方向性結合器の出力を AD8302 に直接入れるタイプ

方向性結合器から進行波と反射波をとりだし、それを直接AD8302に入れるタイプのものです。

AD8302 にはログアンプであるとともに、2信号間の0〜180度の位相差の測定もできます。

位相差も測っているからリアクタンスも符号もわかると言いたいところですが、AD8302 の位相差は基準に対し0〜180度なので、この構成だと符号の区別はつきません。

AD8302 は AD8307 よりもさらに高価 (AD8302 はログアンプが2個と位相検出器が入っているので当然ですが) なので、リアクタンスの符号がわからないのはかなり残念な構成だと思います。正直、AD8302 を使って実装する価値はなさそうです。

方向性結合器の出力の進行波側の位相を90度シフトしてから AD8302 に入れるタイプ

基準となる進行波の位相をフェーズシフターで90度進めることで、AD8302 の位相検出範囲を -90〜+90度にし、リアクタンス符号を計れるようにしたタイプです。

負荷インピーダンス自体は直接入れるタイプと同じように計算できます。こちらは符号が有効に出てきます。

広い周波数で正確にフェーズシフターを動かすのが難しいところだと思います。

抵抗ブリッジのリファレンス電圧と負荷電圧を計るタイプ

ブリッジのリファレンス複素電圧と、負荷の複素電圧を計るタイプです。AD8302 の片方には90度位相シフトした元の波形を入力し、位相検出範囲を -90〜+90度 にしています。

位相シフトした基準信号はDDSで作ります。つまりブリッジ入力用の信号源と、基準信号用の信号源とで DDS が2台必要です。しかし DDS なので広い周波数で正確な90度信号を作りだせます。

調整がいらないのが最大のメリットだと思います。

反射係数を直接測っておらず、基準電圧と負荷電圧を測っています。

E_{LOAD} と E_{REF} の絶対値と角度がわかっているので

電圧反射係数 Γ は

あとは上記の複素電圧反射係数から R と X を求める形でいけそうです。

ヘテロダイン(周波数変換)を使ったタイプ

この方法の利点は信号を選択できることで、矩形波の高調波も信号源とできることだと思われます。つまり低い周波数しか発振できなくても、高調波を使うことで広い周波数を測定できます。

アンテナの入力に適当な信号を入力し、測定したい周波数 + f の周波数を出力に合成して、低い周波数 (中間周波数) f に測定したい周波数を変換します。この中間周波数にバンドパスフィルタをかければ目的信号を選択できます。

十分低い固定の周波数に変換されるので、実際の検波処理・位相差検出はADCとソフトウェア処理で行えます。

ダイレクトコンバージョンを使ったタイプ

ヘテロダインの一種ですが、目的周波数自体と、位相差90度の信号を出力に合成して、I/Q 信号として直接 0Hz にコンバートします。実際の検波処理・位相差検出はADCとソフトウェア処理で行います。