概述　　

　　FD05型AGC中頻放大器模塊是用于通訊設(shè)備的具有AGC(自動(dòng)增益控制)功能的中波頻段小信號(hào)放大器,，主要為散射凋制、解凋分系統(tǒng)配套,。它可將微弱的中頻小信號(hào)通過(guò)外部可變的控制電壓放大為一個(gè)所需要的功率輸出,，其中心頻率為70 MHz。

　　該產(chǎn)品的主要指標(biāo)如下：

　　控制電壓：Vcon=0～3V

　　電源電流：Icc≤300 mA

　　輸出電壓：Vo=0.1～2V

　　輸出最大增益：KM≥60 dB

　　可控增益范圍：Avr≤55 dB

　　中心頻率：fo=68～72 MHz

　　頻帶寬度：BW=10～16 MHz

　　帶內(nèi)平坦度：Fm≤±2 dB

　　該產(chǎn)品的環(huán)境可靠性指標(biāo)如下：

　　電源電壓范圍：+12V±5％（典型值+12V）

　　外殼工作溫度范圍：一40～+85℃

　　存儲(chǔ)溫度范圍：一55～+125℃

　　此外,，該產(chǎn)品采用雙列直插模塊式,，外型尺寸不大于(66.5×46.8×15mm，適用于SJ20668—98微電路模塊總規(guī)范,，產(chǎn)品可以每四個(gè)一組保

持相同的線(xiàn)性控制電壓,。

　　設(shè)計(jì)方案的確定

　　根據(jù)模塊的功能要求及環(huán)境要求，設(shè)計(jì)時(shí)首先初步確定了電路模式,，并繪制出電路原理圖,，然后進(jìn)一步分析原理框圖中所需的元器件，并借助EDA仿真來(lái)模擬分選元器件,，以基本實(shí)現(xiàn)電路功能,。

　　根據(jù)方案的設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)平面化沒(méi)計(jì)制板,，以厚膜工藝組裝,，確定的主要工藝流程如圖1所示。

　　程序設(shè)計(jì)和電路原理

　　◇設(shè)計(jì)程序

　　首先可根據(jù)電路功能和該產(chǎn)品各工作部位的要求構(gòu)畫(huà)出原理框圖和工藝流程,，然后細(xì)化每一功能所需的元器件和輔助元件,，并降額冗余選擇，保證元器件質(zhì)量的可靠性,。

　　◇電路工作原理　　

　　H-FD05模塊的內(nèi)部功能框圖如圖2所示,。圖中中頻輸入信號(hào)經(jīng)隔離電容、匹配網(wǎng)絡(luò)放大后，由帶通濾波器濾除其它雜波,，冉經(jīng)匹配放大,，然后通過(guò)三級(jí)AGC電壓控制放大，最后經(jīng)末級(jí)放大隔離輸出(直流隔離),，使之達(dá)到60dB增益的中頻輸出,。考慮到噪聲和紋波的干擾,，AGC控制電壓加了一級(jí)LC濾波網(wǎng)絡(luò),，各級(jí)之間均有隔離電容對(duì)直流進(jìn)行隔離，三級(jí)AGC電壓放大均由PIN微波二極管整形緩沖,，+12V電源加到模塊內(nèi),，各級(jí)均有濾波電容對(duì)供電電源進(jìn)行凈化，三級(jí)AGC放大均備有微調(diào)電容以消除信號(hào)振蕩和調(diào)整線(xiàn)性增益,。

　　◇方案的論證和評(píng)審　　

　　根據(jù)該電路的原理,、依據(jù)和工藝，可由相關(guān)專(zhuān)家對(duì)電路原理的信號(hào)流程,，每個(gè)元器件的規(guī)格型號(hào),，尺寸進(jìn)行認(rèn)真的分析，對(duì)一些有爭(zhēng)議的部位或元器件進(jìn)行一定的修正,。濾波器一般應(yīng)外接,，以便于帶寬調(diào)整，使其電路比較完善,，也便于后續(xù)工作的實(shí)施,。

