低频信号发生器设计

低频信号发生器设计（精选9篇）

低频信号发生器设计 第1篇

正弦信号发生器是一种广泛应用的信号源,对它的要求也随着技术的发展越来越高。传统的正弦信号发生器产生电路一般采用模拟电路来实现,低频输出的频率的稳定度和精度等指标都不高。为了要获得高稳定度的信号源,往往要采用锁相环来实现,但电路复杂且体积庞大。

随着电路系统的数字化发展,直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)作为一种波形产生方法,得到了广泛的应用。DDS技术具有产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号。这在电子测量、雷达系统、调频通信[1,2]等领域具有十分重要的作用。若选用通常的DDS芯片来实现低频正弦信号发生器,往往需要外部微处理器,电路较为复杂。而ML2035[3]可以不需要其他的外围器件。

2 ML2035的工作原理

ML2035原理框图如图1所示。其内部主要由串行输入接口、相位累加器、正弦波发生器和晶体振荡器4大部分组成。串行输入接口电路负责将用户输入的16位串行频率控制字转化为并行数据,并传送给相位累加器,控制相位生成的速度;然后,相位累加器把21位累加和的高9位作为有效数据传送给正弦波发生器;正弦波发生器把这9位数据的最高位作为符号位,次最高位作为象限位,低7位作为正弦搜索表的查表地址,以生成4象限的波形样值数据;最后,波形数据传送到一个8位的数模转换器,形成正弦脉冲波,经过一个低通滤波器平滑波形后输出。下面分别介绍这4部分的组成和原理。

2.1 相位累加器

相位累加器如图2所示,它是DDS的核心部件,由加法器和相位锁存器构成。每来一个时钟脉冲,相位寄存器的输出就增加一个步长的相位增量值,加法器将频率控制数据与累加寄存器输出的累加相位数据相加,把相加结果送至累加寄存器的数据输入端。相位累加器进入线性相位累加,至满量程时产生一次计数溢出,这个溢出频率即为DDS的输出频率。加法器A组的低16位(A15～A0)接串行输入接口电路的16位锁存器输出,高5位(A20～A16)全部接地。B组(B20～B0)作为后端锁存器的反馈输入。

2.2 正弦波发生器

正弦波发生器如图3所示。由相位累加器送来的低7位地址码和第8位(象限位)先送到象限求补器。象限位为0时,象限求补器保持地址码不变;象限位为1时,它对地址码进行模128求补。在1个TOUT内,生成4个的TOUT/4位地址码。这些地址码被送到ROM用于搜索对应相位点的正弦波样值,以获得2个半波的正弦波样值数据,连同相位累加器的最高位一起送到符号求反器。这样使得第一个半波不变,第二个半波被倒相,从而生成一个周期的完整正弦波样值数据。将相位寄存器的输出与相位控制字相加得到的数据作为一个地址对正弦查询表进行寻址,查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度信号,驱动DAC做D/A转换,输出模拟信号;低通滤波器平滑,输出频谱纯净的正弦波信号。

由DDS的基本原理[4]可以知道,输出的正弦信号将有可能出现误差。对于不同的参考时钟,将产生不同程度的频率误差,表1例举了ML2035在常见的晶振下的频率控制字和频率误差情况。

3 基于ML2035的低频信号发生器的设计

输出的正弦信号的频率可以由16 b的串行比特字控制,广泛地应用在输出正弦波要求高的领域。ML2035的频率设置值是通过SID脚串行输入的。数据在SCK的上升沿移入。当16 b数据都进入移位寄存器后,在LAT1的下降沿锁存。由于ML2035的控制字是16 b,因此据DDS的原理可以得出ML2035的输出频率关系式为:

相应地,ML2035的频率分辨率为:

用ML2035产生100 Hz的正弦信号,系统所用晶振选取6.553 6 MHz,通过输出的频率关系式(1)可以计算出16 b的控制字为0000000010000000,则由74LS20产生16 b的控制字输入到ML2035的SID端,控制ML2035的输出频率为100 Hz的正弦信号。通过ML2035的LAT1端在时钟的下降沿将频率控制字锁入16 b数据锁存器中。正弦信号发生器如图4所示。

输出的脉冲时序图如图5所示。

则产生100 Hz正弦波信号的控制字应由fout=Q5·Q6·Q7·Q8得出。

4 结 语

由于ML2035可以不需要外部处理器,能够在外围器件较少的情况下,产生精度和稳定度较高的正弦信号。因此可以应用ML2035设计出频率在0～25 kHz的高稳定的、高精度的正弦波形。由ML2035的工作原理,设计了100 Hz的正弦信号发生器,实验证明该信号发生器具有较高的稳定度和精度。

参考文献

[1]白振华,夏翎.基于DDS的任意波形发生器[J].现代科学仪器,2001(6):44-47.

[2]曾芳,李勇.基于DDS芯片AD9852的正弦信号发生器及其在通信中的应用[J].电子测量技术,2007,30(9):150-152.

[3]Micro Linear Corporation.ML2035 Datasheet[Z].1997.

[4]王永,刘志强,刘硕.DDS在任意波形发生器中的应用[J].仪表技术,2001(4):22-23.

[5]杨小明,吴光敏,孟宇.一种正弦波发生器的设计方法[J].现代电子技术,2008,31(1):64-65.

[6]胡鸿豪,李世红,蔡志端.基于单片机和DDS信号发生器设计[J].电子元器件应用,2006,8(12):47-49.

[7]李秀芳,陈辉.基于AD9851的任意波形发生器实现[J].电子元器件应用,2006,8(12):18-19.

[8]王文钦.高质量微波信号源发生器的研制[J].电子质量,2004(2):12-14.

[9]刘铁新.一种单片DDS构成的新型频率合成器[J].宇航计测技术,1999(4):6-10.

[10]方红俊,宋福晓.DDS在通信信号模拟器信号生成中的应用[J].无线电工程,1999,25(5):58-60.

