司朝良
解放军72655部队，山东济南250022
摘 要：介绍了AD公司生产的真有效值功率检测器AD8362的性能和基本原理，给出了由单片机PIC16C71控制的基于AD8362的射频小功率计的设计思想，同时给出了一个射频小功率计的实现电路。
关键词：AD8362；射频；功率测量；真有效值；检波器
1概述
功率是表征射频信号特性的一个重要参数，随着移动通信技术的发展，对射频信号功率的精确测量已成为无线通信测量中的重要一环。射频功率计通常由功率传感器（或称功率探头）和功率指示器两部分组成，根据功率计测量电路的连接方式，功率计可分为吸收式（又称终端式）和通过式两种，吸收式功率计以功率探头作为被测系统的终端负载。它吸收全部待测功率，并由指示器显示测得的功率值。本文介绍一种基于AD8362芯片的吸收式小功率计的设计方法。该设计利用AD公司的真有效值功率检测器AD8362制作功率探头，因此，电路简单，一致性好。该功率计的工作频率为20kHz～250MHz，功率测量范围为－48dBm～＋12dBm。
2 AD8362的原理及性能
2 ．1性能参数
AD8362是美国AD公司生产的真有效值功率检测器，工作频率高达3GHz，它采用双平方电路比较转换技术和激光修整技术，因而测量线性度较高，其测量结果基本上与信号波形无关。尤其是在大峰值因数时，能够胜任GSM、CDMA和W－CDMA等复杂信号对测量精度的要求，可广泛用于对信号功率 需要准确测量的高频通信和仪器仪表系统中。
AD8362采用16脚TSSOP封装，可在－40℃～＋85℃的温度范围内工作。其特点如下：
●可进行真有效值功率测量；
●具有以dB为单位的线性响应，而且具有优良的温度稳定性；
●输入动态范围达60dB，对于50Ω阻抗的系统而言，其信号输入可从－45dBm～＋15dBm；
●具有从低频到2．7GHz的平坦输入／输出响应；
●精度、线性度高，典型线性斜率为50mV／dB；
●单电源工作，范围为＋4．5V～＋5．5V；
●电源休眠（power down）功能可降低功耗，休眠时，功耗小于100μW。
AD8362的极限参数如下：
●电源电压：＋5．5V；
●内部功耗：500μW；
●工作温度范围：－40～＋85℃；
●存储温度范围：－65～＋150℃；
●焊接温度（焊接时间≤60s）：300℃。
2．2引脚功能
AD8362的引脚排列见图1。
各引脚功能如下：
●COMM：公共接地端；
●CHPF：高通滤波器输入端，该脚与地这间的 电容大小决定着输入高通滤波器的3dB频率；
●INHI：信号差分输入端口的“＋”端；
●INLO：信号差分输入端口的“－”端；
●DECL：“INHI”和“INLO”的去耦端，应通过一个大电容连接到地，以构成完整的输入电路；
●PWDN：休眠控制端，高电平时器件关断；
●CLPF：环路滤波器积分电容连接端；
●ACOM：输出放大器的公共接地端；
●VSET：设置电压输入端，使RF的输入功率与输出的dB数相对应；
●VOUT：误差放大器电压输出，在测量方式时，通常直接与“VSET”端相连；
●VPOS：＋5V电源输入端；
●VTGT：基准电压端，该脚的电压将影响对数截止点的位置；
●VREF：1．25V通用参考电压输出，可直接提供给“VTGT”。
3基本工作原理
AD8362是一种真有效值响应的功率检测器，其测量结果与信号波形无关，从而为复杂调制信号的射频功率测量提供了一种有效的方法。AD8362的内部电路框图如图2所示。
输入的RF信号首先被送入一个可变的梯形电阻衰减器进行衰减，该衰减器每隔5dB有一个抽头，共有12个抽头，它采用一种平滑的内插专利技术，使衰减值可以连续准确变化，衰减值的设定由“VSET”脚的电压控制。衰减后的信号送到一个高性能的宽带放大器进行放大，再由一个宽带的平方律检波器检波，检波输出的脉动信号经滤波后 与另一个平方电路的输出进行比较。这个平方电路的输入由“VTGT”脚提供，它是一个固定的直流电压，通常在片外与可提供准确1．25V参考电压的VREF脚相连。两个平方电路的输出信号差分输入到高增益误差放大器后，将从“VOUT”脚输出一个电压信号，该电压值可随输入RF信号的功率而变，最高可以达到（Vs－0．1）V。
AD8362可以设置成功率测量和控制器两种工作方式。用功率测量方式时，“VOUT”与“VSET”脚直接相连，此时输出电压与输入功率有效值的对数成正比，因而读数可以直接用dB表示。在控制器方式时，对RF信号功率的实际取样电压值将从“VSET”脚输入，可用来改变主系统放大器的增益，以使之保持在一个设置的水平上。
AD8362的“PWDN”脚在逻辑高电压信号控制时可进入休眠状态，此时，消耗电流将减少到2μA以下。芯片被低电平“唤醒”可在1μs内完成。AD8362的正常工作电流在＋25℃条件下为18mA。
4实用功率计设计
根据实际需要，笔者以AD8362为中心设计了一个简单实用的吸收式射频小功率计，图3是其电路连接图。该功率计输入端采用HP公司的肖特基势垒二极管HSMS－8101作过载保护，AD8362的信号输入端设计成双端差分输入模式，并用Mini－Cir－cuits公司的射频变压器T4－6T进行耦合，T4－6T的传输比为1：2，这样，既便于阻抗匹配，又可以使AD8362输入端的信号功率提高3dB。
该功率计的显示驱动电路由单片机PIC16C71及其外围电路组成，可驱动4只共阴极的LED数码管，以指示被测信号功率的dB数值（最高位显示符号在低于0dBm时显示负号，大于等于0dBm时不显示）。PIC16C71是Microchip公司出品的8位低价微控制器，片内有A、B两个8位双向I／O口，其中A口的低4位可作为4个通道A／D转换器的输入口。设计中，笔者用PIC16C71的RA0作为A／D输入端以采样AD8362的“VOUT”输出电压。该单片机的工作时钟为4MHz，A／D转换的时钟源采用片内RC振荡器，基准为芯片的＋5V电源电压。由于PIC16C71
单片机I／O口的单端驱动电流最大为25mA，而一位数码管的8只LED同时发光的最大“位”电流约需48mA，所以应将RA4～RA7进行扩展。可由4只三极管来完成LED的“位”驱动。而LED的7段显示、小数点的显示则可以直接由B口的RB0～RB7完成。
显示采用动态扫描方式进行，每20ms扫描一次，每个数码管轮流显示5ms。这样，由于人眼的“视觉暂留”效应，显示效果还是比较稳定的。
本射频功率计由于受耦合变压器T4－6T的频率限制，整机工作频率范围为20kHz～250MHz，功率测量范围为－48dBm～＋12dBm，精度可达0．1dB。如果换用其它更合适的耦合变压器型号，则可以工作到更宽的频率范围，最高时可达2．7GHz。
摘自《国外电子元器件》
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