概述
FD05型AGC中频扩大器模块是用于通讯设备的具有AGC(自动增益操控)功用的中波频段小信号扩大器,首要为散射凋制、解凋分系统配套。它可将弱小的中频小信号经过外部可变的操控电压扩大为一个所需求的功率输出,其中心频率为70 MHz。
该产品的首要目标如下:
操控电压: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
可控增益规模:Avr≤55 dB
中心频率:fo=68~72 MHz
频带宽度:BW=10~16 MHz
带内平整度:Fm≤±2 dB
该产品的环境牢靠性目标如下:
电源电压规模:+12V±5%(典型值+12V)
外壳作业温度规模:一40~+85℃
存储温度规模:一55~+125℃
此外,该产品选用双列直插模块式,外型尺度不大于(66.5×46.8×15mm,适用于SJ20668—98微电路模块总规范,产品能够每四个一组坚持相同的线性操控电压。
规划计划的确认
依据模块的功用要求及环境要求,设计时首要开端确认了电路方式,并制作出电路原理图,然后进一步剖析原理框图中所需的元器材,并凭借EDA仿真来模仿分选元器材,以根本完成电路功用。
依据计划的规划,运用计算机平面化没计制板,以厚膜工艺拼装,确认的首要工艺流程如图1所示。
程序规划和电路原理
◇规划程序
首要可依据电路功用和该产品各作业部位的要求构画出原理框图和工艺流程,然后细化每一功用所需的元器材和辅佐元件,并降额冗余挑选,确保元器材质量的牢靠性。
◇电路作业原理
H-FD05模块的内部功用框图如图2所示。图中中频输入信号经阻隔电容、匹配网络扩大后,由带通滤波器滤除其它杂波,冉经匹配扩大,然后经过三级AGC电压操控扩大,终究经末级扩大阻隔输出(直流阻隔),使之到达60dB增益的中频输出。考虑到噪声和纹波的搅扰,AGC操控电压加了一级LC滤波网络,各级之间均有阻隔电容对直流进行阻隔,三级AGC电压扩大均由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扩大均备有微调电容以消除信号振荡和调整线性增益。
◇计划的证明和评定
依据该电路的原理、依据和工艺,可由相关专家对电路原理的信号流程,每个元器材的规格型号,尺度进行仔细的剖析,对一些有争议的部位或元器材进行必定的批改。滤波器一般应外接,以便于带宽调整,使其电路比较完善,也便于后续作业的施行。
研发进程
◇元器材的选取
依据电路原理应挑选牢靠元器材,并在集成电路中挑选满意需求的功用。N1、N2 前级扩大选用高精射频扩大器,N3、N4和N5选用高安稳度中频扩大集成电路,N6末级大放选用低温度系数的表贴中频功放,并要求运用温度范同要宽,以满意作业的牢靠性。电阻均选用1%高精度厚膜电阻,功率电阻均匀分布,以确保高低温及振荡冲击的安稳性;PIN微波二极管选用耐压高、特性共同、结电容小、全表贴型,而且配对运用;电容均选用高牢靠的独石电容,电源滤波电容选用高安稳的X7R和超陶电容相结合,以加强滤波作用;调谐整形电容选用高安稳度的 NP0片电容,确保宽温下作业的低失真;电感选用高安稳的微型表贴电感,以确保小尺度下的低温升和线性输出。
◇结构挑选
依据产品的小尺度、轻分量、作业温度规模宽等要求,一同考虑到国产老练的配套才干和单位为贯标出产线的现有规范结构,该产品开端定为38线金属壳焊封。因为输出端子和外部调谐整形、测验端比较多,而且要求引出端有必定的忍性,故选用双列排式引线结构,电源、输入、输出端子分隔摆放,并增加了引出端子的接地屏蔽,使之到达用户提出的要求。
◇改善
为进步产品特性,使之准确反响扩大器的功用,针对下降壳体尺度和进步精度等要求,除考虑集成电路的使用规模外,还对此采取了相应的转化办法,要点处理表贴元器材的尺度,使之壳体尺度降为28线平行封焊,壳体尺度从最大的66.5×46.8× 15mm降至41×28×6mm;别的还加强了PIN二极管的共同性配对(每块三个,四块一套共l2只)然后进步了产品的精度。
