作者 韩晓冰 邢磊 西安科技大学信息与通讯工程学院(陕西 西安 710054)
韩晓冰(1965-)，男，陕西西安人，教授，研讨方向，无线通讯。
邢磊，男，河北承德人，硕士研讨生，研讨方向，嵌入式、无线通讯。
摘要：依据STM32F407ZGT6规划了一款多种调制方法、宽频带的信号源，掩盖频率规模为50 MHz-4 GHz，而且带有功率扩大器，能够将信号扩大输出，输出电平规模可达0 dBm-30 dBm。本规划首要能够分红两大部分，主控板与前操控版，前操控版带有按键，经过UART将输入的数据发送给主控板，主控板将会依据传输的数据协议解析数据，并操控信号发生器作业，信号经过功放扩大，最终经过天线发射出去。
0 导言
现在市场上首要的信号源首要是面向实验室测验运用，用于户外部队进行无线电监测测向练习的十分少。而且许多信号源没有功放，不能发射大功率信号，这就严峻约束了信号掩盖规模，无法模仿实在的电磁环境。
1 体系全体计划规划
本体系首要由前操控板，主控板组成。前操控板首要是进行按键输入数据和显现输入信息、体系调试信息等，并将数据经过UART传送给主控板。主控板依据传输协议将数据解析，依据解分出的数据操控射频模块发生相应信号，并经过功放将信号扩大，最终将信号经过天线发射出去，信号源发射信号运用两种天线，50 MHz-1 GHz用的是拉杆天线，发射1 GHz到4 GHz运用的是双锥天线。GPS/BD定位体系和RFID在前操控板，当GPS/BD收到信息后并将数据传送给前操控版，前操控版将信息显现出来。体系结构如图1所示。
2 体系硬件规划
本体系首要由前操作板、主控板、电源模块三部分组成。每部分上都有其对应的不同的功用，这几个部分构成了一个完好的电磁环境构建体系。这几部分之间最首要的便是数据传递。
2.1 前操作板
前操控版选用的类型是STM32F103ZET6，运用的是ARM Cortex-M3内核，512 kB Flash，64KB RAM，LQFP 144脚封装。完全契合作为前操控版的处理芯片。前操作板首要是由按键、GPS/BD模块、RFID、OLED 显现屏组成。前面操作板的首要效果便是按键输入和显现。经过按键输入频率、起伏等参数，经过OLED 屏幕显现，并经过UART传送给主控板。结构如图2所示。
2.2 主控板
主控板是信号源的重要部分，选用的芯片是STM32F407ZGT6，带有FPU 的ARM32 位 Cortex-M4处理器，1 MB的FLASH，192+4KB的SRAM，主频为168 MHz。主控板首要由射频模块、功率扩大器、电压转化模块组成。当主控板接纳到前操控版发送的数据时，将数据依照通讯协议解析，在依据数据操控射频模块发生相应的信号，然后经过功放将信号扩大，最终在经过天线发射出去。如图3所示。
射频模块运用的是ADI公司出产的ADF4351，本电路为宽带直接变频发射机模仿部分的完好完成计划(模仿基带输入、RF输出)。经过运用锁相环(PLL)和宽带集成电压操控振荡器(VCO)，本电路支撑500 MHz至4.4 GHz规模内的RF频率。对来自PLL本振(LO)进行谐波滤波，保证供给超卓的正交精度、边带按捺和低EVM。
此芯片的功用根本完全契合本规划需求。故选用此芯片。
功率扩大器选用的是ADI的HMC637BPM5E，此扩大器作业频率规模为直流至6 GHz。供给15 dB的小信号增益，1 dB增益压缩下的27.5 dBm输出功率，40 dBm的典型输出IP3和4 dB噪声系数，一起需求来自12 V电源的335 mA 在VDD上。也是比较契合比规划的需求。故选用此芯片。
2.3 电源模块
电源模块以CN3763为芯片，进行电源的充电办理和供电运用。CN3763具有三种充电形式，即涓流、恒流和恒压充电形式，是专门为锂电池充电进行充电办理的电源芯片。
