增益可控射频放大器
2015年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖D题
N F 1~ n N F 1
N Fn 1 NF 2 1 NF 3 1 NF 4 1 G pa1 G pa1G pa 2 G pa1G pa 2G pa 3 G pa1G pa 2 G pa ( n 1)
输入 第一级数控衰减 （HMC470） 前级低噪放 （TQP3M9035） 低通滤波器 22倍固定增益 （ADL5531） 第二级数控衰减 （HMC470） 22倍固定增益 （ADL5531）
高通滤波器 处理器 （MSP430） 功率放大器 （AH101） 按键 显示 输出
图 1 系统框图
二、理论分析与计算
最大功率值： 功率值(dBm） -29.04 20.72 22.87 22.95 22.89 22.92 22.95 22.98 23.03 22.87 22.64 22.41 21.83 21.37 21.14 20.90 20.69 20.58 -28.10
图 3 ADL5531 增益—频率图
本系统所设计最大增益为 70dB， 题目要求带外增益小于 20dB， 带外衰减需大于 50dB， 为方便调试，采用 11 阶椭圆低通滤波器级联 11 阶椭圆高通滤波器，其过度带陡峭且通频 带平坦性良好。 3、增益调整 由于要求最大增益控制范围为：12dB～52dB，动态增益控制范围至少为 40dB， 而所采用的衰减器 HMC470 衰减范围为 0～31dB，因此采用两级级联来调整系统的总增益， 动态范围达到 0～62dB。带内波动在 0.5dB 内，满足题目要求。 4、末级功率推挽 为满足输出信号有效值Uo≥2V即19dBm， 本系统采用AH101芯片作为末级功率放大器， 最大输出功率可达+26.5 dBm ，并且通频带波动小于1dB。 5、射频放大器稳定性 电源的设计、数字电路和模拟电路的连接设计、屏蔽性等在一定程度上影响着放大器 的稳定性，为保证系统的稳定性，本系统采取以下措施：
程控可变增益射频宽带放大器
程控可变增益放大器参赛队员：摘要本系统由宽带放大器OPA847、压控放大器VCA810和电流型运放OPA695组成。
系统前级通过OPA847实现10倍固定增益放大，中间级由压控放大器VCA810实现0.05~5V/V增益变化，后级由OPA695和继电器实现5~25V/V增益变化，末级由电阻网络进行10倍衰减，达到0dB~60dB 增益范围可调。
系统采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，提高稳定性和抗干扰能力。
经测试，系统达到了题目所设定的所有指标。
关键词：放大器，VCA810，OPA847 ，OPA695AbstractThe system is designed with a broadband amplifier OPA847, Voltage controlled amplifier VCA810 and current-feedback operational amplifier OPA695.In the first stage, the system can achieve 10 times fixed-gain by OPA847.Then, in the intermediate stage, it uses VCA810 to achieve 0.05 ~ 5V / V gain range. In the latter part, the system achieves 5 ~ 25V / V gain variation by OPA695 and relays. In the last stage, the system achieves 10 times attenuation by the resistor network, so that the overall gain can be adjusted in the range of 0~60dB. In order to improve the stability and anti-jamming capability, the system uses the shield case to carry electromagnetic shielding. According to the test, all the indicators of the topic have reached .Keywords：RF broadband amplifier，VCA810，OPA847，OPA695目录1、方案论证1.1、≥60dB增益设计1.2、放大增益可调设计1.3、系统框图2、理论分析与计算2.1、宽带放大器设计2.2、频带内增益起伏控制2.3、射频放大器稳定性分析2.4、增益调整2.5、放大器带宽设计3、电路与程序设计3.1、前期固定增益电路设计3.2、VCA电路设计3.3、后级电路设计4、系统测试4.1、测试仪器4.2、测试方案及测试条件4.3、测试结果及分析5、参考文献输入VCA810输出输出一、方案论证1.≥60dB增益设计方案一：采用三极管实现。
可控增益放大器
