【正文】 所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。摘 要：為實(shí)現(xiàn)頻率功率都可以調(diào)節(jié)的高頻通信等離子體天線激勵(lì)源，本系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計(jì)。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài)□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評(píng)定成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日目 錄 序言 1 等離子體天線激勵(lì)源相關(guān)背景 1 國(guó)外研究果及研究發(fā)展趨勢(shì) 1 國(guó)內(nèi)研究成果及研究發(fā)展趨勢(shì) 1 等離子體天線激勵(lì)源研究的目的與意義 22系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4 4 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) 10 正弦波的產(chǎn)生 10 DDS的原理 10 AD9858的簡(jiǎn)介 12 信號(hào)質(zhì)量 13 壓控放大器 14 ADL5330簡(jiǎn)介 14 15 16 驅(qū)動(dòng)級(jí)電路 16 20 RD15HVF1簡(jiǎn)介 20 RD15HVF1功放電路設(shè)計(jì) 21 ATmega128單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) 23 ATmega128芯片介紹 23 ATmega128內(nèi)部結(jié)構(gòu) 25 ATmega128系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 27 28 12864液晶硬件電路設(shè)計(jì) 28 A/D和D/A硬件電路設(shè)計(jì) 30 TLC2543串行A/D轉(zhuǎn)換模塊 30 12位串行D/A轉(zhuǎn)換器TLV5638應(yīng)用實(shí)例 31 343． 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 35 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) 35 WinNWT4 設(shè)置與操作 36 36 3測(cè)試和總結(jié) 39 硬件調(diào)試 39 軟件調(diào)試 39 軟件硬件聯(lián)調(diào) 40 系統(tǒng)測(cè)試 40 40 405 總結(jié) 42謝辭 43參考文獻(xiàn) 44附錄一 系統(tǒng)元件清單 45附錄二程序清單 46iv序言國(guó)外在等離子體天線研究上較多的是美國(guó)、澳大利亞。等離子體天線是指利用等離子體單元代替金屬導(dǎo)體作為天線導(dǎo)電媒介的無(wú)線電天線。根據(jù)設(shè)計(jì)好的等離子天線，構(gòu)造天線測(cè)量系統(tǒng)，探討等離子激勵(lì)源的頻率及功率的變化對(duì)天線長(zhǎng)度、效率等特性的影響，是本項(xiàng)目的目的之二。等離子體天線很好的降低沖擊激勵(lì)效應(yīng)，從而提高了短脈沖雷達(dá)的性能。 系統(tǒng)方案論證與比較本題目的要求是設(shè)計(jì)一個(gè)正弦射頻信號(hào)發(fā)生器，并且能夠大功率輸出同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率和功率可控。方案二：利用壓控振蕩器VCO產(chǎn)生振蕩信號(hào)。如果只用一個(gè)鎖相環(huán)，頻率范圍覆蓋不了400MHz500MHz的變化范圍。而且，電路相對(duì)簡(jiǎn)單易行?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA（Field Programmable Gate Array） 是新一代的可編程器件，但是需要外部的配置芯片，否則斷電后，保存在RAM中的程序會(huì)丟失。方案三：采取ADuC841芯片作為主控ADuC841是美國(guó)模擬器件公司（ADI）生產(chǎn)的內(nèi)嵌MCU的高性能、多通道12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片，它具有體積小、功耗低等諸多特點(diǎn)。在本系統(tǒng)中主控需要完成鍵盤掃描、液晶顯示、兩塊D/A和一塊A/D的工作，任務(wù)比較多。與線性電源相比，PWM開關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò)“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常用于小功率發(fā)射機(jī)的發(fā)射管，效率大于50%。通過(guò)按鍵將頻率和功率值輸入到單片機(jī)，單片機(jī)再通過(guò)TLV5638 D/A模塊分別控制壓控振蕩器產(chǎn)生信號(hào)的頻率和VGA壓控放大器ADL5330的放大倍數(shù)。DDS系統(tǒng)的核心是相位累加器，它由一個(gè)加法器和一個(gè)位相位寄存器組成，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘，相位寄存器以步長(zhǎng)增加，相位寄存器的輸出與相位控制字相加，然后輸入到正弦查詢表地址上。AD9858是AD公司于2003年推出的一款高性能DDS芯片，其工作頻率高達(dá)1GHz，內(nèi)置一個(gè)10位DAC，雜散性能指標(biāo)更高于以前的產(chǎn)品。