WiFi、4G、藍牙(ya)等各(ge)(ge)種無(wu)(wu)線連(lian)接(jie)技術(shu)(shu)的(de)普及帶動各(ge)(ge)種終端設備井噴式增(zeng)長，包括物(wu)聯網(wang)、可穿戴(dai)等各(ge)(ge)種基于無(wu)(wu)線連(lian)接(jie)技術(shu)(shu)的(de)新興產(chan)業迅速成長起來，各(ge)(ge)種無(wu)(wu)線信號(hao)鏈解決方案(an)涌現(xian)推動這(zhe)種熱潮的(de)持續(xu)發展。在無(wu)(wu)線信號(hao)鏈中(zhong)，很久沒有(you)(you)聽到有(you)(you)人提起一個關鍵的(de)組件(jian)——檢波器，作為在業界無(wu)(wu)線系統中(zhong)的(de)RF和IF信號(hao)檢測應用(yong)廣泛的(de)高(gao)性(xing)能RF檢波器提供(gong)商(shang)，ADI專家(jia)最近的(de)一場技術(shu)(shu)講座(zuo)對(dui)這(zhe)個無(wu)(wu)線設計中(zhong)“原始(shi)”而重(zhong)要的(de)器件(jian)的(de)一場分享，讓筆者有(you)(you)機會重(zhong)新梳理這(zhe)個重(zhong)要但有(you)(you)點陌生的(de)產(chan)品技術(shu)(shu)。
檢(jian)波(bo)又稱振幅解調(diao)(diao)，它的(de)作用是從已調(diao)(diao)制的(de)高頻(pin)振蕩中(zhong)恢復出原(yuan)來的(de)調(diao)(diao)制信號(hao)。從頻(pin)譜上(shang)看，檢(jian)波(bo)就是將幅度(du)調(diao)(diao)制波(bo)中(zhong)的(de)邊帶(dai)信號(hao)不(bu)失真地從載波(bo)頻(pin)率附(fu)近搬(ban)移到零(ling)頻(pin)率附(fu)近。隨著RFID、雷達(da)、物聯網……的(de)廣泛(fan)普及應用，射(she)頻(pin)傳輸無處不(bu)在(zai)，檢(jian)波(bo)器應用越(yue)來越(yue)多。而RF檢(jian)波(bo)器擁有著遠高于傳統(tong)的(de)二(er)極(ji)管檢(jian)波(bo)器的(de)靈敏(min)度(du)和穩(wen)定性，逐(zhu)漸地占領射(she)頻(pin)行業的(de)市場(chang)。
這些(xie)典型應用(yong)，檢波器(qi)很關鍵
先來看看射頻檢波器的各種應用。在測試和測量應用中，射頻功率檢波器用于精密測量射頻功率，以及用作頻譜和網絡分析儀中輸入保護電路的一部分。在通信和醫療應用中，射頻檢波器用于監測和控制發射功率和天線回波損耗。
一種新興應用是基于射頻的材料分析，其中檢波器好比是微型網絡分析儀，分析材料反射的信號的幅度和相位，并利用算法來確定材料的特性，例如水分含量。還有許多應用，其中射頻檢波器用于測量脈沖功率，如電子支付系統、雷達和電子戰。
RF檢波器是一種微型RF功率計
現在(zai)，對于那些(xie)不熟(shu)悉射頻(pin)檢波(bo)器(qi)操作的人來說，其功能(neng)非常簡單，最好(hao)在(zai)時域中觀察(cha)。想(xiang)象一個射頻(pin)檢波(bo)器(qi)由一個輸入(ru)(ru)電(dian)平隨(sui)時間變化的信號(hao)驅動，如(ru)左(zuo)圖(tu)所示(shi)。當輸入(ru)(ru)電(dian)平提(ti)高時，檢波(bo)器(qi)的直流輸出電(dian)平也(ye)會(hui)提(ti)高。現在(zai)，盡管輸入(ru)(ru)電(dian)平和輸出電(dian)平之間的確切(qie)關系會(hui)隨(sui)器(qi)件和功能(neng)而變化，但該基(ji)線(xian)響(xiang)應對所有射頻(pin)功率檢波(bo)器(qi)都是通用的。
