一种通用宽带锁相频率源的设计

图 １㊀ ＨＭＣ８３３ 功能框图 输出频率可表示为 ｆ ＶＣＯ ＝ （ Ｎ ｉｎｔ ＋Ｎ ｆｒａｃ ） Ｒ ｆ ｏｕｔ ＝ ｆ ＶＣＯ ／ Ｋ ｆ ＲＥＦ （１） （２） １．３㊀ 单片机设计 图 ２㊀ 通用锁相模块整体框图
其中，ｆ ｏｕｔ 为锁相环的输出频率； ｆ ＶＣＯ 为压控振荡器的输 出频率；Ｎ ｉｎｔ 为整数部分的分频比； Ｎ ｆｒａｃ 为小数部分的 分频比；Ｒ 为输入参考信号的分频比；Ｋ 是由位于 ＶＣＯ 用在于扩展锁相环输出频率范围㊂ 输出端的分频器和倍频器共同决定的一个系数， 其作 噪声可由以下公式计算得出： ㊀ ㊀ ㊀ ＰＮ ｔｏｔａｌ ＝ ＰＮ ｓｙｓｔｈ ＋ １０ｌｏｇＦ ｐｆｄ ＋ ２０ｌｏｇＮ 根据锁相环相位噪声理论 ［３］ ， 环路带宽内的相位 （３）
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｗｉｄｅｂａｎｄ ＰＬＬ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｏｕｒｃｅ
（ Ｎｏ． ３８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ， Ｈｅｆｅｉ ２３００８８）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｗｉｄｅｂａｎｄ ＰＬＬ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＨＭＣ８３３ＬＰ６ＧＥ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｓｉｇｎａｌｓ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｆｒｏｍ ２５ＭＨｚ ｔｏ ６ ０００ＭＨｚ． Ｔｈｅ ＰＬＬ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｓｉｍｐｌｅ ｄｅｓｉｇｎ， ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ， ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ， ｂｅｉｎｇ ａｂｌｅ ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ａ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ＰＬＬ； ＨＭＣ８３３； ｗｉｄｅｂａｎｄ； ＭＣＵ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＰＬＬ ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｈａｓｅ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｓｐｕｒｉｏｕｓ
０㊀ 引㊀ 言
和倍频器，输出频率可扩展到 ２５ ６ ０００ ＭＨｚ， 具有极 并有 ９ ｄＢ 的程控调节范围（３ ｄＢ 步进） ㊂
系统的核心， 其好坏直接影响了系统性能㊂［１］ 随着电 子技术的发展，雷达等电子设备对频率源的要求越来 越高，引导着频率源向宽频带㊁小体积㊁低相噪㊁低杂散 的方向发展㊂ 本文介绍一种基于 ＨＭＣ８３３ＬＰ６ＧＥ 的通 用宽带锁相环㊂ 该锁相环输出频率范围为 ２５ ６ ０００ ＭＨｚ，具有宽频带㊁小体积㊁低相噪和低杂散的特点㊂
