便攜式功率分析儀設(shè)計(jì)-----頻率部分電路設(shè)計(jì)（一）

3.5.3預(yù)分頻模塊設(shè)計(jì)

在頻率測量模塊中，由于計(jì)數(shù)部分是由FPGA實(shí)現(xiàn)，而整形電路現(xiàn)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(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)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足如此高頻率輸入信號的要求;同時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(shù)。所以設(shè)計(jì)采用2級分頻方法，將分頻器級聯(lián)以滿足對輸入信號在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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，內(nèi)置耦合及電流退耦電容，在設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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?shù)母蓴_;

5)滿足軍用環(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(tǒng)設(shè)計(jì)總體要求。

由于實(shí)行分頻器級聯(lián)，所以兩級分頻器之間阻抗匹配以及輸入輸出電平轉(zhuǎn)換，將直接影響分頻器的工作質(zhì)量。

所以設(shè)計(jì)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單。這個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℃，價格低廉，并且芯片內(nèi)部集成放大，整形電路。其應(yīng)用電路極為簡單，在設(shè)計(jì)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)過簡單的電平轉(zhuǎn)換就可以直接送入FPGA實(shí)現(xiàn)頻率測量功能。芯片設(shè)計(jì)有64、128、256三種分頻比，通過改變其SW1、SW2腳的接法，可得到不同分頻比。

該芯片被現(xiàn)在市場上許多民用頻率計(jì)所采用，通用性好。并且MB506自帶整形功能且為ECL標(biāo)準(zhǔn)輸出電平，所以只需要在后端加入簡單的電平轉(zhuǎn)換電路，獲得滿足TTL電平的方波信號即可直接送入FPGA進(jìn)行計(jì)數(shù)，也簡化了電路。

如圖3-23所示，按圖中連接方式，實(shí)現(xiàn)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(jì)數(shù)誤差是一個分頻后的信號時鐘周期，因此當(dāng)送入分頻器的信號頻率較低時，如果采用固定128或者256等更高的分頻比例，就會造成頻率測量誤差的增大。所以采用FPGA控制分頻比例，當(dāng)信號頻率在10MHz～100MHz范圍時，如上圖所示，通過控制單刀雙擲開關(guān)，讓信號經(jīng)4分頻后就直接送入后段，這樣通過控制動態(tài)改變分頻比例，實(shí)現(xiàn)更高精度的頻率測量。