The amplitude detector contains an isolation capacitor 1, a choke 2, a detector diode 3, a low-pass filter 4, a first load resistor 5, a compensating diode 6, a second load resistor 7 and a voltage source 8.
При этом входом амплитудного детектора является первый вывод разделительного конденсатора 1, который последовательно соединен через детекторный диод 3, фильтр нижних частот 4, первый нагрузочный резистор 5, компенсирующий диод 6, второй нагрузочный резистор 7 с источником напряжения 8, второй выход которого соединен с общей шиной, первый вывод дросселя 2 соединен со вторым выводом разделительного конденсатора 1 и первым выводом детекторного диода 3, второй вывод дросселя 2 соединен с общей шиной, второй вывод первого нагрузочного резистора 5, соединенный с первым входом компенсирующего диода 6, является выходом амплитудного детектора. In this case, the input of the amplitude detector is the first output of the isolation capacitor 1, which is connected in series through the detector diode 3, a low-pass filter 4, a first load resistor 5, a compensating diode 6, a second load resistor 7 with a voltage source 8, the second output of which is connected to a common bus , the first output of the inductor 2 is connected to the second output of the isolation capacitor 1 and the first output of the detector diode 3, the second output of the inductor 2 is connected to a common bus, the second output of the first load resistor 5, connected to the first input of the compensating diode 6, is the output of the amplitude detector.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.
Детектирование радиосигналов в предлагаемом устройстве представляет собой процесс преобразования формы колебаний радиосигналов, то есть процесс преобразования частотного спектра, который осуществляется при помощи нелинейного элемента - детекторного диода 3. The detection of radio signals in the proposed device is a process of converting the waveform of the radio signals, that is, the process of converting the frequency spectrum, which is carried out using a nonlinear element - detector diode 3.
При этом промодулируемое напряжение высокой частоты, поступающее через разделительный конденсатор 1 на детекторный диод 3, претерпевает преобразование своей формы (спектра) вследствие нелинейной характеристики детекторного диода 3. In this case, the modulated high-frequency voltage supplied through the isolation capacitor 1 to the detector diode 3 undergoes a transformation of its shape (spectrum) due to the nonlinear characteristics of the detector diode 3.
Спектр преобразованного колебания содержит ряд высокочастотных и низкочастотных составляющих. Все высокочастотные составляющие спектра частот ослабляются в фильтре нижних частот 4, не вызывая заметного падения напряжения на нагрузке. При этом фильтр нижних частот 4 может быть выполнен, например, по П-образной схеме, в состав которой входят конденсаторы 9, 11 и дроссель 10. The converted oscillation spectrum contains a number of high-frequency and low-frequency components. All high-frequency components of the frequency spectrum are attenuated in the low-pass filter 4, without causing a noticeable voltage drop at the load. In this case, the low-pass filter 4 can be performed, for example, according to a U-shaped circuit, which includes capacitors 9, 11 and an inductor 10.
Нагрузкой в предлагаемом устройстве являются последовательно соединенные первый нагрузочный резистор 5, компенсирующий диод 6 и второй нагрузочный резистор 7. The load in the proposed device are series-connected first load resistor 5, a compensating diode 6 and a second load resistor 7.
Среди низкочастотных составляющих, проходящих через сопротивление нагрузки, есть составляющая, соответствующая форме модулирующего напряжения. Падение напряжения, вызванное этой составляющей на сопротивлении нагрузки, представляет собой полезный эффект детектирования. Among the low-frequency components passing through the load resistance, there is a component corresponding to the form of the modulating voltage. The voltage drop caused by this component on the load resistance is a useful detection effect.
Так, например, при импульсном радиосигнале, который подается на вход амплитудного детектора, на его нагрузке выделяется импульсное напряжение видеосигнала. So, for example, with a pulsed radio signal, which is fed to the input of the amplitude detector, the pulse voltage of the video signal is allocated at its load.
Для улучшения параметров амплитудного детектора в нем применяется внешнее смещение от источника напряжения 8. To improve the parameters of the amplitude detector, an external bias from the voltage source 8 is used in it.
Ток смещения, протекающий через детекторный диод 3, определяется величиной напряжения на выходе источника напряжения 8 и общим сопротивлением последовательно соединенных прямых сопротивлений детекторного и компенсирующего диодов 3, 6 и нагрузочных резисторов 5, 7. The bias current flowing through the detector diode 3 is determined by the voltage at the output of the voltage source 8 and the total resistance of the series-connected direct resistances of the detector and compensating diodes 3, 6 and load resistors 5, 7.
