RF（射頻）檢波器是一種用于從射頻（RF）信號(hào)中提取有用信息的電路或設(shè)備，其工作原理主要基于信號(hào)的非線性變換和濾波，以下為你詳細(xì)介紹不同類型RF檢波器的工作原理：

二極管包絡(luò)檢波器

• 基本原理

• 二極管包絡(luò)檢波器利用二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)實(shí)現(xiàn)檢波功能。當(dāng)射頻信號(hào)輸入到檢波器時(shí)，二極管在信號(hào)的正半周導(dǎo)通，負(fù)半周截止，相當(dāng)于對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行了整流。

• 在整流過(guò)程中，電容和電阻組成的低通濾波電路對(duì)整流后的信號(hào)進(jìn)行濾波，去除高頻成分，只保留信號(hào)的包絡(luò)（即低頻調(diào)制信號(hào)）。

• 工作過(guò)程示例

• 假設(shè)輸入的射頻信號(hào)是一個(gè)幅度調(diào)制（AM）信號(hào)，其表達(dá)式為uRF(t)=A(1+mcosΩt)cosωct，其中A是載波幅度，m是調(diào)制系數(shù)，Ω是調(diào)制信號(hào)的角頻率，ωc是載波的角頻率。

• 當(dāng)信號(hào)輸入到二極管時(shí)，二極管在正半周導(dǎo)通，將信號(hào)的正半周部分“復(fù)制”到輸出端。電容C開始充電，其電壓逐漸上升。在信號(hào)的負(fù)半周，二極管截止，電容C通過(guò)電阻R放電。

• 由于電容C的充放電時(shí)間常數(shù)τ=RC遠(yuǎn)大于載波周期，但遠(yuǎn)小于調(diào)制信號(hào)周期，因此電容上的電壓能夠跟隨調(diào)制信號(hào)的變化，從而輸出解調(diào)后的低頻信號(hào)uo(t)≈AmcosΩt。

同步檢波器

• 基本原理

• 同步檢波器需要一個(gè)與輸入射頻信號(hào)的載波同頻同相的本地振蕩信號(hào)（也稱為相干載波）。通過(guò)將輸入信號(hào)與本地振蕩信號(hào)相乘，然后經(jīng)過(guò)低通濾波，就可以恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)。

• 乘法器是實(shí)現(xiàn)信號(hào)相乘的關(guān)鍵部件，它將輸入信號(hào)和本地振蕩信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算，得到一個(gè)包含和頻與差頻成分的信號(hào)。低通濾波器則用于濾除和頻成分，只保留差頻成分，即原始的調(diào)制信號(hào)。

• 工作過(guò)程示例

• 設(shè)輸入的射頻信號(hào)為uRF(t)=Acos(ωct+φ)，本地振蕩信號(hào)為uLO(t)=cosωct。

• 兩個(gè)信號(hào)相乘后得到ui(t)=uRF(t)×uLO(t)=Acos(ωct+φ)cosωct=2A[cos(2ωct+φ)+cosφ]。

• 經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除高頻成分2ωct后，輸出信號(hào)為uo(t)=2Acosφ。如果輸入的是幅度調(diào)制信號(hào)，通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)，就可以恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)。

對(duì)數(shù)檢波器

• 基本原理

• 對(duì)數(shù)檢波器通常由多個(gè)二極管級(jí)聯(lián)或采用特殊的對(duì)數(shù)放大器結(jié)構(gòu)組成。它的輸出電壓與輸入信號(hào)的功率成對(duì)數(shù)關(guān)系，即Vout=klog(Pin)，其中Vout是輸出電壓，Pin是輸入信號(hào)功率，k是一個(gè)比例常數(shù)。

• 這種對(duì)數(shù)關(guān)系使得對(duì)數(shù)檢波器具有很寬的動(dòng)態(tài)范圍，能夠同時(shí)檢測(cè)微弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)功率變化很大時(shí)，輸出電壓的變化相對(duì)較小，便于后續(xù)電路的處理。

• 工作過(guò)程示例

• 在一個(gè)多級(jí)二極管級(jí)聯(lián)的對(duì)數(shù)檢波器中，每一級(jí)二極管都對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行一定程度的整流和放大。隨著輸入信號(hào)功率的增加，每一級(jí)二極管的導(dǎo)通程度逐漸增加，但輸出電壓的增長(zhǎng)速度逐漸減慢，呈現(xiàn)出對(duì)數(shù)特性。

• 例如，在雷達(dá)系統(tǒng)中，接收到的回波信號(hào)強(qiáng)度可能相差很大，使用對(duì)數(shù)檢波器可以將不同強(qiáng)度的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的電壓信號(hào)，便于后續(xù)的目標(biāo)檢測(cè)和距離測(cè)量。