摘要随着时代的发展,科技的进步，微电子技术、计算机网络技术和通信技术等等也在不断地更新换代，可控增益放大器被广泛的应用到各个领域当中。
可控增益放大器的核心为可控增益放大电路，人们对其研究也在不断加深，其技术也越来越成熟。
放大器是通信系统和其他电子系统中必不可少的一部分，可控增益放大电路模块在很大程度上决定了系统的整体指标.可控增益放大器是放大器的一个分支,它在通信系统中也有着非常重要的作用，于是人们对它的要求也会越来越高。
在通信和电子设备中，常常采用放大器实现信号的放大,要求其线性好，具有足够的增益来抑制后级电路的噪声对系统的影响，并且增益最好可调，当输入信号大范围变化时，能自动控制增益,输出稳定的信号，另外输出功率也能达到最大。
可控增益放大器，也就是在放大器的基础上加上控制增益部分。
在实际电路中，例如带负反馈的运放电路,其反馈电阻如果设为可调电阻,那么这个放大电路的增益就可以控制了,当然在其中还有许多其他的变化。
采用MSP430单片机实现数据采集及控制放大器的放大倍数，通过键盘输入实现输出状态控制、带宽选择以及增益步进控制,晶显示器显示所设置的状态及参数。
关键词：放大器，增益,单片机ABSTRACTWith the development of The Times，the progress of science and technology，microelectronics technology，computer network technology and communication technology，and so on are also constantly upgrading,controllable gain amplifier is widely applied to various fields。
The core of the controllable gain amplifier for controllable gain amplifier circuit，are also deepening the research，its technology is becoming more and more mature.Amplifier is an indispensable part of communication system and other electronic systems,the controllable gain amplifier circuit module to a great extent,determines the overall index of the system.Controllable gain amplifier is a branch of the amplifier，it also has a very important role in the communication system，so people will more and more high to the requirement of it.In communications and electronics equipment,often signal is realized by using the amplifier amplification，ask its good linear,with sufficient gain to suppress the noise level circuit after the impact on the system,and gain the best adjustable，when a wide range of input signal changes，can automatic gain control,stable output signal，and output power can achieve maximum.Controllable gain amplifier，that is，on the basis of the amplifier with gain control part.In the actual circuit，operational amplifier circuit with negative feedback,for example，if the feedback resistance as the adjustable resistance，then the gain of the amplifier circuit can control,in which there are many other changes，of course.Data acquisition and control is realized by using MSP430 single chip microcomputer，the larger the amplifier amplification by keyboard input output state control，choice of bandwidth and gain step control，crystal display shows and parameters set by the state。
一种增益可控型LR-WPAN CMOS功率放大器
