帶自適應(yīng)控制的線性功率放大器

2.4自動(dòng)電平控制

該部分采用Agilent 公司的HSMP-3814 低失真PIN二極管, 偏置和控制電壓分別確定為Vcc=5v,0≤Valc≤5v。R1=R2=510Ω，R3=R4=4.7KΩ，R5=51Ω，L1=L2=L3=33nh，C1=C2=47p。 R1 、R2 作為D2 、D3 的偏壓回路，為了減少插入損耗，就必須使R1 、R2 的值足夠大，但這樣一來就要求控制電壓比較高。因?yàn)轭l帶要求不是特別寬，可在R1 、R2 和主傳輸線之間加一電感L1，L2來減小插入損耗。R3，R4，R5 作為二極管的匹配電阻,適當(dāng)選擇其參數(shù),可在大的動(dòng)態(tài)衰減范圍內(nèi)為串聯(lián)和旁路二極管提供正確的偏置與分流,使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)獲得較好的阻抗匹配，如圖4所示。

ATMEGA8以輸出功率的正向檢波電壓Vf為判斷依據(jù),當(dāng)輸入功率小時(shí)，ALC將不起控；當(dāng)輸出功率大于額定值時(shí)，ATMEGA8將使Valc隨之增大，從而增大衰減量，保證恒定的輸出功率。本電路測(cè)得，輸入功率再增加20dB，輸出功率應(yīng)保持在2dB變化范圍之內(nèi)。

2.5自動(dòng)增益控制

為了保證一定的增益平坦度,以及在溫度變化時(shí)增益不至于大幅波動(dòng),本設(shè)計(jì)采用了自動(dòng)增益控制(AGC),補(bǔ)償由溫度等變化帶來的增益波動(dòng)。ATMEGA8根據(jù)檢測(cè)到的輸入輸出功率

自動(dòng)調(diào)整其控制電平Vagc，Vagc是由數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5620輸出再經(jīng)運(yùn)算放大器LM2902調(diào)整所得,電路原理圖如圖5所示[5]。二極管D1采用Hsmp3814的單管來實(shí)現(xiàn)，C1、C2、L1、R1作為D1的匹配與偏置電路。測(cè)得控制電壓Vagc與衰減量（Loss）關(guān)系如表1所示。

3．電路制板與測(cè)試

本文PCB板采用FR4板材，介電常數(shù)為4.2，板厚0.8mm,雙層布線。在高頻板布線時(shí)，為了保證信號(hào)的完整性，應(yīng)盡量注意避免阻抗不連續(xù)的發(fā)生，對(duì)特別重要的信號(hào)線或局部單元實(shí)施地線包圍的措施，各類信號(hào)走線不能形成環(huán)路，地線也不能形成電流環(huán)路。每個(gè)環(huán)路都相當(dāng)于一個(gè)天線,因此需要盡量減小環(huán)路的數(shù)量,環(huán)路的面積以及環(huán)的天線效應(yīng)。在電源線和信號(hào)線上采用濾波來減小電磁干擾，每個(gè)集成電路塊的附近設(shè)置一個(gè)高頻退耦電容。為了避免電磁輻射的干擾和做到良好的傳熱,整個(gè)系統(tǒng)用金屬腔體屏蔽起來。使用HP8752C網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試帶內(nèi)波動(dòng)與駐波比，信號(hào)發(fā)生器E4433與頻譜儀HP8594測(cè)試功率與互調(diào)失真等參數(shù)，測(cè)得主要參數(shù)如表2所示。據(jù)前文所敘，功率增益如表3所示為49db，由于存在傳輸線損耗,測(cè)得的增益為48±0.8dB。三階互調(diào)失真IMD3在滿功率時(shí)為-15dbm，五階互調(diào)失真IMD5≤－25dBm，完全滿足CDMA的應(yīng)用要求。

4 結(jié)束語

此功率放大器功能完備，控制靈活，帶自適應(yīng)控制系統(tǒng)，有較好的線性度，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)增益控制及自動(dòng)電平可控，駐波系數(shù)小，各項(xiàng)指標(biāo)均符合直放站系統(tǒng)的使用要求，已應(yīng)用于直放站通信，性能可靠，以直放站的市場(chǎng)容量及銷售情況評(píng)估，該功放能實(shí)現(xiàn)80萬左右的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)
[1]蘇華鴻等.蜂窩移動(dòng)通信-射頻工程[M].北京:人民郵電出版社,2005
[2]馬潮等.ATMEGA8原理及應(yīng)用手冊(cè)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002
[3]劉長軍等.射頻通信電路設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2005
[4]張肅文等.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,1992
[5]張靜等.自適應(yīng)跟蹤輸出控制器的設(shè)計(jì)和仿真[J].微計(jì)算機(jī)信息,2006,1-1:61-63.

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：用單片機(jī)的自適應(yīng)控制達(dá)到較好的線性度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，自動(dòng)電平控制等指標(biāo)，本設(shè)計(jì)功能完備，具有很高的使用價(jià)值，已用于CDMA通信。

指導(dǎo)老師陳迪平教授的審閱意見：
作者閱讀了大量文獻(xiàn)資料，選題具有現(xiàn)實(shí)意義，產(chǎn)品已生產(chǎn)，滿足通信行業(yè)的應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)功能完備，性能良好，文章層次清晰，文筆通順。本文不失為一篇優(yōu)秀的研究生論文。

作者簡介：廖成芳（1983.10－），女，漢族，湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院碩士研究生，主要研究方向?yàn)樯漕l集成電路。
陳迪平（1962－），男，漢族，湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院副院長，微電子學(xué)與固體電子學(xué)專業(yè)副教授，主要研究方向?yàn)殡娮酉到y(tǒng)及專用集成電路。
聯(lián)系方式：湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院微電子實(shí)驗(yàn)室205室 廖成芳（收） 郵編410082