带自适应控制的线性功率放大器

放大器经过一定量的电压放大得到正向检波电压Vf，送至单片机ATMEGA8以判断功放输出功率，作为自动电平控制的依据。在环行器的端口3接50欧姆的吸收负载,在输出端失配时吸收发射回来的信号，避免负载反射回来的信号进入功放输出端,起到保护功放的作用。同时，还把端口3的信号送入到反向检波电路进行检波，再由运算放大器放大得到反向检波电压Vr。其中正反向检波电路均采用二极管HMSM2800,运算放大器采用ST公司的LM2902。正向电压Vf,反向电压Vr经ATMEGA8处理,可以得到电压驻波比,若失配严重,将向监控系统发出驻波告警, 从而采取相应的保护措施，例如中止对功放电路的馈电、增加电调衰减器的衰减量等，起到保护功放电路的作用。

2.4自动电平控制

该部分采用Agilent 公司的HSMP-3814 低失真PIN二极管, 偏置和控制电压分别确定为Vcc=5v,0≤Valc≤5v。R1=R2=510Ω，R3=R4=4.7KΩ，R5=51Ω，L1=L2=L3=33nh，C1=C2=47p。 R1 、R2 作为D2 、D3 的偏压回路，为了减少插入损耗，就必须使R1 、R2 的值足够大，但这样一来就要求控制电压比较高。因为频带要求不是特别宽，可在R1 、R2 和主传输线之间加一电感L1，L2来减小插入损耗。R3，R4，R5 作为二极管的匹配电阻,适当选择其参数,可在大的动态衰减范围内为串联和旁路二极管提供正确的偏置与分流,使整个网络获得较好的阻抗匹配，如图4所示。

ATMEGA8以输出功率的正向检波电压Vf为判断依据,当输入功率小时，ALC将不起控；当输出功率大于额定值时，ATMEGA8将使Valc随之增大，从而增大衰减量，保证恒定的输出功率。本电路测得，输入功率再增加20dB，输出功率应保持在2dB变化范围之内。

2.5自动增益控制

为了保证一定的增益平坦度,以及在温度变化时增益不至于大幅波动,本设计采用了自动增益控制(AGC),补偿由温度等变化带来的增益波动。ATMEGA8根据检测到的输入输出功率

自动调整其控制电平Vagc，Vagc是由数模转换器TLC5620输出再经运算放大器LM2902调整所得,电路原理图如图5所示[5]。二极管D1采用Hsmp3814的单管来实现，C1、C2、L1、R1作为D1的匹配与偏置电路。测得控制电压Vagc与衰减量（Loss）关系如表1所示。

3．电路制板与测试

本文PCB板采用FR4板材，介电常数为4.2，板厚0.8mm,双层布线。在高频板布线时，为了保证信号的完整性，应尽量注意避免阻抗不连续的发生，对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施，各类信号走线不能形成环路，地线也不能形成电流环路。每个环路都相当于一个天线,因此需要尽量减小环路的数量,环路的面积以及环的天线效应。在电源线和信号线上采用滤波来减小电磁干扰，每个集成电路块的附近设置一个高频退耦电容。为了避免电磁辐射的干扰和做到良好的传热,整个系统用金属腔体屏蔽起来。使用HP8752C网络分析仪测试带内波动与驻波比，信号发生器E4433与频谱仪HP8594测试功率与互调失真等参数，测得主要参数如表2所示。据前文所叙，功率增益如表3所示为49db，由于存在传输线损耗,测得的增益为48±0.8dB。三阶互调失真IMD3在满功率时为-15dbm，五阶互调失真IMD5≤－25dBm，完全满足CDMA的应用要求。

4 结束语

此功率放大器功能完备，控制灵活，带自适应控制系统，有较好的线性度，实现了自动增益控制及自动电平可控，驻波系数小，各项指标均符合直放站系统的使用要求，已应用于直放站通信，性能可靠，以直放站的市场容量及销售情况评估，该功放能实现80万左右的经济价值。

参考文献
[1]苏华鸿等.蜂窝移动通信-射频工程[M].北京:人民邮电出版社,2005
[2]马潮等.ATMEGA8原理及应用手册[M].北京:清华大学出版社,2002
[3]刘长军等.射频通信电路设计[M].北京:科学出版社,2005
[4]张肃文等.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,1992
[5]张静等.自适应跟踪输出控制器的设计和仿真[J].微计算机信息,2006,1-1:61-63.

本文作者创新点：用单片机的自适应控制达到较好的线性度，同时实现自动增益控制，自动电平控制等指标，本设计功能完备，具有很高的使用价值，已用于CDMA通信。

指导老师陈迪平教授的审阅意见：
作者阅读了大量文献资料，选题具有现实意义，产品已生产，满足通信行业的应用要求，设计功能完备，性能良好，文章层次清晰，文笔通顺。本文不失为一篇优秀的研究生论文。

作者简介：廖成芳（1983.10－），女，汉族，湖南大学物理与微电子科学学院硕士研究生，主要研究方向为射频集成电路。
陈迪平（1962－），男，汉族，湖南大学物理与微电子科学学院副院长，微电子学与固体电子学专业副教授，主要研究方向为电子系统及专用集成电路。
联系方式：湖南大学物理与微电子科学学院微电子实验室205室 廖成芳（收） 邮编410082