检测方法的精度将决定VSWR测量的精度。由于两个通道之间的耦合,特别是两个通道在功率电平差异很大时,用于检测入射波和反射波的输出精度将下降。这意味着在选择检波器时,隔离度是一个主要的标准。该隔离标准有两重含义,即两个RF通道输入之间的隔离度以及从一个RF通道的输入到另一RF通道输出的隔离度。使用网络分析仪可以容易地测量两个输入之间的隔离度,但是输入-输出的隔离度更加重要。测量输入-输出的隔离度的方法是,增加一个通道上的功率电平,直至使另一通道的功率测量精度变化1 dB(在其动态范围内且较低的功率电平下执行该操作),两个功率电平之间的差即是输入-输出的隔离度。使用不同标称值的耦合器和衰减器以调整检波器输入功率电平,并最小化两通道间的功率差异,以便于减少耦合。PC电路板上的耦合同样会影响隔离度,在对电路板进行布局时应注意RF输入的相互隔离。
入射信号的检测范围等于发送器的输出功率范围,但是反射信号的检测范围应该更大些。反射功率电平的范围是从非常小的信号电平(功率放大器和天线之间的阻抗匹配良好),到入射信号的最大信号电平(在传输线上存在开路或短路),这要求检波器具有大动态范围。
对数放大器检波器
对数减法等效于除法,由此可以简单地执行信号除法这一复杂的数学计算,这是选择对数放大器检测VSWR的主要原因。对于使用对数放大器测量VSWR来说,差分输出的精度是最为关心的参数,这要求两个检波器应位于同一芯片上(因为单芯片的检波器随温度和工艺的漂移往往是相同的)。而且对数放大器的动态范围大于其它类型的检波器。所有这些因素表明,对于VSWR应用,最佳的检测方法是使用一个双路的对数放大器,具有宽动态范围和高精度,且不易随温度变化。
除了差分输出之外,还应当获得独立的对数放大器的输出,这是因为大部分RF设计工程师使用该信息确定其发送链路的输出功率。ADI公司的ADL5519是一款高性能的双通道对数检波器,它提供两个通道独立的输出,并且还可以是两个通道的差分输出。如图3所示,ADL5519能够提供从低频到8 GHz的54 dB的动态范围,随温度漂移在+/-0.5dB 内,是用于检测入射波和反射波,并同时控制输出功率的理想的解决方案。如图4和图5所示,ADL5519具有优异的输入-输入和输入-输出通道隔离指标(>30 dB),是双通道RF系统的理想选择。在不需要独立的对数输出时,可以使用ADI公司的AD8302。
VSWR保护
防止出现破坏性的高VSWR保护放大器的方法有很多种。在输出功率较高的情况下,高VSWR通常会造成严重的影响,因此保护电路的目的是降低输出功率,使放大器工作于安全模式。这里所提出的VSWR检测方法与放大器的架构无关,主要取决于放大器的功率控制机制。
图3 ADL5519具有±1dB范围内的对数一致性@900MHz,随温度的漂移<0.5dB
图4 ADL5519 :从一个RF通道的输入到另一RF通道的输出的隔离度