摘要 针对ALC环路的规划电路杂乱、本钱较高。文中提出了一种电路简练且本钱较低的ALC环路，该ALC环路由检波部分电路、电压操控衰减器部分电路及差分操控电路组成，具体介绍了各部分电路的原理和电路规划。规划的ALC环路在S波段超越10%的带宽下完成了0.15 dB的输出功率平整度，且在输入信号5±5dBm的改动下输出功率仅改动了0.2 dB。
ALC(主动电平操控)环路操控归于反应操控电路的一种，其效果是当输入信号改动较大时，功率扩大器的输出功率根本坚持不变。具体而言，即当输入信号较小时，ALC电路不起效果;而当输入信号变大到必定程度后，ALC电路开端效果，并依据输入信号的巨细动态调整功率扩大器的增益，使输出功率坚持不变。
在功率扩大器中，ALC的首要效果是约束功放输出功率以使其作业在线性状况，一起当输入信号功率超越额外输入功率时，避免功放过鼓励而损坏。规划的ALC操控电路简练易完成，且具有>20 dB的动态规模，并在S波段超越10%的相对带宽内完成了ALC环路操控。
1 ALC环路操控的根本原理
ALC环路操控电路首要包含可变增益器材、功率扩大器、检波电路、参阅预置电路、功放检波电压进行处理电路和滤波电路，经过以上电路构成了完好的负反应环路。
输入信号首要进入电压操控衰减器，然后进入功率扩大器对信号进行扩大，因为ALC环路起效果后使功率扩大器作业在线性状况，即功放的最大功率需大于ALC起效果后的输出功率，一般需>0.5 dB，否则会因作业频带的平整度问题使某些频点进入饱满区而无法使ALC环路起控。功放输出端的耦合电路耦合出约35 dB的信号，检波电路依据耦合出的信号发生一个检波电压，检波电压与参阅预置电路电压进行差分扩大输出开始的反应操控电压，经滤波电路后反应操控功放输入端的电压操控衰减器，然后构成完好的负反应环路即ALC环路，终究使输出功率坚持安稳。如功放因为温度或其他原因增益升高、输出功率变大时，耦合电路耦合出的信号增大，使检波电压增大，检波电压与参阅预置电压经运放差分扩大后发生操控电压操控衰减器的电压，该电压使衰减器衰减量添加，然后使整个功放增益下降，功放输出减小，并构成动态平衡，使扩大器输出功率趋于安稳;反之，如功放因为温度或其他原因增益下降、输出功率变小时，耦合电路耦合出的信号减小，使得检波电压减小，检波电压与参阅预置电压经过运放差分扩大后发生操控电压操控衰减器的电压，该电压使衰减器衰减量减小，也使整个功放增益升高，然后使功放输出增大，终究构成动态平衡，使扩大器输出趋于安稳。
ALC环路中压控衰减器一般放在功放的输入端，这是为了增大环路的动态规模，且因一般电压操控衰减器无法接受过大的输入功率。而耦合电路一般放在功放的输出端，是为了使功放的输出功率愈加安稳。
ALC环路规划时还需考虑整个功率扩大链路的增益及功率器材的挑选，其是因为ALC环路起效果后功率链路中的器材作业在线性状况，此刻功率器材作业在安全规模内，但因为ALC环路起效果有一个进程且经过负反应的重复调整才干到达安稳状况。因而，在安稳状况前有一个动摇进程，在此进程中，功率扩大链路的增益改动较大，因而有可能对功率器材尤其是末级功率管构成损坏，故在规划初期需注意功率器材的
输入功率接受能力。由此避免ALC安稳前的增益动摇或输入功率改动对功率器材的冲击。
2 电路规划
2.1 压控衰减器电路规划
电压操控衰减器选用Hittite公司的模仿电压操控衰减器HMC346作为可变增益器材，其操控电压为0～-3 V，在DC～8 CHz的频率规模内具有>30 dB的衰减量，且具有较小的相位改动和较低的插损;而射频信号输入输出口匹配50 Ω体系，并在30 dB衰减规模内具有杰出的驻波。
该衰减器包含两部分电路：榜首部分电路功能为衰减RF信号。第二部分电路为参阅衰减电路，其与外部电路一起作业使器材在30 dB衰减规模内坚持射频输入输出端口杰出的驻波，并使其阻抗与50 Ω体系可有杰出的匹配。
因为电压操控衰减器依据操控信号对RF信号进行衰减，电压操控衰减器的实质是起伏调制器。因而，操控信号上叠加任何杂波信号或搅扰信号均会调制到RF信号上，而操控信号的频率也有调制搅扰故相同可调制到RF信号上。
假设调制信号为m(t)，则其可用式(1)表明
其间，ka为常数;Am为调制信号起伏;fm为调制信号的频率。
将上述调制信号参加电压操控衰减器操控端，则输出信号可用式(2)表明
其间，μ=ka×Am。由此可看出，调制信号的频谱会被调制到射频信号频谱的两边。
