便攜式功率分析儀設計-----頻率部分電路設計（一）

3.5.3預分頻模塊設計

在頻率測量模塊中，由于計數部分是由FPGA實(shí)現，而整形電路現在的分頻器往往都將其集成在其中，所以分頻器的選擇直接影響頻率測量模塊的性能。由于根據系統設計指標輸入頻率范圍要求10MHz～6GHz，常用高分頻比的微波分頻器不能滿(mǎn)足如此高頻率輸入信號的要求;同時(shí)在保證分頻精度的前提下，工作頻率在3GHz以上的微波分頻器一般都采用1：2、1：4或1：8的較低的分頻系數。所以設計采用2級分頻方法，將分頻器級聯(lián)以滿(mǎn)足對輸入信號在3GHz以上信號頻率的測量。

一級分頻器采用HJ-DYF104，分頻比為1：4的微波分頻器，工作頻率范圍10MHz～8GHz，輸入電平范圍-12～+12dBm，輸出電平范圍-3±1dBm，其設計還具有以下特點(diǎn)：

1)單片芯片混合微組裝工藝集成;

2)系列化設計，內置耦合及電流退耦電容，在設計中可以直接接入微波信號，不需要再進(jìn)行信號耦合;

3)其輸入輸出端均50電阻匹配，這一特點(diǎn)也為分頻器的級聯(lián)提供便利;

4)標準全密封金屬外殼封裝，封閉式封裝很大程度減小了微波信號對后級信號傳輸的干擾;

5)滿(mǎn)足軍用環(huán)境工作條件：工作溫度范圍：-55℃～+85℃，存儲溫度范圍：-65℃～+125℃。符合系統設計總體要求。

由于實(shí)行分頻器級聯(lián)，所以?xún)杉壏诸l器之間阻抗匹配以及輸入輸出電平轉換，將直接影響分頻器的工作質(zhì)量。

所以設計中二級分頻器選用了MB506.芯片輸入信號幅值-4～5.5dbm，一級分頻器HJ-DYF104輸出電平范圍滿(mǎn)足MB506的輸入要求;并且MB506輸入阻抗為50，這使得兩級分頻器間的連接變得十分簡(jiǎn)單。這個(gè)芯片最大輸入頻率支持2.4GHz.功耗較低90mW，工作環(huán)境溫度要求不高-40℃～85℃，價(jià)格低廉，并且芯片內部集成放大，整形電路。其應用電路極為簡(jiǎn)單，在設計中就可以直接省去整形電路。其輸出為1.6V峰峰值的ECL電平，只需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的電平轉換就可以直接送入FPGA實(shí)現頻率測量功能。芯片設計有64、128、256三種分頻比，通過(guò)改變其SW1、SW2腳的接法，可得到不同分頻比。

該芯片被現在市場(chǎng)上許多民用頻率計所采用，通用性好。并且MB506自帶整形功能且為ECL標準輸出電平，所以只需要在后端加入簡(jiǎn)單的電平轉換電路，獲得滿(mǎn)足TTL電平的方波信號即可直接送入FPGA進(jìn)行計數，也簡(jiǎn)化了電路。

如圖3-23所示，按圖中連接方式，實(shí)現可變分頻比的，射頻級的載波信號(10MHz～6GHz)分頻功能。而我們頻率測量的方法既是通過(guò)多周期同步測量方法測量得到分頻后中低頻信號頻率f s，則實(shí)際輸入信號頻率fo為：

其中N為分頻比例。那么由于多周期同步測量方法頻率計數誤差是一個(gè)分頻后的信號時(shí)鐘周期，因此當送入分頻器的信號頻率較低時(shí)，如果采用固定128或者256等更高的分頻比例，就會(huì )造成頻率測量誤差的增大。所以采用FPGA控制分頻比例，當信號頻率在10MHz～100MHz范圍時(shí)，如上圖所示，通過(guò)控制單刀雙擲開(kāi)關(guān)，讓信號經(jīng)4分頻后就直接送入后段，這樣通過(guò)控制動(dòng)態(tài)改變分頻比例，實(shí)現更高精度的頻率測量。