在全國大學生智慧型車競賽2023年的信標組比賽中,所使用的新版信標的訊號板除錯中有調頻無線訊號。該訊號的用於智慧型車模的跟蹤和解調chirp聲音頻號使用。但是,為了縮小信標的體積,無法使用大型的外部天線,使得天線的傳送效率降低,因此,需要在其中增加射頻訊號放大部分。
在《高頻電路設計與製作》中2.3節提到使用日本電器(株式會社)提供的高頻寬頻放大器ic:μpc
1677
c\mu pc1677c
μpc167
7c工作在5v電壓下,可提供1.8ghz(-3db)頻寬下的19.5dbm的功率輸出,24db的增益。
下面就購買到upc1677晶元做一些基礎測試,為是否能夠將其應用到信標組中的射頻放大電路做準備。
在alldatasheet**查到upc1677資料手冊其中給出了upc1677的基本特性。
通過upc1677的增益頻譜特性曲線可以框架,它具有很寬,很平坦
的頻寬。在500mhz具24db(gain =15.85)的功率增益。
▲ upc1677幅頻特性和內部結構示意圖
下面的電路圖是在upc1677b給定的資料手冊中鬼劍的電路圖引數。其中表明了相關的外部管腳的定義。但是通過實際測量發現信標的2,3,4,6,7管腳是相連的
。這與下圖中給定的定義不相符合
。
▲ upc1677管腳定義以及典型應用電路
將pin8接入5v,pin7接入0v,使用5.6uh的電感將pin5接入到+5v。測試此時基本電路引數:
▲ 基本測試電路
通過48nf的電容隔離,使用手持lcr表測量輸入管腳(pin1)對地(pin4)之間的阻抗。具體數值為:
測量輸出管腳(pin5)對地之間的阻抗:
電路加入30mhz,vpp=0.2v的高頻訊號,輸出訊號的幅值vpp=2.7v。增益大約為13.5(22.6db)。
▲ 輸入輸出訊號波形(30mhz)
下面使用dsa815頻譜儀通過拉桿天線測量周圍射頻頻譜。可以看到其中30mhz及其二倍頻,三倍頻的頻譜非常明顯。
▲ 使用dsa815頻譜儀測量空間無線電頻譜
對基於stc8g1k08設計的信標板傳送的chirp訊號進行放大。分別從qn8027輸出埠以及通過t1(9018)放大之後的兩個地點引出射頻訊號進行放大。
引出訊號如下圖所示:
▲ 從t1(9018)集電極引出射頻訊號
空間接收到的電磁波的頻譜為:
▲ dsa815接收的空間無線頻譜
直接從qn8027的rfo輸出進行放大。具體的電路如下圖所示:
▲ 直接從qn8027的rfo輸出進行訊號放大
空間測量得到的頻譜強度如下圖所示。
▲ dsa815接收的空間無線頻譜
對比前後兩個頻譜的強度,可以看到他們之間相差大約20db左右。這也說明在原來電路中t1對訊號進行了大約20db的放大。
下面給出了從t1的集電極直接引出射頻訊號對應的測量的空間頻譜強度。對比可以看到。直接使用t1進行放大與使用upc1677對於原qn8027訊號進行放大所得到的增益基本上是相似的。
▲ 直接從t1集電極引出天線對應的空間頻譜強度
使用兩個upc1677進行兩級的級聯功率放大。具體連線方式如下圖所示:
▲ 使用兩個upc1677進行級聯放大
從qn8027的輸出引射頻訊號到上面兩級級聯放大的第一級的輸入端,在后級增加多股電纜天線。所測得的掃件頻譜如下:
▲ dsa815接收到的空間無線頻譜
對比前面從t1集電極輸出引至lpc1677的單級放大,會看出使用兩級upc1677進行放大的效果不如使用t1(9018)+upc1677所得到空間頻譜功率更大,其中相差大約10db左右。
驗證了upc1677的基本工作電路以及它的射頻功率放大的效能;
討論了對於基於stc8g1k08信標訊號板設計中進行訊號功率放大的方案,在原來的t1的后級直接增加以及upc1677的放大,可以提高空間射頻功率20db左右。
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