CC BY
43Монолитные СВЧ-микросхемы полных синтезаторов частоты
компании Hittite Microwave
Владимир ДЬЯКОНОВ, д. т. н., профессор
vpdyak@yandex.ru
Статья посвящена описанию монолитных интегральных микросхем СВЧ-синтезаторов американской компании Hittite Microwave. Они превосходят по габаритным показателям, весу и частотному диапазону обычные изделия СВЧ-электроники. Компания достигла этого, применив современную элементную базу гетеропереходных сверхскоростных транзисторов на основе широкозонных полупроводниковых материалов [1—3]. Синтезаторы частоты на этих изделиях реализуются на одной-двух монолитных микросхемах очень малого размера с минимумом внешних бескорпусных компонентов. Малые размеры микросхем позволяют использовать их в современных средствах мобильной связи.
Монолитные микросхемы PLL СВЧ-синтезаторов
Компания Hittite Microwave выпускает ряд микросхем вполне завершенных синтезаторов в СВЧ-диапазоне частот, которые являются той или иной реализацией основной схемы синтезатора [3, 4]. Они были описаны в первой статье, посвященной монолитным микросхемам синтезаторов частоты этой компании. Отношения частот (выходного и опорного сигналов) могут быть целочисленными или дробно-рациональными. В этой, завершающей статье описаны монолитные микросхемы, позволяющие строить вполне законченные синтезаторы частоты в широчайшем диапазоне частот. При этом необходимо всего 2-3 микросхемы.
Основные характеристики микросхем синтезаторов микроволнового диапазона частот (Microwave) представлены в таблице 1. Помимо обычных параметров они характеризуются джиттером (временной нестабильностью). Джиттер измеряется в фемтосекундах и долях градуса. Обычно приводится его среднеквадратическое значение (RMS) в дробно-рациональной режиме работы микросхем.
Микросхема HMC807LP6CE (рис. 1) с частотным диапазоном от 12,4 до 13,4 ГГц является типичным примером этого класса микросхем. Она имеет самую высокую частоту из них, а также незначительно худший фазовый шум и наименьшую мощность выходного
Ю
Источник опорного сигнала
сигнала. Тем не менее этого вполне достаточно для большинства применений. Джиттер у этой микросхемы минимальный.
Фазовый шум зависит от режима работы синтезатора. Он меньше, когда используется один делитель частоты (другой делитель не используется и потому не шумит, его коэффициент деления принимается равным 1) и реализуется целочисленый режим. На рис. 2 показана зависимость SSB фазового шума от сдвига частоты относительно центральной в однополосном режиме измерения в целочисленном режиме синтезатора и при разных частотах сигнала. На рис. 3 приведена зависимость при разных температурах окружающей среды (и частоте 12,9 ГГц).
Таблица 1. Микросхемы микроволновых синтезаторов фирмы Hittite Microwave
Тип микросхемы Частота, ГГц Фазовый шум, дБс/Гц Pout, дБм Джиттер, фс/°
HMC764LP6CE 7,3-8,2 -101/-140 15 196/0,58
HMC765LP6CE 7,8-8,8 -101/-140 13 193/0,61
HMC783LP6CE 11,5-12,5 -99/-134 10 181/0,81
HMC807LP6CE 12,4-13,4 -98/-132 8 175/0,84
-60
-70
-80
-г
3 m -90
ц.
5 -100
d
is -110
n
m
о m -120
©
-130
-140
-150
-
12,4 ГГц 12,9 ГГц
-
-
- —
-
Температура = 25 °C Частота = 50 МГц Ширина BW = 100 кГи
*
102
103
104 10е Сдвиг частоты, Гц
106
107
Рис. 1. Функциональная диаграмма микросхемы HMC807LP6CE
Рис. 2. Зависимость SSB фазового шума от сдвига частоты в целочисленном режиме при разной частоте сигнала
ю4 ю5
Сдвиг частоты, Гц
Рис. 3. Зависимость SSB фазового шума от сдвига частоты в целочисленном режиме при разной температуре окружающей среды
Фазовый шум, дБс/Гц _ьО ооооооооо
-
-
-
-
-
- Температура = 25 "С Частота = 50 МГц Ширина BW = 100 кГц
О2 103 10" 105 106 Сдвиг частоты, Гц 107
Рис. 4. Зависимость SSB фазового шума от сдвига частоты при частоте сигнала 12,902 ГГц в дробно-рациональном режиме
При работе с двумя делителями частоты и реализации дробно-рационального режима SSB фазовый шум, естественно, возрастает, поскольку шумят оба делителя частоты. Зависимость SSB фазового шума от сдвига частоты при частоте сигнала 12,902 ГГц в дробно-рациональном режиме показана на рис. 4.
