本文将分析 RMS 功率检波器的在微波频率实现复杂调制信号的准确功率测量实验,给微波设计工程师安利一波福利。
LTC5596 的 RF 输入准确地阻抗匹配至 50Ω (从 100MHz 至高达 40GHz),如图 1 中的实测回程损耗所示。
图 1:输入回程损耗与频率的关系曲线
RF 输入的“地-信号-地”配置 (图 2) 专为在 5 密耳厚的 RO3003 或相似衬底上与一个共面接地波导无缝对接而设计,并不需要任何外部匹配组件。
图 2:LTC5596 引出脚配置和接口连接
此外, LTC5596 的响应在一个宽输入频率范围内几乎没有什么变化。这最大限度地降低了在不同频率进行响应校准的需要。如图 3 所示,由于响应的频率相依性所引起的测量误差(相对于在 5.8GHz 频率的响应)在 200MHz 至 30GHz 的频率范围内小于 ±1dB。
图 3:表示为输入功率测量误差的检波器响应之频率相依性 (相对于 5.8GHz)
就其本性而言,均方根 (RMS) 功率检波器非常适合准确地测量任意波形的平均功率。这是因为此类器件精确地执行用于平均功率(与信号平方的平均值成比例)的定义公式。其他类型的功率检波器(例如:肖特基二极管检波器或解调对数放大器)则执行稍有不同的操作,这些操作常常涉及信号包络。每当输入波形(但不是平均功率电平)改变时,这会引起其响应发生变化。新式通信系统广泛地使用复杂调制的高 PAPR 信号 (OFDM、WCDMA),并根据(无线电)链路的质量自适应地进行调制和代码的调整。这确实导致了数以千计 PAPR 差别很大的不同波形。在这样的环境中,采用非 RMS 功率检波器实现所需的功率测量准确度 (一般为±1dB) 常常只能利用广泛全面和耗时费力的校准、以及接收波形类型的先验知识来完成。当采用 LTC5596 RMS 功率检波器时,对于高达 Ka 波段频率的信号而言,此类校准通常就不再是必不可少了。
在许多应用中, RF 信号的功率电平通常是在 dB 标度上规定的(这种做法的动机之一是传输通路损耗近似为对数线性与距离的关系)。 LTC5596 产生一个与其输入端口上的平均功率电平 (rms 信号电平,单位为dBm) 成比例的 (DC) 输出电压。另外,响应在宽工作温度范围内也是非常稳定的,从而在整个工作温度范围内通常产生小于 ±1dB 的误差,如图 4 所示。