RF（射频）检波器是一种用于从射频（RF）信号中提取有用信息的电路或设备，其工作原理主要基于信号的非线性变换和滤波，以下为你详细介绍不同类型RF检波器的工作原理：

二极管包络检波器

• 基本原理

• 二极管包络检波器利用二极管的单向导电性来实现检波功能。当射频信号输入到检波器时，二极管在信号的正半周导通，负半周截止，相当于对射频信号进行了整流。

• 在整流过程中，电容和电阻组成的低通滤波电路对整流后的信号进行滤波，去除高频成分，只保留信号的包络（即低频调制信号）。

• 工作过程示例

• 假设输入的射频信号是一个幅度调制（AM）信号，其表达式为uRF(t)=A(1+mcosΩt)cosωct，其中A是载波幅度，m是调制系数，Ω是调制信号的角频率，ωc是载波的角频率。

• 当信号输入到二极管时，二极管在正半周导通，将信号的正半周部分“复制”到输出端。电容C开始充电，其电压逐渐上升。在信号的负半周，二极管截止，电容C通过电阻R放电。

• 由于电容C的充放电时间常数τ=RC远大于载波周期，但远小于调制信号周期，因此电容上的电压能够跟随调制信号的变化，从而输出解调后的低频信号uo(t)≈AmcosΩt。

同步检波器

• 基本原理

• 同步检波器需要一个与输入射频信号的载波同频同相的本地振荡信号（也称为相干载波）。通过将输入信号与本地振荡信号相乘，然后经过低通滤波，就可以恢复出原始的调制信号。

• 乘法器是实现信号相乘的关键部件，它将输入信号和本地振荡信号进行乘法运算，得到一个包含和频与差频成分的信号。低通滤波器则用于滤除和频成分，只保留差频成分，即原始的调制信号。

• 工作过程示例

• 设输入的射频信号为uRF(t)=Acos(ωct+φ)，本地振荡信号为uLO(t)=cosωct。

• 两个信号相乘后得到ui(t)=uRF(t)×uLO(t)=Acos(ωct+φ)cosωct=2A[cos(2ωct+φ)+cosφ]。

• 经过低通滤波器滤除高频成分2ωct后，输出信号为uo(t)=2Acosφ。如果输入的是幅度调制信号，通过适当的电路设计，就可以恢复出原始的调制信号。

对数检波器

• 基本原理

• 对数检波器通常由多个二极管级联或采用特殊的对数放大器结构组成。它的输出电压与输入信号的功率成对数关系，即Vout=klog(Pin)，其中Vout是输出电压，Pin是输入信号功率，k是一个比例常数。

• 这种对数关系使得对数检波器具有很宽的动态范围，能够同时检测微弱信号和强信号。当输入信号功率变化很大时，输出电压的变化相对较小，便于后续电路的处理。

• 工作过程示例

• 在一个多级二极管级联的对数检波器中，每一级二极管都对输入信号进行一定程度的整流和放大。随着输入信号功率的增加，每一级二极管的导通程度逐渐增加，但输出电压的增长速度逐渐减慢，呈现出对数特性。

• 例如，在雷达系统中，接收到的回波信号强度可能相差很大，使用对数检波器可以将不同强度的回波信号转换为合适的电压信号，便于后续的目标检测和距离测量。