CN0360

検出器回路は、90dBの検出範囲と、周波数および温度の変化に対する優れた安定性を実現するために、RMS検出器、可変ゲイン・アンプ（VGA）、SAWフィルタ、ミキサ、および周波数シンセサイザを組み合わせて構成されています。入力電力を900MHzで掃引した時に得られる検出器回路の伝達関数を図2に示します。キャリブレーション・ポイントを+13dBm、-50dBm、-65dB、-75dBmに設定した4ポイント・キャリブレーションを使って、最適な直線性を達成することができます。2ポイント・キャリブレーションを使うこともできますが、入力電力範囲全体の直線性が低下します。

この回路に使われているADL5902検出器は、もともと50MHzから9GHzまで65dBの検出範囲を備えています。また、AD8368 VGAは電力範囲の上限と下限を拡大します。VGAと検出器の間に置かれた狭帯域SAWフィルタは、VGAとミキサからのノイズを除去することによって、下限感度を最大限に高めます。回路ノートCN-0340には、このダイナミック・レンジ拡大のメカニズムが詳しく説明されています。

しかし、このように範囲を拡大すると、動作がフィルタのパスバンド周波数範囲に制限されます。CN-0340の回路を広帯域周波数変換ネットワークと組み合わせることにより、複合回路は周波数選択性を備えたものとなります。図1に示す回路では、35MHz～4.4GHzの入力信号をSAWフィルタのパスバンド周波数である140MHzに変換するために、ADL5801ミキサとADF4351周波数シンセサイザが組み合わされています。回路ノートCN-0239は、この回路に使われている広帯域ミキサと局部発振器のグルーレスなインターフェースについて解説しています。

回路のダイナミック・レンジは、ADL5801ミキサのVSETピンを使用してミキサ・バイアス・レベルを最適化することにより、さらに拡大されています。通常、ADL5801ミキサは3.6VのVSETレベルで動作するため、ミキサ・バイアスが大きくなり、それに呼応してIP3の値も大きくなります。しかし、この動作点はノイズ指数を低下させることになり、入力感度が制限されます。2.0Vの最小VSETレベルでミキサを動作させるとミキサのノイズ指数は改善されますが、結果的にP1dBが損なわれ、ダイナミック・レンジの上端が制限されます。ミキサの適応型バイアス・メカニズムは、高低両側の電力レベルにおける回路の検出範囲を最適化するために使われます。VSETピンを、ミキサの内部電力検出器に配線されているDETOピンに接続することにより、デバイスのバイアス・レベルは、信号の状態に基づく適応型の設定となります。この機能は、RF信号が大きい場合はミキサの高い直線性と圧縮を実現し、RF信号が小さい場合は低ノイズ指数を実現することを可能にします。この機能を実装すれば、低入力電力レベルにおけるアプリケーション感度の改善と、高入力電力レベルにおけるダイナミック・レンジの維持を実現することができます。さまざまなミキサ・バイアス・レベルにおける検出器の伝達関数を図3に示します。

温度安定性

電力スペクトル内でのRF入力電力に対する検出器の温度安定性を図2に示します。温度に対する精度は、システムに生じる温度ドリフトを考慮するためのADL5902 RMS検出器の温度補正機能を使用して確保されます。VGAとミキサのゲインの温度変動は、回路の全体的ドリフト性能を1対1で低下させます（つまり、ミキサのゲインが温度に対して1dBドリフトすると、全体的な温度安定性も1dB低下します）。AD8368 VGAの場合、そのデータシートの図5によれば、温度に対するゲイン・ドリフトは約±0.7dBです。同様に、ADL5801のデータシートの図3によれば、温度に対するミキサのドリフトは±0.5dBです。ADL5902のTADJピンの電圧を調整することによって、検出器、VGA、およびミキサの合計温度ドリフトを補償することができます。TADJ電圧を0.6Vにすると、あらゆるRF入力周波数において最適な温度補償を実現できることが実験によって分かりました。

周波数安定性

回路の周波数平坦性を図4と図5に示します。この回路は、動作周波数範囲全体にわたって約1dBの平坦性を示します。ミキサは入力信号を140MHzにダウンコンバートするので、周波数平坦性は、ミキサによって生じるゲイン変動に支配されます。

妨害波耐性 

960MHzに不要な妨害波信号が存在する場合の、900MHzにおける回路の性能を図6に示します。妨害波信号は搬送波信号から60MHz離れた位置にしました。これは、その周波数においてフィルタのパスバンド除去性能が低下し（図7参照）、回路にとって最も厳しいテスト条件となるためです。妨害波信号は、-10dBmを超える妨害波入力レベルにおいて、回路の下端感度を低下させますが、回路は、最大+5dBmの妨害波信号に対して65dBのダイナミック・レンジを維持します。