信號(hào)檢測(cè)電路用于檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)后其幅度和相位的變化規(guī)律。被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅度是指被測(cè)電路接收端信號(hào)相對(duì)于信號(hào)源輸出的增益，而相位是指兩者的相位差值。信號(hào)檢測(cè)電路的作用在于檢測(cè)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅度和相位差，并轉(zhuǎn)換為可以被DSP接收的數(shù)字量。

4.1方案設(shè)計(jì)

對(duì)幅度和相位的檢測(cè)，既可以采用數(shù)字的方法，也可采用模擬的方法。采用數(shù)字的方法一般要先通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)軟件對(duì)增益和相位進(jìn)行檢測(cè)，但由于信號(hào)頻率最高達(dá)10MHz，所以該方法要求高速ADC，而且由于被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入信號(hào)幅度達(dá)60dB，這樣就要求ADC的分辨率至少在14位以上，顯然難以實(shí)現(xiàn)，因此該方法不能采用。

采用模擬方法有多種實(shí)現(xiàn)方式。如可以使用模擬乘法器，其原理是把被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出信號(hào)模擬相乘，則增益信息在模擬乘法器輸出信號(hào)的直流分量上，相位信息在模擬乘法器的交流分量上，該方法抗干擾能力差，要對(duì)模擬乘法器的輸出信號(hào)進(jìn)行直流和交流檢波，必然產(chǎn)生損耗，不能達(dá)到很高的精度。在本系統(tǒng)中采用專(zhuān)用的增益相位檢測(cè)器件——AD8302 [25]，比用多個(gè)器件進(jìn)行檢測(cè)準(zhǔn)確度高，有較強(qiáng)的抗干擾能力，并易于控制。

由于增益相位檢測(cè)器AD8302要求被檢測(cè)的兩路信號(hào)功率在-60dBm~0dBm范圍內(nèi)，為防止損壞器件，需對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行功率調(diào)整，本系統(tǒng)使用了易于數(shù)字控制增益的可控增益放大器AD8369和對(duì)數(shù)放大器AD8307構(gòu)成一個(gè)反饋系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。對(duì)數(shù)放大器AD8307可以對(duì)信號(hào)的幅度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)被檢測(cè)到的幅度范圍，系統(tǒng)調(diào)整可控增益放大器AD8369的放大倍數(shù)，使增益相位檢測(cè)器AD8302能夠有效地對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的增益和相位進(jìn)行檢測(cè)。

將模擬增益和相位檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的方法是采用ADC，由于檢測(cè)結(jié)果是個(gè)慢變信號(hào)，因此對(duì)ADC的速度要求較低，本系統(tǒng)中具有3路模擬量要轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，因此選用了多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器件——ADS8364，該器件為16位ADC，內(nèi)部具有相互獨(dú)立的6個(gè)ADC，可以對(duì)6路模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，每個(gè)ADC的轉(zhuǎn)換頻率為250KHz，內(nèi)部有2.5V參考電壓，并有輸出數(shù)據(jù)緩沖，可支持多種工作模式。

另外，由于AD8302檢測(cè)的相位是0~180度之間，不能給出相位是超前還是滯后，所以需要相位極性判斷電路對(duì)相位進(jìn)行判斷，其電路主要由分頻器電路、施密特觸發(fā)器、D觸發(fā)器等組成。

信號(hào)檢測(cè)電路的硬件設(shè)計(jì)方案如圖4-1所示。


信號(hào)檢測(cè)電路的硬件設(shè)計(jì)方案


圖中，參考信號(hào)來(lái)自?huà)哳l信號(hào)源，實(shí)際取自DDS的輸出端，這樣可以減小該信號(hào)功率的變化范圍。輸入信號(hào)是被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8364的輸出和D觸發(fā)器的輸出接到DSP的數(shù)據(jù)線(xiàn)上。

4.2檢波與鑒相電路

這部分電路是把被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠡蛩p，再對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行幅度和相位差檢測(cè)。

放大或衰減功能由可控增益放大器實(shí)現(xiàn)，幅度和相位的檢測(cè)直接由AD8302來(lái)完成，相位極性的判斷由D觸發(fā)器給出。

4.2.1增益相位檢測(cè)芯片AD8302

AD8302是ADI公司生產(chǎn)的帶寬達(dá)2.7GHz的增益相位檢測(cè)器，內(nèi)部具有兩個(gè)對(duì)數(shù)放大器和一個(gè)相位檢測(cè)器，輸入信號(hào)功率范圍為-60dBm~0dBm（50系統(tǒng)），AD8302把兩輸入信號(hào)幅度之比（即增益）轉(zhuǎn)化為電壓輸出，其范圍為0~1.8V，表示增益范圍為-30dB~+30dB，兩輸入信號(hào)的相位差也轉(zhuǎn)化為電壓輸出，其范圍為0~1.8V，可表示兩信號(hào)的相位差為180度.其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。

AD8302內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖4-2中的引腳MFLT為增益電壓輸出的低通濾波引腳，常在該引腳加濾波電容，本系統(tǒng)中采用0.01μF的濾波電容。引腳OFSA與OFSB用于為對(duì)數(shù)放大器提供偏移補(bǔ)償電容，COMM為器件公用模擬地。


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