　　研制過(guò)程

　　◇元器件的選取　　

　　根據(jù)電路原理應(yīng)選擇可靠元器件，并在集成電路中選擇滿(mǎn)足需要的功能,。N1,、N2 前級(jí)放大選用高精射頻放大器，N3,、N4和N5選用高穩(wěn)定度中頻放大集成電路,，N6末級(jí)大放選用低溫度系數(shù)的表貼中頻功放，并要求使用溫度范同要寬,，以滿(mǎn)足工作的可靠性,。電阻均采用1％高精度厚膜電阻，功率電阻均勻分布,，以保證高低溫及振動(dòng)沖擊的穩(wěn)定性,；PIN微波二極管選用耐壓高、特性一致,、結(jié)電容小,、全表貼型,，并且配對(duì)使用；電容均采用高可靠的獨(dú)石電容,，電源濾波電容采用高穩(wěn)定的X7R和超陶電容相結(jié)合,，以加強(qiáng)濾波效果；調(diào)諧整形電容選用高穩(wěn)定度的 NP0片電容,，保證寬溫下工作的低失真,；電感選用高穩(wěn)定的微型表貼電感，以確保小尺寸下的低溫升和線(xiàn)性輸出,。

　　◇結(jié)構(gòu)選擇　　

    依據(jù)產(chǎn)品的小尺寸、輕重量,、工作溫度范圍寬等要求,，同時(shí)考慮到國(guó)產(chǎn)成熟的配套能力和單位為貫標(biāo)生產(chǎn)線(xiàn)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，該產(chǎn)品開(kāi)始定為38線(xiàn)金屬殼焊封,。由于輸出端子和外部調(diào)諧整形,、測(cè)試端比較多，并且要求引出端有一定的忍性,，故選用雙列排式引線(xiàn)結(jié)構(gòu),，電源、輸入,、輸出端子分開(kāi)排列,，并增加了引出端子的接地屏蔽，使之達(dá)到用戶(hù)提出的要求,。

　　◇改進(jìn)　　

　　為提高產(chǎn)品特性,，使之準(zhǔn)確反應(yīng)放大器的功能，針對(duì)降低殼體尺寸和提高精度等要求,，除考慮集成電路的應(yīng)用范圍外,，還對(duì)此采取了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換措施，重點(diǎn)解決表貼元器件的尺寸,，使之殼體尺寸降為28線(xiàn)平行封焊,，殼體尺寸從最大的66.5×46.8× 15mm降至41×28×6mm；另外還加強(qiáng)了PIN二極管的一致性配對(duì)(每塊三個(gè),，四塊一套共l2只)從而提高了產(chǎn)品的精度,。

　　設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)及解決措施

　　◇結(jié)構(gòu)布局　　

　　該AGC中頻放大器的中心頻率為70 MHz(屬高頻范圍)，其結(jié)構(gòu)布局非常重要,。在電路設(shè)計(jì)初期,，雖然根據(jù)引線(xiàn)尺寸結(jié)構(gòu)和電路流程進(jìn)行了精細(xì)布局，縮短走線(xiàn),，靠近各引線(xiàn)端,，控制線(xiàn)寬和線(xiàn)間距。但電路仍不理想，在信號(hào)衰減60dB時(shí)就被埋沒(méi),，信號(hào)為0dB,、10dB時(shí)就有自激振蕩，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和消自激電容的調(diào)整以及穿插接地,，使之勉強(qiáng)在寬增益下達(dá)到輸出要求,。但在殼體尺寸進(jìn)一步降低時(shí)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)整理和前后級(jí)屏蔽地線(xiàn)分級(jí)隔離,，重新布局繪制平面厚膜電路,，尤其是相鄰強(qiáng)弱信號(hào)的地線(xiàn)屏蔽使其對(duì)微弱信號(hào)的干擾減少。另外,，輸入,、輸出分別設(shè)計(jì)在陶瓷基板的兩頭對(duì)角，內(nèi)部電路流程設(shè)計(jì)成S走線(xiàn),，并如圖3所示分別隔離,，最終才達(dá)到指標(biāo)要求，即使這樣,，在高低溫實(shí)驗(yàn)時(shí)仍有不穩(wěn)定現(xiàn)象,。通過(guò)微調(diào)電容和殼體接地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)殼體的影響和端口駐波反射,、內(nèi)部功率電阻對(duì)射頻放大器的干擾影響,。經(jīng)過(guò)再次改進(jìn)電路布局，將多余端線(xiàn)接口引線(xiàn)直接焊到基板,，輸入,、輸出端口采用高頻插頭以及殼體大面積接地，包括基背面導(dǎo)電帶接地,，并調(diào)大功率電阻的面積,，減小發(fā)熱，才使之能在高低溫下穩(wěn)定可靠的工作,，同時(shí)還使其以自身來(lái)補(bǔ)償輸出自激,。

