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RF功率测量系统电路功能与优势

电子设计 2019-06-12 08:03 次阅读

电路功能与优势

该电路使用 ADL5902 TruPwr 检波器测量RF信号的均方根信号强度,信号波峰因素(峰值均值比)在约65 dB的动态范围内变化,工作频率为50 MHz至9 GHz。

测量结果在12位ADC(AD7466)输出端以串行数据形式提供。在数字域中针对环境温度执行简单的4点系统校准。

RF检波器与ADC之间的接口很简单,由两个信号调整电阻组成,无有源元件。此外,ADL5902内部2.3 V基准电压为微功耗ADC提供电源和基准电压。AD7466无流水线延迟,可作为只读SAR ADC。

整个电路实现了约±0.5 dB的温度稳定性。

显示的数据是针对在-40°C至+85°C温度范围内工作的两个器件。

通过软件校准的50 MHz至9 GHz RF功率测量系统 (CN0178)

电路描述

测量的RF信号施加于ADL5902的输入端,即dB线性rms响应均方根检波器。外部60.4 Ω电阻R3结合ADL5902的较高输入阻抗,确保宽带50 Ω与RF输入匹配。ADL5902以所谓的“测量模式”配置,VSET和VOUT引脚相连。在此模式下,输出电压与输入均方根值的对数成比例。换言之,读数以分贝值直接呈现,每到十倍调整至1.06 V,或者53 mV/dB。

AD7466 12位ADC的电源电压和基准电压由ADL5902内部2.3 V基准电压源提供。由于AD7466消耗的电流极少(以10 kSPS采样时仅为16 μA),ADL5902的基准电压输出足以向ADC以及由R9、R10、R11、R12组成的温度补偿和均方根精度调整网络供电。

ADC满量程电压等于2.3 V。最大检波器输出电压(在线性输入范围内工作时)约为3.5 V(参见ADL5902数据手册图6、7、8、12、13及14),因此在驱动AD7466前必须降低0.657倍。这个降低过程通过简单的电阻分压器R10和R11(1.21 kΩ和2.0 kΩ)来实现。以上数值可实现0.623的实际比例因子,通过建立电阻容差余量确保ADL5902 RF检波器不会过驱ADC。

RF功率测量系统电路功能与优势

图2 显示的是检波器输出电压与输入功率的典型曲线(无输出调整)

该检波器的传递函数可通过以下公式计算近似值:

VOUT = SLOPE_DETECTOR × (PIN  INTERCEPT)

其中SLOPE_DETECTOR是检波器斜率,单位为mV/dB;INTERCEPT 是x轴截距,单位为dBm;PIN是输入功率,单位为dBm。

在ADC输出端,VOUT由ADC输出代码取代,公式可改写为:

CODE = SLOPE × (PIN  INTERCEPT)

其中 SLOPE 是检波器、调整电阻及ADC的组合斜率,单位为次/dB; PIN 和 INTERCEPT 单位仍为dBm。

图3显示的是典型检波器输入功率的功率扫描以及在700 MHz输入信号下观察到的ADC输出代码。

RF功率测量系统电路功能与优势

图3. 700 MHz下的ADC输出代码及误差与RF输入功率的关系

总体斜率和截距随系统的不同而变化,该变化是由RF检波器、调整电阻和ADC传递函数的器件间差异造成的。因此需要系统级校准以确定整个系统的斜率和截距。本应用中,使用4点校准校正RF检波器传递函数内的某些非线性,特别是在低端位置。该4点校准方案产生三个斜率和三个截距校准系数,这些数值在校准后应存储在非易失RAM (NVM)内。

通过向ADL5902施加四个已知信号电平执行校准,从ADC测量相应的输出代码。选择的校准点应在器件线性工作范围内。本例中,校准点位于0 dBm、-20 dBm、-45 dBm及-58 dBm。

斜率和截距校准系数通过以下公式计算:

SLOPE1 = ( CODE _1 – CODE_2)/(PIN_1 — PIN_2)

INTERCEPT1= CODE_1/(SLOPE_ADC × PIN_1)

接着使用CODE_2/CODE_3和CODE_3/CODE_4重复计算,分别得出SLOPE2/INTERCEPT2和SLOPE3/INTERCEPT3。六个校准系数应与CODE_1、CODE_2、CODE_3、CODE_4一起存储在NVM内。

当电路在现场工作时,这些校准系数用于计算未知的输入功率电平PIN,公式如下:

