射频功率放大器简介_知识频道_买购网
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摘要：AV功放知识入门-特点-分类篇:文章主要介绍了射频功率放大器的结构组成，工作的原理，输出功率与效率的变化及其工作频率等相关的知识要点。
射频功率放大器简介 射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。 射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。在发射系统中，射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW，大至数kW，但是这是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出，末前级就必须要有足够高的激励功率电平。 射频功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。
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广东省通信管理局，射频放大器
射频放大器
范文一：射频放大器小信号高增益放大器设计姓名：张静学号：专业：电科1班一．实验目的1.掌握射频放大器的设计原理及匹配技术。2.学会放大器的设计思路。3.学会分析放大器增益及稳定性。二．实验内容利用AT41511设计一个900MHz放大器，其中电源为12V，输入输出阻抗为50欧。AT41511之s参数表。三．实验仪器ADS软件，计算机四．实验原理射频放大器可分为：高增益放大器、低噪声放大器、中-高功率放大器。放大器电路的核心是微波晶体管，包括BJT、GaAs MESFET、HEMT和HBT。放大器的设计就是选择恰当的器件，使其发挥最大的作用。放大器的主要技术指标：（1） 频率范围：放大器的工作频率范围是选择器件和电路拓扑设计的前提。（2） 增益：是放大器的基本指标。按照增益可以确定放大器的级数和器件类型。G(db) = 10log（Pout/Pin）= S21（dB）（3） 增益平坦度和回波损耗VSWR（4） 噪声系数：放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。NF(dB)=10log[(Si/Ni)/(So/No)]本实验要求用ADS设计一个小信号高增益放大器，设计方案思路如下：（1） 使用封装好的晶体管，在其基础上进行匹配电路的设计，以求使晶体管的性能达到实验要求。（2） 利用史密斯圆图对晶体管的Ts、Tl进行阻抗匹配，求出匹配电路，再添加到原理图中，形成性能较好的放大器。（3） 对该放大器进行仿真，调节所形成的电路元件，使放大器性能调整到最好。四．实验步骤1.设计放大器操作频率fo与输入阻抗Rs,Rl,fo为900MHz,一般放大器的输入阻抗设为50欧。2.依供应电源限制选用电晶体原件及设定电晶体之偏压条件，已决定该条件下的S参数，在软件中按下图得出S参数。3.在软件中新建工程下插入tools--smith chart.4.在园图中输入工作频率0.9GHz,源和负载阻抗。5.点击view--S Parameters,安所涉及输入S参数。6.ADS求解输入稳定性园，点击circle--input stability.7.ADS求解输出稳定性园，点击circle--output stability.8.添加实际功率增益园Gp,circle--bil--Gp,输入值为19.989.添加资用功率增益园Ga,circle--bil--Ga,输入值为19.9810.对Ga小圆点求共轭点，由共轭点在园图上向50欧负载匹配，，图如下图。生成匹配图如下，C=9.73577pF,L=2.62811nH.11.对Gp小圆点向50欧负载匹配，如下图。C=1.85778pf,L=24.71271nh.12.在原理图中按生成图设计并插入原件，并修改参数，仿真，生成S参数仿真图，原理图及仿真图如下。六．实验总结1.Gp,Ga园上增益为9，圆内大于9。2.所谓Ga圆，即电路前段不匹配，后端匹配的增益园。3.高增益放大器所所输出的增益最大。4.本实验也要考虑噪声，噪声越小，增益也会变小，若强行是增益变大，噪声圆与增益圆会无焦点，不能实现，所以要均衡考虑两者，适当增加噪声减小增益，使二者圆恰好有一个交点，就得到了考虑两者的适当的放大器。原文地址：
范文二：射频宽带放大器射频宽带放大器（D题）摘要：本系统以可控增益放大器LMH6502为核心，外加宽带放大器OPA695的配合，实现了增益可调的射频宽带放大功能。系统主要由四个模块构成：前置固定放大电路模块、可控增益电路模块、后级固定放大电路模块和单片机控制显示模块。前置放大电路和后级放大电路以OPA695为核心器件，分别可提供约25.3dB和23.5dB的固定增益；可控增益模块主要由LMH6502构成，可实现-50dB~20dB的动态增益变化；单片机显示模块用于控制并显示可控增益电路模块的控制电压，使整个网络能够完成0~60dB的增益可调。本系统具有增益可调，频带宽，电路形式简单且调试方便的特点。经测试，系统完成了全部基本功能和部分发挥功能。关键词：宽带放大器；可控增益；单片机控制；一、系统方案：1.1方案比较与选择：方案一采用分立三极管或双栅场效应管，将每一级构成的可控放大器级联，分别对每一级增益进行控制。该方案灵活度相对较高，但电路稳定度低，不利于调节和控制。图一 方案一总体框图方案二：用模拟开关构成电阻网络，由单片机控制以改变信号增益。这种方案存在的不足是模拟开关会导致导通电阻较大，信号会互相干扰，容易影响系统性能。而且电阻网络级数多，造成硬件电路复杂，且电阻网络的电阻选择也较为困难，很难做到高精度控制。方案三：用多级固定增益的运算放大电路和电压增益控制运算放大器构成。集成可控增益放大器的增益与控制电压成严格线性关系，控制电压由单片机控制 DAC 产生，精度高,可以满足题目指标要求，而且外围电路简单，便于调试，故采用此方案。图二 电路总体框图1.2方案描述： 1.2.1总体框图：图三 电路总体框图1.2.2总体方案描述：系统框图如上图三所示，系统主要由四个模块构成：前置放大器、中间级可控增益放大器，后置放大器和单片机显示控制模块。其中前置固定增益放大电路由带宽很高的电流反馈运算放大器OPA695构成，采用同相输入的形式，引入深度电压串联负反馈来提高输入电阻，该电路固定增益约为23.5DdB；可控增益放大主要由LMH6502构成，可实现宽频带电压的线性放大，通过键盘控制单片机的输出电压并液晶显示，来提供 LMH6502部分电路的控制电压，使其可以达到-50~20 dB动态可调。将前置放大电路、可控增益放大电路与后置放大电路级联即可完成题目要求的增益0~60dB内范围可调。此外，整个系统对电源进行了多次滤波处理，来提高其稳定性能。二、理论分析与计算：2.1放大器的设计与增益理论计算：对于电压反馈型的运算放大器，增益与带宽相互制约，在多级使用时，带宽会明显下降达不到要求。所以运算放大器要选择运放的增益不受限于带宽的电流反馈型的运放。在运放多级级联使用时要注意每级之间电源的隔离、电源接入时的电容去耦、运放级联时的阻抗匹配等问题，这样可以避免级联产生自激震荡。根据带宽要求，固定增益的放大器选用OPA695，可控增益放大选用LMH6502。放大电路形式选用同相放大，如图四所示。图四 OPA695同相输入电路由电路可知，OPA695反相放大时放大倍数等于1+RF/R1，而且需满足总输入电阻等于总输出电阻，考虑到第一级OPA695放大电路的输入为未经放大的小信号，且第一级带宽很宽，所以在分配各级电压增益时可以使第一级OPA695电路增益略大于第三级OPA695电路增益，由计算得第一级OPA695放大倍数，第二级OPA695放大倍数2.2稳定性能与增益起伏控制：（1）电源滤波处理。为了让VCA正常工作，对VC端进行滤波是非常必要的，因为控制电压的范围为0~2V，导致增益的变化范围是-80dB~20dB，特别是在恒定电压供给芯片时，毫伏级的纹波就可能对LMH6502造成很大影响，而且OPA695电路采用同相放大，容易产生自激现象，所以本系统进行了大量的滤波处理，来提高系统的性能。（2）进行级间阻抗匹配。在放大器的增益很大时，要注意级间阻抗匹配的问题如果不注意级间匹配问题，信号直连，信号在频率较高的时候会反射到其他级产生驻波干扰，使信号产生畸变，影响放大器的稳定性，因此为了保证放大器的稳定性，使信号功率无失真传输一定要输入输出的阻抗匹配。（3）采用高速PCB布线方式，尽量减少信号频率过高时导致的将传输线效应和信号的完整性问题2.3 增益调整为了能够精确的调整放大器的放大倍数，提高系统的精度，可以采用以下的方法得到性能更佳的电路。（1）选取LMH6502线性放大关系良好的一段进行电压控制增益。 （2）控制DA输出精度为mV级，使LMH6502增益可进行小幅度调整。（3）考虑到第一级OPA695放大电路的输入为未经放大的小信号，且第一级带宽很宽，所以在分配各级电压增益时可以使第一级OPA695电路增益略大于第三级OPA695电路增益。三、电路与程序设计： 3.1电路设计：3.1.1前置固定放大电路设计前级放大电路由超宽带电流反馈运算放大器OPA695构成，OPA695是一带宽很高的电流反馈运算放大器，可用于高动态范围的放大，通过调节反馈电阻和输入电阻的阻值使其电压放大倍数固定为17倍，增益约25dB，在其同相输入端并联 51 欧电阻到地，实现阻抗匹配。电路图如图五所示。图五OPA695固定电压增益电路3.1.2 可控增益放大电路：系统可控增益放大电路采用LMH6502来实现，LMH6502有高达-80~20dB的增益调整范围，最高的线性增益误差只有0.3dB/V，控制电压VG由单片机控制DAC产生，其调节范围为0~2V时，可满足整个系统0~60dB的增益可调，对于电压控制增益电路，一定要对电源进行滤波处理来去除电源纹波对控制增益的影响，电路如图六所示。图六LMH6502可控增益放大电路3.1.3 电源稳压电路设计采用LT1175，LT1763芯片进行电源稳压，来去除电源纹波对压控增益的影响，LT1175，LT1763都是微功率、低压差负稳压器。能够利用极宽范围的输出电容值来保持上佳的环路稳定性。二者能获得非常低压差电压和高效率。可以提供可调或固定 5V，而且LT1763 稳压器的一个重要特点是具有低输出噪声，稳压电路如图七所示。图七 稳压电路图3.2 系统软件设计：本设计中控制电路采用STM32F103单片机为控制核心，通过键盘实现VCA控制电压VG的预置来控制其放大倍数，并将结果送LCD 显示。由于本系统中单片机只起控制增益和显示的作用，所以软件设计比较简单。启动后进入增益控制界面，可以通过按键调节增益，步进10mV，软件流程图见图八，程序清单见附录。图八 程序流程图四、测试方案与测试结果： 4.1测试仪器清单表1 测试仪器表4.2放大器增益测试测试方案选择:VCC=5V，系统输入1mV（电压有效值，以下提到电压除特殊说明均为有效值），频率为1M的正弦信号，50Ω负载条件下测量，通过按键控制电压VG输出，来进行增益调节，记录不同控制电压VG时电压输出电压以及放大倍数，测试结果如下表。4.3最大增益时输出端噪声电压测试：测试方案选择：输入端对地短路，测量输出端噪声电压。 测试结果：输出端噪声电压峰峰值约为220mV。4.4通频带测试：测试方案选择：固定输入1mV，测量最大增益时对应的输出，计算3dB带宽对应的截止频率并求出通频带。测试结果：输入为1mV信号时对应的最大增益输出为1030mV，输出信号无明显失真，其3dB带宽对应的输出电压为728mV，测试到的对应截止频率分别为200K和84MHz，故最大增益对应通频带约为84MHz。4.5通频带内增益起伏测试：测试方案选择：测量增益起伏小于等于1dB时所对应的截止频率，输入有效值为1mV、输出有效值为1020mV，改变输入信号的频率，观察信号输出有效值达到输入信号0.89倍时对应的截止频率，即为增益1dB起伏时对应频率。 测试结果：UOMAX=1020mV，UOMIN=0.89*mV时对应频率为43MHz。4.6放大器输入输出阻抗测试：测试方案：a 输入阻抗测量：在输入100mV的时候，在输入端测信号，信号衰减一半，则输入端阻抗为50欧姆。b 输出阻抗测量：在无信号输入，且空载时，用电表测输出端对地的电阻为50欧姆时，则输出阻抗为50欧姆。测试结果：输入输出阻抗均为51Ω，符合题目要求。4.7测试结果分析：由测试结果可知，放大器的最大增益、3dB带宽、最小输入电压、最大输出电压等指标都达到或超过了题目的要求，在测量输出噪声参数时，由于测试环境中有大量电子设备，环境中干扰很大，测得如上结果，如果对整机做好屏蔽相信噪声可以更小。整个系统灵敏度较高，可以实现输入信号有效值1mV的无失真放大。附录：总电路图图九 系统总原理图阅读详情：
