微功率电报收发信机设计

1、石河子大学信息科学与技术学院毕业论文课题名称：微功率电报收发信机设计学生姓名：李远波2009082350学院:信息科学与技术学院专业年级：电子信息工程2009级指导教师：刘恩博副教授完成日期：二O三年六月八日第一章引言11.1无线通信的概念11.2课题的研究背景及意义 11.2.1 无线电传输的发展历史 11.2.2 无线电的应用11.2.2无线通信中收发电路的研究意义 21.3课题研究的主要内容 2第二章无线收发的基本组成及工作原理 32.1通信系统的基本结构 32.1.1通信系统的结构框图 32.1.2无线通信系统的分类 32.2无线收发电路的调制与解调 32.2.1 调制与解调的基本概念

2、 32.2.2 幅度调制与解调42.2.3 ASK的调制与解调62.3无线收发电路的基本组成 72.3.1 无线发射电路的基本结构及原理 72.3.2 无线接收电路的基本结构及原理 8第三章基于DDS的微功率电报收发信机设计 103.1无线收发电路总体设计 103.2无线发射电路的设计113.2.1 本振电路的设计113.2.2 功率放大器的设计 183.2.3 滤波电路的设计213.3无线接收电路的设计 243.3.1 一般接收机的主要功能规格 243.3.2 混频电路的设计253.3.3 音频放大电路设计 263.3.4 收发控制电路设计 27第四章焊接调试28第五章总结32参考文献33致

3、谢34附录A硬件原理图、PCB图、实物图 35附录B源程序37学生：李远波指导老师：刘恩博微功率电报收发信机是基于 CW等幅波，利用莫尔斯码的点和划来发送信息， 收信和发射两部分都装置在一个机箱或机架上的通信设备。发射功率较小，适用于移动电台。著名的莫尔斯国际电码用“ ”（嘀）和“一”（嗒）的长短信号的不 同组合来表示字母、符号，并组成单词和句子。而通过电键的闭合和断开，可以 很容易地产生长、短的等幅波振荡信号。CW发射机一般为晶体控制振荡的发射 机，发出的信号在频谱上占的有效宽度较窄， 约为400hz。该设计是基于AT89S52 型号单片机、AD9850言号发生器、混频电路、功率放大电路、滤

4、波电路设计的。 能够实现单片机控制收发时的本振频率、电键控制发送和接收模式完成收发过 程。整个模块成本低并且稳定。本文详细介绍了该模块的软硬件设计。关键词：收发信机，莫尔斯码，AD9850 CW等幅波AbstractStudent: LiYuanboInstructor : LiuEnboMicro tran sceiver is based on the CW power continu ous wave.Dots and dashes of Morse code is used to send information,both parts received and la u nchi ng

5、 device in a case or chassis of com muni cat i ons equipment.Transmitted power is smaller,suitable for mobile station.Famous intern ati onal Morse code using . (di) and - (click) the len gth of the sig nal is a differe nt comb in ati on of letters,symbols,a nd form words and senten ces.A nd through

6、the closing and opening of key,which can be easily real estate growth,short of the continu ous wave oscillati on sig nals.The CW tran smitter is commonly crystal-controlled oscillation of transmitter,the signal on the spectrum of the effective width of the n arrow,about 400 hz. This is based on the

7、AT89S52 microc on troller,AD9850sig nal gen erator,mix ingcircuit,poweramplifier circuit,filter circuit design.When can send and receive single-chip microcomputer control of the vibration frequency,complete the sending and recei ving process key con trol sending and recei ving mode.The whole module

8、is low cost and stable. This paper introduces in detail the hardware and software of the module.Keywords : AT89S52 , Mixing , LM386 , n filter networ第一章引言1.1无线通信的概念无线通信就是利用无线收发电路发射和接收信号， 主要用在人们日常生活中 的信息的传播。无线收发电路可分为发射电路和接收电路，发射电路直接把信息转换成电磁波在空中传播；接收电路则是把接收到的电磁波再还原成人们所需要 的信号。1.2课题的研究背景及意义1.2.1无线电传输的发展

