【正文】 器的輸入端輸入一個頻率為922．37功率為一8 dBm的已調(diào)波信號。500MHz數(shù)字式雙蹤示波器 Tekronix TDS1012高頻率函數(shù)發(fā)生器 Agilent 33120A數(shù)字萬用表 VC9808+PC機 惠普4416s經(jīng)過測試，本系統(tǒng)可以完成頻率100kHz步進(jìn)，10Hz~500MHz的頻率頻率調(diào)節(jié)范圍完全滿足了題目400MHz~500MHz的頻率調(diào)節(jié)范圍的要求。這四年對我的一生都影響深遠(yuǎn)，我不僅學(xué)會了專業(yè)知識，為我未來之路打下了堅固的基礎(chǔ)，而且還完善了性格，變得更開朗更堅強了。感謝所有教過我的老師，感謝你們的辛勤付出，是你們給予了我知識的力量。本學(xué)期開學(xué)以來我一直忙于找工作，雖然沒有放松畢業(yè)設(shè)計，但是卻很少有時間當(dāng)面找老師交流，但是李圣老師給了我很大的寬容并表示理解，謝謝老師對我的理解與幫助，幫助我順利地完成畢業(yè)設(shè)計。系統(tǒng)制作出來之后又在級聯(lián)調(diào)試過程中完善了級間匹配的方案，最總完成了本系統(tǒng)的制作。 軟件硬件聯(lián)調(diào)該系統(tǒng)的設(shè)計為模塊化設(shè)計，各個模塊個逐級調(diào)試。電路板焊接完成后，接下來需要對放大器進(jìn)行實際的測試。 單片機程序設(shè)計 本系統(tǒng)單片機部分完成的任務(wù)有液晶顯示、DA轉(zhuǎn)換、AD轉(zhuǎn)換和鍵盤掃描四個工作，采用模塊化程序設(shè)計。 12位串行D/A轉(zhuǎn)換器TLV5638應(yīng)用實例（1）TLV5638簡介TLV5638是TI公司的12位D/A轉(zhuǎn)換器，具有兩個輸出通道，數(shù)據(jù)傳輸接口為3線的串行接口，該接口能夠與常用的微控制器或者微處理器直接相連。第15腳（PSB）此時應(yīng)該設(shè)置為高電平，選擇并行數(shù)據(jù)方式。除以上主要資源外，ATmega128還輸出比較調(diào)制器、串行通信接口（SPI）、兩線串行接口（TWI）、USART、模擬比較器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（A/D）等。但是有些外部中斷由異步邏輯檢測，因此即使I/O 時鐘停止了這些中斷仍然可以得到監(jiān)控。在正常工作過程中PEN 引腳沒有其他功能。ATmega128單片機的功能特點如下：（1）高性能、低功耗的AVR 8位微處理器（2）先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)① 133條指令大多數(shù)可以在一個時鐘周期內(nèi)完成② 32x8 個通用工作寄存器+外設(shè)控制寄存器③ 全靜態(tài)工作④ 工作于16 MHz 時性能高達(dá)16 MIPS⑤ 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器（3）非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲器① 128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash② 壽命: 10，000 次寫/ 擦除周期③ 具有獨立鎖定位、可選擇的啟動代碼區(qū)（4）通過片內(nèi)的啟動程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程① 4K字節(jié)的EEPROM② 4K 字節(jié)的內(nèi)部SRAM③ 多達(dá)64K 字節(jié)的優(yōu)化的外部存儲器空間④ 可以對鎖定位進(jìn)行編程以實現(xiàn)軟件加密⑤ 可以通過SPI 實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程（5）JTAG 接口（ 與IEEE 標(biāo)準(zhǔn)兼容）① 遵循JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能② 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試③ 通過JTAG 接口實現(xiàn)對Flash， EEPROM， 熔絲位和鎖定位的編程（6）外設(shè)特點① 兩個具有獨立的預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器② 兩個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數(shù)器③ 具有獨立預(yù)分頻器的實時時鐘計數(shù)器④ 兩路8 位PWM⑤ 6路分辨率可編程（2 到16 位）的PWM⑥ 輸出比較調(diào)制器⑦ 8路10 位ADC⑧ 面向字節(jié)的兩線接口⑨ 兩個可編程的串行USART⑩ 可工作于主機/ 從機模式的SPI 串行接口（7）特殊的處理器特點① 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測② 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC 振蕩器③ 片內(nèi)/ 片外中斷源④ 6種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及擴展的Standby 模式⑤ 可以通過軟件進(jìn)行選擇的時鐘頻率⑥ 通過熔絲位可以選擇ATmega103 兼容模式⑦ 全局上拉禁止功能ATmega128芯片有64個引腳，其中60個引腳具有I/O口功能，資源比較豐富，下面對ATmega128的各個引腳做簡單介紹：VCC：數(shù)字電路的電源。