2017年全国大学生电子设计竞赛F题方案及制作过程分享
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青鱼的眼泪
8月9日，2017年全国大学生电子设计竞赛在全国31个赛区同时开幕。本届比赛有来自全国千余所院校、共4万余名学生报名参加，命题涵盖了从基础到综合应用等多个领域。 下面即将分享的是论坛资深网友@RF-刘海石 对于本科组F题：调幅信号处理实验电路的制作过程及方案经过2天的时间，我已经尽了我最大的努力了，关键手里没有板子和器件，无法完全实现，但是也几乎都实现了，下面我把我的方案全部无私的分享出来，仅供大家参考。说实话，我下午都没怎么好好工作，一直写这个方案了，下面我把我这里出来的所有资料全部分享出来。在这里，我把我的图片打上logo了，主要是不想让大家直接搬去用，只是为了让大家参考，懂我的意思吧！先说声抱歉了。。。这个是我的整体方案图，这两天有很多天线都在找我问方案多少钱，我现在全部公开，还是现在理论分下：输入信号为调幅度50% 的AM信号。其载波频率为250MHz~300MHz，幅度有效值Virms为10μV~1mV（-87dbm----47dbm），调制频率为300Hz~5kHz。低噪声放大器的输入阻抗为50Ω，中频放大器输出阻抗为50Ω，中频滤波器中心频率为10.7MHz，基带放大器输出阻抗为600Ω、负载电阻为600Ω，本振信号自制。由题目知，输入信号为-87dbm--- -47dbm，下面咱们就以-90dbm---- -50dbm设计这个接收机，看下频率是250---300MHz，由于题目没有要求制作前端滤波器，但是我觉得这个滤波器加上更好，带宽可以宽一点，正好发挥部分有要求，提升带宽，所以我采用高通和低通组合形成带通的形式。接收机系统设计需要考虑的三个要素有：选择性的分配增益的分配噪声的分配选择性是衡量接收机抗干扰能力的一项重要指标，也是保证接收机能正常工作的一个重要手段。选择性的实现由带通滤波器（BPF）来完成；其中，频段的选择在射频部分完成，信道的选择在中频部分完成。两个射频带通滤波器分别位于低噪声放大器（LNA）的输入和输出级，由于带外抑制和带内插损两个指标相互矛盾，且低噪放前级滤波器的插损对系统的噪声系数影响较大，所以射频频带选择性的分配以低噪放输出级优于输入级为好，一般应使低噪放输入级滤波器的插损在2dB以内。接收机高频部分总的增益（射频增益、中频增益和变频增益的和）的大小取决于解调器的性能和整机设计指标。以二极管包络检波为例，由于本人实际测试，频率为10.7MHz，功率-20dbm，调制度为50%，调制信号为2.5KHz，信号能正常解调出来，无明显失真。整机设计指标-90dbm，到达解调器口的电平为-20dbm就能解调出来，所以射频与中频增益为70db就能满足。低噪声放大器的增益太低会降低系统噪声系数，太高会减小接收机的动态范围，所以低噪放的增益一般设置在15—20dB之间。而射频滤波器、变频器、中频滤波器的插入损耗的总和一般在10dB左右，所以射频和中频总增益要在80db。接收机的本底噪声主要取决于系统增益和有源器件的噪声系数，所以在分配系统增益时，在满足接收灵敏度对增益的要求时，应尽量减小系统增益；另外在选择放大器时，除低噪声放大器（LNA）外，其它放大器也应尽量选用噪声系数低的管子。以上是理论的分析。下面开始我实际只做的过程，1、高通滤波器接收机最前端的射频滤波器，我采用LC高通滤波器，，然后低噪放，在是低通滤波器，正好形成了一个带通滤波器。实测图如下高通滤波器忘记拍单独的照片了，这是带着低噪放测试的。2、低噪声放大器低噪声放大器我采用的RFMD公司的SPF5043，是个宽带的放大器，噪声系数只有0.6db左右，增益为20db。实际测试如下实际测试出来的在250---300MHz处增益为18.5db左右，因为我的测试线比较长有损耗，要用demo板测试肯定在20db以上。蓝色和紫色的线为输入输出驻波，实际测试在1.5以下。3、低通滤波器低通滤波器我也采用的LC形式，这个我单独拍照片了如下带内损耗1db，在500MHz处抑制40db。下面是低噪放和滤波器组合测试如下图带内还算平坦，增益稍稍降低了点，并无大碍，在后面的中频部分补进去。这是实物，高通滤波器，低噪放，低通滤波器。4、混频器混频器我采用的是二极管双平衡混频器，虽然没有变频增益，但通过引入平衡电路可以抵消本振信号及本振信号的偶次谐波分量，使其性能更接近理想相乘器；二极管双平衡混频器的形式相对比较固定，调试也相对简单。这个就是二极管双平衡混频器，不需要外设复杂的电路。用起来方便。混频器输出波形这个是经过下变频的AM信号，示波器观看到，载波已经降到10.7MHz，包络是600Hz左右。