基于AD8362的射频功率计设计

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:介绍了AD公司生产的真有效值功率检测器AD8362的性能和基本原理,给出了由单片机PIC16C71控制的基于AD8362的射频功率计设计思想,同时给出了一个射频小功率计的实现电路。 关键词:AD8362;射频;功率测量;真有效值;检波器 1 概述 功率是表征射频信号特性的一个重要参数,随着移动通信技术的发展,对射频信号功率的精确测量已成为无线通信测量中的重要一环。射频功率计通常由功率传感器(或称功率探头)和功率指示器两部分组成,根据功率计测量电路的连接方式,功率计可分为吸收式(又称终端式)和通过式两种,吸收式功率计以功率探头作为被测系统的终端负载。它吸收全部待测功率,并由指示器显示测得的功率值。本文介绍一种基于AD8362芯片的吸收式小功率计的设计方法。该设计利用AD公司的真有效值功率检测器AD8362制作功率探头,因此,电路简单,一致性好。该功率计的工作频率为20kHz~250MHz,功率测量范围为-48dBm~+12dBm。 2 AD8362的原理及性能 2.1 性能参数 AD8362是美国AD公司生产的真有效值功率检测器,工作频率高达3GHz,它采用双平方电路比较转换技术和激光修整技术,因而测量线性度较高,其测量结果基本上与信号波形无关。尤其是在大峰值因数时,能够胜任GSM、CDMA和W-CDMA等复杂信号对测量精度的要求,可广泛用于对信号功率需要准确测量的高频通信和仪器仪表系统中。 AD8362采用16脚TSSOP封装,可在-40℃~+85℃的温度范围内工作。其特点如下: ●可进行真有效值功率测量; ●具有以dB为单位的线性响应,而且具有优良的温度稳定性; ●输入动态范围达60dB,对于50Ω阻抗的系统而言,其信号输入可从-45dBm~+15dBm; ●具有从低频到2.7GHz的平坦输入/输出响应; ●精度、线性度高,典型线性斜率为50mV/dB; ●单电源工作,范围为+4.5V~+5.5V; ●电源休眠power down功能可降低功耗,休眠时功耗小于100μW。 AD8362的极限参数如下: ●电源电压:+5.5V; ●内部功耗:500μW; ●工作温度范围:-40~+85℃; ●存储温度范围:-65~+150℃; ●焊接温度(焊接时间≤60s):300℃。 2.2 引脚功能 AD8362的引脚排列见图1。各引脚功能如下: ●COMM:公共接地端; ●CHPF:高通滤波器输入端,该脚与地这间的电容大小决定着输入高通滤波器的3dB频率; ●INHI:信号差分输入端口的“+”端; ●INLO:信号差分输入端口的“-”端; ●DECL:“INHI”和“INLO”的去耦端,应通过一个大电容连接到地,以构成完整的输入电路; ●PWDN:休眠控制端,高电平时器件关断; ●CLPF:环路滤波器积分电容连接端; ●ACOM:输出放大器的公共接地端; ●VSET:设置电压输入端,使RF的输入功率与输出的dB数相对应; ●VOUT:误差放大器电压输出,在测量方式时,通常直接与“VSET”端相连; ●VPOS:+5V电源输入端; ●VTGT:基准电压端,该脚的电压将影响对数截止点的位置; ●VREF:1.25V通用参考电压输出,可直接提供给“VTGT”。 3 基本工作原理 AD8362是一种真有效值响应的功率检测器,其测量结果与信号波形无关,从而为复杂调制信号的射频功率测量提供了一种有效的方法。AD8362的内部电路框图如图2所示。 输入的RF信号首先被送入一个可变的梯形电阻衰减器进行衰减,该衰减器每隔5dB有一个抽头,共有12个抽头,它采用一种平滑的内插专利技术,使衰减值可以连续准确变化,衰减值的设定由“VSET”脚的电压控制。衰减后的信号送到一个高性能的宽带放大器进行放大,再由一个宽带的平方律检波器检波,检波输出的脉动信号经滤波后与另一个平方电路的输出进行比较。这个平方电路的输入由“VTGT”脚提供,它是一个固定的直流电压,通常在片外与可提供准确1.25V参考电压的VREF脚相连。两个平方电路的输出信号差分输入到高增益误差放大器后,将从“VOUT”脚输出一个电压信号,该电压值可随输入RF信号的功率而变,最高可以达到(Vs-0.1)V。 AD8362可以设置成功率测量和控制器两种工作方式。用功率测量方式时,“VOUT”与“VSET”脚直接相连,此时输出电压与输入功率有效值的对数成正比,因而读数可以直接用dB表示。在控制器方式时,对RF 信号功率的实际取样电压值将从“VSET”脚输入,可用来改变主系统放大器的增益,以使之保持在一个设置的水平上。 AD8362的“PWDN”脚在逻辑高电压信号控制时可进入休眠状态,此时,消耗电流将减少到2μA以下。芯片被低电平“唤醒”可在1μs内完成。AD8362的正常工作电流在+25℃条件下为18mA。 图3 射频功率计电路 4 实用功率计设计 根据实际需要,笔者以AD8362为中心设计了一个简单实用的吸收式射频小功率计,图3是其电路连接图。该功率计输入端采用HP公司的肖特基势垒二极管HSMS-8101作过载保护,AD8362的信号输入端设计成双端差分输入模式,并用Mini-Cir-cuits公司的射频变压器T4-6T进行耦合,T4-6T的传输比为12,这样,既便于阻抗匹配,又可以使AD8362输入端的信号功率提高3dB。 该功率计的显示驱动电路由单片机PIC16C71及其外围电路组成,可驱动4只共阴极的LED数码管,以指示被测信号功率的dB数值(最高位显示符号在低于0dBm时显示负号,大于等于0dBm时不显示)。PIC16C71是Microchip公司出品的8位低价微控制器,片内有A、B两个8位双向I/O口,其中A口的低4位可作为4个通道A/D转换器的输入口。设计中,笔者用PIC16C71的RA0作为A/D输入端以采样AD8362的“VOUT”输出电压。该单片机的工作时钟为4MHz,A/D转换的时钟源采用片内RC振荡器,基准为芯片的+5V电源电压。由于PIC16C71单片机I/O口的单端驱动电流最大为25mA,而一位数码管的8只LED同时发光的最大“位”电流约需48mA,所以应将RA4~RA7进行扩展。可由4只三极管来完成LED的“位”驱动。而LED的7段显示、小数点的显示则可以直接由B口的RB0~RB7完成。 显示采用动态扫描方式进行每20ms扫描一次,每个数码管轮流显示5ms。这样,由于人眼的“视觉暂留”效应,显示效果还是比较稳定的。 本射频功率计由于受耦合变压器T4-6T的频率限制,整机工作频率范围为20kHz~250MHz,功率测量范围为-48dBm~+12dBm,精度可达0.1dB。如果换用其它更合适的耦合变压器型号,则可以工作到更宽的频率范围,最高时可达2.7GHz。

关键字:射频  功率  功率计  设计

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/RFID/200703/1837.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
射频
功率
功率计
设计

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved