使用功率检波器实现的功率测量精度,不仅取决于检波器芯片本身的性能,还取决于对直流输出信号的解读/估算方法。这一点可通过下图来理解。

对射频信号进行精确功率电平测量的系统,从概念上可看作由两部分组成:
高精度功率检波器(如 LTC5596),将射频信号功率转换为直流电压或电流;
解读器(亦称估算器),将检波器的直流输出还原为功率电平。
在图 8 中,PMEAS 表示系统测得的功率电平(即系统认为输入端存在的功率),PACT 表示检波器输入端实际存在的功率电平。功率测量误差即二者之差:PERR = PMEAS – PACT。
解读器对检波器的工作条件及传输特性了解得越充分,可实现的测量误差就越小。例如,解读器可假设检波器响应在 dB 域完全线性,即输入功率与输出电压呈直线关系:
VOUT = SLOPE • (PMEAS – PINTERCEPT)
由此产生的功率测量误差等于:
LOG-线性误差 = VOUT/SLOPE + PINTERCEPT – PACT
参数 SLOPE 与 PINTERCEPT,即对数斜率与对数截距,最好通过实际检波器响应,在合适的功率范围内(检波器响应接近线性段)进行线性回归获得。若针对以下条件分别确定 SLOPE 与 PINTERCEPT,可获得更高/更小的误差:
每颗检波器芯片单独校准
每个工作温度点
每个工作频点
为实现最佳精度,建议对每颗器件单独测定 SLOPE 与 PINTERCEPT,需进行 2 点出厂校准。若需考虑温漂效应,则须在不同温度下重新测定上述参数,系统需引入温度传感器以确定当前温度应使用的参数值。
典型性能特性章节中的 LOG-线性误差曲线,即通过对单颗检波器在 25°C 下的响应进行线性回归得到。对于 28 GHz 以下频段,输入功率范围取 –37 dBm 至 –5 dBm。所得 LOG-线性误差曲线负值较大。为将误差曲线中心调整至 ±1 dB 范围内,向 PINTERCEPT 参数额外添加 0.5 dB。这会使 25°C 时的测量误差略有增大,但在全温度范围内误差更小。计算得到的对数斜率与截距数值列于第 3、4 页表格中。
若解读器以 25°C 时检波器的实际响应曲线作为模型,而非上述理想 dB 线性响应,则可获得更好的测量精度。此时产生的测量误差,即温度漂移误差,等于:
温度漂移误差 = [VOUT(T) – VOUT(25°C)] / SLOPE
实现该测量误差的系统,应以合适分辨率存储检波器完整的输出电压-输入功率对应关系。第 10、11 页显示的误差曲线即代表采用此配置所能达到的功率测量精度。