視頻阻抗測試儀的原理

常規(guī)的微波檢波二極管、梁式引線二極管視頻阻抗(rv)測試方法與儀器存在與國家測試標(biāo)準(zhǔn)(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足某重點工程對rv測試精度的要求。目前，該類型測試儀的設(shè)計與制作尚未見報道。本文根據(jù)國家測試標(biāo)準(zhǔn)(gb6570-86)設(shè)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特性，在微波器件視頻阻抗測試中具有廣泛的應(yīng)用前景。

2測量原理

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

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

由式(1)可以導(dǎo)出視頻電阻的一般表達(dá)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(shè)計

測試儀電路圖見圖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(yīng)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阻值無窮大，此時iro等于零，即負(fù)載rl在任何值時，il=ii。事實上ro不可能等于無窮大。ro越大，il越接近ii，電源的穩(wěn)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(wěn)流性能越好。由式(6)可知當(dāng)ro→∞，δil→0，電源的穩(wěn)定性越好。恒流源電路見圖3。

只要在r端和u-端之間接一只偏置電阻rset就能構(gòu)成一個不用獨立電源的兩端理想電流浮置源。改變rset就能改變恒流電源值iset,并有iset=67.7mv/rset(25℃時)，電流源兩端工作電壓可從1-30v,其電流調(diào)整率可達(dá)0.02%/v。(1μa～10ma連續(xù)可調(diào))[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：(1)回路的諧振頻率為ω0=1∕或f0=1/2π;(2)諧振時，回路

(2)諧振時，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(shù)，是用來評價回路損耗大小的指標(biāo);(3)回路

圖5是lc并聯(lián)諧振回路的幅頻響應(yīng)曲線。

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

4測量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)如表1。

對以上數(shù)據(jù)分析可知，在if=20μa條件下被測二極管視頻電阻較小，且其規(guī)律與公式(3)相吻合。由于使用該儀器所測得的數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，尤其對于使用方來說，通過該儀器能夠快速獲得微波二極管最佳的偏置工作點，顯著提高了測量工作效率，滿足了用戶要求。