輸入輸出都使用同軸線連接，極大的避免了射頻干擾。 RD15HVF1功放電路設(shè)計，RR1R14為Q3柵極提供直流電壓VDS，是Q3溝道打開以保證正常工作。由波形圖可以觀測到：（1）輸出波形與輸入波形形狀完全一樣，幅值大概是輸入的6倍左右，結(jié)果與式210相符。(2) 2SC3356簡介2SC3356硅超高頻低噪聲功率管是一種基于N型外延層的晶體管。CCC1C16是耦合電容，交流信號經(jīng)耦合電容輸入輸出，隔離直流分量。這些雜波分量的幅度較小。輸出信號頻率的計算公式為： （26）從上式可以看出，頻率步進(jìn)最小可以達(dá)到 （27）這個設(shè)計中用5倍頻，算得是題目所要求的步進(jìn)量的3883倍。通常用頻率增量來表示頻率合成器的分辨率，DDS的最小分辨率為 （25）與PLL不同，DDS的輸出頻率可以瞬時地改變，即可以實現(xiàn)跳頻，這是DDS的一個突出優(yōu)點，用于掃頻測量和數(shù)字通訊中，十分方便。顯然選用RD15HVF1作為射頻功放管，比較容易滿足要求，故采用方案二。因此達(dá)不到本題驅(qū)動大功率功放的要求，故不采用此方案。缺點是運行速度不夠快，12個時鐘周期一條指令，如果用12MHz的晶振，執(zhí)行一條指令最快也要1us。這種方法不僅可以產(chǎn)生不同頻率的正弦波，而且可以控制波形的初始相位，還可以用DDS方法產(chǎn)生任意波形（AWG）。但是如果要實現(xiàn)題目中要求的1KHz至10MHz那么寬的頻率范圍，很難做到，或者實現(xiàn)起來系統(tǒng)體積太大，功耗很高，容易產(chǎn)生雜波，不易精確調(diào)節(jié)振蕩頻率。等離子體天線可以比常規(guī)天線設(shè)計更輕、體積更小。國內(nèi)，電子對抗期刊在1996年專門介紹了美國海軍實驗室實驗等離子天線的研究進(jìn)展。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。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。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。并且，可以用DA實現(xiàn)對電壓的程控，成本低廉。 控制器的選擇方案論證與比較方案一：采取FPGA或者CPLD控制。用該芯片來控制DDS，可以完美地實現(xiàn)系統(tǒng)的指標(biāo)性能要求。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。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖系統(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，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。頻率調(diào)諧和控制字以并行（8位）或串行加載格式載入AD9858。本題要求頻率按100Hz步進(jìn)，但實際上可以達(dá)到小于1Hz的步進(jìn)。具有高線性度（OIP3 =31dBm 900MHz）（注：OIP3是輸出3階截獲點，是衡量功放的線性度的指標(biāo)，兩個參數(shù)之間的差就是功放的增益，參數(shù)數(shù)值越高，線性度越好）。如果驅(qū)動級的增益不夠會導(dǎo)致對末級功率放大器的增益指標(biāo)要求更加苛刻。(3)AH101簡介AH101是中等功率增益塊提供了很好的動態(tài)范圍使用一個低成本的表面的包裝。 ~1GHz的范圍內(nèi)幅頻特性曲線非常平滑穩(wěn)定20dB。L2是大電感，做扼流圈使用，與CC9 、CC11一起構(gòu)成濾波電路，防止高頻信號干擾電源，減少電源紋波。所以求的增益A=6。復(fù)位發(fā)生時端口 為三態(tài)。因為所有的AVR指令為16位或32位，故FLASH 組織成64K x 16 的形式。ADC時鐘：ADC具有專門的時鐘。在本系統(tǒng)中由于需要下載到存儲器中，故采用ISP下載模式，：，晶振采用8MHz外接33pF電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，復(fù)位電路與89C52單片機不同，ATmega128采用的是低電平復(fù)位，在VCC和GND之間接一個開關(guān)二極管4148，起著保護(hù)電路的作用，當(dāng)按鍵按下時，ATmega128單片機會進(jìn)入復(fù)位，默認(rèn)狀態(tài)下復(fù)位端為高電平。（2）模塊結(jié)構(gòu)TLC2543具有11通道輸入接口，基于SPI通信方式對數(shù)據(jù)的寫入和輸出，其引腳圖如圖：圖1 TLC2543引腳結(jié)構(gòu)圖（3）工作原理以片選信號 CS的電平作為參考，它的工作過程可分為A/D轉(zhuǎn)換周期和I/O周期相互交替進(jìn)行的兩部分：①當(dāng)CS=1，A/D轉(zhuǎn)換周期此時TLC2543未被選通，其DATA OUT引腳顯高阻態(tài)，TLC2543被禁止。（3）引腳配置。建議使用英文版（2）設(shè)置COM口將USB插入電腦，如果是RS232接口的該步省略。