摘 要 ： 计 了一 种 可 适 应 于 低 速 率 无 线 个 人 区 域 网 （ Ｒ— ＡＮ） 增 益 可 控 ＡＢ类 Ｃ 设 Ｌ ＷＰ 的 ＭＯＳ射 频 功 率 放 大 器 ． 过 两位 数 字 状 态 位 实 现 三 级 增 益 及 输 出功 率 控 制 ， 通 采用 片 上 集 成 电 感 和 电 容 实 现 负 载 Ｌ 回路 ， Ｃ 有效 地 提 高 电路 的集 成 度 ． 用 ０ １ ｍ ＭＯＳ工艺 设 计 并 利 用 Ｓ ｅｔｅ Ｆ在 ２ ４Ｇ Ｓ 频 段 仿 真 ， 验 结 果 表 明 ， 采 ． ８ｐ Ｃ ｐｃｒＲ ． ＨｚＩＭ 实
关 键 词 ：ＡＢ类 ＲＦ 功率 放 大 器 ；Ｃａ ｃ ｄ ｓｏ ｅ结 构 ；低 速 率 无 线 个 人 区 域 网 （ ＬＲ— Ｐ Ｗ ＡＮ）
中图 分 类 号 ： ＴＮ７ ２ ３ ２ ．
文 献标 识 码 ： Ａ
０ 引
言
近年来 ， 作 于 ２ ４ＧＨ 工 ． ｚ频段 的单 片低 功耗 Ｃ ＭＯＳ收发 机芯 片 因其 电池使 用寿命 长 、 低成 本 而引起
收发 前端 以及 基带 电路集 成 于单 片 Ｃ ＭＯＳ芯片 中是 实现低 成本 、 低复 杂性 和低 功耗无 线通 信 的最佳 解决
方案 ． 实现 短距离无 线通 信 的 Ｃ ＭＯＳ单 片集 成 的最大 挑 战是发 射机 中 的功率放 大 器 （ Ａ） Ｐ 模块 的设计 ， 这 是 因为在 Ｐ 设计 中需 要对 电源 电压 ， 出功 率 、 Ａ 输 功率 转换 效 率 以及线 性度 等进 行 折衷 考虑 ， 时这些 问 有
作 者 简 介 ： 保 林 （９ ４ ， ， 西 武 鸣 人 ， 士研 究 生 韦 １ ７ ～） 男 广 博
１ 功 率 放 大 器 的分 析 与设 计
射频放大器的9个主要性能指标
射频放大器的9个主要性能指标RF PA(radio frequency power amplifier)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发送机的前级电路中，调制振荡电路产生的射频信号的功率非常小，需要经过一系列放大一缓冲级、中间放大级、最终级的功率放大级，得到足够的射频功率后，提供给天线进行辐射。
为了得到足够大的射频输出功率，射频功率放大器常常扮演着不可或缺的作用。
那么，射频放大器的主要指标有哪些呢？射频放大器结构射频放大器的9个主要性能指标1、输出功率和1dB压缩点(P1dB)输入功率超过一定值时，晶体管的增益开始下降，最终输出功率饱和。
如果放大器的增益偏离常数或低于其他小信号增益1dB，这个点就是1dB压缩点(P1dB)。
放大器的功率容量通常用1dB的压缩点表示。
2、增益工作增益是测量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传输到负载的功率与信号源实际传输到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度是在一定温度下放大器增益在整个工作频带内变化的范围，也是放大器的主要指标。
3、工作频率范围一般是指放大器的线性工作频率范围。
当频率从DC开始时，放大器被认为是直流放大器。
4、效率放大器是功率元件，所以需要消耗供电电流。
因此，放大器的效率对整个系统的效率非常重要。
功率效率是放大器的高频输出功率与提供给晶体管的直流功率之比。
NP=RF输出功率/直流输入功率。
5、交条失真(IMD)交条失真是具有不同频率的两个或更多个输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。
这是因为放大器的非线性特点。
其中，三阶交条产物特别接近基波信号，影响最大，因此交条失真中最重要的是三阶交，当然，三阶交条产物越低越好。
6、三阶交条截止点(IP3)图2中基波信号的输出功率延长线与三阶交条延长线的交点称为三阶交条截止点，用符号IP3表示。
IP3也是放大器非线性的重要指标。
输出功率一定时，三阶交条截止点的输出功率越大，放大器的线性度越好。
射频放大器工作原理
射频放大器工作原理
射频放大器是一种电子器件，常用于信号放大和增强射频信号的功率。
它能够将输入信号的功率放大到更高的水平，以便在通信和无线电频谱等领域中使用。
射频放大器的工作原理主要涉及两个关键参数：增益和带宽。
增益是指输出信号与输入信号之间的功率比例，而带宽则是指射频信号可以通过放大器而不发生明显失真的频率范围。
对于一个典型的射频放大器，它通常由三个主要部分组成：输入匹配网络、放大器核心和输出匹配网络。
首先，输入匹配网络的作用是将输入信号的阻抗与放大器的输入阻抗匹配，以获得最大的功率传输。
这有助于减少信号在输入过程中的损耗。
接下来，放大器核心是射频放大器的一个重要部分。
它通常采用高频管（如晶体管、场效应管等）或集成电路作为放大器核心元件。
输入信号在这个阶段通过放大器的核心，同时通过供电电源提供所需的功率。
最后，输出匹配网络的目的是将放大器的输出阻抗与负载（如天线）的阻抗匹配，以确保最大功率传输和最佳信号质量。
在放大器的工作过程中，放大器核心会将输入信号的能量增加，形成一个更强大的输出信号。
这个过程涉及到提供所需的直流电源电压和电流，以供应射频放大器核心的工作。
