2017年大学生电子竞赛F题 方案级制作过程分享 求精!!!
<div class='showpostmsg'>经过2天的时间,我已经进了我最大的努力了,关键手里没有板子和器件,无法完全实现,但是也几乎都实现了,下面我把我的方案全部无私的分享出来,仅供大家参考有一些死人懒人在我的帖子下面这里打广告的出售成品的死远点,自己开帖子买去,不要脸!!!不要让我在说脏话!!!
我个人觉得真的花了多少钱去买了个实物,弄好了得个奖,弄不好还弄不到奖,其实大赛就是为了检验下学生真正学到多少东西,就算买来个实物,拿到奖了,出去说的时候自己的脸不红么???要珍惜参赛的机会,自己在这期间真正学到东西,不要单纯为了那个奖,太不值得了。我也不多说了。
说实话,我下午都么怎么好好工作,一直写这个方案了,下面我把我这里出来的所有资料全部分享出来。在这里,我把我的图片打上logo了,主要是不想让大家直接搬去用,只是为了让大家参考,懂我的意思吧!先说声抱歉了。。。
这个是我的整体方案图,这两天有很多天线都在找我问方案多少钱,我现在全部公开,还是现在理论分下,
输入信号为调幅度50% 的AM信号。其载波频率为250MHz~300MHz,幅度有效值Virms为10μV~1mV(-87dbm----47dbm),调制频率为300Hz~5kHz。低噪声放大器的输入阻抗为50Ω,中频放大器输出阻抗为50Ω,中频滤波器中心频率为10.7MHz,基带放大器输出阻抗为600Ω、负载电阻为600Ω,本振信号自制。 有题目知,输入信号为-87dbm--- -47dbm,下面咱们就以-90dbm---- -50dbm设计这个接收机,看下频率是250---300MHz,由于题目没有要求制作前端滤波器,但是我觉得这个滤波器加上更好,带宽可以宽一点,正好发挥部分有要求,提升带宽,所以我采用高通和低通组合形成带通的形式。
接收机系统设计需要考虑的三个要素有:选择性的分配增益的分配噪声的分配选择性是衡量接收机抗干扰能力的一项重要指标,也是保证接收机能正常工作的一个重要手段。选择性的实现由带通滤波器(BPF)来完成;其中,频段的选择在射频部分完成,信道的选择在中频部分完成。两个射频带通滤波器分别位于低噪声放大器(LNA)的输入和输出级,由于带外抑制和带内插损两个指标相互矛盾,且低噪放前级滤波器的插损对系统的噪声系数影响较大,所以射频频带选择性的分配以低噪放输出级优于输入级为好,一般应使低噪放输入级滤波器的插损在2dB以内。增益的分配接收机高频部分总的增益(射频增益、中频增益和变频增益的和)的大小取决于解调器的性能和整机设计指标。以二极管包络检波为例,由于本人实际测试,频率为10.7MHz,功率-20dbm,调制度为50%,调制信号为2.5KHz,信号能正常解调出来,无明显失真。整机设计指标-90dbm,到达解调器口的电平为-20dbm就能解调出来,所以射频与中频增益为70db就能满足。低噪声放大器的增益太低会降低系统噪声系数,太高会减小接收机的动态范围,所以低噪放的增益一般设置在15—20dB之间。而射频滤波器、变频器、中频滤波器的插入损耗的总和一般在10dB左右,所以射频和中频总增益要在80db。噪声的分配接收机的本底噪声主要取决于系统增益和有源器件的噪声系数,所以在分配系统增益时,在满足接收灵敏度对增益的要求时,应尽量减小系统增益;另外在选择放大器时,除低噪声放大器(LNA)外,其它放大器也应尽量选用噪声系数低的管子。
以上是理论的分析。下面开始我实际只做的过程, 1、高通滤波器接收机最前端的射频滤波器,我采用LC高通滤波器,,然后低噪放,在是低通滤波器,正好形成了一个带通滤波器。实测图如下 高通滤波器忘记拍单独的照片了,这是带着低噪放测试的。
2、低噪声放大器
低噪声放大器我采用的RFMD公司的SPF5043,是个宽带的放大器,噪声系数只有0.6db左右,增益为20db。实际测试如下 实际测试出来的在250---300MHz处增益为18.5db左右,因为我的测试线比较长有损耗,要用demo板测试肯定在20db以上。蓝色和紫色的线为输入输出驻波,实际测试在1.5以下。3、低通滤波器
低通滤波器我也采用的LC形式,这个我单独拍照片了如下带内损耗1db,在500MHz处抑制40db。
下面是低噪放和滤波器组合测试如下图带内还算平坦,增益稍稍降低了点,并无大碍,在后面的中频部分补进去。 这是实物,高通滤波器,低噪放,低通滤波器。
4、混频器混频器我采用的是二极管双平衡混频器,虽然没有变频增益,但通过引入平衡电路可以抵消本振信号及本振信号的偶次谐波分量,使其性能更接近理想相乘器;二极管双平衡混频器的形式相对比较固定,调试也相对简单。这个就是二极管双平衡混频器,不需要外设复杂的电路。用起来方便。
混频器输出波形这个是经过下变频的AM信号,示波器观看到,载波已经降到10.7MHz,包络是600Hz左右。5、本地振荡器对于接收机来说本振也不次于低噪声放大器,也是接收机的心脏,这里面完全可以采用分立器件构建频率合成器,200---300MHz左右的VCO还是很好搭建的,主要就是时间问题。还可以采用芯片形式的PLL。例如ADF4360-9、ADF4350之类的,我本打算用ADF4360-9的,但是实际中调试程序没有通过,结果时间都不浪费到这上面了,我在09年上大学的时候就开始接触ADF4350了,这个芯片很好用,现在我做的很多产品也使用的这个芯片,程序也比较成熟了。直接换成ADF4350.