范文三：射频宽带放大器射频宽带放大器摘要：该设计实现的射频宽带放大器，由固定增益放大部分、可变增益放大部分、单片机控制部分组成。固定增益放大部分由宽带电流反馈型运算放大器OPA695构成，采用同相放大电路，可变增益放大部分由宽带低功耗可变增益放大器LMH6502构成。单片机控制部分由STM32F103VBT6核心电路、键盘、12864液晶、DAC组成，通过键盘输入所需增益值并显示在LCD12864上，由单片机控制DAC输出电压来调整LMH6502增益，实现了在80KHz-120MHz的带宽范围内0-67dB的增益连续可调，带内增益稳定。当增益大于60dB，在输入电压有效值等于1mV的信号时，负载端最大输出为1.2V有效值。经测试，系统工作稳定，性能可靠，结构简单，满足任务设计要求。关键词：宽带放大、可变增益放大器、射频目
录1、 设计任务 ............................................................................................................................. 11.1、基本要求 ..................................................................................................................... 1 1.2、发挥部分 ..................................................................................................................... 1 2、 方案论证 ............................................................................................................................. 12.1、宽带放大电路的设计论证 ......................................................................................... 1 2.2、增益控制电路的设计论证 ......................................................................................... 1 2.3、供电电路的设计论证 ................................................................................................. 2 2.4、总体方案确定 ............................................................................................................. 3 3、理论分析与计算 ................................................................................................................... 33.1 宽带放大器设计 ........................................................................................................... 3 3.2频带内增益起伏控制 .................................................................................................... 3 3.3射频放大器稳定性 ........................................................................................................ 4 3.4 增益调整 ...................................................................................................................... 5 3.5 程序设计 ...................................................................................................................... 5 4、测试结果与误差分析 ........................................................................................................... 64.1、测试仪器 .................................................................................................................... 6 4.2、测试方案及测试结果 ................................................................................................ 64.2.1 输入输出电阻测量 .......................................................................................... 6 4.2.2 程控增益测量 .................................................................................................. 6 4.2.3 输出噪声测量 .................................................................................................. 7 4.2.4 带内增益起伏及上下限增益测量 .................................................................. 7 4.3、测试结果及分析 ........................................................................................................ 8 5、结论、心得体会 ................................................................................................................... 85.1、结论 ............................................................................................................................ 8 5.2、心得体会 .................................................................................................................... 8 6、 参考文献 ............................................................................................................................. 8 附录1、元器件清单 .................................................................................................................. 9 附录2、完整电路原理图 ........................................................................................................ 10 附录3、部分程序清单 ............................................................................................................ 111、设计任务设计并制作一个射频宽带放大器。 1.1、基本要求（1）电压增益Av≥20dB，输入电压有效值Ui≤20mV。Av在0～20dB范围内可调。 （2）最大输出正弦波电压有效值Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz，并要求在1MHz～15MHz
频带内增益起伏≤1dB。（4）放大器的输入阻抗= 50Ω，输出阻抗= 50Ω。 1.2、发挥部分（1）电压增益Av≥60dB，输入电压有效值Ui≤1mV。Av在0～60dB范围内可调。 （2）在Av≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值UoNpp≤100mV。 （3） 放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥100MHz，并要求在1MHz～80MHz
频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在Av≥60dB（或可达到的最高电压增益点），最
大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。（4）最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真。 （5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。2、方案论证根据题目要求，系统需在较宽的频带内实现0~60dB的增益可调，且具有较好的带内平坦度，实现的关键和难点技术在于宽带放大、增益控制电路的设计。2.1、宽带放大电路的设计论证方案一：选用分立的射频三极管或场效应管实现宽带放大，射频分立元件具有带宽高、调节灵活的优点，能以相对低廉的成本实现较高的性能，但其参数设计复杂、调试难度较高。 方案二：采用运算放大器搭建放大电路，运算放大器的参数设置较分立元件简单，随着工艺水平的提升，高速高带宽的运放已不罕见，其中高速运放分为电压反馈型运放和电流反馈型运放，由于电压反馈型运放存在增益带宽积的限制，基于题目要求实现截止频率为100MHz的宽带放大要求，因此选用高速电流反馈型运放更为合理。方案三：使用集成射频宽带放大芯片。集成射频芯片具有低噪声，电路简单，灵敏度比较高等优点，但大部分集成射频芯片增益固定，在不同频带内具有不同的倍数，使得信号在通频带的平坦度难以保证。2.2、增益控制电路的设计论证方案一：使用双栅场效应管实现增益控制，双栅场效应管工作频率很高，且具有高跨度、低噪声系数、低反馈电容的优点，但双栅场效应管的匹配困难且使用较为复杂。图1 方案一原理框图方案二：通过单片机对继电器的切换实现40dB、60dB、80dB的增益档位，并利用乘法型DAC将输入信号作为参考电压，实现-20 dB到0dB的衰减及每一档位内增益的连续可调，由于DAC具有较大的输入、输出幅度和较高的增益分辨力，可采用程序校准控制增益起伏。增益控制电路的带宽选择决定了系统的整体性能，使用DAC的衰减可实现高精度的增益控制，方法巧妙，但由于题目要求带宽为300kHz到80MHz，而乘法型DAC本身固有的乘法带宽难以满足如此宽带要求。图2 方案二原理框图方案三：使用高带宽的乘法器将输入信号与DAC输出的直流电压进行乘法变换，当DAC输出电压改变时系统的输出也能随之发生改变，乘法器输出信号不稳，噪声引入很大，不能满足 要求。图3方案三原理图方案四：选用VGA芯片实现程控增益，由MCU控制DAC输出电压作为参考电压改变VGA芯片的增益，配合其余放大模块，实现增益连续可调。VGA芯片是一个较好的选择，不同VGA的衰减放大性能都不相同，例如AD8367增益范围为正，无法对信号进行衰减，而切换权电阻衰减网络需要控制大量的继电器，电路形式较复杂，容易引入不必要的干扰，LMH6502的-40dB至20dB增益控制则恰好满足题目要求。图4 方案四原理图2.3、供电电路的设计论证方案一：系统使用同一电源供电，输入端采用电容和磁珠组成的滤波电路来滤除整流电路输
