内容发布更新时间 : 2024/6/2 9:06:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

2013年全国电子设计竞赛

射频宽带放大器（D题）

射频宽带放大器设计报告

摘要：本系统采用可控增益宽带放大器VCA820和固定增益宽带放大器

THS3202，进行合理的的级联和阻抗匹配，在加入后级功率输出，全面提高了增益带宽积。应用单片机STC89C52对增益进行预置和控制，可实现0到60dB可调。而且综合应用了电容去耦、滤波、使用屏蔽线传输信号以及使用屏蔽罩等抗干扰措施以减少放大器的噪声并抑制高频自激。经测试，本方案完成了全部基本功能和部分扩展功。

Abstract: The system uses controllable gain broadband amplifiers VCA820 and fixed-gain broadband amplifiers THS3202, a reasonable cascade and impedance matching, power output level after joining, and comprehensively improve the gain-bandwidth product. Applications SCM STC89C52 preset and control the gain can be achieved from 0 to 60dB adjustable. And comprehensive application of the capacitive decoupling, filtering, use a shielded cable transmission signal and the use of shields and other measures to reduce interference and to suppress high frequency noise amplifier self-excitation. After testing, the program completed all the basic functions and some extended functionality.

目 录

1．方案设计与论证................................... 错误!未指定书签。

1.1 可控增益放大器方案 ......................... 错误!未指定书签。

1.2 固定放大器方案 ............................. 错误!未指定书签。 1.3高频带通滤波器方案 .......................... 错误!未指定书签。 1.3 稳压电源方案 ............................... 错误!未指定书签。 2．理论分析与计算................................... 错误!未指定书签。

2.1带宽增益积 .................................. 错误!未指定书签。 2.2 通频带内增益起伏控制 ....................... 错误!未指定书签。 2.3 放大器稳定性 ............................... 错误!未指定书签。 3．电路与程序设计................................... 错误!未指定书签。

3.1硬件电路设计 ................................ 错误!未指定书签。

3.1.1 系统框图.............................. 错误!未指定书签。 3.1.2 前级放大电路 ......................... 错误!未指定书签。 3.1.2 增益调控放大电路 ..................... 错误!未指定书签。 3.1.3带宽控制器 ............................ 错误!未指定书签。 3.1.4各级电源设计 .......................... 错误!未指定书签。 3.1.5主控制器电路 .......................... 错误!未指定书签。 3.1.6抗干扰处理 ............................ 错误!未指定书签。 3.2 程序设计.................................... 错误!未指定书签。

3.2.1主程序流程 ............................ 错误!未指定书签。 3.2.2中断程序流程 .......................... 错误!未指定书签。 3.3.3源程序 ................................ 错误!未指定书签。

4. 测试方案与测试结果 .............................. 错误!未指定书签。

4.1 测试仪器.................................... 错误!未指定书签。

4.3 相关测试数据 ............................... 错误!未指定书签。 5. 总结 ............................................. 错误!未指定书签。

5.1 本作品达到的指标如下： ..................... 错误!未指定书签。 5.2 存在问题及改进措施 ......................... 错误!未指定书签。 参考文献： .......................................... 错误!未指定书签。 附录1： ............................................ 错误!未指定书签。

1．方案设计与论证

经过仔细地分析和论证，我们认为此次射频宽带放大器可分为可控增益放大器，固定增益放大器，LC滤波，功率放大等模块。

1.1 可控增益放大器方案

方案一：采用场效应管或三极管控制增益。主要利用场效应管的可变电阻区（或三极管等效为压控电阻）实现增益控制，本方案由于采用大量分立元件，频带宽，电路复杂，调试困难，稳定性差。

方案二：为了易于实现最大 60dB 增益的调节，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。此方案简单易行，精确度高，但经实验知：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。

方案三：根据题目对放大电路增益可控的要求，考虑直接选取可调增益的运放实现 （如运放 VCA820）。其特点是以 dB 为单位进行调节，可调增益±40dB，可以用单片机方便地预置增益。

方案三电路集成度高、条理较清晰、控制方便、易于数字化用单片机处理。 所以本系统采用方案三。

1.2 固定放大器方案

方案一：用分立元件，此方案元器件成本低，易于购置。但是设计、调试难度太大， 周期很长， 尤其是短时间内手工制作难以保证可靠性及指标， 故不采用此方案。

方案二：使用高带宽电流型运放 OPA685，G=10时，带宽达到200MHz，并能实际测试发现输出噪声较大，达不到设计要求。故不采用。

方案三：使用低噪声集成运放 THS32020，增益带宽积达2000MHz，实际测试，指标基本能满足题目扩展部分的性能要求。

经比较，采用方案三。

1.3高频带通滤波器方案

方案一：采用有源带通滤波器，调试困难，在指定带带宽内起伏较大，难以达到指标要求。

方案二：采用无源RC滤波器，电路简单，衰减太大。 方案三：采用无源滤波

无源LC的优点是电路结构简单，不需要直流电源供电，可靠性高，缺点是在同频带内会对信号有衰减。

经比较采用方案三。