【正文】 出功 放M C UD / A功 率 檢 測(cè)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(jì)（論文） 第 9 頁(yè)，共 79 頁(yè) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 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(shí) 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(guò)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(hào)的頻率 : ① 改變查表尋址的時(shí)鐘 CLOCK 的頻率 ， 可以改變輸出波形的頻率 。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 綜合上述方案，經(jīng)過(guò)認(rèn)真比較分析，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī) ATmega128 作為主控制核心， 壓控振蕩器 作為 射頻 信號(hào)源，采用 ADL5330 壓控放大器來(lái)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(dòng)電路驅(qū)動(dòng)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(shí) Pout15W， Gp7dB，最大功率可達(dá) 40W，效率大于 50%。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè)，共 79 頁(yè) 射頻功放方案的設(shè)計(jì)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(guò)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(shí)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(shí)能夠提供超過(guò) 的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用。 同時(shí)考慮到，輸入輸出的 接口需要較多的 I/O 口，而且這部分對(duì)單片機(jī)的速度要求 較 高 。用該芯片來(lái)控制 DDS，可以完美地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的指標(biāo)性能要求。因此不適合高速的控制。 MCS51 系列單片機(jī)是一種廉價(jià)的，應(yīng)用極為廣泛的單片機(jī)，它體積小，功能強(qiáng)大。但是一般來(lái)說(shuō)，復(fù)雜可編程邏輯器件 CPLD（ Complex Programmable Logic Device） 集成的門數(shù)目不會(huì)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(hào)頻率準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的程控，成本低廉。因此該方案在設(shè)計(jì)之中不予考慮。 方案一：利用 RC、 LC 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生振蕩信號(hào) 。 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(cè)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(duì)惰性氣體的離化會(huì)發(fā)出各色絢麗的色彩，可以代替目前移動(dòng)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(hào)。 本項(xiàng)目就 是為這樣的等離子天線設(shè)計(jì)一種射頻激勵(lì)的激勵(lì)源，其目的主要有兩個(gè)，一是設(shè)計(jì)一個(gè)頻率可調(diào)的激勵(lì)源，這些激勵(lì)源的參數(shù)可以通過(guò)一個(gè)控制器進(jìn)行智能控制從而可以動(dòng)態(tài)調(diào)整等離子天線的有效長(zhǎng)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(shí)，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(lì)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(lì)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(shuō)明當(dāng)電磁波頻率遠(yuǎn)小于等離子頻率時(shí)，性能類似已有實(shí)驗(yàn)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(duì)天線的阻抗、輻射方向圖等進(jìn)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(duì)高頻機(jī)理和射頻激勵(lì)的等離子體進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究，其中王老師 對(duì)射頻激勵(lì)源的研制進(jìn)行了初步探討和實(shí)踐，但對(duì)于如何進(jìn)行智能控制激勵(lì)源輸出參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整和控制天線這方面還沒(méi)有完備的研究出現(xiàn)。在研究?jī)?nèi)容上， 在等離子體 方面研究主要集中于螺旋波激勵(lì)與射頻能量耦合、等離子體參數(shù)的測(cè)量、控制系統(tǒng)等； 則做了等離子體天線效率、信號(hào)幅度噪聲幅度測(cè)量等實(shí)驗(yàn)； 研究射頻能量與等離子中波的耦合、天線理論，進(jìn)行了天線參數(shù)測(cè)量等。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 4 設(shè)計(jì)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(jì)與選擇 .............................................................. 8 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................................................................. 8 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 9 正弦波的產(chǎn)生 ................................................................................................. 9 DDS 的原理 .......................................................................................... 9 AD9858 的簡(jiǎn)介 .................................................................................. 11 信號(hào)質(zhì)量 ............................................................................................ 12 壓控放大器 ................................................................................................... 13 ADL5330 簡(jiǎn)介 .................................................................................... 13 壓控放大器電路設(shè)計(jì) ......................................................................... 14 功放電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 15 驅(qū)動(dòng)級(jí)電路 ........................................................................................ 15 末級(jí)功放電路設(shè)計(jì) ........................................................................................ 24 RD15HVF1 簡(jiǎn)介 ................................................................................ 24 RD15HVF1 功放電路設(shè)計(jì) ................................................................ 26 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii ATmega128 單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................ 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(jì) ............................................................. 36 顯示部分硬件電路設(shè)計(jì) ................................................................................ 37 12864 液晶硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................... 37 A/D 和 D/A 硬件電路設(shè)計(jì) ........................................................................... 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(shí)例 ..................................... 41 單片機(jī)與 TLV5638 接口電路設(shè)計(jì) ................................................... 43 3． 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 44 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) ......................................................................................... 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(cè)試和總結(jié) ...........