出电压中的脉动成分，供电简单，但各级之间电源容易相互干扰，该供电方式未被采用。方案二：制作多路电源对各级模块独立供电，完全独立各级电路的静态工作点，但是为每一
个电路都制作一个电源电路的硬件复杂度会大大提升。方案三：各级电路由稳压芯片隔离供电，减少各电路之间供电电压的相互影响，在三个方案
中最为可取。2.4、总体方案确定题目要求系统在全频带内实现较稳定的增益，系统设计应考虑放大电路的级间匹配以及电路板布局布线引起的信号完整性问题，电路结构本身应该尽可能简单，防止信号反射和串扰的产生。运算放大器对信号的放大有着更好的带内平坦特性，所以将它作为放大级使用。通过方案之间的比较，本系统采用超宽带电流反馈型运放OPA695实现固定增益放大，为避免运放的噪声对系统造成影响，选用双刀双掷继电器，彻底将放大级与信号隔离。级间均串联一50Ω电阻使其阻抗匹配。由STM32F103VBT6单片机控制12位数模转换器TLV5616改变LMH6502的电压增益，并将其在液晶上显示。方案总体原理图如图5所示。图5 总体方案原理图3、理论分析与计算3.1 宽带放大器设计本系统采用三级同相放大电路、一级VGA控制电路组成。系统前置一级20倍的固定放大实现小信号的放大和噪声抑制，固定放大后级连接0及20倍可选放大电路，使用在通频带内对信号影响很小的HRS2H-S-DC5V双刀双掷继电器实现切换功能，系统应合理配置可变增益控制电路的放大倍数以保证电路在要求频段内拥有足够的带宽，同时考虑运放的满功率带宽，最本系统后一级应采用0及10倍放大电路，级间使用LMH6502实现0.1至2倍的增益控制，实现60dB的增益控制，经测试在2倍增益条件下LMH6502的带宽及平坦度满足题目要求。3.2频带内增益起伏控制系统使用运算放大器时，电路的性能必然受到运放增益带宽积的限制，本系统通过使用超高带宽的电流反馈型运放做为放大级，程控增益级采用负反馈技术使电路输出返回到输入端并使输入信号减弱降低增益来展宽频带，并在前后级适当提高放大倍数减小LMH6502的放大增益控制，提高了LMH6502的带宽使得整体通带内电压变化平缓，经测试满足系统要求，避免了多余的软件校正。图6 LMH6502增益控制电路3.3射频放大器稳定性系统采用的由运放搭建的同相放大电路的输入阻抗很高，输出阻抗很低。在高频宽带情况下当输出的阻抗不匹配时，信号会产生反射，使得输出波形发生混叠引起波形失真。为解决级间反射，本系统对运放的输出进行串行匹配，匹配阻值为50Ω，在牺牲放大倍数的同时实现了最大功率传输并解决了反射问题，同相放大电路如图7所示。图7 同相放大电路系统的供电设计也应加以考虑，从示波器观察电源的输出，波形中含有较大的脉动成分，对于类似于本系统的高增益放大，纹波可能会造成系统自激，为获得比较理想的直流电压，本系统采用电容和磁珠组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分。同时采用稳压芯片对每一级电路进行隔离供电，使其相互独立工作。稳压芯片隔离电路如图8所示。图8 正负稳压芯片3.4 增益调整由于系统中VGA芯片的输入超过一定值时放大信号会产生失真现象，因此有必要在不同增益时合理的分配增益。当增益范围为0~20dB时，两继电器全部断开，依靠第一级的固定20倍放大与LMH6502提供增益；当增益范围为20~40dB时，为避免LMH6502输入信号过大，优先级联后一级继电器；当增益范围大于40dB时，两继电器全部开启，LMH6502放大倍数在0.2~2倍以内可调。增益分配如表1所示。表1 增益控制分配3.5 程序设计本作品MCU采用基于Cortex-M3内核的STM32单片机控制增益调节。由键盘输入所需增益值并显示在LCD12864上，单片机对相应继电器及LMH6502作出相应操作改变系统增益大小。程序流程图如图9所示。图9 程序流程图4、测试结果与误差分析4.1、测试仪器表2 测试仪器表4.2、测试方案及测试结果
4.2.1 输入输出电阻测量输出电阻测试：用信号源给系统输入端一个电压，在系统输出端测量信号，测量完成后接上50负载再次测试输出幅度，经计算就可得到输出阻值。输入电阻测量：用信号源给系统输入端一个电压，在系统输入端测量信号，看信号的衰减幅度，并在空载时测量信号源输出幅度，经计算就可得到输入阻值。表3 程控增益测量数据
阻值单位：?4.2.2 程控增益测量调整信号源输入电压Vrms为1mV，系统输出级接50Ω电阻到地作为负载，将示波器设置为1MΩ，按键输入需要的放大倍数，用示波器观测输出波形幅度是否符合要求，具体数据如表4 。表4 程控增益测量数据
幅度单位：mVrms4.2.3 输出噪声测量
输入有效值为1mV、频率1MHz信号，调整放大增益，从示波器上读得电压增益为60dB，此时将信号源与系统断开，输入端短路到地，此时观测噪声的峰峰值。表5 输出端噪声值
幅度单位：mVpp4.2.4 带内增益起伏及上下限增益测量保持输出电压UO?1V，此时保持信号源输出幅度不变，改变信号源的频率，在波形无明显失真情况下测量输出信号的幅度，直到其降为输出电压的0.707倍。表6 通频带电压增益测量数据
幅度单位：Vrms频率单位：MHz得当幅度衰减为原来的0.707时，通频带为80KHz至120MHz 在1-80MHz带宽范围内，带内增益起伏?20log（分指标要求。4.3、测试结果及分析通调试，系统达到了以下指标：1.输入输出阻抗为50Ω；2.电压增益Av=60dB 输入电压为1mV时 Av在0-60dB可调； 3.当Av=60dB时，输出端噪声峰峰值Uonpp=148mV； 4.放大器下限频率fl?80KHz 上限频率 ；
在1-80MHz带内增益起伏=0.744dB；5.最大增益在输入信号为0.45mV时为67dB 最大正弦波有效值输出UO?1.2Vrms。由测试可以发现系统的噪声未达到指标要求，这可能是由于单层板地回流不足，OPA695前级同相输入接法是共模抑制比不够高造成，尽管已经考虑了电源滤波和阻抗匹配，但噪声仍未消除，后级增加一级LC滤波器后问题也未解决，这也是以后学习的重点。VmaxVmin）?0.744dB≦1dB，达到发挥部5、结论、心得体会5.1、结论本系统采用结构简单的四级放大电路，设计时充分考虑信号之间的阻抗匹配，合理分配各级增益，高速PCB板加以电压滤波隔离和信号回流考虑，考虑了电路本身的电磁兼容，实现了题目要求的宽带放大要求，使得波形失真度小，避免了软件繁琐的矫正，整体电路稳定可靠。5.2、心得体会此次大学生电子设计大赛让我们初步了解并学习了宽带运算放大器的设计技术、高速PCB设计技术、电路信号完整性和电磁兼容性的技术基础，领会了阻抗匹配在高频电路中的重要性，锻炼和提高了工程实践能力。通过参加此次竞赛，我们都感觉到个人能力都得到了很大提升。6、参考文献[1] [2] [3] [4] [5]阳昌汉.《高频电子技术基础》. 哈尔滨工程大学出版社 惠意欣.《运算放大器:理论与设计》.清华大学出版社 童诗白.《模拟电子技术基础》.清华大学出版社Marki.montrose《电磁兼容的印制电路板设计》.机械工业出版社 松井邦彦.《OP放大器应用技巧100例》.科学出版社附录1、元器件清单附录2、完整电路原理图附录3、部分程序清单#includeextern float DisV//********************************** int main(void) {/*System Init*/
Lcd_Init();
Key_Init();TLV5616_Init();
ControlMod_Init();
{/*LCD Background Init*/Input_Mode( );
//设置系统增益System_Amp_Config(DisVal); //按输入执行更改
} }//********************************** void tlv5616_da(float voltage) //TLV5616转换函数 {u8
u16da = (voltage * 2048) / /基准电压采用2.048V电压基准芯片tlv5616_cs_L; //Vout = 2*Vref *CODE/4096tlv5616_fs_H;
da_delay();
tlv5616_fs_L;
for(i=0;itlv5616_clk_H;
if(da & 0x8000)
{tlv5616_data_H;
}else tlv5616_data_L;tlv5616_clk_L;
datlv5616_fs_H;
da_delay();
tlv5616_cs_H;
}//*****************************************void Relays_Control(u16 Relays) {GPIO_ResetBits(GPIOB, Relays);
}//*************************************void Relays_Reset(u16 Relays) {GPIO_SetBits(GPIOB, Relays);
}//*************************************void LMH6502_GainConfig(float amp)// {unsigned long long int temp = 0;
u32 temp2;temp2 = (u32)(amp*1000);if(amp > 100) temp = 50000*temp2 +
- 18*temp2*temp2/1000;else if(amp10)
temp = 510000*temp2 + - 1800*temp2*temp2/1000;else if(ampvoltage = temp/;
//voltage = amp*Dtlv5616_da(voltage); }//****************************************** void System_Amp_Config(float desire_amp)//系统增益改变 {if(desire_ampLMH6502_GainConfig(desire_amp);
Relays_Reset(Relay_1 | Relay_2);
}else if(desire_amp > 10 && desire_ampLMH6502_GainConfig(desire_amp);
Relays_Reset(Relay_2);
Relays_Control(Relay_1);
}else if(desire_amp >100 && desire_ampLMH6502_GainConfig(desire_amp);
Relays_Control(Relay_1 | Relay_2);
} }//********************************** void Input_Mode(char *a, char *b, char *c, char *d) {//char disval[2];LCD_Write_String(1,0, a);
LCD_Write_String(2,0, b);
LCD_Write_String(3,0, c);
LCD_Write_String(4,0, d);while(INPUT_ENABLE)
{if(KeyVal==14)
{INPUT_ENABLE = 0;}KeyVal = RESET;
} }Input_Value(3, 2, 5);INPUT_ENABLE = 1;阅读详情：
范文四：射频功率放大器2013年全国大学生电子设计竞赛射频宽带放大器（D题）【本科组】日摘 要本作品由前置放大电路、吸收式电调衰减器、末级放大电路和增益控制模块构成。在放大电路中，采用AG604-89宽带放大器，实现了信号的固定增益放大。吸收式电调衰减器采用四元PIN二极管?型衰减器，通过电位器或单片机外加控制电压来调节衰减实现增益的手动控制与数字程控功能。采用合理的级联和阻抗匹配加入末级功率放大，全面提高了增益、带宽和带负载能力。综合应用电容去耦、滤波、使用屏蔽线传输信号等抗干扰措施以减少放大器的噪声并抑制高频自激，提高放大器的稳定性。经测试验证系统实现了全部基本功能和部分扩展功能。关键词：射频，放大器，电调衰减器，增益控制Abstract, absorptive voltage variable attenuator, post amplifier and AGC module. AG604-89 broadband amplifiers were used to implement the fixed gain amplification of signals in this amplifying circuit.