了解(jie)性能特(te)性差異，為應用選擇正確的檢波(bo)器
現在談(tan)談(tan)不同類型的射頻檢波器。最常見(jian)的類型是對(dui)(dui)數放大(da)器，它提供與輸入信號的對(dui)(dui)數值成比例的直流輸出。對(dui)(dui)數放大(da)器的檢測(ce)范圍介(jie)于40 dB到100 dB，響應時間相對(dui)(dui)平坦。
RMS檢(jian)波(bo)器(qi)執(zhi)行完整的(de)均方根計算(suan)。RMS檢(jian)波(bo)器(qi)可以具有(you)線性(xing)V/V或(huo)線性(xing)dB輸出響應。增益和相位(wei)檢(jian)波(bo)器(qi)是特(te)殊對數放大器(qi)，用(yong)于計算(suan)兩個輸入(ru)(ru)信號之間(jian)的(de)幅度和相位(wei)差。這些器(qi)件有(you)兩個RS輸入(ru)(ru)。
SDLVA代表(biao)連續檢測對數視頻放(fang)大(da)(da)器。在架構上(shang)，這些(xie)器件與對數放(fang)大(da)(da)器沒有區別，但(dan)有兩個特殊特性：優異的頻率平坦度和快(kuai)速響應時(shi)間。后面(mian)還會講到(dao)有關這些(xie)器件的更多信息。
最后還有峰(feng)值和(he)包絡(luo)檢波器。這些是(shi)快速響應器件，可以捕獲和(he)保持峰(feng)值，或跟隨射頻脈沖或QAM調制信號(hao)的快速變(bian)化包絡(luo)而(er)變(bian)化。
如果器件間的溫度漂移是一致且可重復的，一般可以進行額外的溫度補償。在這種情況下，可以使用兩個片外電阻將熱和冷漂移拉回0 dB，獲得總體更好的溫度漂移。
在諸如射頻功率計的寬帶應用中，輸出電壓和頻率的變化變得非常重要。基本上，相對于頻率的變化越大，所需的頻率校準點就越多。用兩類圖形來顯示輸出電壓隨頻率的變化。左側第一張圖是簡單的一系列功率掃描，每條跡線表示特定頻率的傳遞函數。我們同時使用第二類圖形顯示頻率響應。右側圖形顯示了輸出電壓與頻率的關系，每條跡線表示特定的射頻功率水平。該圖對于評估頻率校準點需要相隔多遠非常有用。
典(dian)型RF檢波器(qi)的操作的幾點建議
使用射頻檢波器所需的基本支持電路具有普遍性。射頻輸入幾乎總是交流耦合。交流耦合電容有時在芯片內部，有時在外部。采用外部交流耦合的器件往往以較低頻率工作。射頻應用一般偏好50歐姆的輸入阻抗。然而，很多射頻檢波器的輸入電阻遠高于此。
因此，一般會在器件上放置一個外部分流電阻，以使電路的有效輸入電阻為50歐姆。一些射頻檢波器具有便于補償溫度漂移的功能。它通常采用外部施加電壓的形式，推薦用于在特定頻率下優化溫度穩定性。
由于射頻檢波器有效地將AC信號轉換為DC信號，所以在輸出端將需要對信號進行平均。大多數情況下，器件具有一個可以連接均值電容的引腳。當然，均值水平與輸出對輸入變化的響應時間之間存在隱含的折衷。
許(xu)多(duo)射頻檢波器(qi)還具有靈活(huo)的輸(shu)出信號(hao)縮放特性。將(jiang)VOUT引腳直接連到VSET引腳，可以設置標稱斜率(lv)。但(dan)若通過一個電(dian)阻分(fen)壓器(qi)連接這些引腳，則可以輕松放大輸(shu)出。