频率源是雷达㊁通信㊁信息对抗和仪器仪表等电子
好的宽带性能㊂ 该芯片有着业界领先的相噪性能， 带 内典型相噪为 － １１０ ｄＢｃ ／ Ｈｚ， 最大输出功率为 ３ ｄＢｍ， 可以看到该芯片的各个功能模块㊂ 参考信号由管脚 ＸＲＥＦＰ 输入芯片， 经过 Ｒ 分频器， 然后送到鉴频鉴相 器（ ＰＦＤ） 与来自 ＶＣＯ 的反馈信号进行鉴相㊂ 鉴相器 的输出经过电荷泵后由管脚 ＣＰ 输出至外部的环路滤 波器，环路滤波器的输出再由管脚 ＶＴＵＮＥ 输入来控 制 ＶＣＯ㊂ ＶＣＯ 的输出信号经过一个 Ｎ 分频器反馈到 鉴频鉴相器形成锁相环路㊂ 总线的形式写进芯片内部的寄存器㊂ 管脚 ＬＤ＿ＳＤＯ 为 多功能管脚，可以输出内部寄存器的值，也可以配置为 锁定监测输出等信号㊂ 当配置为锁定监测输出时， 高 电平表示环路锁定，低电平表示环路失锁㊂ 锁相环的 外部控制信号通过 ＳＣＫ㊁ＳＤＩ 和 ＳＥＮ 管脚以 ＳＰＩ 图 １ 所示为 ＨＭＣ８３３ＬＰ６ＧＥ 的功能框图㊂ 从图中
１㊀ 锁相环设计
１．１㊀ ＨＭＣ８３３ 介绍 声㊁宽频带的小数分频锁相环芯片 ［２］ ， 鉴相频率可达 率范围为 １ ５００ ３ ０００ ＭＨｚ， 利用片内集成的分频器
㊀ 收稿日期：２０１７⁃０８⁃１０；修回日期：２０１７⁃０８⁃２２
ＨＭＣ８３３ＬＰ６ＧＥ 是由 Ｈｉｔｔｉｔｅ 公司开发的一款低噪
１００ ＭＨｚ，其内部集成压控振荡器（ ＶＣＯ） ，ＶＣＯ 输出频
㊀ 作者简介：张杰（１９８７⁃） ，男，工程师，研究方向：频率合成器和雷达接收系统； 代传堂 （ １９８１⁃） ， 男， 高级工程师， 研究方向： 频率合
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成器和雷达接收系统；崇毓华（１９８５⁃） ，男，高级工程师，研究方向：雷达接收技术与微波光子技术㊂
张㊀ 杰㊀ 等㊀ ㊀ 一种通用宽带锁相频率源的设计 ＨＭＣ８３３ＬＰ６ＧＥ 芯片外，模块主要包括单片机㊁ 环路滤 波器和放大滤波链路㊂ 单片机主要用于对锁相环芯片 内部的寄存器进行配置， 设置 Ｎ 分频比㊁ Ｒ 分频比㊁ 电 荷泵电流等参数㊂ 环路滤波器对鉴频鉴相误差脉冲信 号进行低通滤波处理，滤除高频分量输出直流信号，即 为 ＶＣＯ 的调谐电压㊂ 该调谐电压决定了 ＶＣＯ 输出的 信号频率㊂ 放大滤波链路对锁相环输出的信号进行放 满足输出信号的功率电平需要㊂ 大，并对不需要的高频谐波信号进行一定程度的抑制， 通用 锁 相 模 块 的 整 体 框 图 如 图 ２ 所 示㊂ 除
第 ３７ 卷㊀ 第 ４ 期 ２０１７ 年 １２ 月
ＲＡＤＡＲ ＆ ＥＣＭ
雷达与对抗
Ｖｏｌ．３７㊀ Ｎｏ．４ 源的设计
（ 中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥 ２３００８８）
张㊀ 杰，代传堂，崇毓华
摘㊀ 要： 设计了一种基于 ＨＭＣ８３３ＬＰ６ＧＥ 的通用宽带锁相频率源，在 ２５ ６ ０００ ＭＨｚ 频率范围 内实现输出信号频率㊁功率可调㊂ 该锁相环设计简洁， 集成度高， 功耗低， 成本低， 可满足多方 面的需求㊂ 测试数据表明该锁相环具有优秀的杂散抑制和相噪性能㊂ 关键词：锁相环；ＨＭＣ８３３；宽带；单片机 中图分类号：ＴＮ７４㊀ ㊀ 文献标志码：Ａ㊀ ㊀ 文章编号：１００９ － ０４０１（２０１７）０４ － ００２６ － ０４ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｅ， ＤＡＩ Ｃｈｕａｎ⁃ｔａｎｇ， ＣＨＯＮＧ Ｙｕ⁃ｈｕａ