標(biāo)題: 窄帶高增益放大器設(shè)計(jì)與制作 [打印本頁(yè)]
作者: 電子黑    時(shí)間: 2016-6-27 15:26
標(biāo)題: 窄帶高增益放大器設(shè)計(jì)與制作
好久沒(méi)來(lái)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(shè)計(jì)與制作。不多說(shuō)了，直接進(jìn)入正題。
這個(gè)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(dòng)增益控制（AGC）,這簡(jiǎn)單，因?yàn)橐郧白鲞^(guò)一個(gè)自動(dòng)增益控制的放大器，但是這個(gè)放大器要體現(xiàn)在窄帶，帶寬一定要做窄。具體的指標(biāo)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�。ㄟ@個(gè)指標(biāo)我也沒(méi)法測(cè)，只能選取低噪聲的管子，憑經(jīng)驗(yàn)盡可能的做�。�

輸出最大功率：5dbm最要

輸入信號(hào)-70db左右  （當(dāng)然越小越好）

供電：采用12V單電源

電流沒(méi)有特別的要求，但是盡可能的低功耗。

保證絕對(duì)穩(wěn)定。

以上是大概的參數(shù)要求。

下面就是我開(kāi)始設(shè)計(jì)方案，理論仿真，推倒，再到實(shí)際的調(diào)試測(cè)量等。。。。
我先是從濾波器設(shè)計(jì)入手，因?yàn)檫@個(gè)關(guān)鍵就是濾波器的窄帶，要是濾波器做不出來(lái)，那下面再去做也就沒(méi)有意義了。這個(gè)放大器要是沒(méi)有濾波器的限制，我估計(jì)沒(méi)人能做出來(lái)，這么高的增益肯定會(huì)自激振蕩的。

我先用ADS軟件大概的模擬了下這個(gè)濾波器，確實(shí)的不好做，只要電感和電容稍稍的偏一點(diǎn)，那中心的諧振點(diǎn)就跑了，因?yàn)檫@個(gè)帶寬很窄。所以只好慢慢的調(diào)試。
濾波器采用LC的不是聲表和介質(zhì)這類的濾波器，要是調(diào)過(guò)濾波器的人肯定曉得調(diào)濾波器的痛苦。



這個(gè)是軟件理論模擬出來(lái)的曲線。就按照這個(gè)曲線調(diào)試，結(jié)果我按照這個(gè)實(shí)際去調(diào)試濾波器，結(jié)果真是讓我吃驚啊，諧振點(diǎn)都不曉得跑哪去了，后來(lái)經(jīng)過(guò)我慢慢的調(diào)試電容和電感結(jié)果調(diào)試到了類似這個(gè)曲線。

忘拍這個(gè)實(shí)際調(diào)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(gè)也沒(méi)辦法，帶寬窄，兩邊抑制要陡，我的水平有限，只能調(diào)到這個(gè)樣子了。真的忘拍濾波器的單獨(dú)圖片了。
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下面接著就是設(shè)計(jì)放大器了，這個(gè)就簡(jiǎn)單多了，因?yàn)橐郧白鲞^(guò)類似的，直接搬過(guò)來(lái)用就可以了。稍稍的理論計(jì)算下增益。把濾波器的插入損耗扣除。最后要達(dá)到70db的增益。我采用四級(jí)級(jí)聯(lián)的方式，下面是實(shí)際測(cè)試的結(jié)果。用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試，和信號(hào)加頻譜測(cè)試。
由于本人沒(méi)有示波器，所以沒(méi)法用示波器測(cè)試了，最近也在想弄臺(tái)示波器，以前有一臺(tái)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(duì)弄臺(tái)示波器回來(lái)。
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下面是實(shí)際測(cè)試的結(jié)果


放大器的輸入我加了65db的衰減器。矢網(wǎng)輸出是0dbm，這樣到達(dá)放大器輸入端口的信號(hào)就是-65dbm。測(cè)試出來(lái)的如下圖
、

先是SPAN為20MHz是的圖像，下面把SPAN在打窄，10MHz，測(cè)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(cè)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(hào)源測(cè)試，如下

如圖所示信號(hào)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(jié)：
其實(shí)這此的設(shè)計(jì)主要是在調(diào)節(jié)濾波器上面費(fèi)了些功夫，其他的設(shè)計(jì)主要是在以前的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，備有太大的改動(dòng)。但是設(shè)計(jì)這么高增益的放大器避免不了會(huì)遇到自激的情況，我的放大器實(shí)際增益已經(jīng)達(dá)到了90多db，因?yàn)榭鄣袅藶V波器的損耗，才剩70多db的增益。

下面對(duì)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(gè)反饋的地方，通常本人的經(jīng)驗(yàn)就是用手去摸，射頻有時(shí)候用手一摸，現(xiàn)象馬上就好轉(zhuǎn)了，這樣就能確定了問(wèn)題的所在地方。
高頻走線要注意些，不要繞來(lái)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(huì)出現(xiàn)自激的現(xiàn)象，這就得找到所在的地方，去調(diào)節(jié)匹配電路。
測(cè)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(dǎo)致波形畸變，也是導(dǎo)致自激的原因。
電源線上最好加幾個(gè)磁環(huán)之類的，一定要采用紋波小的電源，我發(fā)現(xiàn)有時(shí)電源帶來(lái)的噪聲，會(huì)疊加到射頻信號(hào)上，也就是實(shí)現(xiàn)了調(diào)制，很難去掉的。所以電源要出來(lái)好。
以上也就是我自己琢磨出來(lái)的這些，絕對(duì)沒(méi)有參考別的文章之類的，這都是本人自己摸索出來(lái)的一些小經(jīng)驗(yàn)，分享給大家。
本文絕對(duì)是原創(chuàng)！��！







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