Напряжение смещения на выходе амплитудного детектора определяется как произведение величины тока смещения, протекающего через указанные выше элементы, на суммарное сопротивление, состоящее из прямого сопротивления компенсирующего диода 6 и второго нагрузочного резистора 7 при формировании на выходе амплитудного детектора видеосигнала положительной полярности. The bias voltage at the output of the amplitude detector is defined as the product of the bias current flowing through the above elements and the total resistance consisting of the direct resistance of the compensating diode 6 and the second load resistor 7 when a positive polarity signal is generated at the output of the amplitude detector.
Применение в предлагаемом амплитудном детекторе однотипных прецизионных резисторов 5, 7 с одинаковыми номиналами и температурными коэффициентами сопротивлений и пары согласованных однотипных детекторного и компенсирующего диодов 3, 6, изготовленных на одной подложке (например, диодов типа HSMS-2865, производимых фирмой Agilent (Hewlett-Packard)), позволяет на его выходе сформировать напряжение смещения по величине равное половине напряжения источника напряжения 8. The use in the proposed amplitude detector of the same type of precision resistors 5, 7 with the same ratings and temperature coefficients of resistance and a pair of matched the same type of detector and compensating diodes 3, 6, made on the same substrate (for example, HSMS-2865 diodes manufactured by Agilent (Hewlett-Packard )), allows one to form a bias voltage at its output equal to half the voltage of voltage source 8.
Это связано с тем, что как видеосигнал, так и напряжение смещения на выходе амплитудного детектора формируется на средней точке делителя напряжения, образованного прямым сопротивлением детекторного диода 3, сопротивлением первого нагрузочного резистора 5, прямым сопротивлением компенсирующего диода 6 и сопротивлением второго нагрузочного резистора 7. This is due to the fact that both the video signal and the bias voltage at the output of the amplitude detector are formed at the midpoint of the voltage divider formed by the direct resistance of the detector diode 3, the resistance of the first load resistor 5, the direct resistance of the compensating diode 6 and the resistance of the second load resistor 7.
При этом видеосигнал и напряжение смещения поступает на выход амплитудного детектора со второго вывода первого нагрузочного резистора 5, соединенного с первым выводом компенсирующего диода 6. Поэтому при равных номиналах нагрузочных резисторов 5, 7 и равных прямых сопротивлений диодов 3, 6 величина напряжения смещения будет равна половине величины напряжения источника напряжения 8. In this case, the video signal and the bias voltage are supplied to the output of the amplitude detector from the second terminal of the first load resistor 5 connected to the first terminal of the compensating diode 6. Therefore, with equal values of the load resistors 5, 7 and equal direct resistances of the diodes 3, 6, the bias voltage will be equal to half voltage source voltage 8.
Практически равные величины прямых сопротивлений детекторного и компенсирующего согласованных диодов 3, 6 получаются из конструктивных и технологических особенностей при одновременном изготовлении их на одной подложке. Almost equal values of the direct resistances of the detector and compensating matched diodes 3, 6 are obtained from the design and technological features while manufacturing them on the same substrate.
Конструктивное расположение диодов на одной подложке позволяет этим диодам находиться в одинаковом температурном режиме при изменении температуры окружающей среды. При этом характеристики изменения прямых сопротивлений диодов в зависимости от изменения температуры остаются практически одинаковыми, хотя величины прямых сопротивлений могут изменяться в больших пределах. В то же время незначительные отклонения прямых сопротивлений диодов одного относительно другого при изменениях температуры позволяет иметь разницу величин их сопротивлений практически одинаковой и незначительной. Поэтому величина напряжения смещения на выходе амплитудного детектора при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне остается практически равной половине напряжения источника напряжения 8 при незначительной величине дрейфа, который определяется только неидентичностью амплитудных характеристик детекторного и компенсационного диодов. The structural arrangement of the diodes on the same substrate allows these diodes to be in the same temperature mode when the ambient temperature changes. Moreover, the characteristics of the change in the direct resistances of the diodes depending on the temperature change remain almost the same, although the values of the direct resistances can vary within wide limits. At the same time, insignificant deviations of the direct resistance of the diodes of one relative to the other with temperature changes allows us to have a difference in the values of their resistances almost the same and insignificant. Therefore, the magnitude of the bias voltage at the output of the amplitude detector when the ambient temperature changes in a wide range remains almost equal to half the voltage of voltage source 8 with a small amount of drift, which is determined only by the non-identity of the amplitude characteristics of the detector and compensation diodes.
