關于一種修正檢波對數視頻放大器脈沖拖尾的電路設計

高正隆

摘 要 本文介紹一種修正檢波對數視頻放大器脈沖拖尾的實用電路。其主要特點是電路結構簡單、修正效果好、且具備較強的實用性。

關鍵詞 檢波;脈沖拖尾;修正電路

A Circuit Design For Correcting The Pulse Tailing of The Detector Logarithmic Video Amplifier

Gao Zhenglong

Nanjing Corad Electronic Equipment Co.，Ltd

Abstract This paper introduces a practical circuit to correct the pulse tailing of the detector logarithmic video amplifier， which has the main features are simple circuit structure， good correction effect and strong practicability.

Keywords Detector; Pulse tailing; Correcting circuit

引言

檢波對數視頻放大器是一種將射頻信號對數壓縮為視頻信號的放大器，具備高靈敏度、超寬帶等優異性能，同時具備體積小、質量輕、價格便宜等優點，目前已廣泛應用于雷達、電子對抗領域。現代電子對抗領域的偵查與反偵查、對抗與反對抗愈演愈烈，檢波對數視頻放大器作為現代軍機的眼睛需要真實的捕獲外界脈沖信號，一旦產生脈沖拖尾，將嚴重影響采集信號的真實性。

1設計原理

1.1 脈沖拖尾產生機理

檢波對數視頻放大器主要是由檢波器和對數運算放大器組成，檢波器目前主要是使用肖特基二極管或隧道二極管實現。對數運算放大器是將二極管檢波的視頻信號放大后輸出[1]。

二極管的電特性主要是由內部載流子濃度決定。當檢波二極管接收到空間中的射頻信號，在電場的作用下，二極管內部充滿載流子;當射頻信號消失后，載流子并不會立刻消失，這是因為內部載流子存在弛豫時間，逐漸復合，從而產生了脈沖尾部放電現象，經過對數運算放大器放大后，圖形上則產生了脈沖拖尾。

具體脈沖拖尾圖形見圖1，圖中橫軸為時間軸，每格為500nS，圖中可以看出該脈沖拖尾產生了500ns的時間覆蓋，在這期間其他小信號脈沖將淹沒在該拖尾中，從而導致脈沖丟失。所以較小的脈沖拖尾是衡量檢波對數視頻放大器性能的重要圖形指標。

1.2 電路原理

在脈沖電路中比較忌諱的是脈沖過沖，這是因為過沖會在瞬間產生過高的電壓，最終會損壞器件，其圖形見圖2。但是，過沖并不一定會帶來壞處，將圖1與圖2疊加后會發現脈沖過沖可以加快二極管內載流子的放電速率，從而達到修正脈沖拖尾的目的。

由信號完整性的原理可知，脈沖的上升沿與下降沿是其高頻信號的分布區。如果電路能夠將二極管后面的對數放大器的增益，在脈沖下降沿，產生較大的增益;而在脈沖維持期間，增益不變，則會產生脈沖過沖。下面的電路設計就是從這個原理著手開展的[2]。

2電路實現

具體電路實現見圖3所示，圖中通過增加電阻R3以及電容C2與原來的負反饋放大電路組成了一個電阻T型網絡，從而在脈沖的下降沿引入過沖，該過沖加快了載流子的放電速率，從而使得該電路能夠達到修正脈沖拖尾的目的。詳細分析步驟如下：

（1）當脈沖上升沿或下降沿到來時，由于C2電容容值為10～20pF，此時可等效為短路，修正電路的對數運算放大器等效電路如圖4所示。由華成英主編的《模擬電子技術基礎》一書中，給出此時對數運算放大器的增益如公式1所示[3]：

（公式1）

（2）當脈沖處于電平持續期間時，此時沒有高頻分量，電容可等效為開路，修正電路的對數運算放大器等效電路如圖5所示。給出此時對數運算放大器的增益如公式2所示：

（公式2）

通過對公式1與公式2的對比可以看出：通過合理選擇電阻R2、R3、R4的阻值，可以使得該修正電路在脈沖上升沿或下降沿的增益大于脈沖持續期間的增益，從產生了脈沖下沖。

3測試結果

圖6為檢波對數放大器的脈沖波形測試平臺，圖7是經過修正電路后，脈沖拖尾由原來的500nS改善到了只有110nS。盡管產生了10mV的下沖但該量級不會對器件造成損傷，屬于工程可接受范圍[4]。

4結束語

從測試結果可以看出，通過對對數放大器的負反饋電路的電阻網絡較小的調整，實現了對檢波對數視頻放大器的脈沖拖尾的修正;同時，該電路結構簡單明了、原理清晰、具備較強的實用性。

參考文獻

[1] 羅鵬，丁亞生.對數放大器的原理與應用（上）[J].電子產品世界，2005，（4A）：127-128.

[2] 華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2005：51.

[3] 于爭.信號完整性揭秘[M].北京：機械工業出版社，2013：217.

[4] 清華大學《微帶電路》編寫組.微帶電路[M].北京：清華大學出版社，2017：22.