高频电子技术课程设计-琐相环数字频率合成器设计.doc

上饶职业技术学院课程设计上饶职业技术学院 电子系课程设计姓 名 学 号 zd06010037 姓 名 学 号zd06010034 2007年12月28日课程设计任务书1课程名称 高频电子技术2课程性质 必修3 适用年级 06级4适用专业 应用电子5 设计项目 琐相环数字频率合成器6 实验要求 选开7 选题要求 最多组数2组 每组最多人数2人8 指导老师 吴国辉 职称:高级工程师9设计目的9.1 进一步熟悉高频电子技术主要理论知识9.2 能综合运用所学知识解决实验问题9.3 能根据设计要求进行系统的9.4 能用正确的方法进行电路实验调试10 计要求10.1 输出频率为1khz500khz10.2 频率间隔1khz10.3 基准间隔1khz10.4 输出频率可预置1khz500khz10.5 基准频率1khz晶振10.6 输出电压3vp-p 1mhz 分频1khz10.7 输出波形、方波或正弦(任意选) co4046 lm56510.8 采用dc 12v电源 lm562(30mhz)10 课程设计的进度安排3.1 12月17日到12月21日完成初稿3.2 12月21日到12月28日完成11 完成时间12月28日完成11参考书目11.1 黄亚平 高频电子技术 北京 机械工业出版社 2002 11.2 胡宴如 高频电子线路 北京 高等教育出版社 199311.3 刘 骋 高频电子技术 北京 人民邮电出版社 2006任务下达时间 2007年12月17日课程设计评分标准（选开实验）姓名：陆燕英 苏翼腾 年级：06级 专业： 应用电子技术 班级：（1）班 总分：考核项目平 时 成 绩设 计 报 告总成绩考核内容态度、纪律（20%）设计报告书写和水平（80%）考核环节团结协作有钻研精神爱护公物文明卫生遵守纪律和制度摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字规范。方案选择、论证、设计、计算正确。分值66880100评分评分教师： 评分时间： 年月 日课程设计报告年级 06级 专业 应用电子技术 班级 1班 姓名 陆 燕 英同组人 苏翼腾 指导老师 吴国辉 职称 高级工程师课程名称 高频电子技术课程性质 必修设计项目 琐相环数字频率合成器指导老师 吴国辉 职称 高级工程师1. 设计目的1.1 进一步熟悉高频电子技术主要理论知识1.2 能综合运用所学知识解决实验问题1.3 能根据设计要求进行系统的1.4 能用正确的方法进行电路实验调试2. 设计要求2.1 输出频率为1hkhz500kz2.2 频率间隔1khz2.3 基准间隔1khz2.4 输出频率可预置1khz500khz2.5 基准频率1khz晶振2.6 输出电压3vp-p 1mhz 分频1khz2.7 输出波形、方波或正弦(任意选) co4046 lm5652.8 采用dc 12v电源 lm562(30mhz)3 课程设计进程安排3.1 12月17日到12月21日完成初稿3.2 12月21日到12月28日完成琐相环数字频率合成器摘要 分析了数字锁相环中,各环路参数对频率合成器技术的指标的影响,介绍了含有微波混频单元的锁相方案,该方案可提高环路参数的一致性,并给出了利用这种方法实现频率合成器的实例。关键词 琐相环 频率合成器1引言 频率合成技术是近代射频微波系统的主要信号源。目前广泛采用是数字式频率合成器，一般由晶体振荡器、分频器、鉴相器、滤波器和vco）（压控振荡器）等组成，将晶体振荡器输出的频率信号分频得到标准信号，然后与vco输出的频出的频率信号在鉴相中进行相中进行相位比较，产生环路锁定控制电压，该电压通过滤波器加到vco上，使对vco输出的信号进行控制和较正，直到环路被锁定为止。2 方案设计及论证方案一 基本单环锁相频率合成器 压控振荡器低通滤波器相位比较器r晶体振荡器 n频率代码. 图1 基本单环锁相频率合成器框图图中晶体振荡器产生高稳定性的标准频率fs ，由于鉴频器器pd的工作频率较低，所以标准频率fs经固定分频器除r分频后得到鉴相器所需的基准频率fr。压控振荡器vco的输出频率f0经程序分频器除n分频后得到fv,fr与fv在鉴相器中进行相位比较，当环路进入锁定状态后，fr=fv,所以压控振荡器的输出频率f0=nfv=nfr程序分频器的分频比n的数值，可由编程输入不同的频率代码改变，这样合成器输出的频率f0就有n个频率，频道间的频率间隔为基准频率fr。