由于頻譜分析儀最大的輸入功率為30 dBm。但接在其后的放大器效果最好的頻率范圍為390MHz~509MHz，很好地保證了系統(tǒng)在400MHz~500MHz內(nèi)的工作性能。為此我要感謝母校，感謝你為我?guī)磉@四年平常卻不平凡的大學(xué)生活，讓我充實的走過了這四年。感謝所有在這里認(rèn)識的人們，是你們讓我的生活不再單調(diào)。我的畢業(yè)設(shè)計題目是等離子體天線激勵源的設(shè)計與制作，這個題目涉及到的高頻程控控信號源、高頻程控放大器、高頻功放、A/D、D/A、液晶和單片機程序設(shè)計，對于這些模塊的設(shè)計制作，我自身基礎(chǔ)并不扎實，李圣老師幫我找了很多相關(guān)資料幫助我完成這次設(shè)計。剛開始做出初步方案，然后再實際設(shè)計中對初步方案又做了許多的調(diào)整，最終確定了現(xiàn)在系統(tǒng)的方案。PC軟件WINNWT4調(diào)試，首先連接好后把頻率值輸入軟件后，用示波器觀察輸出的波形和頻率是否正確。如果散熱片沒有充分接觸好，會導(dǎo)致放大器的結(jié)溫過高，從而使得放大器不能正常的工作。PC部分使用WinNWT4軟件控制NWT500產(chǎn)生任意想要的頻率。l 從DATA OUT輸出一個A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)以輸出數(shù)據(jù)長度為16位為例，設(shè)輸入數(shù)據(jù)D3D2=11，這是I/O周期要占用16個CLK，再設(shè)D1=0，從時序圖可知，A/D轉(zhuǎn)換的16個數(shù)據(jù)（包括前12位有效數(shù)據(jù)位和后4位補0位）將從D15位開始于第1個CLK時鐘同步地從DATA OUTA輸出。第6腳（E）為高電平有效的液晶使能端。有以下3個8位寄存器用于控制I/O端口的設(shè)置：端口方向控制寄存器DDRx，數(shù)據(jù)寄存器PORTx，輸入引腳寄存器PINx（5）定時器/計數(shù)器（T/C）ATmega128內(nèi)有四個定時器/計數(shù)器，其中包括8位的定時器/計數(shù)器0（T/C0）和定時器/計數(shù)器2（T/C2）、16位的定時器/計數(shù)器1（T/C1）和定時器/計數(shù)器3（T/C3）。I/O 時鐘還用于外部中斷模塊。在上電復(fù)位時保持PEN為低電平將使器件進(jìn)入SPI串行下載模式。通過將8 位RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個芯片內(nèi)， ATmega128 為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的方案。 電源接口采用穿針電容,具有非常好的高頻濾波效果。 、輸出15W、+。 ，可以看到輸入Vi=200mV時，輸出Vo=,增益 （210） 。射頻扼流圈對直流相當(dāng)于短路，對射頻信號相當(dāng)于開路防止射頻信號泄實際中一般用電感來代替射頻扼流圈能夠起到相同的作用。LL2是隔離電感和去耦電容C1C13，避免放大后的信號經(jīng)電源影響其他電路。④ D/A轉(zhuǎn)換器的各種非線性誤差形成的雜散頻率分量，其中包括諧波頻率分量，它們在N頻率處。振蕩源信號經(jīng)過4~20倍頻（可程序控制）后，作為系統(tǒng)時鐘。頻率控制字與輸出信號頻率成正比。綜合考慮本題頻帶和功率的要求，C1970的帶寬175MHz，最大功率只有5W，可見滿足不了本題500MHz的15W以上放大的要求。但LM317所能提供的功率較小且發(fā)熱大，即產(chǎn)生的功耗大。并且這種單片機的接口電路豐富。DDS或DDFS是Direct Digital Frequency Synthesis的簡稱，通常將此視為第三代頻率合成技術(shù)，它突破了前幾種頻率合成法的原理，從“相位”的概念出發(fā)進(jìn)行頻率合成。這種電路的特點是頻率穩(wěn)定性較好，并且很容易起振，電路簡單。③便于遠(yuǎn)程部署。Anderson等人對電磁波沿等離子體表面?zhèn)鞑ミM(jìn)行分析，等離子體天線可以接受、發(fā)射比等離子體頻率更低的信號，當(dāng)無激勵源時，其電性能消失，在實驗中發(fā)現(xiàn)等離子體本身的噪聲并不是一個大問題。關(guān)鍵詞：激勵源、壓控振蕩器、單片機、射頻功放、功率檢測 Abstract： To realize the high frequency munications plasma antenna drive source which frequency and power can both be adjusted,block design has been used in this system. RF signal is produced by the AD9858 is controled By buttons,the atmega128 singlechip controlis the DA so as to control voltage controlled amplifiers,then power adjustable can be the W amplifier driver stage circuit consists of high frequency transistor 2SC3356 and AH101,we can drive the final stage power amplifier which con