【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 9850有40位控制字，32位用于頻率控制(低32位)，5位用于相位控制，1位用于電源休眠(Powerdown)控制，2位用于選擇工作方式。這40位控制字可通過(guò)并行或串行方式輸入到AD9850。在并行裝入方式中，通過(guò)8位總線D0—D7將數(shù)據(jù)輸入到寄存器，在WCLK的上升沿裝入8位數(shù)據(jù)，并把指針指向下一個(gè)輸入寄存器，在重復(fù)5次之后再在FQUD上升沿把40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器(更新DDS輸出頻率和相位)，同時(shí)把地址指針復(fù)位到第一個(gè)輸入寄存器。AD9850的復(fù)位(RESET)信號(hào)為高電平有效，且脈沖寬度不小于5個(gè)參考時(shí)鐘周期。AD9850的參考時(shí)鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率(單片機(jī)AT89S51，一般使用12M晶振)，因此AD9850的復(fù)位(RESET)端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。單片機(jī)與AD9850的接口既可采用并行方式，也可采用串行方式，但為了充分發(fā)揮芯片的高速性能，應(yīng)在單片機(jī)資源允許的情況下盡可能選擇并行方式。I/O方式的并行接口電路比較簡(jiǎn)單，但占用單片機(jī)資源相對(duì)較多，圖37是I/O方式并行接口的電路圖，AD9850的數(shù)據(jù)線D0～D7與P1口相連，(10引腳)(11)引腳相連，所有的時(shí)序關(guān)系均可通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)。 圖37 I/O方式并行接口電路圖 將DDS控制字從高至低存放于30H至34H中，發(fā)送控制字的匯編程序如下： MOV R0， 05HMOV R1， 30H DD: MOV P1， @R1 SETB CLR INC R1 DJNZ R0， DD SETB CLR END 在程序中，每將一字節(jié)的數(shù)據(jù)送到P1口后，(WCLK)置高。在其上升沿，AD9850接收與P1口相連的數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)備下一字節(jié)的發(fā)送，連續(xù)發(fā)送5個(gè)字節(jié)后，(FQUD)再次置高，以使AD9850根據(jù)剛輸入的控制字更改頻率和相位輸出。，準(zhǔn)備下一組發(fā)送。、當(dāng)被占用時(shí)，WCLK和FQUD引腳也可與其它I/O腳相連，這時(shí)需要修改相應(yīng)的發(fā)送程序[24]。在本設(shè)計(jì)中使用C語(yǔ)言編程，控制函數(shù)的程序如下。//定義端口號(hào)sbit ad9850_w_clk=P2^2；//sbit ad9850_fq_up=P2^1；//sbit ad9850_rest=P2^0；//sbit ad9850_bit_data=P1^7；////P1為默認(rèn)的8位數(shù)據(jù)口//向ad9850中寫命令與數(shù)據(jù)(并口)void ad9850_wr_parrel(unsigned char w0，double frequence){ unsigned char w； long int y； double x；//計(jì)算頻率的HEX值 x=4294967295/125；//適合125M晶振 frequence=frequence/1000000； frequence=frequence*x； y=frequence；//寫w0數(shù)據(jù) w=w0； P1=w； //w0 ad9850_w_clk=1； ad9850_w_clk=0；//寫w1數(shù)據(jù) w=(y24)； P1=w； //w1 ad9850_w_clk=1； ad9850_w_clk=0；//寫w2數(shù)據(jù) w=(y16)； P1=w； //w2 ad9850_w_clk=1； ad9850_w_clk=0；//寫w3數(shù)據(jù)w=(y8)；P1=w； //w3ad9850_w_clk=1；ad9850_w_clk=0；//寫w4數(shù)據(jù)w=(y=0)；P1=w； //w4ad9850_w_clk=1；ad9850_w_clk=0；//移入始能ad9850_fq_up=1；ad9850_fq_up=0；}本設(shè)計(jì)中，AD9850模塊與單片機(jī)連接電路如下所示。其中串行模式下，AD9850的Q7，W_CLK,RESET,，。AD9850產(chǎn)生的信號(hào)如下所示：圖38 示波器顯示AD9850模塊產(chǎn)生的正弦波經(jīng)觀測(cè)，f=，Vpp=。