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  射頻檢波器選擇標準  
2014年12月16日10:04

射頻檢波器選擇標準

隨著射頻傳輸的應用,對射頻功率測量的需要也隨之產生。目前,集成射頻檢波器現已得到了廣泛的應用,而且每當要求更高的靈敏度和穩定性時,集成射頻檢波器有代替傳統的二極管檢波器的趨勢。最簡單的方法基于著名的峰值檢波器,該檢波器是一種提取信號幅度的器件。進行幅度調制時,直接可以獲得感興趣的信息,而當測量的參數是信號的功率時,則必須進行轉換。幾十年來,普遍使用二極管檢波器,而且現在依然廣泛使用。高容量無線通信系統的發展驗證了從溫度補償二極管檢波器到專用的對數檢波器的復雜集成電路的設計。選擇正確的解決方案意味著要正確識別關鍵的參數。本文就射頻功率檢波器的頻率響應、靈敏度和線性及易用性等方面的選擇進行敘述。
 
 
一、檢波器的關鍵參數
 
1、工作頻率:
        射頻信號頻率也許是選擇檢波器時最先考慮的參數。檢波器的速度必須快到足以提取信號的幅度。它也必須能在相當大的頻率范圍內提供恒定的響應。比如,用于測量GSM移動電話傳輸功率的檢波器必須在880MHz 到 915MHz的范圍內有相同的靈敏度。為滿足這一要求,兩個內部的參數至關重要:靈敏度(或增益)變化與頻率之比,以及輸入阻抗匹配。NCS5002是一個頻率響應優化的完美實例。輸入匹配元件已經集成在器件中,以保證極低的VSWR。該器件基于寬帶結構設計,可在從100MHz和以下到最高3GHz的范圍內工作。這兩個特性保證了頻率范圍內的變化極小,而且由于其不要求額外的校準,因此簡化了設計。
 
2、靈敏度和線性:
       靈敏度是指在非常低的輸入信號加到輸入時,檢波器返回有用信息的能力。所以靈敏度的定義與用于處理信號的ADC/DAC分辨率緊密聯系在一起。如果檢波器連接到一個具有1mV分辨率的ADC,設計師將檢查其想要檢測的信號電平在檢波器輸出端是否大于1mV。靈敏度越高,檢波器越好,但僅僅通過提高增益并不能實現這一點。當可能有大的信號變化時,最大的輸入信號必須同樣具有適當的精確度,這就要求有良好的動態范圍。出于這一原因,檢波器被分為兩大類:線性和非線性檢波器。對于幅度調制的解調或者當設計師無法校準檢波曲線時,要求好的線性。NCS5000描述了這類器件。補償肖特基二極管檢波器提供極高的線性。由于這是一個單位增益器件,可以直接讀出檢測的電壓,其特性具有可重復性,不需要校準。當要求大檢測范圍或高靈敏度時,不能再使用單位增益器件。檢測的信號必須放大。缺點是最大的輸入信號也放大了,這可能造成檢波器飽和。最佳解決方案是非線性放大。對于最小的輸入電平,增益最大。檢測的信號接近飽和電壓時增益變小。因為器件不是線性的,只需要最小的校準。市場上有很多非線性檢波器,從用昂貴射頻工藝制造的真正對數檢波器到單片線性檢波器應有盡有,考慮到了動態范圍和復雜度。NCS5002是單片線性檢波器的一個例子。非線性檢波器可以在-30dBm 到 +20dBm之間工作,而且因為特性曲線分為兩個線性部分,因此校準也比較簡單。--射頻濾波器
 
 
二、隨環境條件變化
 
        一旦在一個系統中應用,檢波器必須提供與環境條件無關的可靠信息。有關電源抑制或溫度變化的要求完全取決于系統應用。集成檢波器的電源抑制性能通常大大強于基于二極管的分離解決方案。實際上,檢波器通常由一個調整器供電。這為功率變化提供了更大的保護。系統級的溫度變化更難管理,原因在于溫度很少能精確地測量。所以工作溫度的參數性能取決于檢波器自身的設計。我們又一次發現了單位增益檢波器和放大檢波器之間不同的工作方式。單位增益檢波器基于肖特基二極管架構,如NCS5000,具有更高的固有穩定性,而非線性檢波器需要更復雜的內部補償結構,以實現相當的性能。
三、易用性
        易用性很少作為關鍵的參數,但是它能極大地影響開發進度。分立的二極管檢波器比較簡單,但是當設計規范接近器件的極限值時,它的優化與頻率和溫度在整個輸入功率范圍內的關系可能需要花費很多開發時間,而且可能需要進行復雜的校準過程來補償零件間的差異。有了單片集成檢波器,優化便已經由制造商完成,而且功能完全特性化。射頻設計師可能通過其自己的測量確認評估板與數據表有相同的結果。然后他將在應用中重復測量該器件,這樣工作就完成了。

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