本文介紹了RF/IF幅度和相位測(cè)量芯片AD8302的功能及特點(diǎn)，并給出了此芯片和89C51單片機(jī)組成的幅相檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

AD8302簡介

AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位測(cè)量的單片集成電路，主要由精密匹配的兩個(gè)寬帶對(duì)數(shù)檢波器、一個(gè)相位檢波器、輸出放大器組、一個(gè)偏置單元和一個(gè)輸出參考電壓緩沖器等部分組成，能同時(shí)測(cè)量從低頻到2.7GHz頻率范圍內(nèi)的兩輸入信號(hào)之間的幅度比和相位差，可應(yīng)用于RF/IF功率放大器線性比的測(cè)量、RF功率的精確控制、駐波比測(cè)量及遠(yuǎn)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(cè)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(cè)量幅度和相位。AD8302通過兩個(gè)寬度對(duì)數(shù)檢波器使幅度測(cè)量范圍可達(dá)60dB，獨(dú)立的相位檢測(cè)器檢測(cè)范圍可達(dá)180°。其幅度、相位測(cè)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(dāng)芯片輸出引腳V_MAG和V_PHS直接跟芯片反饋設(shè)置輸入引腳MSET和PSET相連時(shí)，芯片的測(cè)量模式將工作在默認(rèn)的斜率和中心點(diǎn)上(精確幅度測(cè)量比例系數(shù)為30mV/dB，精確相位測(cè)量比例系數(shù)為10mV/度，中心點(diǎn)為900mV)。另外測(cè)量模式下，工作斜率V_MAG、V_Φ和中心點(diǎn)可以通過引腳MSET和PSET的分壓加以修改。

幅相檢測(cè)

AD8302的輸入信號(hào)范圍為－60～0dBm(50Ω系統(tǒng))，輸入信號(hào)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(hào)的頻率范圍合理設(shè)置。本文通過AD8302測(cè)量兩路高頻信號(hào)（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(hào)，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?yàn)閮陕沸盘?hào)的幅度比V_INA/V_INB＝10LSB，所以對(duì)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(jìn)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(hào)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(hào)的低通濾波器，電位器R18和R19可對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)零。

單片機(jī)選用89C51，晶振選擇   11.0592MHz,系統(tǒng)復(fù)位和看門狗電路通過MAX813L實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)上電時(shí)MAX813L提供一個(gè)200ms的脈沖復(fù)位信號(hào)，如果其WDI監(jiān)視引腳每隔1.5s無變化，MAX813L便使系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)通過定時(shí)器1中斷實(shí)現(xiàn)WDI(單片機(jī)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(hào)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(shí)現(xiàn)，二者的轉(zhuǎn)換通過定時(shí)器0中斷實(shí)現(xiàn)。電路連接如圖3所示。ICL7109時(shí)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(yīng)選擇積分時(shí)間（2048個(gè)時(shí)鐘數(shù)）等于50Hz的整數(shù)倍，系統(tǒng)選擇   3.58MHz晶振?；鶞?zhǔn)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(dòng)調(diào)零電容CAZ及基準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)－5V輸出，同時(shí)為減小電源對(duì)電路的干擾及地彈噪聲，各電源應(yīng)通過電容合理去耦。

圖4 電源電路

總結(jié)

AD8302將測(cè)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(fù)雜的幅相檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡化，而且系統(tǒng)性能得到提高。據(jù)此設(shè)計(jì)的多路幅相檢測(cè)電路在試驗(yàn)中性能良好。