Разумеется, подобные микросхемы характеризуются и множеством других параметров, например относящихся к встроенному VCO. Они достаточно подробно описаны в документации, которую можно найти на сайте компании Hittite Microwave [1].
Трехдиапазонные монолитные микросхемы синтезаторов
Ряд синтезаторов PLL со встроенным VCO фирма Hittite Microwave выпускает с тремя диапазонами частот (Tri-Band RF VCO). Для них характерно, что первый делитель частоты заменен на схему, выдающую три частоты: f/2, f и 2f0. Таким образом, изменяя коэффициент деления второго делителя (и даже делая его умножителем частоты), можно получить три диапазона перестраиваемых частот. В таблице 2 приведены данные микросхем при использовании средней частоты f0. Полные данные этих микросхем можно найти на сайте фирмы.
В качестве примера рассмотрим наиболее высокочастотный трех-диапазонный синтезатор — микросхему HMC840LP6CE (рис. 5). Она имеет встроенный VCO и три диапазона частот: 1310-1415, 2620-2830 и 5240-5660 МГц, а также встроенную тестирующую программу, обе-
Таблица 2. Микросхемы широкодиапазонных синтезаторов Hittite Microwave (данные приведены для среднего диапазона частот)
Тип микросхемы Частота, ГГц Фазовый шум, дБс/Гц Pout, дБм Джиттер V
HMC828LP6CE 1285-1415 -112/-143 10 180/0,09
HMC822LP6CE 1330-1650 -112/-142 6,5 180/0,11
HMC838LP6CE 1590-1890 -118/-143 7,5 180/0,12
HMC821LP6CE 1720-2080 -112/-141 6,5 180/0,13
HMC837LP6CE 2050-2300 -117/-141 10,5 180/0,15
HMC839LP6CE 2100-2410 -115/-140 7,5 180/0,16
HMC820LP6CE 2190-2550 -112/-141 6,5 180/0,17
HMC840LP6CE 2620-2830 -118/-139 9 180/0,1
2 " о < о У
о 2
"J«] Q [зв| [з7| Q [зб|
33 32 31
MODULATOR
{ 30 SEN
29 RF_P
28 RF N
CZ VCCI
(~2б" N/C
С» VCC2
С» N/C
{~гз VTUNE
[ 22~ N/C
CZ N/C
У У У У
> z о о
S Ш 7 7
о о
о
>
а
PACKAGE BASE
GND
Рис. 6. Функциональная диаграмма микросхемы трехдиапазонного синтезатора HMC840LP6CE
спечивающую проведение тестирования и калибровки. Выполнена микросхема в корпусе LP6CE с 40 выводами, ее размеры — 6x6 мм, а площадь — 36 мм2.
Функциональная диаграмма микросхемы трехдиапазонного синтезатора HMC840LP6CE показана на рис. 6. Ее состав и работа очевидны и описаны выше.
Об уровне фазового шума микросхемы достаточное представление дает рис. 7. Уровень фазового шума в дробно-рациональном режиме немного выше, чем в целочисленном режиме. Причины этого уже мы пояснили.
На рис. 8 представлены типичные кривые настройки синтезатора HMC840LP6CE. Они охватывают весь диапазон частот этого синтезатора.
Широкодиапазонные монолитные микросхемы синтезаторов
Hittite Microwave выпускает также широкодиапазонные микросхемы класса Wideband RF VCO, имеющие более широкий диапазон ча-
-100
l5 -120
'S
in
4
5
□ -140
-160
И
50 МГц PFD 71 кГц BW 169 фс 50 МГц PFD 127 кГц BW 118 фс 100 МГц PFD 100 кГц BW 129 фс 100 МГц PFD 178 кГц BW 89 фс
----
-100
-120
"3
LU
et
□
© -160
- - И
50 МГц PFD 71 кГц BW 198 фс 50 МГц PFD 127 кГц BW 144 фс 100 МГц PFD 100 кГц BW 123 фс
........... 100 МГц PFD 178 кГц BW 108 фс
103 1 04 1 05 1 06 1 07 Сдвиг частоты, Гц
10e
103 10" 105 106 107 Сдвиг частоты, Гц
ю8
Рис. 7. Фазовый шум в целочисленном (а) и дробно-рациональном (б) режиме на частоте 2,6 ГГц для микросхемы HMC840LP6CE
fmax
Z =г
fmin
0 1 2 3 4 5
Управляющее напряжение, В
Рис. 8. Типичные кривые настройки микросхемы HMC840LP6CE
-80
-г
-100
m
ч.
