高频信号源的制作与原理
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课程设计报告课题：高频信号源的制作与原理所属系电子工程系专业电子信息工程学号姓名指导教师起讫日期设计地点高频信号源的设计与制作原理摘要(一)无线电设备中广泛使用各类频率源，通常一个无线电通信系统或网络需要大范围能任意切换的频率点，需要采用频率合成技术来实现。
频率合成技术是现代通信对频率源的稳定度、准确度、频谱纯度及频带利用率提出愈来愈高要求的产物。
它能够利用一个高稳标准频率源合成出大量具有同样频率标准高性能的离散频率。
单片机在数字时钟中的应用已是非常普遍的，由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。
本次设计是利用高频合成技术和单片机的计时功能，本文详细阐述了高频信号源的设计过程，涵盖了从需求分析，系统设计，编程，原理图，PCB图以及最后的试验板焊制等基本过程。
关键字：频率合成技术高频信号源单片机摘要（二）High-frequency signal source principle of design and productionAbstractRadio equipment widely used in various frequency source, usually a radio communications system, or network requires a large range of arbitrary switching frequency point, require the use of frequency synthesis technology. Frequency synthesis technology is a modern communications on the frequency stability, accuracy, spectrum utilization for purity and moved more and more demanding products. It can take advantage of a high standard frequency synthesis out of a large number of sources with the same frequency standard high-performance discrete frequency.SCM in the application of digital clock is already very widespread, the MCU core as a digital clock, you can pass it to the controller of the clock signal timing features, its time data output by the microcontroller, the use of the monitor is displayed.This design is the use of high frequency synthesis technology and single chip timing functions, this article details the design of high-frequency signal source, ranging from requirements analysis, system design, programming, PCB diagram schematic diagram, as well as the final test of the basic plate welding system.Keywords: frequency synthesis technology for high-frequency signal source SCM摘要（一） (2)摘要（二） (3)第一章引言 (5)1.1课程背景 (5)1.2课程目地 (5)1.3课程任务 (6)第二章介绍 (7)2.1高频信号源的用途 (7)2.2高频信号源的制作 (7)2.2.1概述 (7)2.2.2 正弦波振荡器的设计 (8)2.3高频信号源的电路组成 (10)2.3.1电路框图 (10)2.3.2 PLL频率合成 (11)2.3.3直接式频率合成器的组成 (12)2.3.4吞脉冲式频率合成器的组成 (12)2.3.5 MC145146并行码输入集成锁相环频率合成器 (13)2.3.6环路滤波器 (15)2.4单片机 (17)2.4.1单片机的概念 (17)2.4.2 单片机的特点 (18)2.4.3 AT89C51的单片机简介 (19)2.5 频率设置和显示电路 (21)第三章调试总结 (22)第四章心得体会 (23)参考文献 (24)附录一（C语言源程序） (25)附录二（输出电路原理图） (32)附录三（电路原理图） (33)附录四（PCB印刷版图） (34)第一章引言1.1 课程背景随着社会的发展，通讯工具在我们的生活中的作用越来越重要。
