基与AD8302的C 波段鉴相器设计

刘聪　李少甫

摘要：为解决C波段功率合成中相位测量的问题， 该文介绍了一种用于RF/IF幅度和相位测量的AD8302芯片， 并利用它的鉴相功能实现了一款C波段的鉴相器的设计.首先采用前端变频电路将信号频率变换到AD8302可以处理范围内，然后利用AD8302进行相位差的测量.测试结果与芯片说明手册的鉴相结果相吻合。

关键词：AD8302；相位测量；鉴相器；变频电路；低通滤波电路

中图分类号：TP331 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2530-03

Abstract： In order to detect the phase difference between the C band microwaves which we need to do power combining， the paper introduces the chip AD8302 which usually be used to measure the gain/loss and phase in RF/IF system. Then the paper reports the design of a C band phase detector that based on the phase measurement function of AD8302. First， the front-end of frequency conversion circuit is introduced， it converts the C band input microwaves to appropriate frequency that can be processed directly in AD8302. Then， AD8302 module measures the phase difference. The last， the measurement result well agrees with the datasheet of the chip.

Key words： AD8302； phase measurement； phasedetector； frequency conversion circuit； low-pass filter circuit

微波相位的测量，几乎是随着军事无线电和广播通信事业的发展而迅速发展起来的[1]。近些年来，由于微波固态器件的使用越来越频繁，功率合成技术在导航和通讯中的各个应用部件间的使用也相当的多，使得微波相位测量变得更加重要。相位差检测的方法有传统的I/Q测量法等[2]， 随着数字化技术的进步与发展，很多数字化的算法也被引入到相位测量的技术中来。该文所要测量的信号处于C波段，中心频率5.8GHz，带宽400M左右。为解决C波段微波功率合成中的鉴相问题，综合考虑测量的精度、稳定度以及成本，该文利用模拟乘法器芯片AD8302设计了一套可用于检测C波段微波相位差的测相系统[3-4]。

1 AD8302介绍

AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位测量的单片集成电路，主要由精密匹配的两个宽带对数检波器、一个相位检波器、输出放大器组、一个偏置单元和一个输出参考电压缓冲器等部分组成，能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内的两输入信号之间的幅度比和相位差[5]。在进行幅度测量时，其动态范围可扩展到60dB，而相位测量范围可达到180度。理想的相位差测量曲线，当两路信号同相时，电压输出为1.8V，其余的电压输出对应为两路信号的相位差，如900mV即可对应正2 变频前端设计

因所待测信号的中心频率为5.8GHz， 因此需要进行变频处理到合适的工作频段进行测量，设计思路为电路由本振电路、本振监测电路、本振低通滤波电路、本振功分电路、变频电路、中频低通滤波电路等部分构成。

本振监测电路采用微带线制作的平行线耦合电路，耦合度为20dBm. 本振低通滤波电路采用9阶Butterworth低通支线微带电路，设计在电路板上。其目的是滤除本振的高次谐波，其幅频特性如图5所示。二功分电路采用Wilkinson功分微带电路，设计在电路板上。

变频电路采用Hittite的Hmc219电路，其RF和本振输入频率范围4.5GHz到9GHz，在本振输入功率13dBm非线性1dB压缩功率可达10dBm，中频输出频率范围DC到2.5GHz，变频损耗8.5dB左右，本振与RF之间的隔离度25dB左右。Hmc219是双平衡混频器，对带外谐波有较强的抑制。

待测信号经过前端变频后，得到频率约500M左右的中频信号。为了滤除高次谐波，设计了一个6阶Butterworth低通支线微带电路。

1）给鉴相位器供电后（根据采用的电源芯片，5～7V电压较为合适），检查鉴相器的工作情况，在本振监测端口接入频谱仪，VPHS相位差电压输出端口接入示波器，参考电压用万用表量测应当为1.8V。

2）首先应当对移相器进行标定，这样才能准确的进行测量，同时能排除移相器可能存在的非线性因素对测量带来的影响，利用网络分析仪对移相器进行标定。用标定好的移相器进行测量，这样在测试过程中可以知道相位的具体变化范围并对最后测得的数据曲线做相应的处理，才能反映真实的相位差同鉴相器输出电压的对应关系。

