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窄帶高增益放大器設計與制作

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樓主
ID:128229 發(fā)表于 2016-6-27 15:26 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
好久沒來寫日志了,這是8月第一天第一篇日志窄帶高增益放大器設計與制作。不多說了,直接進入正題。
這個放大器主要是增益要高,通帶要窄,頻率不是太高。不需要自動增益控制(AGC),這簡單,因為以前做過一個自動增益控制的放大器,但是這個放大器要體現(xiàn)在窄帶,帶寬一定要做窄。具體的指標參數(shù)如下所示:
中心頻率:30MHz

通頻帶寬:± 250KHz

放大器增益不低于70db

噪聲要小(這個指標我也沒法測,只能選取低噪聲的管子,憑經驗盡可能的做。

輸出最大功率:5dbm最要

輸入信號-70db左右  (當然越小越好)

供電:采用12V單電源

電流沒有特別的要求,但是盡可能的低功耗。

保證絕對穩(wěn)定。

以上是大概的參數(shù)要求。

下面就是我開始設計方案,理論仿真,推倒,再到實際的調試測量等。。。。
我先是從濾波器設計入手,因為這個關鍵就是濾波器的窄帶,要是濾波器做不出來,那下面再去做也就沒有意義了。這個放大器要是沒有濾波器的限制,我估計沒人能做出來,這么高的增益肯定會自激振蕩的。

我先用ADS軟件大概的模擬了下這個濾波器,確實的不好做,只要電感和電容稍稍的偏一點,那中心的諧振點就跑了,因為這個帶寬很窄。所以只好慢慢的調試。
濾波器采用LC的不是聲表和介質這類的濾波器,要是調過濾波器的人肯定曉得調濾波器的痛苦。



這個是軟件理論模擬出來的曲線。就按照這個曲線調試,結果我按照這個實際去調試濾波器,結果真是讓我吃驚啊,諧振點都不曉得跑哪去了,后來經過我慢慢的調試電容和電感結果調試到了類似這個曲線。

忘拍這個實際調試的曲線了,我清楚的記得,帶寬和這一模一樣,只是插入損耗很大,-10db的損耗,這個也沒辦法,帶寬窄,兩邊抑制要陡,我的水平有限,只能調到這個樣子了。真的忘拍濾波器的單獨圖片了。
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下面接著就是設計放大器了,這個就簡單多了,因為以前做過類似的,直接搬過來用就可以了。稍稍的理論計算下增益。把濾波器的插入損耗扣除。最后要達到70db的增益。我采用四級級聯(lián)的方式,下面是實際測試的結果。用網絡分析儀測試,和信號加頻譜測試。
由于本人沒有示波器,所以沒法用示波器測試了,最近也在想弄臺示波器,以前有一臺很老的HP數(shù)字示波器,他在去年也光榮的下崗了,現(xiàn)在手里就缺示波器了,等手里寬裕了,絕對弄臺示波器回來。
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下面是實際測試的結果


放大器的輸入我加了65db的衰減器。矢網輸出是0dbm,這樣到達放大器輸入端口的信號就是-65dbm。測試出來的如下圖
、

先是SPAN為20MHz是的圖像,下面把SPAN在打窄,10MHz,測試圖如下

這樣就可以清晰的看出通頻帶和左右的抑制。
輸出的幅度為5.6dbm,所以總增益為70.6dbm?赡芩p器和線直接存在差損,測試的有些誤差。但是增益肯定大于70db。
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下面用頻譜和信號源測試,如下

如圖所示信號源如入為30MHz @ -72dbm,頻譜輸出為0dbm。所以放大器的總增益為72dbm左右。(存在誤差)。
電流大概是170mA左右。


下面是全景圖

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總結:

其實這此的設計主要是在調節(jié)濾波器上面費了些功夫,其他的設計主要是在以前的基礎上改進的,備有太大的改動。但是設計這么高增益的放大器避免不了會遇到自激的情況,我的放大器實際增益已經達到了90多db,因為扣掉了濾波器的損耗,才剩70多db的增益。

下面對自激處理做下措施。

放大器要出現(xiàn)自激那板子上肯定存在了正反饋的現(xiàn)象,這是就得要找到這個反饋的地方,通常本人的經驗就是用手去摸,射頻有時候用手一摸,現(xiàn)象馬上就好轉了,這樣就能確定了問題的所在地方。
高頻走線要注意些,不要繞來繞去的,看上去盡量是一條通路。
再有就是匹配,有些存在反射比較大,會出現(xiàn)自激的現(xiàn)象,這就得找到所在的地方,去調節(jié)匹配電路。
測試盡可能采用同軸電纜,少用示波器探頭之類的東西,那上存在寄生電容電感,導致波形畸變,也是導致自激的原因。
電源線上最好加幾個磁環(huán)之類的,一定要采用紋波小的電源,我發(fā)現(xiàn)有時電源帶來的噪聲,會疊加到射頻信號上,也就是實現(xiàn)了調制,很難去掉的。所以電源要出來好。
以上也就是我自己琢磨出來的這些,絕對沒有參考別的文章之類的,這都是本人自己摸索出來的一些小經驗,分享給大家。
本文絕對是原創(chuàng)。!



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