視頻阻抗測試儀的原理

常規的微波檢波二極管、梁式引線(xiàn)二極管視頻阻抗(rv)測試方法與儀器存在與國家測試標準(gb6570-86)不一致的缺陷，急需研制出一種新型的視頻阻抗測試儀以滿(mǎn)足某重點(diǎn)工程對rv測試精度的要求。目前，該類(lèi)型測試儀的設計與制作尚未見(jiàn)報道。本文根據國家測試標準(gb6570-86)設計出了與之相吻合的視頻阻抗測試儀。該測試儀具有操作便捷，性能可靠和制作成本低等顯著(zhù)特性，在微波器件視頻阻抗測試中具有廣泛的應用前景。

2測量原理

視頻電阻是伏安特性曲線(xiàn)在原點(diǎn)及其附近的斜率，它反映了勢壘高度的相對變化，決定著(zhù)在零偏置或一定偏置條件下低電平射頻到直流的功率轉換效率。它可由肖特基勢壘二極管的伏安特性來(lái)表示[1]

式中，is是飽和電流，n是理想因子，r是結半徑，a*是理查德遜常數，φ是金屬半導體接觸的勢壘高度。

由式(1)可以導出視頻電阻的一般表達式

式中，i為偏流。在零偏流下，若取n=1.05，t=290k，則

rv=26.2/is(kω)(4)

式中，is的單位為μa。

3電路設計

測試儀電路圖見(jiàn)圖1，它由以下幾部分組成：

3.1零偏電路

按照gb6570-86方法7.9的要求，二極管上的信號電壓u應足夠小，r1>>r2。故取u≤10mv，r2=10kω，[2]。

3.2偏置電路

恒流源的工作原理如圖2所示。它由理想電流ii和輸出電阻ro組成。電流源的輸出電流ii=iro+il，如果ro阻值無(wú)窮大，此時(shí)iro等于零，即負載rl在任何值時(shí)，il=ii。事實(shí)上ro不可能等于無(wú)窮大。ro越大，il越接近ii，電源的穩流性能越好[3]。

由式(5)可知si越小，ui的變化對il的影響越小，電源的穩流性能越好。由式(6)可知當ro→∞，δil→0，電源的穩定性越好。恒流源電路見(jiàn)圖3。

只要在r端和u-端之間接一只偏置電阻rset就能構成一個(gè)不用獨立電源的兩端理想電流浮置源。改變r(jià)set就能改變恒流電源值iset,并有iset=67.7mv/rset(25℃時(shí))，電流源兩端工作電壓可從1-30v,其電流調整率可達0.02%/v。(1μa～10ma連續可調)[4]。

3.3選頻帶阻電路

選頻帶阻電路由感容并聯(lián)諧振回路組成[5]。圖4為感容并聯(lián)諧振電路，電阻r表示回路的等效損耗電阻。

由圖4可知，lc并聯(lián)諧振回路的等效阻抗為：z=(1/jωc(r+jωl))∕(1/jωc+r+jωl)，通常有rωl，所以z=(l/c)/(r+j(ωl-1/ωc))。

lc并聯(lián)諧振回路具有如下的特點(diǎn)：(1)回路的諧振頻率為ω0=1∕或f0=1/2π;(2)諧振時(shí)，回路

(2)諧振時(shí)，回路的等效阻抗為純電阻性質(zhì)，其值最大，既z0=l/rc=qω0l=q/ω0c，式中q=

數，是用來(lái)評價(jià)回路損耗大小的指標;(3)回路

圖5是lc并聯(lián)諧振回路的幅頻響應曲線(xiàn)。

從圖5的曲線(xiàn)可以得出如下得結論：(1)從幅頻響應可見(jiàn)，當外加信號角頻率ω=ωo(即2δω/ω0=0)時(shí)，產(chǎn)生并聯(lián)諧振，回路等效阻抗最大值zo=l/rc。當角頻率ω偏離ωo時(shí)，∣z∣將減小，而δω愈大，∣z∣愈小;(2)諧振曲線(xiàn)的形狀與回路的q值有密切的關(guān)系，q值越大，諧振曲線(xiàn)愈尖銳，阻抗∣z∣越高。

4測量數據和分析

使用本視頻阻抗測試儀測試微波二極管，獲得典型數據如表1。

對以上數據分析可知，在if=20μa條件下被測二極管視頻電阻較小，且其規律與公式(3)相吻合。由于使用該儀器所測得的數據穩定可靠，尤其對于使用方來(lái)說(shuō)，通過(guò)該儀器能夠快速獲得微波二極管最佳的偏置工作點(diǎn)，顯著(zhù)提高了測量工作效率，滿(mǎn)足了用戶(hù)要求。