2015年国赛D题-增益可控射频放大器

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1、D题增益可控射频放大器电子科技大学作者：谭文张育铭易嗣为8摘要本系统由电流反馈型运算放大器AD8009,程控衰减器HMC307构建而成。系统前级通过级联四片AD8009实现46dB固定增益放大，由前级衰减器和中间级衰减器实现4dB～66dB总动态增益范围，后级由RF3827做功率级保证输出有效值2V以上且波形不失真。系统各部分采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，各个模块独立线性稳压电源供电，提高稳定性和抗干扰能力。经测试，本系统达到了题目的所有要求。关键词：射频宽带放大器、HMC307、AD8009AbstractThis

2、systemconsistsofcurrentfeedbackamplifierAD8009anddigitalattenuatorHMC307.TheprimarySystemachieve46dBfixedgainbycascading4AD8009andachieve4dB~66dBgaindynamicrangwithtwodigitalattenuatores.Toreach2Vrmsoutputwithoutdistortion，weuseRF3827asfinalamplifier.Allpart

3、sofsystemarewarpedupbyshieldingboxprotectedfromEMI.EverymodulearesupplyedbyseparateLDOtoenhancesystem’sstabilityandanti-jammingcapability.Thissystempasstextandmeetallrequestofsubject8一、系统方案41.1程控增益的论证与选择41.2固定增益放大器的论证与选择41.3输出缓冲级放大41.4滤波器设计41.5总体框图5二、系统理论分析与

4、计算52.1宽带放大器设计52.2频带内增益起伏控制52.3射频放大器的稳定性分析62.4增益调整6三、电路设计63.1固定增益模块设计63.2程控增益模块设计63.3后级射频功放模块设计7四、测试方案与测试结果84.1测试仪器84.2测试方案及测试条件8（1）测试阻抗匹配和负载设置8（2）放大器电压增益测试8（3）放大器BW-3dB及增益平坦度测试84.3测试结果及分析8（1）放大器电压增益测试8（2）放大器BW-3dB带宽测试8五、参考文献98增益可控射频放大器（D题）【本科组】一、系统方案本系统主要由程控

5、增益模块、固定增益放大模块、滤波器模块、功率放大器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1程控增益的论证与选择方案一：采用HMC743ALP6CE数字可变增益放大器。这款芯片可以实现-45dB到+18dB的增益调节，步进0.5dB，在50MHZ到200MHZ范围内最大增益波动<0.5dB，且该芯片+5V供电，能很好的满足题目要求+12V供电，该芯片性能优良，很好的满足了题目的要求，并且-45dB到+18dB的调节范围使后级系统设计更加灵活，然而该芯片价格昂贵，竞赛期间难以采购，故采用其他方案。方案二：采用

6、PGA870数字可变增益放大器，此芯片增益范围为-11.5dB～20dB,能够满足题目12dB～40dB动态范围，但是其动态范围不能满足发挥部分要求步进至52dB以上。更大的缺点是，经过实测，其带内起伏波动太大，不适合本题带内波动小于2dB的要求。方案三：采用HMC307程控衰减器+固定增益放大器实现增益步进可调，HMC307衰减步进1dB，动态范围0～31dB，增益误差±0.5dB，如果采用一级衰减，其动态范围同样很小，采用两级级联可实现0dB～-62dB的动态范围，经过实测，其带内起伏小于1dB,且其增益误

7、差小，完全满足题目要求。综合考虑，方案三绿色环保，实现简单方便，故采用此方案。1.2固定增益放大器的论证与选择对于高速宽带放大，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输出缓冲级放大方案一：采用两片AD8009并联输出进行功率合成，经过实测，难以保证两路信号相位完全重叠，容易引起信号失真。8方案二：采用

8、RF3827作为后级功率输出芯片，该片子固定增益20dB,带宽5M～1500M,P1dB压缩点24dBm,而我们的系统总共需要19dBm，经过测试，输出有效值最大可达2.8V，完全满足我们的需求。1.4滤波器设计采用高Q值电感与精密电容，分别制作8阶低通滤波器与8阶高通滤波器，通过级联两个滤波器实现发挥要求（四）：电压增益AV≥52dB，当输入信号频率f≤20MHz或输入信号频率f≥2