s >ч -120
d
IS
n
a -140
to
©
-160
■180
103 1 04 1 05 1 06 1 07 1 08 Сдвиг частоты, Гц
Рис. 10. Фазовый шум HMC829LP6GE в целочисленном режиме
fout 900 МГц Loop BW 130 кГц, rms фильтр 168,4 фс faut 1800 МГц Loop BW 130 кГц, rms фильтр 141 фс fout 3800 МГц Loop BW 130 кГц, rms фильтр 136 фс fout 000 МГц Loop BW 230 кГц, rms фильтр 91 фс fout 1800 МГц Loop BW 230 кГц, rms фильтр 88 фс fout 3800 МГц Loop BW 230 кГц, rms фильтр 86 фс
от о
< О m >
О о
о о > >
AVDD T f
N/C 2 ]
VPPCP 3 ]
CP 4
N/C 5 ]
N/C 6 ]
VDDLS z ]
N/C 8 ]
N/C 9 ]
RVDD 10 ]
У [зэ] [зв] [37] [зё] [35]
MODULATOR
Г 4 +N
- PFD
RRRRRRRRRR
У У У У
EN J
+1,2,4, 6...62
-80
fout 901,25 МГц Loop BW 130 кГц, rms фильтр 182 фс fout 1802,5 МГц Loop BW 130 кГц, rms фильтр 152 фс fout 3805 МГц Loop BW 130 кГц, rms фильтр 145 фс fout 900,25 МГц Loop BW 250 кГц, rms фильтр 114 фс fout 1802,5 МГц Loop BW 250 кГц, rms фильтр 112 фс fout 3805 МГц Loop BW250 кГц, rms фильтр 110 фс
105 10® Сдвиг частоты, Гц
Рис. 9. Функциональная диаграмма микросхемы HMC829LP6GE
стот, чем у ранее описанных микросхем. Одна из таких микросхем — HMC829LP6GE (рис. 9) — имеет три существенно расширенных диа-
Рис. 11. Фазовый шум HMC829LP6GE в дробно-рациональном режиме
пазона частот: 45-1050, 1400-2100 и 2800-4200 МГц. Низкочастотная граница первого диапазона доведена до 45 МГц, коэффициент перекрытия по частоте на других диапазонах составляет 2. Корпус типа SMT с 40 выводами, его размеры — 6x6 мм. Микросхема питается от источников постоянного напряжения 3,3 и 5 В.
Фазовый детектор микросхемы обеспечивает область захвата в 100 МГц. Микросхема обеспечивает уровень фазового шума
-10
Регулировка коэффициента усиления 11 Регулировка коэффициента усиления 10 Регулировка коэффициента усиления 01 Регулировка коэффициента усиления 00
2000 3000
Смещение, МГц
4000
S [Л
ч
о 6
3 о г
>
ю
-С 27 °С 85 "С
V
¥ ч д
\\ А
\
100 1000 Выходная частота, МГц
10 000
Рис. 12. Зависимость мощности выходного сигнала от частоты
Рис. 14. Зависимость выходной мощности от выходной частоты для микросхемы HMC830LP6GE при разных значениях температуры
Рис. 15. Подключение к синтезаторам кварцевого генератора
•
.in . "J
•
•
Рис. 13. Монтаж микросхемы HMC829LP6GE на печатной плате
в -110 дБс/Гц при сдвиге частоты 100 кГц. Разрядность в 24 бита обеспечивает частотное разрешение до 3 Гц. Имеется цифровой тест работы микросхемы и возможность ее калибровки. Фазовый шум HMC829LP6GE в целочисленном и дробно-рациональном режимах представлен на рис. 10 и 11. В целом он мал и гарантирует высокую стабильность частоты синтезаторов на основе этой микросхемы.
