電路功能與優勢

本電路用于測量1 MHz至8 GHz頻率的RF功率" title="RF功率">RF功率，測量范圍約為60 dB。測量結果作為數字碼在一個12位ADC的輸出端提供，該ADC配有串行接口和集成基準電壓源。RF檢波器的輸出端可與ADC實現無縫接口，并使用 ADC的大部分輸入范圍，而無需進一步調整。在數字域執行簡單的2點系統校準。

對于1 MHz至6 GHz信號，AD8318 能保持精確的對數一致性，并能在最高8 GHz下工作。典型輸入范圍為60 dB (re: 50 Ω)，誤差小于±1 dB。AD8318的響應時間為10 ns，能夠檢測45 MHz以上的RF突發脈沖。在整個溫度范圍內，該器件具有極佳的對數截距穩定性(±0.5 dB)。

通過片內控制寄存器可將AD7887配置為單通道或雙通道工作模式。在默認的單通道模式下，AD7887可作為只讀ADC工作，從而簡化控制邏輯。

所示數據為兩個器件在−40°C至+85°C溫度范圍內工作的情況。

圖1. 軟件校準" title="軟件校準">軟件校準的RF測量系統" title="測量系統">測量系統（原理示意圖：未顯示去耦和所有連接）

電路描述

將受測的RF信號施加于AD8318。該器件配置為所謂的“測量模式”，引腳VSET與VOUT相連。這種模式下，輸出電壓與輸入信號電平呈線性dB關系（標稱值為−24 mV/dB），典型輸出電壓范圍為0.5 V至2.1 V。

AD8318的輸出直接連到12位ADC AD7887。該ADC使用自己的內部基準電壓源，輸入范圍配置為0 V至2.5 V，因此LSB大小為610 μV。當RF檢波器提供標稱值−24 mV/dB的斜率時，數字分辨率為39.3 LSB/dB。由于分辨率如此高，因此調整來自RF檢波器的0.5 V至2.1 V信號，以便恰好符合ADC的0 V至2.5 V范圍并無多大意義。

該檢波器的傳遞函數可以近似表示為以下方程式：

equation

其中，SLOPE 為斜率，單位mV/dB（標稱值−24 mV/dB）；Intercept為y軸截距，單位dBm（標稱值20 dBm）；PIN 為輸入功率，單位dBm。圖2給出了檢波器輸出電壓與輸入功率的典型關系圖。

圖2. AD8318輸出電壓與輸入信號的典型關系

在ADC的輸出端，該方程式可以表示為：

其中，SLOPE_ADC為碼數/dBm，PIN 和Intercept 均用dBm表示。圖3以輸入功率與所觀察到的ADC碼的關系顯示典型的檢波器功率掃描情況。

圖3. 輸入 = 900 MHz，ADC使用2.5 V內部基準電壓源

由于斜率（SLOPE）和截距（Intercept）會隨器件的不同而變化，因此需要執行系統級校準。校準方法是施加兩個接近AD8318線性輸入范圍端點的已知信號電平，然后測量ADC的相應輸出碼。所選校準點應完全在器件的線性工作范圍以內。

利用兩個已知輸入功率水平（PIN_1和PIN_2）及所觀察到的對應ADC碼（CODE_1和CODE_2），便可以通過下式計算SLOPE_ADC和Intercept：

在工廠校準過程中計算并存儲SLOPE_ADC和Intercept 之后（存儲在非易失性RAM中），就可以利用它們通過下式計算設備在現場工作時的未知輸入功率水平PIN：

請注意，用于所示數據的校準點在−50 dBm和−10 dBm。

另外還顯示了AD8318 RF檢波器的傳遞函數與上述方程式的差異，特別是在傳遞函數的端點處。這種差異（單位dB）可以用下式表示：

其中，CODE_OUT為ADC輸出碼；SLOPE_ADC 為所存儲的ADC斜率，單位為碼數/dBm；Intercept為所存儲的斜率；PIN_TRUE為實際輸入功率。

圖3至圖8顯示一個RF功率測量系統使用AD8318和 AD7887BR所能獲得的系統性能。圖中曲線反映的是RF輸入功率(dBm)與ADC輸出碼和輸出誤差(dBm)的關系。生成這些曲線所用的數據是在各種輸入功率電平、頻率、溫度以及使用ADC內部或外部基準電壓源下測得的。從這些圖還可以看出：當ADC使用低漂移外部基準電壓源時，可以提高系統性能并降低溫度所引起的漂移。關于使用外部基準電壓源的更多詳細信息，請參閱“常見變化”部分。

圖4. 輸入 = 900 MHz，ADC使用2.5 V外部基準電壓源



圖5. 輸入 = 1.9 GHz" title="9 GHz">9 GHz，ADC使用2.5 V內部基準電壓源



圖6. 輸入 = 1.9 GHz，ADC使用2.5 V外部基準電壓源



圖7. 輸入 = 2.2 GHz，ADC使用2.5 V內部基準電壓源



圖8. 輸入 = 2.2 GHz，ADC使用2.5 V外部基準電壓源

測試設置由AD8318-EVALZ和EVAL-AD7887CBZ組成，安裝了一個AD7887BR，兩個評估板利用SMA轉SMB適配器電纜相連，然后置于TestEquity Model 107環境艙中。接下來，通過測試艙門中的插槽將一個評估控制板2 (ECB2)連接到AD7887評估板。ECB2用于提供電源，以及發送、接收、采集AD7887評估板的串行數據。ECB2并行端口連接到一臺筆記本電腦的擴展插口。該筆記本電腦用于在ECB2上加載、運行和查看AD7887評估軟件。

AD8318評估板所需的RF輸入信號利用Rhode & Schwartz SMT-03 RF信號源產生。用Agilent E3631A電源為AD8318供電，并產生AD7887 ADC所用的外部基準電壓。有關板配置的更多信息，請參考AD7887評估板原理圖。

常見變化

AD7887是一款雙通道、12位ADC，配有SPI接口。如果最終應用只需一個通道，則可以使用12位AD7495。在需要多個ADC和DAC通道的多通道應用中，可以使用AD7294。除提供四路12位DAC輸出外，這款子系統芯片還含有4個非專用ADC通道、2路高端電流檢測輸入和3個溫度傳感器。電流和溫度測量結果經過數字轉換后，可通過I2C兼容接口讀取。

利用外部ADC基準電壓源可以改善該電路的溫度穩定性。AD7887的2.5 V內置基準電壓源具有50 ppm/°C漂移，在125°C溫度范圍內漂移約15 mV。檢波器的斜率為−24 mV/dB，因此該ADC基準電壓漂移將為預期溫度漂移誤差貢獻大約±0.3 dB。在類似的溫度范圍內，AD8318的溫度漂移約為±0.5 dB（具體取決于頻率，詳情參見AD8318數據手冊）。

如果使用外部基準電壓源，建議考慮2.5 V基準電壓源ADR421 。它的溫度漂移為1 ppm/°C；在−40°C至+85°C范圍內，基準電壓變化只有312 μV，這對系統整體溫度穩定性的影響可以忽略不計。.

如果動態范圍要求較低，可以使用 AD8317 (55 dB) 或AD8319 (45 dB) 對數檢波器。