3）测量时利用二功分得到同频同相位的两路微波信号，其中B路信号经过移相器调节与A路信号产生相位差，AB路信号分别送入鉴相器的输入端。示波器显示出两路信号的相对相位差。调节移相器使得输出电压从10mV左右增加到1.8V再降低到10mV左右，每移动一点相位便记录对应的输出电压，详细记录测得的数据以便绘制相位差和输出电压的关系曲线同器件手册的理想曲线进行对比。

4 结论

本文利用AD8302做为鉴相单元设计了一款用于C波段的鉴相器。因采用了集成电路的形式，本系统可靠性高，成本较低，电路比较简单，并且测量精度比较高。已经在工程中获得了实际的运用。

参考文献：

[1] 潘健，李少甫，蔡文新.S波段短脉冲鉴相器的研究与设计[J].电视技术，2011（11）：47-49.

[2] 刘一蕾，王光伟，等.I/Q方法用于高频信号鉴相[J].高能物理与核物理，2006（8）.

[3] 郑珍，王海，周渭，等.AD8302型相位差测量系统的设计[J].电子科技，2005（11）：48-52.

[4] 沙占友，刘阿芳，王科.基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统的设计[J].国外电子元器件，2006（1）：57-60.

[5] Analog D Inc.AD8302 LF-2.7GHz RF/IF Gain and Phase Detector [Z].2002.

[6] 李少甫，刘聪，李端，等.C波段高精度数字化鉴相器[J].无线电工程，2013（5）.54-57.

[7] 刘长军，黄卡玛，闫丽萍，等.射频通信电路设计[M].北京：科学出版社，2005.endprint

摘要：为解决C波段功率合成中相位测量的问题， 该文介绍了一种用于RF/IF幅度和相位测量的AD8302芯片， 并利用它的鉴相功能实现了一款C波段的鉴相器的设计.首先采用前端变频电路将信号频率变换到AD8302可以处理范围内，然后利用AD8302进行相位差的测量.测试结果与芯片说明手册的鉴相结果相吻合。

关键词：AD8302；相位测量；鉴相器；变频电路；低通滤波电路

中图分类号：TP331 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2530-03

Abstract： In order to detect the phase difference between the C band microwaves which we need to do power combining， the paper introduces the chip AD8302 which usually be used to measure the gain/loss and phase in RF/IF system. Then the paper reports the design of a C band phase detector that based on the phase measurement function of AD8302. First， the front-end of frequency conversion circuit is introduced， it converts the C band input microwaves to appropriate frequency that can be processed directly in AD8302. Then， AD8302 module measures the phase difference. The last， the measurement result well agrees with the datasheet of the chip.

Key words： AD8302； phase measurement； phasedetector； frequency conversion circuit； low-pass filter circuit

微波相位的测量，几乎是随着军事无线电和广播通信事业的发展而迅速发展起来的[1]。近些年来，由于微波固态器件的使用越来越频繁，功率合成技术在导航和通讯中的各个应用部件间的使用也相当的多，使得微波相位测量变得更加重要。相位差检测的方法有传统的I/Q测量法等[2]， 随着数字化技术的进步与发展，很多数字化的算法也被引入到相位测量的技术中来。该文所要测量的信号处于C波段，中心频率5.8GHz，带宽400M左右。为解决C波段微波功率合成中的鉴相问题，综合考虑测量的精度、稳定度以及成本，该文利用模拟乘法器芯片AD8302设计了一套可用于检测C波段微波相位差的测相系统[3-4]。

1 AD8302介绍

AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位测量的单片集成电路，主要由精密匹配的两个宽带对数检波器、一个相位检波器、输出放大器组、一个偏置单元和一个输出参考电压缓冲器等部分组成，能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内的两输入信号之间的幅度比和相位差[5]。在进行幅度测量时，其动态范围可扩展到60dB，而相位测量范围可达到180度。理想的相位差测量曲线，当两路信号同相时，电压输出为1.8V，其余的电压输出对应为两路信号的相位差，如900mV即可对应正2 变频前端设计

因所待测信号的中心频率为5.8GHz， 因此需要进行变频处理到合适的工作频段进行测量，设计思路为电路由本振电路、本振监测电路、本振低通滤波电路、本振功分电路、变频电路、中频低通滤波电路等部分构成。

本振监测电路采用微带线制作的平行线耦合电路，耦合度为20dBm. 本振低通滤波电路采用9阶Butterworth低通支线微带电路，设计在电路板上。其目的是滤除本振的高次谐波，其幅频特性如图5所示。二功分电路采用Wilkinson功分微带电路，设计在电路板上。

