AD8302在幅相检测系统中的应用

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AD8302在幅相检测系统中的应用

本文介绍了RF/IF幅度和相位测量芯片AD8302的功能及特点，并给出了此芯片和89C51单片机组成的幅相检测系统的设计方案
AD8302简介
AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位测量的单片集成电路，主要由精密匹配的两个宽带对数检波器、一个相位检波器、输出放大器组、一个偏置单元和一个输出参考电压缓冲器等部分组成，能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内的两输入信号之间的幅度比和相位差，可应用于RF/IF功率放大器线性比的测量、RF功率的精确控制、驻波比测量及远程系统的监视和诊断等。AD8302引脚如图1所示。

图1 AD8302引脚图

AD8302主要有测量、控制器和电平比较器三种工作方式，但其主要的功能是测量幅度和相位。AD8302通过两个宽度对数检波器使幅度测量范围可达60dB，独立的相位检测器检测范围可达180°。其幅度、相位测量方程式为
VMAG=VSLPLOG(VINA/VINB)+VCP
VPHS=VΦ[Φ(VINA)-Φ(VINB)] +VCP
当芯片输出引脚VMAG和VPHS直接跟芯片反馈设置输入引脚MSET和PSET相连时，芯片的测量模式将工作在默认的斜率和中心点上(精确幅度测量比例系数为30mV/dB，精确相位测量比例系数为10mV/度，中心点为900mV)。另外测量模式下，工作斜率VMAG、VΦ和中心点可以通过引脚MSET和PSET的分压加以修改。
幅相检测
AD8302的输入信号范围为－60～0dBm(50Ω系统)，输入信号范围为低频到2.7GHz,输入必须经AC耦合，耦合电容根据输入信号的频率范围合理设置。本文通过AD8302测量两路高频信号（3～30MHz）的幅度和相位，耦合电容选择0.1μF。输出幅相电压经精密放大器MAX4108放大到2倍，形成0～3.6V的电压信号，然后送到A/D转换器件，因本系统需A/D转换速率要求不高，而因为两路信号的幅度比VINA/VINB＝10LSB，所以对ADC的精度要求较高，幅度和相位转换通过模拟开关CD4051轮流进行，选用12位A/D积分转换器ICL7109。AD8302的电路图如图2所示。

图2 AD8302连接图

图2中两路射频信号首先经电阻衰减网络衰减16dB，然后经电容耦合输入到AD8302中，C5和C6分别构成幅度和相位输出信号的低通滤波器，电位器R18和R19可对输出进行调零。
单片机选用89C51，晶振选择   11.0592MHz,系统复位和看门狗电路通过MAX813L实现。系统上电时MAX813L提供一个200ms的脉冲复位信号，如果其WDI监视引脚每隔1.5s无变化，MAX813L便使系统复位。单片机通过定时器1中断实现WDI(单片机P1.2脚)翻转，通过P2.0和P2.1位选A/D转换后的低8位或高4位数据。ICL7109的转换结束状态输出信号STATUS经一电容接外部中断0，在中断处理子程序中读取数据。幅相的选择通过P1.0和P1.1实现，二者的转换通过定时器0中断实现。电路连接如图3所示。ICL7109时钟电路选择晶体振荡器，为了使电路具有抗50Hz串模干扰能力，A/D转换应选择积分时间（2048个时钟数）等于50Hz的整数倍，系统选择   3.58MHz晶振。基准电压选择AD8302的1.8V电压基础输出，这样，模拟输入经MAX4108放大2倍后满足满度输出。另外，ICL7109的积分电阻RINT、积分电容CINT、自动调零电容CAZ及基准电容CREF都需要合理设置。

图3 89C51与ICL7109接口电路图

系统电源电路如图4所示，因放大器MAX4108和ICL7109都需要－5V电压，通过＋5V～－5V的电源极性变换器ICL7660实现－5V输出，同时为减小电源对电路的干扰及地弹噪声，各电源应通过电容合理去耦。

图4 电源电路

总结
AD8302将测量幅度和相位的能力集中在一块集成电路内，使原本十分复杂的幅相检测系统的设计简化，而且系统性能得到提高。据此设计的多路幅相检测电路在试验中性能良好。