高频功放电路的毕业论文

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射频识别电路中高频功放的设计
王兴君1,殷兴光2,孙 瑜2,吴玮玮1,王宏刚1
(1.陕西国防学院电路设计研究所 陕西西安 710302; 2.陕西科技大学电气与电子工程学院 陕西咸阳 712081)
摘 要:分析了射频识别电路中高频功放的特点,在此基础上提出了一种新型的高频功放电路,并对他的工作原理进
行了分析。
关键词:射频识别电路;高频功放;设计;谐振电路
中图分类号: TN710 文献标识码: B 文章编号: 1004 373X (2004) 09 064 02
Design of a High Frequency Power Amplification in the Radio Frequency Spot Circuit
WANG Xingjun1, YIN Xingguang2, SUN Yu2, WU Weiwei1, WANG Honggang1
(1.Circuits Design Institute of Shaanxi Institute of National Defence, Xi′an, 710302, China;
2.Shaanxi University of Science &Technology, Xianyang, 712081, China)
Abstract: This paper analysis the feature of high frequency power amplification in the radio frequency spot circuit, then gives a
new kind of circuit on it and introduces its principle.
Keywords: RFID; high frequency power amplification; design; resonance circuit
收稿日期: 2003 12 29
射频识别技术是20世纪80年代初发展起来的一种
先进的识别技术,经过十几年的发展,已在各行各业,尤
其是电子信息行业得到了广泛的应用。射频识别是一种非
接触式的自动识别技术,他通过射频信号自动识别目标对
象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各
种恶劣环境。射频识别系统由阅读器和应答器(标签)构
成。当他工作时,阅读器通过天线发送出一定频率的射频
信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发
送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主
机进行有关处理[1]。高频功率放大器是阅读器的关键部
件,主要功能是对标签信号的返回信号进行功率放大。
1 工作原理
图1为射频识别电路中的高频功率放大器原理框图。
13.56 MHz输入方波信号经功率放大器放大输出一个方
波信号,再经过阻抗变换网络一部分在天线负载产生高频
输出交流电压,从天线发射出去。另外一部分通过检波电
路解调出有用信号输出[2]。
图1 高频功放原理框图
图2为高频功率放大器的电路图。
各项参数如下:
VT1型号: 3DA106A VD型号2AP1
VCC=9 V
C1=0.01μF L=0.01μH R1=6 kΩ
C2=550 pF Lb=1.3μH
C3=0.01μF LC1=1.3μH
C4=0.01μF LC2=1.3μH
C5=10 pF
图2 高频功放电路图
2 单元电路设计
(1)选择丙类放大电路如图3所示。
高频谐振功率放大器电路可以工作在A类, B类或C
类状态。相比之下C类谐振功放的失真虽不及A类和B
类大,但C类适用于输入信号比较大、输出功率大、效率
高,节约能源的环境下,因此,在大功率射频功放电路中
经常使用[3]。
具体参数如下:
①确定功率放大器最佳负载:
设晶体管饱和电压为1 V,则:
(VCC-VCE(SAT))2
2P0=(9 - 1)22×3 10.7Ω
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,扼流圈的电感量应远大
于放大器的等效负载,取:
XLC≥10R0= 10×10.7 = 107Ω
LC≥XLC2πf0=1072π×13.56×106 1.3μH
ICM1≥VCMR0=VCC-VCE(SAT)R0=9 - 110.7= 0.74 A
选取θC=70°:
α0(70°) = 0.253 α1(70°) = 0.436
iCMAX=ICM1α1(70°)=0.740.436= 1.75 A
IC0=iCMAX×α0(70°) = 1.75×0.253 = 0.43 A
PDC=VCCIC0= 9×0.43 = 3.9 V
PC=PDC-P0= 3.9 - 3 = 0.9 W
η=P0PDC=33.9 77%
集电极与发射极击穿电压URCEO≥2VCC,即:
URCEO≥18 V
所以选用三极管3DA106A型。
图3 丙类放大电路
(2)阻抗变换网络如图4所示。
图4 阻抗变换网络
选用阻抗变换网络主要有2个作用:
①滤波作用 可以滤除高频脉冲电流中的谐波分量
只输出要求信号频率的电压和功率。
②阻抗匹配作用 通过振荡回路阻抗的调节,可使
振荡回路呈现高频功率所要得最佳阻抗值,从而使高频功
放以高效率输出最大功率[4]。
通过并联L1C1回路实现谐振、选频滤波, LC谐振回
路工作频率变化不大,带宽范围相对很窄,一般选频放大
器的频带Δf与中心频率f0之比从百分之零点几到百分
之十左右可知,取Δf/f0=1%,则:
BW= 2Δf= 2×f0×1%
= 2×13.56×106×1% = 0.271 2 MHZ
对应品质因数:
Q0=f0BW=13.56×1060.271 2×106= 50
因此L1和C1谐振时:
XL=RLQ0=5050= 1Ω
L1=XL2πf0=12π×13.56×106= 0.01μH
XC1=RLQ0=5050= 1Ω