规划技能难点及处理办法
◇结构布局
该AGC中频扩大器的中心频率为70 MHz(属高频规模),其结构布局非常重要。在电路规划初期,尽管依据引线尺度结构和电路流程进行了精密布局,缩短走线,接近各引线端,操控线宽和线距离。但电路仍不抱负,在信号衰减60dB时就被沉没,信号为0dB、10dB时就有自激振荡,经过很多的实验和消自激电容的调整以及穿插接地,使之牵强在宽增益下到达输出要求。但在壳体尺度进一步下降时,依据这些数据收拾和前后级屏蔽地线分级阻隔,从头布局制作平面厚膜电路,特别是相邻强弱信号的地线屏蔽使其对弱小信号的搅扰削减。别的,输入、输出别离规划在陶瓷基板的两端对角,内部电路流程规划成S走线,并如图3所示别离阻隔,终究才到达目标要求,即便这样,在高低温实验时仍有不安稳现象。经过微调电容和壳体接地址实验,总算发现壳体的影响和端口驻波反射、内部功率电阻对射频扩大器的搅扰影响。经过再次改善电路布局,将剩余端线接口引线直接焊到基板,输入、输出端口选用高频插头以及壳体大面积接地,包含基反面导电带接地,并调大功率电阻的面积,减小发热,才使之能在高低温下安稳牢靠的作业,一同还使其以本身来补偿输出自激。
◇选用微波二极管进步电路精度
该AGC中频扩大器的三级电压增益扩大均有三只PIN微波二极管 (2K4D)整形缓冲,它对输出增益的共同性和增益操控电压值特别重要,该二极管的参数为:反向电压VB≥200 V、正向微分电阻Rr≤1Ω、结电容CP≤0.40PF、耗散功率PW≥0.3w。开端拼装时,只注意到满意军品二极管的通用特性,但产品的共同性(相对操控电压值各对应的各输出幅值)都没有引起满足的注重,无法按用户要求的四个一组进行配套,即简单形成出产成本的糟蹋。在初度问题剖析中一直没有找到问题所在,仅仅以为三个中放电路的不共同。经与用户讨论和实验探索发现:微波二极管的正向微分电阻和结电容直接影响其输出共同性。事实上,二项参数一同配对而且一块三只,四块一组共12支要求相同也比较困难,拼装前的挑选配对很难进行。之后经过逐级剖析、微调实验,才干总结出它的改动规则。实际上,只需操控好三级中频扩大对应方位的二极管的共同性,即可到达输出对应。至此,便可选用精分微波二极管的结电容,将其参数共同性的结电容(准确到0.01PF)装在一同,以削减配套的作业量。在拼装时,将共同的二极管焊在同一级的方位上,然后进步了产品的合格率,到达了用户要求。但针对各批次的共同性精度,还需把握其规则进行操控,故要继续计算分类,确保用户放心运用和替换。
产品特色
因为该扩大器共同的通用性,与同类产品比较,针对原分立器材拼装的AGC中频扩大器专用模块,该产品除确保了原有的电特性有所进步以外,还有如下一些特色:
(1)模块尺度小,引出端选用规范28线平行封焊,插拔替换比较便利。
(2)分量轻,机械牢靠性好。因为选用全外表贴装结构,元器材悉数小型化、微型化,使之分量远远低于分立器材,一同抗振荡冲击才干增强,不会呈现引线振荡冲断。
(3)选用全金属接地屏蔽、调谐便利。因为备份调整端子多,带通滤波器外接,故可根椐需求很简单改动中心频率和增益规模等。
(4)模块产品尺度如图4所示。
(5)该扩大器的引出端摆放契合图5规则。表1所列是其引出端功用。
定论
表2给出了该扩大器的实测数据与要求目标的比较。
该产品在出产和调试进程中,严厉依照制定好的工艺流程和质量操控进行。加之外表拼装的厚膜工艺和壳体封装工艺都比较老练,因此其实测数据彻底满意要求,且已经过规划定型。本AGC中频扩大器模块可替代由分立器材拼装的电路方式。该模块是中频扩大器专用模块的一个新品种,为往后同类产品的研发供给了相对很好的经历。
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