历届电子竞赛设计作品

### 历届电子竞赛设计作品之1GHz射频信号源研制 #### 一、作品简介及背景 本文介绍了一款用于教学实验的1GHz射频信号源的设计与实现。该射频信号源旨在满足高校射频微波课程教学的需求，并以较高的性价比提供稳定的信号输出。射频信号源作为电子测量领域中的基础设备，广泛应用于各种测试场景。然而，市场上高质量的射频信号源通常价格昂贵，尤其是对于VHF以上的频段。因此，开发一款成本效益高、性能适中的射频信号源具有重要的现实意义。 #### 二、技术要点 **1. 信号发生电路** 信号发生电路采用了电荷泵锁相频率合成技术。这种技术能够实现频率的精确控制和稳定性。具体来说，利用TRF3750芯片完成前置分频、电荷泵和鉴频鉴相等关键功能。此外，为了提高系统的整体性能，OPA365被用作有源环路滤波器，而MSP430F149则作为微控制器来实现对整个系统的精准控制。 **2. 放大电路** 为了确保输出信号的足够强度，设计采用了2SC3358射频晶体管进行信号放大。为了进一步优化放大效果，还结合了微带电路的设计理念，这有助于提高信号传输效率并减少损耗。 **3. 功率调节电路** 功率调节电路采用了M/A-COM公司提供的AT65-0263芯片，该芯片可以实现可控衰减，从而让用户可以根据需要调整输出功率。 **4. 杂散抑制电路** 杂散抑制电路是通过微带滤波器实现的，该滤波器的设计基于先进的ADS仿真技术。这种设计方法可以有效地抑制非期望的频率成分，提高信号质量。 #### 三、关键技术细节解析 **1. 信号发生电路详解** - **TRF3750**: 这是一款高性能的锁相环集成电路，能够实现频率合成、鉴频鉴相以及电荷泵等功能。它在整个信号源的设计中起着核心作用，负责将参考频率转换成所需的输出频率。 - **OPA365**: 作为一种高性能运算放大器，OPA365被用来实现有源环路滤波，这对于稳定锁相环的性能至关重要。 - **MSP430F149**: 作为微控制器，MSP430F149提供了低功耗特性，同时具备足够的处理能力来控制整个系统，包括接收用户的输入指令并对信号发生电路进行调整。 **2. 放大电路设计** - **2SC3358**: 该射频晶体管因其高增益和良好的线性特性被选用。在放大电路中，它起到了增强信号强度的作用。 - **微带电路设计理念**: 微带电路设计是一种高频电路设计技术，它通过特定的布局和结构来最小化信号传输过程中的损耗。 **3. 功率调节电路分析** - **AT65-0263**: 该器件可以实现精密的功率控制，用户可以通过调整其参数来获得所需的输出功率水平。 **4. 杂散抑制电路设计** - **ADS仿真技术**: ADS是一种高级电磁仿真软件，用于微波和射频设计。通过利用该软件进行仿真，设计者能够优化微带滤波器的性能，有效抑制杂散信号，提高输出信号的质量。 #### 四、系统整体架构 系统主要由信号发生电路、信号放大电路、功率调节电路、滤波电路和控制电路构成。信号发生电路负责产生所需的射频信号，放大电路确保信号有足够的强度，功率调节电路允许用户调整输出功率，滤波电路用于去除杂散信号，而控制电路则负责接收用户指令并对各个部分进行协调控制。 #### 五、技术指标 根据文章描述，该射频信号源的技术指标如下： - **频率范围**: 848～1118MHz - **频率精度**: 50KHz - **功率范围**: -57dBm～-5dBm - **功率精度**: 1dB - **相位噪声**: -70dBc/Hz,±100KHz - **杂散抑制**: >50dBc - **输出阻抗**: 41～61Ohm 这些技术指标表明该射频信号源能够满足大多数教学实验的需求，特别是在射频微波电路的教学中。 这款1GHz射频信号源不仅具有较高的性能，而且还具有较好的成本效益，非常适合于高校的教学实验使用。通过采用先进的技术和精心的设计，该系统能够在满足技术指标的同时，为学生提供一个良好的学习平台。