【正文】 鎖相式頻率合成器設(shè)計(jì) 25 參考文獻(xiàn) [1] 顧寶良 .通信電子線路 .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021:202— 214. [2] 曾興雯 .通信電子線路 .北京 :科學(xué)出版社 ,2021:359— 370. [3] 胡中豫 ,錢明祥 ,張秀權(quán) .140— 170MHz高集成度數(shù)字鎖相式頻率合成器及鎖相調(diào)頻的工程設(shè)計(jì) .軍事通信技術(shù) ,1987,23:50— 56. [4] 張厥盛 ,鄭繼禹 ,萬心平 .鎖相技術(shù) .西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,1994:142— 152. [5] 童詩(shī)白 ,華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第三版 .北京 :高等 教育出版社 ,2021:345— 363. [6] 黃智偉 .射頻電路設(shè)計(jì) .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021:187— 196. [7] 余利志 . 帶串口的鎖相環(huán)頻率合成器 MC145170的應(yīng)用 .電子產(chǎn)品世界 ,2021,8:93— 95. [8] 林秩盛 ,陳振暉 ,林宇 .MC1648 兩種基本型 VCO 的壓控特性和頻穩(wěn)性研究 .電訊技術(shù) ,2021,1:55— 58. [9] 常青 . 鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的模擬設(shè)計(jì) .電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào) ,2021,26(5):107— 109. [10] Sorin P. Voinigescu, A Scalable HighFrequency Noise Model for Bipolar Transistors with Application to Optimal Transistor Sizing for LowNoise Amplifier Design, IEEE JOURNAL OF SOLIDSTATE CIRCUITS, , , September 1997, — 1439. [11] Robert G. Meyer, William D. Mack, A 1GHz BiCMOS RF FrontEnd IC, IEEE JOURNAL OF SOLIDSTATE CIRCUIT, , , MARCH 1994, — 355 。 是 馬老師用行動(dòng)詮釋了 “稱職 ”二字 。在 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，從收集文獻(xiàn)資料到幫助我們找到所有能利用的書刊、光盤和電子版教材，馬老師真的花費(fèi)了很多時(shí)間和心思在 幫助 學(xué)生上面。感謝馬老師對(duì)學(xué)生 的關(guān)心以及愛護(hù)，無論課堂教學(xué)工作有多忙，對(duì)于每周檢查兩次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度 的工作 ，她從不含糊。 在這里，我要由衷地感謝我的指導(dǎo)老師 —馬牧燕老師。我在這里想感謝所有幫助過我的老師和同學(xué)，大學(xué)四年的時(shí)間里讓我成長(zhǎng)了很多，也成熟了很多。 經(jīng)過本次設(shè)計(jì)， 有了一定的電路設(shè)計(jì)和調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以后的再次的電路設(shè)計(jì)打下了很好的基礎(chǔ)。具體到每一級(jí)電路的設(shè)計(jì)，都能找到比較成熟的典型的電路，但要把這些模塊集合在一起，共同完成一個(gè)任務(wù)時(shí)，則要考慮級(jí)聯(lián)間的關(guān)聯(lián)性。 本次設(shè)計(jì)， 對(duì)自己動(dòng)手能力有了很大的提高。 經(jīng)過對(duì)軟件和硬件電路的聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)頻率的精確輸出。 最重要是鍛煉了自身刻苦鉆研，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的實(shí)際動(dòng)手能力。 經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的軟件設(shè)計(jì)與軟 件調(diào)試過程，掌握了軟件的調(diào)試方法及軟件源代碼編寫的注意事項(xiàng)。但是，電路本身的一些局限性或是考慮不周的方面，以及各模塊之間的連接所產(chǎn)生的問題，都進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，也取得了較為明顯的效果。經(jīng)過前期的理論分析 ，得出理論值。焊接的好壞直接導(dǎo)致了電路的運(yùn)行狀況，必須保證每個(gè)焊點(diǎn)的可靠性，這為之后電路的調(diào)試打下了良好的基礎(chǔ)。每一個(gè)元器件的安 放，每一根導(dǎo)線的連接，每個(gè)模塊放置以至整體電路的布局，進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃。 在布板的過程中，需要考慮各級(jí)之間的連接關(guān)系，地線和電源 線尤為重要，因?yàn)檫@些引線在高頻電路中都會(huì)成為引入噪聲干擾的因素。 確定一套完整的設(shè)計(jì)方案，并畫出相應(yīng)的 電路圖，其中各元器件參數(shù)的選定由對(duì)應(yīng)的指標(biāo)決定。 對(duì)整個(gè)電路的信號(hào)流程進(jìn)行推導(dǎo)，掌握每一級(jí)的輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。