квадратичный детектор Опции

[YuriyMatveev]

реально ли получить диапазон квадратичного детектирования более 50dB (при неравномерности амплитудной характеристики +/- 0.5dB). ?
у кого нибудь есть опыт, по этому поводу?

[DRUID3]

я так понял речь идет об "аналоге"...

[YuriyMatveev]

я так понял речь идет об "аналоге"...

Да именно

[Tanya]

А что такое - "квадратичный детектор"?

[blackfin]

А что такое "квадратичный детектор"?

IMHO, U_вых=(U_вх)^2.

[Tanya]

IMHO, U_вых=(U_вх)^2.

Тогда непонятно, почему автор не пишет про частоту ничего... А пишет про неравномерность амплитудной характеристики... Что такое, тогда, амплитудная характеристика, и ее равномерность?

[YuriyMatveev]

Тогда непонятно, почему автор не пишет про частоту ничего... А пишет про неравномерность амплитудной характеристики... Что такое, тогда, амплитудная характеристика, и ее равномерность?

Более конкретно для примера можно рассмотреть детектор на полупроводниковом диоде, когда работа осуществляется на квадратичном участке ВАХ, но в случае диодного детектора диапазон квадратичного детектирования (т.е. зависимость выходного напряжения от мощности входного СВЧ сигнала) не более 20дБ - 25дБ при неравномерности АХ +/-1дБ. Замечу что снизу динамический диапазон ограничен тангенциальной чувствительностью, а сверху отклонением от квадратичного участка ВАХ. Поэтому на мой взгляд представляется целесообразным увеличение динамического диапазона вверх, т.е. продление квадратичного характера ВАХ нелинейного элемента на котором происходит детектирование сигнала.
Собственно и хотелось бы узнать кто нибудь сталкивался с подобной задачей, увеличения динамического диапазона квадратичного детектирования?
Или может буть у кого нибудь возникнут другие идеи, каким путем можно расширить динамический диапазон.

Диапазон рабочих частот сейчас не так уж важен ( в моем случае по входу от 100МГц до 2ГГц, по выходу DC-100кГц), его получить не составляет особых проблем.

вот например один из детекторов Agilent

Сообщение отредактировал YuriyMatveev - Feb 23 2009, 14:24

Прикрепленные файлы

 Agilent_8474A.pdf ( 531.66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52

 

[rudy_b]

Вообще-то у диода не квадратичная, а логарифмическая (или, наоборот экспоненциальная) характеристика. И на постоянном токе он дает приличный логарифм в диапазоне токов порядка 10^6 (1нА-1мА) и даже больше, т.е. порядка 120 дВ. И аккуратно сделанный квадратор будет иметь достаточно большой диапазон. Но на СВЧ сликом много паразитов, хотя можно попробовать, если использовать U^2=exp(2*log(I)).

[EUrry]

Вообще-то у диода не квадратичная, а логарифмическая (или, наоборот экспоненциальная) характеристика. И на постоянном токе он дает приличный логарифм в диапазоне токов порядка 10^6 (1нА-1мА) и даже больше, т.е. порядка 120 дВ. И аккуратно сделанный квадратор будет иметь достаточно большой диапазон. Но на СВЧ сликом много паразитов, хотя можно попробовать, если использовать U^2=exp(2*log(I)).

Это "вообще" при больших напряжениях смещения, а начальный участок - квадратичен, потому и динамика небольшая.

[YuriyMatveev]

Вообще-то у диода не квадратичная, а логарифмическая (или, наоборот экспоненциальная) характеристика. И на постоянном токе он дает приличный логарифм в диапазоне токов порядка 10^6 (1нА-1мА) и даже больше, т.е. порядка 120 дВ. И аккуратно сделанный квадратор будет иметь достаточно большой диапазон. Но на СВЧ сликом много паразитов, хотя можно попробовать, если использовать U^2=exp(2*log(I)).

