目前,,包括通信收發(fā)機、儀器,、工業(yè)控制和雷達等在內(nèi)的許多系統(tǒng)都需要控制射頻功率,,因此需要準確測量射頻功率。在這些系統(tǒng)中,,RF功率測量及控制有助于確保系統(tǒng)安全,、高效地運行。
1.早期的檢波方法是采用二極管做檢波電路,,但是二極管組成的簡單電路,,其靈敏度,溫度穩(wěn)定性都較差,。因此越來越多的場合采用集成IC來做檢波電路,。
Hittite推出的對數(shù)檢波器IC系列產(chǎn)品,其內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)如下圖:
這個器件的核心是一系列級聯(lián)的放大器,,這些放大器通常有10-20dB的線性增益,,具體值取決于不同的設(shè)計目的。設(shè)想一個小信號正弦波進入第一個放大器,,第一個放大器將會在它到達第二個放大器前放大信號10dB,。因此信號每往下走一級,就會有10dB的增益,。隨著信號在鏈路中的傳遞,,在它到某一級的時候?qū)唬ㄏ薹鳎夭ā7糯笃鞯木仁窍嗤?。?dāng)信號在某一級進入限制狀態(tài)后,,這個限幅信號仍然會傳播,在每一級都被斬波,,保持其1v峰值振幅傳輸,。
IC內(nèi)部有多個放大器及檢波管組合,通過設(shè)計使輸出電壓和輸入RF信號的對數(shù)成正比,。
這種設(shè)計確保輸入信號的功率變化很大時,,仍能在輸出端準確的檢測出所需信號,即可以檢測大動態(tài)范圍的輸入信號,。
經(jīng)過精心設(shè)計的Hittite對數(shù)檢波器同時還具有優(yōu)異的靈敏度和溫度穩(wěn)定性,。Hittite的所有檢波器都可提供差分及單端輸入,差分結(jié)構(gòu)有助于射頻工程師解決零中頻架構(gòu)的直流偏移問題。
Hittite對數(shù)檢波器家族包括了HMC601LP4,,HMC602LP4,,HMC611LP4,HMC612LP4,,HMC713LP4,,HMC713MS8,適合CW波調(diào)制,,雷達應(yīng)用,。其中HMC713的非常適合移動通信應(yīng)用,價格比市場的其他品牌同類產(chǎn)品低近1/3,。
2.當(dāng)用對數(shù)檢波器來檢測峰值因素高的信號,,如第三代移動通信CDMA2000,不同的多載波信號會有不同的峰值因數(shù),,這導(dǎo)致使用峰值檢波器無法準確測量,。
如果該誤差能固定,也可以通過修正來得到正確的功率值,,但是在某些實際應(yīng)用中,,其呼叫負載不斷發(fā)生變化會影響到修正值。因此平均功率測量最適用于處理調(diào)制包絡(luò)幅度隨時間變化的系統(tǒng),,如IS-95,CDMA2000,W-CDMA和TD-sCDMA,。
Hittite推出的均值檢波器HMC1010LP4,在DC-3.9GHz,,動態(tài)范圍可達60dB,,測量值受信號波峰因數(shù)變化影響非常小,主要取決于信號的平均功率,。在響應(yīng)時間及紋波上,獨創(chuàng)了業(yè)界領(lǐng)先的軟件控制方式,,讓工程師從繁瑣的硬件調(diào)試中解脫出來,。而且該產(chǎn)品比同類產(chǎn)品低10%,對于動態(tài)范圍需求較低的如40dB的場合,,hittite有極具價格優(yōu)勢的HMC909LP4E可滿足你的成本需求,。
3. 正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)由于高的頻譜利用率以及抗碼間干擾(ISI)和多徑衰落,主要應(yīng)用于數(shù)字視頻廣播系統(tǒng),、MMDS(Multichannel Multipoint Distribution Service)多信道多點分布服務(wù)和WLAN服務(wù)以及下一代陸地移動通信系統(tǒng),。
由于OFDM信號時域上為N個正交子載波信號的疊加,當(dāng)這N個信號恰好都以峰值出現(xiàn)并將相加時,,OFDM信號也將產(chǎn)生最大峰值,,該峰值功率是平均功率的N倍。盡管峰值功率出現(xiàn)的概率較低,,但為了不失真地傳輸這些高峰均功率比PAPR(Peak to Average Power Ratio)的OFDM信號,,發(fā)送端對高功率放大器(HPA)的線性度要求很高且發(fā)送效率極低,,同樣接收端對前端放大器以及A/D變換器的線性度要求也很高,因此高的PAPR使得OFDM系統(tǒng)的性能大大下降,。因此,,需要檢測系統(tǒng)的PAPR。
Hittite公司推出的可測量峰均比的均值檢波器HMC614LP4,HMC714LP5.其電路原理圖如下:
計算公式如下:
HMC614LP4不但可以準確的測量信號的平均功率還可以監(jiān)測其峰均比,,確保系統(tǒng)不失真的傳輸信號,。
HMC714LP5是雙通道產(chǎn)品,相比單通道產(chǎn)品能提供更強大的功率檢測功能,,有多達6個輸出端口,,分別可檢測兩個通道的均值輸出,峰值輸出,,以及兩個通道的差值輸出,。HMC714LP5可檢測頻率范圍從100MHz到3900MHz,比市場上同類產(chǎn)品寬了40%多,,可應(yīng)用于3G,,LTE,WINMAX,。其動態(tài)范圍從-55dBm到15dBm,,高達70dB,也比同類產(chǎn)品大了10dB,。
Hittite公司的檢波器家族發(fā)展迅猛,,緊跟通信的發(fā)展,使你從容應(yīng)對在不同系統(tǒng)中準確測量射頻功率的挑戰(zhàn),。