Применение в предлагаемом амплитудном детекторе в нагрузке компенсирующего диода 6 позволяет на его выходе стабилизировать и амплитуды видиосигналов в процессе детектирования радиосигналов при изменении температуры окружающей среды. Это связано с тем, что, кроме изменения прямого сопротивления детекторного диода 3, происходит и изменение прямого сопротивления компенсирующего диода 6. При этом изменения прямых сопротивлений у согласованных диодов осуществляется одновременно и практически на одну величину. Поэтому если в обычном амплитудном детекторе, например, с понижением температуры увеличивается прямое сопротивление детекторного диода, которое должно привести к уменьшению амплитуды выходного видеосигнала на его выходе, в предлагаемом амплитудном детекторе происходит и увеличение сопротивления нагрузки за счет увеличения прямого сопротивления компенсирующего диода. Так как изменения прямых сопротивлений у согласованных диодов в предлагаемом амплитудном детекторе осуществляется практически на одну и ту же величину, то и амплитуда видеосигнала на его выходе остается стабильной в большом диапазоне температур. The use of the proposed amplitude detector in the load of the compensating diode 6 allows you to stabilize at its output the amplitudes of the video signals in the process of detecting radio signals when the ambient temperature changes. This is due to the fact that, in addition to changing the direct resistance of the detector diode 3, there is also a change in the direct resistance of the compensating diode 6. In this case, changes in the direct resistances of the matched diodes are carried out simultaneously and almost by one value. Therefore, if in a conventional amplitude detector, for example, with decreasing temperature, the direct resistance of the detector diode increases, which should lead to a decrease in the amplitude of the output video signal at its output, an increase in the load resistance due to an increase in the direct resistance of the compensating diode occurs in the proposed amplitude detector. Since changes in the direct resistances of the matched diodes in the proposed amplitude detector are carried out by almost the same value, the amplitude of the video signal at its output remains stable in a large temperature range.
Как показывают климатические испытания предлагаемого амплитудного детектора, проведенные в большом диапазоне рабочих температур (от минус 20 до 60oС), величина дрейфа напряжения смещения на его выходе по сравнению с устройством прототипом уменьшается не менее чем в 10-15 раз.As shown by climatic tests of the proposed amplitude detector, carried out in a wide range of operating temperatures (from minus 20 to 60o C), the magnitude of the drift of the bias voltage at its output in comparison with the prototype device is reduced by at least 10-15 times.
Таким образом, предлагаемое изобретение амплитудного детектора позволяет на его выходе значительно повысить стабильность напряжения смещения при изменении температуры окружающей среды в большом диапазоне и повысить надежность его работы. Thus, the proposed invention of an amplitude detector allows to significantly increase the stability of the bias voltage at its output when the ambient temperature changes over a wide range and increase its reliability.
Источники информации
1. Буланов Ю.А., Усов С.Н. Усилители и радиоприемные устройства, с.346, рис. 12.2. - М.: Высшая школа, 1971.Sources of information
1. Bulanov Yu.A., Usov S.N. Amplifiers and radio receivers, p. 346, fig. 12.2. - M .: Higher school, 1971.
2. The Zero Bias Schottky Detector Diode. Hewlett-Packard Application Note 969. 2. The Zero Bias Schottky Detector Diode. Hewlett-Packard Application Note 969.
3. Designing the Virtual Battery, p.2. Fig.2. Hewlett-Packard Application Note 1088. 3. Designing the Virtual Battery, p. 2. Fig. 2. Hewlett-Packard Application Note 1088.
4. Термостабилизированный детектор радиочастоты. Заявка 0291345 ЕПВ (ЕР), МКИ 4 H 03 D 1/10. БИ 46, опубл. 17.11.88. 4. Thermostabilized radio frequency detector. Application 0291345 EPO (EP), MKI 4 H 03 D 1/10. BI 46, publ. 11.17.88.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131222/09ARU2208900C1 (en) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Amplitude detector |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131222/09ARU2208900C1 (en) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Amplitude detector |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2208900C1true RU2208900C1 (en) | 2003-07-20 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001131222/09ARU2208900C1 (en) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Amplitude detector |
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2208900C1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2341873C1 (en)* | 2007-02-28 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio-frequency signals |
| RU2341871C1 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2341874C1 (en)* | 2007-02-28 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2341872C1 (en)* | 2007-02-28 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Device for demodulation of amplitude-modulated radio-frequency signals |
| RU2341869C1 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2341870C1 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2342771C2 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Method of demodulating amplitude modulated radio signals and device to this end |
| RU2351060C2 (en)* | 2007-02-28 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Method of demodulating amplitude-modulated radio-frequency signals and device to this end |
| RU2366075C1 (en)* | 2008-02-11 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device to demodulate amplitude-modulated rf-signals |
| RU2369005C1 (en)* | 2008-04-07 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method of demodulation of amplitude-modulated radio-frequency sygnals and device to this effect |
| RU2371832C1 (en)* | 2008-03-17 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for demodulating amplitude modulated radio-frequency signals |
