CN208079024U - 一种+5v单电源供电的宽带程控增益运放电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，包括前级放大电路、中间级程控衰减电路和后级程控放大电路，其中前级放大电路、中间级程控衰减电路和后级程控放大电路都采用+5V单电源供电，通过前级HMC580固定增益放大电路实现信号放大，中间级HMC470程控衰减电路实现信号衰减，后级AD8367程控增益放大电路实现精确的线性增益调整。本实用新型的整个电路可以在+5V单电源供电的情况下实现‑10dB至60dB增益可调,且增益均由主控实现程控，大大提高了便携性和易用性，是更好的宽带放大电路设计方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，属于移动通信系统增益技术领域。
背景技术
随着现代电子和通信技术的迅速发展，在移动通信，雷达通信，信息对抗等领域，射频宽带放大器发挥着越来越重要的作用，现已被广泛的应用。它常用于通信设备接收机的前端，将通信设备接收到的信号进行放大到合适的功率然后送到传感器进行信号的处理和分析。宽带放大电路在通信系统中起到非常重要的作用，广泛应用于各类滤波器，信号发生器，音视频放大电路中。在射频领域，传统的放大器存在频带窄、增益低等缺点，且目前很少有单电源供电的宽带放大电路，无法满足便携设备低功耗的需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种低噪声，宽范围，高增益，平坦度良好的+5V单电源程控增益可调的运放电路。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，包括用于控制电路中程控芯片输出的控制芯片，其特征是，包括前级放大电路、中间级程控衰减电路和后级程控放大电路，其中前级放大电路、中间级程控衰减电路和后级程控放大电路都采用+5V单电源供电。
所述前级放大电路的输入端连接射频连接器端子P1，前级放大电路的输出端连接射频连接器端子P2，中间级程控衰减电路的输入端连接射频连接器端子P3，中间级程控衰减电路的输出端连接射频连接器端子P4，后级程控放大电路的输入端射频连接器端子P5，后级程控放大电路的输出端连接射频连接器端子P6输出增益信号。
所述前级放大电路包括HMC580单电源射频运放，所述HMC580的输入端通过电容C3连接到射频连接器端子P1，HMC580的输出端串联连接L2和L1连接到+5V，HMC580的输出端通过电容C4连接到射频连接器端子P2，在L2和L1串联的连接线中通过并联的C1、C2和CD1连接到GND。
进一步地，所述中间级程控衰减电路包括HMC470单电源射频程控衰减运放，HMC470的VDD端连接+5V电压，RF1端通过电容C5连接到射频连接器端子P3，RF2通过电容C4连接到射频连接器端子P4，HMC470的AGC1引脚、AGC2引脚、AGC3引脚、AGC4引脚、AGC5引脚和AGC6引脚通过电容连接到GND，HMC470的V1、V2、V3、V4和V5分别连接到排针H1的2、3、4、5和6引脚，所述排针的1号引脚连接GND。
进一步地，所述后级程控放大电路包括AD8367单电源射频程控增益运放，所述AD8367的ICOM引脚连接GND，INPT引脚通过电阻R6连接到射频连接器端子P5，频连接器端子P5通过电阻R8连接到GND，GAIN连接到排针H2的2号引脚，AD8367的DETO引脚通过可调电阻R10连接到排针H2的1号引脚，AD8367的DETO通过电容C11连接到GND，AD8367的MODE通过串联的电容C5和电容C1连接到GND，AD8367的ENBL端通过串联电阻R2、电阻R1和电容C1连接到GND，AD8367的VOUT通过串联电阻R7和电容C9连接到射频连接器端子P6，并且在电容C9和射频连接器端子P6之间的连接线通过电阻R9连接GND。