总的来说，射频放大器通过调整放大器的输入和输出匹配电路，将输入信号的功率放大到更高的水平，从而实现信号的增强。
这种增强的信号可以在通信、广播、雷达等各种应用中发挥重要作用。
射频功率放大器的工作原理
射频功率放大器的工作原理
功率放大器又称为放大器，是一种电子元件，可将信号的功率放大，一般指交流电的功率放大。
由于其输出功率大，输出功率的大小取决于器件的阻抗和负载。
通过选择合适的参数可在输出端得到较高的输出功率。
射频功率放大器是一种具有多功能的电子设备，其主要作用是放大信号，具有增益高、线性度好、效率高等优点，在现代通信中得到了广泛应用。
在发射机系统中，射频功率放大器是用来提高发射机输出信号的功率和放大所需电压；在接收机系统中，射频功率放大器是用来提高接收机输出信号的功率和放大所需电压。
射频功率放大器一般是由带通滤波器、匹配网络、功放电路、控制器和电源五部分组成。
通常采用全波仿真软件进行仿真分析。
电路中有一个或多个放大器构成。
通常情况下，一个放大器通常由两个晶体管构成，每个晶体管有四个极（四个发射极），一个
与直流偏置电压相连的电源和一个与负载相连的输出级（图1）。
另外两个晶体管则与输入级和输出级相连。
—— 1 —1 —。
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。
射频功率放大器的工作原理解析
射频功率放大器的工作原理解析射频功率放大器是一种将低功率射频信号放大到较高功率的电子器件。
它在无线通信、雷达、卫星通信等领域中起到至关重要的作用。
本文将从射频功率放大器的基本原理、工作模式、实现方式等方面对其进行深入解析，并提供我的观点和理解。
一、射频功率放大器的基本原理射频功率放大器的基本原理是利用非线性元件的特性，将低功率射频信号输入到放大器中，并通过放大器的放大过程，使得输出信号的功率得到显著增加。
放大器的输入和输出之间的增益被称为功率放大倍数，通常用分贝表示。
射频功率放大器的基本原理可以概括为三个步骤：输入信号的匹配、非线性放大和输出匹配。
二、射频功率放大器的工作模式射频功率放大器的工作模式通常包括A类、AB类、B类、C类等几种。
其中，A类是一种常用的工作模式，它具有较高的线性度和低失真程度，但功率效率较低；AB类是A类的改进版本，能够在线性度和功率效率方面取得较好的平衡；B类是功率效率最高的工作模式，但失真较大；C类是功率效率最高的失真也最大的工作模式。
根据不同的应用需求和性能要求，可以选用不同的工作模式。
三、射频功率放大器的实现方式射频功率放大器的实现方式主要有晶体管放大器和管子放大器两种。
晶体管放大器是目前最常用的实现方式，它可以通过调整偏置电流和控制输入信号的幅度来实现放大。
晶体管放大器具有体积小、重量轻、功率效率高等优点，广泛应用在许多领域。
而管子放大器则更适用于一些功率较大的场景，其主要原理是利用电子管和变压器的结合来实现功率放大。
四、我的观点和理解在了解射频功率放大器的工作原理后，我认为射频功率放大器在无线通信和雷达等领域中的作用不可忽视。
它不仅能够提高信号的传输距离和覆盖范围，还能够保证信号的稳定性和可靠性。
射频功率放大器的选择要根据具体的应用需求和性能要求来确定，不同的工作模式和实现方式都有各自的优点和适用场景。
总结：通过本文的解析，我们可以了解到射频功率放大器的基本原理、工作模式和实现方式。
射频放大器 增益 损耗
射频放大器增益损耗
射频放大器是一种用于放大射频信号的电子设备，它在无线通
信系统、雷达系统、卫星通信等领域中起着至关重要的作用。
射频
放大器的增益和损耗是其两个重要的性能参数。
首先来看增益。
射频放大器的增益是指其输出信号与输入信号
之间的电压、电流或功率比。
增益通常以分贝（dB）为单位表示。
增益的大小取决于放大器的设计和工作频率范围。
在选择射频放大
器时，需要根据系统要求和输入信号的强度来确定所需的增益水平。
增益越高，放大器输出信号的强度就越大，但也会伴随着一些问题，比如可能增加噪声和失真。
其次是损耗。
射频放大器的损耗是指在信号传输过程中由于电
路和元件的阻抗不匹配、材料损耗等因素导致的能量损失。
损耗通
常以分贝（dB）为单位表示。
损耗会降低信号的强度，影响系统的
灵敏度和性能。
因此，在设计和选择射频放大器时，需要尽量降低
损耗，以提高系统的整体效率和性能。
除了增益和损耗，射频放大器的稳定性、线性度、带宽、噪声
系数等性能指标也需要考虑。
在实际应用中，工程师需要综合考虑
这些性能指标，根据具体的系统要求和应用场景选择合适的射频放大器，以确保系统性能的最优化。
总的来说，射频放大器的增益和损耗是其重要的性能指标，对于无线通信系统和其他射频应用具有重要意义。
在设计和选择射频放大器时，需要综合考虑这些性能指标，以满足系统的要求并提高整体性能。
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇第1篇示例：程控增益放大器是一种可以根据控制信号来调节放大倍数的放大器，通常用于音频设备或通信设备中。
它在许多应用场景中都发挥着重要作用，比如在音频混音台中对不同信号进行调节、在通信系统中动态地调节信号的增益等。
要设计一个高性能的程控增益放大器，需要考虑多个方面的因素，包括放大器的稳定性、带宽、增益范围、失真和噪声等。