Зависимость мощности выходного сигнала от частоты представлена на рис. 12. В пределах каждого поддиапазона частот изменение мощности невелико.
На рис. 13 представлен монтаж микросхемы HMC829LP6GE на печатной плате. Используются бескорпусные резисторы и конденсаторы. Подробную спецификацию
элементов монтажной платы можно найти в Data Sheet на эту микросхему.
Выпускается также микросхема HMC830LP6GE, обеспечивающая диапазон частот от 25 МГц до 3 ГГц. Нижняя граница частотного диапазона доведена до 25 МГц и захватывает уже коротковолновую область длин волн выходного сигнала. Обеспечивается разрешение по частоте в 3 Гц. Функциональная диаграмма этой микросхемы аналогична той, что показана на рис. 9. Указанный частотный диапазон обеспечивается выбором диапазона фундаментальных частот генератора от 1500 до 3000 МГц.
На рис. 14 приведена зависимость выходной мощности HMC830LP6GE от выходной частоты при трех значениях температуры. Для микросхемы характерен перескок
значения мощности на частоте 1500 МГц. В [1] можно найти детальные характеристики этой микросхемы и руководство пользователя.
Для обеспечения кварцевой стабилизации частоты и повышения опорной частоты синтезаторов можно использовать каскадную схему, пример которой показан на рис. 15. В такой схеме синтезатор играет роль умножителя частоты.
Микросхемы HMC983 и HMC984 для построения сверхширокополосных синтезаторов
Компания Hittite Microwave выпускает специализированную пару микросхем для формирования схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Это микросхемы HMC983 и HMC984 с полосой частот от 0 (постоянного тока DC) до 7 ГГц. Особенность этих микросхем — нулевая низшая граничная частота — позволяет создавать синтезаторы, нижняя граничная частота которых захватывает диапазоны звуковых и инфразвуковых частот. Пожалуй, главной областью применения таких синтезаторов является измерительная техника: многие серийные генераторы синусоидальных колебаний и анализаторы спектра ведущих фирм мира сейчас имеют диапазон частот, характерный для этих микросхем.
Микросхема HMC983LP5E (рис. 16) — широкополосный синтезатор с улучшенными характеристиками. Микросхема имеет 32-выводный корпус LP5 размером 5x5 мм.
•о
Рис. 16. Корпус монолитной микросхемы HMC983LP5E
D
О Z О О Ш > ОТ О О
Рис. 17. Функциональная диаграмма микросхемы HMC983LP5E
-120
"Ö m ч
2 □
'1 -140
га
е
-180
-200
103 МГц выходной частоты Frac Mode А
100 МГц выходной частоты Frac Mode В
RF входной сигнал фазовый шум
/
100 МГц выходной часшгы Integer Mode
102
103
104 105 106 Сдвиг частоты, Гц
ю7
10е
104 105 1 0е Сдвиг частоты, Гц
Рис. 19. Фазовый шум микросхемы HMC983LP5E при опорном сигнале с частотой 50, 100 и 142 МГц
Y Ii SDO
17 CEN
□Е DVDD
ЦТ N/C
14 XREFP
RVDD
Рис. 18. Фазовый шум микросхемы HMC983LP5E при опорном сигнале 100 МГц
Напряжение питания — 3,3 и 5 В, значения потребляемого тока зависят от состояния микросхемы, их можно найти в Data Sheet.
Микросхема содержит 20-битовый делитель частоты. Максимальная опорная частота микросхемы — 350 МГц, максимальная частота фазового детектора PFD — 150 МГц. Разрешение по частоте составляет
Рис. 22. Функциональная диаграмма микросхемы HMC984
0,18 мкГц при частоте опорного сигнала 50 МГц. В состав микросхемы входит 38-битовый 100-Гц ДХ-модулятор (DSM). Функциональная диаграмма HMC983LP5E приведена на рис. 17.
