冯志杜
广东鼎华科技股份有限公司 广东佛山 528000
摘要:U波段是指频率范围在470-798MHz的电磁波频段，U波段的射频放大器被广泛应用于多个领域中。本文基于MSP430单片机，设计了一款U波段射频放大器，对其他U波段射频放大器的设计具有一定的参考价值。
关键词：MSP430单片机；U波段；射频放大器
引言
随着我国社会经济的快速发展，我国通信行业也得到了迅猛的发展，而射频放大器作为无线通信系统收发链路的重要模块，其设计的合理与否直接关系到系统的正常稳定运行及系统的质量。其中，城市地面信号使用U波段进行覆盖，对U波段射频放大器的设计展开研究十分必要。
1.硬件电路设计
本系统硬件部分包括三级放大电路、滤波器、单片机MSP430和DAC等辅助电路的设计。系统总体框图如图1所示。为实现0dB～44dB的增益控制范围，需要对各级的增益进行合理的分配，系统由前级LMH6703固定增益20dB，中间级通过单片机MSP430驱动ADL5330来控制增益在-32dB～22dB范围内可调，末级由固定增益为20dB的ADL5536组成。
图1 系统总体框图
1.3滤波器电路设计
利用低通滤波器和高通滤波器组合成带通滤波器实现-3dB通频带为293MHz-454MHz，符合设计要求。
1.4功率放大电路设计
考虑到电路在级联之间和滤波器带来的损耗，增加了末级功率放大电路。本系统采用频带20 MHz至1.0GHz，固定增益为20dB的ADL5536。ADL5536在整个频率范围内提供平坦的20dB增益特性、2.8dB的噪声指数、输入和输出都提供内部匹配的50Ω阻抗，具有最佳线性度和噪声指数性能的特点。电路原理图如图4所示：
图4 功率放大电路
3.系统测试和性能分析
3.1测试的条件
测试仪器为N 9 3 1 0 A 高频信号发生器，TH2281B高频数字毫伏表，DSO-X-2022A 500MHz示波器，E5016B 矢量网络分析仪。
3.2测试的方案
设置射频信号发生器产生有效值为12mV，频率为270MHz～490MHz的正弦信号送入系统，系统输出端负载电阻50Ω。用高频数字毫伏表测试输出信号的功率。通过单片机调节系统增益，在高频数字毫伏表观测系统输出信号的实际增益。电压增益测试结果如图6所示，且波形均无失真。可见，系统能实现10dB～40dB的增益可调。
图6 电压增益测试结果表
3.3放大器带宽测试
从图6可以看出，当系统设置增益为10dB、20dB、30dB、40dB、实际增益下降3dB时，对应下限频率为小于300MHz，上限频率为大于450MHz。
3.4通频带增益起伏特性
在320MHz～430MHz频带内，对有效值为12mV的输入信号设置增益42dB，系统的增益起伏特性如图7所示，满足增益波动不大于2dB的要求。
图7 通频带增益起伏特性表
4.结语
综上所述，在当前通信系统中，射频放大器被广泛应用，其稳定工作是系统运行的前提，而U波段射频放大器也被广泛采用。本文设计了一种基于MSP430单片机的U波段射频放大器，该系统具有低噪声、宽频带、增益可控、稳定可靠等优点，具有良好的推广应用价值。
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[2]郭小凤,刘帅,李楠楠,宋洪叶.一种增益可控射频放大器的设计与实现[J].电子测试,2015(19):19-22.
[3]牛吉凌,康弘俊.一种基于ADS仿真的射频放大器设计方法[J].通信技术,2015,48(04):489-494.
论文作者:冯志杜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/22
标签：增益论文; 放大器论文; 射频论文; 波段论文; 系统论文; 频带论文; 单片机论文; 《防护工程》2018年第12期论文;