本模块采用高精度对数检波器AD8307构成的宽动态范围对数放大器，配备精密温度补偿电路和信号调理电路。具有92dB的超宽动态范围、优异的对数线性度和温度稳定性，能够将输入信号功率转换为与其对数成正比的直流电压输出。广泛应用于射频功率测量、信号强度指示、自动增益控制和通信系统中的RSSI(接收信号强度指示)等场合。
射频输入 → 输入匹配 → AD8307对数检波器 → 输出缓冲 → 电压输出
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输入滤波 → 阻抗变换 → 多级限幅放大链 → 温度补偿 → 线性化处理
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ESD保护 → 偏置设置 → 全波整流检波 → 基准校准 → 负载驱动
对数放大器基于连续逼近对数变换原理工作，AD8307内部采用多级连续限幅放大器链(Successive Detection Logarithmic Amplifier, SDLA)架构。该架构由8级相同的限幅放大器组成，每级具有12dB的线性动态范围，总计提供超过90dB的对数动态范围。
每级限幅放大器由差分放大器和全波整流检波器组成。当输入信号较小时，前几级工作在线性放大状态；随着输入信号增大，各级逐渐进入限幅状态。每级限幅放大器的输出通过精密全波整流器进行检波，产生与该级信号幅度成正比的直流分量。
对数特性的实现基于多级检波输出的叠加原理。由于各级限幅放大器的限幅阈值呈几何级数分布，当输入信号在某个功率范围内时，会有特定数量的放大级达到限幅状态。通过对所有检波输出进行加权求和，可以得到与输入信号功率对数值成正比的输出电压。
AD8307的传输函数为：VOUT = VY × log10(PIN/P0) + VX，其中VY是斜率电压(典型值25mV/dB)，P0是归一化功率基准，VX是截距电压。这种线性dB特性使得输出电压直接反映输入功率的dB值，极大简化了后续的信号处理。
温度补偿电路是确保对数放大器精度的关键。AD8307内部集成了温度传感器和补偿网络，但外部温度补偿电路进一步提高了温度稳定性。补偿电路包括温度敏感电阻网络和基准电压调节电路，通过监测环境温度自动调整偏置点和增益参数。
输入匹配网络确保在50Ω系统中获得最佳的功率传输和反射损耗性能。匹配网络采用L型或π型结构，在工作频带内提供良好的阻抗匹配。输入端配置ESD保护二极管和过功率保护电路，防止大信号损坏芯片。
输出缓冲器采用高精度运放构成的单位增益跟随器，提供低输出阻抗和强负载驱动能力。缓冲器还包括失调调零和增益校准功能，确保输出特性的准确性。输出端可选择配置低通滤波器，滤除高频噪声和纹波。
基准校准电路提供精密的功率基准和电压基准，用于系统校准和零点设定。校准电路采用温度系数小于5ppm/℃的精密基准电压源，确保长期稳定性。通过数字电位器或DAC可以实现基准的数字化调节。
线性化处理电路针对AD8307在动态范围两端的非线性进行补偿。通过多项式拟合或分段线性插值的方法，将对数特性在全动态范围内线性化到±1dB以内，显著提高测量精度。
电源系统采用低噪声线性稳压器提供±5V双电源，电源纹波抑制比大于80dB。为了减小电源调制效应，各功能电路采用独立的电源滤波和去耦网络。PCB设计采用多层板结构，射频信号与控制信号分离，关键模拟电路采用屏蔽和接地保护。
| 管脚号 | 信号名 | 方向 | 描述 |
| ——– | ——– | —— | —— |
| 1 | RFIN | 输入 | 射频信号输入，50Ω阻抗 | | 2 | VOUT | 输出 | 对数电压输出，0.1-2.7V | | 3 | VCC+ | 电源 | 正电源输入，+5V | | 4 | VCC- | 电源 | 负电源输入，-5V | | 5 | GND | 电源 | 电源地和射频地 | | 6 | VREF | 输入 | 基准电压输入，用于校准 | | 7 | TEMPCOMP | 输入 | 温度补偿控制输入 |
| 8 | CALEN | 输入 | 校准使能控制 | | 9 | OFFSETADJ | 输入 | 零点偏移调节输入 |
| 10 | ENABLE | 输入 | 芯片使能控制，高电平有效 |
| 位号 | 信号名 | 默认值 | 说明 |
| —— | ——– | ——– | —— |
