AGC中频放大器设计(上)

概述　　

　　FD05型AGC中频放大器模块是用于通讯设备的具有AGC(自动增益控制)功能的中波频段小信号放大器，主要为散射凋制、解凋分系统配套。它可将微弱的中频小信号通过外部可变的控制电压放大为一个所需要的功率输出，其中心频率为70 MHz。

　　该产品的主要指标如下：

　　控制电压：Vcon=0～3V

　　电源电流：Icc≤300 mA

　　输出电压：Vo=0.1～2V

　　输出最大增益：KM≥60 dB

　　可控增益范围：Avr≤55 dB

　　中心频率：fo=68～72 MHz

　　频带宽度：BW=10～16 MHz

　　带内平坦度：Fm≤±2 dB

　　该产品的环境可靠性指标如下：

　　电源电压范围：+12V±5％（典型值+12V）

　　外壳工作温度范围：一40～+85℃

　　存储温度范围：一55～+125℃

　　此外，该产品采用双列直插模块式，外型尺寸不大于(66.5×46.8×15mm，适用于SJ20668-98微电路模块总规范，产品可以每四个一组保持相同的线性控制电压。

　　设计方案的确定

　　根据模块的功能要求及环境要求，设计时首先初步确定了电路模式，并绘制出电路原理图，然后进一步分析原理框图中所需的元器件，并借助EDA仿真来模拟分选元器件，以基本实现电路功能。

　　根据方案的设计，利用计算机平面化没计制板，以厚膜工艺组装，确定的主要工艺流程如图1所示。



　　程序设计和电路原理

　　◇设计程序

　　首先可根据电路功能和该产品各工作部位的要求构画出原理框图和工艺流程，然后细化每一功能所需的元器件和辅助元件，并降额冗余选择，保证元器件质量的可靠性。

　　◇电路工作原理　　

　　H-FD05模块的内部功能框图如图2所示。图中中频输入信号经隔离电容、匹配网络放大后，由带通滤波器滤除其它杂波，冉经匹配放大，然后通过三级AGC电压控制放大，最后经末级放大隔离输出(直流隔离)，使之达到60dB增益的中频输出。考虑到噪声和纹波的干扰，AGC控制电压加了一级LC滤波网络，各级之间均有隔离电容对直流进行隔离，三级AGC电压放大均由PIN微波二极管整形缓冲，+12V电源加到模块内，各级均有滤波电容对供电电源进行净化，三级AGC放大均备有微调电容以消除信号振荡和调整线性增益。



　　◇方案的论证和评审　　

　　根据该电路的原理、依据和工艺，可由相关专家对电路原理的信号流程，每个元器件的规格型号，尺寸进行认真的分析，对一些有争议的部位或元器件进行一定的修正。滤波器一般应外接，以便于带宽调整，使其电路比较完善，也便于后续工作的实施。

　　研制过程

　　◇元器件的选取　　

　　根据电路原理应选择可靠元器件，并在集成电路中选择满足需要的功能。N1、N2 前级放大选用高精射频放大器，N3、N4和N5选用高稳定度中频放大集成电路，N6末级大放选用低温度系数的表贴中频功放，并要求使用温度范同要宽，以满足工作的可靠性。电阻均采用1％高精度厚膜电阻，功率电阻均匀分布，以保证高低温及振动冲击的稳定性；PIN微波二极管选用耐压高、特性一致、结电容小、全表贴型，并且配对使用；电容均采用高可靠的独石电容，电源滤波电容采用高稳定的X7R和超陶电容相结合，以加强滤波效果；调谐整形电容选用高稳定度的 NP0片电容，保证宽温下工作的低失真；电感选用高稳定的微型表贴电感，以确保小尺寸下的低温升和线性输出。

　　◇结构选择　　

　　依据产品的小尺寸、轻重量、工作温度范围宽等要求，同时考虑到国产成熟的配套能力和单位为贯标生产线的现有标准结构，该产品开始定为38线金属壳焊封。由于输出端子和外部调谐整形、测试端比较多，并且要求引出端有一定的忍性，故选用双列排式引线结构，电源、输入、输出端子分开排列，并增加了引出端子的接地屏蔽，使之达到用户提出的要求。

　　◇改进　　

　　为提高产品特性，使之准确反应放大器的功能，针对降低壳体尺寸和提高精度等要求，除考虑集成电路的应用范围外，还对此采取了相应的转换措施，重点解决表贴元器件的尺寸，使之壳体尺寸降为28线平行封焊，壳体尺寸从最大的66.5×46.8× 15mm降至41×28×6mm；另外还加强了PIN二极管的一致性配对(每块三个，四块一套共l2只)从而提高了产品的精度。