一種高精度RF信號幅相檢測電路的設計

一、引言

在實(shí)際的RF 電路設計中，經(jīng)常會(huì )遇到檢測兩個(gè)信號之間的幅度比（增益）和相位差的 問(wèn)題，這也是研究網(wǎng)絡(luò )相頻特性中不可缺少的重要方面。在某些特殊領(lǐng)域，尤其是在一個(gè)精 確的窄頻段內來(lái)進(jìn)行測量的要求下，這種電路設計更是有著(zhù)重要的意義。本文設計了一種基 于BESSEL 帶通濾波器和AD8302 芯片 [1] 的幅相檢測電路，并對四階BESSEL 帶通濾波器進(jìn)行 了仿真，在仿真的基礎上分析了AD8302 芯片的檢測原理和對結果的分析。

二、方案選擇

由于傳統的幅相檢測電路需要采用多個(gè)中小規模集成電路,不僅電路復雜,精度低,而 且適用的頻率范圍窄,只能測量低頻或中頻信號。再加上RF 電路中的輸入信號中包含著(zhù)功率 源產(chǎn)生的高次諧波和空間多種電磁波的干擾，可能會(huì )產(chǎn)生情況不明的干擾信號。這些信號顯 然對有用信號會(huì )產(chǎn)生十分不利的干擾，需要一個(gè)帶通濾波器來(lái)把其濾除掉，只留下有用的信 號。因此，我們采用帶通濾波器和AD8302 芯片相結合的設計方案。

本文選擇的濾波器是BESSEL 帶通濾波器，具有最窄過(guò)渡帶；在通帶內時(shí)延均衡，電路 所用的階數最少；在實(shí)際的應用中電路容易調整；由于所有的節點(diǎn)諧振在相同的頻率上，調 諧比較簡(jiǎn)單；從經(jīng)濟性和制造容易程度來(lái)考慮，電容耦合電路最合適，而用Bessel 函數設 計的濾波器正是電容耦合電路，故采用Bessel 函數進(jìn)行濾波器的設計。再利用美國ADI 公 司推出的AD8302 RF/IF 幅相檢測芯片來(lái)對濾波后的信號進(jìn)行幅相檢測，以達到滿(mǎn)足設計精 度的要求。方案設計框圖如圖1：

三、BESSEL 帶通濾波器的設計

BESSEL 帶通濾波器的設計有著(zhù)固有的步驟和方法 [2] ，本文的設計選擇了在RF 電路中最 常用的工作頻率13.56MHz 為例，來(lái)說(shuō)明這種濾波器的可行性和通用性。為了盡可能大的濾 除干擾信號，把帶通濾波器的帶寬設置在3dB 處為± 1.5MHz；并用PSPICE 進(jìn)行了仿真 [3] 。 其設計步驟如下：

1、根據貝塞爾濾波器頻率響應特性圖可查知 [4] ，該帶通濾波器指標用一個(gè) 4 階 Bessel 函數就可以滿(mǎn)足本文設計要求。