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

二極管包絡檢波器

• 基本原理

• 二極管包絡檢波器利用二極管的單向導電性來實現檢波功能。當射頻信號輸入到檢波器時，二極管在信號的正半周導通，負半周截止，相當于對射頻信號進行了整流。

• 在整流過程中，電容和電阻組成的低通濾波電路對整流后的信號進行濾波，去除高頻成分，只保留信號的包絡（即低頻調制信號）。

• 工作過程示例

• 假設輸入的射頻信號是一個幅度調制（AM）信號，其表達式為uRF(t)=A(1+mcosΩt)cosωct，其中A是載波幅度，m是調制系數，Ω是調制信號的角頻率，ωc是載波的角頻率。

• 當信號輸入到二極管時，二極管在正半周導通，將信號的正半周部分“復制”到輸出端。電容C開始充電，其電壓逐漸上升。在信號的負半周，二極管截止，電容C通過電阻R放電。

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

同步檢波器

• 基本原理

• 同步檢波器需要一個與輸入射頻信號的載波同頻同相的本地振蕩信號（也稱為相干載波）。通過將輸入信號與本地振蕩信號相乘，然后經過低通濾波，就可以恢復出原始的調制信號。

• 乘法器是實現信號相乘的關鍵部件，它將輸入信號和本地振蕩信號進行乘法運算，得到一個包含和頻與差頻成分的信號。低通濾波器則用于濾除和頻成分，只保留差頻成分，即原始的調制信號。

• 工作過程示例

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

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

• 經過低通濾波器濾除高頻成分2ωct后，輸出信號為uo(t)=2Acosφ。如果輸入的是幅度調制信號，通過適當的電路設計，就可以恢復出原始的調制信號。

對數檢波器

• 基本原理

• 對數檢波器通常由多個二極管級聯或采用特殊的對數放大器結構組成。它的輸出電壓與輸入信號的功率成對數關系，即Vout=klog(Pin)，其中Vout是輸出電壓，Pin是輸入信號功率，k是一個比例常數。

• 這種對數關系使得對數檢波器具有很寬的動態范圍，能夠同時檢測微弱信號和強信號。當輸入信號功率變化很大時，輸出電壓的變化相對較小，便于后續電路的處理。

• 工作過程示例

• 在一個多級二極管級聯的對數檢波器中，每一級二極管都對輸入信號進行一定程度的整流和放大。隨著輸入信號功率的增加，每一級二極管的導通程度逐漸增加，但輸出電壓的增長速度逐漸減慢，呈現出對數特性。

• 例如，在雷達系統中，接收到的回波信號強度可能相差很大，使用對數檢波器可以將不同強度的回波信號轉換為合適的電壓信號，便于后續的目標檢測和距離測量。