无线幅频仪制作(WiFi通信)-含STM32源程序,JAVA上位机与设计报告

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项目功能

1、系统方案1.1 比较与选择

1.1.1 控制器的论证与选择

1.1.2 信号源的论证与选择

1.1.3 放大器模块的论证与选择

1.1.4 键盘与显示模块的论证与选择

1.1.5 网络通信模块的论证与选择

1.2 方案描述

2、理论分析与计算2.1 信号发生器的电路设计

2.2 放大器设计

2.3 频率特性测试仪器

3、电路与程序设计

3.1 电路设计

3.2 程序设计

4、实物图片

项目功能

本装置测量放大器的幅频特性，并将数据绘成直观的图线。系统以32位高性能单片机STM32F103为主控制器，由数字式频率合成器AD9854产生所需信号，通过键盘与OLED显示屏直观控制扫频、点频等模式与频率、幅值等参数，产生一路稳定幅值的正弦扫频信号。信号通过自制的0~40dB可调增益放大器，经均值响应功率检波器AD8361检波后得到直流信号，即放大器输出信号的幅值信息；再经单片机内部模/数转换器采样，处理计算后，将幅值、频率信息发送至Wi-Fi模块ESP-32，使得局域网内的设备可以获取幅频特性数据。作品另配有计算机应用程序和安卓APP，可以方便地显示幅频特性曲线，从而实现放大器的远程幅频特性测试。

1、系统方案1.1 比较与选择

本系统主要由控制器、信号源模块、放大器模块、键盘显示模块、网络模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1.1 控制器的论证与选择

方案一：采用51单片机控制。51系列单片机是廉价、易得的微控制器，但由于其采用集中指令结构，运行速度不够可观。在执行大型程序时，51单片机容易显现出功耗大、不稳定的缺点。

方案二：采用FPGA控制。FPGA即现场可编程门阵列，是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA一般来说功耗较低。但在开发过程中往往需要快速增减一些简单功能，如串口通信等，而此类功能有可能占用过多的逻辑门资源，因此采用FPGA开发整个系统则较为不便。

方案三：采用STM32单片机控制。STM32系列单片机具有开发方便、I/O口数量多等特点。ARM内核使得其运行速度明显优于51系列单片机。STM32F103属于增强型系列，是同类产品中性能最高的产品。

综合以上两种方案与实际情况，选择方案三。

1.1.2 信号源的论证与选择

方案一：采用分立元件和中小规模集成电路构成波形发生器采用RC串并联振荡器生成正弦信号。该方案的优点：技术成熟，可供参考的资料较多。缺点：外围元器件多，调试工作量较大，频率稳定度和准确度差，很难满足频率变化的范围要求，更难准确地实现频率步进的要求。

方案二：利用专用直接数字合成DDS芯片AD9851实现波形发生器。AD9851可以产生一个稳定的频率和相位且可数字化编程的模拟正弦波输出。但是该芯片理论上可达到70MHz，其实在实际应用中，当频率达到30MHz时，波形就失真了，而且外围电路较为复杂，需耗费大量时间。

方案三：采用AD9854芯片构成信号源。AD9854芯片可产生一高稳定的频率、相位、幅度可编程的正弦和余弦信号，允许输出的信号频率高达150MHz，而数字调制输出频率可达100MHz，满足项目40M的要求。

综合以上三种方案，选择方案三。

1.1.3 放大器模块的论证与选择

方案一：选用两级电压反馈运算放大器OPA847放大，再由数字衰减器PE4302衰减。OPA847是宽带超低噪声电压反馈运算放大器，常被用于前级放大，且带宽可高达3.9GHz，噪声极小。数字衰减器可以实现对DC~4.0GHz信号产生最大31.5dB的衰减，步进为0.5dB，但不可以实现系统增益连续可变。

方案二：选择运放AD8009。通过调AD8009 R1和Rf，实验发现可以实现单片运放0~40dB的要求，但是不能满足项目输入阻抗600Ω的要求。

方案三：选择压控正益放大器VCA824级联，外加AD690调节输入阻抗，满足项目要求。

综合以上三种方案，选择方案三。