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(多图) 基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统设计

来源:国外电子元器件/河北科技大学 沙占友?? 刘阿芳?? 王科?? 2006年09月13日 ?? 收藏0
输入电压的分贝比。
??????
?????? 测量增益时,分别用UINA和UINB来代替UIN、UZ、AD8302的输出就变成
?????? 基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统设计图示

??? 式中,UINA和UINB为2路输入电压,UMAG为增益输出电压,与信号电平的差值相对应。

?????? 相位差输出电压的表达式为
????? 基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统设计图示

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??? 式中,Uψ为相位差斜坡电压,单位是mV/度;ψ为每个信号的相位,单位是度。相位检波器具有180°的相位差范围。该相位差范围既可以是 0°~+180°(以90°为中心),也可以是0°~-180°(以-90°为中心)。根据AD8302的相位差响应特性曲线在0°~-180°和在 0°~+180°时的斜率不同,即可判定2个被测信号的相位差为正或者

为负。

??????? 在处理射频系统时经常要用到史密斯(Smith)圆图,它是计算传输线阻抗的重要工具。史密斯圆图是由许多圆周交织而成的。利用它,不做任何计算即可得到 1个复杂系统的匹配阻抗,唯一要做的是沿着圆周线读取并跟踪数据。所有的圆周只有1个公共交点(公切点),每个圆周对应于1个阻抗值。AD8302在 100MHz-3GHz的频率范围内,每个输入端阻抗的史密斯圆图如图2所示。终端电阻器RT的阻值由下式确定:

??? 基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统设计图示

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??? 式中,RIN为输入电阻,RS为电源内阻。

史密斯(Smith)圆图

4 宽频带相位差测量系统的电路设计

4.1 宽频带相位差测量系统

??????? AD8302的典型应用电路如图3所示,R1和R2为输入端电阻器。R3为UREF输出端的负载。C1和C4为交流输入的耦合电容器,C2和C3为滤波电容器,C5和C6为电源退耦电容器。S1为增益测量模块/比较器模式选择开关,将S1拨至a挡时选择增益测量模式;拨至b挡时进入比较器模式,MSET端接设定电压。S2为相位差测量模式/比较器模式选择开关,将S2拨至a挡时选择相位差测量模式;拨至b挡时工作在比较器模式,PSET端接设定电压。

AD8302的典型应用电路

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4.2 宽频带相位差/频率测量系统

??????? 宽频带相位差及频率测量系统的电路框图如图4所示。2路相位信号U1、U2分别送至AD8302的A通道和B通道,AD8302测出的相位差信号再送给由 MC14433型单片A/D转换器构成的31/2位数字电压表。MC14433通过段译码驱动器(CD4511)和位驱动器(MC1413)驱动31/2 位共阴极LED数码管,直接显示被测相位差。测量相位差的范围是0°-180°,分辨率达0.1°。

宽频带相位差及频率测量系统的电路框图

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??? 测频电路采用ICM7226B型单片8位10MHz通用频率计数器,配置少量外围元件即可准确测量频率和周期,它还能测量频率比、时间间隔及累计数。该频率计数器具有自校准功能。测量范围是0MHz-10MHz,最高分辨率可达0.000 1Hz。
???
???? MC14433和ICM7226B输出的BCD码送至89C51型单片机进行数据处理。为简化电路,还可选用带1O位ADC的PIC16F874型单片机。PIC16F874是美国微科技(Microchip)公司生产的高性价比8位单片机,内含8路逐次逼近式10位A/D转换器,这里仅用其中1 路。

4.3 反射计电路

???????? 用AD8302还可构成反射计(Reflect Meter),通过测量入射到负载的信号和从负载反射的信号的增益及相位差,最终计算出反射系数γ。反射系数的计算公式为
???? 基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统设计图示
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??? 式中,ZL是用复数表示的负载阻抗,Z0是系统的特征阻抗。反射系数常常用来计算阻抗失配程度及驻波比(SWR)。反射系数通常用分贝表示。
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单片? 宽频带? 相位差? 测量?

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