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射频功率计

射频功率计 ?摘要:?介绍了AD公司生产的真有效值功率检测器?AD?8362的性能和基本原理,给出了由单?片机…

射频功率计

?摘要:?介绍了AD公司生产的真有效值功率检测器?AD?8362的性能和基本原理,给出了由单?片机PIC16C71控制的基于A?D8362÷射频功率计?的设?计思想,同㎏时给出了一个?射频﹣小功率计的实现电路。

?关键词:AD8362射频;功率测量;真有效值;检波器>

1 概述?

功率是表征射?频信号特性的一个重要参数,随着移动通信技术的发展,对射频信号功率的精确测量已成=为无线通信?测量中的重要一环。射∣频功率计?通常由功+率传感器(或≮称功率探头)和功率指示器两?部分组成,根据功率计测量电路的连接方式,功率计可分为吸收式(又称终端式)和通过式两种,吸收式功率计以功率探㏑头作为被测系统的终端负载。它吸收全部待测功率㏒,并由指示器显示测得的功率值。本文介绍一种基于AD83※62芯片的吸收式小功率计的设计方法。该?设计利用AD公司的真有效值功率检?测器AD8362制作功率探头,因‖此,电路简单,一致性好。该功率计的工作频率≧为20kHz~250MHz,功率测量范围为-48dBm~+12dBm。

2 AD836﹣2的原理及性能m

2.1 性能参数

AD8362是≠美国AD公司生∟产的真有效值功率检测器,工作频率高达3GHz,它采用¤双平方电路比?较转换技?术和激光修整技术,因而测量线性度较高,其?测量结果基¥¢本上与?信号波形无关。尤其是在大峰值?因数时,能够胜任GSM、C?DMA和W-CDM?A等@复杂信号对测量精度?的要求,可广泛用于对信号功率?需要准确测量的高频通信?和仪器仪表系统中。

AD8362采用16脚?TS?SO?P封装,可在-40℃~+85℃?的温度范围内工作。其特点如下:

●≯可进行真有效值功率√测量;

●具有以dB为单位的线性响应?,而且具有优良的温度稳定性;

●输入动态范围达60dμB,对于50Ω阻抗的系统而言,?其信号输入可从-45dBm~+1⊕5dB㈱m?;

?●具有﹤从低频到2.7GHz的平坦输入/输出响?应;

●?精度、线性度高,典型线性斜率为50mV/dB;

●单电源工作?,范围为+=4.5V~+5.5V;

●电源休眠?power ?down?功能可降低功耗,休眠?时?功耗小于100μW。

?

AD8?362的极限参数‰如№下:

●∷电源电压:+5.∴5V;?

●内部功耗:500μW;?

●工?作温度范围:-40~+85℃≥;

●存储温度范围:-65~+150℃;

●焊接温度(焊接时间≤60s?):300℃。

?2.2 引脚功能

AD8362的引脚排列见图1。各引脚功能如下:

?●COMM:公共接地端;?

′●CHPF:高通滤波?器输入端,该脚与地这%间的电容大小决定着输入∑高通滤波器的3dB频率;

∪●I≒NHI:信号差分输入端口的“+”端;

●INL≤?O:信号差分输入端口的♂“-”端;

●DECL:“INHI”和“INLO”的?去耦端,应通过一个大电容连接到地,以构成完整的输入电路;

●PWDN:休眠控制端,高电平时器件关断;

?●CLPF:环路滤波器积分电容连?接端;

●ACOM:输出放大器㎡的公共接地端;?

●VSET:设置电压输入端,使RF?的输入功率与输?出的dB3数相对应;

●VOUT:误×差放大器电压输出,?在?测量方式时,通常直接与“VSET”端相连;

●VPOS:+5V电源输入端;

●VTGT:基准电压端,该脚的电压将影响对数截止点?的位置;?

