如何设计一个1-500MHz到-90dBm的正弦波电平检测器?

电器工程 射频 高频 探测器 本底噪声
2022-01-16 11:26:08

我想构建一个正弦波电平检测器,适用于 -40dBm 到 -90dBm 范围内的单个 1-500MHz 正弦波。这是一个爱好项目 - 所以成本不是一个大障碍:-),但我想保持在 2W 以下并且大致是火柴盒大小。

我的第一次尝试只能在 -75dBm 下工作,所以我需要一些帮助来设计更好的电路以达到 -90dBm。设计电路来做到这一点的最佳方法是什么?

背景

设计的第一次尝试在这里:

在此处输入图像描述

我的信号链是这样的:

SMA > ADG918 (开关) -> MAX2611 (LNA) -> MAX2611 (LNA) -> AD8363 (电平检测器) -> A/D转换器

第一开关可选择已知幅度的参考信号进行校准。两个 LNA 各有大约 20dB 的增益。绝对精度并不重要——只要电路相对稳定,它都可以被校准掉。

第一个设计的结果:

<图表>

我知道我正在与 1/f 噪声和热噪声作斗争,但什么是可以实现低至 -90dBm 的测量的好设计?

更新

我现在知道,对于 500 MHz 宽带,热噪声将本底噪声置于目标之上,因此需要不同的电路(正如 Andy aka 在他的回答中所解释的那样)。

系统“知道”要测量的频率,并且系统中在 -10dBm 处具有该精确频率的相当纯净的音调。

一个完美的答案将指出示例关键部分并勾勒出粗略的框图。

1个回答

在 50 欧姆、500MHz 带宽下的热噪声在 20 摄氏度时约为 20\$\mu\$V。你可以用这个计算器仔细检查一下,但长手方法是:-

\$ V_n = \sqrt{4\cdot K_B\cdot T\cdot R\cdot \Delta F}\$

其中 Kb 是玻尔兹曼常数,T 是温度,R 是 50 欧姆,\$\Delta F\$ 是 500MHz

无论如何,20uV 和 50 欧姆的功率为 8 皮瓦,这是 -81dBm。

如果不对电路进行调谐以抑制您不感兴趣的区域中的噪声,您将无法获得 -90dBm。或者也许考虑某种形式的制冷?