检波范围为95 dB的真RMS RF检波器

2014-02-14 10:03:52来源: 21ic

 连接/参考器件

AD8368 800 MHz线性dB VGA,内置AGC检波器

ADL5902 50 MHz至9 GHz、65 dB TruPwr检波器

评估和设计支持

电路评估板

AD8368客户评估板(AD8368-EVALZ)

ADL5902客户评估板(ADL5902-EVALZ)

EPCOS B5070 SAW滤波器评估板或等效产品

设计和集成文件

原理图、布局文件、物料清单

电路功能与优势

QQ截图20140212163414.jpg

 

图1. 95 dB RMS响应RF检波器

图1所示电路是一个真RMS响应功率检波器,采用可变增益放大器(VGA)和RMS响应功率检波器提供数值大约为95 dB的极宽检波范围。RMS检波器在很多应用中都十分有用,比如要求对信号功率进行精确测量的接收器和发射器。由于本电路测量RMS功率,因此适合用于具有不同波峰因素的系统中。这类系统的示例有:GSM/EDGE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA和LTE无线基站,以及任何使用QAM调制的系统。

ADL5902 RMS检波器的检测范围为65 dB,通过加入线性dB AD8368 VGA可扩展至95 dB。ADL5902 TADJ功能用于提供整个电路的温度稳定性。在VGA之间放置SAW滤波器,减少噪声的同时增加灵敏度。这样还会缩小电路的频率范围以及SAW滤波器的通带范围。

电路描述

ADL5902线性dB真RMS响应RF检波器的65 dB范围可通过独立的可变增益放大器(VGA)扩展。VGA的增益控制输入直接从ADL5902 VOUT引脚获取。它可根据VGA增益控制范围扩展动态范围(实际应用中,获得的范围扩展略小)。若VGA还提供线性dB(指数)增益控制功能,那么总测量范围将保持线性缩放,单位为dB。VGA增益必须随其增益偏置的增加而下降,下降方式与ADL5902相同。AD8368可以满足所有这些条件。图1显示电路原理图。

ADL5902 RMS计算电路使用VGA分级架构。内部线性dB VGA具有负增益控制斜率,驱动窄范围RMS检波器的输入。该检波器的输出电平通过电流平衡架构与第二个设定点检波器输出进行比较;一个检波器提供电流,而另一个检波器吸取电流。如果两个检波器的输出电平不相等,那么残余电流将对电容进行充电或放电;电容值等于内部26 pF电容与ADL5902引脚6 (CLPF)上的外部电容的并联组合。该配置会使VOUT值上升或下降。由于VOUT直接连接ADL5902 VGA的增益控制输入,这样会使VGA增益上升或下降,直到两个检波器的输出电平相等。此时,VOUT和VGA增益完成建立。由于ADL5902 VGA具有线性dB传递函数,VOUT输出电压与输入信号RMS值的对数成正比。

ADL5902的检测范围主要由其内部VGA的增益控制范围确定。因为输入信号随范围增加而下降,故VGA控制电压亦下降,直到VGA到达最大增益。对于上升中的大输入信号,VGA增益控制电压亦上升(从而VGA增益下降),直到达到最小增益。

在信号路径上增加额外的可变增益可扩展电路的检测范围。此时,VOUT反馈信号同时驱动ADL5902和AD8368的VGA增益控制输入。AD8368 MODE引脚必须连接低电平,使增益控制斜率为负。由于AD8368 VGA提供增益和衰减(GMAX = 22 dB,GMIN = −12 dB),因此可同时扩展ADL5902标称测量范围的上限和下限。但是,若要实现最优化的范围扩展,则驱动AD8368增益控制引脚的电压必须正确调整。

虽然ADL5902 RMS检波器的标称输出电压范围为0 V至3.5 V,但AD8368 VGA需要0 V至1 V控制电压范围才能完全实现其34 dB增益控制范围。因此,VOUT反馈电压必须向下缩放3.5倍。使用电阻分压器(图1中的R1和R15)即可轻松实现。

图2显示当输入功率以167 MHz扫描时得到的传递函数。采用4点校准法可获得最佳线性度,校准点为:+15 dBm、−15 dBm、−55 dB和−70 dBm。也可采用2点校准法,但在输入功率范围内线性度会有所下降。

注意,本电路中未使用AD8368板载RF检波器和自动电平控制(ALC)功能。因此,AD8368上的DETI和DETO引脚可保持开路状态。

QQ截图20140212163508.jpg

 

图2. 95 dB RMS响应RF检波器传递函数(167 MHz下测量)

RF输入功率灵敏度

为了获得图2中的出色灵敏度,必须在VGA和检波器之间放置一个窄带滤波器,如图1所示。若没有滤波器,AD8368的宽带输出噪声将会覆盖ADL5902的低端灵敏度特性。图3显示使用ADIsimRF进行AD8368输出噪声计算的屏幕截图。存在最小输入信号时,AD8368 VGA增益最大。若3 dB带宽为800 MHz并假设一阶滚降,则使用1272 MHz等效噪声带宽(即800 MHz乘以1.57)计算VGA的输出噪声功率。这样可以得到输出噪声功率水平为大约−51 dBm,即大致等于ADL5902的标称输入灵敏度以上10 dB。因此,为了达到最大低端灵敏度,一定程度的滤波是必要的。

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关键字:检波  RMS  RF  检波器

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0214/article_8690.html
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