基于SOC的智能射频网络分析仪的研制

论文摘要

本课题设计了一种基于SOC(System on Chip)单片机的智能化射频网络分析仪。文中详细地介绍了仪器设计的理论和方法以及整个仪器系统各个模块部分的软硬件的设计。该仪器主要用于线性非时变网络的传输特性和反射特性的测量。仪器能测量的频率特性范围:0～1000MHz,主要适用于高频调谐器产品性能的测试。本仪器是一种智能化的测量仪器。具体体现在:(1)采用SOC单片机C8051F060作为整个系统的控制核心,C8051F060是美国Cygnal公司推出的高集成度的SOC混合信号单片机,其功能已完全达到板卡级水平。本仪器充分利用了C8051F060内部的ADC、DAC及可编程计数器阵列(PCA)等其它片内资源,大大简化了硬件电路的设计,提高了系统的集成度。(2)采用将直接数字合成(DDS)芯片AD9852附加于锁相环(PLL)反馈回路的方法产生可精确控制的信号源作为被测网络的输入,能够实现频率输出的精细变化,避免了单独采用PLL技术频率难以控制及精度不高的缺点。(3)采用一块AD8361芯片对输出信号进行检波,此芯片具有内部自动增益控制的功能,提高了系统输入的动态范围,同时降低了检波的难度。(4)采用拍频的方法实现频率标记的功能;同时还采用霍尔电流传感器对被测器件的工作电流进行采样及指示。此外,仪器通过USB芯片PDIUSBD12将处理好的数据传输给上位机显示。本仪器具有体积小、重量轻、性能稳定、成本低、功耗低、功能复杂等优点,具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 网络分析仪的基本组成及应用
• 1.3 网络分析仪的发展现状及趋势
• 1.4 本课题研制背景及意义
• 第二章 系统的设计理论及总体设计
• 2.1 网络分析的理论及方法
• 2.1.1 系统的概念、性质及分类
• 2.1.2 连续时间系统的分析方法
• 2.1.2.1 时域分析法
• 2.1.2.2 频域分析法
• 2.1.2.3 复频域分析法
• 2.1.3 频率特性的概念及其测量方法
• 2.1.3.1 频率特性的概念
• 2.1.3.2 频率特性的两种测量方法
• 2.2 系统的整体设计方案
• 第三章 SOC 单片机C8051F060 的简介及应用
• 3.1 SOC 技术的基本概念及应用
• 3.2 SOC 单片机C8051F060 简介
• 3.2.1 C8051F060 片内资源概况
• 3.2.2 C8051F060 单片机的新功能和特点
• 3.3 C8051F060 单片机在本系统中的应用
• 3.3.1 芯片总的规划及交叉开关配置
• 3.3.2 ADC、DAC 及PCA
• 3.3.3 SMBus（I 2 C ）通信方式
• 第四章 系统各个模块部分的设计
• 4.1 合成信号源的设计
• 4.1.1 合成信号源的基本原理
• 4.1.1.1 间接合成法
• 4.1.1.2 直接合成法之一——模拟直接合成法
• 4.1.1.3 直接合成法之二——直接数字式频率合成法
• 4.1.2 DDS 芯片AD9852 介绍
• 4.1.3 本系统中信号源的设计
• 4.1.3.1 信号源的硬件设计
• 4.1.3.2 信号源的软件设计
• 4.1.3.3 信号源的主要性能指标
• 4.2 幅频特性测量电路
• 4.2.1 检波电路
• 4.2.2 程控衰减电路
• 4.2.3 A/D 转换电路
• 4.3 频标电路
• 4.3.1 频标技术的概述
• 4.3.2 本系统中的两种频标实现方法
• 4.4 霍尔传感电路
• 4.4.1 霍尔电流传感器的工作方式
• 4.4.2 霍尔电流传感器在本系统中的应用
• 第五章 仪器的应用
• 5.1 应用实例简介
• 5.1.1 高频调谐器的基本原理
• 5.1.2 高频调谐器的类型
• 2C 总线控制的频率合成高频调谐器'>5.1.3 I²C 总线控制的频率合成高频调谐器
• 5.2 应用结果及分析
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间的学术成果