关于BGT24MR12和HMC703配合使用实现天线扫频的原理和一些配置字计算的总结

    xiaoxiao2023-03-25  5

    在雷达上,使用HMC703和BGT24MR12来实现扫频功能;原理图如下所示:

    它的大致工作流程是 :

    VCO根据Vtune输入的电压信号来对应到fvco;并且在vco端反馈回信号进入Synthesizer;通过内部分频N(即通过spi配置输入到hmc703中)与reference source对比用于调节cp来实现锁频功能;

    分段分析:

    对于hmc703而言(如上图所示),他的输入信号有:

    VCOIP/VCOIN(10/11脚)一对差分信号;

    图中的N分频器,此分频器由用户通过SPI配置进入HMC703内部寄存器(即起始分数/起始整数/终止分数/终止整数部分寄存器);

    XREFP(20脚)为输入的鉴相频率;通俗理解为每秒鉴相F下

    cp(15脚)用来输出到BGT24M12用于去锁定vco

    对于BGT24MR12而言(如上图所示),他的输入信号有:

    FINE(图左边) : 他作为输入引脚接收来自与HMC703的cp信号;

    Q1(图上方)作为反馈信号输入道HMC703的VCOIP/VCOIN引脚用来调节cp

    TX连接天线作为射频发射端

    例程分析 :

    1、通过VCO发射一个24GHZ的定频;频率为24G;通过SPI配置到HMC703的寄存器值如下(计算过程在例程2中表述)

    START_int = 0x1E;

    START_frac = 0x00;

    STEP = 4;

    如图figure 26中所示 : 假设fvc0 = 24g;

    fvc0通过一个16分频后通过Q1引脚(如BGT24MR原理图中)输出连接到VCOIP(如HMC703原理图)

    则VCOIP此时输入的信号频率为24/16 = 1.5Ghz

    当VCOIP进入HMC703后,会通过一个N分频器;N分频器的值由输入的START_int 和START_frac决定

    此时输入到PD(鉴相器)的信号为VCOIP/START_int  = 50Mhz;

    此时刚好设置的分频数与参考频率相同;故HMC703就会保持当前CP信号电压,用以锁存VCO;

    加入此时的VCO出现了频率的波动;经过分频之后信号值已经不与参考频率相等,那个鉴相器就会动态的调整cp信号已达到稳定VCO的作用。

    这就是整个稳定流程;

    在这里我们并不需要关心cp输出的电压是多少,怎么去对应于VCO的频率;因为我们关心的就是通过配置START_int  / START_frac  这些参数来对反馈回来的信号

    做动态稳定的调整。

    2、计算,HMC703扫频从起始频率为24.0G扫频至24.2G; 扫频时间为20ms; 计算扫频参数;其中鉴相频率为50Mhz;

    解 : 

    因为Fvcos输出的为24000Mhz ; Fvcop 输出频率信号为24200Mhz

    那么通过BGT24MR的16分频后进入HMC703的频率为:

    FS = 24000 / 16 = 1500MHZ FP = 24200 / 16 = 1512.5Mhz

    要作为起始频率的分频系数N;

    对于起始部分的N = 1500MHZ / 50MHZ = 30;       所以START_int = 30 ; START_frac  = 0;

    对于终止部分的N = 24200Mhz / 50MHZ = 30.25 ;

    由于系统的鉴相频率是50MHZ ; 所以20ns会鉴相一次;但整个系统的设计是要在20ms内完成整个扫频带宽内的N分频;

    所以从起始到终止的扫频总共需要鉴相 20MS / 20NS = 1000,000 次

    也就是说 ; 要将分频系数(30 - 30.25)分成1000000次;每一次就是他的分频步进

    step_value = (30 - 30.25)/ 1000000 = 0.25u

    STEP表征跳频的步进,也表征了分频系数在每一次跳频变化后的增量;

    经过量化后 STEP = 0.25u * 2^24 = 4;

    所以他的终止频率为每一次跳频的频率步进 * 总调频的次数

    即 : STOP_int = 30;

     STOP_frac = 4*1000000 = 4000000;

    所以整个扫频的参数如下所示:

    START_int = 0x1E; START_frac  = 0;

    STEP = 0X04;

    STOP_int = 0X1E;

    STOP_frac  = 0X400000;

    hmc703的芯片手册上也有关于他配置的过程如下所示 : 

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    总结 :

    这个地方需要理解的地方有两个 : 

    1\ 通过SPI配置到HMC703寄存器的值它的根本作用是用来配置HMC703中的N分频值的;这个分频值将反馈回来的信号在分频后与参考频率(鉴相频率)来做对比

    用于确定cp电压的调节来控制VCO的操作

    2\ 不要太纠结于vco的输入电压如何对应到频率上,这是一个闭环的回路,真正影响到vco的频率的是HMC703中N分频系数

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