PIN = (CODE/SLOPE) + INTERCEPT

为了在电路工作期间获得适当的斜率和截距校准系数,从ADC观察到的CODE必须与CODE_1、CODE_2、CODE_3、CODE_4进行比较。例如,如果来自ADC的CODE在CODE_1与CODE_2之间,则应使用SLOPE1和INTERCEPT1。该步骤还可用于提供欠量程或超量程警告。例如,如果来自ADC的CODE大于CODE_1或小于CODE_4,表示测得的功率在校准范围以外。

图3还显示了电路传递函数变化与以上直线公式的关系。该误差函数由传递函数边沿弯曲、线性工作范围内的小纹波以及温度漂移造成。误差以dB表示,公式如下:

误差 (dB) = 计算的RF功率 - 实际输入功率

= (CODE/SLOPE) + INTERCEPT – PIN_TRUE

图3还包括了误差与温度的关系曲线。本例中,将在+85°C和?40°C下测得的ADC代码与环境温度下的直线公式进行比较。该方法与现实系统一致,系统校准一般只能在环境温度下进行。

图4和图5分别显示电路在1 GHz和2.2 GHz下的性能。

RF功率测量系统电路功能与优势

图4. 1 MHz下的ADC输出代码及误差与RF输入功率的关系

RF功率测量系统电路功能与优势

图5. 2.2 MHz下的ADC输出代码及误差与RF输入功率的关系

该电路或任何高速电路的性能都高度依赖于适当的PCB布局,包括但不限于电源旁路、受控阻抗线路(如需要)、元件布局、信号布线以及电源层和接地层。

测试设置由ADL5902-EVALZ和EVAL-AD7466CBZ*估板组成,两者使用SMA至SMB适配器电缆相连。置于环境室内进行温度测试。*估控制板2(EVAL-CONTROL-BRD2Z)通过测试室门内的插槽连接至AD7466*估板;也就是ADL5902和AD7466*估板位于测试室内部,*估控制板留在外部。控制板用于发送、接收和捕捉来自AD7466*估板的串行数据。ECB2并行端口连接至笔记本电脑。笔记本电脑用于加载、运行和查看ECB2上的AD7466*估软件。ADL5902*估板所需的RF输入信号由Rhode & Schwarz SMT-03 RF信号源提供。使用Agilent E3631A电源为ADL5902供电。有关详情请参见AD7466*估板原理图和ADL5902数据手册。

常见变化

对于需要较小RF检波范围的应用,可以使用 AD8363 均方根检波器。AD8363检波范围为50 dB,工作频率最高达6 GHz。对于非均方根检波应用,可使用 AD8317/ AD8318/ AD8319 或 ADL5513 。这些器件提供不同的检波范围,输入频率范围最高达10 GHz。

AD7466是单通道12位ADC,采用SPI接口。如果终端应用需要多通道ADC,可使用双通道12位 AD7887 。在需要多个ADC和DAC通道的多通道应用中,可使用 AD7294 。除提供四路12位DAC输出外,这款子系统芯片还含有4个非专用ADC通道、2路高端电流检测输入和3个温度传感器。电流和温度测量结果经过数字化转换后,可通过I2C 兼容接口读取。

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完全符合FDDI PMD标准的光学性能要求 完全符合FDDI LCF-PMD标准 完全符合ATM 100Mb / s物理层的光学性能要求 完全符合100Base-FX版IEEE 802.3u的光学性能要求 多源1x9封装可选择双工SC或双工ST插座 波峰焊和水洗工艺兼容 3.3V或5V单电源 符合RoHS标准
发表于 07-04 11:07 0次 阅读
AFBR-5803TZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,符合RoHS标准

HFBR-1523Z 适用于工业应用的40 KBd低电流/外部距离链路发送器,水平封装,1x4,符合RoHS标准

符合RoHS标准 低成本光纤组件 增强型数字链路:dc-5 MBd 扩展距离链接最大120 m,40 kBd 低电流链路:6 mA峰值电源电流 水平和垂直安装 联锁功能 高抗噪性 易于连接:单工,双工和锁定连接器 阻燃 变送器采用660 nm红色LED为了便于查看 与标准TTL电路兼容 可根据要求提供3D模型
发表于 07-04 11:03 6次 阅读
HFBR-1523Z 适用于工业应用的40 KBd低电流/外部距离链路发送器,水平封装,1x4,符合RoHS标准

