定向耦合器用于檢測RF功率,應用廣泛,可以出現在信號鏈中的多個位置。本文探討ADI公司的新器件ADL5920,其將基于寬帶定向耦合器與兩個RMS響應檢測器集成在一個5 mm×5 mm表貼封裝中。相比于要在尺寸和帶寬之間艱難取舍的傳統分立式定向耦合器,該器件具有明顯的優勢,尤其是在1 GHz以下的頻率。
在線RF功率和回波損耗測量通常利用定向耦合器和RF功率檢波器來實現。
圖1中,雙向耦合器用于無線電或測試測量應用中,以監測發射和反射的RF功率。有時希望將RF功率監測嵌入電路中,一個很好的例子是將兩個或更多信號源切換到發射路徑(使用RF開關或外部電纜)。
圖1.測量RF信號鏈中的正向和反射功率
定向耦合器具有方向性這一重要特性,也就是它能區分入射和反射RF功率。當入射RF信號在通往負載的路程中經過正向路徑耦合器(圖2)時,耦合一小部分RF功率(通常是比入射信號低10 dB至20 dB的信號),輸入RF檢波器。當正向功率和反射功率均要測量時,須再使用一個耦合器,其方向與正向路徑耦合器相反。兩個檢波器的輸出電壓信號將與正向和反向RF功率水平成比例。
圖2.采用定向耦合器和RF檢波器的典型RF功率測量系統
表貼定向耦合器的基本問題是須在帶寬和尺寸之間進行取舍。雖然頻率覆蓋范圍為一個倍頻程(即FMAX等于兩倍FMIN)的雙向定向耦合器通常采用小至6 mm2的封裝,但多倍頻程表貼定向耦合器要大得多(圖3)。寬帶連接器式定向耦合器具有多倍頻程的頻率覆蓋范圍,但顯著大于表貼器件。
圖3.連接器式定向耦合器、表貼定向耦合器以及帶定向橋和雙RMS檢測器的ADL5920集成IC
圖3還顯示了ADL5920評估板,它是一款新型RF功率檢測子系統,檢測范圍高達60 dB,采用5 mm×5 mm MLF封裝(ADL5920 IC位于RF連接器之間)。ADL5920的功能框圖如圖4所示。
圖4.ADL5920框圖
ADL5920不是利用定向耦合器來檢測正向和反射信號,而是采用一種專利的定向橋技術來實現寬帶且緊湊的片內信號耦合。要了解定向橋的工作原理,我們需要先回顧惠斯登電橋。
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