| JP1 | TEMPCOMPEN | 短接2-3 | 温度补偿：1-2禁用，2-3使能 |
| JP2 | REFSEL | 短接1-2 | 基准选择：1-2内部，2-3外部 | | JP3 | OUTPUTRANGE | 短接2-3 | 输出范围：1-2标准，2-3扩展 |
| 位号 | 信号名 | 默认值 | 说明 |
| —— | ——– | ——– | —— |
| LED1 | POWERON | 绿色常亮 | 电源指示灯 | | LED2 | SIGNALDET | 黄色 | 信号检测指示，>-60dBm点亮 |
| LED3 | OVERRANGE | 红色熄灭 | 超量程报警，>+15dBm点亮 |
| LED4 | CAL_MODE | 蓝色熄灭 | 校准模式指示 |
| 位号 | 信号名 | 默认值 | 说明 |
| —— | ——– | ——– | —— |
| RV1 | SLOPEADJ | 中位 | 斜率微调，±10%调节范围 | | RV2 | INTERCEPTADJ | 中位 | 截距调节，±5dB调节范围 |
| RV3 | TEMP_COEFF | 中位 | 温度系数补偿调节 |
| 位号 | 信号名 | 默认值 | 说明 |
| —— | ——– | ——– | —— |
| TP1 | RFINMON | - | 输入功率监测点 |
| TP2 | VOUTRAW | - | 未补偿输出监测 | | TP3 | VOUTCOMP | - | 温补后输出监测 |
| TP4 | TEMP_MON | - | 温度传感器输出 |
| 位号 | 信号名 | 默认值 | 说明 |
| —— | ——– | ——– | —— |
| CAL1 | REF-50dBm | - | -50dBm校准基准点 | | CAL2 | REF-10dBm | - | -10dBm校准基准点 |
| CAL3 | REF_+10dBm | - | +10dBm校准基准点 |
| 参数 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
| —— | ——– | ——– | ——– | —— |
| 动态范围 | 85 | 92 | - | dB |
| 对数线性度 | - | ±0.3 | ±1.0 | dB |
| 斜率精度 | 24 | 25 | 26 | mV/dB |
| 响应时间 | - | 0.5 | 1.0 | μs |
| 工作温度范围 | -40 | 25 | +85 | ℃ |
1. 电源连接：
2. 射频连接：
3. 温度补偿设置：
1. 零点校准：
2. 斜率校准：
3. 温度校准：
4. 多点验证：
- 射频安全：避免输入功率超过+17dBm，防止器件损坏 - 阻抗匹配：保持50Ω系统阻抗，减小反射损耗 - 屏蔽接地：做好射频屏蔽和多点接地 - 温度管理：避免温度剧烈变化影响精度 - 校准周期：定期校准保持测量精度
- 输出无变化：检查使能信号和电源电压 - 线性度差：重新校准斜率和截距参数 - 温漂大：检查温度补偿电路和基准源 - 噪声大：改善电源滤波和射频屏蔽
21. 卫星接收机 - 下行信号强度监测 22. GPS接收机 - 卫星信号质量评估 23. 卫星通信终端 - 链路质量监测 24. 卫星跟踪系统 - 信号捕获和跟踪
25. 蜂窝基站测试 - 基站功率和覆盖测试 26. WiFi信号分析 - 无线信号强度测量 27. 蓝牙测试仪 - 蓝牙设备功率测试 28. ZigBee分析仪 - 物联网信号检测
29. 电视信号测试 - 数字电视信号质量 30. 调频广播监测 - 广播信号覆盖测试 31. 有线电视测试 - CATV信号电平测量 32. 卫星电视接收 - 卫星信号质量监测
33. 医用射频设备 - 射频治疗功率监测 34. MRI系统 - 射频激励功率控制 35. 射频消融 - 治疗功率精确控制 36. 医疗成像 - 射频信号处理
37. 射频加热 - 工业加热功率控制 38. 等离子系统 - 射频激励功率监测 39. 射频焊接 - 焊接功率实时控制 40. 材料测试 - 介电常数射频测量
该对数放大器模块凭借其超宽动态范围、高精度对数特性和优异的温度稳定性，成为各类射频功率测量和信号强度检测应用的核心器件，在电子设计竞赛中具有极其广泛的应用价值和技术示范意义。