摘  要： 介紹了利用PC機(jī)通過串口發(fā)送頻率值給單片機(jī),，單片機(jī)控制數(shù)字鎖相環(huán)LMX2306及壓控振蕩器MAX2606,，實(shí)現(xiàn)高精度,、易控制的頻率合成器,。
關(guān)鍵詞： 通信對(duì)抗,；頻率合成器；LMX2306

    通信對(duì)抗是電子對(duì)抗的重要組成部分,，而通信對(duì)抗偵察是實(shí)施通信對(duì)抗的前提和基礎(chǔ),，是使用通信偵察設(shè)備探測(cè)、搜索,、截獲敵方無線電通信信號(hào)，并對(duì)其信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,、分析、識(shí)別,、監(jiān)視以及對(duì)敵方通信設(shè)備的測(cè)向和定位,，以截獲其信號(hào)頻率、電平,、調(diào)制方式等技術(shù)參數(shù)以及電臺(tái)位置、通信方式,、通聯(lián)特點(diǎn),、通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)和屬性等情報(bào)[1]。頻率合成器是接收機(jī)中的一個(gè)關(guān)鍵部件,，它的性能直接決定了接收機(jī)的性能指標(biāo),。而頻率合成器中應(yīng)用最廣泛的就是鎖相環(huán)頻率合成器,。在通信對(duì)抗偵察接收機(jī)中,，廣泛應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成器構(gòu)成本地振蕩器,，它的性能指標(biāo)在整個(gè)偵察系統(tǒng)性能指標(biāo)中起著決定性的作用,。本文介紹了利用美國國家半導(dǎo)體(NS)公司的鎖相芯片LMX2306為核心器件設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)電路構(gòu)成的頻率合成器，將其應(yīng)用在通信對(duì)抗偵察接收機(jī)中,，通過PC機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)其輸出的頻率在搜索頻率范圍之間進(jìn)行步進(jìn)自動(dòng)搜索和按預(yù)置頻率選頻搜索以及在指定頻率駐留的功能,。
1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理
    頻率合成器原理框圖如圖1所示。本系統(tǒng)基于鎖相環(huán)原理,，利用12.8 MHz的溫度補(bǔ)償晶振與壓控振蕩器MAX2606的反饋信號(hào)經(jīng)LMX2306的分頻、鑒相,，并經(jīng)電荷泵和環(huán)路濾波器形成與相位差成比例的電壓信號(hào)來控制壓控振蕩器MAX2306的輸出,。單片機(jī)AT89S52在上位機(jī)軟件通過串行口接收搜索范圍及搜索速度,，控制LMX2306的鎖定輸出,，從而達(dá)到一本振掃描的目的。

2 LMX2306的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及控制方法
    LMX2306是NS公司生產(chǎn)的一款單片集成的射頻PLL芯片,，使用了NS公司的ABiC第5代BiCMOS 0.5 μm技術(shù)及數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)，可提供靈活的鎖相環(huán)設(shè)計(jì),。因此，由LMX2306構(gòu)成鎖相環(huán),，只需結(jié)合高穩(wěn)定度的本地參考振蕩，再外置環(huán)路濾波和壓控振蕩器(VCO)及其他的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)頻率的合成,。
   LMX2306內(nèi)置1個(gè)分頻比為8/9的雙模前置分頻器(以P表示)、1個(gè)程序分頻器(N),、1個(gè)參考分頻器(R)和數(shù)字鑒相器(PD)，并自帶鎖相檢測(cè)指示(Lock Detect),、電荷泵輸出等,。LMX2306本地參考基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率為5 MHz～40 MHz，最大鑒相頻率為10 MHz,，射頻輸出工作頻率為25 MHz～550 MHz，工作電源從2．3 V～5．5 V,。LMX2306的優(yōu)勢(shì)之一是能提供靈活的分頻系數(shù)，可通過CPU接口實(shí)現(xiàn)對(duì)其不同的設(shè)置,。其功能框圖如圖2所示,。

