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1、射频宽带放大器【本科组】摘要：本设计以低功耗单片机ATmegal28为控制核卜采用高宽带低噪声集成运放芯片THS3202和可控增益放大器AD603相结合的方式，制作了一个电压增益可调的射频宽带放人器。整个系统通过继屯器在各衰减网络间进行切换，并对宜流漂移进行调零处理，较好地实现了电压増益0〜60dB可调，输出信号波形无明显失真，且齐项指标均达到或超过基础和发挥部分耍求，具有频带宽、噪声低、增益高、性能稳定等优点。关键词：ATmegal28射频宽带运放可调增益—、引言射频宽带放大器在射频通信中具有重要作用，它广泛应用于视频放大、信号发射等电
2、路，对其研究与设计是具有现实的意义与作用。1.设计要求（1）系统的基础部分耍求：输入电压有效值为ViWlOmV,输入与输出阻抗等于50Q,电压增益AvN20dB,口在0〜20dB可调；最大输出电压有效值Vo^200mVo系统的通频带为0.3MHz〜10MHz,在1MHz〜15MHz的通频带内，电压增益起伏W1dBo（2）系统的发挥部分要求：输入电压有效值为ViWlmV,电压增益60dB,H在0〜60dB可调；最大输出电压有效値V°$lV。系统的通频带为0.3MHz〜100MHz,在1MHz〜80MHz的通频带内，电压增益起伏W1dB。系统
3、在增益为60dB时，输出噪声电压的峰峰值要WlOOmV。2.设计思路根据题目耍求，放大器达到带宽0.3MHz〜100MHz,电压增益0〜60dB可调,关键在于抑制零点漂移和通频带的扩展，因此放人器需采用多级交流耦合连接方式来实现。系统设计与方案论证1•系统总体方案射频宽带放大器主耍由固定增益放大、可控增益放大、衰减网络、通频带选择等电路组成。输入信号经50Q输入阻抗匹配后，通过固定增益放大、可控增益放大以及衰减网络实现增益0〜60dB可调，再经通频带选择实现在0.3MHz〜20MHz和0.3MHz〜100MHz频带间切换，最后经50Q负载
4、输出无明显失真的正弦波信号。整个系统采用低功耗单片机ATmegal28控制电压增益和通频带选择,自制线性稳压电源。总体设计框图如图1所示：口制稳压电源---图1系统总体设计框图1•系统方案论证(1)通频带选择方案论证根据题意，为实现放大器频带在0.3MHz〜20MHz和0.3MHz〜100MHz间可切换，需要选择滤波电路来实现，以下右两种方案可以实现：方案一：采用有源滤波电路。主要由集成运放和R、C组成，集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出屯阻小，构成有源滤波电路后具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，冃前的有源滤波电
5、路的工作频率难以做得很高，故难以实现题□100MHz带宽要求。方案二：采用无源带通滤波电路。主要由无源元件R、L和C组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，达到抑制高次谐波的作用；由于静止无功补偿器SVC(StaticVarCompensator)的调节范围耍［t］感性区扩人到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联可满足无功补偿、改善功率因数、消除高次谐波等问题。综合考虑，方案一无法实现题目发挥部分频带100MHz的要求，且方案二电路设计简单，成木较低，电路高频特性好，故选用方案二，无源带通滤波电路。(2)固定增益放大电路方
6、案选择本作品中，固定增益放大电路需满足增益大于30dB,系统各项指标才能够达到题口耍求，为此，设计以下两种方案:方案一：采用分立元件搭建固定增益放大电路。使用NPN型三极管2SC3355组成的共基极放大电路，仅有电压放大作用，高频特性好，可用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，但电路调试较为复朵，稳定性较低。方案二：采用集成芯片THS3202,该芯片为电流反馈型，具有高带宽、低噪声等特点，且电路设计简单，精度较高，能够很好的实现题口耍求。综上所述，考虑电路的难易程度以及低噪声、高带宽等要求选用方案二。三、理论分析与参数计算1•增益带宽积按照题
7、目要求，信号通频带为0.3kHz〜100MHz,最大增益Av^60dB,则增益带宽积为100A/Hzxl0^=100GHz,系统选用THS3202芯片的增益带宽积为2G,采用分级放人的方式使放人器整体増益超过60dB,1•抑制直流零点漂移木系统放大部分主要由固定增益电路、可控增益电路组成，由于系统为射频宽带放大器，所以各级之间采用电容耦合方式，另外，实际设计电路吋，输出漂移较为明显，可采用放大电路反向级联输入，有效的抑制了零漂。1•射频放大器的稳定性设计电路中多级高增益放大器一般会产生自激，故系统在设计时，除了采用负反馈电路保证稳定性Z外
8、，模块电路间还使用了同轴电缆，并且采用屏蔽盒对系统进行多点屏蔽。实验证明，右效地增加了放大器的稳定性。4.通频带内增益起伏控制本设计使用的可控增益芯片AD603的增益误差在90MHz的通带内小
