微功率电报收发信机设计毕业论文(编辑修改稿)

微功率电报收发信机设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

9850有40位控制字，32位用于频率控制(低32位)，5位用于相位控制，1位用于电源休眠(Powerdown)控制，2位用于选择工作方式。 这40位控制字可通过并行或串行方式输入到AD9850。 在并行装入方式中，通过8位总线D0—D7将数据输入到寄存器，在WCLK的上升沿装入8位数据，并把指针指向下一个输入寄存器，在重复5次之后再在FQUD上升沿把40位数据从输入寄存器装入到频率/相位数据寄存器(更新DDS输出频率和相位)，同时把地址指针复位到第一个输入寄存器。 AD9850的复位(RESET)信号为高电平有效，且脉冲宽度不小于5个参考时钟周期。 AD9850的参考时钟频率一般远高于单片机的时钟频率(单片机AT89S51，一般使用12M晶振)，因此AD9850的复位(RESET)端可与单片机的复位端直接相连。 单片机与AD9850的接口既可采用并行方式，也可采用串行方式，但为了充分发挥芯片的高速性能，应在单片机资源允许的情况下尽可能选择并行方式。 I/O方式的并行接口电路比较简单，但占用单片机资源相对较多，图37是I/O方式并行接口的电路图，AD9850的数据线D0～D7与P1口相连，(10引脚)(11)引脚相连，所有的时序关系均可通过软件控制实现。 图37 I/O方式并行接口电路图 将DDS控制字从高至低存放于30H至34H中，发送控制字的汇编程序如下： MOV R0， 05HMOV R1， 30H DD: MOV P1， @R1 SETB CLR INC R1 DJNZ R0， DD SETB CLR END 在程序中，每将一字节的数据送到P1口后，(WCLK)置高。 在其上升沿，AD9850接收与P1口相连的数据线上的数据，并准备下一字节的发送，连续发送5个字节后，(FQUD)再次置高，以使AD9850根据刚输入的控制字更改频率和相位输出。 ，准备下一组发送。 、当被占用时，WCLK和FQUD引脚也可与其它I/O脚相连，这时需要修改相应的发送程序[24]。 在本设计中使用C语言编程，控制函数的程序如下。 //定义端口号sbit ad9850_w_clk=P2^2；//sbit ad9850_fq_up=P2^1；//sbit ad9850_rest=P2^0；//sbit ad9850_bit_data=P1^7；////P1为默认的8位数据口//向ad9850中写命令与数据(并口)void ad9850_wr_parrel(unsigned char w0，double frequence){ unsigned char w； long int y； double x；//计算频率的HEX值 x=4294967295/125；//适合125M晶振 frequence=frequence/1000000； frequence=frequence*x； y=frequence；//写w0数据 w=w0； P1=w； //w0 ad9850_w_clk=1； ad9850_w_clk=0；//写w1数据 w=(y24)； P1=w； //w1 ad9850_w_clk=1； ad9850_w_clk=0；//写w2数据 w=(y16)； P1=w； //w2 ad9850_w_clk=1； ad9850_w_clk=0；//写w3数据w=(y8)；P1=w； //w3ad9850_w_clk=1；ad9850_w_clk=0；//写w4数据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；}本设计中，AD9850模块与单片机连接电路如下所示。 其中串行模式下，AD9850的Q7，W_CLK,RESET,，。 AD9850产生的信号如下所示：图38 示波器显示AD9850模块产生的正弦波经观测，f=，Vpp=。 b) 晶体振荡器 我们常说的晶体振荡器(CrystalosciUator),实际上是一个以石英晶体控制的振荡器,一般都称为晶体振荡器。 由于石英晶体串联谐振的时候有很高的Q值,所以其组成的晶体振荡器有很高的稳定性。 而且随着现代通信的发展,各个频道之间频率带宽的限制,信号的频率漂移对发射和接受的影响,对振荡器频率稳定系提高了要求,而晶体振荡器正好能满足这些要求。 所以在现代的通信系统中,晶体振荡器得到了很好的发展[15]。 石英晶体由于其固有的机械谐振频率,所以具有稳定的固有频率,并且谐振时候会有很高的谐振值,在串联的时候Q值会高达10179。 ～10⁴,而且成本低,可以大规模的生产,所以能大规模的应用。 图39 克拉泼晶体振荡器，与三极管9018构成考必兹振荡器的派生电路(克拉泼振荡器)，晶振相当于电感。 收发时一直保持振荡。 接收时有1mW左右的振荡信号泄漏。 具体电路如上图所示，利用晶体的高Q和很低的C可以获得很高的频稳度。 fosc= (式31)是晶体作为介质的静态电容，一般为几十pF，较大。 是和晶体两端并联的外电路各电容的等效值，即根据产品要求的负载电容。 在实际应用中一般需要加入微调电容用以微调回路的谐振频率，保证电路工作在晶体外壳上所标注的标称频率上。 利用与晶振并联的电容之间作为抽头。 这里取100pF～500pF都可，要求电源电压9V时输出功率20mW以上。 该电路的本振频率由晶振决定，三极管的静态工作点由R1和R2决定。 此处的三极管只要是NPN型，放大倍数在100～200皆可，此处选9018三极管。 三极管9018参数：ƒT =400MHz；223。 ≥70；NPN型通用；额压：20V；Icm=60mA；小功率。 设置静态参考点：Ic=4mA(小功率),223。 =150，Uce==9=；Re=(VccUce)/Ic=()/=460，取标准值470；UR2=IcRe+Vbe=470+=。 