9、历史在人们的日常生活中，需要把自己有信息发送出去，然后在另一个地方接收 到这个信息，我们称之为通信。通信的主要任务就是传输消息， 一般含义就是发 送者到接收者的消息传递，利用某种信号实现消息传送的系统称之为通信系统。人们最早的传递信息方式是在视线范围内来传播，例如用火炬、烽火、旗语等来传播信息。早在1865年，麦克斯韦从电磁理论研究中就预言电磁波能以波的形 式向外传播，其速度与光速相同2。1887年德国物理学家赫兹以著名的电火花放 电试验证明了麦克斯韦的预言。在 19世纪末的时候，由于电磁场理论的发展成 熟，人们开始研究用无线电波也就是电磁波来传递信息，这标志着现代无线电通信的开始。其中最著名

10、的就是马可尼，一个意大利的年轻人。他在1895年，用他自己设计的无线电传输的装置进行了 2.5千米的无线电报传输试验。几年后的 英吉利海峡和大西洋之间无线通信试验的成功，标志着现代无线电的诞生。在马可尼无线电发报机试验成功后，很多业余无线电开始进行无线发报机的 研究，所以频率范围的应用是一个不得不解决的问题。由于无线电波的传输是没有方向和国界的，因此频率的划分必须由各个国家进行协调， 例如遇险和求救的 信号必须得到保护。在19世纪初在德国举行无线电大会开始进行对频率的初步 划分，到1912年正式制定了各种无线电业务划分频率。1.2.2无线电的应用最初的无线电应用就是发报机，例如在 1898年，

11、英国就开始用发报机营救 海上的遇难者。然后人们开始研制出来播放语音和音乐的无线广播电台，直到现在人们还用收音机来收听新闻和音乐，成为日常生活中一个重要的信息来源。当人们实现了用无线电波传送声音以后，就开始思考如何能传送视频信号。 由于视频信号量比较加大，传送视频信号需要较高的频率，比广播信号的几百 KHz要高得多，一般需要几十兆到上百兆的频率。最早的无线传播技术只能传播 静止的图像，直到兹沃雷金研制成功电子显像管和光电摄像管， 现代电视的技术 才基本完成。电视为以后社会的发展当中，为人们传播信息、普及知识和娱乐生 活起了非常重要的作用。电磁波的波长和传输方向有很大的关系：波长越长，电磁波的绕射

12、性越好； 波长越短，电磁波的方向性越强，遇到障碍物容易反射。根据电磁波的这个特性， 利用电磁波的发射和反射，可以用来测试距离，雷达也是利用了电磁波的这个特 性来研制的。到了 20世纪60年代，为了让短波的电能够有更远的传播距离， 美国研究低 空卫星的通信技术。到了 1964年，利用卫星作为调频中继，开始用短波进行通 信，实现了全球的无线电通信和电视的转播。在近几年的日常生活中，无线传输发挥着越来越重要的作用， 我们几乎每天 都要用到无线电通信技术的东西。 我们每天都在使用的电视机、玩具遥控器和无 线钥匙等就是用红外无线发射信号来实现遥控的；平时用的手机、无线路由器、 无线鼠标键盘等都是用射频进

13、行通信；近几年发展ID技术，也是利用高频信号来进行传递信息的。所以，我们的现代日常生活离不开无线通信技术3 o1.2.2无线通信中收发电路的研究意义无线通信主要由信息处理，采集，调制和解调方式，编码，占用的频率和频 带，收发电路等几部分组成。收发电路模块在无线通信系统中是一个非常重要的 部分，它影响着无线通信系统通信距离的远近，通信效果的好坏，它直接影响到 无线通信的效率和结果。所以，研究无线收发电路无线通信有着非常重要的意义。1.3课题研究的主要内容本课题主要设计无线通信系统中的一种 CW微功率电报收发信机，主要包括 发射电路中振荡电路，滤波电路，和功率放大器；接收电路中的混频方式，音频 放

14、大电路。课题研究的主要内容有：1）学习基于CW的高频无线通信原理和功率放大，滤波电路技术。2）实现设计微功率收发信机并完成收发信息。3）了解无线电发展历程和相关技术。第二章无线收发的基本组成及工作原理2.1通信系统的基本结构2.1.1通信系统的结构框图一个完整的无线通信系统一般由输入能转换器、发射设备、传输信道、接收设备、输出能转换器等5部分组成。无线电传输的主要通道，一般为大气层。 图2-1是通信系统的基本框架图。图2-1无线通信系统的基本组成2.1.2无线通信系统的分类无线通信的分类有很多种，分类的主要依据有传输方式、频率的不同和 通信的用处等几种5。1 根据通信方式的不同，可以分为单工通

