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功率基于USB接口微波功率计模块研制

收藏本文 2024-03-05 点赞:31441 浏览:144813 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:目前国内功率测试的仪器,大多是台式机,其昂贵、接口复杂、体积大、笨重,不便于携带进行外场测试;而手持设备通常功能简单,不具有台式功率浅析仪的数据浅析能力,同时不利于组建复杂的测试系统。以而对于便于携带同时又具有浅析能力且易于组建复杂测试系统的功率测试仪器需求比较旺盛。通过对市场的调研和需求浅析,以便携式微波测试仪器的课题研发为依托,以有效值功率测量为切入点,提出设计一款便宜、体积小、重量轻、便于携带、易于组建复杂测试系统的基于USB总线的射频微波功率计。对此功率计所需的功能展开浅析,按照虚拟仪器的设计思想,提出功率计系统的总体设计案例。整个系统由两部分组成,上位机运用软件系统和USB设备系统。USB设备系统主要负责射频信号的处理,信号采集以及与上位机通信等功能。运用软件系统主要完成与功率计USB设备的通信,数据的浅析处理和显示以及功率的校准。本论文主要针对USB设备系统展开探讨和设计,USB设备系统由两部分组成,硬件电路和制约设备进行数据采集和数据传输的固件程序。对于射频信号的输入利用50标准A头作为接口,采取可以检测有效值功率的对数检波器实现有效值功率检测,以ATMEL公司的R单片机作为系统的核心制约芯片,实现数据的采集以及与上位机运用软件系统的USB总线通信。利用Protel99SE对系统的硬件电路原理图和PCB板进行设计和制作。固件程序是在ATMEL公司所编写的开发环境R Studio4.18中利用C语言进行开发的,C代码的编译采取WinR进行编译,利用微控电子开发的JTAGICE烧写器给芯片烧写可执行文件,通过串口调试助手和总线监测软件进行软件系统的调试。通过实际的设计和制作,并利用射频信号源和精密万用表等测量仪器对检波部分做测量,测试结果基本满足检波功能要求;利用BusHound总线监测软件对USB总线传输进行监测,其结果满足传输要求。最后此硬件设备基本实现了该硬件系统的设计案例。关键词:射频功率计论文有效值功率论文USB总线论文对数检波论文功率测量论文

    摘要2-3

    ABSTRACT3-7

    1 绪论7-12

    1.1 课题来源及探讨背景7-8

    1.1.1 课题来源7

    1.1.2 课题探讨背景及作用7-8

    1.2 国内外探讨近况及进展走势8-11

    1.2.1 微波功率传感器技术探讨近况8-9

    1.2.2 总线技术的探讨近况9

    1.2.3 虚拟仪器的探讨近况9-10

    1.2.4 射频功率计的探讨近况10-11

    1.3 论文主要工作及结构安排11-12

    2 USB 微波功率计总体案例设计12-20

    2.1 基于 USB 接口射频功率计研制的需求浅析12-13

    2.1.1 技术要求12-13

    2.1.2 功能需求13

    2.2 基于 USB 射频功率计总体规划13-19

    2.2.1 案例论证13-14

    2.2.2 功率测量策略的选择14-17

    2.2.3 总体设计17-18

    2.2.4 系统的总体设计策略18-19

    2.3 本章小结19-20

    3 便携式功率计硬件电路设计20-39

    3.1 芯片选型20-23

    3.1.1 主控芯片的选择20-22

    3.1.2 检波芯片的选择22

    3.1.3 存储器的选择22-23

    3.1.4 电源芯片的选择23

    3.2 USB 射频功率计的电路设计23-31

    3.2.1 电源变换电路的设计23-24

    3.2.2 R 单片机最小系统电路24-26

    3.2.3 R 单片机接口电路26-31

    3.3 PCB 板设计31-38

    3.3.1 传输线论述31-34

    3.3.2 射频板的设计原则34-36

    3.3.3 射频功率计的 PCB 板制作36-38

    3.4 本章小结38-39

    4 USB 功率计设备系统的固件设计39-62

    4.1 USB2.0 技术规范39-42

    4.1.1 USB 系统总线的结构39-40

    4.1.2 USB 数据传输40

    4.1.3 USB 描述符和设备请求40-42

    4.2 USB 固件开发环境42

    4.3 USB 固件开发42-61

    4.3.1 USB 设备固件流程43-48

    4.3.2 固件代码开发48-61

    4.4 本章小结61-62

    5 系统测试与测试结果浅析62-70

    5.1 调试策略总结62-63

    5.1.1 硬件调试62

    5.1.2 软件调试62-63

    5.1.3 软硬件联合调试63

    5.2 系统测试及浅析63-69

    5.2.1 检波模块的测试64-67

    5.2.2 AD 采集的误差浅析67-68

    5.2.3 USB 接口的测试68-69

    5.3 本章小结69-70

    6 总结与展望70-72

    6.1 论文工作总结70

    6.2 不足与展望70-72

    致谢72-73

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