b) 晶體振蕩器 我們常說(shuō)的晶體振蕩器(CrystalosciUator),實(shí)際上是一個(gè)以石英晶體控制的振蕩器,一般都稱為晶體振蕩器。由于石英晶體串聯(lián)諧振的時(shí)候有很高的Q值,所以其組成的晶體振蕩器有很高的穩(wěn)定性。而且隨著現(xiàn)代通信的發(fā)展,各個(gè)頻道之間頻率帶寬的限制,信號(hào)的頻率漂移對(duì)發(fā)射和接受的影響,對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定系提高了要求,而晶體振蕩器正好能滿足這些要求。所以在現(xiàn)代的通信系統(tǒng)中,晶體振蕩器得到了很好的發(fā)展[15]。 石英晶體由于其固有的機(jī)械諧振頻率,所以具有穩(wěn)定的固有頻率,并且諧振時(shí)候會(huì)有很高的諧振值,在串聯(lián)的時(shí)候Q值會(huì)高達(dá)10179。～10?,而且成本低,可以大規(guī)模的生產(chǎn),所以能大規(guī)模的應(yīng)用。圖39 克拉潑晶體振蕩器，與三極管9018構(gòu)成考必茲振蕩器的派生電路(克拉潑振蕩器)，晶振相當(dāng)于電感。收發(fā)時(shí)一直保持振蕩。接收時(shí)有1mW左右的振蕩信號(hào)泄漏。具體電路如上圖所示，利用晶體的高Q和很低的C可以獲得很高的頻穩(wěn)度。fosc= (式31)是晶體作為介質(zhì)的靜態(tài)電容，一般為幾十pF，較大。是和晶體兩端并聯(lián)的外電路各電容的等效值，即根據(jù)產(chǎn)品要求的負(fù)載電容。在實(shí)際應(yīng)用中一般需要加入微調(diào)電容用以微調(diào)回路的諧振頻率，保證電路工作在晶體外殼上所標(biāo)注的標(biāo)稱頻率上。利用與晶振并聯(lián)的電容之間作為抽頭。這里取100pF～500pF都可，要求電源電壓9V時(shí)輸出功率20mW以上。該電路的本振頻率由晶振決定，三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)由R1和R2決定。此處的三極管只要是NPN型，放大倍數(shù)在100～200皆可，此處選9018三極管。三極管9018參數(shù)：?T =400MHz；223。≥70；NPN型通用；額壓：20V；Icm=60mA；小功率。設(shè)置靜態(tài)參考點(diǎn)：Ic=4mA(小功率),223。=150，Uce==9=；Re=(VccUce)/Ic=()/=460，取標(biāo)準(zhǔn)值470；UR2=IcRe+Vbe=470+=。UR1=VccUR2=；R1=UR1/(10Ic/150)=27K(測(cè)試為達(dá)到最大輸出電壓增益，取47K)；理論上該振蕩器輸出功率20mW以上。此外，若在晶振上串聯(lián)變?nèi)荻O管，可以構(gòu)成電壓控制型晶體振蕩器。本設(shè)計(jì)中晶振部分采用串聯(lián)了一個(gè)1N4148二極管，通過(guò)電鍵控制收發(fā)，可以控制二極管的電壓和電容，達(dá)到微調(diào)晶振頻率的目的。該晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)如下如所示：圖310 示波器顯示晶體振蕩器產(chǎn)生的波形經(jīng)觀測(cè)，波形略有失真，f=，Vpp=。 功率放大器的設(shè)計(jì)在接收機(jī)中接受到的弱信號(hào)后，用小信號(hào)放大器放大，然后我們用耳機(jī)或者喇叭就能聽(tīng)得到聲音，或者放大到我們可以應(yīng)用的信號(hào)。在發(fā)射機(jī)中，把信號(hào)用功率放大器放大，使得有足夠多的能量輸入天線，這樣才能傳播到更遠(yuǎn)的距離。所以，放大器是高頻制作和實(shí)驗(yàn)的重心。(一)功率放大器的基礎(chǔ)高頻放大器是無(wú)線電路中發(fā)射設(shè)備一個(gè)很重要的組成部分，如果信號(hào)能夠有效的進(jìn)行遠(yuǎn)距離發(fā)送和接受，在發(fā)射電路中一定要有足夠大的發(fā)射功率。在發(fā)射模塊中，振蕩器產(chǎn)生的高頻振蕩頻率一般都是比較小，所以要進(jìn)行有效的發(fā)送，一般要經(jīng)過(guò)前置的緩沖級(jí)，中間的放大級(jí)，和后級(jí)的功率輸出級(jí)這幾個(gè)部分。只有這樣才能反饋到后面的天線輻射上去。高頻的功率放大器一般要滿足以下幾個(gè)要點(diǎn)：功率輸出要足夠大，效率要足夠的高，非線性失真小和頻率的帶寬要滿足設(shè)計(jì)的要求等[16]。在放大器的設(shè)計(jì)中，高頻放大器和低頻放大器設(shè)計(jì)要求有很大的差別。首先是工作頻率和相對(duì)的帶寬要求差別比較大。一般情況下，低頻放大器工作在20～20000hz的頻率上，頻率的帶寬相對(duì)比較寬，一般是用純電阻作為負(fù)載。高頻諧振功率放大器具有選頻作用，所以后面一般跟著帶通濾波器，帶寬相對(duì)低頻的放大器比較窄。其次，低頻功率放大器主要對(duì)輸出功率Po要求比較高，電路工作在B類，A類，或者AB類工作狀態(tài)。