如何测量高波峰因数信号的实际功率

现代宽带无线数据系统采用复杂调制波形。例如，WiMAX 和 LTE (第四代，长期演进) 采用多重载波，每个载波都是高阶 QAM 调制的。这些 RF 信号具有高达 12dB 的峰值至平均值之比，本质上是非周期性的，从而使准确测量很困难。人们经常尝试用查阅表校准，就简单的调制波形而言只有有限的校准成功率。不过，随着越来越复杂的调制趋势，用查阅表校准变得不够充分了。

凌力尔特公司一种新的 RMS 检波器LT5581帮助解决了这些不准确性问题。该器件采用一个片上 RMS 测量电路，该电路可进行高度准确的高波峰因数信号功率测量。它能测量从 10MHz 到高达 6GHz 的信号。它在较低频率时有 40dB 动态范围，在高频时为 30dB。此外，该器件在整个温度范围内提供卓越的准确度，因此提供可重复测量。以其所有功能，该器件仅消耗 1.4mA 电源电流。RF 输入是单端的，因此无需 RF 平衡-不平衡变压器。其宽带宽可实现多频带无线电设备，诸如 3G 或 4G 宽带无线数据调制解调器卡、3G 或 4G 智能电话、WiMAX 数据调制解调器卡和高性能便携式无线电设备。

单端 RF 输入非常适合于直接从一个 RF 信号源 (例如：RF PA 放大器) 进行分接。此类实现的一个例子如图 4 所示，是一个 5.8GHz WLAN 或 WiMAX 发射器 PA 放大器功率控制电路。检波器的 RF 输入通过一个 20dB 阻性衰减器 (由 604Ω 和 75Ω 分压器组成) 接进 PA 输出。这个电阻分接头消除了对定向耦合器的需求，同时节省了成本。1.8pF DC 隔离电容器起匹配检波器阻抗的作用。整个阻性抽头电路给 PA 输出造成了 <0.2dB 的插入损耗，这种损耗水平是相当适中的。

 

 

                                                                                                       图4：一款 5.8GHz RMS 检波器实现方案。

就改善耦合准确度而言，604Ω 和 75Ω 电阻应该是 1% 容限的组件，1.8pF 应该是 5% 或更好。为阻性抽头推荐的组件值仅作参考。在实际实现时，这些值也许稍有不同，视器件放置、PC 板寄生性以及 PA 和天线的参数而定。不过，用一个定向耦合器有提供某些方向性的好处，而阻性抽头电路却没有这个好处。也就是说，如果 PA 有过大的返射功率，那么耦合器多半会隔离这种功率并将对测量准确度有最小的影响。就阻性抽头电路而言却不是这样，该电路可能引入小的测量误差。

图 5 显示 PA 放大器输出扫过整个功率范围时检波器的转移函数。在 5.8GHz 时，检波器提供 25dB 动态范围性能，一般对功率控制目的而言已足够了。在更低频率时 (如 2.1GHz 或 880MHz)，LT5581 的动态范围改善到 40dB。
 

 

                                                                                                   图5：5.8GHz 检波器响应。

结论

视被测量信号而定，可有不同的 RF 检波器选择，以提供满足测量需求的最佳解决方案。肖特基峰值检波器非常适合于固定幅度功率测量，只要动态范围是有限的。对数检波器有较大的动态范围和卓越的灵敏度，以测量低电平信号。就高波峰因数信号而言，RMS 检波器产生最准确的测量结果。

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