一种增益可控的射频宽带放大器设计
一种自动增益控制放大器的设计
一种自动增益控制放大器的设计摘要：本文介绍了一种自动增益控制放大器的设计方法，该方法采用反馈电路实现自动增益控制，使放大器在输入信号强度变化时保持输出信号稳定。
设计中采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，使放大器具有高增益和低噪声系数，同时实现了高稳定性和可靠性。
实验结果表明，该自动增益控制放大器具有优良的性能，适用于信号放大和处理的多种应用场景。
关键词：自动增益控制；放大器设计；反馈电路；MOSFET管；电容连接；稳定性正文：1.引言随着科技的不断发展，信号处理技术在通信、电子、计算机等领域得到了广泛应用。
在众多信号处理技术中，信号放大是其中的重要环节之一。
而自动增益控制放大器是实现信号放大的重要器件之一。
它可以在输入信号强度变化时自动调整增益，使输出信号稳定。
因此，本文提出了一种自动增益控制放大器的设计方法，旨在提高放大器的性能和稳定性，并适用于多种信号处理场景。
2.设计原理自动增益控制放大器的设计原理是基于反馈电路实现自动调节增益。
如图1所示，当输入信号Uin经过放大器后，产生的输出信号Uout被反馈到放大器的控制端A处，与输入信号进行比较，产生一个误差电压Ue。
该误差电压被输入到一个控制器中进行处理，控制器通过调节放大器的增益，使误差电压接近于0，从而实现自动增益控制。
图1 自动增益控制放大器原理图在设计中，我们采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，如图2所示。
MOSFET管可以提供高增益和低噪声系数，电容与MOSFET管的组合连接方式可以提供稳定性。
此外，在设计中还考虑了放大器的输出阻抗和带宽等因素，使放大器的性能更加优良。
图2 自动增益控制放大器组合连接示意图3.实验方法为验证设计的可行性和有效性，我们进行了一系列实验。
实验中，我们利用模拟电路软件对自动增益控制放大器进行模拟分析，并对其输出信号进行测量分析。
实验结果表明，该放大器具有优良的性能和稳定性。
4.实验结果与分析实验结果显示，该自动增益控制放大器在不同频率和输入信号强度下均能达到稳定的输出信号。
宽带射频功率放大器设计
•导读: 介绍了一种分析同轴线变换器的新方法，建立了理想与通用模型，降低了分析难度和简化了分析过程。
通过研究分析，提出了一种同轴变换器与集总元件相结合的匹配电路设计方法，通过优化同轴线和集总元件的参数，实现放大器的最佳性能。
o关键字o功率放大器阻抗变换器•阻抗变换器和阻抗匹配网络已经成为射频电路以及最大功率传输系统中的基本部件。
为了使宽带射频功率放大器的输入、输出达到最佳的功率匹配，匹配电路的设计成为射频功率放大器的重要任务。
要实现宽带内的最大功率传输，匹配电路设计非常困难。
本文设计的同轴变换器电路就能实现高效率的电路匹配。
同轴变换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽好的特性，广泛应用于VHF/UHF波段。
常见的同轴变换器有1:4和1:9阻抗变换，如图1所示。
但是实际应用中，线阻抗与负载不匹配时，它们的阻抗变换不再简单看作1:4或1:9.本文通过建立模型，提出一种简化分析方法。
1 同轴变换器模型同轴变换器有三个重要参数：阻抗变换比、特征阻抗和电长度。
这里用电长度是为了分析方便。
当同轴线的介质和长度一定时，电长度就是频率的函数，可以不必考虑频率。
1.1理想模型理想的1:4变换器的输入、输出阻抗都匹配，每根同轴线的输入、输出阻抗等于其特征阻抗Z0，其等效模型如图2所示。