方案二 锁相式数字频率合成器百位十位个位vco低通滤波器相位比较器1khz方波输入电路 vco输出 图2锁相式数字频率合成器电路框图图中的相位比较器与压控振荡器vco由锁相环的lm4046组成。1/n分频电路是一个三级可预置数分频器，各级都采用可预置数bcd码同步1/n制计数器mc14552，每级的分频比可由单片机去控制，也可用4位小型拨动开关8421bcd形式对该级计数器进行预置数，分频比可选择的范围为0999，总共可生成999个频率点，它是构成锁相式数字频率合成器的主要单元电路，称之为程序分频器tn按所需的分频比n，预先输入百位、十位和个位的数据后，给4046锁相环比较器（第14引脚pd11），输入频率为fr的方波信号ur；压控振荡器产生频率为f0的输出信号u0，经程序分频器tn后，得到频率为fv的比较信号uv，送至相位比较器（第3引脚pd12)。这两个信号在相位比较器中进行比较，当锁相环锁定后，可得到；fr=fv其中fv=f0/n 代入得：fr=f0/n即：f0=n*fr由此可知，当fr固定不变，改变三级程序分频器的分频比n，vco的输出振荡频率（也就是频率合成器的输出频率）f0就会得到相应地改变。论证 由于方案二采用了数字式调节比较方便、范围大、频率宽、灵敏度高，精度比较准确，而方案一采用的是单环：采用倍频频率范围窄，精度不难，故采用方案二锁林式数字频率合成器。4 电路设计4.1 晶体振荡器该电路采用两个74ls00tt2“与非”门振荡频率可达18mhz。两个820欧姆电阻必须根据所选取的振荡频率精心调整确定。 4.2 分频器 4.2系统电路设计5. 调试方法5.1准备工作1。在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，认清各个器件的功能的作用。其中sw801、sw802、sw803分别为程序分频的预置数的拨动开关（向上置“1”，向下置“0”），开关sw804用以选择r、c元件，以确定自由振荡的频率。2. 按前述的实验步骤开户电源，按下+12v总电源开关k2，数字信号发生器实验单元电源开关k000和本实验单元开关k000。5.2基本锁相环的观察短接k801-2，将数字信号发生器单元的1k方波信号输入至锁相环u801的输入端通过开关sw804接入适当的电阻和电容，用示波器频率计临监视输入方波波形，并记录之。在tp801和tp802处应能观测到同频同宽，但不一定同相的波形。5.3 观察锁相式数字频率合成器1. 通过对sw801、sw802、sw803三个拨动开关的操作，设置任意一个分频比n，并适当接入部分阻容值，可观测到基本锁相环压控振荡器输出的跟踪波形，记录并绘出波形图。2. 改变分频比n，并通过开关sw804接入适当的电容，以保持适当的时间常数。再重复1的步骤。6. 小结锁相环数字频率合成器结果表明在滤波器带宽和vco的载波最大变化范围内，可产生多个频率稳定的输出信号，锁相环路中压控振荡器的输出信号频率发生变化，则输入相位比较器的信号相位会不同，锁相环路由鉴相器，环路滤和压控振荡器组成，它利用输入与输出信号的相位误差面过鉴相器得到控制电压，经滤波去除干扰后控制压控振荡器的频率，达到锁定。7. 参考书目3.1黄亚平 高频电子技术 北京 机械工业出版社 2002 3.2胡宴如 高频电子线路 北京 高等教育出版社 19933.3刘 骋 高频电子技术 北京 人民邮电出版社 2006元件清单序号元件型号单位数量备注1电阻器2rj-1/2w-10k300k只73电容器4rx1w只2c54522块36lm4046块17晶振8开关块3sw801 sw802 sw803 9非门块374ls00心得体会 经过一个星期的课程设计，本人在吴国辉老师辛勤的指导下，顺利完成该课程设计。通过该课程设计，收获颇多。掌握了工作的基本过程及其各阶段的基本任务，熟悉了锁相环数字频率合成总流程框图与基本电路图的生成过程，构造工具及其相关的技术对课本上的知识有了更深的理解，原来以很深奥的书本知识变的更简单，对实验原理有了更深的理解。同时，在吴国辉教师的身上学到了很多实用的知识，在此表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师致谢词再次表示忠心的感谢！尊敬的吴老师： 感谢我们的导师吴国辉老