AD8302在幅相檢測系統中的應用(圖)

　　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的設計方案

　　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的監視和診斷等。AD8302引腳如圖1所示。

　　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

　　V_MAG=V_SLPLOG(V_INA/V_INB)+V_CP
　　V_PHS=V_Φ[Φ(V_INA)-Φ(V_INB)] +V_CP

　　當芯片輸出引腳V_MAG和V_PHS直接跟芯片反饋設置輸入引腳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為30mV/dB，精確相位測量比例系數為10mV/度，中心點為900mV)。另外測量模式下，工作斜率V_MAG、V_Φ和中心點可以通過引腳MSET和PSET的分壓加以修改。

　　AD8302的輸入信號范圍為－60～0dBm(50Ω系統)，輸入信號范圍為低頻到2.7GHz,輸入必須經AC耦合，耦合電容根據輸入信號的頻率范圍合理設置。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轉換器件，因本系統需A/D轉換速率要求不高，而因為兩路信號的幅度比V_INA/V_INB＝10LSB，所以對ADC的精度要求較高，幅度和相位轉換通過模擬開關CD4051輪流進行，選用12位A/D積分轉換器ICL7109。AD8302的電路圖如圖2所示。

　　圖2中兩路射頻信號首先經電阻衰減網絡衰減16dB，然后經電容耦合輸入到AD8302中，C5和C6分別構成幅度和相位輸出信號的低通濾波器，電位器R18和R19可對輸出進行調零。

　　單片機選用89C51，晶振選擇 11.0592MHz,系統復位和看門狗電路通過MAX813L實現。系統上電時MAX813L提供一個200ms的脈沖復位信號，如果其WDI監視引腳每隔1.5s無變化，MAX813L便使系統復位。單片機通過定時器1中斷實現WDI(單片機P1.2腳)翻轉，通過P2.0和P2.1位選A/D轉換后的低8位或高4位數據。ICL7109的轉換結束狀態輸出信號STATUS經一電容接外部中斷0，在中斷處理子程序中讀取數據。幅相的選擇通過P1.0和P1.1實現，二者的轉換通過定時器0中斷實現。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轉換應選擇積分時間（2048個時鐘數）等于50Hz的整數倍，系統選擇 3.58MHz晶振。基準電壓選擇AD8302的1.8V電壓基礎輸出，這樣，模擬輸入經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、自動調零電容CAZ及基準電容CREF都需要合理設置。

　　系統電源電路如圖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－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。

　　AD8302將測量幅度和相位的能力集中在一塊集成電路內，使原本十分復雜的幅相檢測系統的設計簡化，而且系統性能得到提高。據此設計的多路幅相檢測電路在試驗中性能良好。