Амплитуды колебаний

Элементы цифровых систем регулирования

К таким элементам относятся детекторы амплитуды колебаний (detector-controller) и усилители ВЧ/СВЧ с программно регулируемым коэффициентом усиления.

Логарифмический ВЧ/СВЧ амплитудный детектор-контроллер AD8314 является представителем многочисленного семейства аналогичных ИМС, различающихся между собой диапазоном рабочих частот, динамическим диапазоном измеряемого сигнала, открытым или закрытым входом, потребляемой мощностью, размерами и наличием дополнительных функций. Данная ИМС отличается экономичностью (12 мВт), диапазон рабочих частот составляет 0,1…2,5 ГГц, динамический диапазон детектируемого сигнала лежит в пределах 1,25…224 мВ (эффективное значение), что соответствует мощности –45…0 дБм на нагрузке 50 Ом (встречаются ИМС детекторов, у которых динамический диапазон превышает 90 дБ, например, AD8307). На печатной плате микросхема AD8314 занимает площадь примерно 3х5 мм, что заведомо не превышает площади диодного детектора (учитывая его вспомогательные элементы). На рис.7.7.9 приведена детекторная характеристика такой ИМС, причем ось абсцисс проградуирована в децибелах относительно 1 Вольта.

Необходимость использовать амплитудные детекторы в виде ИМС связана с тем, что интегральные детекторы превосходят диодные детекторы по целому ряду параметров:

- по динамическому диапазону измеряемого сигнала, иначе говоря, по протяженности линейной части детекторной характеристики (нужно помнить, что интегральные амплитудные детекторы имеют логарифмическую характеристику, имеется в виду линейность преобразования «милливольтов в децибелы», см. рис. 7.7.9);

- по точности измерения амплитуды в широком диапазоне температур (температурный дрейф диодного детектора – около 2 мВ/°С);

- по потребляемой от источника сигнала мощности при максимальном уровне сигнала;

- по скорости нарастания выходного напряжения детектора (десятки наносекунд для интегральных детекторов).

В связи с этим, интегральные логарифмические амплитудные детекторы имеют свою область применения в приемопередающей аппаратуре:

- контроль и управление выходной мощностью ВЧ/СВЧ передатчиков сотовых телефонов и других терминальных устройств беспроводных сетей передачи информации;

- измерение уровня принимаемого сигнала (RSSI) в приемниках тех же телекоммуникационных устройств, радаров и т.п.;

- в измерительной аппаратуре, применяемой в телекоммуникационных сетях (анализаторы спектра и т.п).

Рис. 7.7.9

Внутренняя структура ИМС AD8314 (рис. 7.7.10) состоит из четырехкаскадного демодулирующего логарифмического усилителя и вспомогательных цепей. На выходе вырабатываются два постоянных напряжения, одно из которых возрастает (V_UP), а другое уменьшается (V_DN) от некоторого исходного уровня при увеличении амплитуды сигнала. Указанный исходный уровень напряжения может быть подан извне (вход VSET), что существенно упрощает схему регулирования выходной мощности передатчика. Пример цифровой схемы управления выходной мощностью передатчика с обратной связью на AD8314 показан на рис. 7.7.11.

Рис.7.7.10

Рис.7.7.11

Регулировать выходную мощность передатчика или чувствительность приемного тракта с использованием цифровых технологий можно и другим способом. В качестве примера усилителя ВЧ/СВЧ с программно управляемым коэффициентом усиления можно привести ИМС AD8370, структурная схема которой представлена на рис.7.7.12. Она способна работать в диапазоне частот от сотен кГц до 700 МГц с низким уровнем нелинейных искажений и низким коэффициентом шума. Аттенюатор управляется в диапазоне регулировки 28 дБ с шагом 1-2 дБ 7-битным словом, последовательно загружаемым в приемный регистр. При необходимости можно программно увеличить коэффициент передачи предварительного усилителя на 17 дБ. Такой усилитель может работать как предварительный УВЧ передатчиков базовых станций мобильной связи, обеспечивать согласование с ПАВ-фильтрами и т.д.

Рис.7.7.12.

Дата добавления: 2015-05-09