基于LTC5596用于构建手持式宽带功率计

RMS响应射频功率计广泛用于测试和测量 精确测量射频功率的应用 具有不同波峰因数的信号。这些昂贵的连接器设备 提供高精度，同时依赖于广泛的表征 和校准，但这种精度是以尺寸和费用为代价的。 LTC5596具有更低的成本和更小的尺寸，功耗为100 MHz至40 GHz 均方根响应集成电路，检测范围为 35 dB 或更高，可 用于构建手持式宽带功率计，甚至是在线， 嵌入式功率计。

LTC5596 具有良好控制的线性dB传递函数和出色的性能 平坦度与频率的关系便于校准 - 与单个校准一样基本 中频两点校准，可实现 ±1 dB 的测量 频率范围为 150 MHz 至 30 GHz。The LTC5596 低功耗（仅 100 mW）及其集成特性使 可能的在线和手持式电源监控解决方案。

电池供电说明了完整解决方案的简单性 图1示例，宽带RF功率计可以 使用可用的LTC5596演示电路（DC2158A）构建， 一个 I2C液晶显示屏，与DC2026C林杜伊诺板运行短路 固件程序（见附录）。

 

描述	部件号
LTC5596 演示板	DC2158A
Arduino 板	林杜伊诺DC2026C或兼容
I2C 液晶显示器	Smraza 2004 液晶显示模块 （20 × 4）
9 V 电池和电线

 

电路组装

图 2 显示了组装方案。Linduino 板在模拟 IN 组中具有多个 ADC 输入 — 此处使用 A0 对 LTC5596 检波器的输出进行采样。该显示器具有I 2 C接口，简化了与Linduino板的连接。整个电路通过 Linduino 板的辅助端口（包括 LTC5596 板和连接器）供电。

图2.接线图。

固件

所有必需的固件都在Linduino板上运行。固件的主要功能是将测量的模拟输入（伏特）转换为射频功率（dBm）并将其显示在LCD显示屏上。为此，建议进行两点校准，以找到 LTC5596 线性传递函数的斜率和截点 — VOUT 与线性形式的 RF 功率的关系：

其中 x 是以 dBm 为单位的输入功率，y 是与 ADC 代码成正比的 LTC5596 输出电压 （VOUT），m 是斜率，b 是 x 截距 （VOUT 达到 0）。固件根据测量的 y 计算 x，b 和 m 的值来自校准（如下所述）。对多个读数求平均值有助于最大限度地减少噪声的影响。

Linduino的板载ADC具有10位分辨率，相当于约4.9 mV的LSB大小。LTC5596的典型斜率为28.5 mV/dB，测量分辨率约为0.2 dB。附录显示了用于 5.8 GHz 的示例固件代码，以 dBm 为单位显示输入功率。

校准

尽管 LTC5596 具有一种线性dB级传递函数。零件间的变化会导致一系列传递函数斜率和轴截距点。由于传递函数是线性的，因此校准很简单，只需要两点校准（如果需要，可以进行更多点校准）即可确保准确性。

图3显示了LTC5596在5.8 GHz下的典型传输曲线的两点校准。这两个点用于导出斜率和 x 截距。

图3.LTC5596 VOUT 与输入功率的关系。应选择两个校准点来表示应用的工作范围。

在此示例中，

这些斜率和截距值用于附录中显示的代码

线性误差

在数据手册中，对数截距是图上的x截距点。线性误差是理想直线与检测器实际测量功率之间的差值。有用的检测范围通常是线性误差小于1 dB的地方。因此，可以使用图4所示的x截距点和斜率计算误差，图4显示了系统通过两点校准可以实现的典型器件的线性误差。

图4.校准后的LTC5596误差与输入功率的关系。线性动态范围约为–40 dBm至+3 dBm。

结论

LTC5596 为100 MHz至40 GHz范围内的精确RF功率计量带来了小尺寸、前所未有的简便性和低功耗要求。它使小型、高效和精确到足以满足便携式手持式RF功率计要求的完整解决方案成为可能，甚至可以用作在线嵌入式RF功率计。由于 LTC5596 具有性能良好的宽带传递函数（线性dB），因此固件开销最小。两点校准可以在单个中频带频率下以良好的精度执行，也可以在更多频率下执行以提高精度。更重要的是，LTC5596 rms 检波器能够准确测量功率，而与调制类型无关。即使使用简单的两点校准，结果也是准确的——误差小于0.3 dB，与调制波形无关。相比之下，其他昂贵的商业装置需要大量的校准和表征。

审核编辑：郭婷