专利名称：一类基于雪崩光电二极管的混频电路的利记博彩app
技术领域：
本实用新型提出了一类基于雪崩光电二极管的混频电路，给出了具体实施方式
，也给出了雪崩光电二极管混频电路的原理结构图和相应的具体使用方法。本实用新型产品借助于调制光信号实现两路电信号的混频，电路结构简单，成本低；通过高输入阻抗的跨阻运算放大器，取出相应频率的电信号。混频器通常实现两路电信号的相乘，通常有3个端口。其一输入基带信号，这种信号有一定的带宽(宽频信号)且携带信息。其二输入本振点频信号f2，且输入频率常常是基带信号频率的两倍以上。第三个端口输出上变频后的信号f3。输出信号主要包含两部分，一部分是上变频信号，在频域上表示为f2+f\，另一部分为下变频信号，频域表示式为下变频信号和上变频信号与4成完全镜像对称关系。本混频电路同样输出下变频信号与上变频信号，获得与f2的和频与差频信号。本混频电路对两路信号的频率没有要求，所混频的两路信号频率与雪崩光电二极管自身的频率特性有关。本产品属于通信电子产品，可广泛应用于通信系统与检测系统中，属通信与检测系统应用领域。
背景技术：
混频，是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为混频器(或变频器)。一般用混频器产生中频信号。从工作性质可分为二类，即加法混频器和减法混频器分别得到和频及差频。从电路元件也可分为三极管混频器和二极管混频器。雪崩光电二极管(APD)是一种P-N结型的光检测二极管，其原理类似于光电倍增管。利用载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结 上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩 ”(即光电流成倍地激增)现象，因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。在加上一个较高的反向偏置电压后(在硅材料中一般为100-200V)，利用电离碰撞(雪崩击穿)效应，可在APD中获得一个大约100的内部电流增益。某些硅Aro采用了不同于传统APD的掺杂等技术，允许加上更高的电压(> 1500V)而不致击穿，从而可获得更大的增益(> 1000)。一般来说，反向电压越高，增益就越大。Aro主要用于激光测距机和长距离光纤通信，此外也开始被用于正电子断层摄影和粒子物理等领域。APD的用途取决于许多性能指标，主要的几个性能指标为量子效率(表示Aro吸收入射光子并产生原始载流子的效率)和总漏电流(为暗电流、光电流与噪声之和)。暗电噪声包括串联和并联噪声，其中串联噪声为霰弹噪声，它大致正比于Aro的电容，而并联噪声则与APD的体暗电流和表面暗电流的波动有关。此外，还存在用噪声系数F表示的超额噪声，它是随机的APD倍增过程中所固有的统计噪声。光接收机中，通常采用三种前置放大器。一是高阻放大器，采用大的负载电阻，获得高灵敏度和低噪声，但是带宽与动态范围不够理想；一是低阻放大器，其电路结构简单，但噪声大，性能较差；一是跨阻放大器，是一种电流-电压转换器，采用高输入阻抗负反馈结构，设计简单，带宽高。跨阻放大器具有大的动态范围与高的饱和极限，所以在光接收机中使用最多。本实用新型以雪崩光电二极管和跨阻运算放大器作为关键器件，综合光路与电路两路的电信号信息，得到两路电信号的混频。光电二极管受光线照射产生电流输出，采用跨阻放大器将这个低电流转换为一个可用的电压信号。本实用新型通过跨阻运算放大器为核心的前置选频放大网络将雪崩光电二极管中的弱的混频电流转变成符合一定要求的电压信号，供后续处理需要，从而满足工程的要求。
发明内容本实用新型以雪崩光电二极管为核心元器件，用来接收激光信号；同时，利用其特殊的非线性倍增区域。图1给出了某个具体的雪崩二极管倍增因子与反向电压关系，不同的温度具有不同的曲线。在特殊的非线性作用区域，雪崩二极管对调制在光信号上的电信号与施加在二极管上的反向工作电压的电信号，进行频率合成，得到所需要的和频信号与差频信号，进而利用跨阻运算放大器作为前置选频放大网络，取出相应的信号，实现两路信号的混频。本实用新型的技术解决方案:以光信号作为一路电信号的传递媒介，照射在雪崩光电二极管窗口上，而另一路电信号与反向供电电压施加在光电二极管的两端，共同影响二极管中的雪崩电流。在光子与调制有交变电信号的反向电压作用下，当雪崩光电二极管处于特殊的非线性倍增因子区域时，其中的电流信号包含多种频率成分，既包括光上调制的交流电信号U1(A)的频率，也包含和反向偏置电压上叠加的交变电信号U2 (f2)的频率f2,还产生新的合成频谱，即它们的和频信号fi+f2与差频信号I frf21)。雪崩光电二极管中的和频与差频电流强度非常小，借助于特殊的选频放大网络，就可以取出相应频率的电压信号，如图2所示。本实用新型的技术解决方案，其特征在于包括:(I)混频系统包含基于雪崩光电二极管的混频网络和基于跨阻运算放大器的前端信号提取网络。(2)采用雪崩光电二极管作为核心混频器件，在其倍增因子特殊的非线性区域，利用其非线性作用，构建了一类基于光路与电路的两路电信号混频电路，实现了调制在光信号上的电信号与施加在反向偏置电压上的电信号之间的混频，合成得到两路电信号的和频