其源阻抗Zg与ZL负载阻抗变换比为：图2和公式（1）表明：变换器的阻抗变换比等于输入阻抗与输出阻抗之比。
同轴变换器的输入阻抗等于同轴线的输入阻抗并联，输出阻抗等于同轴线的输出阻抗串联。
1.2通用模型由于特征阻抗是实数，而源阻抗与负载阻抗一般都是复数，所以，就不能简单的用变换比来计算。
阻抗匹配就是输入阻抗等于源阻抗的共轭，实现功率的最大传输。
特征阻抗为Z0，电长度为E的无耗同轴线接复阻抗的电路如图3所示。
由于源阻抗与同轴线特征不匹配，电路的反射系数就不是负载反射系数。
由于同轴线是无耗的，进入同轴线的功率就等于负载消耗的功率。
那就可以把电路简化只有一个负载Zin，又因为Zg与Zin都是复数且串联，就可以把Zg中的虚部等效到Zin中，最后得到反射系数为：其中：当反射系数为零时，功率可以无反射的传输，这时阻抗实现完全匹配。
增益可控射频放大器设计方案
增益可控射频放大器设计方案
要设计一个增益可控的射频放大器，可以采用以下方案：
1.选择合适的放大器架构：常见的射频放大器架构有共集、共基和共射极。
其中，共基架构通常具有较高的输入和输出阻抗匹配，适用于宽频段的应用；共射架构具有较高的增益和较低的噪声，适用于功率放大器设计。
2.选择合适的放大器器件：根据设计要求选择合适的射频晶体管或场效应管。
通常情况下，选择具有较高的增益、较低的噪声系数和适当的功率容量的器件。
3.匹配网络设计：使用合适的匹配网络来实现输入输出的阻抗匹配。
匹配网络可以提高电路的功率传输效率，减小反射损耗，并实现最优的功率增益。
4.增益控制电路设计：可以采用可变电容、电阻、电感等元件来实现增益的可调控。
通过调整这些元件的参数来控制放大器的增益。
5.稳定性分析和设计：进行稳定性分析，确保放大器在工作范围内保持稳定。
可以采取稳定性增强措施，如添加稳定性网络或者改进反馈电路。
6.射频线路设计：布局射频线路时，要尽量避免回授、干扰和串扰。
采用合适的屏蔽和分离技术，以减小射频线路的损耗和干扰。
7.仿真和测试：使用射频模拟软件进行电路仿真，验证设计的性能，并进行测试调整和优化。
以上是一般的增益可控射频放大器设计方案，具体的设计流程和细节还需要根据具体的应用环境和要求来调整。
一种宽带高线性高增益功率放大器的研究与设计
在进 行 阻抗 变 化 的时 ， 可利 用 Ｎｏ ｒ ｔ ｏ ｎ变换 ， 将 理想 变压 器进 行等 效 变 换 如 图 ２ 所示 ， 其 中 ａ所 示 的含 有 两个 电容 的理 想 变 换 器 ， 可 用 三个 电容 连 接 的Ⅱ形 变化器 替代 ， 图 ｂ所 示 的含 有 两个 电感 的理
倪 春， 张 量
（ 合肥师范学 院 电子信 息工程学 院， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ６ ０ １ ）
［ 摘
要］倍频程 宽带功率放 大器是 宽带射 频前 端的 关键 部件 ， 在 无线 电通信 、 雷达 、 电子 对抗设备 中有 着广泛 的用途。
在 对晶体管进行分析 的基 础上 ， 选择 Ｉ ｎ Ｇａ Ｐ ＼ Ｇａ Ａｓ 异 质 结双板 晶体 管 ＴＱ Ｐ ７ Ｍ９ １ ０ ５ ， 该 晶体 管是 高线性 、 高增益 的输 出功率
网络 ， 就需要 能够 变换 器件 的复 阻抗 ， 并 使 之 与负 载 阻抗或源 阻抗 进行共 轭 匹配＿ ４ ］ 。在 工程设 计 中 ， 一 般 隋况下负 载 阻抗 和源 阻抗 设 置 为 ５ Ｏ欧姆 。那 么 ， 在较 低 的电源电压供 电的情 况或者 高功率条 件下 ， 晶 体管 器件 的阻抗 一般较小 ， 可 以采用具 有集 总参数元 件 的匹配 网络 或者 使 用混合 集 总参 数 和分 布元 件 的 匹配 网络 。具体 的电路 结构 将 根据设 计 宽 带放 大器