    根據(jù)圖2可得：

    單片機(jī)AT89C52的P1口作為鎖相環(huán)的輸出端口,，P１.7、P1.6,、P1.5口分別對(duì)應(yīng)LMX2306的LE(使能端,，低電平有效)、DATA(數(shù)據(jù)輸入腳),、Clock(時(shí)鐘輸入端,，上升沿有效)。從Data腳輸入的頻率控制字共21位,，其中低兩位是地址位為C1、C2,，00表示輸入數(shù)據(jù)設(shè)置R分頻器,，01表示輸入數(shù)據(jù)設(shè)置N分頻器,；高19位是數(shù)據(jù)位D1、D2……D19,，在Clock信號(hào)配合下按位輸入，按D19,、D18……D1及C2、C1的順序輸入，在LE的上升沿鎖存到21位數(shù)據(jù)寄存器中,。其中,，R分頻器有效數(shù)據(jù)位為D1~D14,，最大分頻比為16 383,；數(shù)據(jù)位D1~D5配置N分頻器的吞吐分頻器A最大分頻比為7，數(shù)據(jù)位D6~D18配置N分頻器的可編程分頻器B最大分頻比為8 189,。在本系統(tǒng)中，參考晶振頻率為12.8 MHz,，信道間隔為25 kHz。若要求本振鎖定輸出為120 MHz,，由式(1)、式(2)得R=12.8 MHz/25 kHz=512,，N=120 MHz/25 kHz=4 800，A=3,，B=4 776,。具體DATA管腳的輸出如表1所示,。

3 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)
    在頻率合成器的設(shè)計(jì)過程中,，環(huán)路濾波器的選擇和設(shè)計(jì)是必不可少的，也是整個(gè)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵,。因?yàn)椋?1)目前在頻率合成器設(shè)計(jì)中，鑒相器和壓控振蕩器采用的都是集成器件,，一般只要在選擇的器件中注意其性能指標(biāo)的匹配就可以了，只有環(huán)路濾波器是自己計(jì)算設(shè)計(jì)的,；(2)最重要的原因是環(huán)路濾波器可以濾除由鑒相器輸出的誤差電壓的高頻分量和噪聲,，且對(duì)環(huán)路參數(shù)調(diào)整起著決定性的作用。
    環(huán)路濾波器由電阻,、電容以及放大器組成，可分為無源環(huán)路濾波器和有源環(huán)路濾波器兩類,。有源環(huán)路濾波器在無源環(huán)路濾波器增益不足的情況下可以加大環(huán)路增益，但從鎖相環(huán)系統(tǒng)的角度,，有源和無源環(huán)路濾波器沒有區(qū)別，都是具有一定數(shù)量的零點(diǎn)和極點(diǎn)的低通濾波器,。而對(duì)于有電荷泵的鎖相環(huán)，有源濾波器毫無必要,，反而會(huì)引入更多的噪聲,，所以電荷泵鎖相環(huán)都采用無源環(huán)路濾波器,，常用的有二階或三階無源濾波器，而三階環(huán)路濾波器與二階環(huán)路濾波器相比,，能更好地濾除參考源的邊帶頻率，所以應(yīng)用更為廣泛,。三階環(huán)路濾波器的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

    
 
其中C3可以自由的給定,，但至少要小于C1/5,。C2取得較大有兩個(gè)好處：一是給后面的VCO一定的輸入電容，可使寄生影響減?。欢强梢詼p小R3,，使得熱噪聲減少,。在設(shè)計(jì)中,，根據(jù)計(jì)算及工程經(jīng)驗(yàn)來確定環(huán)路濾波器各元件的參數(shù)值,。
4 電路設(shè)計(jì)及測(cè)試
    由理論計(jì)算得頻率合成器電路圖如圖4所示,，用GSP810頻譜分析儀在鎖定輸出為136 MHz時(shí)所得的頻譜分析儀的測(cè)試圖如圖5所示,，經(jīng)測(cè)試頻率合成器的主要技術(shù)指示如下：

    頻率準(zhǔn)確度：±10 ppm；輸出信號(hào)功率：17±1 dBm,；單邊帶相位噪聲：<-63 dBc/Hz@10 kHz,。
參考文獻(xiàn)
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[2] National Semiconductor Corporation. LMX2306 datasheet[Z].2004.
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