4-95  基于PE3340芯片S波段遥测发射机的小型化设计

郑贵强

PE3340芯片是Peregrine公司研制的一款低噪声、高性能整数分频锁相环，工作频率可高达3 GHz，用20引脚TSSOP封装形式，芯片约6.5 mm´6.4 mm。PE3340内含一个双模前置分频器、R和M计数器以及鉴相器，可通过串行接口对芯片进行编程。遥测发射机设计是用Xilinx公司的CPLD芯片XC9536对PLL芯片PE3340进行预置数据编程。发射机设计用准两点注入式锁相调频技术，包括PE3340、XC9536、温补晶振(TCXO)、有源积分滤波器电路(LF)、VCO、缓冲放大器(Buffer)和S波段功放(PA)等电路模块。发射机电路原理框图如图1所示(虚线框内为PE3340)。

为实现发射机的小型化设计，在关键电路模块的设计上尽量选择体积小、性能高的芯片。首先在温补晶振芯片选择上，用Wintron生产的SMD封装、输出波形为TTL方波的10MHz的TCXO，体积为11 mm´10 mm´2.5 mm，节省了PCB板的面积；其次，在有源积分滤波器设计上，用带有预积分电路的滤波器设计，可更好的抑制鉴相器输出端的脉冲干扰，在此电路设计中，采用AD公司的运放AD797，该运放具有低噪声，失真小以及优越的交流特性，其大信号增益和增益带宽积（GBW）为20´10⁶ MHz和110 MHz；另外在VCO设计上，采用VCO^＋缓冲放大器的结构，VCO的输出功率为13 dBm，压控灵敏度为30 MHz/V，面积为9 mm´9 mm。VCO的输出功率虽然较低，但具有较好的相位噪声。另外，VCO^＋缓冲放大器的结构，可以在保证较好的噪声性能下输出约18 dBm的载波信号。

由于在一块PCB板子上集中了数字、射频和模拟的电路模块，所以电路板的EMC设计就尤为重要。在进行本电路的PCB设计时，主要考虑了芯片电源去耦电路的设计，地线设计，电气分区设计以及分立元件的布局等。元件布置时，首先以不同的直流电压将器件分组，然后将其中的数字和模拟元件分组，按组对PCB板进行分割，同组的放在一起，减少干扰。为防止磁场引起的寄生耦合，在布置地线时，把模拟信号地、数字信号地、射频地和噪声地分开。同时电源线布置和地线结合考虑，以构成特性阻抗尽可能小的供电电路。不相容信号线应相互远离、不能平行，以减少它们之间的电磁场耦合干扰。另外，应尽可能把RF器件包括VCO和缓冲放大器和模拟与数字电路隔离开来。RF信号与低频信号走线应尽可能走十字交叉，并尽可能在它们之间隔一块接地面积。在经过以上对PCB的细致设计后，电路性能实现的成功率得到提高。