高頻電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-瑣相環(huán)數(shù)字頻率合成器設(shè)計(jì)

上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子系課程設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)ZD06010037姓名學(xué)號(hào)ZD060100342007年12月28日上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)2課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1課程名稱高頻電子技術(shù)2課程性質(zhì)必修3適用年級(jí)06級(jí)4適用專業(yè)應(yīng)用電子5設(shè)計(jì)項(xiàng)目瑣相環(huán)數(shù)字頻率合成器6實(shí)驗(yàn)要求選開(kāi)7選題要求最多組數(shù)2組每組最多人數(shù)2人8指導(dǎo)老師吳國(guó)輝職稱高級(jí)工程師9設(shè)計(jì)目的91進(jìn)一步熟悉高頻電子技術(shù)主要理論知識(shí)92能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題93能根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)的94能用正確的方法進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)調(diào)試10計(jì)要求101輸出頻率為1KHZ500KHZ102頻率間隔1KHZ103基準(zhǔn)間隔1KHZ104輸出頻率可預(yù)置1KHZ500KHZ105基準(zhǔn)頻率1KHZ晶振106輸出電壓3VPP1MHZ分頻1KHZ107輸出波形、方波或正弦任意選CO4046LM565108采用DC12V電源LM56230MHZ10課程設(shè)計(jì)的進(jìn)度安排3112月17日到12月21日完成初稿3212月21日到12月28日完成上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)311完成時(shí)間12月28日完成11參考書目111黃亞平高頻電子技術(shù)北京機(jī)械工業(yè)出版社2002112胡宴如高頻電子線路北京高等教育出版社1993113劉騁高頻電子技術(shù)北京人民郵電出版社2006任務(wù)下達(dá)時(shí)間2007年12月17日上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)4課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（選開(kāi)實(shí)驗(yàn)）姓名陸燕英蘇翼騰年級(jí)06級(jí)專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)班級(jí)（1）班總分考核項(xiàng)目平時(shí)成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)報(bào)告總成績(jī)考核內(nèi)容態(tài)度、紀(jì)律（20）設(shè)計(jì)報(bào)告書寫和水平（80）考核環(huán)節(jié)團(tuán)結(jié)協(xié)作有鉆研精神愛(ài)護(hù)公物文明衛(wèi)生遵守紀(jì)律和制度摘要符合要求、語(yǔ)句通順、內(nèi)容充實(shí)、圖表和曲線清晰符合規(guī)范、文字規(guī)范。方案選擇、論證、設(shè)計(jì)、計(jì)算正確。分值66880100評(píng)分評(píng)分教師評(píng)分時(shí)間年月日上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)5課程設(shè)計(jì)報(bào)告年級(jí)06級(jí)專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)班級(jí)1班姓名陸燕英同組人蘇翼騰指導(dǎo)老師吳國(guó)輝職稱高級(jí)工程師課程名稱高頻電子技術(shù)課程性質(zhì)必修設(shè)計(jì)項(xiàng)目瑣相環(huán)數(shù)字頻率合成器指導(dǎo)老師吳國(guó)輝職稱高級(jí)工程師1設(shè)計(jì)目的11進(jìn)一步熟悉高頻電子技術(shù)主要理論知識(shí)12能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題13能根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)的14能用正確的方法進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)調(diào)試2設(shè)計(jì)要求21輸出頻率為1HKHZ500KZ22頻率間隔1KHZ23基準(zhǔn)間隔1KHZ24輸出頻率可預(yù)置1KHZ500KHZ25基準(zhǔn)頻率1KHZ晶振26輸出電壓3VPP1MHZ分頻1KHZ27輸出波形、方波或正弦任意選CO4046LM56528采用DC12V電源LM56230MHZ3課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排3112月17日到12月21日完成初稿3212月21日到12月28日完成上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)6瑣相環(huán)數(shù)字頻率合成器摘要分析了數(shù)字鎖相環(huán)中,各環(huán)路參數(shù)對(duì)頻率合成器技術(shù)的指標(biāo)的影響,介紹了含有微波混頻單元的鎖相方案,該方案可提高環(huán)路參數(shù)的一致性,并給出了利用這種方法實(shí)現(xiàn)頻率合成器的實(shí)例。關(guān)鍵詞瑣相環(huán)頻率合成器1引言頻率合成技術(shù)是近代射頻微波系統(tǒng)的主要信號(hào)源。目前廣泛采用是數(shù)字式頻率合成器，一般由晶體振蕩器、分頻器、鑒相器、濾波器和VCO）（壓控振蕩器）等組成，將晶體振蕩器輸出的頻率信號(hào)分頻得到標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后與VCO輸出的頻出的頻率信號(hào)在鑒相中進(jìn)行相中進(jìn)行相位比較，產(chǎn)生環(huán)路鎖定控制電壓，該電壓通過(guò)濾波器加到VCO上，使對(duì)VCO輸出的信號(hào)進(jìn)行控制和較正，直到環(huán)路被鎖定為止。2方案設(shè)計(jì)及論證方案一基本單環(huán)鎖相頻率合成器圖1基本單環(huán)鎖相頻率合成器框圖圖中晶體振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)頻率FS，由于鑒頻器器PD的工作頻率較低，所以標(biāo)準(zhǔn)頻率FS經(jīng)固定分頻器除R分頻后得到鑒相器所需的基準(zhǔn)頻率FR。壓控振蕩器VCO的輸出頻率F0經(jīng)程序分頻器除N分頻后得到FV,FR與FV在鑒相器中進(jìn)行相位比較，當(dāng)環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)后，F(xiàn)RFV,所以壓控振蕩器的輸出頻率F0NFVNFR程序分頻器的分頻比N的數(shù)值，可由編程輸入不同的頻率代碼改變，這樣合成器輸出的頻率F0就有N個(gè)頻率，頻道間的頻率間隔為基準(zhǔn)頻率FR。晶體振蕩器R相位比較器頻率代碼壓控振蕩器N低通濾波器上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)7方案二鎖相式數(shù)字頻率合成器VCO輸出圖2鎖相式數(shù)字頻率合成器電路框圖圖中的相位比較器與壓控振蕩器VCO由鎖相環(huán)的LM4046組成。1/N分頻電路是一個(gè)三級(jí)可預(yù)置數(shù)分頻器，各級(jí)都采用可預(yù)置數(shù)BCD碼同步1/N制計(jì)數(shù)器MC14552，每級(jí)的分頻比可由單片機(jī)去控制，也可用4位小型撥動(dòng)開(kāi)關(guān)8421BCD形式對(duì)該級(jí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置數(shù)，分頻比可選擇的范圍為0999，總共可生成999個(gè)頻率點(diǎn)，它是構(gòu)成鎖相式數(shù)字頻率合成器的主要單元電路，稱之為程序分頻器TN按所需的分頻比N，預(yù)先輸入百位、十位和個(gè)位的數(shù)據(jù)后，給4046鎖相環(huán)比較器（第14引腳PD11），輸入頻率為FR的方波信號(hào)UR；壓控振蕩器產(chǎn)生頻率為F0的輸出信號(hào)U0，經(jīng)程序分頻器TN后，得到頻率為FV的比較信號(hào)UV，送至相位比較器（第3引腳PD12。這兩個(gè)信號(hào)在相位比較器中進(jìn)行比較，當(dāng)鎖相環(huán)鎖定后，可得到；FRFV其中FVF0/N代入得FRF0/N即F0NFR由此可知，當(dāng)FR固定不變，改變?nèi)?jí)程序分頻器的分頻比N，VCO的輸出振蕩頻率（也就是頻率合成器的輸出頻率）F0就會(huì)得到相應(yīng)地改變。論證由于方案二采用了數(shù)字式調(diào)節(jié)比較方便、范圍大、頻率寬、靈敏度高，精度比較準(zhǔn)確，而方案一采用的是單環(huán)采用倍頻頻率范圍窄，精度不難，故采用方案二鎖林式數(shù)字頻率合成器。1KHZ方波輸入電路相位比較器低通濾波器VCO百位十位個(gè)位上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)84電路設(shè)計(jì)41晶體振蕩器該電路采用兩個(gè)74LS00TT2“與非”門振蕩頻率可達(dá)18MHZ。