本文介紹了RF/IF幅度和相位測量芯片AD8302的功能及特點，并給出了此芯片和89C51單片機組成的幅相檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案
AD8302簡介
AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位測量的單片集成電路，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等部分組成，能同時測量從低頻到2.7GHz頻率范圍內(nèi)的兩輸入信號之間的幅度比和相位差，可應用于RF/IF功率放大器線性比的測量、RF功率的精確控制、駐波比測量及遠程系統(tǒng)的監(jiān)視和診斷等。AD8302引腳如圖1所示。
圖1 AD8302引腳圖
AD8302主要有測量、控制器和電平比較器三種工作方式，但其主要的功能是測量幅度和相位。AD8302通過兩個寬度對數(shù)檢波器使幅度測量范圍可達60dB，獨立的相位檢測器檢測范圍可達180°。其幅度、相位測量方程式為
VMAG=VSLPLOG(VINA/VINB)+VCP
VPHS=VΦ[Φ(VINA)-Φ(VINB)] +VCP
當芯片輸出引腳VMAG和VPHS直接跟芯片反饋設(shè)置輸入引腳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)為10mV/度，中心點為900mV)。另外測量模式下，工作斜率VMAG、VΦ和中心點可以通過引腳MSET和PSET的分壓加以修改。
幅相檢測
AD8302的輸入信號范圍為－60～0dBm(50Ω系統(tǒng))，輸入信號范圍為低頻到2.7GHz,輸入必須經(jīng)AC耦合，耦合電容根據(jù)輸入信號的頻率范圍合理設(shè)置。本文通過AD8302測量兩路高頻信號（3～30MHz）的幅度和相位，耦合電容選擇0.1μF。輸出幅相電壓經(jīng)精密放大器MAX4108放大到2倍，形成0～3.6V的電壓信號，然后送到A/D轉(zhuǎn)換器件，因本系統(tǒng)需A/D轉(zhuǎn)換速率要求不高，而因為兩路信號的幅度比VINA/VINB＝10LSB，所以對ADC的精度要求較高，幅度和相位轉(zhuǎn)換通過模擬開關(guān)CD4051輪流進行，選用12位A/D積分轉(zhuǎn)換器ICL7109。AD8302的電路圖如圖2所示。
圖2 AD8302連接圖
圖2中兩路射頻信號首先經(jīng)電阻衰減網(wǎng)絡(luò)衰減16dB，然后經(jīng)電容耦合輸入到AD8302中，C5和C6分別構(gòu)成幅度和相位輸出信號的低通濾波器，電位器R18和R19可對輸出進行調(diào)零。
單片機選用89C51，晶振選擇 11.0592MHz,系統(tǒng)復位和看門狗電路通過MAX813L實現(xiàn)。系統(tǒng)上電時MAX813L提供一個200ms的脈沖復位信號，如果其WDI監(jiān)視引腳每隔1.5s無變化，MAX813L便使系統(tǒng)復位。單片機通過定時器1中斷實現(xiàn)WDI(單片機P1.2腳)翻轉(zhuǎn)，通過P2.0和P2.1位選A/D轉(zhuǎn)換后的低8位或高4位數(shù)據(jù)。ICL7109的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)輸出信號STATUS經(jīng)一電容接外部中斷0，在中斷處理子程序中讀取數(shù)據(jù)。幅相的選擇通過P1.0和P1.1實現(xiàn)，二者的轉(zhuǎn)換通過定時器0中斷實現(xiàn)。電路連接如圖3所示。ICL7109時鐘電路選擇晶體振蕩器，為了使電路具有抗50Hz串模干擾能力，A/D轉(zhuǎn)換應選擇積分時間（2048個時鐘數(shù)）等于50Hz的整數(shù)倍，系統(tǒng)選擇 3.58MHz晶振。基準電壓選擇AD8302的1.8V電壓基礎(chǔ)輸出，這樣，模擬輸入經(jīng)MAX4108放大2倍后滿足滿度輸出。另外，ICL7109的積分電阻RINT、積分電容CINT、自動調(diào)零電容CAZ及基準電容CREF都需要合理設(shè)置。
圖3 89C51與ICL7109接口電路圖
系統(tǒng)電源電路如圖4所示，因放大器MAX4108和ICL7109都需要－5V電壓，通過＋5V～－5V的電源極性變換器ICL7660實現(xiàn)－5V輸出，同時為減小電源對電路的干擾及地彈噪聲，各電源應通過電容合理去耦。
圖4 電源電路
總結(jié)
AD8302將測量幅度和相位的能力集中在一塊集成電路內(nèi)，使原本十分復雜的幅相檢測系統(tǒng)的設(shè)計簡化，而且系統(tǒng)性能得到提高。據(jù)此設(shè)計的多路幅相檢測電路在試驗中性能良好。
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