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Circuits from the Lab參考電路是經(jīng)過(guò)測試的參考設計，有助于加速設計，同時(shí)簡(jiǎn)化系統集成，幫助并解決當今模擬、混合信號和RF設計挑戰。 連接/參考器件 ADF4351 集成VCO的35 MHz至4400 MHz寬帶頻率合成器 ADL5801 10 MHz至6 GHz寬帶有源混頻器 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 頻率選擇、RMS響應、90 dB動(dòng)態(tài)范圍、35 MHz至4.4 GHz RF檢波器 電路評估板 ADF4351評估板(EVAL-ADF4351EB1Z) ADL5801評估板(ADL5801-EVALZ) AD8368評估板(AD8368-EVALZ) ADL5902評估板(ADL5902-EVALZ) EPCOS B5249 SAW濾波器評估板或等效產(chǎn)品 電路功能與優(yōu)勢 本電路是一個(gè)頻率可調射頻(RF) 檢波器，提供90 dB檢測范圍，工作頻率是從35 MHz到4.4 GHz。 與不區分頻譜中信號的獨立檢波器不同，本電路能夠專(zhuān)注于一個(gè)較窄的頻帶，在指定范圍內提供增強的性能。 該檢波器電路提供RMS響應，具有出色的溫度和頻率穩定性，對需要精確頻率、選擇性RF功率測量的應用非常有吸引力。 本電路還能很好地抑制無(wú)用阻塞信號。 圖1顯示了該電路的原理示意圖。 圖1. 頻率選擇RF檢波器 電路描述 該檢波器電路由RMS檢波器、可變增益放大器(VGA)、SAW濾波器、混頻器和頻率合成器組成，提供90 dB檢測范圍和出色的頻率/溫度穩定性。 圖2顯示當輸入功率以900 MHz掃描時(shí)檢波器電路的傳遞函數。 采用4點(diǎn)校準法可獲得最佳線(xiàn)性度，校準點(diǎn)為：+13 dBm、?50 dBm、?65 dB和?75 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。 圖2. 不同溫度下頻率選擇RF檢波器的傳遞函數 動(dòng)態(tài)范圍增強 電路使用的ADL5902檢波器本身即可提供65 dB的檢測范圍，工作頻率是50 MHz至9 GHz。AD8368 VGA可擴展功率范圍的上限和下限。 VGA與檢波器之間的窄帶SAW濾波器可濾除VGA和混頻器的噪聲，使下限靈敏度最大。電路筆記CN-0340更詳細地說(shuō)明了這種動(dòng)態(tài)范圍擴展機制。 然而，這種范圍擴展會(huì )限制濾波器通帶頻率范圍的操作。 用寬帶頻率轉換網(wǎng)絡(luò )結合CN-0340電路可使整個(gè)電路具有頻率選擇特性。 在圖1所示電路中，ADL5801混頻器與ADF4351頻率合成器配對，將35 MHz至4.4 GHz的輸入信號轉換為140 MHz，即SAW濾波器的通帶頻率。電路筆記CN-0239說(shuō)明了該電路所用的無(wú)縫寬帶混頻器與本振接口。 利用混頻器ADL5801的VSET引腳優(yōu)化混頻器偏置電平，可進(jìn)一步增強電路動(dòng)態(tài)范圍。 通常，ADL5801混頻器以3.6 V的VSET電平工作，導致混頻器偏置電平較高，IP3相應地也很高。 但是，這一工作點(diǎn)會(huì )引起噪聲系數降級，從而限制輸入靈敏度。 混頻器以2.0 V的最小VSET電平工作可改善噪聲系數，但這會(huì )影響混頻器的P1dB，限制動(dòng)態(tài)范圍的上限。 因此，混頻器需要采用自適應偏置機制來(lái)優(yōu)化高低兩種功率水平下的電路檢測范圍。 通過(guò)將VSET引腳連接到DETO(一個(gè)路由至混頻器內部功率檢波器的引腳)，器件偏置電平便可根據信號條件自適應設置。 利用這個(gè)特性，混頻器可針對大RF信號提供高線(xiàn)性度和壓縮，而對小RF信號提供低噪聲系數。 此特性可改善應用在較低輸入功率水平時(shí)的靈敏度，同時(shí)維持較高輸入功率水平時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍。 圖3顯示了不同混頻器偏置電平下檢波器的傳遞函數。 圖3. 不同偏置電平下ADL5801混頻器的性能比較 溫度穩定性 圖2顯示了功率譜上檢波器的溫度穩定性與RF輸入功率的關(guān)系。 溫度范圍內的精度是利用ADL5902 RMS檢波器的溫度補償特性實(shí)現的，該特性可補償系統中引入的溫度漂移。 VGA和混頻器增益的任何溫度變化都會(huì )使電路的整體漂移逐dB下降，也就是說(shuō)，混頻器增益的1 dB溫度漂移將使整體溫度穩定性下降1 dB。 對于A(yíng)D8368 VGA，AD8368數據手冊中的圖5顯示其增益的溫度漂移約為±0.7 dB。 同樣，根據ADL5801數據手冊中的圖3，混頻器溫度漂移為±0.5 dB。 調節ADL5902 TADJ引腳上的電壓可補償檢波器、VGA和混頻器的總溫度漂移。 