S波段频综信号源设计及实现

论文摘要

微波治疗仪是一种利用微波的生物学特性对各种疾病进行治疗的医疗设备。微波治疗无需麻醉,具有简便、安全的特点,因此微波治疗仪具有广阔的发展空间。微波信号源作为微波治疗仪的重要组成部分,具有输出频率覆盖广、输出频率可调等特征,本课题结合某微波治疗仪的具体需求,主要完成微波治疗仪中微波信号源的研制。本文信号源的设计指标要求信号源具有输出可调和显示输出频率的功能,因此把信号源的设计分为两个部分:控制单元与信号发生单元。其中,信号发生单元采用DDS+PLL方案输出1872MHz2520MHz的信号;控制单元采用单片机、数码管和键盘实现输入与显示功能。信号发生单元与控制单元之间的通信依靠各单元单片机携带的串行接口进行,控制单元接收键盘手动输入频率值,接着传送频率值到信号发生单元,然后信号发生单元单片机控制DDS和PLL输出给定频率,同时控制单元单片机控制数码管显示信号发生单元输出的频率值。在实现信号源方案时,分别对控制单元和信号发生单元进行器件选型、滤波器设计、电路设计和程序设计,并在设计基础上完成实物制作。在信号发生单元与控制单元的调试完成后进行信号源联合调试和实物测试。得到的结果能够满足在1872MHz2520MHz范围内,且以24MHz为步进输出的频点相位噪声不小于-75dBc/Hz@10kHz,功率大于-5dBm,杂散抑制大于30dBc,且具有手动输入频率值和显示输出频率值功能。最后对测试结果进行分析,针对设计和调试中出现的问题和不足,提出了改进建议和措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 频率合成技术概述
• 1.2 频率合成技术发展状况
• 1.3 频率合成器主要技术指标
• 1.4 课题的研究目标和研究内容
• 第二章 锁相环频率合成与直接数字频率合成原理分析
• 2.1 锁相环频率合成
• 2.1.1 锁相环综述
• 2.1.2 锁相环功能部件原理
• 2.1.3 锁相环杂散和相位噪声分析
• 2.2 直接数字频率合成
• 2.2.1 直接数字频率合成原理
• 2.2.2 直接数字频率合成杂散与相位噪声分析
• 第三章 频综信号源方案设计
• 3.1 信号源设计要求与总体方案
• 3.2 控制单元方案的设计
• 3.3 信号发生单元方案的设计
• 3.3.1 信号发生单元需求分析
• 3.3.2 常用DDS+PLL 方案分析
• 3.3.3 信号发生单元方案选择
• 第四章 频综信号源的设计与制作
• 4.1 控制单元硬件设计
• 4.1.1 主要器件选型
• 4.1.2 控制单元具体实现框图
• 4.1.3 电路设计遇到的问题及解决方法
• 4.1.4 控制单元PCB 版图
• 4.2 控制单元程序设计
• 4.2.1 程序开发工具选择
• 4.2.2 芯片时序分析
• 4.2.3 程序设计要点分析
• 4.2.4 程序流程图设计
• 4.3 信号发生单元硬件设计
• 4.3.1 主要器件选型
• 4.3.2 信号发生单元具体实现框图
• 4.3.3 滤波器设计
• 4.3.4 电路设计中遇到的问题及解决方法
• 4.3.5 信号发生单元PCB 版图
• 4.4 信号发生单元程序设计
• 4.4.1 芯片时序分析
• 4.4.2 程序设计要点分析
• 4.4.3 程序流程图设计
• 第五章 频综信号源的调试和测量
• 5.1 部件单元调试
• 5.1.1 控制单元调试
• 5.1.2 信号发生单元调试
• 5.2 频综信号源联合调试
• 5.3 测试结果与分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果