在此，我们将介绍几种通用的设计方法，以帮助工程师们更好地设计程控增益放大器。
一种常见的设计方法是使用可变增益放大器芯片。
这种芯片通常集成了控制电路和放大电路，可以方便地实现程控增益功能。
工程师们只需要按照芯片厂家提供的设计指南进行设计，通常只需要很少的外部元件即可完成设计。
这种设计方法具有成本低、易于实现的优点，适用于一些对性能要求不是很高的场合。
另一种设计方法是使用集成运算放大器和调节电阻网络。
通过调节电阻网络的阻值，可以实现对增益的控制。
这种方法的优点是可以灵活地调整增益范围，同时可以根据需要选择不同的运算放大器以实现更高的性能要求。
但是这种设计方法需要对电路的稳定性和噪声进行较为细致的分析和优化。
还有一种设计方法是使用数字控制的程控增益放大器。
这种设计方法将控制电路部分用数字信号处理的方式实现，可以实现更精确的控制和更复杂的功能。
通常需要搭配数字模拟转换器和微控制器等器件，同时需要编写控制算法。
这种设计方法的特点是可以实现更高的精度和更复杂的控制功能，但是相对复杂度也更高。
除了以上介绍的几种设计方法外，还有一些其他的设计方法，比如使用特殊的调节元件或者非线性元件实现程控增益放大器。
不同的设计方法适用于不同的场合，工程师们可以根据具体的需求和资源选择合适的设计方法。
在实际设计过程中，需要充分考虑电路的稳定性、带宽、失真和噪声等指标，通过合理选择元件、优化电路结构和控制算法等手段来实现设计要求。
还需要进行充分的仿真和测试，确保设计的程控增益放大器能够满足实际应用需求。
程控增益放大器工作原理
程控增益放大器工作原理程控增益放大器是一种利用程控技术实现增益可调的放大器。
在通信系统中，为了满足不同信号的传输要求，需要使用增益可调的放大器进行信号放大。
而程控增益放大器通过控制电路中的参数，实现对放大器增益的调节，从而满足不同信号的放大需求。
程控增益放大器的基本工作原理如下：当输入信号经过放大器时，通过控制电路中的程控元件，可以调节电路中的增益参数，从而实现对输出信号的放大程度的调节。
具体来说，程控增益放大器通常由一个可变增益放大器和一个控制电路组成。
可变增益放大器通常由可变增益元件和固定增益元件组成。
可变增益元件是放大器电路中的一个关键部分，它可以通过调节其传输特性来实现对信号的放大程度的调节。
常见的可变增益元件有可变电阻器、可变电容器、可变电感器等。
而固定增益元件则是为了保证放大器在不同增益状态下的性能稳定，通常采用固定值的电阻、电容、电感等元件。
控制电路是程控增益放大器中的另一个重要组成部分，它用于控制可变增益元件的传输特性。
控制电路可以根据外部信号的大小或者其他参数来调节可变增益元件的工作状态，从而实现对放大器增益的调节。
控制电路通常由电阻、电容、晶体管等元件组成，通过调节这些元件的参数，可以实现对放大器增益的精确控制。
程控增益放大器的工作过程可以简单描述为：当输入信号经过放大器时，控制电路根据外部信号的要求，调节可变增益元件的传输特性，从而实现对输出信号的放大程度的调节。
控制电路根据输入信号的大小、频率等参数，计算出对应的增益值，并将该值传输给可变增益元件，使其调整到相应的工作状态。
最终，放大器将调整后的信号进行放大，并输出到下一级电路或外部设备中。
需要注意的是，程控增益放大器的设计和实现需要考虑多个因素，如放大器的频率响应、增益范围、稳定性等。
在实际应用中，还需要根据具体的信号特性和系统要求进行调试和优化，以确保放大器在各种工作条件下都能够正常工作。
总结起来，程控增益放大器是一种利用程控技术实现增益可调的放大器，通过控制电路中的参数，实现对放大器增益的调节。
射频功率放大器(RF PA)概述
基本概念射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分，其重要性不言而喻。
在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大（缓冲级、中间放大级、末级功率放大级）获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。
放大器的功能，即将输入的内容加以放大并输出。
输入和输出的内容，我们称之为“信号”，往往表示为电压或功率。
对于放大器这样一个“系统”来说，它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平，并向外界“输出”。
如果放大器能够有好的性能，那么它就可以贡献更多，这才体现出它自身的“价值”。
如果放大器存在着一定的问题，那么在开始工作或者工作了一段时间之后，不但不能再提供任何“贡献”，反而有可能出现一些不期然的“震荡”，这种“震荡”对于外界还是放大器自身，都是灾难性的。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心。
通常在射频功率放大器中，可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大。
除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
分类根据工作状态的不同，功率放大器分类如下：传统线性功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。
乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。
射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。
放大器增益及稳定性
放大器的二端口网络表示
所有放大器，不管其内部结构是什么，都可以 用线性二端口模型来描述。
当频率在RF频段以上时，通常采用S（散射）参
量来描述网络。
s11
b1 a1
a2 0
s21
b2 a1
a2 0
1 a1 b1
1'
[S]
a2 2 b2
2'
s22
b2 a2
1 S
(1 S
)2
K
]
bS 1 1 1S
放大器的功率关系
所以，放大器的入射 波功率：
Pinc
1 2
a1
2
1 2
bs 2 1 ins
2
显然，放大器输入端 的实际输入功率应为 入射波功率减去反射 波功率，即:
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2)
1 2
GT反映了晶体管S参数和网络输入、输出端 匹配程度对增益的影响。
单向转换功率增益
如果忽略放大器反馈的影响，即认为S12=0，则 Γin=S11，Γout=S22，这时有：
bs 2 1 ins
2
பைடு நூலகம்
(1
in
2)
放大器的功率关系
如果放大器的输入阻抗与信号源的阻抗共轭匹
配，即:
Zin
Z
s
，或
in s
。则信号源到放大
器之间有最大功率传输。
在共轭匹配下信号源传给负载（放大器）的最 大功率定义为信号源的资用功率（记作PA）：
什么是放大器的增益
什么是放大器的增益放大器的增益是指输入信号经过放大器放大后的输出信号与输入信号之间的增加倍数。
在电子领域中，放大器的增益是衡量放大器性能的一个重要参数。
本文将介绍放大器的增益概念、计算方法以及增益的作用。
1. 放大器的增益概念放大器是一种用于增强信号能量的电路或设备。
当输入信号经过放大器放大后，输出信号的幅度将比输入信号大，放大器的增益即输入与输出信号之间的倍数关系。
增益通常用单位分贝（dB）表示。
2. 增益的计算方法放大器的增益计算方法取决于放大器的类型。
以下是几种常见的放大器类型及其增益计算方法：2.1 声音放大器声音放大器是一种将声音信号放大的电子装置。
它通常以分贝（dB）或倍数来表示增益。
增益的计算公式如下：增益（dB）= 10 × log10（输出功率/输入功率）2.2 电压放大器电压放大器是一种将电压信号放大的电子装置。
它通常以分贝（dB）或倍数来表示增益。
增益的计算公式如下：增益（dB）= 20 × log10（输出电压/输入电压）2.3 简单放大器对于简单的放大器电路，增益可根据放大器的电压增益（Av）和电流增益（Ai）进行计算。
增益的计算公式如下：增益 = Av × Ai3. 增益的作用放大器的增益是指在输入信号经过放大器后，输出信号的幅度相对于输入信号增加的倍数。
增益的作用包括以下几个方面：3.1 增强信号强度放大器的主要作用是增强信号的强度，使得信号能够在电路中传输更远的距离。
通过增大信号的幅度，放大器能够扩大信号的有效范围。
3.2 提高信号质量放大器还可以提高信号的质量，包括增强信号的清晰度和减小噪声的影响。
对于音频放大器而言，增益可以改善声音的音质和音量。
3.3 进行信号处理在许多电子设备中，放大器常用于信号处理过程中，例如在无线电通信中，放大器用于增强接收到的信号以提供良好的接收质量。
4. 放大器增益的应用领域放大器的增益在各个领域都有广泛的应用，包括音频放大器、射频放大器、功率放大器等。
程控增益放大器原理
程控增益放大器原理
程控增益放大器是一种能够调节放大倍数的放大器，其原理是通过改变控制电压，来实现对放大倍数的调节。
在程控增益放大器中，控制电压的变化会引起放大器的工作点变化，从而改变放大器的增益。
程控增益放大器通常由两个关键部分组成：放大单元和反馈网络。
放大单元负责提供基本的放大功能，而反馈网络通过控制电压来调节放大倍数。
在程控增益放大器中，放大单元可以使用不同的电子元器件实现，如晶体管、运放等。
反馈网络通常由电阻、电容等元件构成，通过连接到放大单元的输出端来实现对放大倍数的调节。
当控制电压为0时，反馈网络不起作用，放大器的增益由放大单元确定。
而当控制电压发生变化时，反馈网络开始起作用，通过改变反馈路径上的电阻或电容等元件的特性，来改变放大器的工作点，从而实现对放大倍数的调节。
通过控制电压的变化，程控增益放大器可以实现连续的放大倍数调节，从而适应不同的输入信号强度和需求。
这种放大器在许多应用中都非常有用，如音频放大器、通信系统中的前置放大器等。
总结起来，程控增益放大器通过调节控制电压来改变放大倍数，可以实现对放大器的灵活调节，并且能够适应不同的信号强度和需求。
这种放大器在许多电子设备中有广泛的应用。
程控增益放大器工作原理(一)
程控增益放大器工作原理(一)程控增益放大器工作原理程控增益放大器（Programmable Gain Amplifier，PGA）是一种能够根据输入的控制信号来调节放大倍数的放大器。
它在诸多领域中得到广泛应用，如音频处理、仪器测量等。
本文将详细介绍程控增益放大器的工作原理。
1. 什么是程控增益放大器？程控增益放大器是一种具备可调节放大倍数的放大器。