Absorptive voltage variable attenuator which usedπType Electronic Attenuator adjusted the gain by the potentiometer andmicrocontroller. Cascade and impedance matching improved the overall gain, bandwidth, and loading capability of system. The anti-interference measures such as decoupling capacitance, filtering and the shielded wire were used to reduce the noise, suppress the amplifier’s high frequency self-excitation and improve its stability. It has been verified that the system implements all the basic function and some extensions function.KEYWORDS: RF, amplifier, absorptive voltage variable attenuator, gain controlling射频宽带放大器（D题）【本科组】一、 方案设计与论证1. 衰减模块选择方案一：数控衰减器多数数控衰减器能够在大动态范围内完成精度衰减。也可使用简单控制系统，与外围电路结合，实现数控衰减。但是，由于使用了集成芯片，在一定程度上增加了系统的损耗，且成本高，器件购买困难。方案二：?型电阻衰减网络由若干电阻搭建而成。该衰减网络无需控制、?型电阻衰减网络利用电阻分压原理，频带宽、输入输出阻抗稳定，工作频率宽、动态范围大，且价格低廉。其增益误差由电阻的精度决定。综合考虑功耗、频带与成本等因素，我们选择?型电阻衰减网络。2. 放大器模块的论证与选择方案一：采用场效应管或三极管进行放大器设计。采用分立元件设计电路其优点造价较低，但是其电路较复杂、规模较大、稳定性较差、容易产生自激振荡、增益平坦度较难控制。方案二：采用高频运放芯片进行设计。集成运放芯片使用简单、精度高、稳定性好能够克服分立元件的不足，且其开发的周期较短，故在实际的设计中我们更倾向与该方案。3. 总体方案描述图1.系统总体框图根据题目要求其增益在60dB且增益平坦度要求较高，一级放大很难实现，因此需两级放大。两级放大容易造成增益平坦度下降，故在两级之间增加一衰减网络实现阻抗匹配和增益控制。最后将次级输出信号接入50?负载电阻二．理论分析与计算1.放大器理论分析1）增益带宽积分析：带宽增益积(GBP)是用来简单衡量放大器性能的一个参数，按照放大器的定义，这个乘积是一定的。题目中要求放大器最大电压增益AV?20dB,即 GAIN?10V/V。放大器的通频带0.3～20MHz,所以本放大器的带宽增益积为GBP?10*20M?200M假设放大电路的高频响应用下面的极点函数表示A(j?)?1?j?HAm式中Am为放大器的中频增益，?为角频率，?H为上限角频率。当引入负反馈并假设反馈系数是与频率无关的实数B 时，则有Af(j?)?A(j?)1?BA(j?)将式上式代入到下式得Af(j?)?Am/(1?AmB)1?(1?AmB)?H由此可知，反馈中频增益为Amf?Am(1?AmB)，上限角频率?Hf变为?Hf??H(1?AmB)本系统设计的宽带放大器，放大器下限角频率为0.3M赫兹，相对上限频率20M赫兹非常小，所以无馈时放大器的通频带BW?fH，引入负反馈以后，放大器的通频带变为BWgf?fHgf?(1?AmB)gBW式上表明，引入负反馈后放大器通频带扩展到无反馈时的(1?AmB)倍。而且有AmfgBW?[Am/(1?AmB)](1?AmB)gBW?AmgBW?常数2） 通频带内增益起伏控制：设计放大器的主要难点是增益低和宽带增益平坦度差，无法满足宽频带高稳定增益的需求。HBT 相对于传统BJT发射效率高，可获得更大的电流增益，另外从电路结构的角度，在一定偏置条件下，达林顿对复合管可实现接近单管两倍的电流增益，但是输入阻抗过高，需要采用阻抗匹配补偿技术。引入负反馈，可以适当地补偿放大电路高频频率响应，提高增益平坦度。除了电阻负反馈外，引入旁路电抗元件补偿技术也可以有效地缓解晶体管高频增益的下降。旁路电抗元件补偿技术包括了旁路电感补偿和旁路电容补偿。我们对其做了旁路电感补偿和旁路电容补偿。3）放大器稳定性分析放大器稳定性分析中需采取措施减少电路中的串扰，并避免自激。设计中我们采取的措施如下：（1）放大器板上所有运放电源线及数字信号线均加磁珠和电容滤波。磁珠可滤除电流上的高频毛刺，电容滤除较低频率的干扰，它们配合在一起可较好地滤除电路上的串扰。安装时尽量靠近IC电源和地。（2）所有信号耦合用点解电容两端并接高频瓷片电容以避免高频增益下降。 （3）在两个焊接板之间传递模拟信号时用同轴电缆，信号输入输出使用SMA-BNC接头以使传输阻抗匹配，并可减少空间电磁波对本电路的干扰，同时避免放大器自激。（4）数字电路部分和模拟电路部分的电源严格分开，同时数字地和模拟地 电源地一点相连。4）输入输出电阻输入、输出阻抗匹配为50欧姆。方案一、采用低噪声增益可程控集成运算放大器AD603。采用两级AD603级联以提高增益控制范围、中间级采用分立元件制作了高输出功率放大器、输出级设计低通滤波器实现带宽的可预置，单片机可以对放大器增益和带宽进行控制，在自动化要求较高的系统中具有很好的实用性。其能够满足设计的基本指标，由于其带宽和增益平坦度的限制很难作出发挥部分。方案二、采用集成芯片AG604级联组成放大电路。AG604采用InGaP/GaAs HBT构成达林顿对复合管(DP)结构以改善通带内增益的平坦度，且其增益带宽可以达到900MHz、增益能够达到29dB、电路连接方便，故我们采取两级级联的方式完成设计要求。2.衰减网络分析1）基本?型衰减器Z?1??K?1??型衰减器结构如图 1所示，其计算公式为：R1?Z?
，R3?K????2?K??K?1?其中K为输入输出电压比，Z为输入/输出阻抗。适当调整旁路电阻R1 和串联电阻R3的大小，可获得衰减A= 20log(K)，同时实现输入/输出阻抗与系统的特性阻抗相匹配。VinZVout图2基本?型衰减器2）实现可变衰减方法：可以用两个二极管代替图2中的R3,如图3所示。这样做有三点好处：首先，由于网络的最大隔离度由两个串联二极管的寄生电容决定，用两个二极管代替一个二极管可以提高衰减量或者使工作频率上限加倍。第二，因为孪生二极管的串联电阻具有 180度相位差，可以抵消偶次失真。第三，可得到对称的衰减网络与较简单的偏置电路。电路中V+固定，用Vc的变化来控制电路的衰减量。使用两个串联二极管的唯一缺点就是会增加大约 0.5dB的插入损耗。其中，R作为D1，D2的偏压回路,所以,为了减少插入损耗，就必须使 R0，R1 的值足够大，但这样来就要求一控制电压比较高。如果频带要求不是特别宽，可以考虑在 R1 、R2 和主传输线之间加一电感来减小插入损耗，R2 、R3 、R4 作为二极管的匹配电阻，适当选择其参数，可在大动态的衰减范围内为串联和旁路二极管提供正确的偏置与分流，使整个网络获得较好的阻抗匹配图3. 二极管?型衰减器三、电路及程序设计1. 放大器部分AG604-89是通用缓冲放大器,在900MHz时AG604-89通常提供29dB的增益,在应用时只需要接入隔直电容，偏置电阻，和一个电感RF扼流操作，使用方便，电路如图4所示。图4.放大器电路图在该电路中，首先引入阻抗匹配电阻，而在题目中要求输入阻抗为50Ω，采用通用的SMA 射频连接母头，故在本此设计系统可以省去该匹配电阻，在输出端接耦合电容，可以有效滤去直流带宽增益积（GBP)是用来简单衡量放大器的性能的一个参数，这个参数表示增益和宽带的乘积。按照放大器的定义，这个乘积是一定的。 2.宽带电调衰减器电路原理图L22V图5
宽带电调衰减器电路子系统框图3. 程序设计部分通过改变控制端电压完成对衰减网络电压增益的调节，具体描述为：通过键盘给单片机输入电压增益分贝数后，处理器一方面会通过LCD1602显示当前放大倍数，另一方面控制DA来完成对放大倍数的调节，具体流程图如。四、测试方案与测试结果1.测试仪器SG1014模拟信号发生器0-40MHzSP3012型数字合成扫描仪扫描频率20-120MHz DS5202CAE400MHz示波器 DA22B超高频毫伏表2.测试方案1）放大器幅频特性测试图6 测试方案框图测试结果：图7是1MHz-15MHZ的扫频幅频特性曲线，输出特性非常平坦输出功率近10dBm,输入功率为-23dBm，其增益为33dB优于题目要求。图7实际测试过程图8 1MHz-15MH测试结果测试结果：图9是1MHz-80MHZ的扫频幅频特性曲线，输出特性非常平坦输出功率近7dBm，输入功率为-23dBm，其增益为30dB优于题目要求。图9 1MHz-80MH测试结果3.有效值和失真测试采用点频法测试放大器带50?负载时宽带放大器对输入信号的作用，其流程如图所示。图9有效值和失真测试框图图10测试结果图11放大的测试结果测试结果(输入0.02V，频率单位MHz、电压单位V)：通过结果可以获知放大倍数可以达到100倍以上，电压的有效值近似为1.45V输出信号无明显失真。五、总结本作品由前置放大电路、吸收式电调衰减器、末级放大电路和增益控制模块构成。在放大电路中，采用AG604-89宽带放大器，实现了信号的固定增益放大。吸收式电调衰减器采用四元PIN二极管?型衰减器，通过电位器或单片机外加控制电压来调节衰减实现增益的手动控制与数字程控功能。采用合理的级联和阻抗匹配加入末级功率放大，全面提高了增益、带宽和带负载能力。综合应用电容去耦、滤波、使用屏蔽线传输信号等抗干扰措施以减少放大器的噪声并抑制高频自激，提高放大器的稳定性。经测试验证系统实现了全部基本功能和部分扩展功能。阅读详情：
