便携式功率分析仪设计-----频率部分电路设计（一）

3.5.3预分频模块设计

在频率测量模块中，由于计数部分是由FPGA实现，而整形电路现在的分频器往往都将其集成在其中，所以分频器的选择直接影响频率测量模块的性能。由于根据系统设计指标输入频率范围要求10MHz～6GHz，常用高分频比的微波分频器不能满足如此高频率输入信号的要求;同时在保证分频精度的前提下，工作频率在3GHz以上的微波分频器一般都采用1：2、1：4或1：8的较低的分频系数。所以设计采用2级分频方法，将分频器级联以满足对输入信号在3GHz以上信号频率的测量。

一级分频器采用HJ-DYF104，分频比为1：4的微波分频器，工作频率范围10MHz～8GHz，输入电平范围-12～+12dBm，输出电平范围-3±1dBm，其设计还具有以下特点：

1)单片芯片混合微组装工艺集成;

2)系列化设计，内置耦合及电流退耦电容，在设计中可以直接接入微波信号，不需要再进行信号耦合;

3)其输入输出端均50电阻匹配，这一特点也为分频器的级联提供便利;

4)标准全密封金属外壳封装，封闭式封装很大程度减小了微波信号对后级信号传输的干扰;

5)满足军用环境工作条件：工作温度范围：-55℃～+85℃，存储温度范围：-65℃～+125℃。符合系统设计总体要求。

由于实行分频器级联，所以两级分频器之间阻抗匹配以及输入输出电平转换，将直接影响分频器的工作质量。

所以设计中二级分频器选用了MB506.芯片输入信号幅值-4～5.5dbm，一级分频器HJ-DYF104输出电平范围满足MB506的输入要求;并且MB506输入阻抗为50，这使得两级分频器间的连接变得十分简单。这个芯片最大输入频率支持2.4GHz.功耗较低90mW，工作环境温度要求不高-40℃～85℃，价格低廉，并且芯片内部集成放大，整形电路。其应用电路极为简单，在设计中就可以直接省去整形电路。其输出为1.6V峰峰值的ECL电平，只需要经过简单的电平转换就可以直接送入FPGA实现频率测量功能。芯片设计有64、128、256三种分频比，通过改变其SW1、SW2脚的接法，可得到不同分频比。

该芯片被现在市场上许多民用频率计所采用，通用性好。并且MB506自带整形功能且为ECL标准输出电平，所以只需要在后端加入简单的电平转换电路，获得满足TTL电平的方波信号即可直接送入FPGA进行计数，也简化了电路。

如图3-23所示，按图中连接方式，实现可变分频比的，射频级的载波信号(10MHz～6GHz)分频功能。而我们频率测量的方法既是通过多周期同步测量方法测量得到分频后中低频信号频率f s，则实际输入信号频率fo为：

其中N为分频比例。那么由于多周期同步测量方法频率计数误差是一个分频后的信号时钟周期，因此当送入分频器的信号频率较低时，如果采用固定128或者256等更高的分频比例，就会造成频率测量误差的增大。所以采用FPGA控制分频比例，当信号频率在10MHz～100MHz范围时，如上图所示，通过控制单刀双掷开关，让信号经4分频后就直接送入后段，这样通过控制动态改变分频比例，实现更高精度的频率测量。