低频信号发生器设计 第2篇

51单片机设计多功能低频函数信号发生器

应用89S52单片机和DAC0832进行低频函数信号发生器的设计。本设计能产生正弦波、锯齿波、三角波和方波。这里着重介绍正弦波和锯齿波的生成原理。

ADC0832的介绍：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

D0~D7：八位数据输入端 ILE： 数据允许锁存信号 /CS： 输入寄存器选择信号 /WR1： 输入寄存器选择信号 /XFER：数据传送信号

/WR2： DAC寄存器的写通选择信号 Vref： 基准电源输入端 Rfb： 反馈信号输入端 Iout1: 电流输出1 Iout2: 电流输出2 Vcc: 电源输入端 AGND: 模拟地 DGND: 数字地 DAC0832结构：

D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；

ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；

CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；

WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；

XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；

WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；

IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；

Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；

Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；

VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V； AGND：模拟信号地 DGND：数字信号地 DAC0832的工作方式：

根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。本设计选用直通方式。

DAC0832工作时序：

DAC0832内部结构图：

当ILE为1时，只有当/CS、/WR1都为0时输入寄存器才允许输入；当/WR2、/XFER也都为0时，输入寄存器里的信息才能写入DAC寄存器。根据实际电路图我们就可以得到DAC0832工作的时序的程序。如下：

P37=0;//P37=CS _nop_();//P36=WR P36=0;

P0=value;(数据端口信号数值0~255)P36=1;_nop_();P37=1;硬件电路：

P0口是数据端口，接上拉电阻（其他端口则不用）。电源质量要好，质量越好的电源，芯片工作就越稳定。

从LM358运放输出的电压最大峰峰值就是12V所以在二级运放的放大倍数要注意跟基准电压想匹配，否则输出信号会很容易失真。

正弦波的生成：

DAC0832产生信号的原理可以说是ADC0809AD转换的逆过程，但DAC0832生成的信号是离散的。假设要生成一个Y=Asin(2*pi*f*t)的正弦波。adc0832数据端口给的数据的范围是0~255一共256个。前0~127表示是X轴上方的电压值（也可能是下方）。那么128~255是X轴下方的电压值。那么我们可以得到数据端口的数值的具体量，即value=127sin(2*pi*f*t)+127；假设我在X轴上抽样100个点（0~99），那么value=127sin(pi/50*t)+127;t：0~99.(这个100位的数组可以用MATALB生成)。也可以抽样更多的点，抽样的点越多，得到的信号越保真，但信号的频率会有所下降。抽样的点越少，失真越大，但频率能成大幅度递增。怎么选择，具体情况具体分析。其他的波形也跟正弦波一样。

程序如下：

#include sbit dac_WR=P3^6;//dac0832的wr端 sbit dac_cs=P3^7;sbit KEY1=P2^0;sbit KEY2=P2^1;bit keyflag;unsigned char i;unsigned char code tab[100]={127,135,143,151,159,166,174,181,188,195,202, 208,214,220,225,230,234,238,242,245,248,250, 251,252,253,254,253,252,251,250,248,245,242, 238,234,230,225,220,214,208,202,195,188,181, 174,166,159,151,143,135,127,119,111,103,95, 88,80,73,66,59,52,46,40,34,29,24, 20,16,12,9,6,4,3,2,1,0,1, 2,3,4,6,9,12,16,20,24,29,34, 40,46,52,59,66,73,80,88,95,103,111,119};

void getkey(void){ if(KEY1==0){ //按键按下后为电电平 RCAP2L+=10;//调节频率 if(CY==1){ RCAP2H+=1;} } if(KEY2==0){ RCAP2L-=10;if(CY==1){ RCAP2H-=1;} } } void Timer2_Init(){ T2CON=0x00;TH2=(65536-300)/256;TL2=(65536-300)%256;RCAP2H=0XFE;RCAP2L=0XDA;//稳定在50Hz左右 EA=1;ET2=1;TR2=1;} void T0_service()interrupt 1 { TH0=0XEC;TL0=0X77;keyflag=1;}

void Timer2_service()interrupt 5 { TF2=0;//清除中断标志位 dac_cs=0;dac_WR=0;P1=tab[i];dac_WR=1;i++;dac_cs=1;if(i==100)i=0;} void main(){ Timer2_Init();TMOD=0x01;TH0=0XEC;TL0=0X77;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1){ if(keyflag){ keyflag=0;getkey();} } } 本程序需注意：按键是低电平有效。定时器2中断发送数据给DAC0832，0832在得到一个数据后生成相应的电压值。所以他的中断时间决定信号的频率，调节它的中断时间就能调节信号的频率。

其他波形的生成，其他的波形也跟正弦波一样，但锯齿波和三角波可以不用查表法，应用加减计算得到就可以得到。下面介绍的是锯齿波： #include #include sbit DACWR=P3^6;sbit DACCS=P3^7;unsigned int i;void DAC_0832(void){ DACCS=0;DACWR=0;P0=i;i+=1;//加以操作得到上升的锯齿波 DACWR=1;_nop_();DACCS=0;if(i==0xff)i=0x7f;//为什么初值是0x7f,其他的行不行。大家自己动手试试。} void main(void){ i=0x7f;

while(1){ DAC_0832();} } DAC0832有着致命的一个缺点就是输出的波形里的含有的频率比较杂乱，常常出现过激的现象。如果你需要精确的信号的话，那么你必须在信号输出端就如滤波器。得到干净的低频函数信号。如果要作为信号源的话最好是能就上一级攻放。效果会好很多。虽然DAC0832不是非常专业的函数信号发生芯片，但是它的输出波形的范围比较广，常常能输出一些，你意想不到得很有意思的信号曲线。

低频低功耗高精度信号发生器的设计 第3篇

关键词：单片机,D/A转换,低频,数控

一总体方案论证与设计

函数信号发生器在电子、通信、科学研究和工厂电子产品的品质分析检验中有着广泛的应用, 是电子电信科学工作者和实验室的一个常用设备, 在教学、科研、生产、生物工程、遥控遥测等诸多领域都有着广泛的应用。

本系统采用单片机作为数据处理及控制核心, 可以将系统设计分成以下两个主要模块:系统波形发生信号模块、键盘显示模块。

1. 系统波形发生信号模块

系统组成原理框图如图1所示。

图1主要有两大块, 即波形发生部分 (上半部分) 和键盘/显示部分。波形发生部分是本设计的核心, 主要由可编程基准信号、锁相倍频电路、相位累加地址发生、EPROM存储器、数/模转换和滤波驱动等组成, 如图2所示。

