增益可控射频放大器的设计方案

作者：牛晓园等

来源：《电子技术与软件工程》2015年第24期

        摘 要本系统主要由前置放大器OPA2846、可控增益放大器AD603、10M-150M的带通滤波、以及功率放大器THS3091等模块组成，该设计可以满足将小信号放大0-60dB，同时满足在20dB-50dB内增益可调。数字部分以51单片机为核心，与AD模块、DA模块显示按键模块等组成数字电路。该系统具有低噪声、高增益、增益步进可调等优点，本文对该设计方案进行了简单阐述。

        【关键词】增益可调 功率放大 带通滤波 低噪声高增益

        该方案主要由前置放大器、可控增益放大器、带通滤波器、功率放大器等组成模拟电路实现对小信号的放大，其中可控增益放大器可以实现增益从20dB-50dB内连续可调，数字电路部分主要以STCC51为核心，与数模转换模块以及按键显示部分组成可调电路，能很好的满足对小信号的连续放大。

        1 设计方案总体概述

        该设计是以STCC51为核心，通过数模转换器对可控增益放大器AD603的使能端进行控制，改变使能端的电压，可以改变AD603的增益倍数，从而达到增益可调的目的，而前置放大器可以很好的降低输入信号的噪声，功率放大器又可以提高该系统的带负载能力，带通滤波器可以很好的滤除过程中产生的杂波，从而使系统更加的稳定高效。

        2 系统的硬件设计

        2.1 前置放大器模块的设计

        由于对小信号放大极易引入干扰，综合考虑我们采用抗干扰能力较强的放大器OPA2846，可以有效的对小信号进行放大的同时，降低外界对该系统产生的噪声，提高了系统的稳定性和抗干扰能力.

        2.2 可控增益放大器的设计

        考虑到增益需要在20dB-50dB内连续可调，通过比较，我们选择了可控增益放大器AD603，该放大器具有调节范围大，功率低，抗干扰能力强，对信号的传输性能优良等优点，而芯片的使能端则由数字部分输出电压的改变从而实现增益在20dB-50dB内连续可调，同时该设计添加了显示和按键电路，也可以通过按键进行步进调节，使得调试过程更加的方便快捷。

        2.3 功率放大器THS3091模块设计

        为了提高该系统的带负载能力，综合比较，我们选择了增益带宽积高，输出噪声低的功率放大器THS3091，该放大器可以在有效的提高带负载能力的同时，降低自身的消耗功率，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。

        3 系统的软件设计

        3.1 系统的总体概述

        该系统主要分为三部分，一级放大采用前置放大器OPA2846，对输入的小信号进行放大，二级放大采用可控增益放大器AD603，实现增益在20dB-50dB内可调，三级放大采用功率放大器THS3091，满足增益在0-60dB的条件下，提高了该系统的带负载能力，而滤波器可有效的滤除杂波。

        3.2 系统的程序部分

        该系统通过STCC51单片机对采集到的模拟信号经模数转换器后变为数字信号进行分析，计算出可控增益放大器需要的电压，单片机通过数模转换器将数字信号转变为模拟信号，从而控制可控增益放大器AD603的使能端来改变增益调节范围，大大降低了外界对该系统带来的干扰。

        3.3 显示按键部分

        为了实现增益在20dB-50dB内可步进调节，我们引入了显示按键模块，显示部分我们采用了OLED显示屏，可以方便的显示出当前的增益值，而按键可以根据要求实现增益的步进调节。

        4 结语

        该设计方案可以有效的实现系统对小信号的放大，同时满足固定增益范围可调节，降低系统在对信号放大的过程中外界带来的干扰，提高了系统的稳定性和带负载能力，但是，本系统也有部分缺点，例如，当小信号逐渐增大时，总增益会降低，当增大到一定值时，输出信号开始出现失真，针对以上问题，后续我们将进行重点研究，对方案进一步完善。

        参考文献

        [1]康华光.电子技术基础 模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2008（01）.

        [2] C程序设计（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2005.7.

        [3]阎石.电子技术基础 数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2004（01）.

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