帶自適應控制的線性功率放大器

2.4自動電平控制

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。因為頻帶要求不是特別寬，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,適當選擇其參數,可在大的動態衰減范圍內為串聯和旁路二極管提供正確的偏置與分流,使整個網絡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,當輸入功率小時，ALC將不起控；當輸出功率大于額定值時，ATMEGA8將使Valc隨之增大，從而增大衰減量，保證恒定的輸出功率。本電路測得，輸入功率再增加20dB，輸出功率應保持在2dB變化范圍之內。

2.5自動增益控制

為了保證一定的增益平坦度,以及在溫度變化時增益不至于大幅波動,本設計采用了自動增益控制(AGC),補償由溫度等變化帶來的增益波動。ATMEGA8根據檢測到的輸入輸出功率

自動調整其控制電平Vagc，Vagc是由數模轉換器TLC5620輸出再經運算放大器LM2902調整所得,電路原理圖如圖5所示[5]。二極管D1采用Hsmp3814的單管來實現，C1、C2、L1、R1作為D1的匹配與偏置電路。測得控制電壓Vagc與衰減量（Loss）關系如表1所示。

3．電路制板與測試

本文PCB板采用FR4板材，介電常數為4.2，板厚0.8mm,雙層布線。在高頻板布線時，為了保證信號的完整性，應盡量注意避免阻抗不連續的發生，對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措施，各類信號走線不能形成環路，地線也不能形成電流環路。每個環路都相當于一個天線,因此需要盡量減小環路的數量,環路的面積以及環的天線效應。在電源線和信號線上采用濾波來減小電磁干擾，每個集成電路塊的附近設置一個高頻退耦電容。為了避免電磁輻射的干擾和做到良好的傳熱,整個系統用金屬腔體屏蔽起來。使用HP8752C網絡分析儀測試帶內波動與駐波比，信號發生器E4433與頻譜儀HP8594測試功率與互調失真等參數，測得主要參數如表2所示。據前文所敘，功率增益如表3所示為49db，由于存在傳輸線損耗,測得的增益為48±0.8dB。三階互調失真IMD3在滿功率時為-15dbm，五階互調失真IMD5≤－25dBm，完全滿足CDMA的應用要求。

4 結束語

此功率放大器功能完備，控制靈活，帶自適應控制系統，有較好的線性度，實現了自動增益控制及自動電平可控，駐波系數小，各項指標均符合直放站系統的使用要求，已應用于直放站通信，性能可靠，以直放站的市場容量及銷售情況評估，該功放能實現80萬左右的經濟價值。

參考文獻
[1]蘇華鴻等.蜂窩移動通信-射頻工程[M].北京:人民郵電出版社,2005
[2]馬潮等.ATMEGA8原理及應用手冊[M].北京:清華大學出版社,2002
[3]劉長軍等.射頻通信電路設計[M].北京:科學出版社,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.自適應跟蹤輸出控制器的設計和仿真[J].微計算機信息,2006,1-1:61-63.

本文作者創新點：用單片機的自適應控制達到較好的線性度，同時實現自動增益控制，自動電平控制等指標，本設計功能完備，具有很高的使用價值，已用于CDMA通信。

指導老師陳迪平教授的審閱意見：
作者閱讀了大量文獻資料，選題具有現實意義，產品已生產，滿足通信行業的應用要求，設計功能完備，性能良好，文章層次清晰，文筆通順。本文不失為一篇優秀的研究生論文。

作者簡介：廖成芳（1983.10－），女，漢族，湖南大學物理與微電子科學學院碩士研究生，主要研究方向為射頻集成電路。
陳迪平（1962－），男，漢族，湖南大學物理與微電子科學學院副院長，微電子學與固體電子學專業副教授，主要研究方向為電子系統及專用集成電路。
聯系方式：湖南大學物理與微電子科學學院微電子實驗室205室 廖成芳（收） 郵編410082