通信對抗是電子對抗的重要組成部分， 而通信對抗偵察是實施通信對抗的前提和基礎， 是使用通信偵察設備探測、搜索、截獲敵方無線電通信信號， 并對其信號進行測量、分析、識別、監視以及對敵方通信設備的測向和定位， 以截獲其信號頻率、電平、調制方式等技術參數以及電臺位置、通信方式、通聯特點、通信網結構和屬性等情報。頻率合成器是接收機中的一個關鍵部件， 它的性能直接決定了接收機的性能指標。而頻率合成器中應用最廣泛的就是鎖相環頻率合成器。在通信對抗偵察接收機中， 廣泛應用鎖相環頻率合成器構成本地振蕩器，它的性能指標在整個偵察系統性能指標中起著決定性的作用。本文介紹了利用美國國家半導體(NS) 公司的鎖相芯片LMX2306 為核心器件設計的鎖相環電路構成的頻率合成器， 將其應用在通信對抗偵察接收機中， 通過PC 機控制， 實現其輸出的頻率在搜索頻率范圍之間進行步進自動搜索和按預置頻率選頻搜索以及在指定頻率駐留的功能。

1 系統實現原理

頻率合成器原理框圖如圖1 所示。本系統基于鎖相環原理， 利用12.8 MHz 的溫度補償晶振與壓控振蕩器MAX2606 的反饋信號經LMX2306 的分頻、鑒相， 并經電荷泵和環路濾波器形成與相位差成比例的電壓信號來控制壓控振蕩器MAX2306 的輸出。單片機AT89S52 在上位機軟件通過串行口接收搜索范圍及搜索速度， 控制LMX2306 的鎖定輸出， 從而達到一本振掃描的目的。

2 LMX2306 的內部結構及控制方法

LMX2306 是NS 公司生產的一款單片集成的射頻PLL 芯片， 使用了NS 公司的ABiC 第5 代BiCMOS 0.5μm 技術及數字鎖相環技術， 可提供靈活的鎖相環設計。

因此， 由LMX2306 構成鎖相環， 只需結合高穩定度的本地參考振蕩， 再外置環路濾波和壓控振蕩器(VCO) 及其他的外圍電路即可實現頻率的合成。

LMX2306 內置1 個分頻比為8/9 的雙模前置分頻器( 以P 表示)、1 個程序分頻器(N) 、1 個參考分頻器(R)和數字鑒相器(PD) ， 并自帶鎖相檢測指示(Lock Detect) 、電荷泵輸出等。LMX2306 本地參考基準時鐘頻率為5 MHz ～40 MHz ， 最大鑒相頻率為10 MHz ， 射頻輸出工作頻率為25 MHz～550 MHz ， 工作電源從2．3 V～5．5 V。LMX2306 的優勢之一是能提供靈活的分頻系數， 可通過CPU 接口實現對其不同的設置。其功能框圖如圖2 所示。

根據圖2 可得：

式中，R 為14 位可編程參考分頻器的分頻比， 分頻比為3～1 683 ，LMX2306 預分頻比P 固定為8；N 為18 位程序分頻器的分頻比，N 由5 位吞吐分頻器A 和13 位可編程分頻器B 構成，A 分頻范圍：0～7（A

單片機AT89C52 的P1 口作為鎖相環的輸出端口，P1.7 、P1.6 、P1.5 口分別對應LMX2306 的LE( 使能端， 低電平有效)、DATA( 數據輸入腳)、Clock ( 時鐘輸入端， 上升沿有效)。從Data 腳輸入的頻率控制字共21 位， 其中低兩位是地址位為C1、C2，00 表示輸入數據設置R 分頻器，01 表示輸入數據設置N 分頻器； 高19 位是數據位D1、D2……D19 ， 在Clock 信號配合下按位輸入， 按D19 、D18……D1 及C2、C1 的順序輸入， 在LE 的上升沿鎖存到21 位數據寄存器中。其中，R 分頻器有效數據位為D1 ~D14 ， 最大分頻比為16 383 ； 數據位D1 ~D5 配置N 分頻器的吞吐分頻器A 最大分頻比為7， 數據位D6~D18 配置N 分頻器的可編程分頻器B 最大分頻比為8 189 。在本系統中， 參考晶振頻率為12.8 MHz ， 信道間隔為25 kHz。若要求本振鎖定輸出為120 MHz，由式(1) 、式(2) 得R=12.8 MHz/25 kHz =512 ，N=120 MHz/25 kHz =4 800，A=3，B=4 776。具體DATA 管腳的輸出如表1 所示。

表1 LMX2306 控制字表

3 環路濾波器的設計

在頻率合成器的設計過程中， 環路濾波器的選擇和設計是必不可少的， 也是整個設計成功與否的關鍵。因為： ( 1 ) 目前在頻率合成器設計中， 鑒相器和壓控振蕩器采用的都是集成器件， 一般只要在選擇的器件中注意其性能指標的匹配就可以了， 只有環路濾波器是自己計算設計的；(2)最重要的原因是環路濾波器可以濾除由鑒相器輸出的誤差電壓的高頻分量和噪聲， 且對環路參數調整起著決定性的作用。

環路濾波器由電阻、電容以及放大器組成， 可分為無源環路濾波器和有源環路濾波器兩類。有源環路濾波器在無源環路濾波器增益不足的情況下可以加大環路增益，但從鎖相環系統的角度， 有源和無源環路濾波器沒有區別， 都是具有一定數量的零點和極點的低通濾波器。而對于有電荷泵的鎖相環，有源濾波器毫無必要， 反而會引入更多的噪聲， 所以電荷泵鎖相環都采用無源環路濾波器， 常用的有二階或三階無源濾波器， 而三階環路濾波器與二階環路濾波器相比， 能更好地濾除參考源的邊帶頻率， 所以應用更為廣泛。三階環路濾波器的結構圖如圖3 所示。

其中C3可以自由的給定， 但至少要小于C1/5。C2取得較大有兩個好處： 一是給后面的VCO 一定的輸入電容， 可使寄生影響減小； 二是可以減小R3， 使得熱噪聲減少。

在設計中， 根據計算及工程經驗來確定環路濾波器各元件的參數值。

4 電路設計及測試

由理論計算得頻率合成器電路圖如圖4 所示， 用GSP810 頻譜分析儀在鎖定輸出為136 MHz 時所得的頻譜分析儀的測試圖如圖5 所示， 經測試頻率合成器的主要技術指示如下：

頻率準確度：±10 ppm； 輸出信號功率：17±1 dBm； 單邊帶相位噪聲：<-63 dBc/Hz@10 kHz 。