2. 键盘/显示模块

键盘输入和显示部分在控制仪器中起着人机交互的作用, 这两部分的设计是仪器和操作者进行联系并得到实际应用的关键之一, 并关系到用户使用的满意度。考虑到成本及电路的复杂度, 本设计采用一款新颖的HD7279A, 它是一种管理键盘和LED显示器的专用智能芯片。HD7279芯片价格低廉, 内部含有译码器, 并具有多种控制指令, 如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。在设计时, 外围电路简单, 只需一个电阻和一个电容即可解决键盘/显示电路的外围设计, 且有成熟的现成程序可以借鉴。其接口电路如图3所示。

二、系统硬件设计

为使该程控函数信号发生器具有较高的精确度和稳定性, 也为了系统的易实现性, 使其具有较高的性能/价格比, 我们对本系统的硬件电路作了精心设计。包括外围电路的设计, 元器件类型的选取以及参数的设置等, 硬件设计时采用了模块化的设计方法, 在充分考虑各种因素, 从使用简单、调试方便、功能完备出发, 制定了整体的系统设计方案。主要可分为以下几个部分:频率控制模块, 相位累加地址发生模块, 幅度控制模块, 程控滤波模块, 键盘显示模块 (在上部分内容中已说明) 等。

1. 锁相环频率控制模块设计

本系统选用的是CD4046锁相环, 具体连接电路如图4所示。

2. 相位累加地址扫描电路设计

示模块原理图

相位累加器地址扫描由CD4518及27C64组成。具体相位累加、地址扫描电路如图5所示:

上图设计中, 之所以采用十进制计数器, 是因为考虑到人们的习惯, 但此时要求存储器地址必须按照BCD码的编码规律, 即每16个存储单元中, 只有前十个单元存放波形数据, 后6个存储单元不用。

自动归零和按BCD码的规律存放数据是本设计的巧妙之处。

3. 双极性输出模块

本函数信号发生器信号输出要求为双极性, 输出电路原理图如图6所示。在此采用DAC0832模数转换芯片。图中运算放大器为具有双极性工作电压的TL082。

4. 程控滤波模块

输入DAC0832的波形数据是经过量化的离散数据, 而DAC0832分辨率为1/255, 因此输出的波形具有非连续性, 是阶梯状的。假设DAC0832的基准电压为+5V, 则每个阶梯幅度为0.0195V。阶梯宽度为采样频率的倒数。这相当于给输出波形叠加了高频干扰。为了确保产生波形的质量, 减少波形失真度, 使输出波形光滑, 须用低通滤波器把高频分量滤掉。因此, 需要有低通滤波网络。

三、系统的软件设计

本系统主程序主要完成的工作是对系统的初始化, 包括对存储单元、HD7279A、和8254的初始化, 执行发送、显示数据, 输出波形和频率调节等指令。初始时默认输出波形为正弦波, 输出波形幅度为5V, 频率为100HZ;在初始化的同时, AT89C51对键盘进行扫描, 判断是否有相应功能键按下, 如有, 则根据需要的功能进行相应的操作。其中波形的选择是通过改变单片机的P1.7和P1.6的值来实现的, 当P1.7=0、P1.6=0时, 得到正弦波;当P1.7=0、P1.6=1时, 得到三角波;当P1.7=1、P1.6=0时, 得到方波。其主程序流程如图8所示:

四、测试结果及分析

图9为信号输出频率为105HZ时用数码相机拍摄的正弦波、三角波、方波的输出波形。

本系统中, 正弦波的准确度最高。不用的频率下, 正弦波的测试数据如表1所示:

从测试结果可以看出, 系统在2HZ到8.8KHZ内都实现了波形的正常输出, 同时波形输出光滑, 没有太多的毛刺, 在8.8KHZ到10KHZ之间虽然也实现了正弦波的输出, 但此时锁相环有了一个锁定时间, 从而出现了波形抖动的情况。同时在高频段, 由于每周期量化点数只有10个, 所以影响了波形输出的质量。这也是本系统的缺陷所在, 其改进措施就是选用更高频率的锁相环芯片, 像74HC4046, 其最高工作频率可达8M, 这样就能实现10KHZ或更高频率的频率输出。或者, 可以减少27C64中波形的量化数据, 如取L=50, 并设置8254的计数器0和计数器1的级联分频M=20000, 则也可以提高输出波形的频率, 大约可以提高到15KHZ左右。

其他误差有频率误差和幅度误差, 对于频率误差, 其主要来源首先是锁相环频率合成的不稳定性, 特别是在频率较高时, 由于锁相环频率锁定需要一定的时间, 从而出现了频率不稳定的现象, 其次是示波器本身的误差。而幅度误差则主要来源于数模转换时所用的运算放大器的放大误差, 双极性输出波形不完全对称的误差, 以及双极性输出所用到的电阻阻值的误差等。

参考文献

[1]谢自美, 《电子线路设计.实验.测试》。华中理工大学出版社

[2]余水宝, 高阶有源滤波网络的优化综合及其应用, 科技通报, 2001 (2) 53～58

低频信号发生器设计 第4篇

用数值模拟的.方法研究了钙信号系统中钙振荡与IP3振荡共存时,噪音和低频外信号对它们的选择性优化和调控.研究结果显示,低频外信号能够协同噪音作用,在一定强度范围内优化钙信号和IP3信号,但能够协同优化钙信号的条件范围明显较宽,说明协同作用对钙信号具有优先选择性.此外,在两种化学信号均可以被优化的外信号参数作用下,信号被优化的噪音强度范围也具有选择性.