范文五：射频功率放大器实验四：射频功率放大器【实验目的】通过功率放大器实验，让学生了解功率放大器的基本结构，工作原理及其设计步骤，掌握功率放大器增益、输出功率、频率范围、线性度、效率和输入/输出端口驻波比等主要性能指标的测试方法，以此加深对以上各项性能指标的理解。【实验环境】1．实验分组：每组2~4人2．实验设备：直流电源一台，频谱仪一台，矢量网络分析仪一台，功率计一只，10dB衰减器一个，万用表一只，功率放大器实验电路板一套【实验原理】一、功率放大器简介功率放大器总体可分成A、B、C、D、E、F六类。而这六个小类又可以归入不同的大类，这种大类的分类原则，大致有两种：一种是按照晶体管的导通情况分，另一种按晶体管的等效电路分。按照信号一周期内晶体管的导通情况，即按导通角大小，功率放大器可分A、B、C三类。在信号的一周期内管子均导通，导通角??180?（在信号周期一周内，导通角度的一半定义为导通角?），称为A类。一周期内只有一半导通的成为B类，即??90?。导通时间小于一半周期的称为C类，此时??90?。如果按照晶体管的等效电路分，则A、B、C属于一大类，它们的特点是：输入均为正弦波，晶体管都等效为一个受控电流源。而D、E、F属于另一类功放，它们的导通角都近似等于90?，均属于高功率的非线性放大器。二、功率放大器的技术要求功率放大器用于通信发射机的最前端，常与天线或双工器相接。它的技术要求为：1. 效率越高越好
2. 线性度越高越好
3. 足够高的增益4. 足够高的输出功率
5. 足够大的动态范围6. 良好的匹配（与前接天线或开关器） 三、功率放大器的主要性能指标1.工作频率 2.输出功率 3.效率4.杂散输出与噪声 5.线性度 6.隔离度四、功率放大器的设计步骤1.依据应用要求（功率、频率、带宽、增益、功耗等），选择合适的晶体管 2.确定功率放大器的电路和类型3.确定放大器的直流工作点和设计偏置电路 4.确定最大功率输出阻抗5.将最大输出阻抗匹配到负载阻抗（输出匹配网络） 6.确定放大器输入阻抗7.将放大器输入阻抗匹配到实际的源阻抗（输入匹配网络） 8.仿真功率放大器的性能和优化 9.电路制作与性能测试 10.性能测量与标定五、本实验所用功率放大器的简要设计过程1. PA2. 晶体管的选择本实验所选用的晶体管为安捷伦公司的ATF54143_PHEMT，这种晶体管适合用来设计功率放大器。单管在1.8～2.5GHz处能达到的最大资用增益大于18dB，而1dB压缩点高于21dB。 3. LNA电路方案的确定为满足设计的性能指标，PA的电路方案采用两级放大，前后两级偏置电路使用对称结构。确定功率放大器工作点负载线的中点，使它工作在A类，具有很好的线性度。第一级采用最大增益匹配，第二级输出匹配网络采用功率匹配，级间共轭匹配。 4. 直流（电压/电流）偏置电路设计本实验所用功率放大器采用基极分压射极偏置电路，但将它的射频扼流圈换为一端开路的四分之一波长传输线。这样就综合了基极分压射极偏置电路和传输线偏置法的优点，既能使放大器的工作点稳定又能抑制偶次谐波，还能改善放大器的稳定性。图1
偏置电路上图中， R1与R2一起构成分压回路，R3为限流电阻，旁路电容C2、C3与四分之一波长传输线L1、L2起阻止基波流向直流源并抑制偶次谐波的作用。电容C4、C5起隔直通交作用，而旁路电容C1负责滤除直流源的杂散信号。5. 阻抗匹配/转换电路设计阻抗匹配/转换电路设计取决与放大器要求的增益、输出功率、效率、线性度和交调失真比等指标。PA阻抗匹配/转换电路设计基本步骤： 1）确定最大功率传输负载阻抗2）将最大功率传输负载阻抗匹配到实际的负载阻抗 3）确定放大器输入阻抗4）匹配放大器输入阻抗到信号源阻抗功率放大器的匹配网络均采用单节短截线匹配法。匹配顺序为从后级往前级匹配。第二级的输出匹配网络采用功率匹配，即确定晶体管的最大功率传输负载阻抗，将所得到的最大功率传输负载阻抗匹配到实际负载阻抗，输出端匹配好以后，测出此时晶体管的输入阻抗。第一级采用最大增益匹配，将其要求的输出阻抗共轭匹配到第二级的输入阻抗，再将其输出阻抗匹配到实际的负载阻抗。这样就完成了整个放大器的匹配电路设计。
偏置电路和匹配电路设计好以后，整个功率放大器本身的设计已完成。为了保险起见，还需设计一个直流保护电路，以保证当输入的直流电压和电流过大时，功率放大器电路不会受到损坏。 六、实验使用的PA电路图图2
PA实验电路的原理图5图3
PA实验电路平台【实验内容】1.参考实验原理图，理解功率放大器设计的基本方法。 2.在功率放大器实验电路板上测量PA的主要技术指标：
a.功率增益（Gain）b.频率范围（Frequency Range）c.回波损耗（Return Loss）
d.驻波比（Stand Wave Ratio）e.1dB压缩点（1dB Power） f.三阶交调点（OIP3 and IIP3）【实验步骤】1.在做实验之前，观察实验板的电路结构，认清各部分电路元件的作用，体会PA的工作原理。2.准备工作1）调整直流源，输出端口选择为端口1，将输出电压设定为3V，电流限定在125mA。2）校准矢量网络分析仪，校准的频率范围：1.8GHz～2.5GHz，矢网输出功率为-20dBm，保存校准文件。3）校准功率计，使信号发生器的真实输出与功率计上所显示的功率值一致。3.测试1）直流工作点的测试将功率放大器的直流输入端连接到直流源的端口1，按下直流源的输出键，观测此时直流源的电压输出值Vcc和电流输出值Icc并做记录使用万用表，分别测前后两级EPHEMT的Vgs和Vds，并做相应记录，以此可以确定两级EPHEMT的直流工作点Q1和Q2。2）PA的主要性能指标测试将PA的射频输入端连接到矢量网络分析仪的端口1，射频输出端接到矢网的端口2。按下矢网的Power ON键，采用频率扫描，测量并保存PA的S参数，用Marker键找出增益即S21的最大值，其对应的频点为中心频率，并找出增益下降1dB的频率范围（1dB带宽）。利用测得的S11和S22，可以分别得出LNA的射频输入和输出端口的回波损耗，通过计算公式SWR?1?Sii1?Sii可得出PA的射频输入和输出端口的驻波比SWR，由此可以看出PA的输入和输出的匹配好坏。采用功率扫描，扫描范围：-20dBm～-5dBm，中心频率为上面得出的中心频率点，用Marker找出增益下降1dB时的输入功率的大概位置，这样可以粗略确定P1dB的大小。将PA的射频输入端接到信号发生器的输出端，射频输出端接到功率计的探头，打开射频源，输入功率从-25dBm到-5dBm进行扫描，记下相应的输出功率值。设置信号源,使其输出双音频信号,中心频率为2.14GHz，频率间隔为2MHz。将PA的射频输入端连接到信号源的输出端，射频输出端接频谱仪的输入端。开启信号源，输出功率从-20dBm到-5dBm依次扫描，记下PA相应的输出功率。【实验记录与分析】1.实验小组成员及实验环境2.实验数据记录与分析1）直流工作点① 直流源的输电压Vcc和电流Icc
记录：Vcc=3V,Icc=122mA② 前后两级EPHEMT的VGS、VDS和IDS，以此计算分析得出两级PHEMT的直流工作点Q1和Q2Q1:Q2:2）PA的主要性能指标：保存放大器的S参数，不同射频输入功率点的输出功率、三阶交调功率列表，并记下当前的测试环境。 ① PA的S参数：测试条件：设备为N5230A矢量网络分析仪，射频输入功率为-20dBm,测试的频率范围：1.8GHz～2.5GHz。m1freq=1.950GHzdB(S(2,1))=31.688m2freq=2.090GHzdB(S(2,1))=30.643m3freq=2.210GHzdB(S(2,1))=29.666m4freq=2.090GHzdB(S(2,2))=-11.234dB(S(2,1))dB(S(2,2))dB(S(1,2))dB(S(1,1))freq, GHz② 不同射频输入功率点的输出功率、三阶交调功率列表：测试条件：设备为E4418B功率计和FSP40频谱仪，射频输入信号频率为2.09GHz，扫描的功率范围：-22dBm～-7dBm3）分析① 中心频率f0?2.09GHz② 频率范围1dB带宽 BW1dB?2.21?1.95?0.16GHz ③ 增益随频率的变化表格和曲线④ 射频输入端的回波损耗-5-10-15-20-251.81.92.02.12.22.32.42.5Return_Loss_outReturn_Loss_infreq, GHz⑤ 射频输入输出端的驻波比43SWR_outSWR_in211.81.92.02.12.22.32.42.5freq, GHz由驻波比可看出PA的输入匹配均比较好。⑥ 根据输出功率随输入功率的变化表格及曲线，找出1dB压缩点。【实验结论】从实验数据及分析可以看出，本实验所使用的功率放大器的增益、频率范围、线性度、回波损耗和输入输出端的驻波比等特性基本达到了预期的设计要求。【思考题】1.归纳设计功率放大器的基本步骤。2.功率放大器有哪几种类型？分别叙述它们的特点，并写出他们的异同点。
答：功率放大器通常可分成A、B、C、D、E、F六类。而这六个小类又可以归入不同的大类。3.在设计功率放大器时，如何确定它的最大功率传输负载阻抗，完成输出匹配？4.对功率放大器输出功率产生影响的因素有哪些？如何增大功率放大器的输出功率？阅读详情：
范文六：射频宽带放大器电子系统设计方案设计：增益可调的宽带放大器团队成员：指导教师：提交时间：日增益可调的宽带放大器摘要：本设计以增益调整、带宽预置、单片机反馈调节为核心，制作一个射频宽带放大器，要求具有0.3~100MHz通频带，增益0~60dB范围内可调，并且实现输入输出阻抗、最大输出正弦波有效值、指定频带内平坦度等功能指标要求。由于系统输入信号小，频率高，带宽要求大，可控增益范围宽，并且需要满足平坦度、输出噪声电压等指标。为此，采用高增益带宽运放组成频带预置、AD8367的压控增益放大系统完成增益调整、单片机实现反馈调节。除此之外，通过增加缓冲级、外加硬件保护措施有效地抑制了高频信号的噪声和自激振荡。经测试，系统对?1mV的输入信号实现了增益0~60dB范围内可调，带宽0.3~100MHz，并在1~80MHz频带内增益起伏?1dB，且全程波形无明显失真。完成了题目所要求的所有基本要求以及绝大部分发挥部分的性能指标。1. 系统方案设计与论证 1.1总体方案设计与论证分析该射频宽带放大器设计的指标，为达到题目所设定带宽与增益可调，并且能够满足在输入和输出阻抗=50?的情况下，最大输出正弦波电压有效值达到要求的目的，我们将整个系统分为前置缓冲级、带宽预置、增益调整、输出缓冲级、峰值检波等部分组成，主控器采用STC12系列单片机。系统整体框图如图1所示：图1 系统框图1.2前置缓冲级的方案论证与选择前置缓冲电路使用电压跟随器实现，如图2所示。考虑到本系统的通频带为0.3~100MHz，且输入阻抗限定为50?，由正相输入电压跟随器的输入阻抗为Rj趋于无穷大，所以图2电Rin?Rj//Rk?Rk?RjRk?Rj?Rk路的输入阻抗为。