这里是ADF4360-9,程序没有调通,直接外挂一个ADF4350本振
6、中频滤波器中频滤波器我采用的是晶体滤波器,最主要的就是匹配,由于题目要求,中频放大器阻抗为50欧姆,这样滤波器肯定要匹配到50欧姆上,否则增益大打折扣。实测图主要就是输入输出的阻抗匹配,再加耐心的调试,肯定能成功。
调试的结果图,带内很平坦,3db带宽14KHz,损耗不到3db。
带外抑制非常好。都在70db以下8、中频放大器这个部件是本次题目的重点,经过上面的计算分析,此方案的中频增益要达到60db,在低频部分做到60db还是很容易的,而且还要做40db的AGC功能,这个也是发挥部分的要求。在这里我只有方案,我没有实现,以为我手里没有现成的东西,所以没办法实现,就算不用AGC功能,最起码的基本部分可以完成的,第一、可以采数控衰减器与单片机结合控制,进过包络检波后变成直流信号,用单片机的AD去采样,然后控制数控衰减器调节中放的增益。第二、是采用三极管自身的特性,随着Ic的增大,增益下降,这样也比较简单,但是得要对模拟电路很熟练,加上实际的动手能力。目前这个两种方案都可以,第一种是数模结合的,第二种是纯模拟的,是很考验学生的功底的。
9、包络检波说道包络检波,有的同学问我可不可以用同步检波,当然可以了,AM信号可以用同步检波,也可以用包络检波,但是DSB和SSB就不能用包络检波了,只能用同步检波,能用包络检波的干嘛还要用同步检波呢,而且同步检波电路很繁琐的,要载波提取,在用乘法器相乘后在低通滤波,才能实现解调。而包络检波就用一只高频二极管就搞定了,要是效果不好,调节后面的RC电路,把高频分量滤除就解决了。我简单的测试了几个频点,由于我目前做的中放只有20db的增益,所以我测试的时候只能把输入信号加大,就是为了测试。
输入250MHz调制度50%调制频率1KHz 输入功率-30dbm(只为了测试)
解调输出的波形,这个输出的幅度,不用管,因为没有中放,所以后面的增益只做参考,
输入300MHz调制度50%调制频率2.5KHz 输入功率-30dbm(只为了测试)
题目要求是步进1MHz,所以下面测试个251MHz的信号
输入251MHz调制度50%调制频率2.5KHz 输入功率-30dbm(只为了测试)
昨晚也是太晚了,不愿意调了,发现个问题,就是我改变调制频率(300Hz---5KHz)的时候,输出的幅度在变化,我就找这个原因,我把示波器探头放在10.7MHz输出端,改变调制频率,输出幅度没有变换,我想想明白了,是二极管检波后面的RC问题,其实RC就是个低通滤波器,之前做的项目调制频率是固定的1KHz,所以没有在乎这个问题,今天到公司上班我从新调试了,用信号源进行测试,结果幅度很稳定,如下图
输入10.7MHz调制度50%调制频率300Hz 输入功率-20dbm,这里也证明了二极管检波最小信号的测试,也为了前面计算整机增益做的必要测试。
在示波器上面解调出300Hz,幅度40mVp-p(此值没有任何意义)只是用来与调制频率变为5KHz的时候做对比。
其它设置没有变化,只是把调制频率改为5KHz
输入10.7MHz调制度50%调制频率5KHz 输入功率-20dbm,
通过示波器看出来,输出频率为5KHz,幅度40mVp-p通过以上证明,只改变了检波电路的RC值,就完全可以改变输出的幅度。 以上是我在这两天中的结果,我已经把我的所有成果都毫无保留的分享给大家了,为大家做个参考,我相信有很多同学还是摸不到头脑,不知道从哪里下手,我这个分享出来了,可以作为个参考吧。
还有就是下面的基带信号放大,我建议大家用NE5532运放就可已实现,负载600欧姆电阻。肯定能实现,我手里没有这个器件和适当的板子,所以我也没有再去做,希望大家自己多动动手,
关键白天还得上班,只能晚上回去搞一会,昨晚弄到半夜3点钟才休息,早上还得正常上班。。。苦逼呀。。。。
我的战场
祝大家都能赛出个好成绩,说实话为了那个奖项一切都不顾,真的不值得,等你们毕业出来工作了就全明白了,外面需要的是真才实学,。。。。。
我15年为了大赛搞了几套题目卖给了学生赚了几千块,但是我想想赚这个钱真的不值得,所以从此往后我绝对不会赚这个钱。。。。。
此内容由EEWORLD论坛网友RF-刘海石原创,如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处
