通過(guò)檢測(cè)DAC輸出和HPA輸出端的功率來(lái)測(cè)量信號(hào)鏈的增益。然后通過(guò)調(diào)節(jié)VGA的增益來(lái)調(diào)節(jié)增益。在DAC和PA輸出端，采集信號(hào)樣本并將其饋送到檢測(cè)器。在HPA輸出端，定向耦合器用于分接一些通向天線的功率。 AD8364雙通道檢測(cè)器的傳遞函數(shù)（見(jiàn)圖5）顯示，在所使用的輸出頻率（本例中為2140 MHz）下，檢測(cè)器具有最佳線性度和最穩(wěn)定的溫度漂移，功率電平低于-10 dBm。因此，來(lái)自定向耦合器的功率（最大+25 dBm）必須在應(yīng)用于檢測(cè)器之前衰減。如果最大化探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍對(duì)應(yīng)用并不重要，則衰減可以保守地設(shè)置為41 dB，以便探測(cè)器的最大輸入功率為-16 dBm。這仍然留下大約34 dB的有用動(dòng)態(tài)范圍，可以控制增益。為了檢測(cè)DAC輸出端的輸入功率電平，定向耦合器在這種低頻下是不切實(shí)際的。另外，由于在電路中此點(diǎn)處幾乎沒(méi)有或沒(méi)有反射信號(hào)，因此不需要定向耦合。此外，傳送到VGA的功率為-10 dBm，因此傳送到檢測(cè)器的功率僅低6 dB。由于探測(cè)器的輸入阻抗為200Ω，VGA的輸入阻抗為50Ω，因此很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)器件可以簡(jiǎn)單地并聯(lián)連接。兩個(gè)輸入端的電壓相同，50至200Ω阻抗比將產(chǎn)生方便的6 dB功率差。在需要高精度測(cè)量的情況下，必須注意功率檢測(cè)器的溫度穩(wěn)定性。如果探測(cè)器的溫度漂移特性隨頻率變化，則該問(wèn)題更加復(fù)雜。所示的雙檢測(cè)器提供溫度補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)。通過(guò)將電壓連接到每個(gè)檢測(cè)器的ADJ引腳來(lái)激活溫度補(bǔ)償（可以使用2.5 V片上基準(zhǔn)電壓源的電阻分壓器方便地獲得該電壓）。低頻輸入（ADJB接地）無(wú)需補(bǔ)償，而ADJA需要1 V補(bǔ)償電壓，以最大限度地降低2.1 GHz的溫度漂移。雖然應(yīng)用電路的重點(diǎn)是增益測(cè)量，但應(yīng)注意還可以測(cè)量輸入功率和輸出功率。各個(gè)探測(cè)器的輸出可用，可單獨(dú)采樣。因?yàn)樘綔y(cè)器是對(duì)數(shù)響應(yīng)，所以可以簡(jiǎn)單地減去它們的輸出以產(chǎn)生增益。該減法在芯片上執(zhí)行，增益結(jié)果作為差分電壓傳送。滿量程差分電壓約為±4 V（偏置高達(dá)2.5 V），斜率為100 mV / dB。使用LSB大小為~10 mV（±5 V滿量程）的10位ADC進(jìn)行數(shù)字化，可實(shí)現(xiàn)0.1 dB的測(cè)量分辨率。

VSWR測(cè)量示例

雙對(duì)數(shù)檢測(cè)器也可用于測(cè)量天線的反射系數(shù)。在圖6中，使用了兩個(gè)定向耦合器，一個(gè)用于測(cè)量正向功率，另一個(gè)用于測(cè)量反向功率。與前面的示例一樣，在將這些信號(hào)應(yīng)用于檢測(cè)器之前需要額外的衰減。 AD8302雙通道檢測(cè)器的測(cè)量范圍為±30 dB。本例中使用的電平規(guī)劃如圖7所示。在本例中，HPA的預(yù)期輸出功率范圍為30 dB，+ 20至+50 dBm。在此功率范圍內(nèi)，應(yīng)能夠精確測(cè)量從0 dB（短路或開(kāi)路負(fù)載）到-20 dB的反射系數(shù)。每個(gè)AD8302的探測(cè)器的標(biāo)稱(chēng)輸入范圍為0至-60 dBm。在此示例中，在檢測(cè)器輸入處將+50 dBm的最大正向功率填充至-10 dBm。當(dāng)HPA以+20 dBm的最低功率發(fā)射時(shí)，探測(cè)器的功率為-40 dBm，仍然在其輸入范圍內(nèi)。

