高精度幅相檢測系統的設計
摘要:為了提高幅相檢測精度、簡(jiǎn)化電路、擴展頻率范圍,設計了一種基于A(yíng)D8302高精度幅度相位檢測系統。通過(guò)分析AD8302的特點(diǎn)以及工作原理,提出了幾種提高相位檢測精度的方法,并設計采用AD8302、DDS和單片機組成高精度幅相檢測系統,成功地解決了AD8302相位檢測過(guò)程中存在的二值性、非線(xiàn)性、移相以及校準問(wèn)題,實(shí)現兩路模擬輸入信號的相位差和幅度差的精確測量。測試結果表明基于A(yíng)D8302的幅相檢測系統具有精度高、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:AD8302;幅相檢測;相位差;DDS;移相
由于傳統的數字或模擬幅度相位檢測方法電路復雜,易受干擾測量精度低,而且適用的頻率范圍窄,只能測量中低頻信號,因此研究出一種電路簡(jiǎn)單、測量精度高、測量頻帶寬的新型幅相檢測方法就具有很重要的意義。文中設計了一種基于A(yíng)D8302的高精度幅相檢測系統,可精確測量?jì)蓚€(gè)獨立的射頻、中頻或低頻信號的幅度相位差,測量精度高,可廣泛用于在信號變換、信息采集、控制以及通信等領(lǐng)域。
1 AD8302工作原理
AD8302是ADI公司推出的用于RF/IF幅度和相位測量的首款單片集成電路,它能同時(shí)測量從低頻到2.7 GHz頻率范圍內兩輸入信號之間的幅度比和相位差。AD8302主要由精密匹配的兩個(gè)寬帶對數放大器、一個(gè)相位檢測器、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組成,其功能結構框圖如圖1所示。AD8302之所以能進(jìn)行幅度和相位差的精確測量主要是由于其內部的兩個(gè)寬帶對數放大器,每一個(gè)寬帶對數放大器都由6個(gè)10 dB增益級串聯(lián)而成,6個(gè)增益級都帶有7個(gè)輔助濾波器,這樣的結構使它具有的對數的壓縮功能,可以將寬頻帶的兩個(gè)輸入電壓變?yōu)檎瓗У姆重惪潭容敵?,從而?shí)現了對兩個(gè)輸入信號增益的測量。測量后的結果是將輸入信號的相位差變換為電壓輸出,范圍是0~1.8V,幅度之比也變換為相應的電壓輸出。
AD8302通過(guò)精密匹配的2個(gè)寬帶對數放大器來(lái)實(shí)現對2個(gè)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:
式中:VinA為A通道的輸入信號幅度;VinB為B通道的輸入信號幅度;Vslp為斜率;Vmag為幅度比較輸出;φ(VinA)為A通道的輸入信號相位;φ(VinB)為B通道的輸入信號相位;Vφ為斜率;Vphs為相位比較輸出。
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