作 者：吉琳 徐卫国 胡海翔 李前树 JI Lin XU Wei-guo HU Hai-xiang LI Qian-shu  作者单位：吉琳,JI Lin(首都师范大学化学系,北京,100037)

徐卫国,XU Wei-guo(国家自然科学基金委员会出版部,北京,100085)

胡海翔,HU Hai-xiang(北京理工大学化学物理研究所,北京,100081)

低频信号发生器设计 第5篇

1 主要芯片介绍

1.1 AT89C51单片机芯片

1.1.1 引脚图

本文采用的单片机芯片是AT89C51, 它是采用高速CMOS制造工艺, 通用型为40脚双列直插封装方式, 其引脚如图1所示。只要将+5 V电源接到VCC和VSS两端, 将晶振接到XTAL1和XTAL2两端, 给EA端加高电平控制电压, 然后将机器码固化到AT89C51内就可以使用了。

1.1.2 单片机基本功能

单片机基本系统即单片机正常工作不可缺少的部分, 进行设计都要在此系统基础上进行。

(1) 外接晶振引脚XTAL1与XTAL2

单片机之所以要加振荡器是因为单片机内的CPU在执行指定程序时, 要经过“取指”、“译码”, 再定时给相关电路发出控制信号, 以实现“机器码指令”所要求的功能。这就要求内部必须有一个基准时钟。可通过外接晶振或振荡信号二种方式来实现, 一般采用外接晶振的方法较方便。

XTAL1 (19) , XTAL2 (18) 为外接晶振的两个引脚。接入晶振时, 还要接入两个20～30 pF的瓷片电容C1, C2, 晶振频率因单片机工作速度而异, Intel MCS-51系列为1.2～12 MHz, ATMEL89C系列为0～24 MHz, 目前常采用6 MHz, 11.059 MHz和12 MHz。石英晶振起振后, XTAL2 (18) 脚有一个3 V左右的正弦波。C1, C2短路、晶振不良, AT89C51 (18) , (19) 脚内部反相器会损坏。VCC电源未加上等故障可能造成晶振不起振, 使单片机无法工作。当采用外部振荡器时, 信号接入 (19) 脚, (18) 脚悬浮。振荡器的12分频为一个机器周期, 当外接12 MHz晶振时, 一个机器周期为1 μs。MCS-51大多数指令为一个机器周期。

(2) 复位与复位电路

单片机必须进行复位, 是因为单片机内的CPU“取指”过程即为CPU从PC指针所指定的程序存储器ROM地址单元中读取“机器码”的过程。单片机加电后, PC指针应指向ROM中某个固定的单元, 当然, 程序开始的第一条指令也应放在ROM的这一地址单元内, 这样整个程序才能有序地执行。这个单元就是ROM的0000H单元。只有上电复位正常后, PC值才为0000H, 即指向ROM的0000H单元。此外, 专用寄存器SFR中的SP为07H, 即指向片内数据存储器 (片内RAM) 07H单元, P0～P3值为0FFH, 其余的专用寄存器值大多为00H。

复位的方法:当振荡器正常工作时, RST (9) 脚上出现的两个机器周期的高电平将使单片机有效复位。考虑到振荡器有一定的起振时间, 该引脚必须保持10 ms以上高电平, 才能有效复位。复位电路有开机自动复位和手动复位。注意:复位信号为2个以上机器周期的高电平, 单片机复位后正常工作时应该为低电平, 如果未加复位电平或复位后复位电平仍未撤除, 则单片机不能正常工作, 此时, 可检查RST电压及相关器件。

在掉电期间RST/VPD引脚如接入备用电源VPD (5 V±0.5 V) , 则可保存片内数据。当VCC下降到某一规定值时, VPD便向片内RAM供电。

undefined片内程序存储器选用端

单片机复位后, PC指针可能指向片内ROM0000H或片外ROM0000H单元, 这取决于undefined (31) 脚外接高电平 (指向片内ROM0000H) 还是低电平 (指向片外ROM0000H) 。AT89C51内部有4 kB ROM, 这时undefined脚需外接高电位VCC。

在编程期间, 此引脚作编程电压VDD的输入端。

1.2 关于DAC0832

DAC0832是具有20条引脚的双列直插式COMS器件, 它内部具有两级数据寄存器, 完成8位电流D/A转换。其结构框图及信号引线如图2所示。

以下是其三种不同的工作方式:

(1) 直通方式

将undefined接地, ILE接高电平, 就能使得两个寄存器的输出跟随输入的数字量变化, DAC0832的输出也同时跟随变化。直通方式常用于连续反馈控制的环路中。

(2) 单缓冲方式

单缓冲方式就是将其中一个寄存器工作在直通状态, 另一个处于受控的锁存器状态。在实际应用中, 如果只有一路模拟量输出, 或虽有几路模拟量但并不要求同步输出, 就可采用单缓冲方式。

(3) 双缓冲方式

所谓双缓冲方式就是将两个寄存器都处于受控的锁存方式。为了实现两个寄存器的可控, 应当给它们各分配一个端口地址, 以便能按照端口地址进行操作。D/A转换采用两步写操作来完成。可在DAC0832转换输出前一个数据的同时, 将下一个数据传送到输入寄存器, 以提高D/A转换速度。还可用于多路数模转换系统, 以实现多路模拟信号同步输出的目的。

在所设计的电路中DAC0832采用的是单缓冲方式。

2 原理概述

单片机通过扩展D/A转换接口, 结合灵活的程序可以方便地产生各种低频信号。下面以正弦信号为例进行说明。

2.1 正弦波信号的产生原理

正弦波的产生比较特殊, 它不能由单片机直接产生, 它只能产生如图3所示的阶梯波来向正弦波逼近。

很显然, 在一个周期内阶梯波的阶梯数目越多, 单片机输出的波形也就越接近正弦波。

先假定正弦波的振幅是2.56 V, 则波谷对应的数字量为最小值00H, 波峰对应的数字量为最大值FFH。将正弦波的第一个周期的波形按角度均分为若干等份, 并计算出各点对应的电压值, 电压值计算方法:VX=2.5· (1+sin θ) , 因为00H～FFH对应的数字量为0～255, 所以根据算出的电压就可直接写出各点所对应的数字量。单片机将一个周期的数字量存入一定的存储区域中, 然后依次循环取出这些数字量, 并送D/A电路转换成阶梯波, 即近似的正弦波输出。所输出的正弦波的幅值可以通过D/A转换电路实现。

