一种超宽频信号源系统的制作方法

本实用新型属于无线通讯技术领域，具体涉及一种超宽频信号源系统。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，用户对信号源的使用要求也越来越高。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。但是，现有的信号源装置发生结构复杂，且发射频率窄、精度低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种超宽频信号源系统，可以增强系统的安全性能，简化系统的操作方式。

本实用新型采用以下技术方案：一种超宽频信号源系统，包括主控板，主控板分别连接有射频板、电源板和操作面板，主控板用于接收和解析操作面板发出的控制信息，并将解析结果发送至射频板，射频板用于根据主控板发出的解析结果产生对应的信号源；

操作面板包括与主控板相连接的控制单元，控制单元还分别连接有RFID模块、GPS/BD定位系统、OLED显示屏和按键输入单元；

按键输入单元用于输入待产生信号源的参数信息，并将输入信息发送至控制单元；

GPS/BD定位系统用于接收定位信息，并将定位信息通过控制单元发送至OLED显示屏；

OLED显示屏用于显示按键输入单元输入的参数信息和定位信息；

RFID模块用于通过无线射频识别技术接收用户的身份信息；

控制单元用于验证用户的身份信息；还用于将按键输入模块输入的参数信息分别发送至主控板和OLED显示屏。

进一步地，主控板还连接有无线通信模块。

进一步地，控制单元与主控板之间还设置有异步收发传输器。

进一步地，射频板还通过功率放大器分别连接有单锥天线和拉杆天线。

本实用新型的有益效果是：通过RFID模块验证用户的身份，可防止非用户人员操控本系统，增强系统的安全性能，通过按键输入单元以及OLED显示屏相配合可以方便快捷的调节信号参数，根据产生信号源的频率可以选择适合的天线模式，通过不同的天线配置，可以使信号源达到35MHz～4.4GHz的超宽频范围。

【附图说明】

图1为本实用新型一种超宽频信号源系统的模块连接示意图；

图2为本实用新型实施例中测试结果图。

其中：1.单锥天线；2.拉杆天线；3.功率放大器；4.射频板；5.电源板；6.主控板；7.异步收发传输器；8.OLED显示屏；9.RFID模块；10.GPS/BD定位系统；11.按键输入单元；12.控制单元；13.无线通信模块。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开了一种超宽频信号源系统，如图1所示，包括主控板6，可选用的芯片是STM32F407ZGT6，带有FPU的ARM32位Cortex-M4处理器，1MB的FLASH，192+4KB的SRAM，主频为168MHz。主控板6上还设置有电压转换模块。

主控板6分别连接有射频板4、电源板5和操作面板，主控板6用于接收和解析操作面板发出的控制信息，并将解析结果发送至射频板4。电源板5可以选为CN3763芯片，其主要是进行电源的充电管理和供电使用。CN3763具有三种充电模式，即涓流、恒流和恒压充电模式，是专门为锂电池充电进行充电管理的电源芯片。

主控板6还连接有无线通信模块13，主控板6可以将定位信息通过无线通信模块13发送至上位机，上位机可以通过接收的定位信息锁定该信号源系统的位置，无线通信模块13可以选WIFI模块或4G模块等，可以根据实际需要进行选择，当选用WIFI模块时，优选采用ESP8266芯片，当选用4G模块时，优选采用SIM7100C型号芯片。另外，通过无线通讯模块13还可以对主控板6进行远程控制，当上位机进行远程干预和按键输入单元11同时输入数据时，主控板6优先采用远程控制的信号。

在恒压充电模式下，芯片可以控制电池电压为12.6V，也可以通过一个外部电阻向上调整；在恒流充电模式，充电电流通过一个外部电阻设置。对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，充电电流逐渐减小，当充电电流降低到恒流充电电流的16％时，充电结束。此芯片的功能基本完全符合本设计使用，故采用此芯片作为充电电源芯片。

射频板4的可以采用HADF4351S芯片，其是由ADI公司的ADF4351芯片集成设计的宽带频率合成器模块，输出频率范围可达35MHz-4400MHz，可实现小数N分频或整数N分频锁相环(PLL)频率合成器。HADF4351S具有一个集成电压控制振荡器(VCO)，其基波输出频率范围为2200MHz至4400MHz。此外，利用1/2/4/8/16/32/64分频电路，可以产生低至35MHz的RF输出频率。所有片内寄存器均通过简单的三线式接口进行控制。射频板4采用5V电源供电，内置低纹波3.3V稳压芯片，因此对5V供电要求不高。工作时，HADF4351S芯片根据主控板6发出的解析结果产生对应的信号源。