１ Ｗ 的驱动级功率放 大器。设计 带宽为 ４ ０ ０ ＭＨＺ Ｅ８ ０ ０ ＭＨｚ ， 在 电路设计 中采 用新 的 负载 牵引、 源牵 引仿 真方 法， 在输入 激励 为 １ ２ ｄ Ｂ ｍ 条件 下， 设计带 宽内增益 达到 １ ９ ｄ Ｂ， 带 内波动±ｌ ｄ Ｂ ， 实验结果和仿真结果非 常吻合 。
宽带CMOS可变增益放大器的设计
Ｆｉ ２ Ｃｏ ｍｏｎ－ ａ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｇ． ｍ ｇ ｔ ｔｕ ｔ ｒ Ｆｉ ３ Ｓｉ ａｌｓ ｍ ｉ ｇ ｖ ｒａ ｅ ｇａ ｎ ｓ ｒ ｔ ｒ ｇ． ｇｎ —ｕｍ ｎ ａ ｉｂｌ ｉ ｔ ｕｃ ｕ ｅ
郭 峰 李智群 陈东东 李海松 王志功
（ 南 大学 射 频 与 光 电集 成 电路 研 究 所 ，南 京 东 ２０９ ） １０ ６
摘 要 ：采 用 Ｔ ＭＣ ０ １ Ｓ ． ８ ｍ ＲＦＣＭＯＳ工 艺 设 计 实 现 了一 种 对 数 增 益 线 性 控 制 型 的 宽 带 可 变 增 益 放 大 器 ． 电路 采
维普资讯
第２卷 ８
第 １ Ｎ Ｏ． ２ １ ２８ １
Ｄｅ ｃ．， ００ ２ ７
２０ ０ ７年 １ ２月
ＣＨ Ｉ ＥＳ Ｊ Ｕ ＲＮ Ａ Ｌ Ｎ Ｅ Ｏ ＯＦ ＥＭ Ｉ Ｓ ＣＯＮ Ｄ Ｕ ＣＴＯ Ｒ Ｓ
宽带 Ｃ ＭＯＳ可 变 增 益 放 大 器 的 设 计 ＊
＊东 南 大 学 射 光 所 与 安 宇 科 技 合 作 项 目 ｔ通 信 作 者 ｍａｌｇ ｏｅ ｇ ９ｎ ｒｐ ｓ ａ ｔｍ Ｅ ｉ￣ｕ ｆｎ ９ ｃ ＠ ｉ．ｉ ．ｏ ｎ
国赛d题增益可控射频放大器
D 题增益可控射频放大器电子科技大学作者：谭文张育铭易嗣为摘要本系统由电流反馈型运算放大器AD8009,程控衰减器HMC307构建而成。
系统前级通过级联四片AD8009实现46dB固定增益放大，由前级衰减器和中间级衰减器实现4dB～66dB总动态增益范围，后级由RF3827做功率级保证输出有效值2V以上且波形不失真。
系统各部分采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，各个模块独立线性稳压电源供电，提高稳定性和抗干扰能力。
经测试，本系统达到了题目的所有要求。
关键词：射频宽带放大器、HMC307、AD8009AbstractThis system consists of current feedback amplifier AD8009 and digital attenuator HMC307.The primary System achieve 46dB fixed gain by cascading 4 AD8009 and achieve 4dB~66dB gain dynamic rang with two digital attenuatores. To reach 2Vrms output without distortion，we use RF3827 as final amplifier . All parts of system are warped up by shielding box protected from EMI.Every module are supplyed by separate LDO to enhance system’s stability andanti-jamming capability.This system pass text andmeet all request of subject一、系统方案 (1)1.1 程控增益的论证与选择 (1)1.2固定增益放大器的论证与选择 (1)1.3 