UR1=VccUR2=；R1=UR1/(10Ic/150)=27K(测试为达到最大输出电压增益，取47K)；理论上该振荡器输出功率20mW以上。 此外，若在晶振上串联变容二极管，可以构成电压控制型晶体振荡器。 本设计中晶振部分采用串联了一个1N4148二极管，通过电键控制收发，可以控制二极管的电压和电容，达到微调晶振频率的目的。 该晶体振荡器产生的信号如下如所示：图310 示波器显示晶体振荡器产生的波形经观测，波形略有失真，f=，Vpp=。 功率放大器的设计在接收机中接受到的弱信号后，用小信号放大器放大，然后我们用耳机或者喇叭就能听得到声音，或者放大到我们可以应用的信号。 在发射机中，把信号用功率放大器放大，使得有足够多的能量输入天线，这样才能传播到更远的距离。 所以，放大器是高频制作和实验的重心。 (一)功率放大器的基础高频放大器是无线电路中发射设备一个很重要的组成部分，如果信号能够有效的进行远距离发送和接受，在发射电路中一定要有足够大的发射功率。 在发射模块中，振荡器产生的高频振荡频率一般都是比较小，所以要进行有效的发送，一般要经过前置的缓冲级，中间的放大级，和后级的功率输出级这几个部分。 只有这样才能反馈到后面的天线辐射上去。 高频的功率放大器一般要满足以下几个要点：功率输出要足够大，效率要足够的高，非线性失真小和频率的带宽要满足设计的要求等[16]。 在放大器的设计中，高频放大器和低频放大器设计要求有很大的差别。 首先是工作频率和相对的带宽要求差别比较大。 一般情况下，低频放大器工作在20～20000hz的频率上，频率的带宽相对比较宽，一般是用纯电阻作为负载。 高频谐振功率放大器具有选频作用，所以后面一般跟着带通滤波器，带宽相对低频的放大器比较窄。 其次，低频功率放大器主要对输出功率Po要求比较高，电路工作在B类，A类，或者AB类工作状态。 高频功率放大器后面跟滤波器，要求输出功率高的同时要求放大器的效率比较高，所以一般工作在D类，E类工作状态。 所以放大器的分析参数也有所不同，低频放大器可以按照线性放大电路的分析方法进行分析和计算。 而高频放大器工作在C、D、E类放大状态，因此要采用非线性的分析方法进行分析。 (二)功率放大器的主要技术指标 功率放大器的主要技术指标包括：输出功率、功率增益、噪声系数、工作效率、互调失真、输入/输出电压驻波比、工作电压和电流等。 输出功率：功率放大器输出功率的大小，单位为dBm。 功率增益：功率放大器在正常工作状态下，输出功率与输入功率的比值，单位为dB。 噪声系数：输入信噪比与输出信噪比的比值。 通常放大器的噪声系数(NF)由噪声温度(T)来表示 T=(NF1)T₁ (式32)其中T₁为绝对温度(290186。 )。 工作效率：就是功率放大器所消耗的直流功率与功率放大器输出功率的比值。 驻波比：主要是表示阻抗匹配的程度。 例如电压驻波比如下表示 VSWR=1+|Γ|1|Γ| (式33) Γ=ZZoZ+Zo (式34)Z为放大器输出端阻抗，Z0为输入端阻抗。 当两个阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射系数Γ等于0，驻波比为1。 这是一种理想的状况，实际上总存在反射，所以驻波比总是大于1的。 (三) 工作状态的选择问题由于要提高放大器的转换效率，就要降低放大器的功率损耗，提高放大器的输出功率。 对于晶体管功率放大器，可根据晶体管集电极电流的导通角的不同，将功率放大器分为A类，B类，C类，D类，E类等不同的放大器。 其中A类放大器的效率最低，B类比A类的转换效率要高，同理工作在C类，比A类B类都要高，晶体管集电极功率的公式为 (式35) 从上式中可以看出，如果增加的时候，降低，反之增加降低都可以使值降低。 当导通的时间降低的时候，的值也会减少。 要满足上面的这种电压和电流的相对关系，功率放大器最好工作在C类，或者D类，E类放大器状态。 由于功率放大器(特别是输出级)都是大信号状态下工作，所以放大器都是工作在非线性状态，使放大器输出的信号波形产生各种失真，尤其是非线性失真。 然而它的工作频率很高，相对频带较窄，因此高频功率放大器常常采用选频网络作为负载回路。 通过选频回路的滤波作用，从放大器输出失真波形中，选出与输入信号相同的频率的基波分量，使输出的信号波形几乎不失真或者失真很小[16]。 高频功率放大器按照工作频率的宽窄，可以分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。 窄带高频功率放大器以调频网络作为输出网络，或者匹配网络，所以称为调谐式功率放大器，而宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或宽带匹配电路。 (四) 本设计中的功率放大电路电路图如图311下所示图311 功率放大器电路图311是一个小功率C类放大器，C类功率放大器被设置成高增益开关，此时小的输入信号就可以让管子迅速导电和关断，减小了管子的功率损耗，PDISS=ICVCE。 IC或者ICE大部分时间接近于零，管子只在几分之一的信号周期内有电流流过，在20%～30%甚至更小。 C类放大效率高，能够产生更多的功率，但信号却严重失真，变成了一连串脉冲信号，故此放大器只适用于不需要线性还原输入信号的场合，如本设计的CW模式。 为了产生有效的信号，需要把晶体振荡器产生的输出信号放大至少10倍，达到1/3W或1/4W左右，本设计中采用8050三极管，因为它的300Mhz的增益带宽积和625mW的耗散功率[17]。 本电路中没有偏置电阻，因为输入信号仅在信号波峰使管子导电。 C类功率放大器的功率增益为(VCCVE)178。 /(2PINRL)。 在增益为10的情况下，假设发射极两端电压约为1V,那么RL=8178。 /(210)=160Ω。 集电极没有使用电阻，而是使用高频扼。