BCM8305 四路低功耗单向10 GbE CDR / Eye Opener®

与EyeOpener®完全集成的多速率CDR,限制放大器和信号丢失检测,工作速率为10 GbE。   BCM8305非常适用于40 GbE模块和4 x 10 GbE应用,以及用于在线卡上重新定时10G信号以符合SFI / XFI标准。 BCM8305提供高抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛IEEE标准。 BCM8305可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8305采用8 mm x 8 mm,81引脚BGA封装。 特性 完全集成的多速率四核CDR 集成限幅放大器 信号丢失检测 可编程均衡,以适应信号丢失,允许在非常长的PCB走线上进行接口...
发表于 07-04 10:24 4次 阅读
BCM8305 四路低功耗单向10 GbE CDR / Eye Opener®

BCM8325 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / Eye Opener®

完全集成的多速率CDR与EyeOpener®,限制放大器和信号丢失检测,工作在10 GbE。 BCM8325非常适用于40 GbE模块和4x 10 GbE应用,以及用于在线卡上重新定时10G信号以符合SFI / XFI标准。   BCM8325提供高电平 - 抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛(OIF)IEEE标准。 BCM8325可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8325采用8 mm x 8 mm,81引脚BGA封装。 功能 低延迟...
发表于 07-04 10:24 7次 阅读
BCM8325 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / Eye Opener®

BCM8302 双速多速率10-Gb / s低功耗CDR / EyeOpener®

完全集成的多速率时钟和数据恢复(CDR)芯片,带有EyeOpener®,限制放大器和信号丢失检测,工作速率从8.5 Gb / s到11.4 Gb / s。  BCM8302提供高抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛(OIF),IEEE 802.3ae,Telcordia®,ANSI和ITU-T抖动标准。用户可以选择BCM8302参考时钟输入频率,线速率除以16或64. BCM8302可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8302有两种封装:5 mm x 5 mm,36引脚BGA和6 mm x 6 mm,49引脚BGA,球间距为0.8 mm。  特性 完全集成的多速率双CDR 速率从8.5 Gb / s到11.4 Gb / s 高抖动容限和低抖动生成 符合光互联网论坛(OIF),IEEE 802.3ae,Telcordia,ANSI和ITU-T抖动标准...
发表于 07-04 10:22 7次 阅读
BCM8302 双速多速率10-Gb / s低功耗CDR / EyeOpener®

BCM8324 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / EyeOpener®

完全集成的多速率CDR与EyeOpener®,限制放大器和信号丢失检测,工作在8.5 Gb / s至11.4 Gb / s。   BCM8324非常适用于40-GbE模块和4x 10G应用中的应用,以及用于在线路卡上重新定时10G信号以符合SFI / XFI标准。 BCM8324提供高抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛(OIF),IEEE 802.3ae,Telcordia®,ANSI和ITU-T抖动标准。 BCM8324可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8324采用8 mm x 8 mm,81引脚BGA封装。 功能 可编程Tx预加重 可编程Rx均衡器 低延迟...
发表于 07-04 10:22 6次 阅读
BCM8324 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / EyeOpener®

FASTPATH-UWS FASTPATH®统一无线交换网络软件

FASTPATH统一无线交换(UWS)使OEM能够引入下一代交换平台,可以在同一平台上无缝处理无线和有线流量。   随着越来越多的组织采用无线局域网(包括高速802.11n网络),FASTPATH UWS架构提供了可扩展且强大的功能集,以支持无线网络的需求。凭借即插即用接入点管理,自动RF管理,无缝快速漫游,企业级对等交换和安全等功能,FASTPATH UWS为面向未来的网络提供融合的无线/有线软件平台。 功能 自动分配频道和无线电范围设置的简化即插即用无线电管理 控制端到端服务质量(QoS)交换机和接入点元素 网络管理,包括SNMP v1,v2c和v3,CLI,HTTP和可视网络覆盖地图套件 无线入侵检测和预防 支持统一和控制器部署模型...
发表于 07-04 10:22 14次 阅读
FASTPATH-UWS FASTPATH®统一无线交换网络软件

BROADVIEW™ 仪表软件套件

ption.partnerWindow {overflow-y: scroll;overflow-x: hidden;height: 400px;}BroadView™ is a software suite that offers programmable access to the internals of a switch in a fast and scalable manner. It delivers breakthrough solutions for dataplane tasks such as monitoring, congestion control and advanced troubleshooting. The software is offered as an open source for faster innovation and easier integration.Software Defined Networks (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) are fundamentally transforming data networks by disaggregating vertically integrated boxes and promoting open source technologies. Traditional analytics tools are not good enough to take advantage of the new opportunities offered by SDN such as network programmability, automation and optimization. Broadcom BroadView™ offers rich congestion analytics by facilitating real-time gathering of telemetry in a scalable manner, enabling pro-active congestion monitoring and mitiga...
发表于 07-04 10:19 27次 阅读
BROADVIEW™ 仪表软件套件

