LMX2541论文关于基于LMX2541的低相噪频率源的设计论文范文参考资料

LMX2541论文关于基于LMX2541的低相噪频率源的设计论文范文参考资料 尚善学 赵羽 （陕西黄河集团有限公司设计研究所，陕西西安710043） 摘要： 频率合成器是现代通信系统中一个重要组成部分，在数字通信、卫星通信、遥测遥控、雷达、导航等领域有着广泛应用。文*绍了锁相频率合成技术的基本原理和性能指标，给出了一种利用LMX2541 实现频率合成器的硬件结构和实现方法，并对其主要指标进行了测试，测试结果显示其具有低相位噪声、低杂散和结构简单的特点，满足了设计指标的要求。 关键词：频率合成器锁相环相位噪声LMX2541 ：TN91 ：A ：1003-9082 （xx） 07-0274-01 频率源可在雷达中用作本振信号或作为数据处理的采样时钟等，在雷达领域有着重要的作用。相位噪声和杂散是衡量频率源的两个重要指标1。频率源的设计主要有三种技术：直接频率合成技术、直接数字频率合成技术和锁相式频率合成技术。 本文基于LMX2541 锁相环芯片设计出一种低相噪低杂散的频率源，实验结果表明该频率源的设计取得了理想的效果。 LMX2541 芯片2由NS 推出的一款超低噪、高度集成的频率合成器。频率源指标：输出2600MHz；输出功率大于15dBm；杂散抑制不小于-60dBc；相噪小于-100dBc/Hz10KHz，-120dBc/Hz1MHz。 锁相环频率合成技术是一种相位负反馈技术，通过比较输入基准频率与经过分频器N 的输出频率，通过与两输入信号相位差成正比的误差电压控制压控振荡器的输出频率，使其经过分频器N 后的频率与输入的频率与输入基准频率相等。一个基本的锁相环主要由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三个基本部分组成。 LMX2541 芯片有12 个寄存器，包含有多个分频系数寄存器、锁定检测寄存器和电荷泵寄存器等。数据写入采用的是SPI 总线形式，时序图如图1 所示。 CLK 为单片机Attiny13 的时钟信号，在CLK 的第一个上升沿时，DATA 为高电平开始写入，LE 为写使能，低电平有效。DATA 先输入数据，最后再输入4 位寄存器值，在每一个时钟的上升沿，数据被送入芯片，高位数据先进。 基于LMX2541 芯片的频率源技术方案设计如下图2 所示。 经过放大器与带通滤波器BPF 之后的输出信号频率满足： 式中PNSYNTH： 锁相环芯片噪声基底，单位dBc/Hz，PN 相位噪声，单位dBc/Hz， 鉴相频率，单位为Hz，N 分频系数。 为降低相噪，选晶振为100MHz；频率源的输出为2600MHz，将反馈分频系数与输出分频系数设置为N=26，K=5，理论上相噪约为-116. 7dBc/Hz，满足技术指标要求。频率源原理图与PCB 采用PADS 完成，采用两层电路板，板材选用Rogers 4350。 2.控制电路设计 对芯片的CLK、DATA、LE 控制时，选用Attiny13 芯片，其为*RRISC 结构的低功耗8 位CMOS 微控制器。VCC 为数字电路的电源，供电+3.3V；端口B 为6 位双向I/O 口，有可编程的内部上拉电阻。PB3、PB4、PB0 以及PB1 分别接LMX2541 芯片的CLK、DATA、LE 以及Ftest/LD 管脚；RESET 是复位输入引脚，持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。 3.放大器设计 信号直接从K分频器输出功率0dBm 左右，频率源输出功率要求不小于15dBm。因此信号从K分频器输出后要先放大，放大器要求在2.6GHz有20dB 增益，且有较低的噪声系数，经过分析比对放大器芯片选用高线性LNA 放大器TQP3M9008。 TQP3M9008 放大器是一种级联放大器，不需要外部匹配器件，可以有效的减少元器件的数量，适用于Rx 和Tx 链路，采用工业标准SOT-89 封装。三、频率合成器指标测试 频率合成器测试指标包括相位噪声与输出功率，在测试电路中，选用Agilent-E4447A 频谱仪，频率范围为3Hz42.98GHz，采用频谱仪的对数曲线功能，用其测量输出信号的输出功率以及在10KHz 与1MHz 频偏下的相位噪声。 频率源输出2600MHz， 功率为16.3dBm，10KHz 处相噪为-109dBc/Hz，1MHz 处相噪为-132dBc/Hz，输出功率及相位噪声频谱图如下图3 所示。