В принципе разложив в ряд, ВАХ диода в рабочей точке (даже если она и экспоненциальная) получим, что на начальном участке вклад составляющих вызывающих ошибку квадратичного детектирования (т.е. состалвяющих с четными степенями, выше второй) достаточно мал, поэтому и можно считать что начальный участок ВАХ имеет квадратичный характер (это мое мнение!).

Думаю что скомпенсировав каким либо образом коэффициенты при четных степенях в ВАХ диода, можно было бы продлить этот участок квадратичного детектирования вверх. Что касается нижнего участка динамического диапазона, то он ограничен уже тангенциальной чувствительностью, и как ее увеличить тоже вопрос, но все равно увеличением тангенциальной чувствительности много не выиграешь, поэтому наверное и нужно продлевать рабочий участок квадратичного детектора вверх (т.е. работать при больших уровнях входной мощности сигнала)

[Guest_orthodox_*]

В принципе разложив в ряд, ВАХ диода в рабочей точке (даже если она и экспоненциальная) получим, что на начальном участке вклад составляющих вызывающих ошибку квадратичного детектирования (т.е. состалвяющих с четными степенями, выше второй) достаточно мал, поэтому и можно считать что начальный участок ВАХ имеет квадратичный характер (это мое мнение!).

Думаю что скомпенсировав каким либо образом коэффициенты при четных степенях в ВАХ диода, можно было бы продлить этот участок квадратичного детектирования вверх. Что касается нижнего участка динамического диапазона, то он ограничен уже тангенциальной чувствительностью, и как ее увеличить тоже вопрос, но все равно увеличением тангенциальной чувствительности много не выиграешь, поэтому наверное и нужно продлевать рабочий участок квадратичного детектора вверх (т.е. работать при больших уровнях входной мощности сигнала)

Ну к чему столько наворотов?
Квадраторы делают на них, просто через сумму логарифмов... Как-то так... Формула сложнее, зато схема проще
В нашем случае надо бы было просто логарифмировать сигнал, а при восстановлении дельту удвоить... Ну или логарифмировать на двух диодах, а восстанавливать на одном... Ес-но, все в термостат...Чтобы ноль не плыл... Термокомпенсированные решения, кажется, не проходят там...
Насколько помню, всегда термостатировали... Ну это надо уже думать...
Да, кстати, делать все это надо наверное все же используя транзистор а не диод, в ОС ОУ еще... Так было... Шире диапазон. Но это все одноквадрантное, для нашего случая двухполупериодное выпрямление нужно перед этим...

Однако речь зашла про СВЧ , тогда надо задачу обрисовать. Если надо измерять среднюю мощность, к примеру, или просто среднеквадратичное значение напряжения сигнала сложной формы, то это делается вообще на линейном элементе.
Его просто тупо греют этим сигналом. Тогда почти для любой частоты, в пределах разумного, естественно...

PS Вроде бы у полевика с pn-переходом квадратичная характеристика... Не помню, как именно реализуется...
Но поскольку есть неплохие готовые перемножители, где достаточно одно и то же завести на оба входа,
это наверное не интересно уже никому...
[attachment=30042:AD633_e.pdf]

Вот тут почти все они: http://search.datasheetcatalog.net/key/+ANALOG+MULTIPLIER

[YuriyMatveev]

Можно и перемножитель использовать, но опять каков динамический диапазона такого устройства? Хотя у АD есть и непосредственно rms детекторы (АDL5501, AD8361), но динамический диапазон их все равно не более 25дБ.
Можно произвести детектирование сигнала и на одном из переходов транзистора, но тут неизбежно будет присутствовать постоянная составляющая в выходном сигнале, а полоса рабочих частот по выходу обязательно должна начинаться от DC.
Похоже как ни крути все плохо

[AndreyVN]

реально ли получить диапазон квадратичного детектирования более 50dB (при неравномерности амплитудной характеристики +/- 0.5dB). ?
у кого нибудь есть опыт, по этому поводу?

А в сторону аппаратных корреляторов не копали?

