摘? 要: AD8361是ADI公司最新推出的一種射頻(RF)真功率檢測集成電路，它是一個在單片IC上實現(xiàn)用有效值度量RF功率的器件,。介紹了它的檢測原理及使用方法。

　　關(guān)鍵詞: 有效值? 射頻? CDMA? 正交幅度調(diào)制

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　　凡是檢測一個信號的真功率有效值(RMS)都要歸結(jié)到檢測該信號的電壓有效值上來,。而檢測電壓有效值的傳統(tǒng)方法是通過二極管平方律檢波電路或熱電耦發(fā)熱裝置來完成的。這兩種方法各自都有較多的缺點,，很難做到精確測量,，而且線性和溫度穩(wěn)定性都不高，尤其在檢測小功率射頻信號時更是如此,。二極管平方律特性范圍很窄,，信號過小或過大時檢測性能都很差，造成較大測量誤差;熱電耦發(fā)熱裝置工藝復(fù)雜,，器件脆弱,，信號過大極易燒毀。隨著模擬集成電路的發(fā)展,，人們找到了解決這一問題的最佳方法,。有效值是通過如下公式定義的:

　　利用模擬集成電路的運算功能很容易完成上述運算，而且可以做到測量精度高,、輸出線性好及溫度穩(wěn)定性好,。AD8361就是把計算電路集成在一個單片IC上，實現(xiàn)用有效值度量RF信號功率的專用器件,。不論波形簡單還是復(fù)雜，AD8361都能從被檢測信號提取有效值測量數(shù)據(jù),，尤其適合測量高峰值因子(峰值與有效值之比)信號,，如CDMA和W-CDMA信號。它的頻響范圍為0.1～2.5GHz;供電電壓范圍為2.7～5.5V,，4mA;輸入范圍為30dB,。它有高度的線性和溫度穩(wěn)定性，測量準(zhǔn)確度為14dB范圍內(nèi)誤差±0.25dB;23dB范圍內(nèi)誤差±1dB,。該電路最典型的應(yīng)用是發(fā)射功率控制和接收信號強(qiáng)度檢測(RSSIs),。它的成本很低，購買千片以上每片單價僅為＄3.75,，其性能可達(dá)到價格為＄1000的儀器的精度,，此電路還可以用于正交幅度調(diào)制(QAM)及其它復(fù)雜調(diào)制,。

1 工作原理

　　8361的功能框圖如圖1所示。

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　　的RF信號VIN加在第一個平方項輸入端,，由于輸入端(RFIN)和地端(COMM)之間呈現(xiàn)225Ω電阻,，輸入端相對地端有0.8V偏置，因此輸入端應(yīng)外接耦合電容,，適當(dāng)選擇這個電容數(shù)值,，可使測量信號的頻率范圍低到0.1GHz。平方項產(chǎn)生與V_IN²成正比的電流,，送到并聯(lián)RC濾波器,，由于RC濾波器作用，其輸出與V_IN²的平均值成正比,。此信號送至高增益差動放大器正輸入端,。放大器的負(fù)輸入端加的是第二個平方項的輸出，即放大器輸出信號V_O1的平方,，也就是反饋信號V_f=V_o1²,。于是，在放大器的輸入端有:

　　也就是說,，在放大器平衡狀態(tài)下,，放大器輸出電壓V_o2與輸入電壓的方均根值(RMS值)成正比。放大器的輸出電壓V_o2經(jīng)緩沖器后作為器件的輸出電壓V_o,，從而使輸出電壓V_o反映了輸入電壓的RMS值,。兩平方項工作頻帶很寬，從DC到微波段都能很好響應(yīng),。由于兩個平方項高度一致,，能很好地跟蹤溫度變化，使器件轉(zhuǎn)換增益與兩平方項各自增益無關(guān),，因此具有很好的溫度穩(wěn)定性,。

　　AD8361在3V供電下，輸入電壓有效值范圍達(dá)390mV;在5V供電下,，輸入電壓有效值范圍達(dá)660mV,，轉(zhuǎn)換增益為7.5。

2 基本工作模式

　　為適應(yīng)不同A/D轉(zhuǎn)換器的要求,，該器件有三種工作模式:

　　·接地參考模式,，其起始點為0;

　　·內(nèi)部參考模式，偏移輸出電壓為+350mV;

　　·電源參考模式,，偏移輸出電壓為V_s/7.5,。

2.1 基本連接

　　圖2、圖3和圖4分別是AD8361在三種模式下的基本連接。該器件由2.7V到5.5V范圍內(nèi)的單電源供電,，VPOS引腳外接100pF和0.01μF去耦電容,。在工作模式下，1.1mA的靜態(tài)電流可以通過將PWDN引腳拉高至VPOS而減小到1μA,。75Ω的外部分流電阻結(jié)合交流耦合輸入可獲得將近50Ω的總寬帶輸入阻抗,。注意:耦合電容必須置于外部分流電阻和RFIN端之間。通過耦合電容和內(nèi)部輸入電阻,，可用下式算出高通角頻率:f_3dB=1/(2π×C_c×R_IN),。例如圖2，對于100pF的電容,，可算出高通角頻率為8MHz,。輸出電壓標(biāo)稱值為輸入電壓均方根值的7.5倍即轉(zhuǎn)換增益為7.5。三種不同的工作模式可由SREF和IREF引腳設(shè)定,。

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2.2 輸出電壓

??? 圖5為5V供電電壓時三種工作模式下的輸出電壓,。可以看出,，在內(nèi)部參考模式和電源參考模式下,，由于輸出斜線的長度減小了，輸出電壓有效動態(tài)范圍將有所減小,。降低供電電壓也會引起動態(tài)范圍的減小,，而頻率的變化幾乎不影響動態(tài)范圍，但在高頻時轉(zhuǎn)換增益稍有下降,。

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2.3 濾波器電容的選擇

　　AD8361的內(nèi)部電容并聯(lián)在一個內(nèi)部電阻上,，該電阻的阻值隨信號強(qiáng)弱而變化，變化范圍從弱信號的2kΩ到強(qiáng)信號的500Ω,。其低通角頻率在3MHz到12MHz之間,，因此足以給240MHz的信號提供濾波。但是,，對于CDMA或W-CDMA等高峰值因子信號,，通常帶有低頻元件，需要外加濾波電容,。而對于TDMA信號,，如GSM、PDC和PHS,，其峰值因子接近正弦波，只需內(nèi)部濾波電容即可,。

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參考文獻(xiàn)

1 Greichen,，John and Eamon Nash.Revolutionary IC Rerforms　rms-to-dc conversion.Microwaves & RF，1999(9):140～146.