则可令实际电路取Rk=50?以达到输入阻抗要求。除此之外，此前置放大电路还具有缓冲、避免引入噪声等作用，起到了良好的隔离功能。其电压增益接近于1，运算放大器选用AD8005，此放大器的增益带宽积达到270MHz。图2 前置缓冲级1.3带宽预置的方案论证与选择方案一：通过对继电器L1和L2触点的控制实现系统通频带0.3~20MHz和0.3~100MHz两个范围的预置。可令系统默认选择0.3~20MHz通频带，通过键盘选择通频带，使单片机对继电器进行操作，使系统实现了预置0.3~100MHz的通频带。方案二：通过外部触发使单片机控制模拟开关CD4502选通指定通道，从而实现对由高增益带宽运放构成的带通网络进行预置，方案流程如图3所示。图3 带宽预置流程图分析两种方案可知方案一继电器连线多且复杂，体积大，触点数量有限，且工作过程中会产生噪声，影响测试总体效果。方案二使用单片机和模拟开关控制带宽预置简单稳定，易于调整，所以选择方案二。 1.4增益调整的方案论证与选择方案一：场效应管控制增益。利用单片机控制场效应管工作在可变电阻区，利用其电压与电阻的线性关系来实现增益的控制。方案二：为了易于实现增益范围0~60dB的调节，可以采用高速乘法器型D/A实现，比如AD7420。利用D/A 转换器的VRef 作信号的输入端，D/A 的输出端做输出。用D/A 转换器的数字量输入端控制传输衰减实现增益控制。方案三：可变增益放大器AD8367级联。题目要求0~60dB可调增益，而 AD8367的可调范围-2.5dB ~ +42.5dB，具有500M的增益带宽积。可采用两片AD8367级联作为增益放大级并且通过单片机反馈的峰值检测结果对已进行小倍数放大的信号进行再次放大或衰减以实现Av在0~60dB范围内可调。方案一中由于大量分立元件的引入，使得电路复杂且稳定性差。方案二虽然简单易行，精确度高，但查阅相关资料可知：转化非线性误差大，带宽只有几kHz，而且当信号频率较高时，系统容易发生自激，因此未选此方案。方案三采用了可变增益放大器AD8367，具有以dB为单位的线性增益的特点，并且以单片机作为控制可以满足题目要求0~60dB可调，方案方便、稳定，可操作性强，所以采用方案三。 1.5峰值检波的方案论证与选择方案一：采用集成真有效值变换芯片，直接输出被测信号的真有效值,例如AD637，将输出的有效值送至单片机进行对增益的反馈调整。方案二：考虑到本题要求测量的是标准正弦波，可采用峰值检波电路，检出峰值经A/D转换后由单片机转换为有效值后对增益进行调整。经过分析，由于一般的有效值检波的芯片难以达到100MHz的宽带，无法满足设计要求。而方案二经过高频采样保持电路后可以达到检波要求，并且精度较高，速度较快，所以采用方案二。2. 系统理论分析与计算2.1宽带放大器设计的理论分析与计算基本部分要求放大器的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz，为此我们选择用两片低噪声、高速放大器AD8021分别构成的高低通环节级联构成通频带为0.3MHz~20MHz的带通滤波器。其中AD8021具有高速、低噪声、从G=-1至G=-10之间具有恒定带宽490M定制补偿功能，且考虑到之后增益调整环节为主要放大镜，所以该电路完全符合基础部分0.3MHz~20MHz的带宽要求。同理，为满足发挥部分下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥100MHz的带宽要求，采用AD8021和OPA846分别作为高低通环节级联成带通滤波器。其中OPA846是一款低噪声、电压反馈运算放大器，其具有的400MHz高增益带宽积可满足发挥部分0.3MHz~100MHz带宽要求。2.2频带内增益起伏控制的理论分析与计算题目中要求通频带内增益起伏≤1dB，因此本设计的频带预置部分采用巴特沃斯滤波器，巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线实现最大限度平坦，没有起伏。虽然在阻频带内会缓慢下降为零，通过增加滤波器阶数加快阻带内的衰减，并且将输出波形峰值检波的结果模拟量送至STC12系列单片机自带的A/D，再利用外部D/A转换实现单片机对频带内增益起伏的递增、递减控制以实现增益起伏≤1dB。2.3射频放大器稳定性的理论分析与计算由于放大器的输入频率过高，将在小信号放大过程产生高频杂波，由于多级放大器级联，容易产生高频自激振荡，且随着频率的升高，增益将被衰减。为此，可以通过以下方式来改善该射频放大器的稳定性：（1）放大器板上所有运放电源线及数字信号线均加磁珠和电容滤波。磁珠可滤除电流上的高频毛刺，电容滤除较低频率的干扰，它们配合在一起可较好地滤除电路上的串扰。安装时尽量靠近IC电源和地。（2）在两个焊接板之间传递模拟信号时用同轴电缆，信号输入输出使用SMA-BNC接头，使传输阻抗匹配，并可减少空间电磁波对本电路的干扰，同时避免放大器自激。（3）由于采用多级放大器级联的方式，为了减少高频自激和消振困难，在相邻的放大器之间加入电压跟随器作隔离；同时，为了消除内阻引起的寄生震荡，可在运放电源端就近接去耦电容。（4）设计电路电压增益在通频带内波动较明显，通过对各级放大电路进行频率补偿，在电源端增加去耦0.1uF和100uF电容，电容电阻的引线部分要尽可能的短，并且采用屏蔽盒对系统进行多点屏蔽，可有效增加放大器的稳定性。2.4增益调整的理论分析与计算AD8367具有45dB增益可调，3dB带宽达到500MHz，片上集成有律方根检波器，可实现单片闭环AGC。片上带有可控制线性增益的高性能45dB可变增益放大器．并可在任意低频到500 MHz的频率范围内稳定工作。通过控制MODE引脚外接地端，选择GAIN DOWN工作模式，即增益随电压递减，满足公式Gain(dB)=45-50?Vgain。通过数字电位器控制5引脚GAIN端工作电压Vgain处于0~1V，则可控制单片增益调整范围-5~45dB。为实现0~60dB范围可调，需采用两级AD8367级联，且由于放大器的三阶交调失真点是固定的，信号幅度越大，则失真的可能性就越大，所以采用其中一级作为固定增益放大级放在后面，前一级AD8367作为电压控制增益放大级。3．电路与程序设计 3.1电路的设计3.1.1前置缓冲级、带宽预置AD8005具有270M的增益带宽积，以此设计电压跟随器作为输入缓冲级具有避免引入噪声等作用，起到了良好的隔离功能；由具有高速、低噪声、高增益带宽特点的运放AD8021和OPA846构成的带通滤波器可分别满足0.3~20MHz和0.3~100MHz的带宽要求。并且通过单片机控制模拟开关CD4052在这两种带宽模式进行切换选择。图4为该部分原理图部分。图4前置缓冲级、带宽预置原理图3.1.2增益调整采用两片AD8367级联作为增益放大级，当MODE接地时，增益随电压递减，其计算公式为：Gain(dB)=45—50?Vgain，该工作模式在AGC应用中是需要的，其中通过数字电位器X9C103控制Vgain。并且通过单片机反馈的峰值检测结果对已进行小倍数放大的信号进行再次放大或衰减以实现Av在0~60dB范围内可调。图5为增益调整电路原理图。图5 增益调整电路原理图3.1.3峰值检波本放大器系统的输入频率高，频带要求宽，而一般峰值检波电路的线性差，通频带窄，保持时间短，不便于精确测量。为此，我们采用由高精度采样保持器PKD01构成峰值保持器，具有通频带宽、线性好、峰值保持精度高等优点，电路原理图如图6所示。图6 PKD0l的峰值保持及时序控制电路3.2程序设计 3.2.1系统程序框图系统程序流程图如图5所示。程序设计主要实现步进调整、带宽预置和增益放大的切换以及对通频带内平坦度进行反馈调整。AD转换电路对峰值检波后的输出信号进行采样，将结果送入单片机进行操作，实现对相应部分的反馈调整。4.测试方案与测试结果4.1测试条件与仪器为测量50?的输入和输出阻抗，采用多功能数字万用表VC9205；为得到有效值≤1mV的输入高频小信号，采用高频信号发生器AS1053；该系统最大通频带达到0.3~100MHz，为此我们选择双踪示波器SS-M。 4.2测试方案与测试结果完整性 （1）放大器电压增益测试设置输入信号频率为500kHz,输入信号以信号峰峰值为单位。输出信号以示波器的输出电压峰峰值为标准，计算出交流增益，增益预置以倍数表示，括号中换算为dB，表1为主要测试数据。（2）通频带内平坦度测试放大器预置带宽20MHz，输入有效值为20mV，频率0.3~20MHz的电压信号，测试通频带内是否平坦。表2带宽20M时的通频带平坦度测试结果。同理，通过预置带宽100MHz，输入有效值为1mV，频率0.3~100MHz的电压信号来测试该通频带内的平坦度，表3为其测试结果。由表2可得，放大器在1~15MHz通频带内很平坦，最大起伏出现在10M频率时，此时增益为20lg197.2?19.88dB，起伏大小0.12dB?1dB；由表3可知放大器在1~80MHz频20带平坦，同理计算最大起伏为0.1dB，增益起伏?1dB，所以均满足题目要求。（3）最大输出电压正弦波有效值的测试。在输入端Vin加入频率为600KHz的正弦波，调节输入电压有效值（限制Vin≤1 mV），测得输出最大不失真正弦波有效值Vo=1.57V，满足基本部分Vo≥200mV和发挥部分Vo≥1V的要求。（4）输出噪声电压测量。增益调到60dB档，将输入端短路，测量输出电压峰-峰值。观测到输出端噪声电压的峰-峰值在25mV~34mV之间波动，可满足发挥部分要求的VONPP≤100mV的要求。4.3 测试结果分析测试结果表明该系统完成了题目要求的所有基本部分，并实现了绝大多数发挥部分的性能指标。并且在硬件方面，通过加入缓冲级，使用BNC接头，外部增加屏蔽壳等措施有效地抑制了高频信号对电路连接网络的影响，使系统的性能得到很大的改善。由于存在时间紧迫、对高频信号处理知识稍显不足等因素，一些发挥部分的指标未能完成，但是该系统仍然满足了赛题要的求的所有基本部分和绝大多数发挥部分功能指标。参考文献[1] 丁向荣.《STC系列增强型8051单片机》.电子工业出版社，2010年[2] 童诗白，华成英.《模拟电子技术基础》.高等教育出版社，2006年[3] 吴斯彧，顾玲娟.《峰值采样系统的设计》.电子设计工程，2010年，第18卷（4期）：第7~9页.[4] 黄根春，周立青，张望先.《全国大学生电子设计竞赛教程》.电子工业出版社，2011年[5] 李涛，姚启涛，杨燕翔.《基于AD8367的大动态范围AGC系统设计》.电子设计工程，2010年，第18卷（1期）：第55~57页.阅读详情：