15、信、半双工通信和全双工通信；2 根据调频方式的不同，可以分为调幅、调相、调频等；3 根据传输频率的不同，可以分为中波通信、短波通信、超短波通信、微 波通信和卫星通信；4 根据传输类型的不同，可以分为数字通信、模拟通信等；无论上面的通信方式是哪种类型，他们的基本结构都是一样的，他们的工作 原理也都是相似的。2.2无线收发电路的调制与解调2.2.1调制与解调的基本概念发送端部分一般包括能源转换器、发射电路和发射天线等几个部分。 输入能 转换器一般作用是把准备发射的信息转变成可以发送的基带信号，例如我们要发送的文字信息。那么就要把文字信息转换成电信号或者光信号才可以传输，这个转换器就是我们所说的输入

16、能转换器。一般情况下，转换后的信号含有直流分量， 而且信号的频率比较低，我们称这样的信号为基带信号。基带信号往往不能作为 传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号 以适合于信道传输，这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。我们把 这个频率非常高的信号称之为载波。调制即使用调制信号的幅度、相位或者频率， 随着基带信号的幅度改变而改变。 然后，把我们已经调制的信号进行放大， 放大 到足够的功率经过天线进行发射，发射天线把高频的振荡信号转变成电磁波向外 进行辐射。解调就是在接收端，用天线把天空中的电磁辐射，转换为高频振荡信号，然 后把高频振荡信号经过转换电路，去掉

17、载波还原成原来的基带信号，这个过程称 为解调。然后基带信号可以经过输出换能器， 转换成我们所需要的信息，例如声 音、文字等。调制有很多种类，根据调制信号的不同可以分为数字调制和模拟调制。模拟调制就是调制信号为模拟信号，同理数字调制就是调制信号为数字信号。根据控 制高频载波方式的不同，如果载波为正弦波，那么可以分为幅度调制、频率调制 和相位调制。其实从调制原理上看，就是用调制信号的幅度来控制载波的幅度、 频率和相位的变化来按照一定规律变化的过程，而解调就是把这个有规律的变化 还原成基带信号的过程。现在的通信技术中，一般都是采用数字信号调制技术。数字通信技术比模拟 通信技术有很多优点：第一，数字通

18、信技术的抗干扰能力有很大提高， 这是因为 模拟信号很难分离在传输工程中叠加的干扰噪音，这些噪音经过放大后很难再去 除，而且严重影响通信的质量，但是这些噪音在数字信号很容易得到解决。 第二， 数字信号适合远距离传输，因为数字信号在中继站中很容易去除噪音还原成原来 的信号，所以可以提供高质量的传输。第三，数字信号容易用在不同通信要求的 设备中，可以很容易实现加密处理，方便采用大规模集成电路等特点。 下面介绍 最常见的模型信号AM和数字信号ASK的调制与解调。222幅度调制与解调幅度调制是用调制信号去控制咼频正弦载波的幅度,使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的般模型如图 2-2所示。羽“、匸

19、”仍t cosaj图2-2幅度调制器的一般模型图中，m(t)为调制信号，二|为已调信号，厂|为滤波器的冲激响应，则已 调信号的时域和频域一般表达式分别为m(t)cos 3 ctSmt=*h(t)(式 2-1)Smo =12M3 + 3 c+M3 - 3 cH ( 3)(j式 2-2)式中，二血:为调制信号m(t)的频谱，-：m = ：1-1-为载波角频率。由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规 律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。 由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。调制过程

20、的逆过程叫做解调。AM信号的解调是把接收到的已调信号- .L-, - 还原为调制信号 - :- 0 AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。1)相干解调由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到 原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号 。解调中的频谱搬移同样可用调制 时的相乘运算来实现。相干解调的原理框图如图2-3所示。将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得SAMtcos 3 ct=Ao+mtcos2 3 ct=12Ao+m(t)+12Ao+m(t)cos2 3 ct(式 2-3)由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将丄“ + 与亍:：1； 7分离，

