【正文】 出功 放M C UD / A功 率 檢 測A / D液 晶 顯 示 模 塊 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁，共 79 頁 系統(tǒng)硬件設(shè)計 正弦波的產(chǎn)生 DDS 的原理 DDS 是 數(shù)字可編程的高頻合成器 ，其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示， 頻 率控 制 字低 通濾 波相 位控 制 字時 鐘 源D A CR A M加 法 器相 位寄 存 器累 加 器 圖 基本結(jié)構(gòu)框圖 DDS 的工作過程為 : (1)將存于數(shù)表中的數(shù)字波形 ， 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 D/A， 形成模擬量波形 . (2)兩種方法可以改變輸出信號的頻率 : ① 改變查表尋址的時鐘 CLOCK 的頻率 ， 可以改變輸出波形的頻率 。 系統(tǒng)總體設(shè)計 綜合上述方案，經(jīng)過認真比較分析，本設(shè)計采用單片機 ATmega128 作為主控制核心， 壓控振蕩器 作為 射頻 信號源，采用 ADL5330 壓控放大器來調(diào)節(jié)功率 ，采用高頻三極管 2SC3356 和高頻管 AH101 構(gòu)成 驅(qū)動電路驅(qū)動由射頻MOSFET 功率晶體管 RD15HVF1 為核心的 功放 電路 主要功放模塊 。 當(dāng) Vdd=， f=520MHz 時 Pout15W， Gp7dB，最大功率可達 40W，效率大于 50%。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁，共 79 頁 射頻功放方案的設(shè)計與選擇 方案一：采用三極管功放管 C1970 C1970 是常用的射頻發(fā)射管，增益大于 ，帶寬 175MHz，最大功率 5W，最大電源電壓 40V，常用電源電壓 。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。 方案二：采用開關(guān)電源 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代 電力電子技術(shù) ，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由 脈沖寬度調(diào)制 （ PWM）控制 IC 和MOSFET 構(gòu)成。 電源方案論證與選擇 方案一：采用線性可調(diào)電源 LM317 LM317 是可調(diào)節(jié) 3 端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電壓范圍 伏到 37 伏時能夠提供超過 的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用。 同時考慮到，輸入輸出的 接口需要較多的 I/O 口，而且這部分對單片機的速度要求 較 高 。用該芯片來控制 DDS，可以完美地實現(xiàn)系統(tǒng)的指標性能要求。因此不適合高速的控制。 MCS51 系列單片機是一種廉價的，應(yīng)用極為廣泛的單片機，它體積小，功能強大。但是一般來說，復(fù)雜可編程邏輯器件 CPLD（ Complex Programmable Logic Device） 集成的門數(shù)目不會很多。 控制器的選擇方案論證與比較 方案一：采取 FPGA 或者 CPLD 控制 。利用專用的 DDS9858 芯片產(chǎn)生的信號頻率準確，頻率分辨率高。因此也不采用這種方案。 PLL 使輸出頻率的穩(wěn)定度和精度 ， 接近參考振蕩源 （ 通常用晶振 ） ，如圖 所示。并且，可以用 DA 實現(xiàn)對電壓的程控，成本低廉。因此該方案在設(shè)計之中不予考慮。 方案一：利用 RC、 LC 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生振蕩信號 。 發(fā)揮部分 在完成基本要求任務(wù)的基礎(chǔ)上，增加如下功能： （ 1）能夠檢測功率并顯示功率值； （ 2）功率可可在 5W～ 20W 內(nèi)調(diào)節(jié)。另外等離子天線是對惰性氣體的離化會發(fā)出各色絢麗的色彩，可以代替目前移動通信基站天線，起到天線美化效果。 ④ 效率更高。 ② 適應(yīng)于多種信號。 本項目就 是為這樣的等離子天線設(shè)計一種射頻激勵的激勵源，其目的主要有兩個，一是設(shè)計一個頻率可調(diào)的激勵源，這些激勵源的參數(shù)可以通過一個控制器進行智能控制從而可以動態(tài)調(diào)整等離子天線的有效長度、輻射功率、輻射方向圖等參數(shù)以適應(yīng)各種情況的高頻通信系統(tǒng)。此時，等離子體可以利用激光照射、直流放電以及微波或射頻激勵耦合等方法使管內(nèi)氣體形成。電子科大劉良濤、祝大軍、劉盛剛等曾介紹了幾種等離子天線的工作原理，論述了表面波激勵等離子體的阻抗、效率、噪聲情況；楊蘭蘭等研究了表面波沿等離子體柱軸向傳播的色散關(guān)系，說明當(dāng)電磁波頻率遠小于等離子頻率時，性能類似已有實驗證明該天線可以用做高頻或射頻微波通信；中科院空間科學(xué)與應(yīng)用的趙高偉等人用各種數(shù)值方法對天線的阻抗、輻射方向圖等進行了研究；西南核工業(yè)物理研究院金亞凡及成都理工大學(xué)王世慶等人對高頻機理和射頻激勵的等離子體進行了初步的實驗研究，其中王老師 對射頻激勵源的研制進行了初步探討和實踐，但對于如何進行智能控制激勵源輸出參數(shù)動態(tài)調(diào)整和控制天線這方面還沒有完備的研究出現(xiàn)。在研究內(nèi)容上， 在等離子體 方面研究主要集中于螺旋波激勵與射頻能量耦合、等離子體參數(shù)的測量、控制系統(tǒng)等； 則做了等離子體天線效率、信號幅度噪聲幅度測量等實驗； 研究射頻能量與等離子中波的耦合、天線理論，進行了天線參數(shù)測量等。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 ............................................................................................................. 4 設(shè)計任務(wù)與要求 .............................................................................................. 4 基本要求 ............................................................................................... 4 發(fā)揮部分 ............................................................................................ 4 系統(tǒng)方案論證與比較 ..................................................................................... 4 正弦波產(chǎn)生方案論證與比較 ............................................................ 