输出缓冲级放大 (1)1.4滤波器设计 (2)1.5 总体框图 (2)二、系统理论分析与计算 (2)2.1宽带放大器设计 (2)2.2 频带内增益起伏控制 (2)2.3射频放大器的稳定性分析 (3)2.4 增益调整 (3)三、电路设计 (3)3.1固定增益模块设计 (3)3.2程控增益模块设计 (3)3.3后级射频功放模块设计 (3)四、测试方案与测试结果 (3)4.1 测试仪器 (3)4.2 测试方案及测试条件 (4)（1）测试阻抗匹配和负载设置 (4)（2）放大器电压增益测试 (4)（3）放大器BW及增益平坦度测试 (4)-3dB4.3测试结果及分析 (4)（1）放大器电压增益测试 (4)带宽测试 (4)（2）放大器BW-3dB五、参考文献 (4)增益可控射频放大器（D 题）【本科组】一、系统方案本系统主要由程控增益模块、固定增益放大模块、滤波器模块、功率放大器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
一种增益可控高频宽带放大器的设计
• 128•随着人工智能及物联网技术的不断发展，高频宽带放大器在传输增益和功率放大等技术方面有着越来越高的要求。
本文针对宽带放大器传输增益的稳定性问题，设计了一种增益可控的高频放大模块，能够实现增益高精度可控的技术要求。
利用HMC470为主运算放大器，级联AD8009作为推挽输出后极，通过对主电路嵌入低功耗微处理器MSP430G2553单片机的方式,实现放大器的数控增益。
利用AD 软件仿真测试表明，该设计增益精确可控，稳定性较强，抗干扰能力较好，能够使用在高品质音响、民用雷达通信等场合。
1.引言随着电子、通信技术的飞速发展，增益可控制的宽带放大器发挥着越来越重要的作用（张玉钱，一种高增益宽带视频放大器设计：南京:南京理工大学，2015）。
在雷达通信、信号传输、电子测距等应用电路中，不仅要求高频放大器达到宽带的状态，还要求具有较精确的放大增益。
增益可控的宽带放大器件的发展，与集成运放在各行业的发展息息相关（杨洪文，可调节的宽带放大器在测试中的优势：国外电子测量技术，2017）。
目前，国内外对于可控的高增益宽带放大器的研究处于快速发展阶段。
何晓丰等（何晓丰，马成炎，叶甜春，王良坤，莫太山，数字控制增益可配置的射频宽带放大器：浙江大学学报(工学版)，2012）提出了一种带单端转差分功能的大动态范围的数字控制增益可配置的射频宽带放大器，用于双频段电视射频接收机的前端，提供了更高的线性度。
高瑜宏等（高瑜宏,朱平,一种高增益带宽积CMOS跨导运算放大器：微电子学，2017）设计了一种高增益可控的运算放大器，提出的多级前馈补偿结构改善了DC增益和增益带宽积，通过相位补偿的方式对放大增益进行控制。
本文使用单片机数字控制的方式，设计了一种增益可控的高频放大模块，不仅能够实现较高的直流增益，还具备增益高精度可控的技术要求。
2.放大器系统组成本设计主要由可控增益电路、单片机最小系统、电源模块组成，系统结构如图1所示。
射频放大器电路设计
01
02
03
晶体管
选择合适的晶体管类型和 型号，考虑其增益、带宽、 功率容量等参数。
电阻、电容、电感
根据电路需求选择合适的 电阻、电容和电感，确保 电路性能稳定。
调谐网络
根据工作频率和带宽需求， 设计调谐网络以实现最佳 性能。
阻抗匹配
输入阻抗匹配
通过匹配网络将源阻抗与 放大器输入阻抗匹配，提 高信号传输效率。
共集放大器
总结词
共集放大器是一种常用的射频放大器电路设计，具有高输入阻抗、低输出阻抗和电流增 益的特点。
详细描述
共集放大器采用共集电极放大方式，将输入信号通过晶体管基极进行放大，并通过发射 极输出。由于其电流增益较高，适用于对电流变化敏感的信号处理，同时具有较好的输
