超宽带数字自动电平控制系统的研究

论文摘要

近年来,随着微波技术的发展以及应用市场对频率带宽要求的提高,超宽带微波频率源越来越受到人们的重视,而自动电平控制系统（Automatic Level Control, ALC）,作为实现频率源功率准确度、功率平坦度、功率分辨率以及幅度调制指标的关键,更加引起了人们对它的关注。可以说,ALC系统的性能直接决定了频率源功率特性指标的高低。本课题针对当今超宽带频率源对自动电平控制系统提出的高指标要求,提出并设计了一种宽频带数字自动电平控制系统,并完成了硬件电路的制作和调试,最终通过测试结果验证了方案的可行性。本文首先介绍了自动电平控制系统的发展及现状,并对它的一些典型应用做了简要介绍,随之总结了这些主流的ALC系统结构,并与课题提出的数字ALC进行了优劣对比,进而充分说明了数字ALC的研究意义;然后通过指标计算对数字ALC系统方案进行了论证;之后又对系统的五个重要组成部分控制部分、衰减部分、功率放大部分和功率检测部分做了详细介绍,包括每个部分的器件选型、电路设计以及仿真,完成了系统的软硬件制作;最后通过调试实现了系统的工作频段60MHz6GHz、输入功率动态范围-20dBm+10dBm、输出功率稳幅+10dBm、功率平坦度±1dB等指标,同时分析了系统对信号相噪和杂散的影响程度,总结了系统中存在的不足,也提出了相应的改进意见。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 自动电平控制系统的发展及现状
• 1.2.1 简单电平控制系统
• 1.2.2 基本的 ALC 系统
• 1.2.3 ALC 系统的一些典型应用
• 1.2.4 ALC 系统现状的总结
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 超宽带数字ALC 的设计
• 2.1 总体设计
• 2.1.1 系统指标
• 2.1.2 方案定制
• 2.2 控制部分设计
• 2.2.1 控制部分硬件电路设计
• 2.2.2 控制部分软件设计
• 2.3 功率放大部分
• 2.3.1 放大器主要技术指标
• 2.3.2 放大器主要类型
• 2.3.3 单片微波集成电路放大器
• 2.3.4 功率放大部分设计
• 2.4 功率检测部分
• 2.4.1 功率检测器
• 2.4.2 耦合器设计
• 2.5 衰减部分
• 2.5.1 PIN 二极管衰减器
• 2.5.2 数字衰减器
• 2.5.3 衰减器电路设计
• 2.6 电源部分
• 2.6.1 第三级放大器的电源设计
• 2.6.2 第一级放大器和第二级放大器的电源设计
• 2.6.3 控制部分电源设计
• 2.6.4 衰减器和功率检测器电源设计
• 第三章 PCB 版图设计
• 3.1 PCB 总体布局
• 3.2 PCB 各部分布局
• 3.3 屏蔽盒设计
• 第四章 测试结果与分析
• 4.1 局部测试
• 4.1.1 放大器部分测试
• 4.1.2 衰减器测试
• 4.1.3 耦合器测试
• 4.1.4 功率检测部分测试
• 4.2 整体测试
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果