實(shí)驗發(fā)現：對于所有RF輸入頻率，0.6 V的TADJ電壓可提供最佳溫度補償。 頻率穩定性 圖4和圖5顯示了電路的頻率平坦度。 在整個(gè)工作頻率范圍內，該電路具有大約1 dB的平坦度。 由于混頻器將輸入信號下變頻至140 MHz，因此頻率平坦度曲線(xiàn)以混頻器引入的增益變化為主。 圖4. 不同頻率下輸出平坦度與輸入功率的關(guān)系 圖5. 35 MHz校準后誤差與頻率的關(guān)系 阻塞信號抑制 圖6顯示存在960 MHz的阻塞信號時(shí)，電路在900 MHz時(shí)的性能。 阻塞信號與載波信號相差60 MHz是因為濾波器在該頻率時(shí)的通帶抑制性能有所下降(見(jiàn)圖7)，從而構成該電路的最不利測試狀況。 當阻塞信號輸入電平高于?10 dBm時(shí)，阻塞信號會(huì )降低電路的下限靈敏度。但是，對于不超過(guò)+5 dBm的阻塞信號，電路仍會(huì )保持65 dB的動(dòng)態(tài)范圍。 圖6. 在有960 MHz阻塞信號的情況下，900 MHz時(shí)的輸出和輸入傳遞函數 圖7. EPCOS B5249 SAW濾波器的傳遞函數 常見(jiàn)變化 用帶寬更寬的分立式鎖相環(huán)(PLL，如ADF4155或ADF4156)和外部VCO取代頻率合成器ADF4351，可將電路的頻率范圍擴展到6 GHz。 通過(guò)改變SAW濾波器，可以調整電路的中頻頻率、濾波器帶寬和插入損耗。 提高濾波器的帶寬和插入損耗會(huì )提高噪聲電平，從而降低系統的動(dòng)態(tài)范圍。 混頻器、VGA和濾波器的積分輸出噪聲電平必須比RMS檢波器的標稱(chēng)輸入靈敏度低6 dB到10 dB。 可利用ADIsimRF?來(lái)計算電路前端(混頻器、VGA和濾波器)的積分噪聲。 將該電路連接AD7091或AD7466等模數轉換器(ADC)，可對電路輸出電壓進(jìn)行數字化轉換。 更多信息參見(jiàn)電路筆記CN-0178。 電路評估與測試 該電路利用ADL5902 (ADL5902-EVALZ)、AD8368 (AD8368-EVALZ)、ADF4351 (EVAL-ADF4351EB1Z)、ADL5801 (ADL5801-EVALZ)標準評估板及一個(gè)裝有EPCOS B5249 SAW濾波器的濾波器評估板實(shí)現。 由于全部評估板均提供50 Ω接口，因此它們通過(guò)桶形SMA連接器直接連接。 使用測試夾連接從ADL5902檢波器輸出回到AD8368增益控制輸入的信號連接，并連接VSET和DET0引腳以配置ADL5801的自適應偏置控 制。 縮小ADL5902檢波器輸出電壓所需的電阻分壓器是通過(guò)在A(yíng)DL5902評估板的R1 (3.83 kΩ)和R15 (1.5 kΩ)焊盤(pán)上表貼安裝電阻來(lái)實(shí)現的。 在140 MHz時(shí)，優(yōu)化電路溫度穩定性的TADJ電壓通過(guò)R9/R12電阻分壓器設置，該分壓器以2.3 V片上基準電壓源作為輸入。 若要將TADJ電壓設為推薦的0.6 V電平，可將R9改為850 Ω(R12保持現有值301 Ω)。 圖8所示為裝配完善的應用電路，圖9所示為測試設置的功能框圖。 圖8. 裝配完善的應用電路 圖9. 電路評估測試設置 設備要求 以下列出了用來(lái)評估電路的設備清單。 ?帶USB端口的Windows? XP、Windows Vista(32位)或Windows 7(32位)PC ?ADL5902-EVALZ、AD8368-EVALZ、EVAL-ADF4351EB1Z和ADL5801-EVALZ評估板 ?EPCOS B5249評估板 ?一個(gè)RF信號發(fā)生器 ?一個(gè)數字萬(wàn)用表 ?一個(gè)電源 利用ADF4351控制軟件設置將輸入信號下變頻至140 MHz中頻所需的LO頻率。 然后逐步提高輸入功率水平，并測量電路的RMS輸出電壓，從而確定電路的傳遞函數和誤差一致性曲線(xiàn)。 為測試電路對阻塞信號的抑制性能，使用一個(gè)信號發(fā)生器模擬阻塞信號，并利用主信號發(fā)生器模擬目標通道，用這兩個(gè)信號驅動(dòng)電路。 然后逐步提高阻塞信號電平，觀(guān)測電路的響應，并評估電路性能。 CN-0360設計支持包： CN-0239電路筆記，帶無(wú)縫本振接口的寬帶6 GHz有源混頻器，ADI公司。 CN-0340電路筆記，檢波范圍為95 dB的真RMS RF檢波器，ADI公司。 CN-0150電路筆記，經(jīng)軟件校準的1 MHz至8 GHz、70 dB RF功率測量系統，ADI公司。 CN-0178電路筆記，經(jīng)軟件校準的50 MHz至9 GHz RF功率測量系統，ADI公司。 ADIsimRF設計工具 ADIsimPLL?設計工具 UG-435用戶(hù)指南，ADF4351小數-N分頻PLL頻率合成器的評估板。 UG-476用戶(hù)指南，PLL軟件安裝指南。 MT-031指南，實(shí)現數據轉換器的接地并解開(kāi)“AGND”和“DGND”的謎團，ADI公司。 |