高頻功率放大器后面跟濾波器，要求輸出功率高的同時(shí)要求放大器的效率比較高，所以一般工作在D類，E類工作狀態(tài)。所以放大器的分析參數(shù)也有所不同，低頻放大器可以按照線性放大電路的分析方法進(jìn)行分析和計(jì)算。而高頻放大器工作在C、D、E類放大狀態(tài)，因此要采用非線性的分析方法進(jìn)行分析。(二)功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo) 功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)包括：輸出功率、功率增益、噪聲系數(shù)、工作效率、互調(diào)失真、輸入/輸出電壓駐波比、工作電壓和電流等。 輸出功率：功率放大器輸出功率的大小，單位為dBm。 功率增益：功率放大器在正常工作狀態(tài)下，輸出功率與輸入功率的比值，單位為dB。 噪聲系數(shù)：輸入信噪比與輸出信噪比的比值。通常放大器的噪聲系數(shù)(NF)由噪聲溫度(T)來(lái)表示 T=(NF1)T? (式32)其中T?為絕對(duì)溫度(290186。)。 工作效率：就是功率放大器所消耗的直流功率與功率放大器輸出功率的比值。駐波比：主要是表示阻抗匹配的程度。例如電壓駐波比如下表示 VSWR=1+|Γ|1|Γ| (式33) Γ=ZZoZ+Zo (式34)Z為放大器輸出端阻抗，Z0為輸入端阻抗。當(dāng)兩個(gè)阻抗數(shù)值一樣時(shí)，即達(dá)到完全匹配，反射系數(shù)Γ等于0，駐波比為1。這是一種理想的狀況，實(shí)際上總存在反射，所以駐波比總是大于1的。(三) 工作狀態(tài)的選擇問(wèn)題由于要提高放大器的轉(zhuǎn)換效率，就要降低放大器的功率損耗，提高放大器的輸出功率。對(duì)于晶體管功率放大器，可根據(jù)晶體管集電極電流的導(dǎo)通角的不同，將功率放大器分為A類，B類，C類，D類，E類等不同的放大器。其中A類放大器的效率最低，B類比A類的轉(zhuǎn)換效率要高，同理工作在C類，比A類B類都要高，晶體管集電極功率的公式為 (式35) 從上式中可以看出，如果增加的時(shí)候，降低，反之增加降低都可以使值降低。當(dāng)導(dǎo)通的時(shí)間降低的時(shí)候，的值也會(huì)減少。要滿足上面的這種電壓和電流的相對(duì)關(guān)系，功率放大器最好工作在C類，或者D類，E類放大器狀態(tài)。由于功率放大器(特別是輸出級(jí))都是大信號(hào)狀態(tài)下工作，所以放大器都是工作在非線性狀態(tài)，使放大器輸出的信號(hào)波形產(chǎn)生各種失真，尤其是非線性失真。然而它的工作頻率很高，相對(duì)頻帶較窄，因此高頻功率放大器常常采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。通過(guò)選頻回路的濾波作用，從放大器輸出失真波形中，選出與輸入信號(hào)相同的頻率的基波分量，使輸出的信號(hào)波形幾乎不失真或者失真很小[16]。高頻功率放大器按照工作頻率的寬窄，可以分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。窄帶高頻功率放大器以調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)作為輸出網(wǎng)絡(luò)，或者匹配網(wǎng)絡(luò)，所以稱為調(diào)諧式功率放大器，而寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或?qū)拵ヅ潆娐贰?四) 本設(shè)計(jì)中的功率放大電路電路圖如圖311下所示圖311 功率放大器電路圖311是一個(gè)小功率C類放大器，C類功率放大器被設(shè)置成高增益開關(guān)，此時(shí)小的輸入信號(hào)就可以讓管子迅速導(dǎo)電和關(guān)斷，減小了管子的功率損耗，PDISS=ICVCE。IC或者ICE大部分時(shí)間接近于零，管子只在幾分之一的信號(hào)周期內(nèi)有電流流過(guò)，在20%～30%甚至更小。C類放大效率高，能夠產(chǎn)生更多的功率，但信號(hào)卻嚴(yán)重失真，變成了一連串脈沖信號(hào)，故此放大器只適用于不需要線性還原輸入信號(hào)的場(chǎng)合，如本設(shè)計(jì)的CW模式。為了產(chǎn)生有效的信號(hào)，需要把晶體振蕩器產(chǎn)生的輸出信號(hào)放大至少10倍，達(dá)到1/3W或1/4W左右，本設(shè)計(jì)中采用8050三極管，因?yàn)樗?00Mhz的增益帶寬積和625mW的耗散功率[17]。本電路中沒(méi)有偏置電阻，因?yàn)檩斎胄盘?hào)僅在信號(hào)波峰使管子導(dǎo)電。C類功率放大器的功率增益為(VCCVE)178。/(2PINRL)。在增益為10的情況下，假設(shè)發(fā)射極兩端電壓約為1V,那么RL=8178。/(210)=160Ω。集電極沒(méi)有使用電阻，而是使用高頻扼