晶体管放大电路
图 3 3 信号放大电路原理框图 路
匹配电路输出功率调节电路受控于控制电路，用于调节输出功率，使输出功率根据用户的设置，达到一定的电平。功率调节电路可以用 PIN 管实现，但匹配是一个难题。因为市场供应的满足本设计要求的功率调节电路价格不高，从缩短开发周期的角度考虑，功率调节电路选用 MA/COM 公司的 AT65-0263 数字衰减器芯片。2.2.４滤波电路设计方案由于以下原因：一，系统含有微处理器晶振和锁相环参考频率晶振，二，放大电路有时处在大信号放大状态，等，输出会产生各种谐波。因此，有必要配置一个滤波电路用于抑制杂散。在 1GHz频段选用微带滤波器是合适的。2.2.５控制电路控制电路用于提供用户界面，以设置频率合成器的分频比的方式控制输出信号频率，以设置数字衰减器衰减值的方式控制输出信号功率。TI 公司的 MSP430F149 是一款以超低功耗为显著特点的单片机，在业界广泛使用。此外，它具有如下特点[5]：低电压供电：1.8～3.3V;16 位精简指令结构；125ns指令周期；12 位内置 A/D；串行通信口（USART），同/异步方式；在线编程；等。本系统采用 MSP430F149实现控制。3、 系统实现
3.1 硬件设计3.1.1 信号发生电路设计电
DVCC1
+5VCE107 C122C123
CE103 C105C106CE104 C107C108+5V10uF0.1uF 10pFAVCC1CE102C10310uFC1040.1uF 10pF10uF 0.1uF 10pFR101R102C112470pF
OPOPA365L101+5V
C10910pF
C1100.1uF
CE10510uF
10uF 0.1uF 10pF10CEPLLVCP163.3k4.7kC11422uHC115FrefDVCC1C111
1nF
8 REFin
CPout2C1130.1uFVCO
100pF
+5V OUTNC GND100MHz+5VC102 C101 CE10110pF 0.1uF 10uFCLKDATALETRF375011CLKREST112 DATA RFinA613LEMUXout14RFinB5
TRF3750R107 2.7KMUXoutC118100pFC117
100pFR10649.9k1nFR10516.5R10316.5R10416.5to amplifyVCO图 4 以 TRF3750TRF37 为核心的电荷泵锁相环频率合成器电路原理图器
如图 4 所示[2]，CE101~CE104、CE107、CE109、C101~C108、C109、C110、C122、C123 均为电源滤波电容；Fref 为 100MHz 的参考频率，C111 为耦合电容，R107 为电荷泵最大电流设置电阻（R107=2.7KOhm 时，Icp,max=8.7mA；R107=4.7K Ohm 时，Icp,max=5mA；R107=10K Ohm 时，Icp,max=2.35mA）；R101、R102、C112、C113、C114、OPA365、L101 组成锁相环的环路低通滤波器；VCO 为压控振荡器，C115 为其耦合电容；R103~R105 为功率分配及匹配电路（此处使用微带功分器更好，考虑其尺寸较大，不易实现，所以这里选用电阻）；R106、C117 为环路滤波电路，以滤除环路中的低频成分，使锁相环工作稳定。如图 5 所示，R101、R102、C112 构成主要的滤波电路，C113 形成负反馈，使得低通特性更加陡峭，C114、L101 为环路滤波器输出滤波，使滤波效果更好、锁相环更加稳定。图 6 为环路低通滤波器的 SPICE交流特性仿真结果，可以看出环路低通特性比较陡峭，锁相环稳定性得到提高。图 6 低通滤波器的低通滤 SPICE 交流特性仿真结果3.1.2 输出滤波电路设计电1)原理图仿真微波带通滤波器的种类很多，如端耦合传输线带通滤波器、梳状线带通滤波器、发夹式带通滤波器、交指型带通滤波器和半波长谐振器平行耦合带通滤波器等[6]。本文所设计的滤波器是发夹型带通滤波器。发夹型带通滤波器的一般结构形式如图 7 所示，它是由发夹型谐振器并排排列耦合而成，其信号的输入输出方式可采用抽头式和平行耦合方式。当滤波器的带宽大于 10％时，宜采用抽头式发夹型滤波器，否则有可能造成第一级耦合微带线间距太小，使制造工艺难于实现。发夹型滤波器具有结构紧凑、耦合线终端开路无需通过过孔接地的优点。该滤波器是平行线滤波器的一种变形结构，是把耦合谐振器折合成“u”字形构成的，降低了滤波器的尺寸，因而本系统采用该种结构。输出滤波器原理图如图 7 所示。VarVAR
OPTIMGOALGOALGOALGOALGOALGOALEqnVAR1w=0.307807 {o}l12=34.5306 {o}S-PARAMETERSMSub
OptimOptim1GoalOptimGoal1GoalOptimGoal2GoalOptimGoal3GoalOptimGoal4GoalOptimGoal5GoalOptimGoal6s1=0.203145 {o} l13=0.0131425 {o}s2=0.245852 {o} l14=4.20752 {o}S_ParamSP1MSUBMSub1
OptimType=Gradient SaveCurrentEF=noExpr="dB(S(2,1))"MaxIters=50Expr="dB(S(1,1))"Expr="dB(S(2,1))"Expr="dB(S(2,1))"Expr="dB(S(2,1))"Expr="dB(S(2,1))"s3=0.200395 {o} l15=2.19599 {o}Start=500 MHzStop=4.5 GHzH=1.0 mm
DesiredError=0.0StatusLevel=4FinalAnalysis="None"NormalizeGoals=noSetBestValues=yesSaveSolns=yesSaveGoals=yesSaveOptim
Vars=noUpdateDataset=yesSaveNominal=noSaveAl Iterations=noUseAl OptVars=yesUseAl Goals=yesSimInstanceName="SP1" SimInstanceName="SP1" SimInstanceName="SP1" SimInstanceName="SP1" SimInstanceName="SP1" SimInstanceName="SP1"Min=-3 Min= Min= Min= Min= Min=Max= Max=-16 Max=-40 Max=-50 Max=-37 Max=-30Weight=100 Weight=100 Weight=100 Weight=100 Weight=100 Weight=100RangeVar[1]="freq" RangeVar[1]="freq" RangeVar[1]="freq" RangeVar[1]="freq" RangeVar[1]="freq" RangeVar[1]="freq"RangeMin[1]=780 MHz RangeMin[1]=780 MHz RangeMin[1]=400 MHz RangeMin[1]=1700 MHz RangeMin[1]=2650 MHz RangeMin[1]=3600 MHzRangeMax[1]=1250MHz RangeMax[1]=1250MHz RangeMax[1]=550MHz RangeMax[1]=2300 MHz RangeMax[1]=3350 MHz RangeMax[1]=4400 MHzl1=20.3175 {o}l2=4.91075 {o}l3=7.98262 {o}l4=32.7693 {o}l5=0.000581442 {o}l6=0.157215 {o}l7=1.33902 {o}l8=48.967 {o}l9=0.863648 {o}l10=0.0659712 {o}l11=0.187032 {o}Step=30 MHzEr=4.3Mur=1Cond=5.88E+7Hu=1.0e+033 mmT=0.035 mmTanD=0Rough=0 mmMSOBND_MDS
MSOBND_MDSBend2
MLOCTL6
MSOBND_MDS
MLINTL22
MSOBND_MDS
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