本实用新型所达到的有益效果：通过综合考虑各种类运放的原理、性能、使用方法以及优缺点，再结合实际工程应用的要求,能够对输入信号通过三级不同运放模块实现至少60Db程控增益连续可调,且在DC-500MHz整个系统增益起伏远小于-3dB的设计方法。通过前级HMC580固定增益放大电路实现22dB增益，中间级HMC470程控衰减电路实现总-31dB、步进1dB的衰减，后级AD8367程控增益放大电路实现45dB增益范围。整个电路系统可以在+5V单电源供电的情况下实现-10dB至60dB增益可调,且增益均由主控实现程控。对现有各类宽带运放电路进行升级改造，在扩宽整个电路的增益范围以及带宽和平坦度的前提下还使整个电路系统摆脱双电源限制，可直接在5V干电池供电的情况下工作，大大提高了便携性和易用性，且整个电路系统增益控制均为程控，是更好的宽带放大电路设计方案。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构框图；
图2是本实用新型的HMC580电路原理图；
图3是本实用新型的HMC470电路原理图图；
图4是本实用新型的AD8367电路原理图图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
图1是本实用新型的系统结构框图；
首先，为满足+5V单电源供电，电路中所采用芯片均为支持单电源供电的射频运放，虽然一些双电源运放也支持单电源供电，但其电路设计需将信号先抬升至2.5V再进入运放，不仅限制了放大倍数且带宽远远不满足需求。其中，为了实现增益可变，需要采用程控增益芯片；为了保证带宽内的平坦，需要采用在固定放大倍数下通频带能够保持平坦，或是多级之间的增益频率变化特性能互补而平坦的芯片。综合考虑后，将电路定为三级，其中第一级固定放大电路，增益为20dB；第二级采用程控衰减电路，增益为30dB；第三级采用程控增益放大电路，增益为0-40dB。
其中，第一级放大电路采用HMC580单电源射频运算放大器。HMC580ST89(E)是一款InGaP异质结双极性晶体管(HBT)增益模块MMIC SMT放大器，工作频率范围为DC至1GHz。该放大器可用作可级联50ΩRF或IF增益级，输出功率高达+26dBm。HMC580ST89(E)提供22dB增益，+37dBm输出IP3(250MHz)，可直接采用+5V电源供电，具有出色的温度增益和输出功率稳定性，同时只需极少的外部偏置元件。
其中，第二级采用HMC470单电源射频衰减电路。HMC470是一款宽带5位GaAs IC数字衰减器，单电源+5V供电，工作频率范围DC到3GHz，插入损耗低于1.5dB典型值。对于31dB的总衰减，衰减器位值为1(LSB)、2、4、8和16dB。衰减精度非常高，典型步长误差为±0.3dB，IIP3为+49dBm。五位TTL/CMOS控制输入用于选择各衰减状态。
其中，第三级采用AD8367单电源压控增益放大器。AD8367是一款高性能可变增益放大器，设计用于在最高500MHz的中频频率下工作。从外部施加0至1V的模拟增益控制电压，可调整45dB增益控制范围，以提供20mV/dB输出，从而实现精确的线性增益调整。
其中，本实用新型是以MSP430F169作为系统的控制芯片，所述控制芯片为MSP430F169的十六位单片机模块，利用其DA和I/O口高低电平实现程控放大与衰减。
HMC580电路原理图如图2所示，将输入信号进行固定22dB的放大。
HMC580的输入端通过电容C3连接到射频连接器端子P1，HMC580的输出端串联连接L2和L1连接到+5V，HMC580的输出端通过电容C4连接到射频连接器端子P2，在L2和L1串联的连接线中通过并联的C1、C2和CD1连接到GND
HMC470电路原理图如图3所示，将前级放大的输出信号根据要求进行衰减，总衰减可达-31dB，步进1dB。通过单片机输出的五位高低电平实现衰减倍数的控制。
HMC470的VDD端连接+5V电压，RF1端通过电容C5连接到射频连接器端子P3，RF2通过电容C4连接到射频连接器端子P4，HMC470的AGC1引脚、AGC2引脚、AGC3引脚、AGC4引脚、AGC5引脚和AGC6引脚通过电容连接到GND，HMC470的V1、V2、V3、V4和V5分别连接到排针H1的2、3、4、5和6引脚，所述排针的1号引脚连接GND，HMC470的VDD通过并联电容C1、C2和C3连接到GND。
AD8367电路原理图如图4所示，将中间级的输出信号再进行45dB的增益调节。通过单片机的DA输出0-1V电压实现对其放大倍数的控制。