</div><script> var loginstr = '<div class="locked">查看精华帖全部内容,请<a href="javascript:;" style="color:#e60000" class="loginf">登录</a>或者<a href="https://bbs.eeworld.com.cn/member.php?mod=register_eeworld.php&action=wechat" style="color:#e60000" target="_blank">注册</a></div>';
if(parseInt(discuz_uid)==0){
(function($){
var postHeight = getTextHeight(400);
$(".showpostmsg").html($(".showpostmsg").html());
$(".showpostmsg").after(loginstr);
$(".showpostmsg").css({height:postHeight,overflow:"hidden"});
})(jQuery);
}
</script><script type="text/javascript">(function(d,c){var a=d.createElement("script"),m=d.getElementsByTagName("script"),eewurl="//counter.eeworld.com.cn/pv/count/";a.src=eewurl+c;m.parentNode.insertBefore(a,m)})(document,523)</script> 静默之旅 发表于 2017-8-10 21:11
楼主真的非常大气,能把方案给出来帮助更多的同学。也希望同学们在比赛中多加尝试,不必为了拿奖用尽手段, ...
我公司之前来个同事,那个简历很花哨,最后附了各个比赛那的各种奖项,最后我们面试的时候,问他做了什么,描述下方案和原理,怎么实现的,结果就来两字,忘了。。。。我们老板几个人都笑了。。。。你说这样不就是硬生生打自己的脸的。。。。你说有什么必要吧。我本人就是做技术的,我认为的会就是会,不会就是不会,不去弄那些虚头巴脑的事情。要对得起自己,可能现在学生都在学校,心里想的不一样,但是出来工作了之后谁去管你拿什么奖,干出成绩来才是真的!!! 膜拜,这个得真心赞一赞 dql2016 发表于 2017-8-10 19:59
膜拜,这个得真心赞一赞
多谢多谢。。。 赞一个,楼主说的很对:) 楼主太棒了! yhsy1002 发表于 2017-8-10 20:23
赞一个,楼主说的很对
我做这个题的目的不是为了钱,只是为了兴趣爱好。。。 楼主,我们前级放大准备用OPA847,你觉得怎么样 楼主请问 你前级的滤波器设计时的截止频率是多少啊?调幅信号既有低频又有高频,设计起来会不会很复杂 paralyzer 发表于 2017-8-10 20:38
楼主,我们前级放大准备用OPA847,你觉得怎么样
这个估计是TI公司的,我没有用过,我很少用TI公司的芯片 hebingze 发表于 2017-8-10 20:41
楼主请问 你前级的滤波器设计时的截止频率是多少啊?调幅信号既有低频又有高频,设计起来会不会很复杂
前面的低通截至我预留到310MHz,以提升带宽,后面你说的我没懂什么意思? 楼主真的非常大气,能把方案给出来帮助更多的同学。也希望同学们在比赛中多加尝试,不必为了拿奖用尽手段,学到东西就好。 必须顶
楼主可贵的精神真的真的值得我们学习啊!
您好,我想请问一下,10uV到1mv 中间不需要加AGC吗 楼主,前级你的高通低通滤波器拿谐振电路来代替效果如何 谢谢楼主 很大的学习帮助{:1_102:}楼主辛苦了: 然生96 发表于 2017-8-10 21:45
您好,我想请问一下,10uV到1mv 中间不需要加AGC吗
你要实现40db的动态范围,那就一定要加AGC的,要不然就失真了,但是小信号,不用加在低噪放上,会影响噪声系数的,而且频率在200多MHz上,也不好处理,直接去加在中放上面,频率也低了,有人容易做了。懂了吧 paralyzer 发表于 2017-8-10 21:48
楼主,前级你的高通低通滤波器拿谐振电路来代替效果如何
谐振电路也可以,但是你谐振到200MHz带宽50多MHz,容易么?我觉得不容易,不像窄带的,容易谐振。由于题目没有说一定要加滤波器,所以不好做,也不用考虑。 RF-刘海石 发表于 2017-8-10 22:22
谐振电路也可以,但是你谐振到200MHz带宽50多MHz,容易么?我觉得不容易,不像窄带的,容易谐振。由于题 ...
滤波是肯定要加的吧。。我们直接用OPA847放大10uv小信号,基本就被噪声淹没了,不过没试过楼主的那款芯片,换成你的那个会好些吗?