入阻抗和低输出阻抗性能。
功率放大器
雷达系统用放大器设计
总结词
雷达系统用放大器设计主要关注高输出功率和稳定性 ，以确保雷达系统的探测距离和准确性。
详细描述
在雷达系统用放大器设计中，高输出功率和稳定性是 关键的设计指标。为了实现高输出功率，设计师通常 会选择大功率晶体管和适当的电路结构。同时，为了 提高稳定性，需要采取有效的散热措施和电路保护措 施，以防止放大器过热或损坏。此外，还需要对放大 器的相位噪声、谐波失真等进行优化，以确保雷达系 统的探测距离和准确性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
输出阻抗匹配
将放大器输出阻抗与负载 阻抗匹配，确保最大功率 传输。
共轭匹配
采用共轭匹配方式，使信 号在传输过程中保持恒定 幅度和相位。
噪声与增益
噪声系数
分析电路中噪声的来源，如热噪 声、散弹噪声等，并采取措施降 低噪声系数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一种增益可控的射频宽带放大器设计
射频宽带放大器是各类电子仪器与仪表里很常用、很重要的一个單元电路。
为此，论述了一款增益可控的射频宽带放大器的设计选型的过程，给出了参数的计算过程和选型是要考虑的技术指标和功能。
因此结论对模拟放大电路的设计具有一定的参考价值。
标签：射频；宽带放大器；参数计算；选型要求
doi：10.19311/ki.16723198.2017.09.088
1理论计算
1.1设计要求
根据用户对高频、大信号的放大要求，课题研究小组进过分析和研究，得出下列的具体设计参数：
（1）被设计的放大器的电压增益A V≥52dB，增益可控52dB，输入信号电压的有效值Vi≤5mV，其输入阻抗、输出阻抗均为50欧姆，负载电阻50欧姆，且输出电压有效值V o≥2V，波形无明显失真；
（2）在50MHz～160MHz频率范围内增益波动不大于2dB；
（3）-3dB的通频带不窄于40MHz～200MHz，即fL≤40MHz和fH≥200MHz；
（4）电压增益A V≥52dB，当输入信号频率f≤20MHz或输入信号频率f≥270MHz时，实测电压增益A V均不大于20dB；
（5）放大器采用+12V单电源供电，所需其它电源电压自行转换。
通过对上述设计要求的分析可知，此课题对宽带放大器的参数选型提出了很高的要求，诸如：压摆率、增益带宽积、最大输出功率、高频高输出摆幅等都要进行严格的计算。
只有做到科学计算，才能为正确的集成放大器选型打下坚实的基础，为后续设计提供科学保障。
1.2放大器的参数计算
（1）最小增益需要达到52dB（400倍），带宽200MHz，系统增益带宽积高达8*109MHz（*此处应注意多级放大和增益分配*）；
（2）输入电压有效值最大5mv，需要做小信号低噪声放大；
（3）输出电压有效值最小2V，所需功率放大器压摆率（SR）最小为SR=2×pi×f×Vpk=2；负载电阻50欧，所以输出功率为0.08瓦；此参数用于对功率放大器的选型设计；
（4）带限滤波器在输入信号频率小于20MHz和大于270MHz的时候，最小衰减度应该大于32dB，同时应该保证50MHz～160MHz的带内波动小于2dB。
本参数用于指导对滤波器的选型设计。
2放大器的总体设计
此课题的硬件电路主要由下图所示的几个部分组成：固定增益放大器、可调增益放大器、带通滤波器和功率放大电路等组成。
其中，固定增益放大器的作用是实现高频小信号的低噪声放大，在设计时应该均衡最大增益和最小噪声系数；可调增益放大器的作用是实现增益可调，在设计时应该注意单元模块的增益可调范围，输入输出范围，增益控制的线性度以及增益带宽积。
