Come progettare un rilevatore di livello sinusoidale da 1 a 500 MHz a -90 dBm?

Voglio costruire un rilevatore di livello sinusoidale che funzioni per una singola onda sinusoidale da 1 a 500 MHz nell'intervallo da -40 dB a -90 dBm. Questo è un progetto hobby - quindi il costo non è un grosso ostacolo :-), ma voglio rimanere al di sotto di 2W e di dimensioni approssimative.

Il mio primo tentativo funziona bene solo fino a -75dBm, quindi ho bisogno di aiuto per progettare un circuito migliore per arrivare a -90dBm. Qual è il modo migliore per progettare un circuito per farlo?

SFONDO

Il primo tentativo di progettazione è qui:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

La mia catena di segnali è così:

SMA> ADG918 (interruttore) -> MAX2611 (LNA) -> MAX2611 (LNA) -> AD8363 (rilevatore di livello) -> Convertitore A / D

Il primo interruttore può selezionare un segnale di riferimento di ampiezza nota per la calibrazione. I due LNA hanno circa 20 dB di guadagno ciascuno. La precisione assoluta non è importante: può essere tutto calibrato a condizione che il circuito sia relativamente stabile.

Risultati del primo progetto:

So che sto combattendo il rumore 1 / f e il rumore termico, ma qual è un buon design in grado di ottenere misurazioni fino a -90dBm?

Aggiornare

Ora so che il rumore termico pone il rumore al di sopra del target per una banda larga a 500 MHz, quindi è necessario un circuito diverso (proprio come spiega Andy aka nella sua risposta di seguito).

Il sistema "conosce" la frequenza da misurare e c'è un tono abbastanza puro di quella frequenza esatta nel sistema a -10dBm.

Una risposta perfetta dovrebbe indicare parti chiave di esempio e tracciare uno schema a blocchi approssimativo.

rf high-frequency detector noisefloor

— Rolf Ostergaard
fonte

Sai di quale frequenza stai cercando di misurare la potenza di? Il mio primo pensiero è progettare un ricevitore calibrato da 1 a 500 MHz, che consenta di aggiungere più guadagno al sistema senza preoccuparsi delle oscillazioni.

— rfdave,

Il circuito dovrebbe essere in grado di misurare il livello di qualsiasi frequenza nell'intervallo - in realtà voglio andare il più basso possibile, ma non superiore a 500 MHz.

— Rolf Ostergaard,

Certo, ma in quell'intervallo, quando stai cercando di misurare la potenza di un segnale, sai a che frequenza è il segnale?

— rfdave,

Dave, sì, c'è anche un segnale della stessa identica frequenza presente nel sistema.

— Rolf Ostergaard,

Il rumore termico per una larghezza di banda di 500 MHz a 50 ohm è di circa 20 V a 20 ° C. Puoi ricontrollare questo con questo calcolatore ma il metodo a lancetta lunga è: - $\mu$

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

Dove Kb è la costante di Boltzmann, T è la temperatura, R è 50 ohm e è 500 MHz $\Delta F$

Comunque 20uV e 50 ohm danno una potenza di 8 pico watt e questo è -81dBm.

Non otterrai -90dBm senza far sintonizzare il circuito per rifiutare il rumore nelle aree che non ti interessano. O forse prendere in considerazione una qualche forma di refrigerazione?

— Andy aka
fonte

Sì, ho capito che ora la domanda è: qual è il modo migliore per farlo?

— Rolf Ostergaard,

@RolfOstergaard conosci la frequenza dell'onda sinusoidale a cui sei interessato, ad esempio puoi limitare la banda all'incirca per ridurre il rumore. Se non conosci la frequenza, forse puoi comunque limitare il limite di banda ma spazzare finché non la trovi? Come fai a sapere quando lo trovi se non conosci la sua frequenza? Ho bisogno di ulteriori informazioni per vedere se è risolvibile.

— Andy aka

C'è già un tono della stessa identica frequenza presente nel sistema. E il metodo di sweep funzionerebbe poiché tutti gli altri toni puri sono noti per avere un'ampiezza inferiore.

— Rolf Ostergaard,

@RolfOstergaard Se hai un tono di riferimento, non esiterei a usare "it" e una versione a 90 gradi per fare la demodulazione I e Q tramite mixer - genererai due segnali cc che rappresentano la fase in fase e la quadratura riferimento (chiamarli I e Q). Quindi è per ottenere l'RMS della tua ampiezza sconosciuta.

\sqrt{I^{2} + Q^{2}}

$\sqrt{I^2+Q^2}$

— Andy aka

Grazie. Ho avuto l'idea, ma puoi essere più specifico? Supponiamo che il tono di riferimento sia -10 dBm, dove metteresti le fasi di guadagno? Puoi suggerire un mixer adatto che uscirà bene? (mini-circuiti ecc. va bene)

— Rolf Ostergaard il