5、本地振荡器对于接收机来说本振也不次于低噪声放大器，也是接收机的心脏，这里面完全可以采用分立器件构建频率合成器，200---300MHz左右的VCO还是很好搭建的，主要就是时间问题。还可以采用芯片形式的PLL。例如ADF4360-9、ADF4350之类的，我本打算用ADF4360-9的，但是实际中调试程序没有通过，结果时间都不浪费到这上面了，我在09年上大学的时候就开始接触ADF4350了，这个芯片很好用，现在我做的很多产品也使用的这个芯片，程序也比较成熟了。直接换成ADF4350这里是ADF4360-9,程序没有调通，直接外挂一个ADF4350本振6、中频滤波器中频滤波器我采用的是晶体滤波器，最主要的就是匹配，由于题目要求，中频放大器阻抗为50欧姆，这样滤波器肯定要匹配到50欧姆上，否则增益大打折扣。实测图主要就是输入输出的阻抗匹配，再加耐心的调试，肯定能成功。调试的结果图，带内很平坦，3db带宽14KHz，损耗不到3db。带外抑制非常好。都在70db以下8、中频放大器这个部件是本次题目的重点，经过上面的计算分析，此方案的中频增益要达到60db，在低频部分做到60db还是很容易的，而且还要做40db的AGC功能，这个也是发挥部分的要求。在这里我只有方案，我没有实现，以为我手里没有现成的东西，所以没办法实现，就算不用AGC功能，最起码的基本部分可以完成的，第一、 可以采数控衰减器与单片机结合控制，进过包络检波后变成直流信号，用单片机的AD去采样，然后控制数控衰减器调节中放的增益。第二、 是采用三极管自身的特性，随着Ic的增大，增益下降，这样也比较简单，但是得要对模拟电路很熟练，加上实际的动手能力。目前这个两种方案都可以，第一种是数模结合的，第二种是纯模拟的，是很考验学生的功底的。9、包络检波说道包络检波，有的同学问我可不可以用同步检波，当然可以了，AM信号可以用同步检波，也可以用包络检波，但是DSB和SSB就不能用包络检波了，只能用同步检波，能用包络检波的干嘛还要用同步检波呢，而且同步检波电路很繁琐的，要载波提取，在用乘法器相乘后在低通滤波，才能实现解调。而包络检波就用一只高频二极管就搞定了，要是效果不好，调节后面的RC电路，把高频分量滤除就解决了。我简单的测试了几个频点，由于我目前做的中放只有20db的增益，所以我测试的时候只能把输入信号加大，就是为了测试。输入250MHz 调制度50% 调制频率1KHz 输入功率-30dbm（只为了测试）解调输出的波形，这个输出的幅度，不用管，因为没有中放，所以后面的增益只做参考，输入300MHz 调制度50% 调制频率2.5KHz 输入功率-30dbm（只为了测试）题目要求是步进1MHz，所以下面测试个251MHz的信号输入251MHz 调制度50% 调制频率2.5KHz 输入功率-30dbm（只为了测试）昨晚也是太晚了，不愿意调了，发现个问题，就是我改变调制频率（300Hz---5KHz）的时候，输出的幅度在变化，我就找这个原因，我把示波器探头放在10.7MHz输出端，改变调制频率，输出幅度没有变换，我想想明白了，是二极管检波后面的RC问题，其实RC就是个低通滤波器，之前做的项目调制频率是固定的1KHz，所以没有在乎这个问题，今天到公司上班我从新调试了，用信号源进行测试，结果幅度很稳定，如下图输入10.7MHz 调制度50% 调制频率300Hz 输入功率-20dbm，这里也证明了二极管检波最小信号的测试，也为了前面计算整机增益做的必要测试。在示波器上面解调出300Hz，幅度40mVp-p（此值没有任何意义）只是用来与调制频率变为5KHz的时候做对比。其它设置没有变化，只是把调制频率改为5KHz输入10.7MHz 调制度50% 调制频率5KHz 输入功率-20dbm，通过示波器看出来，输出频率为5KHz，幅度40mVp-p通过以上证明，只改变了检波电路的RC值，就完全可以改变输出的幅度。以上是我在这两天中的结果，我已经把我的所有成果都毫无保留的分享给大家了，为大家做个参考，我相信有很多同学还是摸不到头脑，不知道从哪里下手，我这个分享出来了，可以作为个参考吧。还有就是下面的基带信号放大，我建议大家用NE5532运放就可已实现，负载600欧姆电阻。肯定能实现，我手里没有这个器件和适当的板子，所以我也没有再去做，希望大家自己多动动手，关键白天还得上班，只能晚上回去搞一会，昨晚弄到半夜3点钟才休息，早上还得正常上班。。。苦逼呀。。。。我的战场祝大家都能赛出个好成绩，说实话为了那个奖项一切都不顾，真的不值得，等你们毕业出来工作了就全明白了，外面需要的是真才实学。我15年为了大赛搞了几套题目卖给了学生赚了几千块，但是我想想赚这个钱真的不值得，所以从此往后我绝对不会赚这个钱……参赛必读资深网友帮你分析：2017全国大学生电子设计竞赛K题资深大牛帮你分析：2017全国大学生电子设计竞赛F题助力2017全国大学生电子设计竞赛：实力分析、详解往年赛题近十年全国大学生电子设计竞赛题目简要分析欢迎点击阅读原文随时交流沟通！
