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纯手工DIY:微波PLL频率源,全部公开多图

频率源大家都晓得,是通信中的重要的组件,也可以这么说是接收机和发射机的心脏。

最近有人找我叫我帮他做一个微波频率源,他一说指标我就惊讶了下,是C波段的(5.6GHz----6.2GHz)要想做这么高的频率源,那必备的仪器就是频谱仪,本人没有这么高的频谱仪,后来他说相噪要求不是太高,有个50--60就可以了。

这样还可以,我就帮他做了,下面是微波频率源的指标参数:

  • 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:

    60dbc/Hz@10KHz

  • 杂散抑制:

    -40dbc

  • 供电 12V

这就是微波频率源的大概的参数。其他的也没有什么要求了,我一看这些指标还可以,我就确定接下来了。下面是我制作过程。

我看到这个频率源我没有直接想用PLL,而且我的办法是用变频的方案,下面来看看我的变频方案。

微信图片_20191008135044.jpg

这样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。

后来我想想这个方案太麻烦了,还得要自己设计滤波器,所以做到一半就否定了,要用直接PLL的。

下面就是直接PLL。首先的要选择芯片,就找ADI公司的ADF4107这个带宽可以到7GHz。正好满足要求,这个还得要自己选择压控振荡器(VCO)这个比较烦,这样是我没有首选的原因,

找了半天的VCO不是没有这个频段的就是国内买不到,要不就是订货的,后来一看在HITTITE公司的首页正好看到了我需要的这个频点的VCO。问问买家,国内有货,所以就开始走向设计PLL旅程了。

首先用ADI公司的软件大概的仿真了下,结果要超出指标的要求,

微信图片_20191008135048.jpg

这个是仿真出来的相位噪声等信息,可以看看。

接着就是画pcb实际调试看看。

等了几天板子回来了,先把VCO焊上去,这东西的管脚都在下面,相当的不好焊,QFN封装的。焊过这类封装的老师们都应该知道。

最终还是焊上去了,焊好了先看看VCO有没有振荡,测试下啊!

微信图片_20191008135050.jpg

本人的频谱仪是R&S的只能到3.5GHz。所以想办法测试,下面是测试的方法:

做了一个下变频,还是用ADF4350(因为这个芯片我用的太熟了)所以第一就是想到的是它。4350只能到4.4GHz,所以我做了一个滤波器,采用4350的谐波变频,这样就可以输出想要的频率了。4350输出一个3GHz的信号,取2次谐波就是6GHz。用滤波器取出来就能用了,不过这里的相噪就非常的糟糕了。这是个确缺点,不过只是实验用,将就用吧。不妨碍测试频率。

微信图片_20191008135053.jpg

这个是4350本振源。采用单片机控制,只要在串口调试助手里面发送想要的频率就能输出了。

微信图片_20191008135055.jpg

这个是28 30 00 这个就是2.830GHz的频率,很简单,使用很方便。

微信图片_20191008135058.jpg

这是单片机控制板。下面是设计的带通滤波器,采用ADS软件仿真出来的!

微信图片_20191008135100.jpg

这个是实物,下面是测试的结果。里面有两级放大器。

微信图片_20191008135103.jpg

正好能把6GHz的信号取出来。就用这个来测试下我焊好的VCO了。

微信图片_20191008135106.jpg

变频出来,是500MHz左右的频率,这时是VCO自由振荡的频率。

微信图片_20191008135109.jpg

接下来就是写程序的看寄存器了。

说实话本人的英语超级烂,根本就看不懂!那也得要硬着头皮看,看了几天,终于看的差不多了,开始写程序了。

白天上班,每天都要加班到9点多才下班回家,一熬就是后半夜的2点多,真心的累啊。

功夫不负有心人啊,终于写出来了,里面的过程就不说了。

直接看测试结果

微信图片_20191008135111.jpg

这个就是我的小窝,不到9平米的地方测试全景。

出来的5.6GHz的信号,那频谱就用那个该出来400MHz的信号,因为我的本振是6GHz。

微信图片_20191008135114.jpg

整好400MHz每个点我都测试了,只是没有上传来。

最终的实物,放在了屏蔽盒里面就更漂亮了。

微信图片_20191008135117.jpg

有时间找同学去学校测试下确切的指标,现在的指标只有频率是对的,输出功率外加个放大器就ok了,主要是相位噪声不好测试,等测试好了,我会传上来的,大功告成又一个作品出来了,真的太累了,睡觉去!

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