21、无失真恢复出原始的调制mot=12A0+m(t)(式 2-4)相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。2)包络检波由 的波形可见，AM信号波形的包络与输入基带信号，成正比，故可 以用包络检波的方法恢复原始调制信号9 o包络检波器一般由半波或全波整流器 和低通滤波器组成，如图2-4所示。 悟倔 T LPF 图2-4包络检波器一般模型图2-5为串联型包络检波器的具体电路及输出波形，电路由二极管D电阻R和电容C组成。当RC满足条件丄 /?(? 亠(式2-5)时，包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，即林*9華地+用(0(式 2

22、-6)包络检波器输出的信号中，通常含有频率为 的波纹，可由LPF滤除。包络 检波解调效率高，解调器输出近似为相干解调的 2倍；解调电路简单，特别是接 收端不需要与发送端同频同相位的载波信号，大大降低实现难度。故几乎所有的调幅(AM)式接收机都采用这种电路。2.2.3 ASK的调制与解调数字调制一般就是采用数字信号来控制载波的振幅、频率和相位。数字调制 又称为键控。数字调制根据调制的类型又分为振幅键控 (ASK)、频移键控(FSK) 和相移键控(PSK) 10。其中ASK是用基带信号控制正弦载波变化的数字调制，所以ASK调制容易实 现，电路比较简单。即数字振幅调制ASK的基带信号就是用矩形脉冲表

23、示二进制 信息序列。1用矩形高电平表示，0用低电平表示。如图2-6所示，当s(t)=1 时，W 输出为高电平；s(t)=0时，匕W 输出为低电平。调制的过 程好像开关控制信号，所以又叫做开关调制，或者称为振幅键控。图2-6 ASK信号波形ASK言号的产生方式有两种：一种是利用模拟乘法器，就是用数字信号和载波进行相乘；第二种是利用键控的方法,利用基带信号控制开关电路来实现调制基带信号蕊已调信号载波开关电路键控的方法乘法器法图2-7 ASK调制过程图从上面的分析可以看出，ASK调制方式和模拟信号中的调幅方式有很大的相 似之处。所以，对于ASK的解调方式也有两种方式：一种是非相干解调即包络检 波法；

24、另外一种是相干解调法即同步检波法。2.3无线收发电路的基本组成2.3.1无线发射电路的基本结构及原理下面就是无线发射电路的框图，图2-8为一般的调幅发射电路。主要由振荡 器、高频功放、音频功放、调制电路和发射天线几部分构成。本地振荡器的作用 是提供稳定的高频载波，一般可以由 LC振荡电路实现。如果精确性要求高，可 以用石英晶体振荡器。缓冲级的主要作用是：减少后面的电路对振荡器的影响； 增加振荡电路的驱动电流等几个方面。高频功放的主要作用是把振荡器输出的载 波进一步放大，适合混频器和输入的信号进行混频。有的振荡器振荡频率比较低， 但是载波需要很高的振荡频率，而高频率振荡器又不容易设计，所以需要对

25、原有 的频率进行倍频，以适应载波的需求。V本地掘踊器丄缓冲器M1C前置放大图2-8 一般调幅方式的发射电路组成框图2.3.2无线接收电路的基本结构及原理本地融荡 器无线接收电路的作用就是把接收到的信号， 还原成原来的调制信号。一般情 况下接收电路必须有以下特性：由于在接收电路端接收到的信号都很微弱， 所以 接收机必须有很大的增益；发射电路发射的调制信号频率是固定的， 接收的电路 必须要有选择性，接收已调的频率差很小的信号；接收电路具有检波功能，生成 一个我们可以应用的信号。根据以上的分析，我们知道接收电路一般由以下几个 部分构成：接收天线、带通滤波器、高频功率放大器、混频器、中频放大器和检 波

26、器等几个部分构成11。图2-9就是一个超外差电路典型的接收电路框图。图2-9超外差无线接收电路框图混频器是接收电路一个非常重要的部分。它的作用是把高频功放输出的信号 f(C)和来自本地振荡器的信号f(L)进行相乘，然后输出f(C)和f(L)的和或者差 值，即f(I)=f(C) f(L)。其中f(I)是一个固定值，称之为中频。混频器的目的就是把接收到的信号变成我们方便处理的信号f(I)，一般取的都是差值f(I)=f(c)-f(L)，所以这种接收方式称为超外差接收。本地振荡器产生的高频振荡信号用来生成f(I)=f(C) f(L)。由于f(I)直接影响到处理信号的稳定性，而且其值是一个稳定值，所以当

