UPC2710T高频放大器
为了解决在 信标组中调频射频信号 功率放大的问题，在之前通过若干实验来研究了射频信号放大：
本文针对NEC的另外一个射频放大芯片uPC2710进行实验研究，获得它在放大FM无线信号中的性能。
01小功率高频放大芯片
uPC2710T 是NEC公司的1.5GHz带宽的硅宽带放大器。 它的主要技术指标可以从 器件的数据手册 中得到。具体如下：
▲ uPC2710T主要特性下面是UPC2710T典型的应用电路：
▲ uPC2710T典型应用电路UPC2710T内部等效电路为：
▲ 内部等效电路其它的技术指标参加 uPC2710T的数据手册 。
02实验电路设计1
设计实验原理图：
▲ 实验电路原理图请注意，这个芯片的定义管脚分布与正常的封装非常不一样，它是从底部来看，符合正常的管脚分布。
▲ uPC2710TB 管脚封装配置注意：由于管脚分布与正常不一样，也造成了最初的实验电路板错误！！！！
经过修改之后，重新铺设布线得到的实验电路。
▲ 实验PCB板03性能测试
在面包板上搭建实验电路。 输出信号经过31dB的衰减反馈到DSA815频谱仪。
DSA815测试参数：
- 输出功率为：-20dBm
- 扫频范围：1MHz~150MHz。
由于输出为-20dBm，输出衰减31dB，所以从测量的输入频谱功率加上51dB便是放大器的功率增益。
▲ 实验电路1.测量放大器增益曲线
（1） L取1uH： 测量的输出功率曲线为：
▲ 测量输出增益曲线在电路中形成两个主要的峰值：
- 峰值1：频率 66.31MHz， 功率为：-13.20dBm。功率增益为：37.8 dB;
- 峰值2：频率：133.58MHz， 功率-19.82dBm； 功率增益：31.18dB。
（2）L取1mH: 测量输出功率曲线为：
▲ 测量输出增益曲线- 峰值1： 频率 65.31MHz，功率：-17.54 dBm
- 峰值2： 频率：133.11MHz，功率：-24.9 dBm
2.测量结果分析
(1) 测量结果疑问
上述测试结果，存在以下两个疑问：
- 为什增益会出现峰值？ 两个峰值频率之间基本上是二倍关系。这个峰值频率是有什么决定的呢？
- 在峰值的增益，基本上符合uPC2710的功率增益。在其它频率处的增益都远远低于uPC2710的功率增益。
- 通过更换 L的取值，1uH, 1000uH对于这些峰值频率没有太多的影响。
对比上面两个测试结果，可以看出，在低频部分，L=1mH的增益要比L=1uH大。
(2) 峰值上的平顶
在前面输出功率中，两个峰值都具有平顶。展开频率查看：
▲ 峰值处展开，显示平顶的情况猜测原因：
这应该是uPC2710T的输出饱和限制。UPC2710T输出功率最大为+13.5dBm，与峰值对应+31ddB基本符合。
验证，在输入信号加10dB衰减，测量输出频谱如下：
▲ 增加输入衰减之后输出频谱输出平顶消失了，这验证了前面平顶是由UPC2710T输出功率饱和引起的。
重新测量1~150MHz的输出频谱：
▲ 输出频谱增益曲线(3) 输入信号衰减对输出信号的影响
使用衰减器对输入信号进行衰减。分别测量在不同的衰减的情况下，输出频谱的变化。
▲ 输入信号衰减其下面是衰减分别为0~50，每隔10dB所对应的输出信号的增益。
▲ 输出信号频谱与输入信号衰减可以看出，在66MHz及其谐波处的峰值随着信号衰减越来越突出。说明在这些频率点存在着自激振荡的情况。
产生这些振荡频率的原因：
猜测原因： 这部分可能是由于在面包板上，输入输出之间在相隔一插孔间隔之间的耦合造成的。
04制作电路板进行测试
修改实验电路板，不再使用面包板的接口进行实验。
1.实验电路
▲ 实验电路板原理图▲ 实验电路板2.性能测试
对输入信号进行0~50dB衰减，测量输出信号的频谱。
▲ 在对输入信号不同的衰减情况下输出信号频谱从上面测量结果来看，在面包板上出现的峰值消失了。
在输入衰减为0dB是，信号的增益为-30dBm，由此可以推断出此时uPC2710T的功率增益大约为20dB。
05结论
- 测试uPC2701基本的功率放大功能；
- 在面包板上测量输出增益中存在着自激振荡的情况；这是由于面包板上的耦合造成的。
- 通过制作电路实验板，可以验证前述的自激振荡信号消失了。
- 实验获得uPC2710T 的功率增益在20dB。与其手册中对应的33dB功率增益相比，增益少了大约13dB，这其中的原因是什么？
猜测：
这其中可能是由于实验电路对于输入输出的阻抗没有进行适当的匹配在成的。
特别注意：
uPC2701T 的封装与正常的芯片封装不同！这需要特别注意。
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实验电路工程文件:AD\Test\2020\UPC2710T\TestUPC2710T.SchDoc ↩︎