基于MSP430单片机的U波段射频放大器.docx

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基于MSP430单片机的U波段射频放大器

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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20MHz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N9310A高频信号发生器,TH2281B高频数字毫伏表,DSO-X-2022A500MHz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。

参考文献:

[1]李万鑫,赵新,徐源博,王亚君.一种新型增益可控射频放大器的设计与实现[J].电子世界,2015(20):68-70.

[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.

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-全文完-

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