它通常由可变增益放大器（Variable Gain Amplifier，VGA）和控制电路组成。
控制电路负责接收控制信号，并根据信号的数值来调节可变增益放大器的增益。
2. 可变增益放大器的实现原理可变增益放大器主要通过控制其反馈网络来实现增益的调节。
2.1 反馈网络的作用反馈网络在放大器中起到控制信号流动、调节增益的作用。
它可以将一部分输出信号通过反馈回来与输入信号相混合，从而实现增益调节。
2.2 反馈网络的类型可变增益放大器常用的反馈网络有以下几种类型：•串联反馈：将一部分输出信号与输入信号串联相加，并将相加结果作为反馈信号输入到放大器中。
•并联反馈：将一部分输出信号与输入信号并联相加，并将相加结果作为反馈信号输入到放大器中。
•混合反馈：同时采用串联反馈和并联反馈的方式。
3. 控制电路的工作原理控制电路在程控增益放大器中起到接收控制信号、并根据信号数值来调节增益的作用。
3.1 控制信号的输入方式控制信号可以通过多种方式输入到控制电路中，如电压信号输入、数字信号输入等。
通过合理设计接口电路，可以将不同形式的控制信号转换为电压信号，以便控制电路进行处理。
3.2 控制信号的处理方式控制信号经过控制电路的处理后，其数值将被转换为相应的增益调节值。
常见的处理方式包括数字-模拟转换、比较运算等。
4. 程控增益放大器的优势与应用程控增益放大器相比固定增益放大器具有以下优势：•灵活性高：可以根据需求灵活调节增益，适用于不同的应用场景。
•成本低：相比使用多个不同增益的放大器，使用单一的程控增益放大器可以降低成本。
射频功率放大器工作原理
射频功率放大器工作原理一、前言射频功率放大器是无线电通信系统中重要的组成部分，它能够将低功率射频信号放大为高功率输出信号，以满足通信系统的传输要求。
本文将详细介绍射频功率放大器的工作原理。
二、射频功率放大器的基本结构射频功率放大器通常由输入匹配网络、放大器核心和输出匹配网络三部分组成。
其中输入匹配网络负责将输入信号与放大器核心相匹配，输出匹配网络则负责将放大器输出与负载相匹配。
三、射频功率放大器的工作原理1. 放大器核心放大器核心是射频功率放大器最重要的部分，它决定了整个系统的增益和性能。
常见的核心包括晶体管、管子等。
以晶体管为例，其工作原理如下：当输入信号进入晶体管时，它会在基极和发射极之间形成一个电场。
如果这个电场足够强，就会使得基极与发射极之间形成一个导电通道，从而导致晶体管处于饱和状态。
在饱和状态下，晶体管可以看做一个电阻，其阻值与输入信号的幅度成反比例关系。
因此，当输入信号变大时，晶体管的阻值就会变小，从而使得输出信号的幅度也随之增大。
2. 输入匹配网络输入匹配网络是将输入信号与放大器核心相匹配的重要部分。
它通常由电容、电感等元件组成，并且需要根据放大器核心的特性进行调整。
在输入信号进入放大器前，它需要通过输入匹配网络进行调整。
如果匹配不好，就会导致信号反射和损耗等问题。
3. 输出匹配网络输出匹配网络是将放大器输出与负载相匹配的重要部分。
它通常由电容、电感等元件组成，并且需要根据负载特性进行调整。
在放大器输出进入负载前，它需要通过输出匹配网络进行调整。
如果匹配不好，就会导致功率损失和负载反射等问题。
四、射频功率放大器的分类射频功率放大器可以根据其工作方式和应用场景进行分类。
常见的分类方法包括：1. 按工作方式分类（1）线性功率放大器：能够在保持线性特性的同时实现高增益和高输出功率。
（2）非线性功率放大器：能够在保持高效率的同时实现高增益和高输出功率。
2. 按应用场景分类（1）宽带功率放大器：适用于需要处理多频段信号的场景，如广播电视、移动通信等。
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增益可控射频放大器
一、系统方案
1、方案分析与比较
方案1：以高增益精度的压控VGA芯片AD603作为核心放大器，但频率再高时，效果很不理想，并且在级联时，很容易产生自激现象。
方案2:采用宽带可变增益FET放大电路，其缺点是增益步进控制难以实现，高频时频率的稳定性不好，在75MHz~108MHZ增益起伏较大，不能满足要求。
方案3：采用射频放大器AD8321+衰减器HMC472+放大器AD809的形式。
第一级为AD8321三级级联，使增益倍数达到52dB。
考虑到输入信号为高频信号，随着频率增加，幅度衰减增大，所以第二级加上可设置分贝衰减器，衰减器随着频率升高衰减效果明显，通过这样的方式使输出幅度稳定。
但考虑实际拟合后，增益会稍微下降，最后通过第三级放大器将增益值稳定至输入增益。
AD8321是一款低成本、数字控制式可变增益放大器，所需输出增益由8比特串行字决定，方便STM32程控，输出增益范围为-27.4dB~26dB，增益变化为0.75 dB/LSB。
具有极低输出噪声电平，上行带宽高达235 MHz(最小增益)，符合题目200MHz要求。
综上考虑，AD8321具有频带宽、噪声低、增益可编程，易于与STM32进行串行通信等优点，选用方案3。
2、系统整体设计
根据题目要求，本系统主要由：键盘控制，液晶显示、语音播报模块，三级AD8321级联，衰减器，第二级放大模块，滤波器电路，电压转换电路组成。
总体设计框图如图一所示：
二、理论分析与计算
1、射频放大器设计
