做了個便攜時鐘源，4層板。

主控采用STM32F411。

下文將分享——功能/亮點，實測說明，硬件設計，軟件設計，成本說明，開源網(wǎng)址

一、功能/亮點

• 輸出20M-9800MHz射頻信號，兩個射頻信號，一個參考輸入，一個參考輸出

• 使用上位機、串口控制

• 頻率分辨率到1hz

• 單個TYPEC口供電+通信+上位機圖形化配置，無需單獨配置各種寄存器，即插即用

• 板載ocxo作為基準或鎖定外部基準，支持鎖定內(nèi)部/外部參考信號輸入

• 整機啟動時（恒溫晶振預熱）功耗約為4W，運行時穩(wěn)定功耗約為2W-3W。

• 硬件配置：1個type-c、6個狀態(tài)指示燈。含：電源正常指示、鎖定指示，實用內(nèi)部OCXO指示、使用外部參考源指示、兩個射頻信號是否輸出指示

二、實測一下

1.射頻信號相噪特性

6GHz測試相位噪聲：100hz處約 -70dBc

受限于儀器設備該檔位的底噪（實際相噪會更小），無法測到更遠位置的相位噪聲情況。

• 測試儀器：Keysight N9000B

• 輸出功率：0dBm

• RBW：5.1Hz

在RBW=1Hz條件下測試。

6GHz測試相位噪聲：100hz處約-80dBc

2.射頻信號輸出

下圖為SDS804測試的114.5141MHz，雙通道輸出。

下圖為Keysight測試的7.1GHz輸出波形與FFT譜。

由于該PLL的VCO最大振蕩頻率為7100MHz，再往上需要使用片內(nèi)的倍頻器對VCO進行倍頻，因此有較大的次諧波（懷疑是芯片沒做次諧波的抑制），測試結(jié)果如下圖所示。

可見FFT譜中9.8GHz輸出時，有較大的4.6GHz的次諧波成分。

3.參考信號輸出

測試儀器：Keysight

可正常輸出10MHz參考信號，輸出阻抗為50Ω，10MHz。峰值為1.72V，上升沿為330ps左右（甚至可以用來做TDR），如下圖：

那么問題就來了，想做一個這樣的“儀器”，如何設計軟硬件呢？

三、硬件設計

原理圖1

原理圖2

原理圖3

PCB圖

1.說明

4層板，疊層：7628；板厚：1.6mm；RF單端：13.75mil

鋁型材外殼尺寸23*54*80

內(nèi)尺寸卡槽：51；板寬：47；最大高度：16

OCX0高度：12mm

四、軟件設計

底層驅(qū)動基于C語言，使用STM32HAL庫開發(fā)，開發(fā)軟件為Keil v5。

1.UART驅(qū)動

串口發(fā)指令控制，有十余條指令，可覆蓋基本功能，所有命令及解釋如下圖所示：

2.上位機

玩了玩QT6，簡單寫了個圖形化上位機，該有的功能基本都有了，目前支持Win平臺，可控制輸出頻率，參考信號切換，N分頻模式，每個通道輸出使能與關閉，每個通道的輸出功率等。

3.實操說明

最主要的控制函數(shù)為LMX2592_WRITE_FREQ，用來配置PLL輸出頻率及基本寄存器。下面僅展示流程，詳細代碼見工程附件（參考第6章指引）。LMX2592寄存器部分代碼在LMX2592.c /.h文件中。

void LMX2592_WRITE_FREQ(double freq){  // Fvco = Fpd x PLL_N_PRE x (PLL_N + PLL_NUM / PLL_DEN)
  // The VCO core covers an octave from 3.55 to 7.1 GHz.
  // F_PFD=20Mhz Fout = pfd * (N) / channel_div;   input freq is in Mhz
  // denominator = 20M(0x0131 2D00 )    the resolution = 1Hz
    /****************** REF PART ********************/  
    /****************** OUTPUT PART ********************/
    /****************** NDIV SET ********************/  
    /****************** STRAT WORK ********************/  }

與上位機通信、接收命令，發(fā)送狀態(tài)函數(shù)在UART_CTRL.c /.h文件中，主要依賴strstr函數(shù)對命令進行檢測。UART通信采用的中斷接收。

 void LMX2592_FREQ_CTRL(){
        temp_ret=strstr(CTRLBuffer, "FREQ=");    if(temp_ret){
      RX_freq=atof(temp_ret+5);      
    if(debug_outen) printf("freq=%fn",RX_freq);
      LMX2592_WRITE_FREQ(RX_freq);
    }  
        ...... 其余部分省略
        }

上位機基于QT6 Cmake，比較簡單，但基本功能均已實現(xiàn)。

最后補充一下整體原理：

本質(zhì)上就是基于鎖相環(huán)對輸入?yún)⒖夹盘柸我獗额l，獲得想要的輸出信號想詳細了解的可以去Bing搜一搜。

這次完成度蠻高的，有外殼有上位機，即插即用，尺寸也很小，一手掌握，揣在口袋里就走。

五、成本說明

總體成本大概150元以內(nèi)，預祝各位制作成功。

參考資料：
https://oshwhub.com/z_star/pocket-rf-clock-source