01 高频放大电路

在 基于uPC1677C射频功率放大[1] 基于9018晶体管和单片的印刷电路板调试uPC1677的射频(FM)信号功率放大实验。但经过实际距离测试，发现耦合到天线上的输出功率输出相对较小。zl 面板上搭建 研究上述电路实际功率放大增益，以及如何设计天线耦合电路。

相关研究博文包括：

1. 基于uPC1677C放大射频功率[1]
2. 为什么面包板不能做射频电路实验？
3. uPC1677射频信号放大芯片[3]

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02 UPC1677放大增益

uPC1677数据手册中给定的功率增益约为23dB左右。这是家庭和负反馈下的恒定增益。

▲ uPC1677频特性及内部结构示意图

按照UPC1677数据手册中的基本工作电路，如下图所示：

▲ 实验电路图

使用DSA815的TG功能测量射频放大电路的增益曲线。

设置：DSA815输出射频功率-20dBm， 放大电路输出串联-20dBm然后连接衰减器DSA815.因此，放大电路的实际增益需要在最终增益的基础上增加20。

▲ UPC1677射频放大电路

测量UPC1677的增益曲线为：

▲ UPC1677增益曲线

对比前面uPC1677数据手册中的增益曲线可见实际测量的增益也在20dB但是波动很大。这种波动应该与面包板上的耦合有关。

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03 三极管高频增益

以下是对高频三级高频信号放大电路增益的研究。

型号 截止频率 Vce Ic UTC9018 1100MHz 30V 50mA 2N3904 300MHz 40V 200mA 2SC1906 Ft 500MHz 30V50mA

▲ 三极管实验电路

1.晶体管9018

负载仍在使用5.6uF，基级电阻分别为39k, 68k,150k测量单管放大增益。

基级电阻 集电极电流 39k 14mA 68k 8mA 150k 4mA

对应三种基级电阻放大电路的增益曲线为：

▲ 9018射频增益三种不同基级电阻

2.集体管3904

在三种基级电阻下对应的集电极电流：

基极电阻 集电极电流 39k 21mA 68k 12mA 150k 6mA

▲ 3904单管在不同基级电阻下放大增益

3. 晶体管1906

对应不同基级电阻下的集电极电流。

基极电阻 集电极电流 39k 8mA 68k 5mA 150k 3mA

以下是不同基极电阻下的增益曲线。奇怪的是Rb=39k为什么增益突然下降了很多？

▲ 不同集电极电阻放大器的增益

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04晶体管放大电路S参数

1.晶体管放大电路的S参数

使用SDR-Kits测量9018放大电路的输入输出S参数。 使用68k基极偏置电阻测量50MHz~150MHz输入端口内R，Z阻抗参数。

输入阻抗：

▲ 输入阻抗参数

输出阻抗：

▲ 输出阻抗参数

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05 输出输出负载匹配9018电路

9018年放大电路的输出阻抗为200欧姆，因此输出功率仅为最大功率的16%。通过L匹配滤波器增加输出功率。

z在网站 计算L匹配参数网站[4] L型匹配滤波器的参数可以直接输入工作频率和匹配参数。

▲ 输入计算参数

以下是匹配滤波器的参数和拓扑图。去电感为0.184uH，电容取18pF。

▲ L匹配滤波器网络的参数

由于电感不太好确定，只有使用手边已有的裸金属线绕制一些作为测试。

▲ L匹配滤波器

L匹配滤波器后，测量单管放大电路的增益曲线如下：

▲ 增加匹配滤波器后的增益曲线

▲ 比较匹配滤波器前后的增益变化

以下是调整后的一些匹配。

▲ 调整后的匹配

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06 结论

匹配9018输出阻抗可以提高一定的输出增益。最高值增加了6左右dB左右。

但由于电感和电容器不一定那么精确，有时也没有得到相应的增益。在这种情况下，在电路板上调整可能会更好。

参考资料

[1]

基于uPC1677C放大射频功率: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106084193

[2]

为什么面包板不能够做射频电路实验？: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106103762

[3]

uPC1677射频信号放大芯片: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106081601

[4]

计算L匹配参数网站: https://www.easycalculation.com/engineering/electrical/l-matching-network.php