ADL5902 TruPwr檢波器用于測量RF信號分析-設計應用

精品文檔-下載后可編輯ADL5902TruPwr檢波器用于測量RF信號分析-設計應用電路功能與優(yōu)勢該電路使用ADL5902TruPwr檢波器測量RF信號的均方根信號強度，信號波峰因素(峰值均值比)在約65dB的動態(tài)范圍內變化，工作頻率為50MHz至9GHz。測量結果在12位ADC(AD7466)輸出端以串行數(shù)據形式提供。在數(shù)字域中針對環(huán)境溫度執(zhí)行簡單的4點系統(tǒng)校準。RF檢波器與ADC之間的接口很簡單，由兩個信號調整電阻組成，無有源元件。此外，ADL5902內部2.3V基準電壓為微功耗ADC提供電源和基準電壓。AD7466無流水線延遲，可作為只讀SARADC。整個電路實現(xiàn)了約±0.5dB的溫度穩(wěn)定性。顯示的數(shù)據是針對在-40°C至+85°C溫度范圍內工作的兩個器件。通過軟件校準的50MHz至9GHzRF功率測量系統(tǒng)(CN0178)通過軟件校準的RF功率測量系統(tǒng)

圖1.通過軟件校準的RF功率測量系統(tǒng)電路描述測量的RF信號施加于ADL5902的輸入端，即dB線性rms響應均方根檢波器。外部60.4Ω電阻R3結合ADL5902的較高輸入阻抗，確保寬帶50Ω與RF輸入匹配。ADL5902以所謂的“測量模式”配置，VSET和VOUT引腳相連。在此模式下，輸出電壓與輸入均方根值的對數(shù)成比例。換言之，讀數(shù)以分貝值直接呈現(xiàn)，每到十倍調整至1.06V，或者53mV/dB。AD746612位ADC的電源電壓和基準電壓由ADL5902內部2.3V基準電壓源提供。由于AD7466消耗的電流極少(以10kSPS采樣時僅為16μA)，ADL5902的基準電壓輸出足以向ADC以及由R9、R10、R11、R12組成的溫度補償和均方根精度調整網絡供電。ADC滿量程電壓等于2.3V。檢波器輸出電壓(在線性輸入范圍內工作時)約為3.5V(參見ADL5902數(shù)據手冊圖6、7、8、12、13及14)，因此在驅動AD7466前必須降低0.657倍。這個降低過程通過簡單的電阻分壓器R10和R11(1.21kΩ和2.0kΩ)來實現(xiàn)。以上數(shù)值可實現(xiàn)0.623的實際比例因子，通過建立電阻容差余量確保ADL5902RF檢波器不會過驅ADC。顯示的是檢波器輸出電壓與輸入功率的典型曲線(無輸出調整)顯示的是檢波器輸出電壓與輸入功率的典型曲線

圖2顯示的是檢波器輸出電壓與輸入功率的典型曲線(無輸出調整)該檢波器的傳遞函數(shù)可通過以下公式計算近似值：VOUT=SLOPE_DETECTOR×(PININTERCEPT)其中SLOPE_DETECTOR是檢波器斜率，單位為mV/dB;INTERCEPT是x軸截距，單位為dBm;PIN是輸入功率，單位為dBm。在ADC輸出端，VOUT由ADC輸出代碼取代，公式可改寫為：CODE=SLOPE×(PININTERCEPT)其中SLOPE是檢波器、調整電阻及ADC的組合斜率，單位為次/dB;PIN和INTERCEPT單位仍為dBm。圖3顯示的是典型檢波器輸入功率的功率掃描以及在700MHz輸入信號下觀察到的ADC輸出代碼。

