适合便携式系统的 RF 功率测量方法(上)

Andy Mo
应用工程师

James Wong
产品市场经理

凌力尔特公司

设计低功率电路同时实现可接受的性能是一个困难的任务。在 RF 频段这么做更是迅猛地提高了挑战性。今天，几乎每一样东西都有无线连接能力，因此 RF 功率测量正在迅速变成必要功能。这篇文章着重介绍多种准确测量 RF 信号电平的有用方法，以优化这些无线系统的性能。本文讨论满足各种不同应用需求的优化方法。

从单载波连续波 (CW)、多载波连续波到含有高波峰因数波型的 QAM (正交调幅)，RF 信号可以采取多种形式。测量这些参差不齐的信号功率需要了解它们的特性以及所需的测量准确度。如果信号是突发性的，诸如 TDD (时分双工) 系统中的信号，测量就变得更加复杂，因为存在时域测量考虑因素。无论如何，选择合适的检波器类型能有助于简化设计任务。

用峰值检测测量 RF 功率

以最简单的 CW 波型测量情况为例。即使幅度可能变化，只要信号在幅度相对固定的规定时间间隔之内，那么就所有实际目的而言，都可以用一个诸如凌力尔特公司 LTC5532 那样的峰值检波器进行准确测量。这个器件用非常快的肖特基检波器制造，具有片上温度补偿和 2MHz 带宽输出缓冲器。内部肖特基电路以峰值检波方式检测输入 RF 信号，并执行峰值保持滤波，从而产生一个与 RF 输入峰值成正比的 DC 输出电压。

LTC5532 是一个功率非常低的器件，在工作模式以 500uA 电源电流运行。但是其内部肖特基电路能检测 7GHz RF 信号。该器件的版本之一 LTC5532EDC 采用 6 引线、2mm x 2mm 塑料 DFN 封装，具有低寄生性，并能支持直到 12GHz 和更高频率的工作。

图 1 显示这个 12GHz 检波器的 RF 输入，该输入匹配到 11.5GHz 至 12GHz。因此它的输入电路可以连接到一个定向耦合器的耦合输出或一个 RF 源。利用电阻器R2和R3 (阻值各为 10k) 在外部设定检波器输出放大器增益，从而对内部放大器 (具有一个数值为2的同相增益) 周围的环路进行补偿。在 12GHz 频率时，电路板材料可能引入可影响输入阻抗匹配的电路寄生性。不过，可以用标准 FR-4 PC 电路板材料实现可接受的性能。RF 输入匹配由两个 1.2pF 电容器、C1 和 C3 组成。C3 电容器还起 DC 隔离作用，因为该器件的 RF 输入是内部 DC 偏置的。RF 输入匹配也许需要为每一个具体的应用布局或其它工作频率而重新优化。在12GHz频率下，测得的RF输入回程损耗为10dB。图2中的曲线图描绘的是：当一个12GHz RF输入信号掠过-24dBm至8dBm (有效检波范围) 时检波器的传输特性。

图1：一个 12GHz RF 峰值检波器电路。

图2：12GHz 检波器特性。