CN0360：一個頻率可調(diào)射頻檢波器

Circuits from the Lab參考電路是經(jīng)過測試的參考設(shè)計，有助于加速設(shè)計，同時簡化系統(tǒng)集成，幫助并解決當(dāng)今模擬、混合信號和RF設(shè)計挑戰(zhàn)。

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、線性dB VGA，內(nèi)置AGC檢波器

ADL5902

50 MHz至9 GHz、65 dB TruPwr?檢波器

頻率選擇、RMS響應(yīng)、90 dB動態(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

本電路是一個頻率可調(diào)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(qū)分頻譜中信號的獨立檢波器不同，本電路能夠?qū)Ｗ⒂谝粋€較窄的頻帶，在指定范圍內(nèi)提供增強的性能。 該檢波器電路提供RMS響應(yīng)，具有出色的溫度和頻率穩(wěn)定性，對需要精確頻率、選擇性RF功率測量的應(yīng)用非常有吸引力。 本電路還能很好地抑制無用阻塞信號。 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(wěn)定性。 圖2顯示當(dāng)輸入功率以900 MHz掃描時檢波器電路的傳遞函數(shù)。 采用4點校準(zhǔn)法可獲得最佳線性度，校準(zhǔn)點為：+13 dBm、?50 dBm、?65 dB和?75 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。

圖2. 不同溫度下頻率選擇RF檢波器的傳遞函數(shù)

動態(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(xì)地說明了這種動態(tài)范圍擴展機制。 然而，這種范圍擴展會限制濾波器通帶頻率范圍的操作。 用寬帶頻率轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)結(jié)合CN-0340電路可使整個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(zhuǎn)換為140 MHz，即SAW濾波器的通帶頻率。電路筆記CN-0239說明了該電路所用的無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)一步增強電路動態(tài)范圍。 通常，ADL5801混頻器以3.6 V的VSET電平工作，導(dǎo)致混頻器偏置電平較高，IP3相應(yīng)地也很高。 但是，這一工作點會引起噪聲系數(shù)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(shù)，但這會影響混頻器的P1dB，限制動態(tài)范圍的上限。 因此，混頻器需要采用自適應(yīng)偏置機制來優(yōu)化高低兩種功率水平下的電路檢測范圍。 通過將VSET引腳連接到DETO(一個路由至混頻器內(nèi)部功率檢波器的引腳)，器件偏置電平便可根據(jù)信號條件自適應(yīng)設(shè)置。 利用這個特性，混頻器可針對大RF信號提供高線性度和壓縮，而對小RF信號提供低噪聲系數(shù)。 此特性可改善應(yīng)用在較低輸入功率水平時的靈敏度，同時維持較高輸入功率水平時的動態(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(shù)。

圖3. 不同偏置電平下ADL5801混頻器的性能比較