BCM1111 VoIP CPE引擎

VoIP处理器,为以太网住宅网关和独立媒体终端适配器应用提供高水平的系统集成,性能和功能。   BCM1111是一款高度集成的VoIP处理器,基于MIPS32® 300 MHz增强型处理器内核(600-DMIPS)。关于MIPS®的声音;该技术无需为VoIP应用提供单独的DSP。这种增强型处理器内核采用先进的指令集,两个单周期乘法和累加引擎,以及优化的内存结构,可在复杂的声码器上提供高级性能。还集成了双模拟编解码器,两个10/100以太网MAC,一个10/100 PHY和一个32位,33 MHz PCI / CardBus接口。 功能 BCM1111是一款高度集成的硅解决方案,适用于以太网住宅网关,独立媒体终端适配器和无线路由器终端适配器应用。 300 MHz MIPS32® CPU(600 DMIPS),具有VoIP优化指令集和大型独立数据和指令缓存。 RFC 3261的完整SIP客户端实现 支持G.711,G.726和G. 729A语音编解码器 应用程序 IP电话 独立媒体终端适配器...
发表于 07-04 10:13 19次 阅读
BCM1111 VoIP CPE引擎

BCM97271 VOICE STB DEVELOPMENT KIT FOR AMAZON AVS UltraHD STB的远场语音控制

Broadcom ® BCM97271亚马逊Alexa语音服务(AVS)语音STB开发套件允许Broadcom OEM客户使用Alexa快速创建机顶盒内置。 Broadcom的STB SoC集成了允许直接连接多个麦克风的接口。通用和专用计算资源在将干净的音频传递到Amazon Voice Service之前执行麦克风输入的预处理。 该参考套件预先集成了一整套Broadcom机顶盒软件,可以广泛应用于Broadcom的机顶盒SoC。  完整的Broadcom BCM97271语音参考设计利用BCM97271VC4L平台,最多包含四个麦克风,基于BCM7271 STB SoC。 功能 行业领先的声学处理性能和电源效率实现AVS 使用适用于Linux的Alexa智能屏幕和电视设备SDK引人注目的交互式视觉效果 Amazon Wake Word引擎 与Broadcom无缝集成Nexus机顶盒Linux参考软件 开箱即用的操作,可通过未来更新支持的附加功能进行升级 四核Broadcom B53 CPU SoC 将2至4个数字MEM I2S / TDM麦克风直接连接至SoC 无需外部DSP或信号处理 从待机状态唤醒STB / TV(在SoC中) - 具体用于将STB / TV从待机状态转换为活动状态的关键字和命令 4Kp60 10位视频和通过HDMI TX...
发表于 07-04 10:06 4次 阅读
BCM97271 VOICE STB DEVELOPMENT KIT FOR AMAZON AVS UltraHD STB的远场语音控制

BCM94201 通用卫星接收器

Broadcom的BCM94201是一个卫星接收机评估系统参考设计。   Broadcom的BCM94201卫星接收机评估系统是旨在供硬件和软件工程师用作加速BCM4201系统设计周期的基准和开发工具。该参考设计提供了一个评估BCM4201通用卫星接收器的平台,该接收器支持Digicipher II,DIRECTV和DVB标准。这种紧凑的独立系统为快速技术集成提供了完整的开发环境。  功能 基于Broadcom BCM4201通用卫星的参考设计接收器 DIRECTV或DVB格式的标准MPEG-2输出 需要+ 3.3V,+ 5V,+ 28V和LNB功率的24针电源连接器 应用程序 机顶盒 ...
发表于 07-04 10:05 8次 阅读
BCM94201 通用卫星接收器