为避免搅扰信号经过电压操控衰减器操控端进入RF信号构成调制搅扰，有必要对ALC反应回路中的器材及电路进行必要的滤波处理，将搅扰信号降至最低。
2.2 功率扩大电路规划
功率扩大器的功能直接决议了ALC环路扩大器的功能，因而功率扩大电路的规划是根底。本例ALC环路功放终究输出功率为44 dBm，增益>44 dB，频率为3.7～4.2 GHz。因为增益要求较高，功放选用4级扩大器材来完成功能。榜首级选用RFMD公司的功率单片NBB300，增益15 dB，输出功率13 dBm;第二级选用MA—COM公司的功率单片MAAM26100，增益15 dB，输出功率27 dBm;第3级选用Toshiba公司的内匹配功率管TIM3742-4SL-341，增益10dB，输出功率36.5dBm;第4级选用Toshiba公司的内匹配功率管TIM3742-30SL-341，增益10dB，输出功率45dBm。
因为选用的功率器材为功率单片或内匹配功率管，电路无需仿真匹配，但功率管的偏置电路需特别注意。图3为功率管偏置电路的具体偏置电路。
功率管热耗过大，因而需杰出的散热，避免功率管过热而发生热焚毁现象。别的，因为砷化镓功率管的资料特性，功率管加电有严厉的次序，即栅极电压需先于漏极电压。
2.3 功率检波电路规划
大功率检波电路有较多种电路来完成，经过功分或耦合出适宜的功率，经检波二极管或专用的功率检波器对输出功率进行检波。
因为检波电路在功率输出端功率较大，选刻苦分电路易导致检波电路和功率输出电路相互影响。故本计划挑选简略的微带线耦合出功率，然后经过检波二极管进行检波。该计划不影响功放的功率输出，检波二极管检波电路较为简略，无需加电即可发生检波电压。此外，还可削减大功率空间耦合到加电线对检波电压发生的影响。检波电路原理图如图4所示。
检波电路包含耦合微带线、检波二极管、串联电阻、匹配电阻、负载电阻以及负载电容等。此检波电路首要是经过负载电阻、负载电容组成的充放电进行峰值包络检波，因而负载电阻及%&&&&&%需进行合理的挑选。51Ω电阻起到匹配电路的效果，使耦合微带信号有较高当地向性。负载RC的值决议了放电的时间常数，其若过大易引起慵懒失真;过小则检波电压较小，易遭到辐射信号的搅扰。
检波电压的特性对整个ALC电路具有重要影响，因而需对检波电路进行具体的规划及调试，并进行相应的滤波，使检波电压能契合规划要求。
2.4 运放差分扩大电路
运放差分电路是ALC环路功放功能指标好坏的要害电路，其担任将检波电路的检波电压与参阅电压进行差分扩大，并经恰当滤波后操控模仿衰减器。别的，因可完成ALC环路操控的电路较多，故挑选简略的运放来完成。当功放输出功率增大时，检波电压升高，运放差分电路输出电压升高，电压操控衰减器衰减量增大，功放增益下降，输出功率下降，由此确保输出功率安稳。运放差分电路原理图如图5所示。
运放差分电路的参阅电压Vref决议了功率扩大器的输出功率巨细，因而改动参阅电压的数值便可改动输出功率的巨细。差分扩大倍数由反应电阻与串联电阻的比值决议，差分扩大倍数越大，ALC操控电路的效果越显着，输出功率的安稳性也越好，但扩大倍数过大易构成震动。因而，依据电路结合实践调试决议终究的扩大倍数。图5为50倍的差分扩大电路，是依据实践调试实验得出的较为折中的数值。
3 实践电路功能
实践制造的ALC环路功率扩大器，输入信号在0～10 dBm之间，功放的终究输出功率能确保较好地安稳度，如图6所所示。实测数据如表1所示。
跟着输入信号改动，功放输出功率在0.2 dB规模内改动，可看出功放的输出功率具有较为抱负的安稳度。此外，经过ALC功率扩大器的幅频扫描曲线可看出，功放能在作业带宽内完成较好的输出功率平整度。终究制造出的ALC功放在整个作业带宽内的起伏平整度为0.15 dB。
虽ALC功放具有较好的安稳性，但因为检波二极管的检波电压在高低温下具有较大温漂，对功放输出功率安稳性有较大影响。经过对实践制造的功放进行高低温测验，发现二极管的温度特性对功放输出功率改动的影响到达0.8 dB。因而，对检波二极管的温度特性进行补偿尤为重要。因为运放差分电路的参阅电压Vref决议了功率扩大器的输出功率巨细，故可经过在高低温下改动参阅电压的办法对检波二极管的特性进行补偿。经过合理的补偿，在高低温及输入信号改动的情况下ALC功放的输出功率改动规模为0.4 dB。
4 结束语
规划制造的ALC功放，在高低温下均具有较好的输出功率安稳性，且在作业带内能完成较好的平整度，并具有简略有用的特色。该规划的ALC电路不只可用于功率扩大器中，也可应用到需要对信号输出功率进行操控的恣意微波体系之中。
