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AD8318danpianshepingonglvceliangxinpianweihexin，shejilejiyuduishufangdaqijiancefangfadeshepingonglvceliangdianlu，gaifangfajuyoudongtaifanweida
，pinlvfanweiguang，jingdugaohewenduwendingxinghaodetedian。

1 測量原理

shepingonglvceliangfangfayouduozhongduoyang，qizhongduishufangdaqijiancefashishepinceliangdezhuyaofangxiangzhiyi，xiamiancongduishufangdaqineibujiegoujinxingfenxi，yanjiuduishufangdajianceqiruhejianceshepinxinhao。

射she頻pin信xin號hao檢jian測ce的de實shi質zhi是shi如ru何he實shi現xian將jiang功gong率lv信xin號hao無wu失shi真zhen地di轉zhuan換huan成cheng電dian壓ya信xin號hao
，而er這zhe個ge轉zhuan換huan工gong作zuo則ze由you對dui數shu放fang大da檢jian測ce器qi來lai完wan成cheng，因yin此ci，對dui數shu放fang大da檢jian測ce器qi是shi射she頻pin測ce量liang的de關guan鍵jian。它ta的de核he心xin是shi對dui數shu放fang大da器qi，對dui數shu放fang大da器qi之zhi間jian采cai用yong直zhi接jie耦ou合he方fang式shi，分fen成chengN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。