Для микросхемы характерен очень низкий минимальный уровень фазового шума, доходящий до рекордного значения: -160 дБс/Гц при 100-Гц опорном сигнале. Зависимость фазового шума на вы-
ñ
0
400 600
Время, не
Рис. 20. Осциллограммы делителя частоты микросхемы HMC983LP5E
Рис. 21. Зависимость частоты от времени в двух режимах свипирования: а) двухстороннем; б) одностороннем
То USB Board
J29
Optional DIV OUT/IN
Рис. 23. Функциональная схема платы тестирования микросхем HMC983 и HMC984
Рис. 24. Печатная плата тестирования микросхем HMC983 и HMC984
Рис. 25. Применение микросхем HMC983 и HMC984 для построения широкодиапазонных синтезаторов частоты
ходе синтезатора на центральной частоте 6 ГГц от сдвига частоты показана на рис. 18. На рис. 19 приведена эта же зависимость при разной частоте входа сигнала опорной частоты.
На рис. 20 показаны осциллограммы делителя частоты (опорная частота — 66 МГц, частота синтеза — 6,5 ГГц).
Микросхема содержит цифровое устройство свипирования частоты (Frequency Sweeper), которое обеспечивает линейный закон нарастания и уменьшения частоты с автоматическим и ручным запуском. В действительности сигнал свипирования, полученный при цифровом синтезе, многоступенчатый, но, как видно на рис. 21, амплитуда ступенек настолько мала, что осциллограмма показывает сигнал как аналоговый. Возможны два режима свипирова-ния: двухсторонний и односторонний. Суть их очевидна (рис. 21).
Микросхема HMC984 представляет собой часть синтезатора (рис. 22). Вторая его часть создается на основе микросхемы HMC984. В состав этой микросхемы входит цифровой фазовый детектор и 14-битовый делитель опорной частоты.
Для тестирования синтезаторов на микросхемах HMC983, HMC984 и HMC507 создана специальная плата, функциональная схема которой представлена на рис. 23. Внешний вид печатной платы показан на рис. 24. Спецификацию компонентов печатной платы можно найти в Data Sheet на эту микросхему.
На рис. 25 приведена функциональная схема широкодиапазонного синтезатора на основе микросхем HMC983 и HMC984. Как уже отмечалось, в качестве управляемого напряжением генератора можно использовать микросхему HMC507. Таким образом полный синтезатор реализуется на трех монолитных микросхемах.
Плата (рис. 24 и 25) используется в составе компьютеризированной тестирующей системы, показанной на рис. 26. Система позволяет получить все характеристики синтезаторов, как представленные выше, так и многие другие. Она необходима для проектирования синтезаторов различного типа на представленных интегральных микросхемах. Описание интерфейса системы и руководство пользователя по ее применению дано на сайте компании [1].
Монолитные микросхемы широкодиапазонных синтезаторов HMC701/702/703
Компания Hittite Microwave выпускает ряд монолитных микросхем широкодиапазонных синтезаторов. В одну микросхему такого синтезатора входят почти все его узлы для управления внешним VCO (два делителя частоты, фазовый детектор и свипирую-щее устройство программного управления).
-60
-70
-80
-90
я -100
m
CL -110
=1 -120
>s n -130
m
i -140
e -150
-160
-170
-180
FRAC MODE 12 ГГц, 50 МГц PFD С НМС582 VCO Тур FOM -221 дБс
INTEGER MODE 13 ГГц, 100 МГц PFD с НМС584 VCO Тур FOM -228 дБс
100
1000
10* 1 05 1 0в Сдвиг частоты, Гц
Рис. 28. Фазовый шум микросхемы HMC702
Рис. 26. Компьютеризированная система тестирования HMC983 и HMC984
vccprs
vccoa
vp pcp cp gndcp gnddrv vppdrv vddpd gndpd n/c
El El NEl @ El
vsle
sck
sdi
sen
vddq
gp03
gp02
gp01
dvdd
n/c
к Ё $
PACKAGE BASE
gnd
Тип микросхемы Диапазон частот Fpfd max, МГц Фазовый шум, дБс/Гц Разрешение, Гц Питание
HMC701LP6CE 10 кГц...8 ГГц 75 —221/—227 3 +5 В при 37 мА, +3,3 В при 90 мА
HMC702LP6CE 10 кГц. 4 ГГц 100 —221/—227 6 +5 В при 37 мА, +3,3 В при 136 мА
HMC703LP4E DC - 8 ГГц 100 —230/—233 3 +5 В при 6 мА, +3,3 В при 52 мА
■Q Ш И
s
>. э
-104
hmc587lc4b vco
hmc508lp5e vco
hmc586lc4b vco
hmc529lp5e i — hmc513lp5e - vco ^
^Mm
hmc5i5lp5e
hmc588lc4b vco
6000 8000 10000 12000 Частота выходного сигнала, МГц
Рис. 27. Функциональная диаграмма микросхемы HMC702LP6CE
Основные параметры таких микросхем приведены в таблице 3. В ней указаны диапазон частот, максимальная частота фазового детектора Fpfd max, приведенный фазовый шум, разрешение по частоте и напряжения и ток питания.
