AGC中頻放大器設(shè)計(jì)（上）

概述　　

　　FD05型AGC中頻放大器模塊是用于通訊設(shè)備的具有AGC(自動(dòng)增益控制)功能的中波頻段小信號(hào)放大器，主要為散射凋制、解凋分系統(tǒng)配套。它可將微弱的中頻小信號(hào)通過(guò)外部可變的控制電壓放大為一個(gè)所需要的功率輸出，其中心頻率為70 MHz。

　　該產(chǎn)品的主要指標(biāo)如下：

　　控制電壓：Vcon=0～3V

　　電源電流：Icc≤300 mA

　　輸出電壓：Vo=0.1～2V

　　輸出最大增益：KM≥60 dB

　　可控增益范圍：Avr≤55 dB

　　中心頻率：fo=68～72 MHz

　　頻帶寬度：BW=10～16 MHz

　　帶內(nèi)平坦度：Fm≤±2 dB

　　該產(chǎn)品的環(huán)境可靠性指標(biāo)如下：

　　電源電壓范圍：+12V±5％（典型值+12V）

　　外殼工作溫度范圍：一40～+85℃

　　存儲(chǔ)溫度范圍：一55～+125℃

　　此外，該產(chǎn)品采用雙列直插模塊式，外型尺寸不大于(66.5×46.8×15mm，適用于SJ20668—98微電路模塊總規(guī)范，產(chǎn)品可以每四個(gè)一組保持相同的線(xiàn)性控制電壓。

　　設(shè)計(jì)方案的確定

　　根據(jù)模塊的功能要求及環(huán)境要求，設(shè)計(jì)時(shí)首先初步確定了電路模式，并繪制出電路原理圖，然后進(jìn)一步分析原理框圖中所需的元器件，并借助EDA仿真來(lái)模擬分選元器件，以基本實(shí)現(xiàn)電路功能。

　　根據(jù)方案的設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)平面化沒(méi)計(jì)制板，以厚膜工藝組裝，確定的主要工藝流程如圖1所示。



　　程序設(shè)計(jì)和電路原理

　　◇設(shè)計(jì)程序

　　首先可根據(jù)電路功能和該產(chǎn)品各工作部位的要求構(gòu)畫(huà)出原理框圖和工藝流程，然后細(xì)化每一功能所需的元器件和輔助元件，并降額冗余選擇，保證元器件質(zhì)量的可靠性。

　　◇電路工作原理　　

　　H-FD05模塊的內(nèi)部功能框圖如圖2所示。圖中中頻輸入信號(hào)經(jīng)隔離電容、匹配網(wǎng)絡(luò)放大后，由帶通濾波器濾除其它雜波，冉經(jīng)匹配放大，然后通過(guò)三級(jí)AGC電壓控制放大，最后經(jīng)末級(jí)放大隔離輸出(直流隔離)，使之達(dá)到60dB增益的中頻輸出。考慮到噪聲和紋波的干擾，AGC控制電壓加了一級(jí)LC濾波網(wǎng)絡(luò)，各級(jí)之間均有隔離電容對(duì)直流進(jìn)行隔離，三級(jí)AGC電壓放大均由PIN微波二極管整形緩沖，+12V電源加到模塊內(nèi)，各級(jí)均有濾波電容對(duì)供電電源進(jìn)行凈化，三級(jí)AGC放大均備有微調(diào)電容以消除信號(hào)振蕩和調(diào)整線(xiàn)性增益。



　　◇方案的論證和評(píng)審　　

　　根據(jù)該電路的原理、依據(jù)和工藝，可由相關(guān)專(zhuān)家對(duì)電路原理的信號(hào)流程，每個(gè)元器件的規(guī)格型號(hào)，尺寸進(jìn)行認(rèn)真的分析，對(duì)一些有爭(zhēng)議的部位或元器件進(jìn)行一定的修正。濾波器一般應(yīng)外接，以便于帶寬調(diào)整，使其電路比較完善，也便于后續(xù)工作的實(shí)施。

　　研制過(guò)程

　　◇元器件的選取　　

　　根據(jù)電路原理應(yīng)選擇可靠元器件，并在集成電路中選擇滿(mǎn)足需要的功能。N1、N2 前級(jí)放大選用高精射頻放大器，N3、N4和N5選用高穩(wěn)定度中頻放大集成電路，N6末級(jí)大放選用低溫度系數(shù)的表貼中頻功放，并要求使用溫度范同要寬，以滿(mǎn)足工作的可靠性。電阻均采用1％高精度厚膜電阻，功率電阻均勻分布，以保證高低溫及振動(dòng)沖擊的穩(wěn)定性；PIN微波二極管選用耐壓高、特性一致、結(jié)電容小、全表貼型，并且配對(duì)使用；電容均采用高可靠的獨(dú)石電容，電源濾波電容采用高穩(wěn)定的X7R和超陶電容相結(jié)合，以加強(qiáng)濾波效果；調(diào)諧整形電容選用高穩(wěn)定度的 NP0片電容，保證寬溫下工作的低失真；電感選用高穩(wěn)定的微型表貼電感，以確保小尺寸下的低溫升和線(xiàn)性輸出。

　　◇結(jié)構(gòu)選擇　　

　　依據(jù)產(chǎn)品的小尺寸、輕重量、工作溫度范圍寬等要求，同時(shí)考慮到國(guó)產(chǎn)成熟的配套能力和單位為貫標(biāo)生產(chǎn)線(xiàn)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，該產(chǎn)品開(kāi)始定為38線(xiàn)金屬殼焊封。由于輸出端子和外部調(diào)諧整形、測(cè)試端比較多，并且要求引出端有一定的忍性，故選用雙列排式引線(xiàn)結(jié)構(gòu)，電源、輸入、輸出端子分開(kāi)排列，并增加了引出端子的接地屏蔽，使之達(dá)到用戶(hù)提出的要求。

　　◇改進(jìn)　　

　　為提高產(chǎn)品特性，使之準(zhǔn)確反應(yīng)放大器的功能，針對(duì)降低殼體尺寸和提高精度等要求，除考慮集成電路的應(yīng)用范圍外，還對(duì)此采取了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換措施，重點(diǎn)解決表貼元器件的尺寸，使之殼體尺寸降為28線(xiàn)平行封焊，殼體尺寸從最大的66.5×46.8× 15mm降至41×28×6mm；另外還加強(qiáng)了PIN二極管的一致性配對(duì)(每塊三個(gè)，四塊一套共l2只)從而提高了產(chǎn)品的精度。