范文七：射频功率放大器功率放大器（PA）PA 用于将收发器输出的射频信号放大，通常有三种实现方式：分立晶体管电路、单片微波集成电路（MMIC）和功率放大器模块（PAM），分立电路是最古老也是 最便宜的解决方案，至今仍在广泛应用，一般选用的是成本较低的硅双极器件。其主要缺点是手机制造商必须拥有丰富的射频电路设计经验，能自己完成PA的设 计。因此对于超过1Ghz以上的系统的PA的快速开发，分立电路缺乏吸引力。而这正是MMIC的优势所在，MMIC过去采用GaAs MESFET制造，现在多采用砷化镓异质结双极晶体管(GaAs HBT)工艺制造。在MMIC方案中，输入一般不集成在芯片中，要求手机制造商掌握的射频电路设计知识比较少。然而MMIC仍不能提供所有的功放功能，价 格和效率在实际应用中也经常被必需的外部匹配元件而抵消。PAM则提供的是完全的射频功能，采用功放模块，手机制造商仅需要很少的射频知识，从而最终降低 了功放的成本。目前市面上的PAM采用的有双极硅、LDMOS(横向扩散金属氧化硅)或GaAsHBT工艺，PAM的主要优点是可以结合不同的技术，从而 容易增加新的功能。功率放大领域则是一个有门槛的独立的领域，也是手机里无法集成化的元件，同时这也是手机中最重要的元件，手机的通话质 量、信号接收能力、电池续航能力都由功率放大器决定。一般厂家选定功率放大器之后，更换供应商的可能非常非常小。功率放大器领域主要厂家是RFMD、 SKYWORKS、RENESAS、NXP、AVAGO、TRIQUINT、ANADIGICS。阅读详情：
范文八：射频宽带放大器(D题)射频宽带放大器（D题）一、任务设计并制作一个射频宽带放大器。二、要求1．基本要求（1）电压增益Av≥20dB，输入电压有效值Ui≤20mV。Av在0～20dB范围内可调。（2）最大输出正弦波电压有效值Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。 （3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz，并要求在1MHz～15MHz频带内增益起伏≤1dB。（4）放大器的输入阻抗= 50?，输出阻抗= 50 ?。2．发挥部分（1）电压增益Av≥60dB，输入电压有效值Ui≤1mV。Av在0～60dB范围内可调。 （2）在Av≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值UoNpp≤100mV。（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥100MHz，并要求在1MHz～80MHz频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在Av≥60dB（或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。（4）最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真。 （5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。三、说明1．要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在RL=50?条件下测试（要求RL阻值误差≤5%），如负载电阻不符合要求，该项目不得分。 2．评测时参赛队自备一台220V交流输入的直流稳压电源。3.建议的测试框图如图1所示，可采用点频测试法。射频宽带放大器幅频特性示意图如图2所示。图1测试框图图2幅频特性示意图四、评分标准项目 系统方案主要内容满分 2理论分析与计算设计报告电路与程序设计测试方案与测试结果比较与选择 方案描述 贷款放大器设计 频带内增益起伏控制射频放大器稳定性增益调整 电路设计 程序设计 测试方案与测试条件测试结果完整性 测试结果分析摘要、设计报告正文结构、公式、图标的规范性844设计报告结构及规范性 2 20 19 10 21 50 18 2 16 6 8 50基本要求发挥要求总分 完成（1） 完成（2） 完成（3） 总分 完成（1） 完成（2） 完成（3） 完成（4）其他总分阅读详情：
范文九：D题-射频宽带放大器2013年全国大学生电子设计竞赛设计报告D题 射频宽带放大器（全国二等奖作品）李渔、胡权、张帆射频宽带放大器摘要：本系统采用可控增益放大器AD8330 、高速运放 AD8009和THS3201 结合的方式，通过继电器切换放大电路，实现了题目的0~70dB可控增益的要求，在1MHz~80MHz通带内，增益波动小于1dB，-3dB通带为100kHz~100MHz。负载50欧姆情况下最大输出电压有效值达2V.放大器增益可设置并在12864上显示，经测试，大部分指标达到或超过题目发挥部分要求。Abstract: This system uses the method of combination of controllable gain amplifier AD8330, high-speed op amp AD8009 and THS3201, to achieve the gain-controlled requirements of 0 ~ 70dB through the relay switching amplifier circuit,, gain ripple less than 1dB in 1MHz ~ 80MHz passband, and the passband of - 3dB is 100kHz ~ 100MHz. Maximum effective value of output voltage is 2V when Case load is 50 ohm. Amplifier gain can be set by MCU and displayed on 12864. Most of the indicators meet or exceed the requirements of laying part. 关键词：射频宽带放大；可控增益一、系统方案论证经过仔细分析和论证，本系统由两级20dB固定增益放大，一级30dB可控增益放大，及输出缓冲放大级构成。各部分方案的论证和选择如下： 1.1 可控增益放大器方案一：选用可编程放大器PGA，此方案高频芯片较少，价格较高，并且只能步进设置增益，无法满足题目要求。方案二：通过继电器改变反馈电阻来实现。由于题目要求动态范围较大，并且此方案同样只能实现步进变化，所以也无法满足题目要求。方案三：采用压控增益放大器，通过DA可以实现高分辨率的增益控制，适合本题目，因此采样该方案。 1.2 固定增益放大器对于高速宽带放大，电流型运放具有特有的优势，性价比较高。考虑到每一级放大带宽不小于100Mhz，且增益为20dB，因此选择我们队平常训练常用的高速电流型运放AD8009，该运放小信号带宽1GHz，大信号带宽440MHz，压摆率5500V/us，完全能满足系统要求。 1.3 输出缓冲级放大末级放大器需完成大信号放大。题目中要求50欧负载上有效值不小于1Vrms，因此末级放大器输出端信号达到5.6V峰峰值，由于AD8009为正负5V电源供电，因此此输出接近器件极限值。为了降低布线和电路设计的难点，同时也为了进一步提高输出有效值，我们采样正负7.5V供电的高速电流型运放THS3201.1.4 放大器总体方案经过上面的分析，我们得到系统框图如下：二、理论分析与计算2.1 宽带放大器设计按照题目发挥部分的要求，信号通频带0.3~100Mhz最大电压增益Av》60dB，所以增益带宽积达到100GHz，单级放大甚至两级放大都是难以做到的。因此，通过将单级增益保持在20dB以下，加上多级级联的方式实现60dB的目标。本系统中，采用两级固定增益实现28dB放大（后级50欧负载实得增益），输出级实现13dB放大（后级50欧负载实得增益），程控放大实现0~30dB放大。2.2 频带内增益起伏控制按照题目的要求，整个系统至少要满足在1~80MHz内最大增益波动不大于1dB。由于本系统是五级级联结构，且每一级都有可能单独工作，所以要保证每一级最大增益波动小于1dB。此外，在各级共同工作时，系统的总的增益曲线为各个模块的叠加。考虑最极端的情况，即各部分的最大增益波动点为同一位置。在这种情况下，要保证各级最大增益波动小于0.2dB才可满足题目要求。因此，在进行单级设计时，应该尽可能降低在1~80MHz通带内的波动，必要时需要通过调整电路结构或外接LC网络进行一定的增益补偿。 2.3 射频放大器的稳定性分析放大器的稳定性问题一直是放大器设计的重点之一。对于宽带放大器，稳定性问题尤为重要，在设计初期就要认真考虑。造成放大器不稳定的因素主要包括内部正反馈和外部耦合这两种方式。对于前者，可能由于布线不合理、放大器反馈设计不合理、单级增益过高，各级信号通过公共网络（如馈电网络）进行串扰等原因造成。因此首先应限制单级增益，对于高速电流型运放可以参考相应器件手册给出的建议反馈电阻。为了防止因馈电网络造成的串扰，可对每一级网络进行单独供电。在电路实际制作中，应小心布局布线，虽然由于比赛的时间限制无法制作PCB板，但也建议采样覆铜板来进行制作。对于后者（外部耦合），可通过加屏蔽盒的方式来对放大器进行隔离。2.4 增益调整正如前文所述，稳定性、带宽等原因限制了单级增益，所以将整个系统划分为四个放大级。前面两级做固定增益，第三级用作程控放大。最后一级作为输出级主要目的是提高输出功率，所以可适当降低增益，并采用压摆率较高、电源轨较宽的运放。三、电路与程序设计3.1 固定增益模块设计每一级固定增益模块设计增益20dB，由于50欧输出电阻匹配的原因，会有6dB的损失，所以后级实得增益为14dB。此外，为了较好的实现阻抗匹配，选用同相放大的结构。在选择反馈电阻时，参考AD8009的数据手册可以知道，在20dB增益下，建议反馈电阻为200欧姆，所以反向端到地电阻为22欧姆。此外，由于在某些增益范围不需要此单级模块，所以我们用高频继电器TQ1-5实现旁路。整体电路图如下：3.2 可控增益模块设计可控增益部分需要满足至少18dB的动态增益范围，带宽100Mhz。AD8330动态范围50dB，带宽150MHz，完全满足要求。