反向路徑的功率填充相同的量。這意味著系統(tǒng)能夠測(cè)量高達(dá)0 dB的反射功率。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)為在反射系數(shù)降低到某個(gè)最小值（例如10 dB）以下時(shí)關(guān)閉，則可能不需要這樣做，但這是允許的，因?yàn)闄z測(cè)器具有如此多的動(dòng)態(tài)范圍。例如，當(dāng)HPA發(fā)送+20 dBm時(shí)，如果天線的回波損耗為20 dB，則反向路徑檢測(cè)器將看到-60 dBm的輸入功率。應(yīng)用電路提供回波損耗的直接讀數(shù)，但沒(méi)有提供有關(guān)絕對(duì)正向或反向功率的信息。如果需要該信息，則在增益控制中使用的雙檢測(cè)器將更有用，因?yàn)樗鼘⑻峁┙^對(duì)前向和反射功率以及反射系數(shù)的測(cè)量。在回波損耗測(cè)量中使用的雙對(duì)數(shù)檢測(cè)器也提供相位輸出。由于漸進(jìn)式壓縮對(duì)數(shù)放大器的主信號(hào)路徑中的大增益，輸入信號(hào)的有限（幅度飽和）版本是產(chǎn)品的自然。這些限制器輸出相乘，產(chǎn)生一個(gè)相位檢測(cè)輸出，其范圍為180°，以理想工作點(diǎn)90°為中心。在VSWR應(yīng)用中，此信息構(gòu)成反射信號(hào)的相位角（相對(duì)于入射信號(hào)），可用于優(yōu)化傳輸?shù)教炀€的功率。

使用單個(gè)放大器增益測(cè)量對(duì)數(shù)檢測(cè)器和RF開(kāi)關(guān)

圖8顯示了另一種增益測(cè)量方法，也適用于VSWR測(cè)量。在該應(yīng)用中，期望測(cè)量和控制PA的增益。示例中的PA運(yùn)行頻率為8 GHz，輸出功率范圍為+20至+50 dBm。這是固定增益PA，因此通過(guò)改變輸入功率來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率。兩個(gè)定向耦合器用于檢測(cè)輸入和輸出功率。但是，只有一個(gè)對(duì)數(shù)探測(cè)器，因此使用單刀雙擲RF開(kāi)關(guān)將兩個(gè)信號(hào)交替連接到探測(cè)器。 AD8317檢波器在此頻率下的輸入范圍為0至-50 dBm。為了測(cè)量增益，交替測(cè)量和數(shù)字化輸入和輸出功率。然后簡(jiǎn)單地減去結(jié)果以產(chǎn)生增益。一旦知道增益，就可以通過(guò)偏置調(diào)整對(duì)PA的增益進(jìn)行任何必要的調(diào)整來(lái)完成數(shù)字控制環(huán)路。該示例的電平規(guī)劃如圖9所示。使用衰減使RF開(kāi)關(guān)的兩個(gè)輸入功率電平靠近并位于探測(cè)器的輸入范圍內(nèi)。

無(wú)工廠校準(zhǔn)的精確增益測(cè)量

除了減少元件數(shù)量外，此增益測(cè)量方法還有許多有趣的功能。由于使用相同的電路來(lái)測(cè)量輸入和輸出功率，因此可以在不校準(zhǔn)電路的情況下進(jìn)行精確，溫度穩(wěn)定的增益測(cè)量。查看對(duì)數(shù)檢測(cè)器的名義傳遞函數(shù)將有助于理解為什么（參見(jiàn)圖10）。

要計(jì)算出未知的PIN，可以將等式重寫(xiě)為

由于增益是測(cè)量輸入功率的差異（兩條路徑的不同衰減水平仍然需要考慮），因此可以寫(xiě)成

因此，不需要檢測(cè)器的截距來(lái)計(jì)算增益。即使探測(cè)器的斜率在不同設(shè)備和溫度范圍內(nèi)變化，如果V OUT1 和V OUT2 彼此接近（可以用很好的水平完成）規(guī)劃和由于探測(cè)器的有限輸入范圍，斜率的典型值可以直接從數(shù)據(jù)表中獲取并用于上述計(jì)算。

輸出功率監(jiān)測(cè)

在使用單個(gè)對(duì)數(shù)檢測(cè)器的增益測(cè)量中，測(cè)量功率以計(jì)算增益，因此所示系統(tǒng)也可用于監(jiān)測(cè)輸出功率。但是，如果沒(méi)有工廠校準(zhǔn)，這不能精確地完成。要校準(zhǔn)電路，必須用功率計(jì)暫時(shí)更換天線。然后在檢測(cè)器的線性范圍內(nèi)的兩個(gè)點(diǎn)處測(cè)量輸出功率和檢測(cè)器電壓。然后，這些數(shù)字將用于計(jì)算探測(cè)器的斜率和截距。為獲得最佳精度，探測(cè)器包括一個(gè)溫度補(bǔ)償引腳。在該引腳和地之間連接一個(gè)電阻，以便在工作頻率下將溫度漂移降低到大約±0.5 dB（在所示示例中為8 GHz）。因此，無(wú)需在整個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行任何額外校準(zhǔn)。

結(jié)論

由于其線性dB傳遞函數(shù)，對(duì)數(shù)放大器可以很容易地用于測(cè)量收益和回報(bào)損失。使用雙設(shè)備時(shí)，可實(shí)現(xiàn)非常高的測(cè)量精度。在某些情況下，這可以在沒(méi)有工廠校準(zhǔn)的情況下實(shí)現(xiàn)。在所有情況下，都需要仔細(xì)的功率水平規(guī)劃，以便功率檢測(cè)器以能夠提供良好線性度和溫度穩(wěn)定性的功率水平驅(qū)動(dòng)。