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1 AD8302的特點及功能 AD8302是ADI公司于2001年10月推出的用于RF／IF幅度和相位測量的首款單片集成電路，它能同時測量從低頻到2．7GHz頻率范圍內(nèi)兩輸入信號之間的幅度比和相位差。該器件將精密匹配的兩個對數(shù)檢波器集成在一塊芯片上，因而可將誤差源及相關(guān)溫度漂移減小到最低限度。該器件在進(jìn)行幅度測量時，其動態(tài)范圍可擴展到60dB，而相位測量范圍則可達(dá)180度。 AD8302具有以下主要特點： ●可在低頻到2．7GHz頻率范圍內(nèi)測量幅度和相位； ●對于50Ω的測量系統(tǒng)，其輸入范圍為-62dBm--2dBm； ●精確幅度測量比例系數(shù)為30mV／dB； ●精確典型值小于0．5dB； ●精確相位測量比例系數(shù)為10mV／度； ●精確典型值小于1度； ●該器件在操作時，具有測量、控制和電平比較三種工作方式； ●帶有穩(wěn)定的1．8V基準(zhǔn)電壓偏置輸出； ●視頻帶寬響應(yīng)為30MHz； ●采用2.7-5.5V單電源工作； ●采用小型14引腳TSSOP封裝。 圖1所示是AD8302的功能結(jié)構(gòu)框圖。它主要由精密匹配的兩個寬帶對數(shù)檢波器、一個相位檢波器、輸出放大器組、一個偏置單元和一個輸出參考電壓緩沖器組成。 2 AD8302的工作原理 2．1 AD8302的幅度和相位測量原理 AD8302的幅度和相位測量原理主要基于對數(shù)放大器的對數(shù)壓縮功能，其一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為： VOUT=VsLplong(Vn／Vz) 其中，VIN為輸入電壓，VZ為截距，VsLP為斜率。 AD8302正是利用上述對數(shù)放大器的對數(shù)壓縮原理，并通過精密匹配的兩個寬帶對數(shù)檢波器來實現(xiàn)對兩輸入通道信號的幅度和相位的測量，其幅度和相位測量方程式如下： VMAG=VsLPlOg(VINA／vINB) VPHs=VΦ[Φ(VINA)-Φ（VINB） 其中，VINA和VINB分別為A、B兩通道的輸入信號幅度，VSLP為斜率，VMAG為幅度比較輸出；Φ(VINA)和Φ(VINB)分別為A、B兩通道的輸入信號相位，VΦ為斜率，VPHS為相位比較輸出。 2.2 AD8302的測量工作模式 AD8302幅度和相位測量芯片在操作時主要有測量、控制和電平比較三種工作方式，但其主要的功能是測量幅度和相位。圖2所示為AD8302的測量模式連接電路。當(dāng)芯片輸出管腳VMAG和VPHS直接跟芯片反饋設(shè)置輸入管腳MSET和PSET相連時，芯片的測量模式將工作在默認(rèn)的斜率和中心點上(精確幅度測量比例系數(shù)為30mV／dB，精確相位測量比例系數(shù)10mV／度)。實際上，在測量模式下，電路的工作斜率和中心點是可以通過管腳MSET和PSET的分壓來加以修改的。 通常在低頻條件下，對幅度和相位進(jìn)行測量的方程式如下： VMAG=RFIsLplog(VINA／VINB)+Vcp VPHS=-RFIΦ(1Φ(VINA)-Φ(VINB)I-90°)+VCp 在幅度測量方程中，RFISLP代表的斜率為600MV／度或30mV／dB，在中心點900mV處，其增益為0dB，-30dB-+30dB的增益范圍對應(yīng)于0-1．8V的輸出電壓范圍；而在相位測量方程中，RFIΦ代表的斜率為10MV／度，中心點900mV所對應(yīng)的相位為90度，0-180度的相位范圍對應(yīng)于1．8-0V的輸出電壓范圍。 3 典型應(yīng)用 由于AD8302將幅度和相位測量集中在一塊芯片內(nèi)，所以由它構(gòu)成的系統(tǒng)能精確判斷信號的 純度，并可對系統(tǒng)的性能水平進(jìn)行精確監(jiān)測和校準(zhǔn)，因而可廣泛應(yīng)用于RF／IF功率放大器線性比的測量、RF功率的精確控制、遠(yuǎn)程系統(tǒng)的監(jiān)視和診斷以及回波損耗和電壓等測量方面，下面介紹兩種AD8302的典型應(yīng)用。 3．1 放大器或混頻器插入損耗和相位的測量 AD8302最基本的應(yīng)用是監(jiān)測諸如放大器、混頻器等電路的幅度和相位的響應(yīng)特性。圖3所示是一種通過AD8302來測量放大器插入損耗和相位的具體電路。該電路通過定向耦合器DCB或DCA來耦合取樣黑匣子的輸入和輸出信號，衰減器ATTENA和ATTENB的作用是使定向耦合器耦合取樣的信號幅度低于AD8302輸入信號幅度的動態(tài)范圍。對于50Ω系統(tǒng)而言，其兩通道最佳點位于PoPT=-30dBm處，為了達(dá)到最佳點，耦合系數(shù)和衰減因子應(yīng)符合如下公式： CB+LB=PIN-PoPT CA+LA=PIN+CAINNOM-PoPT 其中，CA和CB為耦合系數(shù)，LA和LB為衰減因子，GAINNOM為放大器額定增益。 3．2測量任意負(fù)載的矢量反射系數(shù) AD8302可用于測量相對于某一負(fù)載的入射信號和反射信號之間的幅度比和相位差。其測量電路如圖4所示，矢量反射系數(shù)Γ的定義為： Γ=反射電壓／入射電壓：(ZL-Z。)／(ZL+Z。) 其中，ZL為負(fù)載復(fù)阻抗，Z。為系統(tǒng)特性阻抗。由于精確的矢量反射系數(shù)可以用來計算阻抗失配水平，因此，在監(jiān)測諸如天線等變化負(fù)載阻抗的應(yīng)用中是非常有用的。因為變化的負(fù)載阻抗可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降低，有時甚至引可能起系統(tǒng)的物理損壞，因此，實時監(jiān)測變化負(fù)載阻抗的矢量反射系數(shù)將是十分有意義的。 4 結(jié)束語 AD8302將幅度和相位測量集中在一起使得原本十分復(fù)雜的幅相檢測系統(tǒng)設(shè)計得到了大大簡化，而且系統(tǒng)性能也得到極大提高。筆者設(shè)計的三路幅相檢測電路已成功應(yīng)用于三相交流電的實時幅相監(jiān)控系統(tǒng)中，新系統(tǒng)的幅相檢測精度大大高于原系統(tǒng)的幅相檢測精度，而且其可靠性也得到很大的提高。由于AD8302具有卓越的幅相檢測功能，因此它必將得到廣泛應(yīng)用。 |