700MHz下的ADC輸出代碼及誤差與RF輸入功率的關系圖3.700MHz下的ADC輸出代碼及誤差與RF輸入功率的關系

總體斜率和截距隨系統(tǒng)的不同而變化，該變化是由RF檢波器、調整電阻和ADC傳遞函數(shù)的器件間差異造成的。因此需要系統(tǒng)級校準以確定整個系統(tǒng)的斜率和截距。本應用中，使用4點校準校正RF檢波器傳遞函數(shù)內的某些非線性，特別是在低端位置。該4點校準方案產生三個斜率和三個截距校準系數(shù)，這些數(shù)值在校準后應存儲在非易失RAM(NVM)內。通過向ADL5902施加四個已知信號電平執(zhí)行校準，從ADC測量相應的輸出代碼。選擇的校準點應在器件線性工作范圍內。本例中，校準點位于0dBm、-20dBm、-45dBm及-58dBm。斜率和截距校準系數(shù)通過以下公式計算：SLOPE1=(CODE_1CODE_2)/(PIN_1―PIN_2)INTERCEPT1=CODE_1/(SLOPE_ADC×PIN_1)接著使用CODE_2/CODE_3和CODE_3/CODE_4重復計算，分別得出SLOPE2/INTERCEPT2和SLOPE3/INTERCEPT3。六個校準系數(shù)應與CODE_1、CODE_2、CODE_3、CODE_4一起存儲在NVM內。當電路在現(xiàn)場工作時，這些校準系數(shù)用于計算未知的輸入功率電平PIN，公式如下：PIN=(CODE/SLOPE)+INTERCEPT為了在電路工作期間獲得適當?shù)男甭屎徒鼐嘈氏禂?shù)，從ADC觀察到的CODE必須與CODE_1、CODE_2、CODE_3、CODE_4進行比較。例如，如果來自ADC的CODE在CODE_1與CODE_2之間，則應使用SLOPE1和INTERCEPT1。該步驟還可用于提供欠量程或超量程警告。例如，如果來自ADC的CODE大于CODE_1或小于CODE_4，表示測得的功率在校準范圍以外。圖3還顯示了電路傳遞函數(shù)變化與以上直線公式的關系。該誤差函數(shù)由傳遞函數(shù)邊沿彎曲、線性工作范圍內的小紋波以及溫度漂移造成。誤差以dB表示，公式如下：誤差(dB)=計算的RF功率-實際輸入功率=(CODE/SLOPE)+INTERCEPTPIN_TRUE圖3還包括了誤差與溫度的關系曲線。本例中，將在+85°C和-40°C下測得的ADC代碼與環(huán)境溫度下的直線公式進行比較。該方法與現(xiàn)實系統(tǒng)一致，系統(tǒng)校準一般只能在環(huán)境溫度下進行。

圖4和圖5分別顯示電路在1GHz和2.2GHz下的性能。1MHz下的ADC輸出代碼及誤差與RF輸入功率的關系圖4.1MHz下的ADC輸出代碼及誤差與RF輸入功率的關系2.2MHz下的ADC輸出代碼及誤差與RF輸入功率的關系

圖5.2.2MHz下的ADC輸出代碼及誤差與RF輸入功率的關系該電路或任何高速電路的性能都高度依賴于適當?shù)腜CB布局，包括但不限于電源旁路、受控阻抗線路(如需要)、元件布局、信號布線以及電源層和接地層。(有關PCB布局的詳情，請參見MT-031教程，MT-101教程和高速印刷電路板布局實用指南一文。)測試設置由ADL5902-EVALZ和EVAL-AD7466CBZ*估板組成，兩者使用SMA至SMB適配器電纜相連。置于環(huán)境室內進行溫度測試。*估控制板2(EVAL-CONTROL-BRD2Z)通過測試室門內的插槽連接至AD7466*估板;也就是ADL5902和AD7466*估板位于測試室內部，*估控制板留在外部?？刂瓢逵糜诎l(fā)送、接收和捕捉來自AD7466*估板的串行數(shù)據。ECB2并行端口連接至筆記本電腦。筆記本電腦用于加載、運行和查看ECB2上的AD7466*估軟件。ADL5902*估板所需的RF輸入信號由RhodeSchwarzSMT-03RF信號源提供。使用AgilentE3631A電源為ADL5902供電。有關詳情請參見AD7466*估板原理圖和ADL5902數(shù)據手冊。常見變化對于需要較小RF檢波范圍的應用，可以使用AD8363均方根檢波器。AD8363檢波范圍為50dB，工作頻率達6GHz。對于非均方根檢波應用，可使用AD8317/AD8318/AD8319或ADL5513。這些器件提供不同的檢波范圍，輸入頻率范圍達10GHz(有關詳情參見CN-0150)。AD7