　　◇采用微波二極管提高電路精度　　

　　該AGC中頻放大器的三級(jí)電壓增益放大均有三只PIN微波二極管 (2K4D)整形緩沖，它對(duì)輸出增益的一致性和增益控制電壓值尤其重要,，該二極管的參數(shù)為：反向

電壓VB≥200 V,、正向微分電阻Rr≤1Ω、結(jié)電容CP≤0.40PF,、耗散功率PW≥0.3w,。開(kāi)始組裝時(shí)，只注意到滿(mǎn)足軍品二極管的通用特性,，但產(chǎn)品的一致性(相對(duì)控制電壓值各對(duì)應(yīng)的各輸出幅值)都沒(méi)有引起足夠的重視,，無(wú)法按用戶(hù)要求的四個(gè)一組進(jìn)行配套,，即容易造成生產(chǎn)成本的浪費(fèi)。在初次問(wèn)題分析中始終沒(méi)有找到問(wèn)題所在,，只是認(rèn)為三個(gè)中放電路的不一致,。經(jīng)與用戶(hù)探討和試驗(yàn)摸索發(fā)現(xiàn)：微波二極管的正向微分電阻和結(jié)電容直接影響其輸出一致性。事實(shí)上,，二項(xiàng)參數(shù)一起配對(duì)并且一塊三只,，四塊一組共12支要求一樣也比較困難，組裝前的篩選配對(duì)很難進(jìn)行,。之后經(jīng)過(guò)逐級(jí)分析,、微調(diào)試驗(yàn)，才能總結(jié)出它的變化規(guī)律,。實(shí)際上,，只要控制好三級(jí)中頻放大對(duì)應(yīng)位置的二極管的一致性，即可達(dá)到輸出對(duì)應(yīng),。至此，便可采用精分微波二極管的結(jié)電容,，將其參數(shù)一致性的結(jié)電容(精確到0.01PF)裝在一起,，以減少配套的工作量。在組裝時(shí),，將一致的二極管焊在同一級(jí)的位置上,，從而提高了產(chǎn)品的合格率，達(dá)到了用戶(hù)要求,。但針對(duì)各批次的一致性精度,，還需掌握其規(guī)律進(jìn)行控制，故要繼續(xù)統(tǒng)計(jì)分類(lèi),，保證用戶(hù)放心使用和更換,。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)　　

　　因?yàn)樵摲糯笃鳘?dú)特的通用性，與同類(lèi)產(chǎn)品相比,，針對(duì)原分立器件組裝的AGC中頻放大器專(zhuān)用模塊,，該產(chǎn)品除保證了原有的電特性有所提高以外，還有如下一些特點(diǎn)：

　　(1)模塊尺寸小,，引出端采用標(biāo)準(zhǔn)28線(xiàn)平行封焊,，插拔更換比較方便。

　　(2)重量輕,，機(jī)械可靠性好,。由于采用全表面貼裝結(jié)構(gòu)，元器件全部小型化,、微型化,，使之重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于分立器件,，同時(shí)抗振動(dòng)沖擊能力增強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)引線(xiàn)振動(dòng)沖斷,。

　　(3)采用全金屬接地屏蔽,、調(diào)諧方便。由于備份調(diào)整端子多,，帶通濾波器外接,，故可根椐需求很容易改變中心頻率和增益范圍等。

　　(4)模塊產(chǎn)品尺寸如圖4所示,。

　　(5)該放大器的引出端排列符合圖5規(guī)定,。表1所列是其引出端功能。

　　結(jié)論　　

　　表2給出了該放大器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與要求指標(biāo)的比較,。

　　該產(chǎn)品在生產(chǎn)和調(diào)試過(guò)程中,，嚴(yán)格按照制定好的工藝流程和質(zhì)量控制進(jìn)行。加之表面組裝的厚膜工藝和殼體封裝工藝都比較成熟,，因而其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)完全滿(mǎn)足要求,，且已通過(guò)設(shè)計(jì)定型。本AGC中頻放大器模塊可取代由分立器件組裝的電路形式,。該模塊是中頻放大器專(zhuān)用模塊的一個(gè)新品種,，為今后同類(lèi)產(chǎn)品的研制提供了相對(duì)很好的經(jīng)驗(yàn)。