2.2 变频原理

单片机产生的阶梯逼近正弦波对应的程序中加入了软件延时, 最后再加入根据20H单元中的内容进行延时的延时程序, 那么20H单元中的内容一变, 则输出正弦波的频率也就发生了变化。即:就是把一个正弦信号 (阶梯逼近) 取样、量化、编码, 形成一个正弦函数表储存在了ROM中。合成时改变相位增量, 由于相位增量不同, 则一个周期内的取样点数也不同, 从而达到频率合成的目的[8]。

正弦信号本身是非线性的, 而其相位是线性的, 如图4所示。

因此, 每隔一段时间Δt (时钟周期) , 有对应的相位变化Δp, 即:

undefined

从上式可以得到合成信号的频率f为:

undefined

式中fmc为固定时钟频率, fmc=1/Δt, 通过改变相位值Δp就可以改变合成信号的频率f。

3 系统硬件设计

其系统硬件原理图如图5所示。

3.1 单片机选择

本系统中使用AT89C51单片机。电路板上的EA引脚可利用跳线接电源, 也可接地。因此, 在此管座上可以插AT89C51, AT80C31等芯片。

3.2 D/A转换电路

DAC0832与单片机的连接中对主要功能信号的处理方法如下:

图中DAC0832与AT89C51的连接方式是单缓冲方式。这种单缓冲方式是DAC0832的两个缓冲器同时受控, 将undefined与undefined相连受控于AT89C51的P2.0信号, undefined和undefined相连受控于AT89C51的undefined信号, 由于P2.0连至DAC0832的undefined, 故该片的地址为FEFFH (无关位取“1”) 。

3.3 开关的功能和应用

由于本设计中要用按键控制波形输出, 现将各按键说明如下:

K0～K4分别与AT89C51的P1.0～P1.4相连, 依次控制着锯齿波、方波、三角波、梯形波、正弦波的产生。

通过对51单片机进行D/A转换接口扩展, 通过对INT0端设置按钮改变20H单元中的内容以调整频率, 利用中断与查询相结合的方式进行波形选择, 具体可以通过对P1口来设置完成。例P1.0为锯齿波信号选择开关, 当加上电源后, 自动复位电路开始工作, 单片机开始工作。当K0键按下, 即想要输出锯齿波时, P1.0为低电平, 扫描程序调用锯齿波子程序, 产生的数字信号送DAC0832进行数模转换, 其输出经运算放大电路后输出锯齿波。

4 软件设计

4.1 主程序流程图

主程序流程图如图6所示。

4.2 正弦波的流程图及子程序

4.2.1 流程图

流程图如图7所示。

4.2.2 子程序

ORG 5000H

START: MOV R1, #72

MOV A, #00H

MOV DPTR, #6000H

LOOP4: MOV 20H, A

MOVC A, @A+DPTR

MOV R2, DPL

MOV R3, DPH

MOV DPTR, #0FEFFH

MOVX @DPTR, A

MOV DPL, R2

MOV DPH, R3

MOV A, 20H

INC A

DJNZ R1, LOOP4

LJMP START

5 结 语

该信号源的设计是以MCS-51单片机和DAC0832为核心元件, 结合较简捷的外围电路来构建低频信号源。它能产生三角波、正弦波等5种信号, 本设计采用硬件和软件相结合, 电路较传统的简单且操作方便, 具有一定的参考价值。

摘要：通过了解AT89C51单片机和DAC0832的主要功能, 设计了一种以这两个芯片为核心元件的低频信号源, 此种信号源广泛应用于电子技术实验中。介绍了该系统的硬件原理图及软件流程图, 并给出了原理概述和部分子程序。该信号源操作简便、灵活, 与传统信号源相比较, 它的可靠性和准确度都明显提升, 在科研和高精度实验领域有广阔的发展前景。

关键词：信号源,单片机,D/A转换,低噪声

参考文献

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[2]朱定华, 戴汝平.单片微机原理与应用[M].北京:清华大学出版社, 2003.

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[9]余锡存, 曹国华.单片机原理及接口技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2000.

中频调制低频信号发生器的研究 第6篇

1 调制波形对人体作用效果

各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形, 如三角波、锯齿波、矩形波 (含方波) 、正弦波的电路被称为函数信号发生器。中频载波频率范围2~5k Hz, 随着载波频率的增加, 电流进入人体的深度就会加深, 可能会对人体的组织有伤害, 因此对于不同的穴位, 载波的频率会有不同。调制波形的不同, 会对人体产生不同的效果, 具体如表1所示。

2 波形发生电路的研究

常用的波形产生电路有LC震荡电路、RC震荡电路、由555芯片构成的震荡电路以及文氏震荡电路等, 但这些震荡电路由于核心芯片、选频及限幅元件特性的限制, 在幅频精度方面或多或少的存在着不稳定或实现电路复杂等情况。如果需要实现波形变换、幅频大小调整以及提高幅频的稳定度, 设计的外围电路将会变得更为复杂。

函数信号发生器IC, 如BA205、L8038、XR2207/2209等, 它们的精度不高, 功能较少, 调节方式也不够灵活, 频率和占空比不能独立调节, 二者互相影响。

DDS的基本原理是利用采样定理, 通过查表法产生波形。基本的电路由相位累加器、波形存储器、D/A转换器、低通滤波器构成。DDS特点:输出频率相对带宽较宽, 频率转换时间短, 频率分辨率极高DDS输出波形的灵活, 设计电路复杂, 价格偏高。

应用单片机编成技术, 通过D/A转换器实现模拟波形的产生, 对于波形频率要求不高, 任意波形、频率的变化都可以应用程序实现, 对于在医疗设备临床应用的研究具有很高的灵活性。

3 调制信号的产生

3.1 集成模拟乘法器

MC1496是集成模拟乘法器IC器件, 在不同的载波输入幅度下, 相乘器MC1496的双差分管将工作于不同的状态下。载波信号uc分为小信号输入 (ucm<26 m V) 和大信号输入 (ucm>260 m V) 两种, 小信号输入时, MC1496具有理性的相乘功能, 高通输出端的输出信号的频谱为ωc±Ω, 从示波器上看到的当前信号载波成分是正弦信号;大信号输入时, 高通输出端的频谱不但是ωc±Ω, 同时还包括其它频率成分3ωc±Ω、5ωc±Ω, 也就是Pωc±Ω (P为奇数) 的组合频率分量, 从示波器上看到的输出信号中的载波呈现出趋于方波的特点, 这是各个频率成分叠加的结果。

