超宽带大动态自动电平控制系统研究

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为了满足各种电子系统对信号的功率与稳定性多样化的要求,自动电平控制(ALC)系统得到了广泛的应用。本论文结合教研室平台与设备需求,设计了一种用于频率源的宽带大动态ALC系统,并完成了相关电路设计与制作。本论文首先对ALC系统的发展及应用进行了简要介绍;然后详细分析系统指标,对比多种电路结构,提出了一种宽带大动态ALC系统方案,并对方案合理性进行计算验证;之后针对系统要求,进行了广泛的器件选型,具体设计并加工实现了各个系统组件,完成了工作带宽0.5~4GHz,输出功率+10dBm~-60dBm,功率平坦度±0.5dB,功率分辨率0.5dB的ALC系统。在论文的最后,针对系统的测试数据,提出了相关改进方法。本论文的工作重点主要有:针对闭环与开环两种控制方式,分析其优缺点,通过将两者结合,由闭环链路实现稳定性,开环链路实现大动态范围,得到了兼具两者优点的系统方案;通过线性插值算法,只需对部分频点进行采样建表,便能满足宽频带、大动态范围的精确控制,实现ALC自动稳定控制的功能,并且放宽了系统对电路元件性能的要求;基于放大器理论与仿真软件,使用场效应管设计制作了宽带低噪声放大器,放大器采用负反馈与有损匹配相结合的电路结构,扩展了电路的工作带宽,并在工作频带内保持绝对稳定性,放大器工作频带内增益为10dB,增益平坦度<±1dB,噪声系数<2.8dB;基于微带线理论与仿真软件,设计了耦合度为20dB的宽带耦合器,并对多种耦合器结构与设计方法进行了比较与讨论,通过编写算法程序,实现了级联式耦合器的快速设计;参考器件手册,完成了程控衰减器、宽带MMIC放大器,功率检波器,大步进衰减器的设计,所有组件都达到了相应的性能目标。
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