Podręcznik: Parametry detektora diodowego

1. Wprowadzenie

1.5. Parametry detektora diodowego

Z przyrostem $\delta$ I prądu detekcji związany jest ważny parametr detektora diodowego czułość prądowa $\beta$ _i[A/W], wiążąca ten przyrost z mocą mikrofalową P_RF doprowadzoną do detektora i definiowana następująco:

$\delta I=\beta _i[\mathrm{A/W}P_{RF}];$

(3-14)

Wprowadzona wyżej moc P_RF (RF z ang. „radio frequency”) jest całkowitą mocą doprowadzoną do detektora. Tylko część z niej dociera do złącza diody, część zostaje zaabsorbowana przez elementy obwodu dopasowania detektora.
Czułość napięciowa $\gamma$ [V/W] detektora diodowego wiążę przyrost napięcia na rozwartym wyjściu detektora z mocą mikrofalową P_RF (patrz punkt opisujący obwód zastępczy detektora dla sygnału wyjściowego):

$\delta U=\gamma [\mathrm{V/W}P_{RF}];$

(3-15)

Typowe wartości czułości napięciowej $\gamma$ [V/W] mieszczą się w granicach 0,5...1,5 mV/ $\mu$ W.

Na rys.3.10 pokazano typową charakterystykę U_d(P) detektora diodowego. Zakres mierzonych mocy mikrofalowych rozciąga się od nanowatów do miliwatów. Wyjściowe napięcia detektora mieszczą się w granicach od mikrowoltów do około 100 miliwoltów.
Charakterystyka ta składa się z kilku zakresów:
•   Zakres kwadratowy, dla którego dla małych mocy sygnału , jest właściwym zakresem pracy detektora mikrofalowego. Nazwa „kwadratowy” bierze się stąd, że U_d jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy sygnału wejściowego. Zakres kwadratowy rozciąga się do około 10 mV napięcia wyjściowego.
•   Zakres liniowy, dla którego $U_d\approx \sqrt{P_{RF}}$ , występuje dla dużych mocy wejściowych. W zakresie tym napięcie wyjściowe U_d jest proporcjonalne do amplitudy sygnału, dioda przewodzi prąd jedynie w małej części okresu, a detektor nazywany jest czasami szczytowym. Jest to typowy zakres pracy detektorów małej i średniej częstotliwości, dla których amplituda sygnału zawiera się w granicach 1...100 V. W pasmach mikrofalowych tak duże napięcia sygnału nie mogą być stosowane ze względu na możliwość przebicia i zniszczenie diody.
•   Między nimi zakres przejściowy, często wykorzystywany w pomiarach, ale wymagający skalowania diody.
Od strony najmniejszych mocy charakterystyka ograniczona jest przez szumy termiczne, które ograniczają poziom detekowalności sygnału (patrz wykład o szumach termicznych).

Rys.3.6. Charakterystyka U_d(P_RF) detektora diodowego.

Detektory diodowe wykorzystywane są w rozmaitych układach i systemach mikrofalowych. Z ich pomocą monitorowany jest poziom mocy w rozmaitych systemach mikrofalowych. Szczególnie ważną rolę pełnią detektory diodowe w odbiornikach radiowych. Należy tutaj dodać, że dobrze dopasowane i szerokopasmowe detektory diodowe stosowane są powszechnie w miernikach mocy.