兩個(gè)820歐姆電阻必須根據(jù)所選取的振蕩頻率精心調(diào)整確定。42分頻器上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)942系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)105調(diào)試方法51準(zhǔn)備工作1。在實(shí)驗(yàn)箱上找到本次實(shí)驗(yàn)所用的單元電路，認(rèn)清各個(gè)器件的功能的作用。其中SW801、SW802、SW803分別為程序分頻的預(yù)置數(shù)的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)（向上置“1”，向下置“0”），開(kāi)關(guān)SW804用以選擇R、C元件，以確定自由振蕩的頻率。2按前述的實(shí)驗(yàn)步驟開(kāi)戶電源，按下12V總電源開(kāi)關(guān)K2，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)單元電源開(kāi)關(guān)K000和本實(shí)驗(yàn)單元開(kāi)關(guān)K000。52基本鎖相環(huán)的觀察短接K8012，將數(shù)字信號(hào)發(fā)生器單元的1K方波信號(hào)輸入至鎖相環(huán)U801的輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)SW804接入適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙荩檬静ㄆ黝l率計(jì)臨監(jiān)視輸入方波波形，并記錄之。在TP801和TP802處應(yīng)能觀測(cè)到同頻同寬，但不一定同相的波形。53觀察鎖相式數(shù)字頻率合成器1通過(guò)對(duì)SW801、SW802、SW803三個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的操作，設(shè)置任意一個(gè)分頻比N，并適當(dāng)接入部分阻容值，可觀測(cè)到基本鎖相環(huán)壓控振蕩器輸出的跟蹤波形，記錄并繪出波形圖。2改變分頻比N，并通過(guò)開(kāi)關(guān)SW804接入適當(dāng)?shù)碾娙荩员３诌m當(dāng)?shù)臅r(shí)間常數(shù)。再重復(fù)1的步驟。6小結(jié)鎖相環(huán)數(shù)字頻率合成器結(jié)果表明在濾波器帶寬和VCO的載波最大變化范圍內(nèi)，可產(chǎn)生多個(gè)頻率穩(wěn)定的輸出信號(hào)，鎖相環(huán)路中壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率發(fā)生變化，則輸入相位比較器的信號(hào)相位會(huì)不同，鎖相環(huán)路由鑒相器，環(huán)路濾和壓控振蕩器組成，它利用輸入與輸出信號(hào)的相位誤差面過(guò)鑒相器得到控制電壓，經(jīng)濾波去除干擾后控制壓控振蕩器的頻率，達(dá)到鎖定。7參考書目31黃亞平高頻電子技術(shù)北京機(jī)械工業(yè)出版社200232胡宴如高頻電子線路北京高等教育出版社199333劉騁高頻電子技術(shù)北京人民郵電出版社2006上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)11元件清單序號(hào)元件型號(hào)單位數(shù)量備注1電阻器2RJ1/2W10K300K只73電容器4RX1W只2C54522塊36LM4046塊17晶振8開(kāi)關(guān)塊3SW801SW802SW8039非門塊374LS00上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)12心得體會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，本人在吳國(guó)輝老師辛勤的指導(dǎo)下，順利完成該課程設(shè)計(jì)。通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，收獲頗多。掌握了工作的基本過(guò)程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了鎖相環(huán)數(shù)字頻率合成總流程框圖與基本電路圖的生成過(guò)程，構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù)對(duì)課本上的知識(shí)有了更深的理解，原來(lái)以很深?yuàn)W的書本知識(shí)變的更簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有了更深的理解。同時(shí)，在吳國(guó)輝教師的身上學(xué)到了很多實(shí)用的知識(shí)，在此表示感謝同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師致謝詞再次表示忠心的感謝尊敬的吳老師感謝我們的導(dǎo)師吳國(guó)輝老