Две из этих микросхем имеют нижнюю границу частотного диапазона в 10 кГц, то есть захватывают даже часть звукового диапазона частот. Такая граничная частота избавляет от необходимости применять в синтезаторах разделительные конденсаторы большой емкости.
Таблица 3. Основные параметры монолитных микросхем законченных широкодиапазонных синтезаторов частоты
Рис. 29. Фазовый шум различных микросхем синтезаторов
Функциональная диаграмма микросхемы HMC702LP6CE показана на рис. 27. Микросхема имеет максимальную частоту фазового детектора 75 МГц и разрешение по частоте 3 Гц. Делитель опорного сигнала 16-битовый.
Фазовый шум равен -98/103 дБс/Гц (в целочисленном и дробно-рациональном режиме) при сдвиге частоты на 20 кГц. Приведенный фазовый шум [1], указан в таблице 3. На рис. 28 приведена зависи-
4900
5 4700
4100
\ о. ЗРС FF
\
CS РО N
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 Время, мкс
Рис. 30. Цикл изменения частоты синтезатора на микросхемах НМС983 и НМС984 с 5200 до 3950 МГц
H H M ^
SCK ту»
SDI CL
DVDD ±2 О LU §
VDDIO и 1-Z 8 т
te.
о
LD_SDO т> §
Q
TRIG ±7* О 2
f RF DIVIDER +2 OR BYPASS
fl El El fi fi Ei
RVDD BIAS AVDD CP
VPPCPA VDDLS
О О g g
PACKAGE BASE
Рис. 31. Функциональная диаграмма микросхемы HMC703LP4E
мость фазового шума от сдвига частоты относительно центральной для целочисленного (на частоте 13 ГГц) и дробно-рационального (на частоте 12 ГГц) режима работы синтезатора.
Сравнительные характеристики фазового шума для ряда микросхем на разной частоте выходного сигнала показаны на рис. 29.
Синтезаторы с петлей фазовой автоподстройки — это инерционные устройства. Цикл изменения частоты по времени для синтезаторов с автоподстройкой частоты генератора, управляемого напряжением, представлен на рис 30. Видно, что длительность переходных процессов может доходить до десятков микросекунд.
Микросхема HMC703LP4E — это сверх-широкодиапазонный синтезатор с полосой частот от постоянного тока DC до 8 ГГц. Ее функциональная диаграмма представлена на рис. 31. Микросхема выполнена в миниатюрном корпусе LP4E 4x4 мм с 24 выводами. Она содержит частотный и фазовый модуляторы, систему управления с внутренним и внешним запуском, свипирующее устройство, делители частоты и фазовый детектор.
Уровень фазового шума микросхемы на частоте 8 ГГц в дробно-рациональном режиме составляет -112 дБс/Гц при сдвиге частоты в 50 кГц. Приведенный фазовый шум составляет -230 дБс/Гц в дробно-рациональном режиме и -233 дБс/Гц в целочисленном режиме. Максимальная частота опорного генератора — 100 МГц, джиттер — менее 50 f (RMS). Типовая функциональная схема синтезатора на основе микросхемы HMC703LP4E с внешним VCO показана на рис. 32.
Реализующая ее функциональная схема платы тестирования микросхем синтезатора HMC703 с микросхемой управляемого генератора HMC508 представлена на рис. 33. Плата по существу представляет собой полностью собранный синтезатор на указанных микросхемах.