К стати, у Вас dB по входу или по выходу приведены и по амплитуде или по мощности?

[YuriyMatveev]

А в сторону аппаратных корреляторов не копали?

К стати, у Вас dB по входу или по выходу приведены и по амплитуде или по мощности?

А разве реально обработать полосу сигнала шириной более 1ГГц?
Или вы имеете ввиду аналоговую обработку?

Динамический диапазон измеряем в dB по входу, от минимальной мощности входного сигнала до максимальной, когда выполняется квадратичное детектирование в рамках соответствующих критериев.

[Guest_orthodox_*]

Да, да... параметры сигнала в студию, пожалуйста...
И по частотам тоже, плз.
И что Вам надо на выходе - постоянка или форма...кстати, если форма, то спектр на выходе гораздо шире вверх...
Или хоть просто задачу назовите...

[khach]

Подать на диод небольшой ток смещения (10-100 мка)- выиграем с десяток дБ, но ноль потеряем. Применим модуляцию сигнала и синхронное детектирование- можно выдавить около 50 дБ динамики. Так делал HP в своих скалярных анализаторах- модуляция около 27 кгц. Но у них был хитрый блок обработки - они залазили в область линейного детектирования и правили нелинейность логарифсмческой шкалы в настраиваемом по еепрому логарифматоре. По поводу диапазона- детекторы HP85025 от этих скалярников крыли до 26 ГГц с ощибкой меньше полу-дБ. А внутри детектора- диод и предусилитель.

[YuriyMatveev]

Да, да... параметры сигнала в студию, пожалуйста...
И по частотам тоже, плз.
И что Вам надо на выходе - постоянка или форма...кстати, если форма, то спектр на выходе гораздо шире вверх...
Или хоть просто задачу назовите...

В общем виде это задача дистанционного пассивного зондирования. Сигнал из себя представляет широколосное шумовое радиоизлучение объектов. Т.е. сигнал на входе есть широкополосный шум в полосе от 0,1 - 1,5ГГц. Квадратичный детектор используется в составе компенсационного радиометра, который предназначен для измерения мощности шумового радиоизлучения.
Поэтому на выходе постоянную составляющую терять нельзя, хотя действительно можно использовать диод со смещением, а постоянную составляющую вызываемую током смещения (а также собственными шумами приемника) компенсировать (температурную и прочую нестабильность пока не рассматриваем). Но даже диод со смещением дает не более 30дБ динамического диапазона. Действительно похоже вариант только один залазить в область линейного детекирования с последущей ее компенсацией. ( но тут тоже проблема, т.к. приемник шумового радиоизлучения имеет максимальную чувствительность только при использовании квадратичного детектора, где то даже была статья по этой теме - самому стало интересно)

[SSerge]

А вот это Вам не подойдёт?
Analog Devices:
AD8313
AD8318
ADL5518
Linear Technology:
LT5504
LT5534

[Guest_orthodox_*]

В общем виде это задача дистанционного пассивного зондирования. Сигнал из себя представляет широколосное шумовое радиоизлучение объектов. Т.е. сигнал на входе есть широкополосный шум в полосе от 0,1 - 1,5ГГц. Квадратичный детектор используется в составе компенсационного радиометра, который предназначен для измерения мощности шумового радиоизлучения.
Поэтому на выходе постоянную составляющую терять нельзя, хотя действительно можно использовать диод со смещением, а постоянную составляющую вызываемую током смещения (а также собственными шумами приемника) компенсировать (температурную и прочую нестабильность пока не рассматриваем). Но даже диод со смещением дает не более 30дБ динамического диапазона. Действительно похоже вариант только один залазить в область линейного детекирования с последущей ее компенсацией. ( но тут тоже проблема, т.к. приемник шумового радиоизлучения имеет максимальную чувствительность только при использовании квадратичного детектора, где то даже была статья по этой теме - самому стало интересно)