27、 f(C)改变的时候， f(L)必须相应的加以改变。高频放大器是由一级或者几级小信号谐振放大器组成的低噪声放大器。它的作用是利用其本身的谐振网络，把天线中的有用信号选择出来，然后再进行放大。 因为要接收的信号频率f(C)会根据需要而变化，所以谐振放大器的中心频率必 须可调，所以有的时候还需要自动频率调节的电路。高频放大器必须有很高的稳定性，所以其增益不会太高，一般不会超过 15dB第一级BPF的中心频率比较高，带宽也比较宽，主要用于选择频带。而第二 级BPF的中心频率比较低，因此带宽也是比较窄，作用主要是选择信道。第一级 带通滤波器放在高频放大器前面，有利于滤除外面的信号干扰，放在低噪声放大

28、器后面，有利于滤除低噪声放大器产生的非线性干扰。由于带通滤波器没有放大作用，接入一级就会增加一级的衰减，所以设计滤波器的时候应该考虑到它的损 耗作用。中频放大器是由多级的小信号放大器组成的， 且带有选频作用的中心频率稳 定的带通放大器，中频放大器常常带有自动增益控制的电路(AGC)。信号从天线接收到，要进行100dB20OdB的功率放大才能进行检波，为了放大器能稳定的 工作，避免放大器自激，放大器在一个频带内通常不超过5060dB。在超外差接收机中，将整个电路的增益分配到高频放大器、中频放大器和基带放大器3个频带上，其中中频放大器在较低的频率上作窄带高增益放大器比在射频波段作 高增益放大器要容

29、易稳定的多11 o第三章基于DDS的微功率电报收发信机设计3.1无线收发电路总体设计在无线收发电路中，除了检波电路和低频放大电路外，大部分电路都是高频 信号电路。它包含了高频信号产生、信号的放大、混频、调制和解调电路。这些 电路的构成既有分立元件，也有集成元件；既有有源器件也有无源器件；既有线 性电路也有非线性电路12。由于本设计为CW等幅电报收发信机，收发功率较小，电路结构简单。所以 我的无线发射电路框图如下，使用单片机编程控制AD9850信号发生器产生标准的正弦波本振信号或者由晶振与旁路电容构成的克拉泼振荡电路产生本振。图3-1本设计无线发射电路的框图图3-1为本设计所用发射机框图。从单片

30、机输出的本振信号 （等幅正弦波）， 当开关电路接通后，进入高频功率放大器放大之后，通过滤波网络滤除谐波，通 过发射天线进行发射出去。本毕业设计中，在借鉴前人的基础上，设计发射和接收时共用同一个电路， 该电路既作为发射时的功率放大，又做接收时的混频。没有使用中频放大和倍频 器。而因为这是接收和发送 CW等幅正弦波，相当于载波，故不需要检波电路。 混频电路的主要目的是将本振和接收的信号之间的差频信号解调出来，这就是 CW的音频信号。电路框图如下。天线1/本地振荡器I耳混频电路F1滤波网络F丄 音频功率放大蛊耳机图3-2本设计无线接收电路框图3.2无线发射电路的设计321本振电路的设计振荡器是任何通

31、信系统的重要组成部分， 是无线电接收机、电视机中的最常 见的一个部件。例如在移动通信系统中的发射机和接收机中的高频振荡器；各种MCU CPU中的时钟信号；有些测量工具中的基准信号，都是离不开振荡器的。 在无线通信系统中，最常用的是正弦波振荡器和方波振荡器， 正弦波主要在通信 系统当载波使用。而方波振荡器主要在数字电路中使用，如数字电路中方波的脉 冲调制、CPU MCI等电路中的时钟源，数字信号也是由方波的高低电平组成的。 随着技术发展，DDS直接数字频率合成)技术具有低成本、低功耗、高分辨率和 快速转换时间等优点，在电子仪器和通信领域广泛使用，成为其全数字化的关键 技术。(一)放大器和振荡器的

