C波段（5.6GHz---6.2GHz）頻率源設(shè)計(jì)

ID:72519 · 發(fā)表于 2015-1-22 08:34

頻率合成器是現(xiàn)代通訊系統(tǒng)你不可少的關(guān)鍵電路，是電子系統(tǒng)的主要信號(hào)源，頻率合成器在數(shù)字通信，衛(wèi)星通信，雷達(dá)，導(dǎo)航，航空航天，遙控遙測(cè)以及高速儀表等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。世界各國(guó)都非常重視頻率合成器的研研究。寬工作頻帶，高頻率穩(wěn)定度。低相位噪聲，低雜散，小步進(jìn)和高速變頻是當(dāng)代頻率合成器發(fā)展的趨勢(shì)。研究C波段頻率合成器在衛(wèi)星通信，數(shù)字電視等方面有極其重要的意義。
下面是頻率源的指標(biāo)：
頻率范圍：5.6GHz----6.2GHz （C波段）
輸出功率：0dbm左右
頻率分辨率： 1MHz
相位噪聲： 80dbc/Hz@10KHz
雜散抑制： -50dbc
供電 12V

前提本設(shè)計(jì)先把指標(biāo)排除在外，不管好與壞，主要是沒(méi)有儀器測(cè)試，這也是我第一次做C波段的頻率源，此設(shè)計(jì)主要是掌握方案和實(shí)踐。下面是設(shè)計(jì)的方案。
方案設(shè)計(jì)1 采用上變頻
用兩片ADF4350通過(guò)混頻器，取出上邊頻，此方案類(lèi)似發(fā)射機(jī)的方案，如下圖所示：

這是我頭腦中第一想出來(lái)的方案，雙環(huán)上變頻外加濾波，采用兩個(gè)ADF4350，一個(gè)出來(lái)3G的頻率（固定）另外一個(gè)出來(lái)可變的頻率經(jīng)過(guò)混頻器，取上變頻，在放大濾波就可以實(shí)現(xiàn)了。
固定本振為ADF4350如圖

變頻器采用HITTITE公司的HMC220如圖

最后是用ADS軟件設(shè)計(jì)出來(lái)的5.6GHz---6.2GHz的微帶濾波器加放大器如圖

實(shí)物及實(shí)際測(cè)試如下所示：

實(shí)際測(cè)試與仿真出來(lái)的幾乎一致。。。。
整機(jī)結(jié)構(gòu)如下：

整機(jī)實(shí)際測(cè)試

采用下變頻器測(cè)試輸出350MHz時(shí)頻譜。

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接下來(lái)就是方案2.直接PLL這樣就相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單了。只要一個(gè)VCO.與頻率合成器外加一個(gè)CPU就可以搞定了。下面是PLL設(shè)計(jì)過(guò)程。。。
在這里不得不說(shuō)的就是，要真心的感謝一位兄弟，陪我一起熬了幾個(gè)夜晚，沒(méi)有一句怨言，在此器件他付出了很多，可以這么說(shuō)，沒(méi)有他的幫助這個(gè)絕對(duì)做不出來(lái)，在這里真心的說(shuō)聲謝謝了！！！
頻率合成器采用ADI公司的ADF4107，帶寬高達(dá)7.5GHz。由于ADF4107內(nèi)部沒(méi)有VCO，所以VCO選擇HITTITE公司的HMC431，帶寬為5.5GHz----3.6GHz。真好符合設(shè)計(jì)要求。
下面是原理框圖

環(huán)路的設(shè)計(jì)。采用ADI公司自帶的ADIsimPLL軟件設(shè)計(jì)，
由VCO的壓控曲線(xiàn)得知

環(huán)路濾波器要采用有源的濾波器，環(huán)路如下：

經(jīng)過(guò)仿真調(diào)試最終仿真結(jié)果如下所示：

下面是實(shí)際調(diào)試與測(cè)試的過(guò)程
先看看實(shí)物如何。。。

這些器件都是QFN的封裝，手工焊起來(lái)真是很費(fèi)勁哦。。。。下面展示下焊工。。。

還是蠻幸運(yùn)的，一下子就焊上去了，。。。。
接下來(lái)就是軟件的調(diào)試。。。。。多謝這位兄弟的幫忙。經(jīng)過(guò)3天的艱苦奮斗終于出結(jié)果了。。。

這個(gè)時(shí)候已經(jīng)是后半夜的2點(diǎn)鐘了。。。。。兄弟還在一起陪我調(diào)程序。。。
接下來(lái)就是測(cè)試了，由于手里只有3.5GHZ的頻譜儀，測(cè)試不到6GHz的信號(hào)，所以就想辦法了，還是用下變頻的辦法來(lái)測(cè)試。
采用ADF4350的二次諧波，然后用以前做好的微帶濾波器取出6GHz的信號(hào)做本振，這樣就可以下變頻到中頻信號(hào)，在用頻譜測(cè)試。
本振源

在用微帶濾波器取出6GHz的信號(hào)，下面是測(cè)試的過(guò)程

變頻出來(lái)，是500MHz左右的頻率，這時(shí)是VCO自由振蕩的頻率。。

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接下來(lái)就是寫(xiě)程序的看寄存器了。

在這里更搞笑的是，兩個(gè)人的英語(yǔ)都超級(jí)爛。。。。一個(gè)三級(jí)不過(guò)，另一個(gè)是三級(jí)剛好60分卻抱著全是英文的資料看。。。。

功夫不負(fù)有心人啊，，，奇跡般的寫(xiě)出來(lái)了。。。。人沒(méi)有什么做不到的事情，只是看你想不想去做。只要真心的付出去做一件事，肯定能成功的！！！

下面就是測(cè)試結(jié)果
本振是6GHz，頻率合成器輸出一個(gè)最低的頻點(diǎn)，5.6GHz，中頻輸出400MHz頻譜如下所示

最終把實(shí)物放在了屏蔽盒內(nèi)，效果更佳。。。。

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總結(jié)
2014還有不到1個(gè)月不到的時(shí)間就要結(jié)束了，時(shí)間過(guò)的真好快啊，轉(zhuǎn)眼間一年過(guò)去了，在2014年里發(fā)生了好多的事情，今年剛好本人的本命年，與她從13走到14，我家里又添加了一個(gè)可愛(ài)的外甥女。在年初的愿望還是有一個(gè)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，可能是還沒(méi)到緣分吧，，，
在這一年里匆匆忙忙的就要過(guò)去了，14年哭過(guò)，笑過(guò)，總體來(lái)說(shuō)14年還是蠻幸運(yùn)的，可能是它的原因吧。。。。

但是14年沒(méi)有什么太大的收獲，只贊下了這些。。。

這個(gè)作品可能是我在14年里的收關(guān)之作了吧。接下來(lái)的日子里我也不想去弄了，該好好的休息休息了，為在15年繼續(xù)奮斗做好準(zhǔn)備。。。。在次感謝幫助過(guò)我的人。。。

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