Начать тракт надо бы тогда с линейного усилителя с регулировкой усиления. именно с звена регулировки снимается информация о том, насколько
изменилось усиление , чтобы вогнать динамический диапазон в то, что требуется. Ну при вычислении, естественно, усиление входит в квадрате

При такой полосе скорее надо позаботиться о широкополосном квадраторе, чем о широком ДД...
И если вам не подходит нагреваемый элемент (типа лампы, накаливания с фотоприемником либо качественного для ВЧ резистора с термодатчиком ) - то я уж и не знаю тогда...
А по ДД квадратор примерно должен быть таким, чтобы при максимальной для него амплитуде на входе обеспечивал точность в пределах допустимого,
с тепловыми это несложно - динамический диапазон обеспечит в полной мере связанная и управляемая им АРУ.

[YuriyMatveev]

Начать тракт надо бы тогда с линейного усилителя с регулировкой усиления. именно с звена регулировки снимается информация о том, насколько
изменилось усиление , чтобы вогнать динамический диапазон в то, что требуется. Ну при вычислении, естественно, усиление входит в квадрате

При такой полосе скорее надо позаботиться о широкополосном квадраторе, чем о широком ДД...
И если вам не подходит нагреваемый элемент (типа лампы, накаливания с фотоприемником либо качественного для ВЧ резистора с термодатчиком ) - то я уж и не знаю тогда...
А по ДД квадратор примерно должен быть таким, чтобы при максимальной для него амплитуде на входе обеспечивал точность в пределах допустимого,
с тепловыми это несложно - динамический диапазон обеспечит в полной мере связанная и управляемая им АРУ.

Для обычного связного приемника необходимый динамический диапазон можно получить использованием АРУ. Но сдесь другой случай!!! Радиометрический приемник позволяет выделять сигнал на много ниже уровня собственных шумов, и чувствительность при этом может составлять несколько милликельвинов. Думаю вряд-ли какая либо АРУ сможет с такой точностью поддержать коэффициент усиления (т.к. любое его изменение также приводит к появлению сигнала на выходе) Отсюда и получается, что все каскады делаем с фиксируемым усилением и термостатируем, а динамиеский диапазон будет определятся только детектором!

Что касается тепловых головок применямых в измерителях мощности, а какая у них амплитудная характеристика, случайно не квадратичная? и какой тогда динамический диапазон они обеспечивают ?(полоса рабочих частот насколько знаю у них довольно широкая).

[khach]

Что касается тепловых головок применямых в измерителях мощности, а какая у них амплитудная характеристика, случайно не квадратичная? и какой тогда динамический диапазон они обеспечивают ?(полоса рабочих частот насколько знаю у них довольно широкая).

Теловые головки (ака болометры) почти всегда компенсационного типа. Поэтому как выглядит характеристика (линейная, квадратичная, любая другая)-неважно, главное чтобы монотонная была. Болометры всегда проигрывают диодам по шумам (кроме разве что сверхпроводящих при температуре жидкого гелия. В принципе с развитием технологии микроохладителей сверхпроводящий болометр с замкнутой системой охлаждения уменьшился до размеров китайского термоса, стал настольным. Но стоит десятки килобаксов. Поэтому я бы наверно для радиометра ушел бы вверх по частоте в СВЧ (несколько ГГц) обычным диодным смесителем, отфильтровался бы, усилил сколько нужно и на логарифмический детектор типа того же AD8313- 8319
Кстати, вы не сказали, какой ДД нужен -просто ДД или мгновенныый ДД. Во первом случае аттенюаторы по входу позволяют решить почти все проблемы.
Еще посмотрите конструкции современных диодных СВЧ мощемеров- там стоит по входу сплиттер и разделяет сигнал на 2 ветви. В одной стоит обычная пара диодов шоттки по схеме удвоителя со смещением постоянкой, а во второй- набор из 3-4 последовательных диодных структур, опять же две штуки по схеме удвоителя. Динамический диапазон расширяется до 80-90 дб, потому что схема сама выбирает с какой пары детекторов обрабатывать сигнал.