【正文】 統(tǒng)控制和復(fù)位、I/O端口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等。在上電復(fù)位時(shí)保持PEN為低電平將使器件進(jìn)入SPI串行下載模式。AREF：AREF 為ADC 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。AVCC：AVCC為端口F以及ADC轉(zhuǎn)換器的電源，需要與VCC相連接，即使沒有使用ADC也應(yīng)該如此。XTAL1：反向振蕩器放大器及片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入。RESET：復(fù)位輸入引腳。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口 為三態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 GND：接地。通過將8 位RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個(gè)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。片內(nèi) ISP Flash 可以通過SPI 接口、通用編程器，或引導(dǎo)程序多次編程。 ATmega128單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，本小節(jié)主要講ATmega128單片機(jī)的內(nèi)部資源、工作原理和硬件電路設(shè)計(jì)等。 ，可以看到XWM1的讀數(shù)為0W。，其中XWM1和XWM2為功率計(jì)，XMM1為電壓表，XMM2為電流表。所以求的增益A=6。 RD15HVF1功放直流等效電路，輸入信號(hào)為450MHz，1V的射頻信號(hào)。板上可有散熱槽，可安裝散熱片，保證功放管正常工作。 電源接口采用穿針電容,具有非常好的高頻濾波效果。布局也采用直線布局法，信號(hào)線避免走彎線，減小了電磁輻射損耗。 RD15HVF1功放電路為原理圖添加好與實(shí)際器件匹配的封裝后生成PCB圖。CC12同RR1R12為Q3輸入阻抗匹配，C12同時(shí)還擔(dān)任輸入耦合的作用。78L09使電源電壓降到9V，再通過電阻調(diào)節(jié)提供柵極電壓，避免全部使用電阻分壓產(chǎn)生大量能量損耗，并能提供更平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)電壓。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(hào)干擾電源，減少電源紋波。LL2在直流通路中相當(dāng)于短路為Q3漏極與源極之間直接提供電源電壓。通過調(diào)節(jié)R13可以調(diào)節(jié)VDS，從而改變靜態(tài)工作點(diǎn)。 、輸出15W、+。RD15HVF1 RD15HVF1阻抗圓圖所示， RD15HVF1輸入輸出阻抗圓圖取其在f=520MHz和f=。但同時(shí)對(duì)輸入功率也要求也比較高，（輸入輸阻抗都為50Ω時(shí)），所以輸入級(jí)要加功放驅(qū)動(dòng)級(jí)。故可求得輸入阻抗， （211） RD15HVF1簡介RD15HVF1是一款MOS FET型晶體管，它主要是為超高頻、甚高頻功率放大。 在電路中加入電壓表、電流表和功率計(jì)測(cè)電路的輸入阻抗和功率。 ~1GHz的范圍內(nèi)幅頻特性曲線非常平滑穩(wěn)定20dB。（2）輸出與輸入波形的相位相差剛好180度。 ，可以看到輸入Vi=200mV時(shí)，輸出Vo=,增益 （210） 。 驅(qū)動(dòng)級(jí)電路仿真為了進(jìn)一步研究功放驅(qū)動(dòng)電路的增益、頻響特性、相頻特性、輸出失真情況、功率、輸入阻抗等參數(shù)，對(duì)功放驅(qū)動(dòng)級(jí)電路進(jìn)行仿真。 ，用作驅(qū)動(dòng)RF功放，采用100pF電容作為輸入輸出耦合電容，56pF、470uF的電感作為扼流電感?？梢娖涔ぷ黝l率范圍501500MHz 。優(yōu)越的散熱設(shè)計(jì)使它的OIP3達(dá)到+ 45dBm工作在溫度為+ 85℃時(shí)。(3)AH101簡介AH101是中等功率增益塊提供了很好的動(dòng)態(tài)范圍使用一個(gè)低成本的表面的包裝。 一般參數(shù)：類別：NPN硅通用晶體管；集電極發(fā)射極電壓VCEO：1 2V； 集電極基極電壓VCBO:20V；發(fā)射極基極電壓VEBO: ；集電極直流電流IC:100mA ；總耗散功率（TA=25℃）Ptot:225mW ；工作結(jié)溫Tj:150℃；貯存溫度Tstg:65~150℃；極性：NPN型 ；結(jié)構(gòu)：擴(kuò)散型； 材料：硅（Si）；封裝材料：塑料封裝。具有高功率增益、低噪聲特性、大動(dòng)態(tài)范圍和理想的電流特性。射頻扼流圈對(duì)直流相當(dāng)于短路，對(duì)射頻信號(hào)相當(dāng)于開路防止射頻信號(hào)泄實(shí)際中一般用電感來代替射頻扼流圈能夠起到相同的作用。良好的直流偏置設(shè)計(jì)目標(biāo)是選擇適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，并在晶體管參數(shù)和溫度變化的范圍內(nèi)，保持靜態(tài)工作點(diǎn)的恒定。本設(shè)計(jì)采用技術(shù)參數(shù)給定的第一級(jí)射極跟隨器器（Vb=，Ve=738mV），第二級(jí)放大器（n=9 V，d=200mA）。 。由以上敘述可以看出系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)級(jí)功率放大器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作為整個(gè)功放系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)級(jí)，其好壞直接決定了整個(gè)功放系統(tǒng)的性能。