由前面的分析可知，要減小系統(tǒng)的噪聲就需要在濾波器前加入一級(jí)高增益、低噪聲的放大器。在對(duì)器件的選擇上，選擇了安華高的HEMT器件ATF-54143，它具有超低的噪聲系數(shù)和較高的線性增益。

　　設(shè)計(jì)放大器的第一步就是使器件在整個(gè)工作帶寬內(nèi)及鄰近區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定。將放大器等效為二端口網(wǎng)絡(luò)，則二端口穩(wěn)定的必要條件可表示為：

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　　只要滿足上述條件，LNA就無(wú)條件穩(wěn)定。一般LNA不會(huì)在全頻段內(nèi)都穩(wěn)定，因此需要添加外部電路使其穩(wěn)定，最常用的穩(wěn)定措施是加入負(fù)反饋。本設(shè)計(jì)中就是通過(guò)在源級(jí)加入電感反饋使器件穩(wěn)定，偏置點(diǎn)的選擇采用了手冊(cè)推薦的Vds=3 V，Id=60 mA。LNA設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是找到最佳噪聲點(diǎn)并進(jìn)行匹配。對(duì)于單級(jí)LNA而言，等效為二端口網(wǎng)絡(luò)其噪聲系數(shù)可表達(dá)為：

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　　Fmin為L(zhǎng)NA管的最小噪聲系數(shù)，Гs為源反射系數(shù)，Гopt和RN分別為最佳噪聲反射系數(shù)和等效噪聲電阻。在LNA設(shè)計(jì)時(shí)就是要將輸入端匹配至最佳噪聲點(diǎn)，但有時(shí)為了兼顧駐波，增益指標(biāo)也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠胶膺x擇，在寬帶設(shè)計(jì)中為了保證增益平坦度，往往還要加入負(fù)反饋等。實(shí)際設(shè)計(jì)在ADS中仿真如圖4所示，輸入和輸出中都是用π型匹配，仿真結(jié)果如圖5所示，增益在20 dB，噪聲<0.1 dB，實(shí)際調(diào)試中由于匹配元件Q值，以及電路布線等原因都對(duì)噪聲產(chǎn)生巨大影響，調(diào)試結(jié)果在全頻段內(nèi)噪聲<1.1 dB。

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　　2.3 鎖相環(huán)及混頻解調(diào)部分設(shè)計(jì)

　　TH7122內(nèi)部集成一個(gè)整數(shù)分頻PLL電路，PLL電路是通過(guò)一個(gè)負(fù)反饋回路進(jìn)行頻率合成，其輸出頻率fVCO是鑒相頻率fRO的整數(shù)倍N，fR由參考晶振頻率R分頻所得。鑒相器將fVCO的N分頻信號(hào)fN與fR的相位差值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波控制VCO產(chǎn)生想要的頻率。本設(shè)計(jì)中參考頻率采用10 MHz無(wú)源晶振，根據(jù)不同接收或發(fā)射頻率向N和R寄存器中寫入分頻值。

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　　混頻部分根據(jù)芯片設(shè)定為下變頻，中頻設(shè)為10.7 MHz。為達(dá)到鏡像抑制40 dB和較好的信道選擇性，設(shè)計(jì)了一個(gè)四頻段PIN開(kāi)關(guān)濾波器。該濾波器采用四級(jí)電容耦合切比雪夫方式實(shí)現(xiàn)，由PIN開(kāi)關(guān)控制接入四級(jí)諧振單元的電容變換濾波器的通頻帶。每個(gè)通頻帶寬為10 MHz，帶外20 M抑制40 dB。4個(gè)通頻帶中心分別為440 MHz，450 MHz，460MHz，470MHz。中頻濾波器采用村田公司的CDSCB10M7GA，中心頻率10.7 MHz。信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻濾波器后進(jìn)入芯片內(nèi)部的中頻放大部分，經(jīng)放大后進(jìn)入鑒頻單元，鑒頻器同樣選用村田公司的SFECF10M7HAOO，經(jīng)過(guò)鑒頻輸出后，將中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)Salley-Key濾波后經(jīng)音頻放大器放大輸出。

　　發(fā)射信號(hào)的調(diào)制由于無(wú)論是語(yǔ)音信號(hào)還是MSK調(diào)制信號(hào)最終都是在音頻范圍內(nèi)的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)采用了簡(jiǎn)單易行的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)Sal-ley-Key濾波后去調(diào)制PLL電路使載波產(chǎn)生偏移，實(shí)現(xiàn)調(diào)制。因?yàn)闊o(wú)源晶振需要外接1個(gè)負(fù)載電容接地工作，電容的變化會(huì)引起晶振工作頻率的偏移，故將晶振負(fù)載電容分為固定電容C和變?nèi)荻O管Dc串聯(lián)兩部分，模擬信號(hào)接入C與Dc之間，讓模擬電壓調(diào)制信號(hào)控制變?nèi)荻O管電容，拉動(dòng)晶振工作頻率偏移，從而引起fR變化，最終間接調(diào)制fVCO，實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能。VCO輸出經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部放大器輸出5～10 mW。為達(dá)到發(fā)射功率為5 W，設(shè)計(jì)中采取由BFG540W匹配設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)放大器和π型衰減結(jié)合將功率驅(qū)動(dòng)到50mW，再經(jīng)過(guò)功率放大器RA07M4047將功率放大為5 W以上，經(jīng)過(guò)低通諧波濾波器濾除諧波后發(fā)射，圖6是總體的原理圖。

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　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　由于該系統(tǒng)主要應(yīng)用于音頻及低速率MSK通信，對(duì)交調(diào)和動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)要求不高。在設(shè)計(jì)中基于TH7122內(nèi)部已集成整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了擴(kuò)展通信帶寬，提高靈敏度和鏡像抑制以及輸出功率的要求，增加了外接LNA，鏡像抑制濾波器和功率提升電路。TH7122芯片的資料可直接參考手冊(cè)，在繪制整個(gè)系統(tǒng)的PCB時(shí)，參考手冊(cè)的電路連接和PCB板標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)基板厚度和材質(zhì)計(jì)算好50 Ω微帶線的寬度，走線盡量避免回型和相互的串?dāng)_，加大接地面和上下地的穿孔連接等射頻PCB板的基本原則。經(jīng)過(guò)仿真和調(diào)試。基本滿足了系統(tǒng)需求。