3.2 D/A转换器实现乘法器

DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点, 在单片机应用系统中得到广泛的应用。应用DAC0832完成信号的调制功能, 具体实现的方式是应用到DAC0832的VREF引脚功能:参考电压输入端, 要求接一精密电源, 当Vref为±10 v或±5 v是, 可获得满量程四象限的可乘操作。

应用单片机通过软件设计产生正弦波、方波、锯齿波、三角波、指数波等各种波形信号, 信号的频率为10~1 5 0 Hz, 从P0口输出给DAC0832的数字输入端D0~D7;应用单片机的定时器功能实现单极性2~5 k Hz的中频载波, 经积分电路实现0~5 v方波到±5 v正弦波的变换, 满足Vref出入信号的要求。输入到DAC0832的Vref端, DAC0832对输入的数字信号进行转换变成模拟信号, 并通过运算放大器将电流信号变成单极性调幅电压信号输出。

输出信号放大电路采用音频放大器TDA2030, TDA2030是高保真集成功率放大器芯片, 响应频率10~1400 Hz, 输出功率大于10 W, 输入电流峰值最大可达3.5 A, 满足输出信号要求。具体电路如图1所示。

4 结论

通过实验研究表明, 在医疗设备中, 为了研究不同的载波频率、调幅波的波形对不同疾病的治疗效果, 采用单片机控制和编程技术, 生成不同频率的中频载波和低频调制波, 应用D/A转换芯片DAC0832的特性完成调制, 再经过I/V变换电路及放大电路输出的已调波, 波形信号纯净, 无干扰和噪声, 因此, 在中医理疗领域有着积极的治疗和研究价值。

摘要：中频调制低频信号是应用中频载波对低频信号进行调制, 生成调幅波, 在中医传统治疗疾病中发挥着积极的作用, 本文通过对几种调幅波的产生进行研究, 提出了结构简单、能够产生任意波形的中频调制低频信号发生器, 在中医理疗领域有着积极的治疗和研究意义。

关键词：载波,调幅波,信号发生器

参考文献

[1]潘新民.微型单片机控制技术[M].电子工业出版社, 2012.

[2]戴建华, 冒莉.基于ICL8038和X9C103的函数信号发生器的设计[J].无锡商业职业技术学院学报, 2008, 6.

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[4]牛智伟, 孟立凡.基于单片机的脑波治疗仪的软件设计研究[J].山西电子技术, 2009 (1) .

低频信号发生器设计 第7篇

关键词：直接数字频率合成 (DDS) ,AD9833,信号发生器

(一) 引言

低频信号发生器是一种常用的信号源, 广泛应用于物理学、电工学教学实验, 电子线路和微机原理、接口技术实验, 自动化测控系统等领域。低频信号发生器早期用于模拟某些控制系统调试时所需的信号源, 主要是采用了场效应管等纯硬件完成, 但波形在峰值时略有失真, 效果不太理想。

1971年3月美国学者J.Tierncy, C.M.Rader和B.Gold首次提出了直接数字频率合成 (DDS__Direct Digital Synthesis) 技术。这是一种从相位概念出发直接合成所需要的波形的新的全数字频率合成技术。同传统的频率合成技术相比, DDS技术具有极高的频率分辨率、极快的变频速度, 变频相位连续、相位噪声低, 易于功能扩展和全数字化便于集成, 容易实现对输出信号的多种调制等优点, 满足了现代电子系统的许多要求, 成为现代频率合成技术中的佼佼者, 因此得到了迅速的发展。

本文介绍采用美国模拟器件公司的DDS芯片AD9833实现的低频信号发生器, 可以产生正弦波、方波和三角波三种波形。

(二) AD9833电路结构

AD9833的内部电路主要有数控振荡器 (NCO) 、频率和相位调节器、正弦查找表 (Sine ROM) 、数模转换器 (DAC) 、电压调整器, 其功能框图如图1所示:

AD9833的核心是28位的相位累加器, 它由加法器和相位寄存器组成, 每来1个时钟, 相位寄存器以步长增加, 相位寄存器的输出与相位控制字相加后输入到正弦查询表地址中。正弦查询表包含1个周期正弦波的数字幅度信息, 每个地址对应正弦波中0°~360°范围内的1个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号, 去DAC输出模拟量, 相位寄存器每经过228/K个MCLK采样时钟后回到初始状态, 相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置, 这样就输出了一个正弦波。输出正弦波频率为:

其中, K为频率控制字, 由外部编程给定, 其范围为0≤K≤228-1。

(三) 硬件电路设计

整个硬件系统框图如图1所示:

AD9833是一款低功耗可编程波形发生器, 该器件可通过SPI接口和单片机相连, 编程能够产生正弦波、三角波、方波输出, 输出频率范围为0MHz~12.5MHz。同时AD9833外围电路简单, 无需外接元件, 输出频率和相位都可通过软件编程, 易于调节, 频率寄存器是28位的, 主频时钟为25MHz时, 精度为0.1Hz, 主频时钟为1MHz时, 精度可以达到0.004Hz。

单片机选用ATMEL的ATmage128, 单片机是整个系统的进程控制和任务调度的核心。ATmega128为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间, ATmega128的数据吞吐率高达1MIPS MHz, 从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

1. DDS模块

DDS的电路如图3所示, 有源晶振为AD9833提供25MHz的系统时钟, 单片机通过FSYNC、SCLK、SDATA、三个引脚控制AD9833。AD9833是一块完全集成的DDS (Direct Digital Frequency Synthesis) 电路, 仅需要1个外部参考时钟、1个低精度电阻器和一个解耦电容器就能产生高达12.5MHz的正弦波。

AD9833的引脚排列如图4所示, MCLK (5脚) 为外部参考频率信号的输入端, SDATA (6脚) 、SCLK (7脚) 、FSYNC (8脚) 组成AD9833的标准三线串行接口, 可以与SPI、QSPI、MICROWIRE或DSP芯片直接连接。16位串行数据字由6脚输入, 在7脚的下降沿被读入AD9833, 8脚为频率更新控制信号, 可以用作片选信号, 当8脚保持低电平时新的控制字写入AD9833中, 在8脚的上升沿可以从Vout (10脚) 输出模拟或数字信号, 其中三线串行接口操作时序图如图5所示。

