多載波射頻信號源技術(shù)

摘要 設(shè)計了九通道的射頻合成信號，構(gòu)成了多頻段的射頻信號源。利用頻率合成器和中頻調(diào)制芯片，能夠?qū)⒒鶐Щ蛑蓄l的信號直接調(diào)制到射頻。最后將九路射頻信號耦合成一路，構(gòu)成多頻段的射頻信號源。
關(guān)鍵詞 頻率合成；中頻調(diào)制；信號耦合

頻率源的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)是無線通信系統(tǒng)設(shè)計中較為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，它的性能直接影響和決定通信系統(tǒng)的性能，在射頻發(fā)射和接收系統(tǒng)中處于核心位置。文中頻率源使用Si4133芯片設(shè)計，該芯片外圍電路少，各項參數(shù)能夠滿足設(shè)計要求。同時使用TRF3701芯片合成基帶和本振信號，使發(fā)射信號的功率得到較大提高。多路信號通過功率耦合芯片實(shí)現(xiàn)了耦合，最終合成、實(shí)現(xiàn)了多載波的射頻信號。

1 數(shù)字鎖相環(huán)
(1)Si4133工作原理。
Si4133芯片的功能是實(shí)現(xiàn)頻率的合成，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該芯片有三路鎖相環(huán)路，每路鎖相環(huán)路包括環(huán)路濾波器、相位檢測器、可編程分頻器和VCO。

自該芯片的XIN管腳輸入一個頻率fin，經(jīng)過一個放大器和R分頻器以后，頻率變?yōu)閒in／R；同一時刻，fout作為該路VCO的輸出端頻率，通過N分頻器，頻率變?yōu)閒out／N；在相位檢測器中兩個頻率通過相位的比較，形成一個誤差控制信號，進(jìn)一步通過環(huán)路濾波器獲得一個直流分量，從VCO端輸入，通過調(diào)整實(shí)現(xiàn)fout／N≈fin／R，并且相位同步，最終完成兩路信號的鎖定。由fout=fin×N／R可知，影響輸出信號頻率的因素是R和N。VCO的諧振頻率由外部所接電感決定，誤差控制。
三路鎖相環(huán)路中有兩路用作射頻輸出，利用時分復(fù)用技術(shù)，使兩路輸出在時間上徹底分開。通過對分頻器編程可以使兩路射頻輸出信號工作在兩個特定的頻段947MHz～1．72GHz和780MHz～1.429 GHz。三路鎖相環(huán)路的第三路用作中頻信號的頻率合成，中頻信號VCO的諧振頻率在526～952MHz范圍內(nèi)可調(diào)。
(2)頻率設(shè)置與測試結(jié)果。
鎖相環(huán)路在VCO諧振頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)RF和IF的輸出頻率，外部電感對VCO諧振頻率的調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵作用，它允許的誤差范圍是，自調(diào)節(jié)算法可以補(bǔ)償這一誤差。電感的量級是nH，所以封裝電感不能忽略，VCO的總電感Ltot應(yīng)該等于封裝電感Lpkg和外部電感Lext相加，電容Cnom和總電感并聯(lián)，是一個標(biāo)稱電容。諧振頻率計算公式為

設(shè)計中需要的射頻信號頻率范圍RF1：1．8～2．0 GHz，RF2：0．8～1 GHz。經(jīng)過計算，Lext1幾乎為0，Lext2：3～5．9 nH。
輸出頻率在1．8～2．0 GHz范圍內(nèi)，通常采用RF1-R分頻值設(shè)置；輸出頻率在0．8～1．0 GHz范圍內(nèi)，通常采用RF2-R分頻值設(shè)置。下面兩個圖是兩個典型頻率點(diǎn)的測試結(jié)果，其中，0．8 GHz是RF2輸出，如圖2所示，2．0 GHz是RF1輸出，如圖3所示。