眾所周知，成都億佰特電子科技有限公司以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專家，專業(yè)從事物聯(lián)網(wǎng)無線通訊應(yīng)用方案。而射頻也是物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的一個(gè)板塊。本教程將簡單介紹基于STM32F103+MAX4003的射頻功率表制作案例。
學(xué)習(xí)射頻，那么就得了解一個(gè)非常重要的指標(biāo)— ——功率，而測試射頻功率就會使用到頻譜分析儀或者射頻功率計(jì)，頻譜分析儀呢對于我這種剛接觸射頻的初學(xué)者來說價(jià)格很不友好，而射頻功率表最便宜的也需要好幾百塊錢，對于我們這種該省省該花花的電子愛好者來說，DIY一個(gè)射頻功率表何嘗不是一個(gè)好的選擇。
第一步就是設(shè)計(jì)功能，硬件電路，需要測試射頻功率就需要一種叫檢波器的芯片，由于是第一次使用射頻檢波器，所以一直沒有好的選擇。直到看見了E25-C測試底板上的功率檢測模塊，上面使用了一顆美信的MAX4003作為功率采集。
MAX4003射頻檢波器芯片，具有100MHZ~2.5GHZ的頻率范圍，輸入范圍由-45dbm~0dbm，其價(jià)格便宜才六元，參數(shù)上也是非常夠用。再論測試過程中，其穩(wěn)定性也是有目共睹，所以最終選擇了這顆檢波器作為這DIY功率計(jì)的核心器件。
下面就是選擇MCU芯片了，這里使用了一顆廣而熟知的意法半導(dǎo)體STM32F103TBU6，它擁有片內(nèi)12位逐次逼近型ADC（模數(shù)）轉(zhuǎn)換器，72MHZ_ Cortex-M3 ARM處理器，128K片內(nèi)程序存儲器。致于使用它的原因主要是因?yàn)樗?/span>QFN36封裝以及集成了USB控制器。
顯示部分使用了一塊1.3寸 ST7565主控的單色LCD顯示屏，使用SPI接口通信，分辨率為128*64，作為只顯示采集的數(shù)據(jù)等等已經(jīng)非常夠用了。
另外還使用了德州儀器的OPA333A高精度運(yùn)算放大器，將檢波器輸出的模擬信號放大并交給MCU的模數(shù)轉(zhuǎn)換器引腳，一顆GT20L16S1Y提供中文字庫，電源使用TYPEC口供電，由ME6211穩(wěn)壓后用于芯片工作電源，并使用了一顆REF3033AIDBZR基準(zhǔn)芯片為ADC提供基準(zhǔn)源。
硬件選型和電路設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，下面就是對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)了。這里使用了STM32CUBEMX對工程進(jìn)行配置，使用HAL庫函數(shù)開發(fā)，初始化ADC后使用HAL_ADCEx_Calibration_Start函數(shù)對ADC進(jìn)行自校準(zhǔn)，開啟了TIM2定時(shí)器，并啟用中斷用于定時(shí)采集射頻檢波器輸出的電壓值，將ADC循環(huán)采集十次并求平均值，實(shí)現(xiàn)軟件濾波。由于在PCB設(shè)計(jì)時(shí)為了布線方便，沒有使用MCU的硬件SPI接口來操作屏幕和字庫芯片，所以這里使用IO口模擬軟件SPI時(shí)序來操作LCD屏幕和讀寫字庫芯片。
GT20L16S1Y字庫芯片除了擁有16*16的GB2312中文字庫以及字符庫以外，還擁有64KB可自由擦寫的空間地址0x6FFFF-0x7FFFF（起始地址0X7000），包含16個(gè)扇區(qū)，將用這個(gè)存儲空間來存儲功率校準(zhǔn)參數(shù)。
除此之外，還要增加一些必備功能，比如補(bǔ)償設(shè)置。由于MAX4003輸入信號不能超過0dbm，所以測試大多數(shù)信號需要與外部衰減器同步使用，這時(shí)候就需要軟件補(bǔ)償以便讀數(shù)。然后設(shè)置了10個(gè)扇區(qū)來存儲10個(gè)頻點(diǎn)，補(bǔ)償，校準(zhǔn)參數(shù)。為了能輕松設(shè)置這些參數(shù)，寫了一個(gè)設(shè)置菜單，可以通過菜單去選擇當(dāng)前的頻點(diǎn)，或者設(shè)置當(dāng)前軟件補(bǔ)償，頻率，對當(dāng)前頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，對設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行保存等功能。
測試的時(shí)候，采用了外部高精度射頻信號源，發(fā)現(xiàn)MAX3006芯片從-7dbm~-43dbm區(qū)間先線性度較優(yōu)，所以做出取舍。從-10dbm~-40dbm進(jìn)行了31次校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集，并保存為數(shù)組，當(dāng)測量到數(shù)據(jù)后從31組數(shù)據(jù)中查詢到最近的低值顯示，并求最近的高值與低值之間的小數(shù)值。經(jīng)過測量后，測試精度優(yōu)異，滿足我初學(xué)射頻對功率測量的需求。
對小功率計(jì)的初步功能設(shè)計(jì)已經(jīng)做好，在硬件上預(yù)留了TP4055電池管理芯片以及可獨(dú)立控制的電源管理，后續(xù)還會對這個(gè)小小功率計(jì)加上電池作為便攜式功率計(jì)使用。
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