C1=12πf0xC1=12π×13.56×106×1= 0.01μF
由于流过负载RL上的电流为:
IL=P0/PL= 3/50 = 0.244 A
则回路线圈应承受的电流峰值为:
IL1=Q×2IL= 50×2×0.244 = 17.3 A
其次考虑阻抗变换采用高通L网络将50Ω负载变换
为放大器要求的最佳负载10.7Ω,则:
Q=RL/R0- 1 = 50/10.7 - 1 = 2
L=RLW0Q=RL2πf0R0=502π×13.56×106×2
= 0.29μH
C2=1W0QR0=12πf0Q0R0
=12π×13.56×106×2×10.7
= 550 pF
完整的电路图中L是电感L1与L2并联的总电感
L=L1L2L1+L2=0.01×0.290.01 + 0.29= 0.009 7μH
(3)包络检波电路如图5所示。其具体参数如下:
①RC≥5 ~ 10W0,取:
RC≥5W0=52πf0=52×3.14×13.56×e6
= 0.06×106
②取Ma= 0.3,RC≤1 -Ma2MaΩMAX,2ΩMAX=BW,
ΩMAX=12BW=12×0.272 MHz = 0.136 MHz
RC≤1 - 0.320.3×0.136×10-6=1 - 0.090.3×0.136×10-6
= 4.77×10-3
取R= 5 kΩ,C= 10 pF,
RC= 5×103×10×10-12= 5×10-8
满足上一步对时间常数的要求。
图5 检波电路原理图
(下转第69页)
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《现代电子技术》2004年第9期总第176期 嵌入式技术
PPCBOOT来引导内核:
(1)在主机服务器上配置并开启TFTP Server。
(2)使用PPCBOOT的mkimage工具将内核和文件
系统压缩文件转换成PPCBOOT可识别的映像文件。
(3)在PPCBOOT Shell提示符下设置主机和目标板
的IP及内核启动参数等,环境变量如下:
setenv ip=192.168.0.138:192.168.0.108:192.168.0.2:
255.255.255.0:BCNG::bootm;
setenv bootargs root=/dev/ram rw
bootargs是PPCBOOT传递给内核启动的参数,这里
表示使用ramdisk作为内核的root文件系统。如果将
bootargs设置为:
setenv bootargs root =/dev/nfs rw nfsroot =
192.168.0.108:/home/bcng/export
则表示使用NFS方式将主机192.168.0.108上的目
录/home/bcng/export作为输出的文件系统,挂入到内核
作为其root文件系统。
在系统开发阶段,通常需要频繁修改文件系统中的文
件,使用NFS作为root文件系统是非常方便的。选择NFS
就必须在配置内核时设置对网络及NFS的支持,并且还要在
主机服务器上开启NFS Server,在/etc/exports文件中输出
与nfsroot变量相同的目录作为NFS文件系统目录。
(4)用tftp下载并引导内核。
如果能过在控制台终端上看到Linux内核启动的打
印信息,最后出现Shell的命令提示符,那就说明内核已成
功移植到MPC850上了。
5 结 语
本文所介绍的基于MPC850的嵌入式Linux内核的
移植过程,是笔者所做工作的总结,供读者参考。移植过
程并不是千遍一律的,有可能会碰到许多新的问题,这就
要求根据实际情况具体问题具体分析。根据出现问题的位
置认真分析原因反复修改调试,从而实现内核的成功移
植。
参 考 文 献
[1] Motorola Inc.MPC850 family user′s manual.
2001.1.
[2] Wolfgang Denk.DENX PPCBoot and Linux guide
(TQM8xxL) . http://www.denx.de/doc/TQM8
xxL/2002.11.2.
[3] Boas Betzle.Linux for PowerPC Embedded syst
ems HOWTO. http://penguinppc.org/embedded
/howto/PowerPC Embedded HOWTO.html
2001.8.21.
作者简介 施峻武 男, 1977年出生,硕士。主要从事嵌入式系统的研究工作。
(上接第65页)
3 谐振电路的调整和测试方法
谐振电路的调整有2种方法:逐点法和扫频法[5]。本
文采用逐点法,以高频信号发生器为信号源,用示波器或
电压表等测试仪器直接接线测试。测试电路如图6所示。
图6 谐振电路的测试电路
将信号发生器的输出频率置于fi= 13.56 MHz输出
Vi= 15 V,调可变电容C2,使回路发生谐振,即超高频毫
伏表的指示值达到最大,回路处于谐振状态,可调试谐振
频率。
幅频特性的调试方法为:
当中心频率调整后,就可测试谐振电路的频率特性,
保持输入信号不变,在谐振频率f0两旁逐点改变信号频
率,用示波器或高频毫伏表测出相应的输出电压U0,计算
出各点的任意频率下的单位谐振函数,指出谐振曲线,从
曲线上即可求出2Δf0.7和2Δf0.1。
如果2Δf0.7窄了,可以通过调整阻尼电阻R使之变
小,从而增加输入损耗使Δf0.7变宽。
参 考 文 献
[1] Joseph J Carr.RF circuit design[M].McGraw Hill
Companies, Inc.NewYork, 2001.
[2] 张玉兴.射频模拟电路[M] .北京:电子工业出版
社, 2002.
[3] 武秀玲.高频电子线路[M] .西安:西安电子科技
大学出版社, 1999.
[4] 沈伟慈.高频电路[M] .西安:西安电子科技大学
出版社, 2002.
[5] 曾兴雯.高频电路原理与分析[M] .西安:西安电
子科技大学出版社, 2002.

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