基于单片机和LMX2485的微波信号源发生器的设计

广泛的应用。YTO内部具有主副线圈，相应地外部需要主线圈驱动电路和副线圈驱动电路，主线圈引起频率的大范围变化，副线圈带动频率的微小变化，从而获得更好的性能。主线圈驱动电路的控制电压由单片机按式(3)计算出相应的电压，再通过DAC7545进行设置，式中k、f0是常量，由YTO特性确定。

f=kV+f₀ (3)

YTO的副线圈是为了YTO输出频率的微小变动，因此副线圈控制电压由鉴相器输出的两路频率相位差值再通过环路滤波后的电压来控制，从而达到输出信号源的频率和参考晶振频率有固定的相位关系，也即使得锁相环锁定在固定的频率上。

3 硬件设计

信号源发生器硬件系统主要包括单片机控制系统和锁相环系统两部分。

3.1 单片机控制系统

单片机主要实现人机接口和锁相环控制，采用C8051F120，其内核为100 MIPS的8051微控制器。通过SPI接口和人机接口芯片ZLG7289获得输入的频率值，按照该频率值计算锁相环LMX2485对应的寄存器值，然后使用IO管脚按照图3所示时序进行LMX2485的三线配置，LMX2485自动进行锁相跟踪，最终锁定于设置的频率值。频率值及锁定结果通过ZLG7289显示。

单片机针对输入的频率值计算YTO主线圈对应的控制电压，通过D/A芯片AD7545输出。AD7545是12 bit分辨率的单电压控制CMOS数模转换芯片，参考电压设为12 V，单片机通过并行接口即可方便地进行控制。YTO副线圈电压由锁相环的环路输出控制来实现。

人机交互电路主要实现信息的输入、数据显示及警示作用，采用ZLG7289实现，其内部包含数码管显示驱动及键盘扫描管理电路，可直接驱动8位共阴式数码管或64个独立LED，同时还可以扫描管理多达64个按键，采用SPI 串行总线与单片机接口。本系统频率最大为14 GHz，因此采用两个ZLG7289并接实现。

3.2 锁相环电路

锁相环、四分频等部分电路如图4所示，LMX2485通过三线和单片机相连，参考频率由高稳温补晶振提供。YTO输出频率通过四分频电路HMC433进行四分频后进入LMX2485的射频输入。两路信号通过内部鉴相器鉴相，充电泵输出后，再通过外部环路低通滤波器和运算放大器OP07去控制YTO小线圈驱动。

具体实现时，由于工作频率较高，电路板需要四层以上。

4 软件设计

本系统软件主要接收信号源发生频率的输入，经单片机计算后配置LMX2485小数分频数字锁相环电路和YTO主线圈驱动电压的D/A控制，然后经过锁相环电路的跟踪锁定，使得YTO输出需要的频率。其软件框图如图5所示。

系统输出频谱如图6(a)所示，当采用四层电路板设计，并且调整相关放大器输入、输出匹配等问题后，效果更好，如图6(b)所示。

本文介绍的微波信号源发生器，使用单片机控制低功率、高性能的δ-∑小数分频数字锁相环和相应的驱动电路来控制调谐振荡器(YTO)的输出，用这种技术实现的信号源发生器可以带来频率准确度和稳定度高、误差小、操作控制方便等优点，因此具有广泛的应用前景。