在恒压充电形式下，芯片能够操控电池电压为12.6 V，也能够经过一个外部电阻向上调整;在恒流充电形式，充电电流经过一个外部电阻设置。关于深度放电的锂电池，当电池电压低于恒压充电电压的66.5%(典型值)时，CN3763用所设置的恒流充电电流的17.5%对电池进行涓流充电。在恒压充电阶段，充电电流逐步减小，当充电电流降低到恒流充电电流的16%时，充电完毕。此芯片的功用根本完全契合本规划运用，故选用此芯片作为充电电源芯片。结构如图4所示。
3 嵌入式软件规划
本规划中嵌入式程序规划首要是指前操控版的的显现程序，按键数据输入程序，体系调试信息显现程序以及给依据数据协议给主控板发送数据的程序。主控板的程序比较复杂，首先是与前面板的协议，协议首要是与前操作板的数据传输协议，便是把前操控版发送的数据解析成指令用来操控信号发生器和功放，宣布按键输入的信号。
3.1 前操作板嵌入式程序开发
前操作板首要是与主控板进行数据传输以及显现体系调试信息等。体系初始化后，依据主控板经过UART发送给前操控板的数据会显现相应的信息，如体系固件版本号，PCB版本号，设备别号，IP等信息。
定位是经过GPS/BD定位体系，体系初始化后，GPS/BD天线开端接纳数据，并经过UART2将数据发送到前操控版，将接纳到的数据依照协议解析后，经过OLED 屏幕显现出来。
RFID模块与GPS相似，体系初始化后，RFID就会正常作业，这时就能够进行打卡操作，将标签卡放到前操控版处就能够完成打卡功用，而且能够检查打卡记载的数据。
前操控板首要是进行按键输入，显现以及和主控板之间的数据传输。首先是按键输入数据，体系初始化后，OLED 屏幕显现出信号参数设置频率、起伏、调试方法、射频敞开状况。用户经过按键输入这些参数后，MCU会把数据经过UART发送给主控板，主控板依据数据传输协议，将数据解析后，将会操控发生相应的频率、起伏、调制方法的信号。
3.2 主控板嵌入式程序开发
主控板的嵌入式程序首要便是依据数据传输协议，将经过UART传过来的数据解析，并依据解分出来的数据操控信号发生器发生相应信号，经过功放将信号扩大，最终依据频段将经过天线发射出去。在嵌入式程序中，数据协议是最要害的部分，只要通讯两边定好协议，数据才能够传输，传输完成后才能够依照协议解析数据。因而，编写数据协议也是本规划的的难点。
传输的数据都是界说好的结构体，每一次数据传输都是将数据依照界说好的结构体的的结构传输的，所以，在解析协议时，也要依照界说好的结构体数据类型来解析数据，而且依据结构体的成员变量的数据来操控相应信号的发生。
4 主测验成果剖析
整个体系规划根本完成后，进行全体测验，整机体系如图5所示。
经过按键输入频率、起伏、调制方法等数据。例如，输入信号参数，频率110 MHz，起伏0 dBm，调制方法为CW，如图6所示。
经过馈线将信号源输出端与频谱仪输入端衔接，为了维护频谱仪，在输入端加了一个10 dBm的衰减器。调查其波形，如图7所示。
本次测验运用的频谱仪是Keysight N9918A。依据上图剖析可知频谱仪接纳到的信号是110 MHz，电平是-12 dBm，因为本次运用的馈线3 M长，所以损耗能够抵达2 dBm，依据上图可知，本信号源能够正常发射信号，且信号能够被频谱仪正常接纳。
5 完毕语
本规划完成了经过按键输入数据，经UART传送到主控板，主控板依据传输协议将数据解析，并操控信号发生器发生相应频率信号，经过功率扩大器扩大后，经过天线发射出来，经验证，此信号源能够正常发生信号。
经过测验成果可知，本体系能够精确发射出输入的按键信号，在答应规模内精确度或许会有差错。
参考文献：
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本文来源于《电子产品世界》2018年第11期第43页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