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简介: 我毕业于南京大学天文与空间
作者最新文章参加2017年全国大学生电子设计竞赛有感
时间： 21:41:31
来源：山东大学
作者：武萍萍
点击：1157
全国大学生电子设计竞赛是教育部和工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革。2017年全国大学生电子竞赛是全国性赛事，在8月20日以圆满结束。而我有幸参加了此次竞赛，真是令我感慨颇多。我觉得这是一次让我永生难忘的经历，它的难忘之处并不在于参赛的结果，而在于参赛的过程。为参加此次大赛，山东大学工程训练中心为参赛的学生提供了为期一个月的赛前培训。由于参赛学生大都是新手，毫无经验，所以大家就需要一切从零开始，培训的一个月期间每个参赛团队必须分工合作自学关于电子竞赛应该掌握的：单片机、电路、机械结构等相关知识。尽管时间紧任务重，但大家都不曾轻言放弃，好多参赛学生住在工训中心，从早上八点学习到半夜十二点。我觉得这种不轻言放弃、全力以赴的精神是我们每一个工科生都应该具备的。电子竞赛前培训备战的过程，只有参与其中才会感觉到它的神奇。原本是彼此都不认识的陌生人，会因为这个比赛相聚在一起，大家会为了团队整体的胜利，每个人都会付出自己的全部努力。我所在的参赛团队的三名成员分别是来自机械工程学院、电子信息学院、电气学院。虽然此前我们并不认识，但我们有缘因为这个比赛相结识。我们分工合作，每个人根据自己所学习的专业选择适合自己的学习部分。因为我们之前都不曾有过类似的参赛经验，所以我们只能根据老师提供的资料努力自学，好在也有一些有过参赛经历的学长学姐们，在我们遇到问题时，能够热心为我们解惑。因为我们团队选择的参赛题型是控制类，所以在培训期间我们首先练习了比较简单的平衡小车项目，简单的平衡小车项目由单片机、电源驱动模块、马达和MPU6050模块组成，它主要是用来检验我们对单片机和芯片MPU605的掌握程度。看似组成结构简单的一个项目，做起来并不简单。首先我们需要将机械结构搭建起来能保证其结构结实且合理。接着我们就需要编写程序输入单片机来控制其他模块输出采集到的信息或接受到单片机发出的控制信号。然而最难的部分则是根据小车的运动状况来不断地调试相关参数使小车能够保持平衡，这个过程很枯燥漫长，很考验一个人的耐心。工科生，作为未来各行各业的工程师面对成功与失败时都应该戒骄戒躁，无论做什么研究更应该胜不骄败不馁，脚踏实地地做下去。
责任编辑：高招
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2017年全国大学生电子设计竞赛题目
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哈哈哈，果然要做逆变器
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三相逆变……没接触过〒_〒
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B题，好难做啊
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有做e题自适应滤波器的吗
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个人觉得今年K题还是比较简单的，每个电器的阻抗、容抗、感抗都是不一样的，它们在上电瞬间和运行时候呈现出来的电流曲线是不一样的；学习时，进行采样滤波处理储存；分析时，采样滤波后与储存波形进行皮尔逊相关系数计算，相关系数的绝对值越接近1的，就可以认为是同一种电器，并在LCD上面进行相应的显示；以上仅是个人看法，不知其他大佬有什么方案
把学习当成一种娱乐！
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qinhuan7 发表于
个人觉得今年K题还是比较简单的，每个电器的阻抗、容抗、感抗都是不一样的，它们在上电瞬间和运行时候呈现 ...
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