檢波范圍為95 dB的真RMS RF檢波器

連接/參考器件

AD8368 800 MHz線性dB VGA，內(nèi)置AGC檢波器

ADL5902 50 MHz至9 GHz、65 dB TruPwr檢波器

評估和設(shè)計支持

電路評估板

AD8368客戶評估板(AD8368-EVALZ)

ADL5902客戶評估板(ADL5902-EVALZ)

EPCOS B5070 SAW濾波器評估板或等效產(chǎn)品

設(shè)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(yīng)RF檢波器

圖1所示電路是一個真RMS響應(yīng)功率檢波器，采用可變增益放大器(VGA)和RMS響應(yīng)功率檢波器提供數(shù)值大約為95 dB的極寬檢波范圍。RMS檢波器在很多應(yīng)用中都十分有用，比如要求對信號功率進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(tǒng)中。這類系統(tǒng)的示例有：GSM/EDGE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA和LTE無線基站，以及任何使用QAM調(diào)制的系統(tǒng)。

ADL5902 RMS檢波器的檢測范圍為65 dB，通過加入線性dB AD8368 VGA可擴展至95 dB。ADL5902 TADJ功能用于提供整個電路的溫度穩(wěn)定性。在VGA之間放置SAW濾波器，減少噪聲的同時增加靈敏度。這樣還會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線性dB真RMS響應(yīng)RF檢波器的65 dB范圍可通過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(jù)VGA增益控制范圍擴展動態(tài)范圍(實際應(yīng)用中，獲得的范圍擴展略小)。若VGA還提供線性dB(指數(shù))增益控制功能，那么總測量范圍將保持線性縮放，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(gòu)。內(nèi)部線性dB VGA具有負(fù)增益控制斜率，驅(qū)動窄范圍RMS檢波器的輸入。該檢波器的輸出電平通過電流平衡架構(gòu)與第二個設(shè)定點檢波器輸出進行比較;一個檢波器提供電流，而另一個檢波器吸取電流。如果兩個檢波器的輸出電平不相等，那么殘余電流將對電容進行充電或放電;電容值等于內(nèi)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，這樣會使VGA增益上升或下降，直到兩個檢波器的輸出電平相等。此時，VOUT和VGA增益完成建立。由于ADL5902 VGA具有線性dB傳遞函數(shù)，VOUT輸出電壓與輸入信號RMS值的對數(shù)成正比。

ADL5902的檢測范圍主要由其內(nèi)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，VOUT反饋信號同時驅(qū)動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(fù)。由于AD8368 VGA提供增益和衰減(GMAX = 22 dB，GMIN = ?12 dB)，因此可同時擴展ADL5902標(biāo)稱測量范圍的上限和下限。但是，若要實現(xiàn)最優(yōu)化的范圍擴展，則驅(qū)動AD8368增益控制引腳的電壓必須正確調(diào)整。

雖然ADL5902 RMS檢波器的標(biāo)稱輸出電壓范圍為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現(xiàn)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)即可輕松實現(xiàn)。

圖2顯示當(dāng)輸入功率以167 MHz掃描時得到的傳遞函數(shù)。采用4點校準(zhǔn)法可獲得最佳線性度，校準(zhǔn)點為：+15 dBm、?15 dBm、?55 dB和?70 dBm。也可采用2點校準(zhǔn)法，但在輸入功率范圍內(nèi)線性度會有所下降。

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

圖2. 95 dB RMS響應(yīng)RF檢波器傳遞函數(shù)(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窄帶濾波器，如圖1所示。若沒有濾波器，AD8368的寬帶輸出噪聲將會覆蓋ADL5902的低端靈敏度特性。圖3顯示使用ADIsimRF進行AD8368輸出噪聲計算的屏幕截圖。存在最小輸入信號時，AD8368 VGA增益最大。若3 dB帶寬為800 MHz并假設(shè)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ADL5902的標(biāo)稱輸入靈敏度以上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。