带通滤波器的作用是起到限制带宽和实现指定频率范围衰减度的作用（提高信号放大的质量）；功率放大器的作用是功率放大，输出信号幅度大，需要很高的压摆率和50欧驱动能力。
2.1射频放大器的选型
对于射频放大器的选型，一定要选集成运算放大器，原因有以下几点：
（1）集成运放的静态工作点不受增益和调谐作用的影响；
（2）集成运放不需要考虑电感元件的耦合作用；
（3）集成运放几乎没有漂移的问题存在，它的增益取决于内部稳定的无源器件。
2.2放大器反馈类型的选择
运算放大器的分为电流反馈型和电压反馈型两种。
电压反馈型的特点是：由于内部有一个频率补偿电容，对增益和带宽有明显的限制；电流反馈型的特点是：在理论上对增益和带宽没有限制，但是实际上内部的寄生电容电感会限制带宽，稳定性仅由反馈电阻值决定。
由于电流负反馈在射频放大电路里具有高增益带宽积和高转换速率的特点，所以我们在设计时选用TI公司的一款电流负反馈型的集成芯片：THS3021。
这款芯片具有以下特点，能够很好的满足对课题设计的要求。
图2中，标为灰颜色的参数是设计时需要主要考虑的参数指标。
2.3可控增益放大器的选型
我们选用AD8367这一款芯片作为可控增益放大电路的主芯片，它的特点如图3所示。
这款芯片的主要优点是：
（1）线性度在高频时依然很好；
（2）控制电压范围较宽；
（3）增益的精确度和稳定度高。
另外需要注意的是在搭建其外围电路时，需要注意的是：增益可控范围，-3dB 带宽，输入输出电阻等，这些都是设计要求所必须要达到的指标。
2.4滤波器的选型
滤波器的选型也是相当重要的一个环节，尤其是对其类型的选择。
在此，我们选择椭圆形滤波器芯片，究其原因有如下几点。
（1）椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在阶数相同的条件下有着最小的通带和阻带波动；
（2）椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在阶数相同的条件下，能获得更窄的过渡带宽；
（3）对于同样的性能要求，椭圆滤波器所需用的阶数最低，外围电路搭建更加简单；
（4）高低通滤波器可以直接级联实现带通滤波的作用。
2.5功率放大器的选型
功率放大器的选型是本课题设计的一个难点，因为此电路对它的性能要求很高。
比如：
（1）高压摆率；
（2）具有高频高输出摆幅；
（3）高增益带宽积；
（4）必须是单电源供电。
综合以上技术要求，我们选择了一款MICRO DEVICES公司的芯片RF2317，它的技术特点如下图所示。
它具有超高的工作带宽：0～3GHz，输入输出有内部匹配的小信号增益15dB（固定），且是单电源供电，因此完全能够满足设计的要求。
3设计结论
本文主要是对理论计算及芯片选型做出了具体的分析和研究，这是对完成整个电路的设计时一个非常重要的环节，它在很大程度上决定着设计的成败。
事实证明，一个科学、合理的设计选型和参数分析、计算，是保障一款电路得以成功设计和应用的基本的、必要的条件。
本文限于篇幅，不再给出具体的单元设计电路。
当然，单元电路的设计不是一层不变的，但是大致都是一样的，在此还请广大读者在此基础上继续研究，并希望能够设计出更优秀、更有效、更加实用的射频放大电路。
参考文献
[1]郭天祥.常用电子元器件选型实用手册[M].北京：电子工业出版社，2008.
[2]康华光.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.
[3]韦建英，徐安静.模拟电子技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.
[4]林凌，李刚.实用电子技术1000问[M].北京：电子工业出版社，2009.。