变频电路采用Hittite的Hmc219电路，其RF和本振输入频率范围4.5GHz到9GHz，在本振输入功率13dBm非线性1dB压缩功率可达10dBm，中频输出频率范围DC到2.5GHz，变频损耗8.5dB左右，本振与RF之间的隔离度25dB左右。Hmc219是双平衡混频器，对带外谐波有较强的抑制。

待测信号经过前端变频后，得到频率约500M左右的中频信号。为了滤除高次谐波，设计了一个6阶Butterworth低通支线微带电路。

1）给鉴相位器供电后（根据采用的电源芯片，5～7V电压较为合适），检查鉴相器的工作情况，在本振监测端口接入频谱仪，VPHS相位差电压输出端口接入示波器，参考电压用万用表量测应当为1.8V。

2）首先应当对移相器进行标定，这样才能准确的进行测量，同时能排除移相器可能存在的非线性因素对测量带来的影响，利用网络分析仪对移相器进行标定。用标定好的移相器进行测量，这样在测试过程中可以知道相位的具体变化范围并对最后测得的数据曲线做相应的处理，才能反映真实的相位差同鉴相器输出电压的对应关系。

3）测量时利用二功分得到同频同相位的两路微波信号，其中B路信号经过移相器调节与A路信号产生相位差，AB路信号分别送入鉴相器的输入端。示波器显示出两路信号的相对相位差。调节移相器使得输出电压从10mV左右增加到1.8V再降低到10mV左右，每移动一点相位便记录对应的输出电压，详细记录测得的数据以便绘制相位差和输出电压的关系曲线同器件手册的理想曲线进行对比。

4 结论

本文利用AD8302做为鉴相单元设计了一款用于C波段的鉴相器。因采用了集成电路的形式，本系统可靠性高，成本较低，电路比较简单，并且测量精度比较高。已经在工程中获得了实际的运用。

参考文献：

[1] 潘健，李少甫，蔡文新.S波段短脉冲鉴相器的研究与设计[J].电视技术，2011（11）：47-49.

[2] 刘一蕾，王光伟，等.I/Q方法用于高频信号鉴相[J].高能物理与核物理，2006（8）.

[3] 郑珍，王海，周渭，等.AD8302型相位差测量系统的设计[J].电子科技，2005（11）：48-52.

[4] 沙占友，刘阿芳，王科.基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统的设计[J].国外电子元器件，2006（1）：57-60.

[5] Analog D Inc.AD8302 LF-2.7GHz RF/IF Gain and Phase Detector [Z].2002.

[6] 李少甫，刘聪，李端，等.C波段高精度数字化鉴相器[J].无线电工程，2013（5）.54-57.

[7] 刘长军，黄卡玛，闫丽萍，等.射频通信电路设计[M].北京：科学出版社，2005.endprint

摘要：为解决C波段功率合成中相位测量的问题， 该文介绍了一种用于RF/IF幅度和相位测量的AD8302芯片， 并利用它的鉴相功能实现了一款C波段的鉴相器的设计.首先采用前端变频电路将信号频率变换到AD8302可以处理范围内，然后利用AD8302进行相位差的测量.测试结果与芯片说明手册的鉴相结果相吻合。

关键词：AD8302；相位测量；鉴相器；变频电路；低通滤波电路

中图分类号：TP331 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2530-03

Abstract： In order to detect the phase difference between the C band microwaves which we need to do power combining， the paper introduces the chip AD8302 which usually be used to measure the gain/loss and phase in RF/IF system. Then the paper reports the design of a C band phase detector that based on the phase measurement function of AD8302. First， the front-end of frequency conversion circuit is introduced， it converts the C band input microwaves to appropriate frequency that can be processed directly in AD8302. Then， AD8302 module measures the phase difference. The last， the measurement result well agrees with the datasheet of the chip.

