適合便攜式系統(tǒng)的 RF 功率測(cè)量方法（上）

設(shè)計(jì)低功率電路同時(shí)實(shí)現(xiàn)可接受的性能是一個(gè)困難的任務(wù)。在 RF 頻段這么做更是迅猛地提高了挑戰(zhàn)性。今天，幾乎每一樣?xùn)|西都有無(wú)線連接能力，因此 RF 功率測(cè)量正在迅速變成必要功能。這篇文章著重介紹多種準(zhǔn)確測(cè)量 RF 信號(hào)電平的有用方法，以優(yōu)化這些無(wú)線系統(tǒng)的性能。本文討論滿足各種不同應(yīng)用需求的優(yōu)化方法。

從單載波連續(xù)波 (CW)、多載波連續(xù)波到含有高波峰因數(shù)波型的 QAM (正交調(diào)幅)，RF 信號(hào)可以采取多種形式。測(cè)量這些參差不齊的信號(hào)功率需要了解它們的特性以及所需的測(cè)量準(zhǔn)確度。如果信號(hào)是突發(fā)性的，諸如 TDD (時(shí)分雙工) 系統(tǒng)中的信號(hào)，測(cè)量就變得更加復(fù)雜，因?yàn)榇嬖跁r(shí)域測(cè)量考慮因素。無(wú)論如何，選擇合適的檢波器類型能有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)任務(wù)。

用峰值檢測(cè)測(cè)量 RF 功率

以最簡(jiǎn)單的 CW 波型測(cè)量情況為例。即使幅度可能變化，只要信號(hào)在幅度相對(duì)固定的規(guī)定時(shí)間間隔之內(nèi)，那么就所有實(shí)際目的而言，都可以用一個(gè)諸如凌力爾特公司 LTC5532 那樣的峰值檢波器進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。這個(gè)器件用非?？斓男ぬ鼗鶛z波器制造，具有片上溫度補(bǔ)償和 2MHz 帶寬輸出緩沖器。內(nèi)部肖特基電路以峰值檢波方式檢測(cè)輸入 RF 信號(hào)，并執(zhí)行峰值保持濾波，從而產(chǎn)生一個(gè)與 RF 輸入峰值成正比的 DC 輸出電壓。

LTC5532 是一個(gè)功率非常低的器件，在工作模式以 500uA 電源電流運(yùn)行。但是其內(nèi)部肖特基電路能檢測(cè) 7GHz RF 信號(hào)。該器件的版本之一 LTC5532EDC 采用 6 引線、2mm x 2mm 塑料 DFN 封裝，具有低寄生性，并能支持直到 12GHz 和更高頻率的工作。

圖 1 顯示這個(gè) 12GHz 檢波器的 RF 輸入，該輸入匹配到 11.5GHz 至 12GHz。因此它的輸入電路可以連接到一個(gè)定向耦合器的耦合輸出或一個(gè) RF 源。利用電阻器R2和R3 (阻值各為 10k) 在外部設(shè)定檢波器輸出放大器增益，從而對(duì)內(nèi)部放大器 (具有一個(gè)數(shù)值為2的同相增益) 周圍的環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。在 12GHz 頻率時(shí)，電路板材料可能引入可影響輸入阻抗匹配的電路寄生性。不過(guò)，可以用標(biāo)準(zhǔn) FR-4 PC 電路板材料實(shí)現(xiàn)可接受的性能。RF 輸入匹配由兩個(gè) 1.2pF 電容器、C1 和 C3 組成。C3 電容器還起 DC 隔離作用，因?yàn)樵撈骷?RF 輸入是內(nèi)部 DC 偏置的。RF 輸入匹配也許需要為每一個(gè)具體的應(yīng)用布局或其它工作頻率而重新優(yōu)化。在12GHz頻率下，測(cè)得的RF輸入回程損耗為10dB。圖2中的曲線圖描繪的是：當(dāng)一個(gè)12GHz RF輸入信號(hào)掠過(guò)-24dBm至8dBm (有效檢波范圍) 時(shí)檢波器的傳輸特性。

圖1：一個(gè) 12GHz RF 峰值檢波器電路。

圖2：12GHz 檢波器特性。