射频板4还通过功率放大器3分别连接有单锥天线1和拉杆天线2，当信号源为35MHz～1GHz，则使用拉杆天线2，当信号源为1GHz～4.4GHz则使用单锥天线1。功率放大器可选用ADI的HMC637BPM5E，此放大器工作频率范围为DC至6GHz。提供15dB的小信号增益，1dB增益压缩下的27.5dBm输出功率，40dBm的典型输出IP3和4dB噪声系数。HMC637BPM5E在DC～6GHz范围内的增益平坦度(典型值±0.5dB时)非常出色，因而极为适合军事和测试设备应用。

操作面板包括与主控板6相连接的控制单元12，控制单元12可选用的开发板型号是STM32F103ZET6，此开发板是ARM Cortex-M3内核，512kB Flash，64KB RAM，LQFP 144脚封装。完全符合作为前操控版的处理芯片。通过OLED屏幕显示，并通过UART传送给主控板。

控制单元12与主控板6之间还设置有异步收发传输器7(即UART)。控制单元12还分别连接有RFID模块9、GPS/BD定位系统10、OLED显示屏8和按键输入单元11。按键输入单元11用于输入待产生信号源的参数信息，具体包括频率、幅度等参数，并将输入信息发送至控制单元12。

GPS/BD定位系统10用于接收定位信息，并将定位信息通过控制单元12发送至OLED显示屏8。OLED显示屏8用于显示按键输入单元11输入的参数信息和定位信息。RFID模块9用于通过无线射频识别技术接收用户的身份信息，控制单元12用于验证用户的身份信息，当身份信息正确，通过按键输入单元11输入参数信息可正常使用本系统，当身份信息有误时，通过按键输入单元11输入的参数信息无效。控制单元12还用于将按键输入模块11输入的参数信息分别发送至主控板6和OLED显示屏8。当出现意外情况需要求助时，控制单元12将接收的定位信息发送至主控板6，主控板6在将定位信息依次经过射频板4、功率放大器3和天线将定位信息发送出去，使得救援组织尽快获取当前位置信息，进行营救行动。

操作面板主要是与主控板6进行数据传输以及显示系统相关信息等。系统初始化后，根据主控板通过UART发送给操作面板的数据会显示相应的信息，如系统固件版本号，PCB版本号，设备别名，IP等信息。

操作面板主要是进行按键输入，显示以及和主控板6之间的数据传输。首先是通过按键输入单元11输入数据，系统初始化后，OLED显示屏8显示出信号参数设置频率、幅度、调试方式、射频开启状态。用户输入这些参数后，控制单元12会把数据通过异步收发传输器7(UART)发送给主控板6，主控板6根据数据传输协议，将数据解析后，将会控制射频板产生相应的频率、幅度、调制方式的信号。

传输的数据是按结构体的形式存储的，操作面板与主控板6定义好数据接收缓存，数据按照异步收发传输器7(UART)传输协议传输，当操作面板的TX线由高电平变为低电平时，主控板6的RX检测到电平变化，开始接收数据，默认设置数据位为8位，传送完8位数据位后，TX开始由低电平变为高电平，一次完整的数据传输结束。主控板6将接收到的数据缓存，再将缓存的数据强制转化成数据协议形式的结构体，数据的解析基本完成。主控板6根据解析到的数据，发出相应的信号。

整个系统通过按键输入频率、幅度、调制方式等数据。例如，输入信号参数，频率110MHz，幅度0dBm，调制方式为CW，通过拉杆天线2将信号发射，频谱仪(KeysightN9918A)输入端连接天线，9918A检测到了信号，观察其波形，如图2所示，分析可知频谱仪接收到的信号是110MHz，由于测试区域比较空旷，所以信号频率偏移为0，电平是-12dBm，通过天线发射后，会有一定的损耗。

本系统以STM32为控制中心，HADF4351S为基础，实现了通过按键输入数据，经UART传送到主控板6，主控板根据传输协议将数据解析，并控制射频板4产生相应频率信号，经过功率放大器3放大后，通过天线发射出来，通过测试结果可知，本系统可以准确发射出输入的按键信号(35MHz～4.4GHz)，输出电平范围可达0dBm-30dBm。误差在允许范围内。