BCM7428 IP HD STB客户端SoC

BCM7428是一个客户端片上系统(SoC),用于基于HD的IP机顶盒,集成了MoCA技术。   BCM7428是具有集成MoCA技术的Broadcom SoC器件系列的一部分。通过将MoCA 2.0直接集成到STB SoC中,Broadcom可以提供双倍的视频带宽,更高的安全性和更低的功耗要求。 MoCA 2.0支持改进的数据包错误率,为运营商提供更高的服务质量(QoS)级别,并有效地将更多数量的调谐器/解调器集成到下一代STB和网关设备中。 功能 MoCA 2.0使家庭网络带宽增加一倍以上,提高家庭视频质量和分布 通过先进的电源管理技术实现更高能效的系统-power sleep和Wake-on-Lan(WOL)模式 支持更高级别的安全性以增强内容保护 基于40 nm工艺技术 Powered通过高性能双线程Zephyr CPU提供3000 DMIPS 应用程序 机顶盒 HDTV 家庭网关  IPTV  ...
发表于 07-04 10:01 10次 阅读
BCM7428 IP HD STB客户端SoC

BCM3405 多通道低噪声放大器(LNA)

Broadcom BCM3405是一款高度集成的多通道低噪声放大器(LNA),旨在大幅降低有线机顶盒和住宅网关中多种设计的复杂性和成本。   BCM3405支持三个带内通道,一个带外通道和一个旁路通道。 BCM3405与BCM3418相结合,可满足OpenCable和贸易的RF要求;规格。 BCM3405和BCM3418的组合通过消除在这些产品中分配信号所需的主要组件,显着降低了多工具应用的设计复杂性和成本。  功能 三个带内通道支持 一个带外通道和一个旁路通道 五通道分离,不会损失增益和噪声频率 显着简化前端设计 应用程序 家庭网关  机顶盒 ...
发表于 07-04 09:58 16次 阅读
BCM3405 多通道低噪声放大器(LNA)

开关电源中什么是电压调整率和负载调整率?

电源调整率的定义为电源供应器於输入电压变化时提供其稳定输出电压的能力。此项测试系用来验证电源供应器在....
发表于 07-04 08:57 277次 阅读
开关电源中什么是电压调整率和负载调整率?

启辉器在日光灯中的应用及原理分析

当开关接通的时候,电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性....
的头像 牵手一起梦 发表于 07-03 16:16 336次 阅读
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LM1036引脚功能及应用特点介绍

LM1036采用双列直插20脚封装,内部电路主要由内部稳压电源(供电路内用)、齐纳稳压电源(专供直流....
的头像 牵手一起梦 发表于 07-03 14:13 281次 阅读
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PLC控制伺服 如何实现暂停功能?

plc控制伺服,如何实现暂停功能,基本可以从硬件和软件的方面去实现伺服电机的暂停功能。硬件方面就是断....
的头像 工控云学堂 发表于 07-02 15:43 354次 阅读
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曜越ToughpowerGrand650W电源高清图赏

对于很多玩家来说,RGB发光是一种信仰,从机箱到主板,从显卡到风扇……就连藏在角落里的电源也变得熠熠....
发表于 07-02 15:20 68次 阅读
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利用NE555和CD4017构成的LED灯

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号,555系列IC的接脚功能及运用都是相容的,只是....
的头像 牵手一起梦 发表于 07-02 15:11 356次 阅读
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5G手机价格预计三年内可大幅度下调 2023年全球5G手机出货量将达到约8亿部

5G手机今年下半年会陆续上市,未来5G何时能替代4G,需要比较长时间的培育。中国运营商已经激进提出5....
的头像 章鹰 发表于 07-02 09:12 1924次 阅读
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高速PCB设计中的走线技巧

布线(Layout)是PCB设计工程师最基本的工作技能之一。走线的好坏将直接影响到整个系统的性能,大....
的头像 牵手一起梦 发表于 07-01 15:24 390次 阅读
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浪涌保护器如何接线?

浪涌也叫突波,就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种....
发表于 07-01 15:23 205次 阅读
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*ST嘉陵经营范围变更为锂电池研究等业务

*ST嘉陵经营范围变更为锂离子电池的研究,开展基础电池机理的研究,电池制备新工艺的开发及应用等。
的头像 高工锂电 发表于 07-01 14:56 265次 阅读
*ST嘉陵经营范围变更为锂电池研究等业务

励磁与励磁系统的定义及作用分析

励磁就是向发电机或者同步电动机定子提供定子电源,为发电机等(利用电磁感应原理工作的电气设备)提供工作....
的头像 牵手一起梦 发表于 07-01 14:30 321次 阅读
励磁与励磁系统的定义及作用分析

三相交流电相序检测器电路图

在使用三相交流电动机时,需要知道所连接三相电源的相序,若相序不正确,则电动机的旋转方向将与所需的相反....
发表于 07-01 14:08 141次 阅读
三相交流电相序检测器电路图