便携式功率分析仪设计----硬件设计（二）
来源： 作者： 发布时间：2015-05-29 08:49:23 浏览量：(1)频带范围宽：能够精确测量1MHz~8GHz带宽内RF信号的功率;
(2)动态范围大，精确度高：在5GHz时，动态范围超过55dB，精确度优于+1dB;在8GHz时，动态范围超过58dB，功率电感精确度优于+3dB;
(3)稳定性好：温度漂移能调整到所需的频段，从-40℃到85℃的稳定度优于+0.5dB，完全能够达共模电感到规定的技术指标;
(4)用电压来表示输入信息的大小;
(5)低噪音，输入电源噪音1.15nV/ √Hz;
(6)+5V单电压供电，最大电流仅为68mA，最小功耗仅为1.5mW;
(7)集成了一个片内温度传感器，它能够提供2mV/℃输出电压用于额外的温度补偿和系统监控;
(8)提供8ns最快输出响应，适合用于突发RF脉冲检测;
(9)采用小外形的4mm*4mm，16脚引脚架构芯片级封装。
AD8318的内部结构决定了它优异的性能，除包含前文所述的双平方单元外
如图3-5所示。它有一个有9个放大单元组成级联放大链，每一个放大单元都可实现8.7dB的电压增益，它们来实现AD8318的对数功能。由于精确的偏置设计，在温度超过额定值和输入信号变化超出额定范围的情况下，增益依然很稳定。信号从INHI端输入，通过共模电感器级联的放大单元，由于每个放大单元的增益都是直流耦合的，信号通过每个放大单元时逐级被放大，因此最后的增益是非常大的。在每一个增益输出端都有一个具有平方作用的检波器对信号进行整形，而且在AD8318内部有一个补偿反馈电路对信号进行补偿。通过一系列的措施使得输出信号非常精确。因此从INHI输入RF信号电压通过放大后转换成一个随输入信号幅度变化的差动电流信号，此差动电流信号的均值随输入的RF的电平不同而不同。电流波形经整形并经滤波后，经过电流电压转换成电压输出，这样就将输入信号功率转换为输出电压值的变化，我们只需要按照输出电压幅度与输入信号功率的对应关系公式，就可以计算出被测信号当前时刻功率值。
输出电压幅度与输入信号功率呈如下线性对数对应关系：
其中，X是VSET = VOUT /X式中的反馈因子，在电路中可调为1或2(通过改变VOUT与VSET引脚间的电阻以及VSET脚与地之间的电阻的阻值来调节); VSLOPE /DEC是-500mV/decade;VSLOPE /dB大约为-25mV/dB,VINTERCEPT是输入-输出关系曲线上X截取的对数线性部分。对正弦波输入信号而言，VINTERCEP电感厂家T是+7dBV.同时，AD8318片内对检波信号加了0.5V的偏置电压(VOFFSET)，所以输出信号的最小值为X* VOFFSET.也就是说当X=1时，VOUT的最小值为0.5V. AD8318有控制模式和测量模式可以选择，根据OUT V脚的不同接法可选择不同的模式，我们选择AD8318的测量模式。图3-7所示为AD8318的连接图：
此时AD8318的输入输出关系曲线的斜率为-50mV/dB，检波输出信号的幅度范围是0.5V～2.5V(对应于输入范围：-60dBm～0dBm)。
3.3.3.2反向器电路根据前文所述可以看出，AD8318的输入输出关系曲线的斜率为-50mV/dB，随着输入信号功率的增大，检波输出电压值不断减小。由于本设计采用的示波显示方式，这样的反比例关系不利于用户的观测，同时为了减小后级电路对检波输出可能造成的影响，所以在AD8318之后加入一级运放，连接方式为反向跟随模式。
由于在AD8318之后的信号频率较低(最高为60MHz左右)，所以运放选用TSH11，TSH11的特点是输入阻抗大，减小对前级的影响。运放与AD8318连接方法如下图3-8所示：
3.3.4数据采集模块
由图3-5可见，信号采集通道主要由信号调理通道、A/D采样两个部分组成，以下分别进行介绍。
3.3.4.1信号调理通道
模拟通道是指信号经过检波之后而到达A/D转换器之前的部分电路。模拟通道主要是对被测信号进行交直流耦合、衰减、放大等控制，使进入A/D转换器之前的信号幅度处在一定的范围之内，以满足A/D转换器对输入模拟信号的要求。模拟通道的总体示意图如图3-9所示。
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