射頻功率檢波器的選擇標準

　　檢波器的關(guān)鍵參數
　 工作頻率：

射頻信號頻率也許是選擇檢波器時(shí)最先考慮的參數。檢波器的速度必須快到足以提取信號的幅度。它也必須能在相當大的頻率范圍內提供恒定的響應。比如，用于測量GSM移動(dòng)電話(huà)傳輸功率的檢波器必須在880MHz 到 915MHz的范圍內有相同的靈敏度。為滿(mǎn)足這一要求，兩個(gè)內部的參數至關(guān)重要：靈敏度（或增益）變化與頻率之比，以及輸入阻抗匹配。NCS5002是一個(gè)頻率響應優(yōu)化的完美實(shí)例（圖1）。輸入匹配元件已經(jīng)集成在器件中，以保證極低的VSWR。該器件基于寬帶結構設計，可在從100MHz和以下到最高3GHz的范圍內工作。這兩個(gè)特性保證了頻率范圍內的變化極小，而且由于其不要求額外的校準，因此簡(jiǎn)化了設計。

　　靈敏度和線(xiàn)性

靈敏度是指在非常低的輸入信號加到輸入時(shí)，檢波器返回有用信息的能力。所以靈敏度的定義與用于處理信號的ADC/DAC分辨率緊密聯(lián)系在一起。如果檢波器連接到一個(gè)具有1mV分辨率的ADC，設計師將檢查其想要檢測的信號電平在檢波器輸出端是否大于1mV。靈敏度越高，檢波器越好，但僅僅通過(guò)提高增益并不能實(shí)現這一點(diǎn)。當可能有大的信號變化時(shí)，最大的輸入信號必須同樣具有適當的精確度，這就要求有良好的動(dòng)態(tài)范圍。出于這一原因，檢波器被分為兩大類(lèi)：線(xiàn)性和非線(xiàn)性檢波器。對于幅度調制的解調或者當設計師無(wú)法校準檢波曲線(xiàn)時(shí)，要求好的線(xiàn)性。NCS5000描述了這類(lèi)器件。補償肖特基二極管檢波器提供極高的線(xiàn)性（圖2）。由于這是一個(gè)單位增益器件，可以直接讀出檢測的電壓，其特性具有可重復性，不需要校準。當要求大檢測范圍或高靈敏度時(shí)，不能再使用單位增益器件。檢測的信號必須放大。缺點(diǎn)是最大的輸入信號也放大了，這可能造成檢波器飽和。最佳解決方案是非線(xiàn)性放大。對于最小的輸入電平，增益最大。檢測的信號接近飽和電壓時(shí)增益變小。因為器件不是線(xiàn)性的，只需要最小的校準。市場(chǎng)上有很多非線(xiàn)性檢波器，從用昂貴射頻工藝制造的真正對數檢波器到單片線(xiàn)性檢波器應有盡有，考慮到了動(dòng)態(tài)范圍和復雜度。NCS5002是單片線(xiàn)性檢波器的一個(gè)例子。非線(xiàn)性檢波器可以在-30dBm 到 +20dBm之間工作，而且因為特性曲線(xiàn)分為兩個(gè)線(xiàn)性部分，因此校準也比較簡(jiǎn)單。

　　隨環(huán)境條件變化

一旦在一個(gè)系統中應用，檢波器必須提供與環(huán)境條件無(wú)關(guān)的可靠信息。有關(guān)電源抑制或溫度變化的要求完全取決于系統應用。集成檢波器的電源抑制性能通常大大強于基于二極管的分離解決方案。實(shí)際上，檢波器通常由一個(gè)調整器供電。這為功率變化提供了更大的保護。系統級的溫度變化更難管理，原因在于溫度很少能精確地測量。所以工作溫度的參數性能取決于檢波器自身的設計。我們又一次發(fā)現了單位增益檢波器和放大檢波器之間不同的工作方式。單位增益檢波器基于肖特基二極管架構，如NCS5000，具有更高的固有穩定性，而非線(xiàn)性檢波器需要更復雜的內部補償結構，以實(shí)現相當的性能。這由圖3中的NCS5000特性完美地刻畫(huà)出來(lái)。檢測精度為兩個(gè)極端溫度下輸入功率的函數，以dB表示。參考是環(huán)境溫度下的檢測電平。

易用性

易用性很少作為關(guān)鍵的參數，但是它能極大地影響開(kāi)發(fā)進(jìn)度。分立的二極管檢波器比較簡(jiǎn)單，但是當設計規范接近器件的極限值時(shí)，它的優(yōu)化與頻率和溫度在整個(gè)輸入功率范圍內的關(guān)系可能需要花費很多開(kāi)發(fā)時(shí)間，而且可能需要進(jìn)行復雜的校準過(guò)程來(lái)補償零件間的差異。有了單片集成檢波器，優(yōu)化便已經(jīng)由制造商完成，而且功能完全特性化。射頻設計師可能通過(guò)其自己的測量確認評估板與數據表有相同的結果。然后他將在應用中重復測量該器件，這樣工作就完成了。圖4中的NCS5000應用原理圖描述了只用一個(gè)檢波器和兩個(gè)通用的運算放大器來(lái)控制GSM功率放大器的方法。
　　結論
　　NCS5000系列選擇線(xiàn)性和非線(xiàn)性檢測，覆蓋了100MHz 至 3GHz的頻率范圍和-30dBm 至 +20dBm的輸入功率范圍內的功率檢測要求。