測試DIY:自力更生構(gòu)建測量裝置
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LTC5533的電路框圖如圖2所示?？梢娒柯稲fin輸入端接有由一對肖特基檢波二級管構(gòu)成的電橋，每個二極管的工作電流是50μA，電橋輸出由RF檢波運放器放大后從晶體管跟隨器輸出至緩沖級的十輸入端。緩沖級的輸入Vout是經(jīng)過信號調(diào)理后的RF輸入功率，正常狀態(tài)下輸出電流達到4mA，足夠驅(qū)動儀器級直流電流表。為了功率檢波器芯片更適合測量運作，芯片的6個引腳與內(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RF信號輸入端，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RF檢波運放和緩沖運放兩級放大后的峰值電流輸出。
·Vos是Vout的補償電壓輸入端，用來調(diào)節(jié)無RF信號時的Vout電壓值，Vos直流電壓輸入經(jīng)電平調(diào)節(jié)運放后，與RF檢波運放的輸入疊加，同相送入至緩沖運放的+輸入端。Vos＜130mV時，Vout不受Vos的影響；Vos＞130mV時，Vout=Vos+Rfin檢波電壓。
·SHDN輸入是待機控制輸入，SHDN處于邏輯高態(tài)時，檢波器選通；邏輯低態(tài)時，下拉電阻160K使RF檢波器運放沒有輸出，同時Vout通過280Ω接地，芯片進入待機狀態(tài)。
·GND是芯片接地引腳。
肖特基二極管的檢波特性是半對數(shù)變化，需要線性讀數(shù)的場合，可在芯片Vout輸出端連接信號調(diào)理器。需要數(shù)字顯示時，最簡便的方法是使用數(shù)字面板表，或者A/D轉(zhuǎn)換器。
RF下變頻器
被測信號的頻率在100MHz以上時，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單，直截了當(dāng)將RF變換成基帶。測量儀器的頻譜分析儀、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，然后對基帶信號作精確的數(shù)字處理。如果我們測量的信號對象比較簡單，測量項目不多，則不必購買昂貴的專用儀器，而自動構(gòu)建實用的RF測量裝置。
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)簡潔，適合自建RF信號測量裝置。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(INP、INN)經(jīng)輸入緩沖放大器1(IN1UF)放大，送到高速開關(guān)2(SW2)，最后經(jīng)緩沖放大器(OUT BUF)輸出(OUTP、OCTN)。T/H Amp電路的重點是SW1和SW2，它們是異步開關(guān)，SW1接通時SW2斷開，SW1斷開時SW2接通。SW1和SW2可由同一時鐘(CLK1)或兩個時鐘(CLK1、CLK2)選通，選通時間即跟蹤和保持時間是1ns級。因為由SW1跟蹤的RF信號立刻轉(zhuǎn)換由SW2保持，所以這種過程亦稱取樣/保持過程，能夠?qū)?0GHz的RF信號直接變換成10MHz級的基帶信號，然后經(jīng)由視頻 A/D轉(zhuǎn)換，實現(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，1820TH的帶寬最高達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。兩種芯片都有詳細數(shù)據(jù)表和應(yīng)用指南可供參改，HMC660LC4B還提供多種評估用電路板，非常適合自建RF測量裝置之用。一種型號1143450-1的評估用PCB板如圖4所標，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下方是兩組差分時鐘輸入，PCB上方是電源和輔助信號的輸入插座，沒信號輸入、輸出和時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。
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