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[原创] 任性DIY 之《增益可控射频放大器》

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发表于 2016-6-24 17:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
可能最近又要每年一度的大学生电子竞赛开始了。有些老师或者同学都在网上找一些之前的赛题练练手,也就是被赛。
前几天有个老师找到我,叫我做国赛的题目。11年的,和13年的两个都是射频类,放大器的题目。下面我先介绍下13年的增益可控射频放大器这个题目。相信也有不少人做过,甚至做的比我这个还要好!
通过我和那位老师交谈,他们也在做,但是放大器总是自激震荡,单独测试每个模块都是好的,增益也够,级联起来就完蛋了,甚至两级连在一起就自激了。他们调试了一周,都没有进展,所以才找外面做一个样品,回去看看。
这个题目我做过10套样机,反应回来的信息都不错,很稳定,指标也不错。下面我介绍下我制作的过程。把一些经验分享给大家。
先看看题目,我把基本的和发挥的部分结合在一起了。
增益       52db
增益控制  52db
增益步进  4db
输入幅度  -33dbm5mvRms
输入输出阻抗 50欧姆
输出幅度   2V Rms 19dbm 波形不失真
50---160MHz  带内波动不大于2db
3db通频带不窄与40MHz----200MHz
电压增益52db时,输入信号小于20MHz或者大于270MHz时,测试电压增益不大于20db
以上是基本和发挥的结合。当然显示部分和按键我没有做,那部分和这个没太大关系,只是显得花哨些,没太大意义。。。
通过上面的指标要求分析,增益和控制增益的都不是太难。只有在最后一步比较难,这个对滤波器要求比较难做。这个题目对滤波器的下限要求比较难,不如意做,高端很容易,低频部分不好做。还有放大器也是度低频部分也是不好做,有些射频放大器的低频特性不好,一起哦采用适当的方案去弥补低频部分的增益。
有些人比较喜欢用运算放大器来做这个题目,我觉得运算放大器做出来,很有难度。运算放大器更容易自激震荡,而且输入输出的阻抗都不是50欧姆。
所以我喜欢用射频的管子做,比如ADI公司的adl5602,HITTITE公司的hmc617之类的管子太多了。
下面是我制作的过程。每级放大器的增益都不一样,这个增益自己分配,最终保证52db就可以。关键的步骤是滤波器。如果没有滤波器,这个放大器一定会自激的,就算不自激,也超级不稳定。这也是滤波器的作用,还有就是每级之间最好插入2—3db的π型衰减器,这样也可以起到隔离作用,改善级间驻波,也起到消除自激的隐患。

在淘宝买的机箱,当然打孔都是自己搞的。稍不注意,一块肉就掉了。。。。
1.JPG

贴个创可贴,继续奋斗。。。。。
2.JPG
所有的铜柱搞定,把放大器模块支撑起来。这也是模块化的好处。比如某个模块坏了,直接换上,免得在一块板子上,还得动烙铁换来换去的。

装上前面板就漂亮些了
3.JPG

前面板提前做好的,也是费了不少的时间,定位孔,和开孔。在贴个膜,哈哈。。。。
4.JPG
下面就等着接线,乱乱的一大堆线。
调节增益的被我放在了面板上,采用hittite公司的数控衰减器,满档位是62db1db步进。这个根据实际需要调节。完全满足题目的要求。面板上也流出来与单片机联通的接口。

在加上后面的电源线。更乱了
5.JPG
慢慢的整理起来,先用扎带捆捆。。。。。到时候一起整理。

花了好长时间整理这写乱乱的线。。。。。。。。。
6.JPG
整理完就顺眼多了。。。。。每个模块也安装上了,唯独还差一个滤波器,其实这个滤波器确实是个难点。对学生来讲,很难做出来,外加学校没有相当的设备,那就更难了,做滤波器必备的就是网络分析仪。要是没有这仪器,那滤波器就别做了,有的同学很天真的说我仿真都出来了,而且指标很好,我就按照仿真的参数去焊接,肯定能出来。说这个问题的同学不在少数呀。
我想问问你,既然像你说的那样,Agilent为啥要出网络分析仪呢,而且还那么贵,一台甚至要100万左右。公司为啥还要购买,直接用仿真软件仿真下,按照那个参数来不就完事了么。
有的还说,我仿真出来的和实际做出来的不一样,我说要是一样才怪呢。就拿滤波器讲,仿真的和实际的肯定对不上。仿真也就是个趋势,然后优化,在对照仪器来调试,在仿真,在优化,就这么一点一点的才能设计出来好的滤波器。只仿真不调试,简直就是浪费时间。