32、关系从能量的分析方法，都是在放大电路中加选频网络，从选频网络中正反馈到 放大器的输入端，这样就能够把直流信号的能量转换为交流信号的能量，供电路使用。基本原理和放大器的交流放大是相同的。 所以，正弦波振荡器就是一种不 需要外加信号，自动将电路的直流分量转换为交流分量的，并且交流分量频率和幅度是稳定的。所以正弦波振荡器也是一种反馈的放大器，只是反馈回路的频率 是稳定的。图3-3就是一种基本的正弦波调谐放大器，如果反馈的U(i)与U(o)等频率，等相位，就可以使 U(f)取U(o)的一部分，然后反馈到输入端，代替图 中的U(i)，如图3-4中所示的电路，就构成了一个变压器藕合的振荡器。图3-5是一个

33、反馈型振荡器的基本方框图，是由高频放大器、谐振网络和反 馈回路构成。在图中，把高频放大器和谐振网络连起来， 就是一个高频谐振放大 器，反馈网络一般由反馈电感线圈和电容组成。谐振网络谐振时，三极管的集电极等效为一个R(p)，根据电路图反馈线圈同名端的连接可知，U(f)和U(o)是同相，所以该反馈是正反馈。基本放大器、选频网络和反馈网络，构成了一个闭环 的正反馈13。图3-3调谐放大器图3-4反馈振荡器选频网络1图3-5反馈振荡器的基本框图（二）本设计中的本振电路在本设计中，采用两种方案设计本振电路，一种是DDS直接数字频率合成技 术芯片AD9850另一种是利用7.023Mhz晶振设计克拉泼电路，

34、振荡频率由晶振 决定。a） AD9850振荡电路设计采用DDS直接数字频率合成）技术的AD9850芯片产生7.023Mhz本振信号, 关于AD9850信号发生器的原理将在以下做介绍14。AD9850内部结构图如下。图3-6 AD9850内部结构框图AD985内含可编程DDS系统和高速比较器，可实现全数字编程控制的频率合 成。可编程DDS系统的核心是相位累加器，由一个加法器和一个N位相位寄存器 组成，这里N 般为32。每来一个外部参考时钟，相位寄存器便以步长M递加。 相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。 正弦查询表 包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中

35、0360范围 的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号， 然后驱动 DAC输出模拟量。相位寄存器每过2N/M个外部参考时钟后返回到初始状态一次，相应地输入 正弦查询表。每经过一个循环也回到初始位置， 从而使整个DDS系统输出一个正 弦波。输出的正弦波频率fout=M*fc/2的N次方（fc为外部参考时钟频率）。AD985采用32位的相位累加器将信号截断成14位输入到正弦查询表，查询表 的输出再被截断成10位后输入到DAC DAC再输出两个互补的电流。DAC满量程 输出电流通过一个外接电阻 RSET调节，典型值3.9千欧。将DAC勺输出经低通滤 波后接到AD985C内部的高速

36、比较器上即可直接输出方波。在 125Mhz的时钟下， 32位频率控制字可使AD985输出频率分辨率最低达0.029hz。AD985C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 W-CLK勺上升沿装入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FQ-UD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俞出频率和相位），同时把地址指针复位到第一个输入寄存

37、 器。AD985啲复位（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勺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AD985啲复位（RESET）端可与单片机的复位端直接相连。单片机与AD9850勺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3-7是I/O方式并行接口的电路图，AD985啲数据线D（D7与 P1 口相连，FQ-UD和 W-CLK分别 与P3.0（10引脚）和P3.1（

38、11）引脚相连，所有的时序关系均可通过软件控制实现。PIOPOOPllP01P2 2Pfl2P13P03Pl 4P04Pl 5P05Pl 6P06P17P07J NTP2 0INTOP21T1P22TOP2 3ea/vpP24XIP25X2P261 RESETP27RDTXDWRLXDALE/PPRE賢L8RESET 5DO 1 J DI py 3 V D3 4. K D4 5D5 &UB7D7 8393837zz_2576TT51130D3CM2D5DD石DOMDGNDDGNDDVDDDVDDd e e r tW CLKFQ-UDI OUTCLKINIOUTB卜酰DAGNDWDDAVDDft

