用于功率检波和控制的宽带RF IC设计要点

出处:billyzhang 发布于:2010-04-13 09:55:52

  引言

  射频器件的用量正在与日俱增,而且其应用领域并 不仅限於蜂窝电话和无绳电话,其他的应用还包括 802.11 无线LAN、RFID (射频识别) 标签、库存监视 器、卫星收发器、固定无线接入和无线通信基础设 施。所有的RF 器件都必须仔细地监视和控制其RF 功率传输,以便与相关的政府法规保持一致,并 限度地减少与其他射频器件之间的RF 干扰。因此, 不管是在RF 接收器还是发送器中,的RF 功率 检波都是很重要的。

  本文介绍了几种采用凌特公司的通用高频肖特基二 极管检波器系列所实现的解决方案。表1 概述了该系 列的特点和列举更多的应用。

  一个双频移动电话发送器功率控制应用

  图1 示出了一款用於双频段移动电话的发送功率控制 的简化方框图(图中未绘出接收器)。在本例中,一 个阻值为324Ω 、误差为1%的电阻器(R1) 和一个紧 随其後的2.2pF电容器(C1)形成了一个耦合系数为 18dB至20dB(在850MHz至1850MHz的频率范围内) 并以LTC?5509 的RF 输入引脚为基准的耦合电路。 C1还是一个DC隔离电容器。R1的误差范围应为 1%,而C1的误差范围应为2%至5%。耦合电路(R1 和C1)会在主信号线路中产生约 0.15dB至 0.2dB 的 损耗。R1 应布设在尽可能靠近天线的地方,且不得在微带线上形成“T” 型连接,并紧接其後放置电容 器C1和LTC5509 。理想的做法是应将 C1、R1 和 LTC5509 与至天线的发送输出微带线置於PCB 的同 一侧。应把图中给出的元件参数值作为参考值来使 用。在实际的产品构建中,视发送功率放大器输出阻 抗、天线阻抗、元件布局和PC 板寄生效应的不同, 元件参数值可能会略有不同。

  一个RFID阅读器应用

  对於包括零售商店结帐记录器、库存管理、车辆跟 踪、轮胎压力监测和牲畜 / 农业跟踪在内的众多监视和跟踪应用来说,RFID (射频识别) 是一项颇具发展 前途的技术。所有这些应用的共同之处便是需要精 确受控的RF 功率和一种用於对接收数据进行可靠检 测的成本效益型方法。调节的RF 功率可在不超 过管理机构规定的辐射限度情况下实现至I D 标签的 功率传输。如果在闭环反馈电路中采用一个RF 检波器,则可获得一个受控发送器,这与图1 所 示的实例很相似。RF 功率检波器的选择基於 RF 频 率以及诸如所需动态范围和灵敏度等其他约束条件。

  为了形成一个完整的RFID 阅读器接收器,也可将一 个RF肖特基峰值检波器制成一个性能超群的低成本 数据接收器,用於对数据率高达3MHz 的ASK 或 AM调制信号进行解调。由於像LTC5507 这样的RF 检波器能够在一个宽频率范围内对RF 信号进行检 波,因此滤波处理可以改善接收器的灵敏度。图2 示 出了具有一个输入LNA (低噪声放大器) 和一个输入 BPF(带通滤波器)的数据接收器。LNA可以是一个能 够在所关心的工作频率上提供固定增益的通用、低 成本增益部件。增益的增加提高了灵敏度,并扩展 了检波范围。如果需要的话,可在检波器输出端上 设置一个低通或带通滤波器,以进一步提高接收器 的灵敏度。RSSI (接收信号强度指示器)DC耦合输出 利用一个滤除调制分量的低通滤波器(由R2 和C5 组 成)来提供信号强度信息。


  图 2:一个具有输出滤波器的 RFID 阅读器 ASK 接收器

  RF功率检波器在7GHz以上频率的应用

  虽然LTC5532 专门针对一个300MHz至7GHz的工 作频率范围进行了优化,但即使在远远超出该频率 范围的条件下,该器件仍能提供有用的性能。在更 高频率时,器件的性能的确有所下降,但这种下降是 适度的。图3 示出了LTC5532在12GHz频率的输出 电压与RF输入功率特性的关系曲线。图4 示出了延 伸至12GHz 的LTC5532 输入 S11史密斯图(Smith Chart)。在这些高频条件下,至LTC5532 的耦合 通常与工作频率较低时非常相似。

  图 3:LTC5532 在 12GHz 频率条件下的典型检波器传递特性

  图 4:LTC5532 输入 S11 史密斯图


  
关键词:IC

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