下面我个大家展示下我实际测试出来的,带通滤波器。但是也不是太好,应付这个题那是绰绰有余了。
7.JPG

低频段那里插入损耗比较大,可能是电感的问题,低频滤波器点干量都很大,Q值要求也比较高。这个滤波器的电感都是我自己绕的。
高端我用的是银线绕的空心电感,低端用的是细银线绕在磁环上的,增加电感量。

为什么用银线,不用铜线,银线的损耗比较小,没有银线,用铜线也差不太多。尤其是做大功率的功放,后面的低通滤波器最好用银线,大功率来说差了1db那就要差了几十瓦。

调好的滤波器。安装进去。
8.JPG
安装进去,连接线都是采用射频电缆。这样是防止信号泄漏,在里面乱窜,导致自激。

全部安装完成,待测,来张正面照
9.JPG


测试照之前是用频谱仪测试的,之后借来的示波器,看看信号是否失真。下面我把频谱仪测试的数据附上。
10.JPG
输出信号无失真,幅度波动在2db以内。


11.jpg
通过测试记录来看,带内稍稍有写波动,因为这个是无法避免的,滤波器的通频带太宽了,里面有几个倍频程了。所以很难做到平缓,肯定有些波动。在指标内就可以。看了下,主要在低频处的一只稍稍欠佳,勉强达到要求。



通过以上的的制作过程,总结下,主要是就是选择放大器最为关键,告诉一些同学,不要专注在一棵树上吊死,要去看看其他的管子,不要只是看到运算放大器,这个要分场合运用的。有些射频管子做的很好,要比运放的性能强很多。所以要多看看。才能运用自如。
放大器的自激问题,主要几点,电源要处理好,该加的电容一定要加。电源的噪声要小,信号线一定要用同轴电缆,我看有的同学直接用导线代替同轴电缆,看来真是一点不懂射频呀。
放大器级间要留有调节衰减器的空位。前面说过,加衰减器,至于多大,根据实际调试为准,要是有条件最好是做在屏蔽腔内,盖上盖子,这个效果最佳。
滤波器还是要先仿真,知道下大概的趋势,然后要调试,看看趋势是否和仿真的一样。慢慢的优化,仿真,在优化,就出来了,调滤波器是急不来的事情,射频都是急不来的,时间经验慢慢磨出来的。

其他就没什么,主要就是多多动手,大胆的去尝试。

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地址:江苏省南京市雨花台区
淘宝店铺:http://shop60936514.taobao.com/?spm=2013.1.0.0.4lAmV3
本小店都是自主研发,低噪放、小功率功放、混频器、LC滤波器、


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纯净的硅(初级)

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发表于 2016-6-25 22:45 | 显示全部楼层
谢谢分享学习一下


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一粒金砂(高级)

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荣誉会员勋章

发表于 2016-6-24 18:22 | 显示全部楼层
仪器简易口水到脚板...


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一粒金砂(中级)

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发表于 2016-6-24 18:48 | 显示全部楼层
楼主,好牛逼啊


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发表于 2016-6-24 18:53 | 显示全部楼层
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一粒金砂(中级)

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发表于 2016-6-25 15:27 | 显示全部楼层
厉害啊,两三天一套仪器啊!


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一粒金砂(高级)

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发表于 2016-6-25 17:15 | 显示全部楼层
围观学习一下
刻苦学习,共同进步


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一粒金砂(中级)

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发表于 2016-12-8 18:58 | 显示全部楼层
大神你好,可以加好友吗?


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一粒金砂(初级)

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发表于 2016-12-10 21:49 | 显示全部楼层
厉害,希望能加好友


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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-8-3 14:20 | 显示全部楼层
楼主能分享下你的程序吗

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老兄你好好看下,这里面没用到程序。完全是手动的,拨码开关  详情 回复 发表于 2017-8-3 14:56


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 楼主| 发表于 2017-8-3 14:56 | 显示全部楼层
JY1 发表于 2017-8-3 14:20
楼主能分享下你的程序吗

老兄你好好看下,这里面没用到程序。完全是手动的,拨码开关
地址:江苏省南京市雨花台区
淘宝店铺:http://shop60936514.taobao.com/?spm=2013.1.0.0.4lAmV3
本小店都是自主研发,低噪放、小功率功放、混频器、LC滤波器、


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