致謝某微波整流電路的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u25033某微波整流電路的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證案例分析 1181581.1引言 1308971.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法 173621.3實(shí)驗(yàn)測試與分析 2引言在仿真結(jié)果性能較好的基礎(chǔ)上本章將通過對(duì)915MHz微波整流電路的的實(shí)驗(yàn)測試和結(jié)果分析，進(jìn)一步對(duì)前文設(shè)計(jì)的微波整流電路進(jìn)行驗(yàn)證，以確定其設(shè)計(jì)的合理性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法根據(jù)前文分析，微波整流電路的輸入功率和負(fù)載都會(huì)對(duì)整流效率產(chǎn)生很大的影響，因此需要分別測試整流電路在不同輸入功率和不同負(fù)載阻抗下的工作情況。測試方法如圖4.1所示，由RF信號(hào)源為微波整流電路提供射頻信號(hào)，但是由于信號(hào)源的輸出功率較小，無法滿足輸入功率30dBm的要求，因此需要功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。功率放大器之后還需要連接定向耦合器，這里定向耦合器有兩個(gè)作用，一個(gè)是防止功率回流，影響整流電路的效果，一個(gè)是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，并由功率計(jì)顯示采樣信號(hào)的大小，以實(shí)時(shí)獲得整流電路的輸入功率。負(fù)載采用可調(diào)純電阻負(fù)載，利用萬用表測量阻值，由于這里輸出電壓為直流電壓，只需用萬用表測出其電壓值Vo就可以求得最終的輸出功率：(4.1)圖3.14微波整流電路測試方法圖中除萬用表以外所有的連接線均為射頻同軸線，所需要的設(shè)備及其型號(hào)如表4.1所示：表4.1測試設(shè)備及其型號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)微波信號(hào)源功率放大器定向耦合器功率計(jì)萬用表其中定向耦合器采用的是貼片式定向耦合器，它的內(nèi)部是兩條位置足夠近的傳輸線，分別稱為直通線和耦合線，這樣他們之間的功率可以相互耦合。作為四端口元件，功率從定向耦合器的一端輸入，就會(huì)從輸出端口幾乎無損的輸出，而采樣端口則會(huì)采樣一個(gè)小信號(hào)進(jìn)行輸出，這里使用的是采樣端口相對(duì)輸入端口衰減20dB的定向耦合器，最后一個(gè)無輸出的端口連接50Ω的貼片電阻。實(shí)驗(yàn)測試與分析根據(jù)第三章仿真所得電路版圖制作微波整流電路實(shí)物，如圖5.1所示，電路中電容電感均采用Murata的貼片電感和貼片電容，負(fù)載端接0~1000Ω可調(diào)的滑動(dòng)變阻器。整流電路輸入端接SMA轉(zhuǎn)接頭，用來連接定向耦合器。圖中黑色電路板即為用來承載貼片定向耦合器的印刷電路板，輸入端口、輸出端口和采樣端口都連接有SMA接頭，用以和同軸線相連。將整流電路和測試設(shè)備按照?qǐng)D5.1進(jìn)行接線，調(diào)節(jié)微波信號(hào)源頻率為915MHz，采用固定輸入功率調(diào)節(jié)負(fù)載的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，測試平臺(tái)如圖5.3所示。圖5.2微波整流電路樣機(jī)圖5.3微波整流電路測試平臺(tái)實(shí)驗(yàn)中需要記錄定向耦合器的采樣值和電壓表的輸出電壓?？紤]到信號(hào)源和定向耦合器的輸出范圍限制以及仿真結(jié)果的變化趨勢(shì)，設(shè)置輸入功率范圍分別為30dBm、28dBm和26dBm，負(fù)載從50~600Ω變化，測得輸出電壓，計(jì)算效率并繪制曲線圖如圖5.4。圖5.4變輸入功率效率曲線由圖可知，三條分別對(duì)應(yīng)不同輸入功率的效率曲線趨勢(shì)大致相同，與仿真比較符合。在負(fù)載阻抗小于200Ω時(shí)，輸入功率為26dBm的情況，即紅色曲線效率最高；在輸入功率大于200Ω時(shí)，輸入功率為28dBm的情況，即黑色曲線效率最高，而輸入功率30dBm時(shí)的效率反而比較低。這是因?yàn)榫€路、SMA轉(zhuǎn)接頭中存在一定的損耗，再加上二極管實(shí)際情況與模型還是存在一定的偏差，導(dǎo)致最佳輸入功率點(diǎn)略有偏移。效率最高點(diǎn)為28dBm輸入對(duì)應(yīng)的400Ω負(fù)載處，最大效率值為73.2%，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，電路工作性能良好。由圖5.4還可以看出，在較寬的負(fù)載阻抗范圍內(nèi)，該微波整流電路都有較高的效率，下面對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。選定三個(gè)負(fù)載點(diǎn)分別為100Ω、300Ω、400Ω和600Ω，在固定負(fù)載的情況下，調(diào)節(jié)輸入功率從25~30dBm范圍內(nèi)變化，測量輸出電壓并計(jì)算效率，繪制曲線圖如圖5.5所示。圖5.4變負(fù)載效率曲線圖中藍(lán)色曲線為負(fù)載阻抗為100Ω對(duì)應(yīng)的效率，可以看出，此時(shí)效率較低，最高只能達(dá)到52%；負(fù)載為400Ω時(shí)整流電路效率最高，可達(dá)73.4%，且在300Ω和600Ω處效率也比較高，