39、 SETDACBLQOUTBVTNPQOUTVI NNAD985O24)；P1=w ；/w1ad9850_w_clk=1；ad9850_w_clk=0；/写w2数据w=(y16)；P1=w ；/w2ad9850_w_clk=1；ad9850_w_clk=0；/写w3数据w=(y8)；P仁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，AD985模块与单片机连接电路如下所示。其中串行模

40、式下，AD9850的 Q7, W_CLK,RESET,F_QUP分别接单片机 AT89S52勺 P1.7, P2.0，P2.1，P2.2。AD985产生的信号如下所示:图3-8示波器显示AD9850莫块产生的正弦波经观测，f=7.023Mhz，Vpp=1.01V。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

41、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 o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10310?而且成本低，可以大 规模的生产，所以能大规模的应用。vccHr图3-9克拉泼晶体振荡器本设计中振荡源的另一种方案是选择7.023Mhz的晶振作为振荡源，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1mV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= fq1+Cq（式 3-1） C

42、o + CICo是晶体作为介质的静态电容，一般为几十pF,较大。CI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fn上。利用与晶振并联的电容之间作为抽头。这里取100pF500pF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100200皆可，此处选9018三极管。三极管 9018参数：？t=400MHz ?70; NPN型通用；额压：20V; lcm=60mA 小功率。设

43、置静态参考点：lc=4mA（小功率）,？=150， Uce=0.6Vcc=0.6 x 9=5.4V;Re=（Vcc-Uce）/lc=（9-5.4）/0.01=460 门，取标准值 470;UR2=lcRe+Vbe=0.00X 470+0.7=2.6V。UR仁Vcc-UR2=6.4VR仁UR1/（10Ic/150）=27 （测试为达到最大输出电压增益，取 47Q ）;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

44、荡器产生的信号如下如所示：图3-10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=7.0228Mhz，Vpp=3.5V。3.2.2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

45、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2020000hz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

46、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

47、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=（NF-1）T?（式 3-2）其中T?为绝对温度（290o）。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=irii T r|（式3-3）r=zzoz+zo（式3-4）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

48、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 3-5)从上式中可以看出，如果；增加的时候，降低;，反之增加降低;都可以使厂 值降低。当；导通的时间降低的时候，厂的值也会减少。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

49、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 或者失真很小购。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3-11下所示LIC731 IO.OluFCM,L3

50、lOOixHC9R5I OJG0.047ijrQ2050O.OItlF图3-11功率放大器电路图3-11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=ICX VCE 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莫式。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

51、左右，本设计中采用8050三极管，因为它的300Mhz的增益带 宽积和625mV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(VCC-VE/(2 X PINX RL)。在增益为10的情 况下，假设发射极两端电压约为 1V,那么RL=8/(2 X 0.02 X 10)=160 Q。集电极 没有使用电阻，而是使用高频扼流圈给管子供电，高频的输出电路就是交流负载 (高频扼流圈的阻抗在7Mhz约为1000Q，可以忽略)。其中电感和电阻并联是为 了去耦串联阻抗，但是如果用磁珠去藕射频扼流圈，作用会更加明显。3.2.3滤波电路的设计(一) 滤波器的基

52、本概念滤波器就是可以滤除波动信号的电路，是无线通信系统中一个非常重要的部 分。按照滤波器的功能划分，可分为高通、低通和带通滤波器。简单的滤波器主 要由数学理想化的电容和电感构成。这样设计的滤波器由于没有电阻又被称为无 损耗滤波器，输入的功率在输出端都变成了有用功率。但是在实际的电路中，往往是有损耗的。低通滤波器就是让低于一定频率的信号可以通过， 而高于这个频率的信号就 会有很大的衰减；高通滤波器和低通滤波器的作用正好相反， 就是高于一定频率 的信号可以通过，低于这个频率的信号，会被衰减掉；带通滤波器就是只有一定 频率范围内的信号可以通过，其他的信号都会有很大的衰减 18。(二) 巴特沃斯型低通滤波器的介绍巴特沃斯型滤波器(Bttter-worthfilter)有时也称为瓦格纳滤波器(Wagnerfilter)，是现代设计方法中比较著名的滤波器，因为它设计简单，性能上没有 明显的缺点，对构成滤波器元件的Q值比较低，易于制作和达到设计性能，所以 得到了广泛应用。图3-12和图3-13是