C至+85176。時(shí)鐘信號(hào)由晶振產(chǎn)生，它的頻穩(wěn)度優(yōu)于106。所以存在著以采樣頻率為折疊頻率的一系列鏡像頻率分量。D/A后面的低通濾波器可以濾去鏡像頻率分量和諧波分量，可以濾去帶外的高頻雜散分量，但是，無(wú)法濾去落在低通帶內(nèi)的雜散分量。 ADL5330的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ADL5330頻率增益曲線圖，頻率f=500MHz，可得，l 當(dāng)VGain= ，Gain=32dB；l 當(dāng)VGain= ，Gain=24dB；l 當(dāng)VGain= ，Gain=14dB；l 當(dāng)VGain= ，Gain=4dB；l 當(dāng)VGain= ，Gain=6dB；l 當(dāng)VGain= ，Gain=16dB；l 當(dāng)VGain= ，Gain=22dB。前三級(jí)和壓控放大器一起為最后一級(jí)提供驅(qū)動(dòng)，最后一級(jí)為主要功放級(jí)。(1) 直流偏置電路的設(shè)計(jì)在器件的技術(shù)參數(shù)中，半導(dǎo)體廠家通常會(huì)給出放大器的直流工作電壓和電流。主要應(yīng)用于超高頻低噪聲功率管主要應(yīng)用于VHJF，UHF，CATV高頻寬帶低噪聲放大器。 AH101的封裝和引腳功能 AH101的電學(xué)參數(shù)，減小在1dB范圍以內(nèi)。（3）輸出波形光滑無(wú)毛刺，可見該電路的噪聲系數(shù)很小。由表可見VDSS額定值可達(dá)30V，直流電壓的額定值高達(dá)4A，額定功率更是高達(dá)48W，從而保證了我們射頻大功率的要求。CC5為電位器R13消抖。小電感電容LCC3構(gòu)成LC網(wǎng)絡(luò)大大提高功放的高頻特性，C3同時(shí)充當(dāng)輸出耦合電容。在直流等效電路中，把所有電容都看成開路，所有電感都看成短路，只保留電阻和晶體管。因此可以看出柵極電流幾乎為零，功放的功率為19,04W。端口（PA7..PA0）、（PB7..PB0）、（PC7..PC0）、（PD7..PD0）、（PE7..PE0）、（PF7..PF0）、（PG4..PA0）：為8 位雙向I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。XTAL2：反向振蕩器放大器的輸出。（1）CPU內(nèi)核ATmega128單片機(jī)采用了Harvard結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線，程序存儲(chǔ)器的指令通過(guò)一級(jí)流水線運(yùn)行。ATmega128 的所有I/O 和外設(shè)都被放置在I/O 空間。Flash時(shí)鐘：Flash時(shí)鐘控制Flash接口的操作。外部復(fù)位： 當(dāng)復(fù)位引腳上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)MCU 復(fù)位。晶振采用16MHz和8MHz兩種模式，可以根據(jù)跳線的接法設(shè)置不同的晶振源，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中晶振采用8MHz?？梢燥@示8x4行16x16點(diǎn)陣的漢字，也可以完成圖形顯示。第17腳為驅(qū)動(dòng)電壓輸出端，在本系統(tǒng)中不需要用到，故懸空。l 從DATA IN引腳在輸入一個(gè)可編程8位數(shù)據(jù)DDDD4這四位可編程AIN0至AIN10這10個(gè)A/D通道，數(shù)據(jù)變化為0000~1010，可以讓A/D輸入通道不斷的循環(huán)工作，如果不需要用到那么多通道，只要把程序中循環(huán)的終止值減少到所需的通道值即可。TLV5638輸出經(jīng)過(guò)兩個(gè)緩沖器，DAC的可編程建立時(shí)間使得設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化速度與功耗分配的關(guān)系。 寫數(shù)據(jù)到控制寄存器時(shí)，16位數(shù)據(jù)字中的后12位格式D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1XXXXXXXXXXREF1REF0其中，REF1與REF0組合在一起，用來(lái)選擇參考源。 開始Key2是否按下？是是否否Key1是否按下？接收AD數(shù)據(jù)并顯示 程序流程圖 WinNWT4 設(shè)置與操作（1）軟件安裝先安裝主軟件，再安裝更新。選擇正確后，如果連機(jī)成功，會(huì)出現(xiàn)硬件的固件版本。然后，采用惠普公司HP8594E測(cè)量放大器的二次諧波分量。首先看有無(wú)放大作用，再看波形有沒有失真，有無(wú)自激現(xiàn)象，最后看放大倍數(shù)是否為設(shè)計(jì)值。再觀察各模塊是否工作正常，完善匹配網(wǎng)絡(luò)，適當(dāng)微調(diào)程序參數(shù)減小系統(tǒng)誤差。在設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中雖遇到了零零總總的許多問題，糾結(jié)于心讓人感到灰心喪氣，但每每在困難來(lái)臨的時(shí)候越要鼓足勇氣去面對(duì)，去思考。整體上完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)。感謝你們對(duì)我的寬容與愛護(hù)，對(duì)我的教導(dǎo)與扶持。沒有他的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)物制作可能不會(huì)有現(xiàn)在的成