●VREF:1.25V通用?参考电压输出,可直接提供给·“VTGT”。

3 基本工作原理

AD8362是一种真有效值响应的功率检测器,其测量结果与信*号波㎜形无关,从而为复杂调制信号的射频功率测量提供了?一种有效的方法。AD8362的??内?部电路?框图如图2﹥所示。

输入的RF信号首先被送入一个可变的梯形电阻衰减器∵进行衰减,该衰减器每隔5dB有一个抽头,共有12个抽头,它采用一mol种平滑的内插专利技术,使衰减值可以连续﹢准确变化?,衰减值的设定由“VSET”脚的电压控制。衰减后的信号送到一个高性能的宽带?放大器进行放大,再由一个宽带的平方律检波器检?波,检波输出的脉动信号经滤波后与另一个平方电路的输出进行比较。这个平方电路的㎞输入由“VTGT”脚提供,它是一个固定的直流电压,通常在片外与可提供准确1.25V参考电压的VREF脚相连。两个平方电路的输出信号差分输入到高增益误差放大器⊙后,?将从“VOUT”脚输出一个电压信号,该电压值∧可随输入RF?信号的功率而变,最高可以达到(V㏕s⊥-0.℃1℡)V。

AD8362可以设置成功率测量和控制器两种工作方式。用功率测量方式时,“VOUT”与“VSET∠”脚直接相连,此时输出电压与输入功率有效值的对数成正比,因而读?数可以?直接?用dB表示。在控制器方式时,对RF 信号功率的实际取样电压值将从“VSET”脚输入,可用来改变主系统放大器的增益,以使之保持在一个设置的水平上。

?A?D8362的“PWDN”脚在逻辑高电压信号控制时可进入休眠状态,此时,消耗电流将减少㎎到2μA以下。芯片被低电平?“唤醒”可在1μs内完成。ADm8?3?62的正常工o作电?流在+25℃条件下为18mA。

图3 射频功率计电路

4 实用功率计设$计?

根据实际射频功率计需要,笔者以AD8362为中心设计了一个简单实用?的∷吸收式射频小功率计,图3是其电路连接图。该功率计?输入端采用HP公司∮的肖特基势垒二?极∥管HSMS-8101作过载保护,?A∶D8362的信号输入端设计成双端差分输入模式,并用?Mini㎝-Cir-cuit¬s㏄公司的射频变压器T41-6T进行耦合,T4-6T的传输比为1?2,这样,既?便于阻抗匹配,又可以使AD8362输入端的信号功率提∨高3dB。

/♀

该功率计的显示?驱动∞电路由单片机PIC1∫≡6C713及其2外围电路?组成,可驱?动4只共阴极的LED数码℅管,以指示被测信号功率∈的d?B数值∩(最高位显示符号在低于0dBm时显示负-号,大?于?±等于0dBmml时不显?示)?。PI%C16C7?1§是Microchip?公司出品?的8位低价微控制⌒器,片内有A、B两£个8位双向I/O口,其中A口的低4位可作°为4个通道A/D转换器的输入口?。设计中,笔者用P*IC16C71的RA0作为A/D输?入端以采样AD836?2<的“VOUT”输出电压。该单片机的工作时钟为4?MHz,A/D转≌换的时钟源采用片内RC振荡器,≦基准为芯片的+5V电源电压。⊿由于PIC16C﹢71单片机I/O口的单端驱动电流最大为25mA,而∝一位数码管的8只LED同时发光的最大“位”电流约需48?mA,所以应将RA4~RA7进行扩展。可由4只三极∽管来完成LED的?“位”驱动。而LED的7段显示、小数点的显示则?可以直接由B口的RB0~≈RB7完成。

显示采用动态扫描方式进行?每20ms扫描一次,每个数码管轮流显示5ms。这样,由于人眼的“视觉暂留”效应,显示效果还是比较稳定的。

本射频功率计由于◎受耦合变压器T4-6T的频率限制,整机工作频率范围为20kHz~250MHz,功率测量范围为-48dBm~+12?dBm,精度可达0.1d∏℉B。如果换用其它更合适的耦合变¥压器型号,则可以工作到更宽的频率范围,最高时可达2.7GH?z×。



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