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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)學表達式為： 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)的性能水平進行精確監(jiān)測和校準，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測量任意負載的矢量反射系數(shù) AD8302可用于測量相對于某一負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為負載復阻抗，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載阻抗的應(yīng)用中是非常有用的。因為變化的負載阻抗可能導致系統(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。 |
