成都信息工程学院第四届“电协杯”大学生电子设计竞赛表报告模板.doc

附件五：成都信息工程学院第四届“电协杯”大学生电子设计竞赛报告模板成都信息工程学院第四届“电协杯”大学生电子设计竞赛简易调幅发射机（第二题）【组】组员：廖文君，郝贤，何卓林2013年12月14日II摘 要 摘要本系统为简易调幅发射机，主要是由调幅信号源、幅度调制模块和高频高效功率放大器组成，本设计中运用了锁相环频率合成和反相功率合成原理。调制信号源部分是由LC振荡电路产生正弦波，锁相环芯片MC145152和双模分频器MC12017组成锁相环路，并且经过环路滤波器，最终将载波频率精确的锁定在15MHz。调制模块主要是运用模拟乘法器进行调幅，本设计中使用MC1496进行调幅。高频高效功率放大级应用了功率合成技术，采用反相推挽功率合成电路，负载50输出功率大于60MW。本文中首先对调幅发射机的发展情况及面临的问题进行了说明，其次对调幅通信系统原理做了相应的说明，最后对电路进行具体设计。关键词调幅发射机；锁相环；功率合成器AbstractSummary of the system for AM transmitters, mainly from the AM signal source, amplitude modulation module and high-frequency power amplifier efficient components, the design used PLL frequency synthesizer and RP-power synthesis theory. Modulation Signal Source part by the LC oscillator circuit is mysterious wave, MC145152 PLL chip Dual Frequency Divider and MC12017 PLL components, and has gone through a loop filter, which will ultimately carrier frequency precise lock in 15 MHz. Modulation module is mainly used for AM analog multiplier, the design for use MC1496 AM. High-frequency power amplifier efficient use of power level synthesis technology, RP-power push-pull circuit, 50 load output power of greater than 60 MW. This article first AM transmitter to the development and the problems facing the note, Second, communication systems theory AM done a corresponding note, the last pair of circuit design. Keywords Amplitude-modulated Transmitter Lock Appearance Ring Power Synthesizer目 录摘要IAbstractI1系统方案11.1乘法器的论证与选择11.2 锁相环的论证与选择11.3 压控振荡器的论证与选择12系统理论分析与计算22.1 简易条幅发射机的分析与计算22.1.1 压控振荡器22.1.2 锁相环22.1.3 乘法器33.1电路的设计43.1.1系统总体框图43.1.2 压控振荡器子系统框图与电路原理图43.1.3 乘法器子系统框图与电路原理图43.1.4 锁相环框图与原理图43.1.5电源43.2程序的设计53.2.1程序功能描述53.2.2程序流程图54测试方案与测试结果54.1测试方案54.2 测试条件与仪器64.3 测试结果及分析64.3.1测试结果(数据)64.3.2测试分析与结论6附录1：电路原理图7附录2：源程序8简易调幅发射机（第二题）【组】1系统方案本系统主要由压控振荡器模块、乘法器模块、锁相环模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1乘法器的论证与选择方案一：克莱拨震荡+mb1504，通过mb1504来控制克莱拨震荡电路来控制输出的频率方案二：AD9850，通过AD9850集成芯片控制输出震荡波形，不过由于成本太高，所以排除综合以上两种方案，选择方案一。1.2 锁相环的论证与选择方案一：模拟锁相环路法，通过环式的减法降频，将VCO的频率降低，与参考频率进行鉴相。优点是：可以得到任意小的频率间隔；鉴相器的工作频率不高，频率变化范围不大，比较好做，带内带外噪声和锁定时间易于处理。不需要昂贵的晶体滤波器。频率稳定度与参考晶振的频率稳定度相同。缺点是分辨率的提高要通过增加循环次数来实现，电路超小型化和集成化比较困难。方案二：数字锁相环路法，如图1.1.3所示，通过数字逻辑电路把VCO（压控振荡）的频率降低到鉴相器的参考频率上，采用的是除法降频。除具有方案一的优点外，克服了方案一的缺点，还能与灵活方便的数字电路结合，做成数控可变分频，得到任意的频率，并且便于集成化，大大简化电路连线，缩短电路制作时间，降低整机体积。综合考虑，本设计采用方案二。图1.1.3数字锁相环频率合成原理综合以上两种方案，选择方案二。1.3 压控振荡器的论证与选择方案一：采用分立元件构成。利用低噪声场效应管J310作振荡管，用两对变容二极管直接接入振荡回路作为压控器件，电路属于电感三点式振荡器。图1.1.1为其简化电路图。该方法实现简单，但是调试困难，而且输出频率不易灵活控制。方案二：采用压控振荡芯片MC1648和变容二极管MV209，外接一个LC谐振回路构成变容二极管压控振荡器。选取适当的电感，便可改变MC1648的输出频率。另外，MC1648内部有放大电路和自动增益控制，可以实现输出频率稳幅，射极跟随器有隔离作用，可减小负载对振荡器工作状态的影响。由于采用了集成芯片，电路设计简单，系统可靠性高，并且利用锁相环频率合成技术可以使输出频率稳定度进一步提高。综合考虑采用方案二。2系统理论分析与计算2.1 简易条幅发射机的分析与计算 2.1.1 压控振荡器本振信号的产生采用西勒电路的接法，产生一15MHz左右的频率电路。如图3-2所式为保证发射机频率的准确性，本设计采用了变容二极管实现频率调节，达到一定的调节范围，C5的取值应小，取20pF。由BB910的参数可知在05v的控制电压下，其容值变化范围是10u F20u F，由得到L1的值为4uH，L1为回路电感，选定C3=100pF。C4=330pF。C5=20pF。直流工作点的选取(硅三极管)，(锗三极管)。