檢波范圍為95 dB的真RMS RF檢波器

連接/參考器件

AD8368 800 MHz線(xiàn)性dB VGA，內置AGC檢波器

ADL5902 50 MHz至9 GHz、65 dB TruPwr檢波器

評估和設計支持

電路評估板

AD8368客戶(hù)評估板(AD8368-EVALZ)

ADL5902客戶(hù)評估板(ADL5902-EVALZ)

EPCOS B5070 SAW濾波器評估板或等效產(chǎn)品

設計和集成文件

原理圖、布局文件、物料清單

電路功能與優(yōu)勢

圖1. 95 dB RMS響應RF檢波器

圖1所示電路是一個(gè)真RMS響應功率檢波器，采用可變增益放大器(VGA)和RMS響應功率檢波器提供數值大約為95 dB的極寬檢波范圍。RMS檢波器在很多應用中都十分有用，比如要求對信號功率進(jìn)行精確測量的接收器和發(fā)射器。由于本電路測量RMS功率，因此適合用于具有不同波峰因素的系統中。這類(lèi)系統的示例有：GSM/EDGE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA和LTE無(wú)線(xiàn)基站，以及任何使用QAM調制的系統。

ADL5902 RMS檢波器的檢測范圍為65 dB，通過(guò)加入線(xiàn)性dB AD8368 VGA可擴展至95 dB。ADL5902 TADJ功能用于提供整個(gè)電路的溫度穩定性。在VGA之間放置SAW濾波器，減少噪聲的同時(shí)增加靈敏度。這樣還會(huì )縮小電路的頻率范圍以及SAW濾波器的通帶范圍。

電路描述

ADL5902線(xiàn)性dB真RMS響應RF檢波器的65 dB范圍可通過(guò)獨立的可變增益放大器(VGA)擴展。VGA的增益控制輸入直接從ADL5902 VOUT引腳獲取。它可根據VGA增益控制范圍擴展動(dòng)態(tài)范圍(實(shí)際應用中，獲得的范圍擴展略小)。若VGA還提供線(xiàn)性dB(指數)增益控制功能，那么總測量范圍將保持線(xiàn)性縮放，單位為dB。VGA增益必須隨其增益偏置的增加而下降，下降方式與ADL5902相同。AD8368可以滿(mǎn)足所有這些條件。圖1顯示電路原理圖。

ADL5902 RMS計算電路使用VGA分級架構。內部線(xiàn)性dB VGA具有負增益控制斜率，驅動(dòng)窄范圍RMS檢波器的輸入。該檢波器的輸出電平通過(guò)電流平衡架構與第二個(gè)設定點(diǎn)檢波器輸出進(jìn)行比較;一個(gè)檢波器提供電流，而另一個(gè)檢波器吸取電流。如果兩個(gè)檢波器的輸出電平不相等，那么殘余電流將對電容進(jìn)行充電或放電;電容值等于內部26 pF電容與ADL5902引腳6 (CLPF)上的外部電容的并聯(lián)組合。該配置會(huì )使VOUT值上升或下降。由于VOUT直接連接ADL5902 VGA的增益控制輸入，這樣會(huì )使VGA增益上升或下降，直到兩個(gè)檢波器的輸出電平相等。此時(shí)，VOUT和VGA增益完成建立。由于A(yíng)DL5902 VGA具有線(xiàn)性dB傳遞函數，VOUT輸出電壓與輸入信號RMS值的對數成正比。

ADL5902的檢測范圍主要由其內部VGA的增益控制范圍確定。因為輸入信號隨范圍增加而下降，故VGA控制電壓亦下降，直到VGA到達最大增益。對于上升中的大輸入信號，VGA增益控制電壓亦上升(從而VGA增益下降)，直到達到最小增益。

在信號路徑上增加額外的可變增益可擴展電路的檢測范圍。此時(shí)，VOUT反饋信號同時(shí)驅動(dòng)ADL5902和AD8368的VGA增益控制輸入。AD8368 MODE引腳必須連接低電平，使增益控制斜率為負。由于A(yíng)D8368 VGA提供增益和衰減(GMAX = 22 dB，GMIN = ?12 dB)，因此可同時(shí)擴展ADL5902標稱(chēng)測量范圍的上限和下限。但是，若要實(shí)現最優(yōu)化的范圍擴展，則驅動(dòng)AD8368增益控制引腳的電壓必須正確調整。

雖然ADL5902 RMS檢波器的標稱(chēng)輸出電壓范圍為0 V至3.5 V，但AD8368 VGA需要0 V至1 V控制電壓范圍才能完全實(shí)現其34 dB增益控制范圍。因此，VOUT反饋電壓必須向下縮放3.5倍。使用電阻分壓器(圖1中的R1和R15)即可輕松實(shí)現。

圖2顯示當輸入功率以167 MHz掃描時(shí)得到的傳遞函數。采用4點(diǎn)校準法可獲得最佳線(xiàn)性度，校準點(diǎn)為：+15 dBm、?15 dBm、?55 dB和?70 dBm。也可采用2點(diǎn)校準法，但在輸入功率范圍內線(xiàn)性度會(huì )有所下降。

注意，本電路中未使用AD8368板載RF檢波器和自動(dòng)電平控制(ALC)功能。因此，AD8368上的DETI和DETO引腳可保持開(kāi)路狀態(tài)。

圖2. 95 dB RMS響應RF檢波器傳遞函數(167 MHz下測量)

RF輸入功率靈敏度

為了獲得圖2中的出色靈敏度，必須在VGA和檢波器之間放置一個(gè)窄帶濾波器，如圖1所示。若沒(méi)有濾波器，AD8368的寬帶輸出噪聲將會(huì )覆蓋ADL5902的低端靈敏度特性。圖3顯示使用ADIsimRF進(jìn)行AD8368輸出噪聲計算的屏幕截圖。存在最小輸入信號時(shí)，AD8368 VGA增益最大。若3 dB帶寬為800 MHz并假設一階滾降，則使用1272 MHz等效噪聲帶寬(即800 MHz乘以1.57)計算VGA的輸出噪聲功率。這樣可以得到輸出噪聲功率水平為大約?51 dBm，即大致等于A(yíng)DL5902的標稱(chēng)輸入靈敏度以上10 dB。因此，為了達到最大低端靈敏度，一定程度的濾波是必要的。