【TsinghuaZhuoqing】对数检波芯片

AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位测量的单片集成电路。下面通过对实验板上的AD8302简单测试，考察AD8302用于高频信号检波的作用，特别是用于20kHz电磁导航信号的检波。

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AD8302实验电路板
AD8302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，可应用于RF/IF功率放大器线性比的测量、RF功率的精确控制、驻波比测量及远程系统的监视和诊断等。
AD8302引脚如下图所示。根据AD8302数据手册推荐，外部只需要少量的阻容器件便可以工作了。
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AD8320管脚配置
AD8302通过Vina, Vinb输入两个测量信号。通过VMAG和VPHS两个管脚输出两个信号功率之比的分贝值，以及它们之间的相位差。
Vina,Vinb相位差信号从0到1800mV ，每10mV代表相位差相差一度。相位差从-180°到0° ，和从0°到180°共用0~1.8V输出电压范围，因此同一输出电压会代表两个不同的相位差。随着相位差增加，输出电压斜率从正变成负。
下面的曲线表示了VPHS与相位差之间的关系。

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两个信号Vina, Vinb功率分贝值之差从管脚VMAG输出，单位是每dB30mV 。从0至1800mV可以表示60dB（100万倍）功率差别，从电压幅值是1000倍的差别。
如果将其中一个信号Vina或者Vinb设置为固定幅值信号，则可以通过VMAG输出测量另外一个信号的功率。
AD8302是通过测量输入信号的电压来计算在某一参考电阻下的功率。 AD8302的输入阻抗在低频段大约是3k ，而普通高频电路功率参考电阻往往选择50欧姆， AD8302输入阻抗远大于50欧姆，对于被测信号影响很小。

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AD8302内部结构和输入输出管脚等效电路
按照AD8302数据手册建议，被测量信号的幅值应该在-60dBm（对应223uV）至0dBm（对应223mV）之间，内部对数检波电路才不会饱和。
下面简单测试一下AD8302在信号频率20kHz的情况下，对数检波的性能。
将其中一个输入信号Vinb固定在-30dBm（7.07mV），另外一个信号从1.4mV逐步增加到0.35V左右，测量AD8302的输出VMAG 。验证一下VMAG输出信号与输入信号幅值之间是否呈现对数检波特性。

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输入信号频率20kHz, 幅值从小变化大
下图给出了输入信号实际测量功率值取对数（黄线）和AD8302的VMAG管脚的电压信号，它们之间整体趋势相同，呈现对数关系。
由于输入信号幅值超过0dBm（0.223V）， AD8302输出值比计算值偏低，呈现饱和状态。

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过计算输入信号功率取对数数值与和AD8302输出结果对比
将AD8302输出信号通过取指数运算，重新转换成实际电压信号。下图显示了AD8302输出值对应的电压信号（黄线）与实际输入信号（蓝线）之间的对比。
当输入信号有效值小于0.2V的时候， AD8302输出值经过取指数运算换算成电压信号有很好的线性，当输入信号超过0.2V时， AD8302输出逐渐饱和了。