На рис. 34 приведена топология платы тестирования. Ее полную спецификацию ком-
VCO
fvco = Nxfpd
Рис. 32. Функциональная схема полного синтезатора на основе микросхемы HMC703LP4E с внешним VCO
То USB Board
RF Out or Ext RF In
RF/2C
"It
RF/4 Out J3
Hittite
131926-2
= JD>
••••••
GND|_B • m m я »
"s^'bozz' »sa-. U 9 Q Ш Ш
и м 10 и
LD/GPO
<8 GHz Typical Power -10 dBm
HMC703LP4E PLL
G
HMC508 LPS
Г
S
On board XTAL
VCO Tuning Voltage Test Point
Hi Impedance measurement ONLY
Supply POWER To & Regulators
OpAMpf To VCO t 1111 To PLL
Regulator U4
HMC976 LP3E
HMC860 LP3E x3
та +15 V GND И
Ш
J9
Optional External Ref Input
_ Default
^ Configuration Optional M- Configuration
^- Control
For details on optional configuration see user guide
Рис. 33. Функциональная схема платы тестирования микросхемы
• о г::::::] • • мни
"¿F^-tf e г—ЗЛШГ ^^^
J1 WE--7
чх
Ü g IHIHIHIHI □ „□□DD
D
• о El о о ZI I
Рис. 34. Топология платы тестирования
HOST
SEN
Синтезатор
Источник t
напряжения
Контурный фильтр
External VCO
1
[>l Y к
Рис. 35. Функциональная схема синтезатора с активным фильтром на выходе фазового детектора
понентов можно найти в документации, размещенной на сайте [1].
Оптимизации динамических свойств синтезаторов можно добиться улучшением фильтра, установленного на выходе фазового детектора. В частности, вместо обычного фильтра может быть установлен активный фильтр на основе интегрального операционного усилителя. Функциональная схема такого синтезатора представлена на рис. 35.
Программное обеспечение монолитных микросхем синтезаторов
Для обеспечения полноценной работы синтезаторов частоты на монолитных микросхемах компания Hittite Microwave помимо тестирующих плат (изображенных на рис. 33 и 34, например) поставляет программное и микропрограммное обеспечение. Для ввода микропрограммного обеспечения в память микросхем синтезаторов используется установка вида, представленного на рис. 36.
Программное обеспечение для контроля синтезаторов реализовано с графическим интерфейсом пользователя GUI. Работа с ним начинается с установки типа синтезатора в окне, показанном на рис. 37.
Вид окон для различных синтезаторов может иметь значительные, хотя и не принципиальные отличия. На рис. 38, к примеру, показано окно работы с синтезаторами PLL.
Окно GUI установки параметров и тестирования различных моделей синтезаторов частоты с расширенными возможностями приведено на рис. 39. Детальное описание программирования синтезаторов частоты и особенностей их тестирования дано в документе User Manual, который размещен на сайте [1]. В нем отражены некоторые особенности той или иной конкретной схемы синтезатора.
Power Supply*
IhBdud I m Diu» Пом I ul
I 3 .M-wablrftoOMtaJ WVra«
Ml йЛ Iriigiil*! HvjDMrt VOli
-3
J*
hi_f_^_I
Рис 37. Окно выбора типа синтезатора
Заключение
Области применения описанных монолитных микросхем синтезаторов частоты и генераторов сигналов со стабильной частотой весьма разнообразны. Это микроволновые радиопередатчики и радиоприемники, базовые станции систем мобильной сотовой связи (GSM, PCS, DCS, CDMA, WCDMA),
беспроводные линии связи (Wireless LANs, WiMAX), высокоскоростное измерительное и тестирующее оборудование (в том числе в микроэлектронике и нанотехнологиях), кабельное телевидение, сенсорные системы, фазовые массивы AESA, постановщики помех СВЧ-диапазонов, FMCW радарные системы и др. Малые габариты и вес монолитных микросхем компании Hittite Microwave и их высокие (порою рекордные) значения частоты позволяют применять эти микросхемы в современных системах связи, а также в радиотехнической, электронной и измерительной аппаратуре. ■
Литература
1. www.hittite.com
2. Дьяконов В. П. Пикосекундные цифровые монолитные микросхемы корпорации Hittite Microwave // Компоненты и технологии. 2011.
№ 9.
3. Афонский В. П., Дьяконов В. П. Электронные измерения в нанотехнологиях и микроэлектронике. М.: ДМК-Пресс, 2011.
4. Михалев П. Микросхемы ФАПЧ и синтезаторы на их основе производства фирмы Analog Devices // Компоненты и технологии. 2006. № 4.
Рис. 36. Установка для ввода микропрограммного обеспечения в память монолитных микросхем синтезаторов частоты
Рис. 39. Окно установки параметров и тестирования различных моделей синтезаторов частоты с расширенными возможностями