但是在制作发现，该模块增益曲线随着频率升高而上升，无法满足80MHz最大增益波动1dB。因此，我们采样后接一个增益为6dB的放大器来补偿这一段曲线，使得在满足题目要求。 3.3 输出级放大电路设计考虑匹配时的6dB损失，输出级同样设计为20dB的增益同相放大。参考THS3201的器件手册，在10倍增益时，建议反馈电阻为487欧姆，实际制作中采用480欧姆和7欧姆串联接入。反向端对地电阻54.9欧姆，实际制作中采用7.9欧姆和47欧姆串联接入。此外，同样需要设计旁路的结构，具体电路图如下：3.4 抗干扰处理正如前文所述，抗干扰处理决定了整个系统的稳定性。此外，由于高速运放对电路很敏感，因此合理的抗干扰处理能更好地实现它的特性，从而最大限度地提高通带的平坦度，这对于带内最大增益1dB波动这一关键指标至关重要。抗干扰处理可以从以下几个方面入手：首先是降低公共馈电网络的串扰，所以对于每一个模块进行单独供电。前三级模块均采用进行正负5V供电。输出级采用LM317和LM337进行正负7.5V供电。小心地进行布局布线，例如在进行大面积铺地的同时，将运放底部的地掏空，从而避免寄生电容对输出端形成低通效应，降低高频特性；在信号走线周围加一圈过孔包围信号线，来模拟同轴线的功能，从而降低信号的辐射、降低外部噪声的干扰。对整个系统采用铜皮进行屏蔽，可以降低外部的电磁干扰。3.5 程序设计单片机主要完成增益控制和模块切换，其程序框图如下：四、测试方案与测试结果4.1 测试方案及测试仪器根据题目要求，测试框图如下，采用点频法测试：测试仪器清单：序号 1仪器名称 双踪示波器型号 TDS1012B指标 100MHz带宽 1Gb/s采样率2 3数字合成函数信号发生器 数字超高频毫伏表/频率计SP2461 SP2271100uHz~150MHz 10KHz~1Ghz 800uVrms~10Vrms4.2 放大器增益及输出有效值测试频率
频率300kHz 1MhzUi 10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 40MhzUout 增益(dB)Ui10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 80MhzUout 10mVrms增益(dB)09.91mVrms -0.08 9.9mVrms19.9110.0mVrms 20.0 96.2mVrms 19.68 95.5mVrms 39.6 39.8 1.01Vrms60.1101.2mVrms20.1 102.3mVrms40.2 977.2mVrms39.8 1.02 Vrms 60.2Ui 10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 100MhzUout 9.8mVrms增益(dB)Ui -0.210mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrmsUout 增益(dB)10.2mVrms 0.2 10.2mVrms 20.2 99.6mVrms 20.0 40.2 1.01Vrms 1.02Vrms40.1 60.010.2mVrms 20.1 99.5mVrms 19.9 101.mVrms 40.1 1.01Vrms 1.00Vrms40.1 60.0Ui Uout 增益(dB)Ui Uout 增(dB)益10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms 10mVrms 1mVrms9.8mVrms -0.210.2mVrms 20.2 97mVrms 105mVrms 1.04Vrms 1.06Vrms19.7 40.4 40.3 60.54.3 通频带及通带内波动测试 频率(MHz) 0.1 0.3 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110Uout(Vrms) 977.24 5.14 5.14 5.14 5.14 1.58 988.55 812.83 776.25 668.34增益(dB) 59.8 60.0 60.3 60.2 60.3 60.3 60.3 60.3 60.3 60.2 60.1 59.9 58.2 57.8 56.5无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无有无明显失真由上表可以看出： （1）、1dB带宽：80Mhz （2）、3dB带宽：100Mhz 4.5 无失真最大有效值输出输入信号频率(MHz)0.3 1 40无失真输出最大有效值(Vrms) 1.42 1.5 1.680 1004.4 输出噪声测试1.38 1.3将输入端接地，可观察到输出端400mVpp噪声 4.5 输入输出阻抗测试
输入阻抗：49.8Ω
输出阻抗：50.6Ω五 总结从以上测试数据可以看出，本系统的1dB带宽为80MHz（0.3kHz~80MHz），3dB带宽为100Mhz，最大增益可实现70dB，最大输出有效值达1.4V。除了系统噪声外不满足要求外，其他指标均满足或超过发挥部分的要求。但是该系统的噪声还有待改善，通过在前级加入低噪声运放，并降低高频端滚降速率可在一定程度改善输出噪声。此外，在增益超过70dB时，系统会发生自激，通过更好的布线和屏蔽，可以进一步提高增益。6 参考文献[1] 童诗白, 华成英等. 模拟电子技术基础[M]. 第四版.
北京: 高等教育出版社, 10, 2009. [2] 吴援明, 唐军, 曲健等. 模拟电路分析与设计[M]. 北京: 科学出版社, 10, 2009. [3] 冈村迪夫. OP放大电路设计[M]. 王玲等译. 北京: 科学出版社, 9, 2010.[4] 塞尔吉欧o弗朗哥. 基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M]. 刘树棠,朱茂林, 荣玫等译. 西安: 西安交通大学出版社. 9,2009.[5] 赖晓晨，周宽久等. 嵌入式系统工程实例解析[M]. 北京: 清华大学出版社. 3,2012. [6] 张玉兴,杨玉梅,敬守钊,陈瑜. 射频模拟电路与系统[M]. 成都: 电子科技大学出版社.9,2008 .[7] 远坂俊昭. 测量电子电路设计:模拟篇[M]. 彭军译. 北京: 科学出版社. 10,2007.
[8] 远坂俊昭. 测量电子电路设计:滤波器篇[M]. 彭军译. 北京: 科学出版社. 10,2007.阅读详情：
范文十：射频宽带放大器(D题)2013 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）9 月 4 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高
职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生
身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设
计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违
纪参赛队取消评审资格。（6）9 月 7 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。射频宽带放大器（D 题）【本科组】一、任务设计并制作一个射频宽带放大器。二、要求1．基本要求（1）电压增益 Av ≥20dB，输入电压有效值 Ui ≤20mV。Av 在 0～20dB 范围内可调。（2）最大输出正弦波电压有效值 Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。 （3）放大器 BW-3dB 的下限频率 fL ≤0.3MHz，上限频率 fH≥20MHz，并要求在 1MHz～15MHz 频带内增益起伏≤1dB。 （4）放大器的输入阻抗 = 50?，输出阻抗 = 50 ?。 2．发挥部分（1）电压增益 Av ≥60dB，输入电压有效值 Ui ≤1 mV。Av 在 0～60dB 范围内可调。（2）在 Av ≥60dB 时，输出端噪声电压的峰峰值 UoNpp ≤100mV。 （3）放大器 BW-3dB 的下限频率 fL ≤0.3MHz，上限频率 fH≥100MHz，并要求在 1MHz～80MHz 频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在 Av ≥60dB （或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值 Uo ≥ 1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。（4）最大输出正弦波电压有效值 Uo ≥1V，输出信号波形无明显失真。 （5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。三、说明1．要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在RL=50?条件下测试（要求 RL 阻值误差≤5 %），如负载电阻不符合要 求，该项目不得分。2．评测时参赛队自备一台 220V 交流输入的直流稳压电源。3. 建议的测试框图如图 1 所示，可采用点频测试法。射频宽带放大器幅频特性示意图如图 2 所示。信号源射频宽带放大器示波器/高频毫伏表Ui自备直流稳压电源Uo图1Av(dB)测试框图Av带内增益起伏≤1dB-3dB1MHzfL0.3MHz3dB带宽15(80)MHzfH图2f（MHz）幅频特性示意图四、评分标准项系统方案目主要内容比较与选择 方案描述设计 报告理论分析与计算宽带放大器设计 频带内增益起伏控制 射频放大器稳定性 增益调整电路与程序设计电路设计 程序设计4 8 分数 2测试方案与测试结果 测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析4设计报告结构及规范性 摘要设计报告正文的结构 图表的规范性2总分 完成（1）基本 要求完成（2） 完成（3） 总分 完成（1） 完成（2）发挥 部分完成（3） 完成（4） 其他 总分20 19 10 21 50 18 2 16 6 8 50阅读详情：}