測(cè)試DIY:自力更生構(gòu)建測(cè)量裝置
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LTC5533的電路框圖如圖2所示。可見(jiàn)每路Rfin輸入端接有由一對(duì)肖特基檢波二級(jí)管構(gòu)成的電橋，每個(gè)二極管的工作電流是50μA，電橋輸出由RF檢波運(yùn)放器放大后從晶體管跟隨器輸出至緩沖級(jí)的十輸入端。緩沖級(jí)的輸入Vout是經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理后的RF輸入功率，正常狀態(tài)下輸出電流達(dá)到4mA，足夠驅(qū)動(dòng)儀器級(jí)直流電流表。為了功率檢波器芯片更適合測(cè)量運(yùn)作，芯片的6個(gè)引腳與內(nèi)部電路的連接如下：
·Vcc是2.7V~6.0V的直流供電電壓端，外接陶瓷旁路電容以降低電源紋波和寄生干擾。
·Rfin是被測(cè)RF信號(hào)輸入端，應(yīng)在外部串聯(lián)口PF-200PF的高頻電容，電容容量的選擇根據(jù)RF功率和頻率而定，保證RF量程是-32dBm—+12dBm。Rfin的參考地是Vcc，內(nèi)部端接電阻用500Ω，峰值檢波電容是25PF。
·Vout是肖特基峰值拾波電橋的電流經(jīng)過(guò)RF檢波運(yùn)放和緩沖運(yùn)放兩級(jí)放大后的峰值電流輸出。
·Vos是Vout的補(bǔ)償電壓輸入端，用來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)RF信號(hào)時(shí)的Vout電壓值，Vos直流電壓輸入經(jīng)電平調(diào)節(jié)運(yùn)放后，與RF檢波運(yùn)放的輸入疊加，同相送入至緩沖運(yùn)放的+輸入端。Vos＜130mV時(shí)，Vout不受Vos的影響；Vos＞130mV時(shí)，Vout=Vos+Rfin檢波電壓。
·SHDN輸入是待機(jī)控制輸入，SHDN處于邏輯高態(tài)時(shí)，檢波器選通；邏輯低態(tài)時(shí)，下拉電阻160K使RF檢波器運(yùn)放沒(méi)有輸出，同時(shí)Vout通過(guò)280Ω接地，芯片進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
·GND是芯片接地引腳。
肖特基二極管的檢波特性是半對(duì)數(shù)變化，需要線性讀數(shù)的場(chǎng)合，可在芯片Vout輸出端連接信號(hào)調(diào)理器。需要數(shù)字顯示時(shí)，最簡(jiǎn)便的方法是使用數(shù)字面板表，或者A/D轉(zhuǎn)換器。
RF下變頻器
被測(cè)信號(hào)的頻率在100MHz以上時(shí)，通用的辦法是變換成10MHz以下的基帶、視頻或音頻，傳統(tǒng)采用超外差下變頻接收法，現(xiàn)今更多采用直接變換接收法。超外差法的電路比較復(fù)雜，分立元件較多，占用面積較大，直接變換法的電路比較簡(jiǎn)單，直截了當(dāng)將RF變換成基帶。測(cè)量?jī)x器的頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字示波器等設(shè)備的射頻前端都借助下變頻器獲得基帶信號(hào)，然后對(duì)基帶信號(hào)作精確的數(shù)字處理。如果我們測(cè)量的信號(hào)對(duì)象比較簡(jiǎn)單，測(cè)量項(xiàng)目不多，則不必購(gòu)買昂貴的專用儀器，而自動(dòng)構(gòu)建實(shí)用的RF測(cè)量裝置。
能夠構(gòu)建RF下變頻的多種集成電路中，近年跟蹤/保持和放大器(T/HAmp)特別令人注目，它具有很高的集成度和RF直接變換，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，適合自建RF信號(hào)測(cè)量裝置。跟蹤/保持和放大器的電路框圖如圖3所示，輸入的差分RF信號(hào)(INP、INN)經(jīng)輸入緩沖放大器1(IN1UF)放大，送到高速開(kāi)關(guān)2(SW2)，最后經(jīng)緩沖放大器(OUT BUF)輸出(OUTP、OCTN)。T/H Amp電路的重點(diǎn)是SW1和SW2，它們是異步開(kāi)關(guān)，SW1接通時(shí)SW2斷開(kāi)，SW1斷開(kāi)時(shí)SW2接通。SW1和SW2可由同一時(shí)鐘(CLK1)或兩個(gè)時(shí)鐘(CLK1、CLK2)選通，選通時(shí)間即跟蹤和保持時(shí)間是1ns級(jí)。因?yàn)橛蒘W1跟蹤的RF信號(hào)立刻轉(zhuǎn)換由SW2保持，所以這種過(guò)程亦稱取樣/保持過(guò)程，能夠?qū)?0GHz的RF信號(hào)直接變換成10MHz級(jí)的基帶信號(hào)，然后經(jīng)由視頻 A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字處理。
當(dāng)前有兩種市售T/H Amp芯片具備自建RF測(cè)量裝置的條件，它們是Inphi公司的1820TH/1320TH(18GHz和13GHz)和Hittite微波公司的HMC660LC4B(4.5GHz)。1820TH和HMC660LC4B兩種芯片的主要特性如表1所示，1320TH芯片除頻率是13GHz之外，其它參數(shù)與1820TH完全相同。
兩種芯片各有特點(diǎn)，1820TH的帶寬最高達(dá)18GHz，而HMC660LC4B的取樣率是3.0Gs/s。由于Hittite公司采用SiGe BiCMOS工藝，今后還有更新的T/H Amp芯片推出。兩種芯片都有詳細(xì)數(shù)據(jù)表和應(yīng)用指南可供參改，HMC660LC4B還提供多種評(píng)估用電路板，非常適合自建RF測(cè)量裝置之用。一種型號(hào)1143450-1的評(píng)估用PCB板如圖4所標(biāo)，PCB中央是兩塊HMC660LC4B串接芯片，分別作為SW1和SW2，PCB左邊的J1和J2是SMA同軸連接器的差分輸入，PCB右邊的J3和J4是差分輸出，PCB下方是兩組差分時(shí)鐘輸入，PCB上方是電源和輔助信號(hào)的輸入插座，沒(méi)信號(hào)輸入、輸出和時(shí)鐘微帶線兩旁的小圓圈是接通PCB上、下兩面金屬層的貫通孔，提供良好的射頻接地。
評(píng)論