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带两个RMS检测器的集成双向桥,用于测量RF功率和回波损耗

定向耦合器用于检测RF功率,应用广泛,可以出现在信号链中的多个位置。本文探讨ADI公司的新器件ADL5920,其将基于宽带定向耦合器与两个RMS响应检测器集成在一个5 mm×5 mm表贴封装中。相比于要在尺寸和带宽之间艰难取舍的传统分立式定向耦合器,该器件具有明显的优势,尤其是在1 GHz以下的频率。

在线RF功率和回波损耗测量通常利用定向耦合器和RF功率检波器来实现。

图1中,双向耦合器用于无线电或测试测量应用中,以监测发射和反射的RF功率。有时希望将RF功率监测嵌入电路中,一个很好的例子是将两个或更多信号源切换到发射路径(使用RF开关或外部电缆)。

带两个RMS检测器的集成双向桥,用于测量RF功率和回波损耗

图1.测量RF信号链中的正向和反射功率

定向耦合器具有方向性这一重要特性,也就是它能区分入射和反射RF功率。当入射RF信号在通往负载的路程中经过正向路径耦合器(图2)时,耦合一小部分RF功率(通常是比入射信号低10 dB至20 dB的信号),输入RF检波器。当正向功率和反射功率均要测量时,须再使用一个耦合器,其方向与正向路径耦合器相反。两个检波器的输出电压信号将与正向和反向RF功率水平成比例。

带两个RMS检测器的集成双向桥,用于测量RF功率和回波损耗

图2.采用定向耦合器和RF检波器的典型RF功率测量系统

表贴定向耦合器的基本问题是须在带宽和尺寸之间进行取舍。虽然频率覆盖范围为一个倍频程(即FMAX等于两倍FMIN)的双向定向耦合器通常采用小至6 mm2的封装,但多倍频程表贴定向耦合器要大得多(图3)。宽带连接器式定向耦合器具有多倍频程的频率覆盖范围,但显著大于表贴器件。

带两个RMS检测器的集成双向桥,用于测量RF功率和回波损耗

图3.连接器式定向耦合器、表贴定向耦合器以及带定向桥和双RMS检测器的ADL5920集成IC

图3还显示了ADL5920评估板,它是一款新型RF功率检测子系统,检测范围高达60 dB,采用5 mm×5 mm MLF封装(ADL5920 IC位于RF连接器之间)。ADL5920的功能框图如图4所示。


带两个RMS检测器的集成双向桥,用于测量RF功率和回波损耗

图4.ADL5920框图

ADL5920不是利用定向耦合器来检测正向和反射信号,而是采用一种专利的定向桥技术来实现宽带且紧凑的片内信号耦合。要了解定向桥的工作原理,我们需要先回顾惠斯登电桥。

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