中心議題：

• 射頻功率測量電路設計
• 射頻功率測量原理

解決方案：

• 射頻功率測量硬件電路設計

近年來
，隨著3G技術的快速發展
，在進行通信係統設計時，射頻功率的控製和測量十分重要。本文以美國ADI公司的AD8318單(dan)片(pian)射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)測(ce)量(liang)芯(xin)片(pian)為(wei)核(he)心(xin)，設(she)計(ji)了(le)基(ji)於(yu)對(dui)數(shu)放(fang)大(da)器(qi)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)的(de)射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)，該(gai)方(fang)法(fa)具(ju)有(you)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)大(da)，頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)廣(guang)
，精(jing)度(du)高(gao)和(he)溫(wen)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)好(hao)的(de)特(te)點(dian)。

1 測量原理

射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)有(you)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)
，其(qi)中(zhong)對(dui)數(shu)放(fang)大(da)器(qi)檢(jian)測(ce)法(fa)是(shi)射(she)頻(pin)測(ce)量(liang)的(de)主(zhu)要(yao)方(fang)向(xiang)之(zhi)一(yi)，下(xia)麵(mian)從(cong)對(dui)數(shu)放(fang)大(da)器(qi)內(nei)部(bu)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，研(yan)究(jiu)對(dui)數(shu)放(fang)大(da)檢(jian)測(ce)器(qi)如(ru)何(he)檢(jian)測(ce)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)。

shepinxinhaojiancedeshizhishiruheshixianjianggonglvxinhaowushizhendizhuanhuanchengdianyaxinhao
，erzhegezhuanhuangongzuozeyouduishufangdajianceqilaiwancheng，yinci
，duishufangdajianceqishishepinceliangdeguanjian。tadehexinshiduishufangdaqi，duishufangdaqizhijiancaiyongzhijieouhefangshi，fenchengN級
，每級由對數放大器和檢波器組成。每級的輸出送到求和器
，由求和輸出經低通濾波器後得到一個電壓信號。N一般取值為5～9級
，級數越多，單級增益越小，則輸出特性曲線越趨向於線性
，這裏以5級為例進行分析，具體電路如圖1所示。

該對數放大檢測器的傳遞函數為：
U0=Ks(Pin-b) (1)

式中：b為截距；Ks為對數檢測器的斜率，是一個常數；Pin是輸入信號的功率。在一定的動態範圍內，可通過Matlab仿真軟件得到對數放大器的特性曲線，如圖2所示。

從圖2可知，線性動態範圍約為-3～67 dBm，在此範圍內

，輸出電壓與輸入功率之間呈線性關係。圖2的橫坐標是輸入信號的功率
，縱坐標為輸出電壓和誤差值。在坐標係上作圖可知，該特性曲線的斜率約為18 mV／dB，截距約為93 dBm
，已知輸入信號的情況下，可根據式(1)得到輸出電壓的大小。

若輸入信號為-30 dBm時：
U0=18×[-30-(-93)]=1．134V (2)

若斜率改變
，則截距也會發生變化，在同樣的輸入的情況下，輸出大小不同。
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上述情況僅適用於900 MHz～8 GHz的正弦波輸入信號

，而通信係統中，還有其他的波形，如果測量其他的波形的功率，則可根據不同波形的修正C值來進行修正，因波形不同修正值也不相同，表1為不同的信號波形的修正值。

非正弦波形的輸出電壓計算公式：
U0=Ks(Pin-b)+C (3)

2 硬件電路的設計

2．1 AD8318的結構特點和內部結構圖
AD8318是解調對數放大器，將RF輸入信號轉換為對應的輸出電壓；它采用了9級對數放大，每一個階段，都配備了檢測器。主要可用於測量和控製器；當輸入範圍通常為60 dB，誤差小於±1 dB；+5 V單電源供電，電流為68 mA。AD8318的結構圖如圖3所示。

2．2 電路圖及工作原理
由AD8318構成的射頻功率測量電路如圖4所示。該電路可通過對AD8318設置
，使其工作在測量模式時
，當輸入的正弦信號為RFIN，經過電容C1，C2耦合到AD8318的INHI
、INLO兩端。然後通過9級對數放大檢波後

，送到求和器，求和得到一個電流信號，再將該信號進行I-V轉換輸出VOUT
，該設計沒有單獨的模數轉換芯片，而是由AD8318的輸出直接到單片機的PA0
，由於PIC16F874單片機內部有自帶A／D轉換器將模擬信號轉換成數字信號，然後送到單片機進行處理。

若輸入模擬信號的動態範圍大
，A／D轉換的精度要求高，則A／D轉換器的分辨率要求也高
，可通過PIC16F874內部的A／D轉換器實現，它將AD8318的電壓信號轉換成數字信號後，經單片機程序進行計數、查表，顯示等處理。圖5為單片機的程序流程圖。

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PIC16F874單片機將處理後的數字信號從PA1～PA4輸出，經ULN2003反相驅動給LED提供位選信號及足夠的驅動，而段選信號從RB0～RB7經過8×10 kΩ的排阻，送到LED，在LED數碼中將被測的射頻信號的功率大小顯示出來，測量結果如表2所示。

從表2的數據可知

，通過AD8318對數放大檢測集成電路的轉換，再經過單片機的數據處理
，所測得射頻信號的功率滿足動態範圍大
，頻帶寬度和線性度好的特點。

3 結論

通過對射頻功率信號的測量理論分析，利用AD8318將射頻功率信號轉換為電壓信號
，然後經過PIC16F874單片機進行計數、查表，由4位LED數碼顯示出來，實現了大動態範圍
、高精度的射頻功率測量。