如果驅(qū)動(dòng)級(jí)的增益不夠會(huì)導(dǎo)致對(duì)末級(jí)功率放大器的增益指標(biāo)要求更加苛刻。 驅(qū)動(dòng)級(jí)電路驅(qū)動(dòng)級(jí)功放位于壓控振蕩器和末級(jí)功放之間。 ADL5330的電路原理圖本題所采用的功放電路由四級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)由1個(gè)2SC3356構(gòu)成的射級(jí)跟隨器，第二級(jí)由2SC3356構(gòu)成的共射級(jí)放大器，第三級(jí)是由高頻管AH101構(gòu)成的射頻放大，第四級(jí)是壓控放大器，最后一級(jí)是由射頻MOSFET功率晶體管RD15HVF1構(gòu)成的大功率功放。LL2是隔離電感和去耦電容C1C13，避免放大后的信號(hào)經(jīng)電源影響其他電路。本電路采用單端輸入輸出，即PP5接地。由這些數(shù)據(jù)，便可以確定增益控制電壓VGain與增益Gain的關(guān)系，從而建立起D/A數(shù)據(jù)與增益的關(guān)系。增益寬范圍為?34dB至+ 22 dB（工作在900MHz時(shí)），增益控制精度20 mV /dB。其輸入阻抗和輸出阻抗都為50Ω。具有高線性度（OIP3 =31dBm 900MHz）（注：OIP3是輸出3階截獲點(diǎn)，是衡量功放的線性度的指標(biāo)，兩個(gè)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）。 壓控放大器 ADL5330簡介ADL5330是工作頻率為10Hz至3GHz的壓控放大/衰減器。⑤ 其他雜散分量，包括時(shí)鐘泄漏，時(shí)鐘相位噪聲的影響等。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?cè)贜頻率處。這是由正弦波的ROM表樣點(diǎn)數(shù)有限而造成的。② D/A的字寬決定了它的分辨率，它所決定的雜散噪聲分量，滿量程時(shí)，對(duì)信號(hào)的信噪比影響可表示為 S/D+N=+ dB （29）其中B為D/A的字寬，所用的DDS有10位的D/A，信噪比可達(dá)到60dB以上。DDS信號(hào)是由正弦波的離散采樣值的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為階梯形的模擬波形的。(3) 失真與雜波：可用輸出頻率的正弦波能量與其他各種頻率成分的比值來描述。本題要求頻率按100Hz步進(jìn)，但實(shí)際上可以達(dá)到小于1Hz的步進(jìn)。(2) 頻率的值的精度，決定于DDS的相位分辨率。如果已知輸出頻率，可以由下式算得控制字： （28） 信號(hào)質(zhì)量(1) 頻率穩(wěn)定度，等同于其時(shí)鈡信號(hào)的穩(wěn)定度。振蕩源信號(hào)經(jīng)過4~20倍頻（可程序控制）后，作為系統(tǒng)時(shí)鐘。系統(tǒng)要求產(chǎn)生400MHz到500MHz的頻率范圍，頻率步進(jìn)為100kHz，可知，用該芯片可以很好地實(shí)現(xiàn)。C工業(yè)溫度范圍。AD9858的額定工作溫度范圍為–40176。此外還提供一個(gè)片內(nèi)模擬混頻器，適合同時(shí)擁有DDS、PLL和混頻器的應(yīng)用，如頻率轉(zhuǎn)換環(huán)路、調(diào)諧器等。頻率調(diào)諧和控制字以并行（8位）或串行加載格式載入AD9858。該器件采用先進(jìn)的DDS技術(shù)，內(nèi)置一個(gè)高速、高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成數(shù)字可編程的完整高頻合成器，能夠產(chǎn)生最高500+MHz的頻率捷變模擬輸出正弦波。 AD9858的簡介信號(hào)波形產(chǎn)生部分，采用了專用DDS芯片AD9858。頻率控制字與輸出信號(hào)頻率成正比。相位寄存器每經(jīng)過2N/M 個(gè) fc 時(shí)鐘后回到初始狀態(tài)，相應(yīng)地正弦查詢表經(jīng)過一個(gè)循環(huán)回到初始位置，整個(gè)DDS系統(tǒng)輸出一個(gè)正弦波。正弦查詢表包含一個(gè)周期正弦波的數(shù)字幅度信息，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波中 0~360o 范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。設(shè)相位累加器的位寬為2N， sin表的大小為2p，累加器的高P位用于尋址sin表，時(shí)鐘Clock的頻率為fc， 若累加器按步進(jìn)為1地累加直至溢出一遍的頻率為 （21） 正弦輸出的DDS原理圖若以M點(diǎn)為步長，產(chǎn)生的信號(hào)頻率為 （22）M稱為頻率控制字。步長即為對(duì)數(shù)字波形查表的相位增量，由累加器對(duì)相位增量進(jìn)行累加，累加器的值作為查表地址。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(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，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(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。末級(jí)由衰減器、功率檢測(cè)模塊和TLC2543A/D模塊檢測(cè)功率并將功率值提供給單片機(jī)。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 綜合上述方案，經(jīng)過認(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壓控放大器來調(diào)節(jié)功率。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。當(dāng)Vdd=，f=520MHz時(shí)Pout15W，Gp7dB，最大功率可達(dá)40W，效率大于50%?？