直流工作点的选取：根据9018的DATA SHEET，取，此时，则 (3-5)取。则 ，2.1.2 锁相环本振信号输出到由MC145152和MC12017构成的电路中，构成锁相环。MC145152是MOTOROLA公司生产的大规模集成电路，它是一块采用并行输入数据编程的双模CMOS-LSI锁相环频率合成器。该芯片内含参考频率振荡器、可供用户选择的参考分频器(12*8ROM参考译码器和12bitR计数器)、双端输出的鉴相器、控制逻辑、10位可编程的10bitN计数器、6位可编程的6bitA计数器和锁定检测等部分。其中，10bitN计数器、6bitA计数器、模拟控制逻辑和外接双模前置分频器12017组成吞脉冲程序分频器，吞脉冲程序分频器的总分频比为DVN+A。锁相环路锁定时，输出频率为：， (3-6)其中，为输出频率，参考频率，M为程序分频器总分频比，为程序分频比，P为前置分频比，A为吞吐计数器预置数。设计采用高精度晶体振荡器频率为15MHz，基准频率设为，则基准分频比，前置分频器采用64/65技术模式，则Mf/fr，NM/64，即N12001111000，A=02.1.3 乘法器该部分用的是集成模拟乘法器MC1496进行振幅调幅。其中，载波信号经高频耦合电容C1从脚输入，C3高频旁路电容，使脚接地。调幅信号经低频耦合电容C2，从脚输入，调幅信号从12脚单端输出。由于采用双电源供电方式，所以脚的偏置电阻R5接地。由于是的镜像电流，所以改变电阻R5可以调节的大小，即 (3-10)根据MC1496的性能参数，器件的静态电流小于4mA，一般取左右。脚2与3间接入负反馈电阻R8，以扩展调制信号的的线性动态范围，R8增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减少。电阻R1、R2、R3及R9为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态R6、R7与电位器RP组成平衡调节电路，改变RP可以使乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制操作过程如下：端输入载波信号，调节平衡电位器，使输出信号中有载波输出(此时与不相等)。再从端输入调制信号，其，当由零逐渐增大时，则输出信号的幅度发生变化，调幅系数为 (3-11)式中，调幅波幅度的最大值；调幅波幅度的最小值。3电路与程序设计3.1电路的设计3.1.1系统总体框图 图1 系统总体框图3.1.2 压控振荡器子系统框图与电路原理图子系统框图图 压控振荡器子系统框图图X 压控振荡器电路3.1.3 乘法器子系统框图与电路原理图乘法器子系统框图图X 乘法器框图3.1.4 锁相环框图与原理图锁相环框图：3.1.5电源电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供5V或者12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。3.2程序的设计3.2.1程序功能描述根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。读取反馈频率，输出VCO控制电压3.2.2程序流程图主程序流程图定义变量子程序读取反馈频率（PortB）识别反馈频率获取对应频点参数R,N,A值参数输出到锁相环之移位寄存器启动锁相环工作读取频率（PortB）判断频率有无变化 有变化 无变化4测试方案与测试结果4.1测试方案1、硬件测试2、硬件软件联调下载程序到锁相环锁相环输出VCO电压控制主振频率和乘法器输出个调制信号4.2 测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：高精度的万能表，双踪模拟示波器，数字学生电源，函数发生器。4.3 测试结果及分析4.3.1测试结果(数据)5V供电15MKH测试结果好下表所示： （单位/MKH）测试次数第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次第八次输出频率15.000115.000215.000014.999915.000115.000015.000115.00014.3.2测试分析与结论根据上述测试数据，由此可以得出以下结论：1、基本达到调到15MKH的目的2、乘法器可以达到调制信号的作用综上所述，本设计达到设计要求。11附录1：电路原理图锁相环主振乘法器附录2：源程序#include reg52.H#include MB1504.H#include intrins.hvoid MB1504_SetR(unsigned char P, unsigned int R)unsigned char i;unsigned int Temp_R;MB1504_LE = 0;MB1504_CLK = 0;if(P = 32)MB1504_DATA = 1;else if(P = 64)MB1504_DATA = 0;elsereturn;nop;MB1504_CLK = 1;nop;MB1504_CLK = 0;nop;Temp_R = R;Temp_R = 2;for(i=0; i14; i+)if(Temp_R & 0x8000) = 0x8000)MB1504_DATA = 1;elseMB1504_DATA = 0;nop;MB1504_CLK = 1;nop;MB1504_CLK = 0;nop;Temp_R = 1;MB1504_DATA = 1;nop;MB1504_CLK = 1;nop;MB1504_CLK = 0;nop;MB1504_LE = 1;nop;MB1504_LE = 0;void MB1504_SetNA(unsigned int N, unsigned char A)unsigned char i, Temp_A;unsigned intTemp_N;MB1504_LE = 0;MB1504_CLK = 0;Temp_N = N;Temp_N = 5;for(i=0; i11; i+)if(Temp_N & 0x8000) = 0x8000)MB1504_DATA = 1;elseMB1504_DATA = 0;nop;MB1504_CLK = 1;nop;MB1504_CLK = 0;nop;Temp_N = 1;Temp_A = A;Temp_A = 1;for(i=0; i7; i+)if(Temp_A & 0x80) = 0x80)MB1504_DATA = 1;elseMB1504_DATA = 0;nop;MB1504_CLK = 1;nop;MB1504_CLK = 0;nop;Temp_A = 1;MB1504_DATA = 0;nop;MB1504_CLK = 1;nop;MB1504_CLK = 0;nop;MB1504_LE = 1;nop;MB1504_LE = 0;void MB1