Key words： AD8302； phase measurement； phasedetector； frequency conversion circuit； low-pass filter circuit

微波相位的测量，几乎是随着军事无线电和广播通信事业的发展而迅速发展起来的[1]。近些年来，由于微波固态器件的使用越来越频繁，功率合成技术在导航和通讯中的各个应用部件间的使用也相当的多，使得微波相位测量变得更加重要。相位差检测的方法有传统的I/Q测量法等[2]， 随着数字化技术的进步与发展，很多数字化的算法也被引入到相位测量的技术中来。该文所要测量的信号处于C波段，中心频率5.8GHz，带宽400M左右。为解决C波段微波功率合成中的鉴相问题，综合考虑测量的精度、稳定度以及成本，该文利用模拟乘法器芯片AD8302设计了一套可用于检测C波段微波相位差的测相系统[3-4]。

1 AD8302介绍

AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位测量的单片集成电路，主要由精密匹配的两个宽带对数检波器、一个相位检波器、输出放大器组、一个偏置单元和一个输出参考电压缓冲器等部分组成，能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内的两输入信号之间的幅度比和相位差[5]。在进行幅度测量时，其动态范围可扩展到60dB，而相位测量范围可达到180度。理想的相位差测量曲线，当两路信号同相时，电压输出为1.8V，其余的电压输出对应为两路信号的相位差，如900mV即可对应正2 变频前端设计

因所待测信号的中心频率为5.8GHz， 因此需要进行变频处理到合适的工作频段进行测量，设计思路为电路由本振电路、本振监测电路、本振低通滤波电路、本振功分电路、变频电路、中频低通滤波电路等部分构成。

本振监测电路采用微带线制作的平行线耦合电路，耦合度为20dBm. 本振低通滤波电路采用9阶Butterworth低通支线微带电路，设计在电路板上。其目的是滤除本振的高次谐波，其幅频特性如图5所示。二功分电路采用Wilkinson功分微带电路，设计在电路板上。

变频电路采用Hittite的Hmc219电路，其RF和本振输入频率范围4.5GHz到9GHz，在本振输入功率13dBm非线性1dB压缩功率可达10dBm，中频输出频率范围DC到2.5GHz，变频损耗8.5dB左右，本振与RF之间的隔离度25dB左右。Hmc219是双平衡混频器，对带外谐波有较强的抑制。

待测信号经过前端变频后，得到频率约500M左右的中频信号。为了滤除高次谐波，设计了一个6阶Butterworth低通支线微带电路。

1）给鉴相位器供电后（根据采用的电源芯片，5～7V电压较为合适），检查鉴相器的工作情况，在本振监测端口接入频谱仪，VPHS相位差电压输出端口接入示波器，参考电压用万用表量测应当为1.8V。

2）首先应当对移相器进行标定，这样才能准确的进行测量，同时能排除移相器可能存在的非线性因素对测量带来的影响，利用网络分析仪对移相器进行标定。用标定好的移相器进行测量，这样在测试过程中可以知道相位的具体变化范围并对最后测得的数据曲线做相应的处理，才能反映真实的相位差同鉴相器输出电压的对应关系。

3）测量时利用二功分得到同频同相位的两路微波信号，其中B路信号经过移相器调节与A路信号产生相位差，AB路信号分别送入鉴相器的输入端。示波器显示出两路信号的相对相位差。调节移相器使得输出电压从10mV左右增加到1.8V再降低到10mV左右，每移动一点相位便记录对应的输出电压，详细记录测得的数据以便绘制相位差和输出电压的关系曲线同器件手册的理想曲线进行对比。

4 结论

本文利用AD8302做为鉴相单元设计了一款用于C波段的鉴相器。因采用了集成电路的形式，本系统可靠性高，成本较低，电路比较简单，并且测量精度比较高。已经在工程中获得了实际的运用。

参考文献：

[1] 潘健，李少甫，蔡文新.S波段短脉冲鉴相器的研究与设计[J].电视技术，2011（11）：47-49.

[2] 刘一蕾，王光伟，等.I/Q方法用于高频信号鉴相[J].高能物理与核物理，2006（8）.

[3] 郑珍，王海，周渭，等.AD8302型相位差测量系统的设计[J].电子科技，2005（11）：48-52.

[4] 沙占友，刘阿芳，王科.基于AD8302的单片宽频带相位差测量系统的设计[J].国外电子元器件，2006（1）：57-60.

[5] Analog D Inc.AD8302 LF-2.7GHz RF/IF Gain and Phase Detector [Z].2002.

[6] 李少甫，刘聪，李端，等.C波段高精度数字化鉴相器[J].无线电工程，2013（5）.54-57.

[7] 刘长军，黄卡玛，闫丽萍，等.射频通信电路设计[M].北京：科学出版社，2005.endprint