射频宽带放大器国赛设计：2013年挑战与技术细节

该资源主要探讨的是2013年国赛中的具体模块设计——射频宽带放大器项目。项目目标包括两个阶段的基本要求和发挥要求，强调了电压增益、频率响应、信号失真、噪声电压以及输入和输出阻抗等关键性能指标。 1. 设计要求： - 基本要求：射频放大器需具备20dB至60dB的可调电压增益，输入电压限制在20mV（基本要求）到1mV（发挥要求）之间。在0-20dB范围内，增益调整应保持稳定，且在1MHz至15MHz（基本要求）和1MHz至80MHz（发挥要求）频段内增益变化小于1dB。此外，放大器必须具有50Ω的输入和输出阻抗，以及满足特定的输出电压有效值和信号波形质量。 - 发挥要求：在增益达到60dB时，要求输出噪声电压峰值低至100mV，最大输出电压有效值提升至1V，同时保持良好的信号不失真。 2. 方案选择与论证： 项目选择了MSP430F449单片机作为系统的控制核心，硬件设计包括前级的小信号放大、程控增益放大（使用VCA824，一个具有40dB增益和420MHz带宽的电压控制放大器）、后级的功率放大（THS3091电流反馈型运放，提供高带宽和大电流输出），以及继电器控制模块。软件部分负责控制VCA824的电压输出、继电器选择和切换，以及用户交互如按键输入和显示。 3. 具体模块设计： - 程控增益放大电路：利用VCA824的连续可变特性，通过单片机控制的12位串行D/A转换器（如V5616）实现增益的精确调节，确保20dB的调节范围。 - 后级功率放大电路：选择THS3091，考虑到带宽和输出能力，以满足输出负载50Ω，有效输出电压至少1V的要求。 这个射频宽带放大器的设计挑战在于如何在保证高性能指标的同时，实现灵活的可调性和稳定性。通过精心设计的硬件和软件配合，参赛者需优化电路结构，以满足各种不同增益条件下的信号处理需求。