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(shù)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。內部線性dB VGA具有負增益控制斜率，驅動窄范圍RMS檢波器的輸入。該檢波器的輸出電平通過電流平衡架構與第二個設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。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，則驅動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顯示當輸入功率以167 MHz掃描時得到的傳遞函數(shù)。采用4點校準法可獲得最佳線性度，校準點為：+15 dBm、?15 dBm、?55 dB和?70 dBm。也可采用2點校準法，但在輸入功率范圍內線性度會有所下降。

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。