一種基于單片機(jī)的空間立體電磁干擾儀
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2．1 電磁波產(chǎn)生電路
2．1．1 信號(hào)源
直接數(shù)字頻率合成(DDS)是一種新的頻率合成技術(shù)，它將先進(jìn)的數(shù)字處理理論與方法引入頻率合成領(lǐng)域，全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)程控。采用全數(shù)字的頻率合成器，頻率切換速度快，便于控制，而且易于實(shí)現(xiàn)，也能產(chǎn)生線性度高的線性調(diào)頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻信號(hào)的輸出。通過(guò)AD9852芯片實(shí)現(xiàn)的可調(diào)頻率達(dá)0～300 MHz。
DDS技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用，它可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、高相噪的點(diǎn)頻和頻率步進(jìn)輸出，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)MFSK，QPSK等通信方式，在擴(kuò)頻通信中能實(shí)現(xiàn)跳頻模式。
目前，QIALCOMM公司的DDS芯片系列有Q2220，Q2230等，內(nèi)部沒(méi)有集成D／A；ANALOG公司的DDS芯片有AD9850，AD9851，AD9852等，內(nèi)部集成了高度D／A，應(yīng)用更方便。
由于本系統(tǒng)要求產(chǎn)生的信號(hào)形式有單頻連續(xù)波、單頻脈沖波、線性調(diào)頻連續(xù)波、線性調(diào)頻脈沖等波形，以AD9850為基本DDS的結(jié)構(gòu)，不支持線性調(diào)頻波形的輸出，而AD9852能輸出高信噪比的點(diǎn)頻信號(hào)，支持線性調(diào)頻波形的輸出和多種工作模式，支持并行和串行接口操作，數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器統(tǒng)一編址，控制方便。因此，本項(xiàng)目采用AD9852。
2．1．2 高頻小信號(hào)的放大
由于高頻功放對(duì)信號(hào)的輸入有功率下限要求，故在小信號(hào)放大階段，必須達(dá)到一定的輸出功率，這里取30 mW。芯片選擇TI的THS3112及THS4021電流反饋型高頻運(yùn)放。
2．1．3 高頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)功放
采用帶寬為1．8～175 MHz MC7210，該模塊對(duì)輸入功率要求較低，為7 mW，且頻率增益曲線較為平坦，在30 MHz時(shí)增益為25 dB，假設(shè)輸出功率為1 W，通過(guò)Gp=10log(Po／Pi)的換算，得輸入功率僅為3．1mW。對(duì)較專業(yè)的高頻模塊來(lái)說(shuō)，MC7210性價(jià)比較高。
2．1．4 定向發(fā)射天線
對(duì)于50～150 MHz的發(fā)射系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若采用長(zhǎng)直導(dǎo)線，則天線將變得很長(zhǎng)，故參考一般收音機(jī)的天線設(shè)計(jì)，將3 m長(zhǎng)的油浸導(dǎo)線纏繞在低感磁棒上，依次做3根，將同名端導(dǎo)線串接起來(lái)，這樣三組構(gòu)成了一個(gè)磁棒天線陣列，定向發(fā)射的指向性較好。
2．2 電磁波接收電路
定向接收天線制作參考定向發(fā)射天線。
2．2．1 高頻小信號(hào)的放大及濾波
天線采集到的信號(hào)十分微弱且?jiàn)A雜噪音(由被測(cè)件產(chǎn)生)，故要對(duì)其進(jìn)行放大和濾波處理，由于要驅(qū)動(dòng)兩路(一路幅度采樣，一路頻率采樣)輸出，故應(yīng)加入一級(jí)電壓跟隨器。
2．2．2 信號(hào)的幅度檢波
這部分主要對(duì)電磁波的峰峰值采樣，該值對(duì)應(yīng)于定向接收天線采樣到的電磁波的最大值與最小值，由于處于調(diào)頻范圍，故采用“加強(qiáng)型德生PL-600”收音機(jī)的檢波電路的后級(jí)處理模塊，使得輸出達(dá)到±2 V，足夠送給A／D采樣模塊。
2．2．3 信號(hào)的頻率采集
頻率采集使用CPLD測(cè)頻方法：使輸入的信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部1／K(K可調(diào))的分頻，出來(lái)的周期已經(jīng)十分緩慢，這時(shí)再用單片機(jī)對(duì)其測(cè)周期，得出的值將十分接近精確。由于CPLD的時(shí)鐘一般為方波，故這里要將經(jīng)過(guò)高頻小信號(hào)的放大及濾波后信號(hào)進(jìn)行施密特變換，然后再送給CPLD。
采用幅度與頻率分開(kāi)測(cè)量的好處就是節(jié)約了整體成本，若采用DSP加高速A／D采集的方案，成本將翻好幾番，且調(diào)試難度增大。
2．3 電磁收集箱
電磁收集箱主要對(duì)電磁波進(jìn)行空間屏蔽，使得外部與內(nèi)部的電磁波隔離。電磁波由發(fā)射天線經(jīng)過(guò)被測(cè)件傳遞至接收天線完成電磁波的傳遞回路。
2．4 控制模塊
這里采用MSP430系列單片機(jī)F4793芯片作為控制單元，主要給DDS AD9852發(fā)送控制字、對(duì)電磁波幅度進(jìn)行A／D采集和頻率采集，對(duì)人機(jī)交互界面及系統(tǒng)電源進(jìn)行監(jiān)視。
2．5 電源監(jiān)視
單片機(jī)4793通過(guò)A／D采集監(jiān)視系統(tǒng)各電源。
由于本系統(tǒng)要求的核心技術(shù)是產(chǎn)生信號(hào)形式為單頻連續(xù)波、單頻脈沖波、線性調(diào)頻連續(xù)波、線性調(diào)頻脈沖等波形，以AD9850為基本DDS的結(jié)構(gòu)，不支持線性調(diào)頻波形的輸出。因此本系統(tǒng)運(yùn)用AD9852能輸出高信噪比的點(diǎn)頻信號(hào)，支持線性調(diào)頻波形的輸出和多種工作模式，支持并行和串行接口操作，數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器統(tǒng)一編址，具有控制方便的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了上述信號(hào)的特征和要求。
3 結(jié)論
本設(shè)計(jì)提供了一種電磁仿真環(huán)境，其電路設(shè)計(jì)先進(jìn)，集成度高，具有空間立體特征。由于采用了單片機(jī)控制，在多波段、多方位、多角度、頻率一致性、信號(hào)完整性、功率控制等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。在現(xiàn)代電磁環(huán)境越發(fā)惡劣的情況下，為電子產(chǎn)品的抗干擾試驗(yàn)，即電磁兼容性設(shè)計(jì)提供了很好的技術(shù)支撐。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/171877.htm
評(píng)論