C波段（5.6GHz---6.2GHz）频率源设计

ID:72519 · 发表于 2015-1-22 08:34

频率合成器是现代通讯系统你不可少的关键电路，是电子系统的主要信号源，频率合成器在数字通信，卫星通信，雷达，导航，航空航天，遥控遥测以及高速仪表等领域有着非常广泛的应用。世界各国都非常重视频率合成器的研研究。宽工作频带，高频率稳定度。低相位噪声，低杂散，小步进和高速变频是当代频率合成器发展的趋势。研究C波段频率合成器在卫星通信，数字电视等方面有极其重要的意义。
下面是频率源的指标：
频率范围：5.6GHz----6.2GHz （C波段）
输出功率：0dbm左右
频率分辨率： 1MHz
相位噪声： 80dbc/Hz@10KHz
杂散抑制： -50dbc
供电 12V

前提本设计先把指标排除在外，不管好与坏，主要是没有仪器测试，这也是我第一次做C波段的频率源，此设计主要是掌握方案和实践。下面是设计的方案。
方案设计1 采用上变频
用两片ADF4350通过混频器，取出上边频，此方案类似发射机的方案，如下图所示：

这是我头脑中第一想出来的方案，双环上变频外加滤波，采用两个ADF4350，一个出来3G的频率（固定）另外一个出来可变的频率经过混频器，取上变频，在放大滤波就可以实现了。
固定本振为ADF4350如图

变频器采用HITTITE公司的HMC220如图

最后是用ADS软件设计出来的5.6GHz---6.2GHz的微带滤波器加放大器如图

实物及实际测试如下所示：

实际测试与仿真出来的几乎一致。。。。
整机结构如下：

整机实际测试

采用下变频器测试输出350MHz时频谱。

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接下来就是方案2.直接PLL这样就相当的简单了。只要一个VCO.与频率合成器外加一个CPU就可以搞定了。下面是PLL设计过程。。。
在这里不得不说的就是，要真心的感谢一位兄弟，陪我一起熬了几个夜晚，没有一句怨言，在此器件他付出了很多，可以这么说，没有他的帮助这个绝对做不出来，在这里真心的说声谢谢了！！！
频率合成器采用ADI公司的ADF4107，带宽高达7.5GHz。由于ADF4107内部没有VCO，所以VCO选择HITTITE公司的HMC431，带宽为5.5GHz----3.6GHz。真好符合设计要求。
下面是原理框图

环路的设计。采用ADI公司自带的ADIsimPLL软件设计，
由VCO的压控曲线得知

环路滤波器要采用有源的滤波器，环路如下：

经过仿真调试最终仿真结果如下所示：

下面是实际调试与测试的过程
先看看实物如何。。。

这些器件都是QFN的封装，手工焊起来真是很费劲哦。。。。下面展示下焊工。。。

还是蛮幸运的，一下子就焊上去了，。。。。
接下来就是软件的调试。。。。。多谢这位兄弟的帮忙。经过3天的艰苦奋斗终于出结果了。。。

这个时候已经是后半夜的2点钟了。。。。。兄弟还在一起陪我调程序。。。
接下来就是测试了，由于手里只有3.5GHZ的频谱仪，测试不到6GHz的信号，所以就想办法了，还是用下变频的办法来测试。
采用ADF4350的二次谐波，然后用以前做好的微带滤波器取出6GHz的信号做本振，这样就可以下变频到中频信号，在用频谱测试。
本振源

在用微带滤波器取出6GHz的信号，下面是测试的过程

变频出来，是500MHz左右的频率，这时是VCO自由振荡的频率。。

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接下来就是写程序的看寄存器了。

在这里更搞笑的是，两个人的英语都超级烂。。。。一个三级不过，另一个是三级刚好60分却抱着全是英文的资料看。。。。

功夫不负有心人啊，，，奇迹般的写出来了。。。。人没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！！！

下面就是测试结果
本振是6GHz，频率合成器输出一个最低的频点，5.6GHz，中频输出400MHz频谱如下所示

最终把实物放在了屏蔽盒内，效果更佳。。。。

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总结
2014还有不到1个月不到的时间就要结束了，时间过的真好快啊，转眼间一年过去了，在2014年里发生了好多的事情，今年刚好本人的本命年，与她从13走到14，我家里又添加了一个可爱的外甥女。在年初的愿望还是有一个没有实现，可能是还没到缘分吧，，，
在这一年里匆匆忙忙的就要过去了，14年哭过，笑过，总体来说14年还是蛮幸运的，可能是它的原因吧。。。。

但是14年没有什么太大的收获，只赞下了这些。。。

这个作品可能是我在14年里的收关之作了吧。接下来的日子里我也不想去弄了，该好好的休息休息了，为在15年继续奋斗做好准备。。。。在次感谢帮助过我的人。。。

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