Colpitts振蕩器就是利用“負(fù)阻”原理實(shí)現(xiàn)振蕩的。得到有源電路的輸入阻抗及單端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)S11之后，構(gòu)建與有源部分相對(duì)應(yīng)的LC諧振槽路。VCO整體結(jié)構(gòu)，如圖4中MAX2620部分所示。搭建VCO后，測(cè)量得到VCO振蕩頻率范圍為：420～470 MHz @ 0～4 V，調(diào)制靈敏度為12.5 MHz／V，并且線性度良好。MAX2620內(nèi)部集成了VCO緩沖放大輸出級(jí)，能夠減少負(fù)載變化對(duì)振蕩器振蕩頻率的影響。輸出以提升電感和串聯(lián)電容匹配至50Ω負(fù)載，OUT端只需50Ω提升電阻并耦合反饋至頻率合成器即可。

完成VCO后根據(jù)所選路的PLL頻率合成芯片設(shè)計(jì)環(huán)路濾波器。PLL頻率合成芯片MB15E03SL是Fujitsu公司生產(chǎn)的串行輸入吞脈沖PLL頻率合成器，最高支持1.2 GHz的工作頻率，內(nèi)部集成了低噪聲數(shù)字鑒相器，可設(shè)置雙模比例因子M／M+1，14 bit可編程參考分頻比R及18 bit的可編程N(yùn)分頻器，芯片提供非常簡(jiǎn)單的三線SPI串行輸入設(shè)定上述各項(xiàng)參數(shù)得到所需頻率，輸出頻率計(jì)算式為

MB15E03SL其他參數(shù)詳見(jiàn)數(shù)據(jù)手冊(cè)，鎖相環(huán)頻率合成器設(shè)計(jì)原理圖，如圖4所示。

圖4 本振鎖相環(huán)電路原理圖

根據(jù)系統(tǒng)要求：信道間隔12.5 kHz，容差±2 ppm，鎖定時(shí)間<4 ms，根據(jù)文獻(xiàn)[2]計(jì)算得環(huán)路帶寬必須滿足Fc≥1.6 kHz。由于增大環(huán)路帶寬可以減小鎖定時(shí)間，而環(huán)路太寬則會(huì)嚴(yán)重影響相位噪聲，并且一般要求Fc不超過(guò)比較頻率FPD的1／5，選擇Fc=2.5.kHz。在VCO調(diào)制靈敏度等于20 MHz／V，電荷泵增益選擇為Kφ=±1.5 mA，比較頻率fPD=1 2.5 kHz，輸出頻率范圍為420～470 MHz，環(huán)路濾波帶寬Fc=2.5 kHz，相位裕量φ=48°，環(huán)路濾波極點(diǎn)比T3／T1=45％，參考輸入頻率13 MHz的條件下計(jì)算環(huán)路濾波器的各項(xiàng)參數(shù)。得到環(huán)路濾波器參數(shù)為：R_LF1=3.3 kΩ，R_LF2=5.6 kΩ，C_LF1=4.7 nF，C_LF2=47 nF，C_LF3=2.2 nF 。理論計(jì)算結(jié)果表明，在此環(huán)路條件下鎖相環(huán)鎖定時(shí)間Lock-time=1.3 ms，相位噪聲能達(dá)到PN=-94.07 dBe／Hz@10kHz，環(huán)路帶寬Fc=2.56 kHz，相位裕量為39.52°，已經(jīng)能夠達(dá)到系統(tǒng)需求，根據(jù)此環(huán)路濾波條件建立調(diào)頻鎖相環(huán)原理圖，如圖4所示。圖5為鎖相環(huán)430 MHz時(shí)的雜波測(cè)試圖。

(3)下變頻混頻器電路設(shè)計(jì)。

Maxim公司的MAX2680是一低功耗、低噪聲系數(shù)，專門適用于低電壓操作的下變頻混頻器。它的適用頻率為400～2 500 GHz，供電電壓為2.7～5.5 V，具有較高的三階輸入截止點(diǎn)(IIP3在2 450 MHz)和<0.1μA的低功率關(guān)閉模式，是手持通信設(shè)備的理想器件，因此本設(shè)計(jì)采用此芯片。電路設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 430MHz載頻處參考雜波

本接收機(jī)采用兩次下變頻進(jìn)行鑒頻，MAX2680為第一次下變頻，產(chǎn)生一個(gè)45.05 MHz的中頻信號(hào)。／SHDN為開(kāi)關(guān)控制使能端，當(dāng)為低電平時(shí)芯片不工作，當(dāng)為高電平時(shí)芯片正常工作。接收的RF信號(hào)范圍為400～450MHz，滿足MAX2680的適用范圍，本振信號(hào)L0由鎖相環(huán)混頻器產(chǎn)生。理論上，當(dāng)RF為400 MHz，L0為445 MHz時(shí)，混頻的增益為11 dB；而實(shí)際測(cè)量：當(dāng)RF為405 MHz，功率為－48 dBm，L0為450.05 MHz，功率為－16 dBm時(shí)，輸出IF為45.05 MHz，功率為-54 dBm。滿足后續(xù)模塊(鑒頻芯片TA31136對(duì)輸入信號(hào)的要求)對(duì)功率信號(hào)的要求。

圖6 下變頻混頻器原理圖

(4)鑒頻器的電路設(shè)計(jì)。

TA31136是一個(gè)低電壓操作的FM中頻檢測(cè)芯片，它主要適用于無(wú)線電話機(jī)中。TA31136的工作電壓為1.8～5.5 V，它內(nèi)部包含了一個(gè)輸入中頻信號(hào)為10～100 MHz的2ndIF混頻器，一個(gè)噪聲檢測(cè)電路、一個(gè)高增益的限幅中頻放大器和一個(gè)陶瓷，中周均可適用的積分鑒頻器，另外該芯片還具有RSSI功能。由于該接收機(jī)采用兩次下變頻鑒頻，第二次下變頻和鑒頻均可在TA31136中實(shí)現(xiàn)，因此本設(shè)計(jì)采用該鑒頻芯片，鑒頻器電路設(shè)計(jì)，如圖7所示。