窄帶高增益放大器設(shè)計與制作

ID:128229 · 發(fā)表于 2016-6-27 15:26

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(shè)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(jīng)驗盡可能的做小）

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(shè)計方案，理論仿真，推倒，再到實際的調(diào)試測量等。。。。
我先是從濾波器設(shè)計入手，因為這個關(guān)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(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)過濾波器的人肯定曉得調(diào)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(diào)試，結(jié)果我按照這個實際去調(diào)試濾波器，結(jié)果真是讓我吃驚啊，諧振點都不曉得跑哪去了，后來經(jīng)過我慢慢的調(diào)試電容和電感結(jié)果調(diào)試到了類似這個曲線。

忘拍這個實際調(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，這個也沒辦法，帶寬窄，兩邊抑制要陡，我的水平有限，只能調(diào)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(shè)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(jié)果。用網(wǎng)絡(luò)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(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。可能衰減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(jié)：
其實這此的設(shè)計主要是在調(diào)節(jié)濾波器上面費了些功夫，其他的設(shè)計主要是在以前的基礎(chǔ)上改進的，備有太大的改動。但是設(shè)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(jīng)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(jīng)驗就是用手去摸，射頻有時候用手一摸，現(xiàn)象馬上就好轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)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(jīng)驗，分享給大家。
本文絕對是原創(chuàng)！！！

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