桂林电子科技大学信息科技学院 杨艺敏 刘 涛

射频信号源的设计

桂林电子科技大学信息科技学院 杨艺敏 刘 涛

本文采用以高频头FI1256为本振，结合外围分频、增益控制及功率放大器电路，实现10MHz～900MHz射频信号的频率和功率连续可调，输出功率在2dBm～-10dBm之间可调。本设计具有高性价比，频率稳定度高，谐波分量和相位噪声的抑制效果良好等优点，是一款良好的实用型射频信号源。

射频信号源；FI1256；可控衰减

1.绪论

信号源是指测量用的信号发生器。它是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号设备，是电子测量中最基本，最广泛的电子测量仪器之一[1]。在电子通讯系统中，只有使用更高的载波频率，才能获得更大的带宽。无线通信需要采用天线发射和接收信号，工作频率越高，天线尺寸越短，这迎合了通信对尺寸小型化的要求。由于上述原因，越来越多的电子通信系统使用了有较高频率的射频频段，带来了射频应用的的繁荣，并推动射频技术进一步发展。现代通信技术、雷达技术、电子测量以及一些光电应用领域都要求高精度，高稳定度，高分辨率的射频正弦信号。信号源总的趋势是向着宽频率覆盖，高精度，多功能，自动化和智能化方向发展，因此本文在此基础上设计一款实用型的射频信号源。

2.系统总体设计

射频信号发生器的总体原理框图如图1所示。包括主控模块、输入模块、显示模块、掉电存储模块、射频信号发生模块、功率放大模块衰减器、分频器和模拟开关。

3.硬件设计

本系统通过单片机模拟I2C总线协议控制FI1256调谐器产生80MHz至900MHz的射频信号，经upc1676带宽放大器放大，其中一路放大后的射频信号再经AT-260衰减器做功率调控，再经末级放大器upc1676放大，输出功率可达0dBm左右；另一路放大后的射频信号经MB511分频器8分频后可输出10MHz至80MHz的射频信号，再经AT-260衰减器调控功率，最后经末级放大，实现了设计要求。

3.1 射频信号产生电路

电视信号前端处理器FI1256 MK2模块由调谐单元和中频单元两部分组成。利用I2C总线通讯对PLL锁相环调谐系统编程，达到调谐和控制的目的。中频解调器模块输出的AGC信号反馈至输入级的放大控制电路，AGC控制输入级的放大量，这样就可以使中频解调器输出稳定的电平。其频率范围为48.25MHz到863.25MHz，共划分为三个频段：48.25～168.25MHz，175.25～455.25MHz，463.25～863.25MHz。

3.2 射频信号分频及功率控制电路

射频信号分频采用富士通公司生产的MB511，该芯片为1.0GHz高速模前置分频器，它形成了锁相环电路结合频率合成器，可预置1，2，8分频，输入带宽可达1GHz[2]。

功率控制采用AT-260是MACON公司生产的5bit，1dB步进低成本数字衰减器。AT-260最适合的精度高[3]，使用快速切换的地方，典型应用包括无线电设备，无线局域网、GPS设备和其他获得/液位控制电路。可实现程控衰减功能，最小衰减1dB，最大衰减31dB。

4.FI1256 MK2模块软件设计

FI1256的控制有读和写两种模式。写模式可将调谐信息通过I2C总线写入，读模式可以读出内部锁定状态，在写摸式下有以下5个字节需写入，见表1所示。

表1 FI1256模块控制字

表2 系统测试性能数据

图1 射频信号发生器系统的总体原理框图

(1)地址字节(Adb)

MA1和MA0的不同组合可将FI1256设置在不同的4个地址上。

(2)编程分频字节Dbl和Db2

n14～n0由下式计算得到：

式中(pc)是欲接收频道的图像载波频率；(pc)是中频信号图像载波频率。

(3)控制字节Cb和Pb

充电泵设置：CP用于设置调谐速度。CP=I时为快速调谐．CP=0时为中等速度调谐，可产生较小的残留振荡器调频干扰。

测试模式设置：T2，T1和T0可设置FI1256的工作模式。正常使用时。应设置为：T2=T1，T0=1。

锁相环禁止：OS用于设置锁相环。OS=l时，充电泵设置为高阻状态。正常使用时应设置OS=0。

调谐步长设置：RSA和RSB的不同组台用于将调谐步长设为3种值：31.25kHz，50kHz，62.5kHz。

波段切换：P0～P7用于设置欲调频道所在波段。

FI125将接收频率范围分为3个渡段：低频段为49.75-170MHz；中频段为170-450MHz；高频段为450-863.25MHz。

5.系统测试性能数据

实用型高频信号发生器性能参数如表2所示。

6.结论

本系统指标与射频信号源高端产品差距较大，但性价比毫不逊色。射频信号源的市场价格比较高，尤其到VHF以上频段，价格非常昂贵，价格从几万至数十万元一台不等，即使条件好的高校，在射频微波电路的教学过程中，也不可能大量配置。开发一种频率较高、指标要求适合教学使用的信号源，供高校在相关课程的教学中使用，具有非常高的现实意义。

[1]迟忠君,徐云,常飞.频率合成技术发展概述[J].现代科学仪器,2004,4:21-24.

[2]吴亮.1.25GHz CMOS集成低抖动电荷泵锁相环的设计与实现[D].上海:复旦大学,2003.

[3]P.E.艾伦,D.R.霍尔伯格.CMOS模拟电路设计[M].北京:科学出版社,1995:78-90.

杨艺敏（1983—），女，硕士，桂林电子科技大学信息科技学院教师，研究方向：语音信号处理。

刘涛（1983—），男，硕士，桂林电子科技大学信息科技学院教师，研究方向：通信工程。