微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 研发问答 > 无线和射频 > 射频无线通信设计 > 我分享,我快乐之双向放大器

我分享,我快乐之双向放大器

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
自从看见这期的活动我就是想着要分享点什么呢,正巧手里有个项目,最近在做一套无人机的测控和图传的链路,图传的链路之前我有有分享过,就是这个帖子,http://bbs.eeworld.com.cn/thread-501610-1-1.html这个是无人机的图传链路,我说的无人机不是什么四轴多轴无人机,是那种大型军用或检测用的。重点是下面的测控电台,简单说就是一个数传电台,之前我我也有分享过双向放大器,那个功率比较小,而且还需要控制,这次加以改进,直接就是输入输出外加电源就ok了。

由于测控要求50公里,所以不加放大器是无法满足的,有人讲加大功率是违法的,咱们先把这个放一边,不去管,人家客户要求自然有人家的办法,所以咱们不去讨论这个,只讨论技术问题。

所谓的双向放大器那就是接收和发射都有增益,自动切换。
具体的参数指标
频率915MHz(也是常用的频段)
收发切换时间小于50ns
自动切换功能
发射增益13db
接收增益15db
发射最大功率10W
发射自动增益控制功能
供电28v
具体要求大概就这么多。

首先看到这个技术指标,就想起来于原来我设计的放大器,原理都差不多,只是器件都换掉,就可以,
下面是具体的原理框图




原理框图如上图所示,首先经过定向耦合器,然后是输入的电子开关,然后是LNA和PA分成两路,最后在是大功率电子开关到天线。其他还是有些是控制部分和电源。原理就这样,

电源
先从电源说起,输入是28V电源,我的整机是5V和12V供电,所以要采用DC-DC转换,这个要看成本和要求,采用TI的LM29302或者LM2956之类的都可以,或者是简单点的LMZ系列的,都行,就是价格不一样。
我才用的是LMZxxx系列的,28V变成12V这个要考虑下效率问题,不然DC-DC超级烫手,甚至烧坏,用为12V给PA供电,消耗的电流比较大,然后再采用78系列的输出5V就可以了,5V的消耗电流很小,所以选用78系列的就满足了。

耦合器
耦合器可以自己做也可以选用成品的,但是900MHz的耦合器算起来很长的,所以不建议采用微带耦合器,而且900MHz的耦合器市场上很多,价格超级廉价,体积很小,所以采用产品耦合器




这个是我选用的耦合器,价格超级便宜。

检波和比较

这里的就是用检出来的电压判断是接收状态还是发射状态,原理是采用高频二极管做检波器,然后与基准电压做比较,输出高低电平来控制收发切换开关。这里主要就是比较器和检波器,比较器可以采用运放来自己建立,也可以采用成品的比较器。这里就不再叙说,比较简单。这里我采用的是max9140,用起来比较方便。




输入切换开关
这里面我在用的是PIN二极管,做的切换开关,这个价格便宜,承受功率也大,PIN二极管是做射频开关良好的器件。

先说发射,就是功放
为了方便,容易调试,我采用的是三菱的功放模块,正好在这个频点可用,RA13H8891MA这个功放模块,不需要什么匹配的了,输入和输出,偏置电压和供电就可以工作了,而且不容易损坏。




这里的VCC电源管脚用一个MOS管控制,也就是控制收发的。电路如下




图上的B-B就是比较器输出的电平。控制MOS管。

输出切换开关

这面的输出切换开关比较贵。因为功率比较大,这里面我试了好几款射频开关,都不太理想,例如hmc544,S79,还有RFMD公司的。都发热严重,导致工作不正常,后来经过咨询,选了一款超级老的开关,也是三菱的,MD003这个很老很老了,。。。

发射自动增益控制
这个很简单,也就是个闭环控制系统,输出检波返回来控制压控衰减器,就可以达到目的,这里前端采用凌力尔特公司的功率检测芯片,控制压控衰减器,如图所示




中间加了一级驱动运放,控制压控衰减器。

接收端的低噪声放大器
这个是来提高接收机的灵敏度的,增益不宜过高,容易自激震荡,增益过高会引起失真等,所以增益选择15db左右。采用的是AVAGO的低噪声放大器




噪声系数1.2db 增益16db,前面加上滤波器和开关的损耗,实际增益大概在14db左右,

还有个地方就是低噪放的输出保护




例如处于发射状态,经过耦合器输出分成两路,功率过大有可能会把低噪声放大器反向击穿,这样就在低噪放输出端加上一个保护二极管(D3).也就是把功率限制住,还有个作用就是正好作为PIN二极管的通路。

上述的就是双向放大器的原理和部分的解释。有同样需要的朋友完全可以自己按照我说的这个方案来做一套出来,

下面我上几张我实际的版图




这个就是我实际做出来,是两个频段的,一个是800MHz的一个是900MHz的

当时我忘记拍测试图了,所以实际测试的照片没有,但是这实际使用没有问题的。有机会拿回来我测试下,在上图。

很厉害!用了多长时间啊?产品交给客户了吗?主要是传输啥数语音还是图像?

做板子,机加工,都算起来不到1个月,已交付,飞控的数据

这两天一定要把刘工您的所有帖子过一遍。

刘版主太牛逼了。。。这才是技术

能说 玩无线的孩子好酷 么
不对不对,玩无线认真分享的孩子好酷 哈哈

请教:
输入和输出的频率是一样的?

刘大神您好!有两个关于RF2.4G的PCB天线的问题请教您一下:1,芯片输出到天线之间的走线,为了50阻抗的要求,有时候需要与地间隙很小,但我看到有些资料上说为了减低分布电容的影响,这个间隙要大于1MM,这种说法对吗? 2,在用网分测试PCB天线的时候,高频线是直接焊在匹配电路和天线的后面吗?我看到有资料说要先焊接在天线后面校准,是这样吗? 初学天线,让您见笑了望不吝赐教,谢谢!


信号会回输吗?

不会的,1:这个设备是半双工的,
2:发射的时候,接收是不工作的,
3:当你处于发射状态,开关是与发射闭合,开关有个隔离度,大概有30---40db之间,再有低噪放的s12也相当于隔离,所一信号是不会回流的。
4:以上是同频的情况,要是异频那就更不烦了,开关隔离外加带通滤波器的抑制,足够了。。。。

第1个,理论来讲确实是的,但是实际开情况了,尽量50欧姆。
2:我自己认为,不晓得对不对,大家互相讨论,网分要先校准之后,在接上天线,看看当时的阻抗,然后在去匹配,最后在从匹配的端口看进去,是否匹配。

感谢回复!
第二个问题中你说网分先校准之后(这个有做),再接上天线看当时阻抗, 您的意思是直接看天线本身的阻抗吗? 这个阻抗对后面做匹配电路有啥帮助?匹配端口看进去的阻抗是否等于匹配电路与天线本身的阻抗之和?

如果直接看天线本身的阻抗不是50欧,需要调天线吗? 还是把匹配电路调成和天线一样的阻抗? 但一般芯片输出阻抗是50欧,那么与芯片又不匹配了, 怎么办?

新人报道!哈哈哈哈

PCB为什么没有大面积覆铜啊?

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top