2. 单片机系统电路

单片机系统电路由ATmage128为核心, ATmage128拥有丰富的IO口和片上资源, 是目前比较流行的单片机, 该部分电路如图6所示, 主要有时钟电路, 复位电路构成。PC0、PC1、PC2分别与AD9833的SDATA (6脚) 、SCLK (7脚) 、FSYNC (8脚) 相连, 进行SPI接口访问控制。

3. 输出缓冲放大器

输出缓冲放大电路选用美国国家半导体的LM7171, LM7171属于超高速运算放大器, 其压摆率高达4100V/µs, 增益带宽高达220MHz, 同时输出电流可达100m A接成同相放大电路, 电路的增益为R3/R2+1.通过调节电位器R1可以改变输出电压的幅度。输出缓冲放大电路如图7所示:

4. 键盘和显示电路

键盘采用四个按键和一个飞梭键构成, 通过四个按键来调整函数信号的波形和切换步进等, 飞梭键方便的实现频率的加减。键盘电路图如图8所示。显示电路采用带汉字字库的LCD模块, 该液晶模块的控制芯片为ST7290包含国标1616点阵的汉字字库, 可以方便的显示汉字和图形, 和飞梭键盘一起构成友好的用户界面, 如图9所示。

(四) 软件设计

软件采用C语言编写, 采用前台后台的模式, 在后台定时器中断处理中, 完成键盘的扫描任务, 外部中断1来处理飞梭键盘的事件, 前台的主循环里来处理键盘按键操作, 刷新液晶屏显示, 和更新AD9833的频率和波形。程序的主流程图如图10所示:

AD9833的主要任务就是完成正弦波形的迅速建立和频率的快速切换, 可以通过软件设置不同的频率控制字来达到切换频率的目的。在软件程序中, 只要定时通过SPI向AD9833写入不同的频率控制字, 就可以控制信号的输出。在编程中需要注意的是, 由于AD9833的频率控制字是16位的, 因此对于SPI的写操作来说, 需要分两次完成, 还要注意AD9833的数据位的写入顺序, 因为其数据格式是高位在前, 低位在后。

(五) 结论

经测试, 该信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形, 波形失真极小, 输出信号频率在10Hz~2MHz范围内可调, 输出信号频率稳定度优于10-3, 输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0~5V范围内可调。其结果表明, 基于DDS所实现的低频信号发生器, 无论是频率的精确度, 还是波形的低失真方面, 效果都很理想。

参考文献

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[3]王铁流, 罗维平, 吴东晟.采用AD9833DDS芯片实现水声遥控信号的合成[J].电子产品世界, 2007.

低频噪声信号的消噪分析 第8篇

随着信息科技的发展,电子电路的工作质量已成为关注的焦点。电噪声是电子线路中普遍存在的一种物理现象。通过实验研究和理论论证,现已证明器件所产生的低频噪声与半导体器件表面、内部缺陷有直接关系,它起源于电子线路内部源器件的内在固有的扰动。研究表明当器件缺陷严重时,低频噪声可占主导地位。这些低频噪声反应了器件潜在缺陷,但是这些噪声信号并不是单一的低频信号,当用现有手段测得或分析时往往需要更为有效的消噪方法。

然而在低频噪声中广泛存在着非平稳性、长程相关性、自相似性,使得同其它信号相比具有截然不同的统计特性,采用传统的方法很难去除。因此,寻求一种适合的消噪方法是分析低频噪声信号的基础。

小波分析具有时频局域化分析特性,由于其多分辨分析特性,使之成为研究低频噪声的强有力工具。针对电子器件中的低频噪声,采用小波函数对所构建的低频噪声进行消噪,观察其消噪效果,仿真结果证明了该方法的有效性。

2 低频噪声信号的小波消噪

在实际工程中,消噪是一个重要的过程,它会为后面信号的分析提供一个良好的工作环境。

2.1 构建低频噪声信号

针对实际电子器件的参数,可利用MAT-LAB构建所测得的噪声模型。本文重点分析消噪,对模型的建立在此不过多陈述。

对于参数测量阶段可设计一个低噪声放大系统,一个低噪放大系统是实现低频信号分析的关键技术。因为,只有尽最大可能的减少放大器的噪声,才可能测量到微弱信号。图1是构建的低频噪声信号——1/f噪声的时域分布图。

2.2 小波消噪理论

小波变换是一种窗口大小固定不变但其形状可改变,时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法,它具有多分辨率分析的特点,而且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力。

可以用图2对小波分解法进行描述:S可由尺度函数构成的近似信号A1和小波信号构成的细节信号D1表述;同样近似信号A1也可通过低尺度的近似信号A2和细节信号D2表述。最终,信号S可以由最低尺度的近似信号和各尺度的细节信号表述。

小波滤波通过改变高频的细节分量D,即通过将DWT(离散小波变换)系数有选择的置零进行消噪,这种方法称为阈值化。硬阈值化是一种直接的去除系数的方法,任何幅度低于一个特定阈值的系数都被置零。软阈值化则在低于阈值系数置零的基础上,对高于阈值的系数进行调整,以避免因锐截止引起信号质量变差。

在MATLAB中,已经提供了相当丰富的小波分解和综合函数。可以直接使用这些命令对信号进行小波消噪。利用小波对图1噪声信号消噪,消噪后如图3所示。

从小波消噪处理的方法上说,一般有三种:

第一种:硬阈值消噪处理,该方法把小波分解结构中的高频系数全部变为0,即把高频部分全部滤除掉,然后再对信号进行重构处理。这种方法比较简单,重构后的消噪信号也比较平滑。

第二种:默认阈值消噪处理。该方法利用ddencmp函数产生信号的默认阈值,然后利用wdencmp函数进行消噪处理。

第三种:给定软(或硬)阈值消噪处理。在实际的消噪处理过程中,阈值往往可以通过经验公式获得,而且这种阈值比默认阈值更具有可信度。在进行阈值量化处理中可用wthresh函数进行。