AD8367的ICOM引脚连接GND，INPT引脚通过电阻R6连接到射频连接器端子P5，射频连接器端子P5通过电阻R8连接到GND，GAIN连接到排针H2的2号引脚，AD8367的DETO引脚通过可调电阻R10连接到排针H2的1号引脚，AD8367的DETO通过电容C11连接到GND，AD8367的MODE通过串联的电容C5和电容C1连接到GND，AD8367的ENBL端通过串联电阻R2、电阻R1和电容C1连接到GND，AD8367的VOUT通过串联电阻R7和电容C9连接到射频连接器端子P6，并且在电容C9和射频连接器端子P6之间的连接线通过电阻R9连接GND。
整个电路系统可实现对输入信号的-10dB至60dB的增益控制，整套系统完全可以在+5V供电的情况下工作，具有很好的便携性和易用性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，包括用于控制电路中程控芯片输出的控制芯片，其特征是，包括前级放大电路、中间级程控衰减电路和后级程控放大电路，其中前级放大电路、中间级程控衰减电路和后级程控放大电路都采用+5V单电源供电；
所述前级放大电路的输入端连接射频连接器端子P1，前级放大电路的输出端连接射频连接器端子P2，中间级程控衰减电路的输入端连接射频连接器端子P3，中间级程控衰减电路的输出端连接射频连接器端子P4，后级程控放大电路的输入端射频连接器端子P5，后级程控放大电路的输出端连接射频连接器端子P6输出增益信号；
所述前级放大电路包括单电源射频运放HMC580，所述HMC580的输入端通过电容C3连接到射频连接器端子P1，HMC580的输出端串联连接L2和L1后连接到+5V，HMC580的输出端通过电容C4连接到射频连接器端子P2，在L2和L1串联的连接线中的一个节点通过并联的C1、C2和CD1连接到GND。
2.根据权利要求1所述的+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，其特征是，所述中间级程控衰减电路包括单电源射频程控衰减运放HMC470，HMC470的VDD端连接+5V电压，RF1端通过电容C5连接到射频连接器端子P3，RF2通过电容C4连接到射频连接器端子P4，HMC470的AGC1引脚、AGC2引脚、AGC3引脚、AGC4引脚、AGC5引脚和AGC6引脚通过电容连接到GND，HMC470的V1、V2、V3、V4和V5分别连接到排针H1的2、3、4、5和6号引脚，所述排针的1号引脚连接GND。
3.根据权利要求2所述的+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，其特征是，HMC470的VDD通过并联电容C1、C2和C3连接到GND。
4.根据权利要求1所述的+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，其特征是，所述后级程控放大电路包括单电源射频程控增益运放AD8367，所述AD8367的ICOM引脚连接GND，INPT引脚通过电阻R6连接到射频连接器端子P5，射频连接器端子P5通过电阻R8连接到GND，GAIN连接到排针H2的2号引脚，AD8367的DETO引脚通过可调电阻R10连接到排针H2的1号引脚，AD8367的DETO通过电容C11连接到GND，AD8367的MODE通过串联的电容C5和电容C1连接到GND，AD8367的ENBL端通过串联电阻R2、电阻R1和电容C1连接到GND，AD8367的VOUT通过串联电阻R7和电容C9连接到射频连接器端子P6，并且在电容C9和射频连接器端子P6之间的连接线通过电阻R9连接GND。
5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，其特征是，所述控制芯片为MSP430F169单片机。
6.根据权利要求1～4任一权利要求所述的+5V单电源供电的宽带程控增益运放电路，其特征是，所有的射频连接器端子均连接到GND。
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