| RU2373635C1 (en)* | 2008-03-17 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2373632C1 (en)* | 2008-04-09 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals and device for its realisation |
| RU2373634C1 (en)* | 2008-03-12 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерство обороны Российской Федерации | Method and device for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2373631C1 (en)* | 2008-04-07 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals and device for its realisation |
| RU2373633C1 (en)* | 2008-04-09 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals and device for its realisation |
| RU2639942C1 (en)* | 2017-04-14 | 2017-12-25 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") | High-sensitive amplitude detector |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2202101A (en)* | 1987-03-09 | 1988-09-14 | Secr Defence | Zener diode detector circuit |
| EP0291345A2 (en)* | 1987-05-15 | 1988-11-17 | Nec Corporation | A temperature stabilized RF detector |
| EP0297848A2 (en)* | 1987-07-02 | 1989-01-04 | Nec Corporation | Temperature stabilized RF detector |
| EP0713288A3 (en)* | 1994-11-17 | 1998-03-11 | Lucent Technologies Inc. | Radio frequency detector circuit |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2202101A (en)* | 1987-03-09 | 1988-09-14 | Secr Defence | Zener diode detector circuit |
| EP0291345A2 (en)* | 1987-05-15 | 1988-11-17 | Nec Corporation | A temperature stabilized RF detector |
| EP0297848A2 (en)* | 1987-07-02 | 1989-01-04 | Nec Corporation | Temperature stabilized RF detector |
| EP0713288A3 (en)* | 1994-11-17 | 1998-03-11 | Lucent Technologies Inc. | Radio frequency detector circuit |
| Title |
|---|
| SU 154897, БИ № 11, 1963.* |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2341871C1 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2341869C1 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2341870C1 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2342771C2 (en)* | 2007-02-26 | 2008-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Method of demodulating amplitude modulated radio signals and device to this end |
| RU2341873C1 (en)* | 2007-02-28 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio-frequency signals |
| RU2341874C1 (en)* | 2007-02-28 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Devices for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2341872C1 (en)* | 2007-02-28 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Device for demodulation of amplitude-modulated radio-frequency signals |
| RU2351060C2 (en)* | 2007-02-28 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Method of demodulating amplitude-modulated radio-frequency signals and device to this end |
| RU2366075C1 (en)* | 2008-02-11 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device to demodulate amplitude-modulated rf-signals |
| RU2373634C1 (en)* | 2008-03-12 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерство обороны Российской Федерации | Method and device for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2371832C1 (en)* | 2008-03-17 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for demodulating amplitude modulated radio-frequency signals |
| RU2373635C1 (en)* | 2008-03-17 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals |
| RU2369005C1 (en)* | 2008-04-07 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method of demodulation of amplitude-modulated radio-frequency sygnals and device to this effect |
| RU2373631C1 (en)* | 2008-04-07 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals and device for its realisation |
| RU2373632C1 (en)* | 2008-04-09 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals and device for its realisation |
| RU2373633C1 (en)* | 2008-04-09 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт)" Министерства обороны Российской Федерации | Method for demodulation of amplitude-modulated radio frequency signals and device for its realisation |
| RU2639942C1 (en)* | 2017-04-14 | 2017-12-25 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") | High-sensitive amplitude detector |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2208900C1 (en) | Amplitude detector | |
| US7245178B2 (en) | Analog filter circuit and adjustment method thereof | |
| US5291150A (en) | Control circuitry for an RF signal amplifier | |
| CN117969928B (en) | A square circuit and root mean square detector | |
| US6639414B2 (en) | Circuit for measuring changes in capacitor gap using a switched capacitor technique | |
| US6504736B1 (en) | Current-voltage converter | |
| US8330520B2 (en) | Limiter circuit | |
| US20050175359A1 (en) | Optical receiver | |
| US7834692B2 (en) | Peak detector with active ripple suppression | |
| US20140062507A1 (en) | Electric charge detection circuit | |
| DE102014103153A1 (en) | Devices and methods for signal loss detection | |
| US11460522B2 (en) | Sensitivity adjustment of resistive sensor system | |
| Shideler et al. | A low-noise potentiostat for the study of small amplitude signals in electrochemistry | |
| US7960959B2 (en) | Input current controller arrangement and method | |
| US6774727B2 (en) | Device comprising a symmetrical amplifier | |
| RU1838794C (en) | Device for automatic measurement of pulse microwave power | |
| CN116800340B (en) | Signal transmission system | |
| US20240243713A1 (en) | Circuit and method for measuring and correcting signal offset at two points | |
| US8207777B1 (en) | Compensation with ratiometric attenuation | |
| Wang et al. | Design of divider circuit for electrochemical impedance spectroscopy measurement system | |
| SU1157643A1 (en) | Detector of absolute value of signal | |
| RU2745796C1 (en) | Fast zero radiometer | |
| Alegre et al. | CMOS combined feedforward/feedback AGC circuit for VHF applications | |
| JP4903637B2 (en) | Comparator circuit | |
| US9030236B2 (en) | Phase detector |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees | Effective date:20031120 |