与差频信号。(3)利用跨阻运算放大器作为选频放大网络的前置网络，将雪崩光电二极管中微弱的和频或者差频电流信号，放大并转换为电压信号，从而输出一定幅度的和频或者差频电压信号，供后续电路使用。本实用新型中雪崩光电二极管兼有光信号的检测与电信号的混频作用。为了得到比较好的效果，本实用新型提出，要选取倍增因子处于非线性的一个窄带范围内。因此，要使得反向偏置直流电压达到一定的数值。本实用新型的优点:通过以雪崩光电二极管为核心的光电检测电路，快速检测光信号，并同时实现调制在光信号上的电信号与叠加到反向供电电压上的电信号之间的混频；以跨阻运算放大器为关键器件的前置选频放大网络将光电管中的混频电流信号提出取来，实现了混频信号的放大与提取。电路综合采用光路与电路两路媒介，充分发挥雪崩光电二极管的光电检测作用与非线性作用，实现电信号的混频。
图1光电雪崩二极管的特殊倍增因子非线性区域图2基于雪崩光电二极管的混频系统电路原理框图图3正电源供电模式下的混频器电路原理图图4负电源供电模式下的混频器电路原理图
具体实施方式
I基于雪崩光电二极管的混频系统对照图2，在基于雪崩光电二极管的混频系统电路原理框图中，一路电信号U1 (f\)与调制有电信号u2(f2)的光信号同时施加到光电二极管上,在雪崩光电二极管中便有频率分量f\+f2和f\-f2的微弱电流成分，以跨阻运放为核心的选频放大网络，取出混频电流信号，最终输出上混频与下混频电压信号。2正电源供电模式下的混频器电路结构与连接对照图3，(a)图中直流正电源\c通过电阻Rtl接到雪崩光电二极管D1 (APD)的负极，给APD D1施加反向偏置电压， 调制有电信号112&2)的光信号照射到APD D1的光窗口，信号U1 (f:)通过电容Ctl耦合到APD的负极，APD的正极连着跨阻运算放大器U1的反相输入端。在跨阻运算放大器的反相输入端与输出端接有反馈网络，反馈网络由电阻R1与电容Cf并联，提取并放大APD中的弱混频电流信号，输出一定强度的混频电压信号U^fJf2)和ujlfrf」)。(b)图中直流正电源&。通过电阻Rtl接到雪崩光电二极管(APD)的负极，给APD施加反向偏置电压，调制有电信号112&2)的光信号照射到APD的光窗口，信号IiJf1)通过电容Ctl耦合到APD的负极，APD的正极连着跨阻运算放大器U1的反相输入端。在跨阻运算放大器的反相输入端与输出端接有变形的反馈网络:表征性阻抗Z2 —端接地，另一端接着电容C1，而电容C1的另一端接到反向输入端；非接地的Z2另一端依次串接表征性阻抗Z1和&接到跨阻运放的输出端，而反馈电阻Rf—端接在反相输入端，另一端接在ZJP Z3之间。反馈网络提取并放大AH)中的弱混频电流信号，输出一定强度的混频电压信号I^fJf2)和U0(Ifff2I)。2负电源供电模式下的混频器电路结构与连接对照图4，图中直流负电源V。。通过电阻Rtl接到雪崩光电二极管(APD)的正极，给APD D1施加反向偏置电压,调制有电信号U2 (f2)的光信号照射到APD D1的光窗口，信号U^f1)通过电容Ctl耦合到APD的正极，APD的负极连着跨阻运算放大器U1的反相输入端。在反相输入端与地之间，接有C3，C4和其他表征性阻抗Zp同相输入端与反相输入端之间接有电容C2。在跨阻运算放大器的反相输入端与输出端接有反馈网络，反馈网络由电阻Rf与电容仏并联，提取并放大APD中的弱混频电流信号，输出一定强度的混频电压信号U^fJf2)和 u0(|f「f2|)。
权利要求1.一类基于雪崩光电二极管的混频电路，其特征在于包括:基于雪崩光电二极管的混频网络和基于跨阻运算放大器的前端信号提取网络。
2.根据权利要求1所述的一类基于雪崩光电二极管的混频电路，其特征是混频网络采用雪崩光电二极管作为核心混频器件，在其倍增因子特殊的非线性区域，利用其非线性作用，构建了一类基于光路与电路的两路电信号混频电路，实现了调制在光信号上的电信号与施加在反向偏置电压上的电信号之间的混频，合成得到两路电信号的和频与差频信号。
3.根据权利要求1所述的一类基于雪崩光电二极管的混频电路，其特征是利用跨阻运算放大器作为选频放大网络的前端信号提取网络，将雪崩光电二极管中微弱的和频或者差频电流信号，放大并转换为电压信号，从而输出一定幅度的和频或者差频电压信号，供后续电路使用。
专利摘要本实用新型提出一类基于雪崩光电二极管的混频电路。本实用新型所提出的混频电路，有别于传统的电子混频线路，综合采用光路与电路两种手段，利用雪崩光电二极管的倍增因子非线性区域，将调制在光信号上的电信号与另一路电信号进行混频，从而得到两路电信号的和频和差频，再通过特定的选频放大网络，取出所要得到的一定幅度的特定频率信号。本实用新型还给出了混频电路的实现方案与具体使用方法。优点电路结构简单、紧凑、低成本、低功耗。由于综合利用了光路，因此，本混频电路可广泛应用于光电检测系统和物联网领域中。
文档编号H03D7/14GK202998009SQ201220149369
公开日2013年6月12日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者李春彪, 朱焕强, 董李江 申请人:李春彪