4 控制器的選擇方案論證與比較 .......................................................... 6 電源方案論證與選擇 .......................................................................... 7 射頻功放方案的設(shè)計與選擇 .............................................................. 8 系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................................................................. 8 系統(tǒng)硬件設(shè)計 .......................................................................................................... 9 正弦波的產(chǎn)生 ................................................................................................. 9 DDS 的原理 .......................................................................................... 9 AD9858 的簡介 .................................................................................. 11 信號質(zhì)量 ............................................................................................ 12 壓控放大器 ................................................................................................... 13 ADL5330 簡介 .................................................................................... 13 壓控放大器電路設(shè)計 ......................................................................... 14 功放電路的設(shè)計 ............................................................................................ 15 驅(qū)動級電路 ........................................................................................ 15 末級功放電路設(shè)計 ........................................................................................ 24 RD15HVF1 簡介 ................................................................................ 24 RD15HVF1 功放電路設(shè)計 ................................................................ 26 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） iii ATmega128 單片機硬件電路設(shè)計 ............................................................ 32 ATmega128 芯片介紹 ..................................................................... 32 ATmega128 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ..................................................................... 35 ATmega128 系統(tǒng)電路設(shè)計 ............................................................. 36 顯示部分硬件電路設(shè)計 ................................................................................ 37 12864 液晶硬件電路設(shè)計 ............................................................... 37 A/D 和 D/A 硬件電路設(shè)計 ........................................................................... 39 TLC2543 串行 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ........................................................... 39 12 位串行 D/A 轉(zhuǎn)換器 TLV5638 應(yīng)用實例 ..................................... 41 單片機與 TLV5638 接口電路設(shè)計 ................................................... 43 3． 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ...................................................................................................... 44 單片機程序設(shè)計 ......................................................................................... 44 WinNWT4 設(shè)置與操作 .............................................................................. 45 安裝與基本設(shè)置 ................................................................................. 45 參數(shù)設(shè)置 ............................................................................................. 47 、測試和總結(jié) ...........