梢娖涔β屎皖l帶遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足本題的要求。方案一：采用三極管功放管C1970C1970是常用的射頻發(fā)射管，帶寬175MHz，最大功率5W，最大電源電壓40V。開關(guān)電源可以提供更高的功率，注意滿足本題的要求，且功耗更低。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。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。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。但LM317所能提供的功率較小且發(fā)熱大，即產(chǎn)生的功耗大。 電源方案論證與選擇方案一：采用線性可調(diào)電源LM317LM317是可調(diào)節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器，此穩(wěn)壓器非常易于使用。此外考慮到設(shè)計(jì)成本，應(yīng)選擇一款性價(jià)比較高的主控。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。8位的ATmega128共64只管腳，53個(gè)可承受5V電壓的I/O口，128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（ 具有在寫的過程中還可以讀的能力，即RWW）、4K 字節(jié)的EEPROM、4K 字節(jié)的SRAM、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、4 個(gè)靈活的具有比較模式和PWM 功能的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器（T/C）、兩個(gè)USART、面向字節(jié)的兩線接口TWI、8 通道10 位ADC（ 具有可選的可編程增益）、具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器、SPI 串行端口、以及六種可以通過軟件選擇的省電模式，理想的低功耗工作模式更能起到節(jié)電的作用。用該芯片來控制DDS，可以完美地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的指標(biāo)性能要求。它具有與8051兼容的內(nèi)核，12個(gè)中斷源、2個(gè)優(yōu)先級(jí)、雙數(shù)據(jù)指針、擴(kuò)展的11位堆棧指針。因此不適合高速的控制。并且這種單片機(jī)的接口電路豐富。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。這個(gè)方案特別適用于大型、高速、復(fù)雜系統(tǒng)的控制，但是本系統(tǒng)中，考慮到成本和制作難易程度，沒有采用這個(gè)方案。但是一般來說，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。采用大規(guī)模的可編程器件來完成系統(tǒng)的控制是一種很不錯(cuò)的解決方案，它具有體積小、改動(dòng)靈活的特點(diǎn)。 控制器的選擇方案論證與比較方案一：采取FPGA或者CPLD控制。同時(shí)使用WinNWT4軟件來控制參數(shù)簡單方便，可產(chǎn)生高精度500MHz以內(nèi)的射頻信號(hào)，能夠滿足本題中的信號(hào)穩(wěn)定度和精度的要求，故選用此方案。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。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。因此也不采用這種方案。因此可以考慮用多個(gè)PLL進(jìn)行分段鎖定。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）， 所示。方案三：利用鎖相環(huán)進(jìn)（PLL）行間接頻率合成。并且，可以用DA實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的程控，成本低廉。壓控振蕩器（又稱為VCO或V/F轉(zhuǎn)換電路）產(chǎn)生的波形的振蕩頻率與它的控制電壓成正比，因此，調(diào)節(jié)可變電阻或可變電容可以調(diào)節(jié)波形發(fā)生電路的振蕩頻率。因此該方案在設(shè)計(jì)之中不予考慮。這種電路的特點(diǎn)是頻率穩(wěn)定性較好，并且很容易起振，電路簡單。方案一：利用RC、LC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生振蕩信號(hào)。綜合各方面考慮，可以把這個(gè)系統(tǒng)分為幾個(gè)子模塊：信號(hào)源部分、控制處理部分、可控增益放大器、輸大功率射頻功放和功率檢測(cè)部分。 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)。1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)制作一個(gè)等離子體天線激勵(lì)源。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。這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)將使等離子天線技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，如用于海軍水面艦與潛艇雷達(dá)天線、隱形飛機(jī)雷達(dá)天線和彈道導(dǎo)彈防御雷達(dá)天線等。④效率更高。③便于遠(yuǎn)程部署。②適應(yīng)于多種信號(hào)。本項(xiàng)目的研究意義在于這種等離子體天線相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬天線而言具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要包括：①隱形性。本項(xiàng)目就是為這樣的等離子天線設(shè)計(jì)一種射頻