本文只选择了其中的一种方法,通过改变方法中的小波函数,来比较消噪效果。

3 选取最优消噪法

对图1的噪声信号进行小波分解后,下面对各层系数进行消噪。

3.1 小波函数为db1、db3、sym3

当小波函数依次选取db1、db3、sym3时存在一定误差,消噪前后的波形图,如图4所示。

3.2 小波函数都为db1

当选取的小波函数都为db1时,求其均值。每列数据误差均为零,效果最佳,消噪前后的波形图如图5所示。

3.3 小波函数都为sym3

当选取的小波函数都为sym3时,求其均值。也像方案1一样存在误差,消噪前后的波形图,如图6所示。

4 结论

选择好的消噪方法对噪声信号的分析及电子器件工作稳定的判断均有积极的意义。通过三种方案的比较,我们可以看出当小波函数都选为db1时消噪效果最好,所以分析1/f噪声时可以选用db1小波函数。

摘要：电噪声是电子线路中普遍存在的一种物理现象。研究表明当器件缺陷严重时,低频噪声可占主导地位。然而在这些低频噪声中广泛存在着非平稳性、长程相关性、自相似性,当用现有手段分析这些噪声时就需要有效的消噪方法,但采用传统的方法很难对其消噪。由于小波具有多分辨分析特性,在低频噪声研究领域是有效的研究工具。本文采用小波函数对低频噪声进行消噪,仿真结果证明了该方法的有效性。

甚低频信号全向接收方法研究 第9篇

关键词：甚低频,全向接收,机动载体

1、引言

利用甚低频无线电信号进行通信与导航有近一个世纪的历史。随着技术进步与发展, 现代化技术被广泛运用到通信和导航领域中[1]。但是到目前为止, 甚低频无线电信号仍然是对远距离水面舰船、空中飞行器, 特别是水下潜艇通信与导航的最为成熟、有效和可靠手段。磁性天性体积小、重量轻、易于安装, 对其机动载体无航速及空情和海情的要求, 适合在舰船、潜艇、飞行器等机动载体上接收甚低频无线电信号[2]。磁性天性接收信号具有方向性, 通常使用两副或多付磁性天线来提高收信的可靠性, 收信前要选择接收效果好的一副天线进行甚低频信号接收, 此时需要尽量保持机动载体运动方向不变。在有些场合下, 几副磁性天线接收效果都不佳, 此时需要调整机动载体运动方向, 以达到较好接收效果[3]。无论是保持机动载体运动方向, 还是调整机动载体运动方向, 以达到较好接收效果的方法, 都降低了机动载体的机动能力和其他任务完成能力。本文以接收甚低频信号广泛使用的磁性天性为研究对象, 提出了甚低频信号全向接收方法, 以解决单副磁性天线接收信号时必须对机动载体运动方向有所要求的缺点。

2、磁性天线的方向特性

磁性天线实质上是铁氧体加载的环形天线, 它是将接收线圈绕在磁性材料铁氧体支架上, 外加耐压封闭外壳构成。磁性天线结构示意图如图1所示。

将磁性天线平行于地面放置, 并接收垂直极化波、电波的磁场方向必定垂直于电波方向与地面平行。图1中, u为磁性天线的输出电压, 其表达式如下[4]:

式 (1) 中, n为线圈匝数, S为线圈截面积, λ为工作波长, E为接收点电场强度, µA为铁氧体材料的导磁率, , ϕ为天线环平面与电波传播方向的夹角。

公式表明, 磁性天线的接收电压大小与来波方向和天线环平面夹角ϕ有关, 具有方向特性, cosϕ为方向函数。当天线的参数n、S、λ和µA一定时, 只考虑方向幅度特性, 其水平上归一化方向函数为

可以得到如图2所示的类似8字形的归一化方向图。

来波方向与天线环平面平行 (ϕ=0°或ϕ=180°) 时, 天线感应电压最大;来波方向与天线环平面垂直 (ϕ=90°或ϕ=270°) 时, 天线感应电压最小 (理论值为零) 。

3、甚低频信号全向接收方法

磁性天线具有方向特性, 使用单副接收甚低频信号时, 接收信号大小受机动载体运动方向影响较大。本文提出的磁性天线甚低频信号全向接收方法, 其接收甚低频信号幅度大小与机动载体运动方向无关, 其方法是:利用两副空间安装正交的磁性天线, 对一副天线接收的信号进行相位移相处理后, 与另一副天线接收的信号进行合成作为系统输出, 其原理方框图如图3所示。

为了讨论问题方便, 假设天线A1东西 (EW) 放置, 天线A2南北 (SN) 放置, 来波方向取真方位ϕ。假设两磁性天线的电夹角为α, 它可以实际测量出[5], 要求两磁性天线安装时使α接近两磁性天线空间夹角 (90°) 。根据式 (1) , 可得合成的系统输出u。

当取ψ=180o-α时

式 (3) 表明, 该方法接收信号大小只与两副天线的电夹角α、磁性天线结构和接收点的场强有关, 而与信号来波方位ϕ无关, 也就是接收信号幅度大小与机动载体运动方向无关。当两幅天线安装位置一旦确定, 两副天线的电夹角α就确定了, 因此本方法中, 天线系统在水平方向上的方向图为一个园, 实现了全向接收。

为了提高接收信号强度, 两副天线尽量要正交安装, 使α=90°, 或α≈90°, 此时, 移相角ψ=90°, 或ψ≈90°, 水平上归一化方向函数为

此时, 在水平方向上实现最大全向接收。

4、结语

使用两幅正交安装的磁性天线, 对一副天线接收的信号的相位进行处理, 然后与另一副天线接收的信号进行合成, 系统输出的合成信号与信号来波方向无关, 即实现了信号的全向接收。信号移相大小与两副天线的电夹角α有关, 为了保证系统输出最大, 两副天线要正交安装。使用该方法接收信号时, 无需人工选择天线, 接收信号幅度大小与信号来波方向无关, 在所有方向上均能对同一信号进行同等幅度接收, 提高了甚低频收信的可靠性, 而且, 对机动载体运动方向没有要求, 提高了机动载体的机动能力, 特别适合在不影响机动载体其它任务执行, 而又要求甚低频信号接收质量较高的场合。

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