基于LTC5596用于构建手持式宽带功率计

rms响应射频功率计广泛用于测试和测量 精确测量射频功率的应用 具有不同波峰因数的信号。这些昂贵的连接器设备 提供高精度,同时依赖于广泛的表征 和校准,但这种精度是以尺寸和费用为代价的。 ltc5596具有更低的成本和更小的尺寸,功耗为100 mhz至40 ghz 均方根响应集成电路,检测范围为 35 db 或更高,可 用于构建手持式宽带功率计,甚至是在线, 嵌入式功率计。
ltc5596 具有良好控制的线性db传递函数和出色的性能 平坦度与频率的关系便于校准 - 与单个校准一样基本 中频两点校准,可实现 ±1 db 的测量 频率范围为 150 mhz 至 30 ghz。the ltc5596 低功耗(仅 100 mw)及其集成特性使 可能的在线和手持式电源监控解决方案。
电池供电说明了完整解决方案的简单性 图1示例,宽带rf功率计可以 使用可用的ltc5596演示电路(dc2158a)构建, 一个 i2c液晶显示屏,与dc2026c林杜伊诺板运行短路 固件程序(见附录)。
描述 部件号
ltc5596 演示板 dc2158a
arduino 板 林杜伊诺dc2026c或兼容
i2c 液晶显示器 smraza 2004 液晶显示模块 (20 × 4)
9 v 电池和电线
电路组装
图 2 显示了组装方案。linduino 板在模拟 in 组中具有多个 adc 输入 — 此处使用 a0 对 ltc5596 检波器的输出进行采样。该显示器具有i 2 c接口,简化了与linduino板的连接。整个电路通过 linduino 板的辅助端口(包括 ltc5596 板和连接器)供电。
图2.接线图。
固件
所有必需的固件都在linduino板上运行。固件的主要功能是将测量的模拟输入(伏特)转换为射频功率(dbm)并将其显示在lcd显示屏上。为此,建议进行两点校准,以找到 ltc5596 线性传递函数的斜率和截点 — vout 与线性形式的 rf 功率的关系:
其中 x 是以 dbm 为单位的输入功率,y 是与 adc 代码成正比的 ltc5596 输出电压 (vout),m 是斜率,b 是 x 截距 (vout 达到 0)。固件根据测量的 y 计算 x,b 和 m 的值来自校准(如下所述)。对多个读数求平均值有助于最大限度地减少噪声的影响。
linduino的板载adc具有10位分辨率,相当于约4.9 mv的lsb大小。ltc5596的典型斜率为28.5 mv/db,测量分辨率约为0.2 db。附录显示了用于 5.8 ghz 的示例固件代码,以 dbm 为单位显示输入功率。
校准
尽管 ltc5596 具有一种线性db级传递函数。零件间的变化会导致一系列传递函数斜率和轴截距点。由于传递函数是线性的,因此校准很简单,只需要两点校准(如果需要,可以进行更多点校准)即可确保准确性。
图3显示了ltc5596在5.8 ghz下的典型传输曲线的两点校准。这两个点用于导出斜率和 x 截距。
图3.ltc5596 vout 与输入功率的关系。应选择两个校准点来表示应用的工作范围。
在此示例中,
这些斜率和截距值用于附录中显示的代码
线性误差
在数据手册中,对数截距是图上的x截距点。线性误差是理想直线与检测器实际测量功率之间的差值。有用的检测范围通常是线性误差小于1 db的地方。因此,可以使用图4所示的x截距点和斜率计算误差,图4显示了系统通过两点校准可以实现的典型器件的线性误差。
图4.校准后的ltc5596误差与输入功率的关系。线性动态范围约为–40 dbm至+3 dbm。
结论
ltc5596 为100 mhz至40 ghz范围内的精确rf功率计量带来了小尺寸、前所未有的简便性和低功耗要求。它使小型、高效和精确到足以满足便携式手持式rf功率计要求的完整解决方案成为可能,甚至可以用作在线嵌入式rf功率计。由于 ltc5596 具有性能良好的宽带传递函数(线性db),因此固件开销最小。两点校准可以在单个中频带频率下以良好的精度执行,也可以在更多频率下执行以提高精度。更重要的是,ltc5596 rms 检波器能够准确测量功率,而与调制类型无关。即使使用简单的两点校准,结果也是准确的——误差小于0.3 db,与调制波形无关。相比之下,其他昂贵的商业装置需要大量的校准和表征。


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