2015年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖D题

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1、2015年全国大学生电子设计竞赛论文D题：增益可控射频放大器学校：桂林电子科技大学参赛队员：陆天辰刘渠陈广雷2015年8月15日增益可控射频放大器（D题）摘要本系统由低噪放大器TQP3M9035、数控衰减器HMC470、LC椭圆滤波器、固定增益放大器ADL5531和功率放大器AH101构成。系统前级通过低噪放TQP3M9035实现固定增益21dB，中间级由两级ADL5531实现44dB固定增益、8dB电阻衰减网络和两级0～31dB数控衰减器HMC470进行增益调整、椭圆带通滤波器进行通频带外衰减，末级由功率放大器AH101实现13dB固定增益，提高输出功率。该系统可实现70dB的总增益，

2、增益可调范围为10～70dB。本系统封装于屏蔽盒内，稳定性好。经测试，该系统能够达到题目要求的全部指标。关键词：射频放大器；增益可调；数控衰减；通频带AbstractThesystemconsistsoflownoiseamplifierTQP3M9035,NCattenuatorHMC470,LCellipticfilter,fixedgainamplifierADL5531andpoweramplifierAH101.Systembypre-LNATQP3M9035achieve21dBfixedgain,intermediategrade44dBfixationbytwo-stag

3、eADL5531gain,8dBresistanceattenuationnetworkandtwolevel0-31dBattenuationnetworknumericalcontrolattenuatorHMC470gainadjustment,ellipticalbandpassfilterforoutsidepassbandattenuation,finalstageby13dBfixationAH101poweramplifiergainandimprovetheoutputpower.Thesystemcanrealizethetotal70dBgain,gainadjus

4、tablerangeof10-70db.Thissystemencapsulatedintheshieldingbox,goodstability,withtested,completealltherequirementsofsubjectsettingindicatorssystem.Keywords:RFamplifier;Adjustablegain;NCdecay;passband-1-一、方案论证1、增益设计方案一：采用场效应管或三极管。开环增益低的三极管为级内反馈，可避免大环反馈且其频率响应较好，但该方案需采用大量分立元件，电路复杂，稳定性差;方案二：采用高带宽、大压摆率运算

5、放大器实现大于52dB的增益。运放具备高开环增益、高输入阻抗和低输出阻抗，由运放构成的放大器电路虽然具备良好的线性，但由于其高开环增益以及反馈机制的存在，运放电路的频响一般较差;方案三：采用内部阻抗为50Ω的固定增益射频放大器，可弥补信号放大的插入损耗，保证整个链路增益的恒定。其特点是结构简单，级联前后阻抗匹配，比较容易设计，多级级联可方便地实现固定增益。因此，根据题目要求和实际情况综合考虑选择方案三。2、增益可调设计方案一：采用压控放大器。其增益由外部电压控制，可实现一定范围内增益步进可调。但其控制电压由DA产生，会引入一定的噪声，调整时波动较大且不易控制;方案二：采用数字步进衰减器。

6、通过放大器进行固定增益放大后由衰减器进行衰减，其特点是数字式步进且步进精确度高，引入噪声小，通频带内平坦性相对较好，控制方便。经过两者的比较后选择方案二。3、方案描述本系统前级通过低噪放TQP3M9035实现固定增益21dB，中间由两级ADL5531实现44dB固定增益，增益调整由8dB电阻衰减网络和两级0～31dB数控衰减器HMC470实现，通频带外衰减采用椭圆带通滤波器，末级由功率放大器AH101实现13dB固定增益，提高输出功率。系统总增益为70dB，控制范围为10～70dB，其框图如图1：输入第一级数控衰减前级低噪放22倍固定增益第二级数控衰减22倍固定增益低通滤波器（HMC47

7、0）（TQP3M9035）（ADL5531）（HMC470）（ADL5531）高通滤波器处理器（MSP430）功率放大器（AH101）按键显示输出图1系统框图二、理论分析与计算1、前级放大器设计由于要求输入信号有效值Uo小于20mV，发挥部分要求输入信号有效值Uo小于5mV，该系统对噪声有严格的要求。多级放大器的总噪声系数计算公式为：NN11NN11FF24F3FnNNF1~nF1GGGGGGGGGp