在工作量上，很大一部分的工作量花在了鎖相技術(shù)的學(xué)習(xí)研究和 硬件電路的調(diào)試。 如果對(duì)該電路板進(jìn)行 合理布局，甚至是進(jìn)行單獨(dú)的電路板設(shè)計(jì)，都能對(duì)噪聲干擾有很好的抑制。當(dāng)由 MC145170搭建的頻率合成器連接到鎖相環(huán)電路上時(shí)，鎖相環(huán)電路輸出的信號(hào)所包含的噪聲干擾以及地線耦合進(jìn)來的 高頻噪聲，都嚴(yán)重影響了頻率合成的輸出電壓，導(dǎo)致直流信號(hào)被噪聲淹沒，從而對(duì)本次的設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。相反， 低通濾波器的設(shè)計(jì)和調(diào)試都是比較成功的。而正是由于這些不規(guī)范的引線，從而使電路產(chǎn)生出了噪聲干擾。正是由于這些電源線和地線，噪聲引入到了電路。在設(shè)計(jì)的過程中，遇到的最主要的問題就是噪聲的干擾。 鎖相式頻率合成器設(shè)計(jì) 21 4． 2 單片機(jī)控制部分主要程序模塊的處理流程圖 N Y N Y 圖 主程序流程圖 開始 初始化芯片 載入初值 f = fv 有鍵按下 掃描按鍵 N++ N 無操作 f = fr 結(jié)束 鎖相式頻率合成器設(shè)計(jì) 22 第五章 調(diào)試 中遇到的主要問題 本次設(shè)計(jì)所處理的是高頻信號(hào)， 高頻信號(hào)易受到電路寄生噪聲的干擾，因此，對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)有著較高的要求。 89C51通過累加的方式改變送入 N寄存器的數(shù)值來調(diào)節(jié)頻率 的大小。本次設(shè)計(jì)則是采用的 10MHz的外部晶振。通過 89C51單片機(jī)向 C寄存器寫入控制字，用于 MC145170工作狀態(tài)的控制。當(dāng) TL0中的計(jì)數(shù)值發(fā)生溢出時(shí) , TF0被置位 ,TH0中的重載值被重新裝入到 TL0,這時(shí)只需將 TF0軟件清零可重新計(jì)數(shù)。TL0和 TH0中裝入初值 ,其中 TL0保持計(jì)數(shù)值 ,而 TH0保持重載值。選擇 T0作定時(shí)器 ,采用自動(dòng)重裝方式 ,即 TMOD=0x02。 掃頻時(shí)要用到定時(shí)器。 MC145170的串行接口是 SPI方式的 ,而 C89C51單片機(jī)內(nèi)部的全雙工 UART不支持移位寄存器方式 ,因此可采用 I/O端口虛擬移位寄存器方式。 鎖相式頻率合成器設(shè)計(jì) 20 第四章 單片機(jī)控制部分 4． 1 單片機(jī)控制的原理 整個(gè)控制系統(tǒng)由 PC主機(jī) ,USB 轉(zhuǎn) JTAG協(xié)議的 UEC2適配器和單片機(jī) C89C51組成 ,并通過集成開發(fā)環(huán)境軟件 Keil進(jìn)行在系統(tǒng)調(diào)試 ,以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。測(cè)得頻率合成器的輸入輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)如表 。當(dāng)輸入頻率達(dá)到20MHz的時(shí)候，輸出方波占空比也相應(yīng)增大至 7/8。當(dāng)輸入信號(hào)頻率為 5MHz時(shí)，輸出信號(hào)為一方波，其占空比為 1/20。由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)幅值 1V的正弦信號(hào)。 3． 3 頻率合成器的調(diào)試 及結(jié)果分析 供給 MC145170 ，輸入信號(hào)通過一個(gè) 470pF的電容接到 4引腳進(jìn)入芯片。 表 低通濾波器幅頻特性表 fin/Hz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uout/V fin/Hz 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Uout/V fin/Hz 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Uout/V fin/Hz 190 200 300 400 500 600 700 800 900 Uout/V 2． 3 fin/KHz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uout/V fin/KHz 10 Uout/V 鎖相式頻率合成器設(shè)計(jì) 18 圖 低通濾波器幅頻特性曲線 由表 ，低通濾波器在輸入信號(hào)頻率達(dá)到 140Hz時(shí)，輸出信號(hào)幅值下降 3dB，即該低通濾波器的截止頻率為 140Hz。 經(jīng)聯(lián)級(jí)調(diào)試，該濾波器的帶寬在 140Hz左右，為比較理想的低通濾波器。由于低通濾波器的截止頻率較理想，故對(duì)信號(hào)的 放大也可由此反相器來完成，即反饋電阻設(shè)計(jì)為電位器。再經(jīng)低通濾波器后，輸出即為一直流電壓。由于低通濾波器的輸出是壓控振蕩器的輸入，壓控振蕩器的控制電壓應(yīng)為直流電壓，而低通濾波器輸入正弦波輸出就為正弦波，因此， 需將正弦波進(jìn)行整流處理。當(dāng)輸入正弦波的頻率增大至 140Hz時(shí)，輸出正弦波的幅值為 ，即下降 3dB，因此，此低通濾波器的截止頻率為 140Hz，帶寬較窄 ，滿足本次設(shè)計(jì)窄帶的要求。調(diào)節(jié)電位器，使輸出正弦波幅值為 10V，頻率不變?yōu)?Hz。 15V工作電壓下 ，輸入端接入由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的幅值 1V頻率 1Hz的正弦波，輸出端接示波器管產(chǎn)輸出波形。此壓控振蕩器設(shè)計(jì)的不太理想，未能達(dá)到預(yù)計(jì) 指標(biāo) ， 其主要原因是變?nèi)荻O管的結(jié)電容偏大。