摘要：本文介紹了用于RF/IF幅度和相位測量的新型芯片AD8302的功能及特點(diǎn),并給出了此芯片在實(shí)際工作中的兩種典型應(yīng)用。關(guān)鍵詞：幅度;相位;測量引言AD8302是ADI公司2001年底推出的用于RF/IF幅度和相位測量的首款單片集成電路,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。該器件將精密
摘 要： 本文介紹了用于
RF/IF幅度和相位測量的新型芯片AD8302的功能及特點(diǎn),并給出了此芯片在實(shí)際工作中的兩種典型應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 幅度;相位;測量
引言
AD8302是
ADI公司
2001年底推出的用于RF/IF幅度和相位測量的首款單片集成電路,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。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,幅度測量的動態(tài)范圍擴(kuò)展到60
dB,而相位測量范圍可達(dá)180度。
AD8302工作原理
AD8302幅度和相位測量原理
AD8302幅度和相位測量原理是基于對數(shù)放大器具有對數(shù)壓縮的功能,一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
(1)
其中,Vin為輸入電壓,Vz為截距,VSLP為斜率。
AD8302正是利用上述原理,通過精密匹配的兩個寬帶對數(shù)檢波器來實(shí)現(xiàn)對兩輸入通道信號的幅度和相位測量,其幅度和相位測量方程式為：
(2)
(3)
其中,為A通道的輸入信號幅度,為B通道的輸入信號幅度,為斜率,為幅度比較輸出;為A通道的輸入信號相位,為B通道的輸入信號相位,為斜率,為相位比較輸出。
AD8302測量工作模式
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。如圖1所示,當(dāng)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(rèn)的斜率和中心點(diǎn)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)。另外測量模式下,工作斜率和中心點(diǎn)可以通過引腳MSET和PSET的分壓加以修改。
在低頻條件下,幅度和相位測量方程式為：
(4)
(5)
(6)
其中：PINA和PINB是
功率(單位為dBm),在指定的參考阻抗下,它們可以與VINA和VINB(單位為V)等價。對于幅度測量方程,RFISLP代表斜率為600mV/度或30mV/dB,中心點(diǎn)900mV代表0dB增益, -30dB～+30dB的增益范圍對應(yīng)于0V～1.8V的輸出電壓范圍。對于相位測量方程,RFIΦ代表斜率為10mV/度,中心點(diǎn)900mV對應(yīng)90度,0~180度的相位范圍對應(yīng)于1.8V～0V的輸出電壓范圍。默認(rèn)測量模式下的幅度和相位的理想響應(yīng)特性曲線如圖2,3所示。
典型應(yīng)用
由于AD8302將測量幅度和相位的能力集中在一塊集成電路內(nèi),所以由它構(gòu)成的系統(tǒng)能精確判斷信號的純度,并對系統(tǒng)性能水平進(jìn)行精確監(jiān)測和校準(zhǔn)。目前它可以廣泛應(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(yuǎn)程系統(tǒng)的監(jiān)視和診斷等方面,下面介紹兩種典型的應(yīng)用。
AD8302測量放大器或混頻器的插入損耗和相位
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。如圖4所示,通過定向耦合器DCB或DCA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。通過對AD8302動態(tài)范圍的討論,對于50歐姆系統(tǒng)而言,其兩通道最佳點(diǎn)位于POPT=-30dBm處,為了達(dá)到最佳點(diǎn),耦合系數(shù)和衰減因子由下式可得：
(7)
(8)
其中,和為耦合系數(shù),LA和LB為衰減因子,GAINNOM為放大器額定增益。
AD8302測量對任意負(fù)載的矢量
反射系數(shù)
