1-500MHz正弦波レベル検出器を-90dBmに設計する方法は?


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-40dBm〜-90dBmの範囲で1つの500 MHzの正弦波に対して機能する正弦波レベル検出器を構築したいと考えています。これは趣味のプロジェクトなので、コストは大きな障害にはなりません:-)が、私は2W未満でおおよそのマッチボックスサイズにしたいと考えています。

私の最初の試みは-75dBmまでしかうまくいかないので、-90dBmに到達するためのより良い回路を設計するための助けが必要です。これを行う回路を設計する最良の方法は何ですか?

バックグラウンド

設計の最初の試みはここにあります:

ここに画像の説明を入力してください

私のシグナルチェーンは次のとおりです:

SMA> ADG918(スイッチ)-> MAX2611(LNA)-> MAX2611(LNA)-> AD8363(レベル検出器)-> A / Dコンバータ

最初のスイッチは、既知の振幅の基準信号を選択して校正できます。2つのLNAはそれぞれ約20dBのゲインを持っています。絶対精度は重要ではありません-回路が比較的安定している限り、すべてを校正できます。

最初の設計の結果:

<グラフ>

1 / fノイズおよび熱ノイズと戦っていますが、-90dBmまでの測定を実現できる優れた設計とは何ですか?

更新

熱雑音が500 MHzの広帯域の目標より上のノイズフロアをもたらすため、別の回路が必要です(Andy akaが彼の回答で説明しているように)。

システムは測定する周波数を「認識」しており、-10dBmのシステムにはその正確な周波数のかなり純粋なトーンがあります。

完璧な答えは、主要な部品の例を示し、大まかなブロック図をスケッチすることです。


パワーを測定しようとしている周波数を知っていますか?私の最初の考えは、1〜500 MHzのキャリブレーションされたレシーバーを設計することです。これにより、発振を心配せずにシステムにゲインを追加できます。
rfdave 2013

回路は、範囲内の任意の周波数のレベルを測定できる必要があります-実際にはできるだけ低くしたいが、500 MHz以下にしたい。
Rolf Ostergaard、2013

確かですが、その範囲では、信号のパワーを測定しようとしているときに、信号の周波数を知っていますか?
rfdave 2013

デイブ、はい、システムにもまったく同じ周波数の信号が存在します。
Rolf Ostergaard 2013

回答:


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50オームで500 MHzの帯域幅の熱ノイズは、20℃で約20 Vです。この計算機でこれを再確認できますが、ロングハンドの方法は次のとおりです。-μ

Vn=4KBTRΔF

Kbはボルツマン定数、Tは温度、Rは50オーム、は500MHzΔF

とにかく20uVと50オームは8ピコワットの電力を与え、これは-81dBmです。

興味のない領域のノイズを除去するように回路を調整しないと、-90dBmは得られません。


はい私はそれに気づきました-今問題は次のとおりです:これを行うには最良の方法は何ですか?
Rolf Ostergaard 2013

@RolfOstergaardは、関心のある正弦波の周波数を知っていますか。つまり、範囲をおおよそ帯域制限してノイズを減らすことができますか。周波数がわからない場合でも、帯域制限は可能ですが、見つかるまでスイープできますか?その頻度がわからない場合、それを見つけたときにどのように知ることができますか?それが解決可能かどうかを確認するには、さらに情報が必要です。
Andy別名

システムには、まったく同じ周波数のトーンがすでに存在しています。そして、他のすべての純粋なトーンはより低い振幅であることが知られているので、スイープ法が機能します。
Rolf Ostergaard 2013

@RolfOstergaard参照トーンがある場合は、 "it"と90degバージョンを使用して、ミキサーを介してIおよびQ復調を行うことをためらわないでしょう。同相および直交位相を表す2つのDC信号を生成して参照(それらをIおよびQと呼びます)。次に、未知の振幅のRMSを取得するのはです。I2+Q2
アンディ別名

ありがとう。アイデアはわかりましたが、もっと具体的に言えますか?基準トーンが-10dBmだとします。ゲインステージはどこに配置しますか?うまく出力できる適切なミキサーを提案できますか?(ミニサーキットなどは大丈夫です)
Rolf Ostergaard '30 / 12/30
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