关于一种修正检波对数视频放大器脉冲拖尾的电路设计

高正隆

摘 要 本文介绍一种修正检波对数视频放大器脉冲拖尾的实用电路。其主要特点是电路结构简单、修正效果好、且具备较强的实用性。

关键词 检波;脉冲拖尾;修正电路

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

檢波对数视频放大器是一种将射频信号对数压缩为视频信号的放大器，具备高灵敏度、超宽带等优异性能，同时具备体积小、质量轻、价格便宜等优点，目前已广泛应用于雷达、电子对抗领域。现代电子对抗领域的侦查与反侦查、对抗与反对抗愈演愈烈，检波对数视频放大器作为现代军机的眼睛需要真实的捕获外界脉冲信号，一旦产生脉冲拖尾，将严重影响采集信号的真实性。

1设计原理

1.1 脉冲拖尾产生机理

检波对数视频放大器主要是由检波器和对数运算放大器组成，检波器目前主要是使用肖特基二极管或隧道二极管实现。对数运算放大器是将二极管检波的视频信号放大后输出[1]。

二极管的电特性主要是由内部载流子浓度决定。当检波二极管接收到空间中的射频信号，在电场的作用下，二极管内部充满载流子;当射频信号消失后，载流子并不会立刻消失，这是因为内部载流子存在弛豫时间，逐渐复合，从而产生了脉冲尾部放电现象，经过对数运算放大器放大后，图形上则产生了脉冲拖尾。

具体脉冲拖尾图形见图1，图中横轴为时间轴，每格为500nS，图中可以看出该脉冲拖尾产生了500ns的时间覆盖，在这期间其他小信号脉冲将淹没在该拖尾中，从而导致脉冲丢失。所以较小的脉冲拖尾是衡量检波对数视频放大器性能的重要图形指标。

1.2 电路原理

在脉冲电路中比较忌讳的是脉冲过冲，这是因为过冲会在瞬间产生过高的电压，最终会损坏器件，其图形见图2。但是，过冲并不一定会带来坏处，将图1与图2叠加后会发现脉冲过冲可以加快二极管内载流子的放电速率，从而达到修正脉冲拖尾的目的。

由信号完整性的原理可知，脉冲的上升沿与下降沿是其高频信号的分布区。如果电路能够将二极管后面的对数放大器的增益，在脉冲下降沿，产生较大的增益;而在脉冲维持期间，增益不变，则会产生脉冲过冲。下面的电路设计就是从这个原理着手开展的[2]。

2电路实现

具体电路实现见图3所示，图中通过增加电阻R3以及电容C2与原来的负反馈放大电路组成了一个电阻T型网络，从而在脉冲的下降沿引入过冲，该过冲加快了载流子的放电速率，从而使得该电路能够达到修正脉冲拖尾的目的。详细分析步骤如下：

（1）当脉冲上升沿或下降沿到来时，由于C2电容容值为10～20pF，此时可等效为短路，修正电路的对数运算放大器等效电路如图4所示。由华成英主编的《模拟电子技术基础》一书中，给出此时对数运算放大器的增益如公式1所示[3]：

（公式1）

（2）当脉冲处于电平持续期间时，此时没有高频分量，电容可等效为开路，修正电路的对数运算放大器等效电路如图5所示。给出此时对数运算放大器的增益如公式2所示：

（公式2）

通过对公式1与公式2的对比可以看出：通过合理选择电阻R2、R3、R4的阻值，可以使得该修正电路在脉冲上升沿或下降沿的增益大于脉冲持续期间的增益，从产生了脉冲下冲。

3测试结果

图6为检波对数放大器的脉冲波形测试平台，图7是经过修正电路后，脉冲拖尾由原来的500nS改善到了只有110nS。尽管产生了10mV的下冲但该量级不会对器件造成损伤，属于工程可接受范围[4]。

4结束语

从测试结果可以看出，通过对对数放大器的负反馈电路的电阻网络较小的调整，实现了对检波对数视频放大器的脉冲拖尾的修正;同时，该电路结构简单明了、原理清晰、具备较强的实用性。

参考文献

[1] 罗鹏，丁亚生.对数放大器的原理与应用（上）[J].电子产品世界，2005，（4A）：127-128.

[2] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005：51.

[3] 于争.信号完整性揭秘[M].北京：机械工业出版社，2013：217.

[4] 清华大学《微带电路》编写组.微带电路[M].北京：清华大学出版社，2017：22.