按照本设计要求，带宽为40MHz~200MHz，电压增益为52dB。
所以采用AD8321三级级联的方式。
8321最大增益为26dB，理论上总增益=26+26+26=78dB，符合设计要求。
并且阻抗之间已经匹配，级联时无需额外电阻网络。
为了防止高频走线间干扰，采用贴片式电路，原理图是根据器件手册的应用电路来设计。
2、频带内增益起伏控制
造成通频带内增益起伏的原因有很多，包括带内波动、运放幅频响应不平坦及供电电源电压不稳等，为了降低增益波动，在三级放大输出加上衰减器，利用衰减器HMC472随着频率增高衰减效果明显的特性，使频带内增益起伏得到控制。
对幅度衰减特性进行补偿，最后再加一级AD809，将增益稳定。
3、射频放大器稳定性
由于本系统的处理对象是高频信号，所以整个系统对噪声的处理要求很高才能保证射频放大器的稳定性。
噪声来源包括：电源、外界环境、级间干扰，以及走线间相互干扰等。
针对不同的噪声，采用了不同的处理措施：
（1）电源干扰：使用电感、电容构成滤波电路，能有效滤除纹波。
在每个运放的电源引脚并联去耦电容。
（2）外界环境干扰，为了防止外界干扰，可以将电源线和地线加宽，并且在制PCB板时加以覆铜；对自动增益级及功率放大级增加屏蔽罩，提高其抗干扰性能。
（3）级间干扰，各级之间，采用了高低频电容来滤除高低频噪声。
（4）走线相互干扰，走线尽量的短，信号线尽量不相交，以免产生高频自激。
（5）电路板要合理布局，防止信号之间的串扰，整个PCB板的底层为地平面，较大的地平面对噪声吸收较好。
（6）将输入部分和增益控制部分装在屏蔽盒中，避免级间干扰和高频自激。
4、增益控制
系统采用三级AD8312放大器级联，每级增益最大可达26dB，由STM32程控，通过键盘输入总增益值，考虑高频信号的幅度衰减问题，在衰减器后面再加一级AD809放大器，使增益稳定。
三、电路与程序设计
1、各主要模块电路设计
（1）宽带放大器模块
AD8321为高频段放大器，含SPI总线接口，其带宽235MHz，增益可调，其最大增益为26dB。
为满足题目52dB的要求，系统采取三级级联的措施，理论上，Gain=26+26+26=78dB。
因此，可以实现题目中对增益的要求。
由于阻抗已经匹配，无需再加电阻网络，可以直连。
为了减少电路走线间干扰，采用贴片式电路，电路原理图如图二所示：
图二
PCB板如图三所示：
图三
（2）衰减器模块
为了调整合适的增益放大倍数，采用HMC472六位数控衰减器，从其4脚输入信号，15脚可获得衰减后的输出信号，可以程控获得0.5dB 、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB、31.5dB的增益衰减。
该器件具有成本低，电路简单的优点。
电路连接如图四所示：
图四
（3）滤波器模块
由于要求-3dB的通频带不窄于40MHZ~200MHZ，同时为了使通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零，故设计16阶巴特沃斯带通滤波器。
由于是高频信号，为了防止走线间相互干扰，我们采用画贴片式PCB板的方法。
滤波器的原理图如图五所示：
图五
PCB板如图六所示：
图六
（4）直流稳压电源
由于系统由12V单电源供电，放大器需9V供电，衰减器和STM32需5V供电，但是只有12V转5V和12V转12V的隔值DC—DC转换器，所以采用LM7809将12V 电源转化为9V，电路如图七所示：
图七
3、软件设计
根据题目要求，软件部分主要实现键盘的设置、显示和控制增益输出以及语音播报功能
（1）键盘实现功能：设置四个方向键和一个确认键，通过方向键输入增益值。
（2）显示部分：采用OLCD液晶屏，显示增益值。
（3）语音部分：采用PM66语音芯片，播放作品信息及放大增益倍数。
软件流程图如图八所示：
图八
四、测试方案与测试结果
1、测试仪器
高频信号发生器DG4062
示波器MDO4104—3
数字电压表FLUKEE
数控式线性直流稳压电源LPS—305
2、测试方案
（1）增益测试
从信号源输出一个有效值为5mV的正弦信号，改变信号频率，用示波器测试系统输出信号的电压有效值，计算放大倍数及增益。
（2）带宽测试
在最高增益状态下，从信号源输出一个有效值为5mV的正弦信号，改变信号频率，用示波器测试输出信号幅度的变化，观测幅度降至最大值的0.707倍时的信号频率，记录上限及下限频率，计算带宽值。
3、测试结果
输入有效值为5mV，增益为52dB时，测试输出以及增益表如表一所示
4、测试误差分析
由测试结果可知，随着频率增高，测试误差变大，原因是高频信号在传输过程中，信号幅度会随着频率的增加而衰减，所以增益值有一定影响，而且电源，连接线之间也有一定噪声干扰。
五、结论
本系统是基于AD8321的增益可控射频放大器，可实现60dB最大电压增益，4dB步进调整，输入电压为5mV，输出电压>2V，增益绝对误差不大于2dB，并能显示设定的增益值，波形无明显失真，达到题目的发挥要求。
该装置的信号放大通过3片AD8321级联+HMC472衰减器+放大器AD809的形式完成，能通过STM32有效程控输入增益，并且能明显抑制频带内增益起伏，降低高频信号在传输过程中，幅度随着频率升高而衰减的现象。
系统稳定性较好，经济美观。