通信工程专业的发展势头也一定会更好，为了自己将来更好的适应社会的发展，增强自己对知识的理解和对理论知识的把握。
无线电设备中广泛使用各类频率源，通常一个无线电通信系统或网络需要大范围能任意切换的频率点，需要采用频率合成技术来实现。
频率合成技术是现代通信对频率源的稳定度、准确度、频谱纯度及频带利用率提出愈来愈高要求的产物。
它能够利用一个高稳标准频率源合成出大量具有同样频率标准高性能的离散频率。
单片机在数字时钟中的应用已是非常普遍的，由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。
本次设计是利用高频合成技术和单片机的计时功能，本文详细阐述了高频信号源的设计过程，涵盖了从需求分析，系统设计，编程，原理图，PCB图以及最后的试验板焊制等基本过程。
1.2 课程目的：学生在学习完模拟电路和单片机后，需要通过课程设计巩固所学理论知识。
通过课程设计，可以帮助学生强化模拟电路和的单片机的理论知识，会使用模拟和单片机设计一个高频信号源的电路，掌握常见元器件的几根知识和电子线路的设计方法，掌握仿真软件的使用，熟练运用Protel99完成PCB的设计。
通过电路的装配，调试和性能指标测试，掌握常见仪器设备的使用，提高学生的时间动手能力1.3 课程任务：1 元器件基本知识使学生辨识常见的元器件，了解常见的基本元器件的封装，参数，掌握元器件的选型 2 频率合成器原理，及设计使学生掌握频率合成器的原理，学会设计方法，依据设计的结果正确选择元器件3 频率合成器PCB设计使学生熟练运用Protel99绘制电路的原理图，设计PCB图4 频率合成器电路装配，调试及性能指标训练学生的电路装配基本技能，完成频率合成器电路的准高配，调试及性能指标的测试，并攥写测试报告5 频率设定及显示原理，仿真及设计使学生熟悉频率设定及显示的常见应用电路，掌握频率设定及显示的基本原理及运用Protel99软件仿真设计方法6 频率设定及显示电路PCB设计使学生熟练运用Protel99绘制电路的原理图，设计PCB图7 频率设定及显示电路装配，调试及性能测试训练学生的装配基本技能，完成频率设定及显示电路的准高配，调试及性能的测试，并攥写测试报告8 输出电路原理，仿真及设计使学生熟悉常见输出电路的应用，掌握输出电路的基本原理及其设计方法9 输出电路PCB设计使学生熟练运用Protel99绘制电路的原理图，设计PCB图10输出电路装配，调试及性能指标测试训练学生的电路装配基本技能，完成输出电路的装配，调试及性能指标的测试，并写实验报告12 课程设计论文攥写，答辩训练学生的论文攥写能力和临场应变能力第二章介绍2.1高频信号源的用途：无线电设备中广泛使用各类频率源，比如发送设备中药采用振荡器产生高频正弦载波，而接收设备中药采用振荡器产生本地振荡信号用于混频。
这里的振荡器是一种无需输入激励信号就能自动产生交流信号的装置。
通常一个无线电通信系统或网络需要多达几十至几千个以上的能任意切换的频率点，这就需要采用频率合成技术来实现。
频率合成技术是现代通信对频率源的稳定度、准确度、频谱纯度及频带利用率提出愈来愈高要求的产物。
它能够利用一个高稳标准频率源（如石英晶体振荡器）合成出大量具有同样频率标准高性能的离散频率。
2.2高频信号源的设计与制作原理：2.2.1概述根据设计任务拟定设计框图如下图所示：高频信号源电路框图总电路由三部分构成1）频率设定和显示电路2）PLL锁相环路：送出高频振荡信号3）输出电路：调节输出阻抗高频信号源的实现方法：1）直接频率合成2）DDS合成3）PLL合成2.2.2正弦波振荡器的设计1.设计功能指标：a.振荡器输出频率：f0=28—34MHz;b.频率误差小于0.15KHz;c.频率稳定度优于5×10-3；d.震荡波幅度：Uom≧1V。
附：设计要求：采用按钮设置频率，LED数码管显示频率。
①画出电路原理图；②确定元器件参数；③电路仿真与调试；④PCB文件生成输出2.设计步骤（示例）a.电路原理图设计选择变容二极管压控振荡器电路如下图所示：LC 正弦波振荡器电路 低通滤波器的输出通过高频扼流圈L32加至变容二极管两端，使其结电容随着相应发生变化，从而进一步使以Q501为核心的电容三点式振荡器的输出频率随之变化，实现压控。
b.计算电路中各元器件参数①电源电压可选为9V 。
②三极管可选为S9018，其特征频率为1100MHz 。
③振荡器的工作点的选择原则为：在保护起振的条件下，静态工作点电流应尽量小。
在本电路中，采用分压式偏置电路，上、下偏置电阻都为47K ，发射极偏置电阻为100，Ie ≈38mA ，具体设计和计算方法请读者自行考虑。
④CE31、C31、L31、CE32、C32组成∏型滤波，其作用可防止交流电流流过电源。
L32为扼流圈，可防止高频振荡信号进入控制信号源。
⑤ 振荡回路的元件参数：振荡频率∑≈LC f π21式中，ＣΣ为C 34、CV31串联再和4个变容二极管的等效电容值Cj 并联的总电容值，在本次课程设计中，f 0=28~34MHz 。
其次，振荡回路特性阻抗∑∑===C f L f C L o o ππρ212VCO M ID选取ρ值时需兼顾回路的空载品质因数（Q=ω0L/r ）与有载品质因数（Q e =R/ω0L ）,取值不宜过低也不能太大，否则不利于振荡和提高频率稳定度。
考虑到电感的自损耗电阻约为零点几至几Ω，可选ρ=100Ω。
