基于ADF4110的頻率發(fā)射系統(tǒng)

摘要：結(jié)合美國(guó)ADI公司推出低功耗寬帶集成鎖相環(huán)芯片ADF4110的性能特點(diǎn)以及鎖相環(huán)頻率合成器的原理，給出了用ADF4110鎖相環(huán)芯片設(shè)計(jì)頻率自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的硬件電路，并給出了頻域和時(shí)域的測(cè)試結(jié)果，表明電路可以進(jìn)行精確實(shí)時(shí)功率控制和本振頻率控制，可以滿足不同頻點(diǎn)發(fā)射機(jī)的要求。
關(guān)鍵詞：頻率跟蹤；鎖相環(huán)；相位噪聲；分頻器

O 引言
利用鎖相技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻率的加、減、乘、除。其優(yōu)點(diǎn)是由于鎖相環(huán)路相當(dāng)于一窄帶跟蹤濾波器，因此能很好地選擇所需頻率的信號(hào)，抑制雜散分量，且避免了大量使用濾波器，十分有利于集成化和小型化。此外，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的壓控振蕩器具有高的短期頻率穩(wěn)定性，而標(biāo)準(zhǔn)頻率源具有高的長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度，鎖相式頻率合成器把這二者結(jié)合在一起，使其合成信號(hào)的長(zhǎng)期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度都很高。但鎖相式頻率合成器的缺點(diǎn)是頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，單環(huán)頻率合成器的頻率間隔不可能做得很小。

1 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)
鎖相環(huán)一般為一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路結(jié)構(gòu)，它比較輸入信號(hào)和振蕩器輸出信號(hào)之間的相位差，從而產(chǎn)生誤差控制信號(hào)來(lái)調(diào)整振蕩器的頻率，以達(dá)到與輸入信號(hào)同頻同相，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

鑒相器是用于判斷鎖相器所輸出的時(shí)鐘信號(hào)和接收信號(hào)中的時(shí)鐘相差幅度。環(huán)路濾波器是用于對(duì)鑒相器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波和平滑，大多數(shù)情形下是一個(gè)低通濾波器，用于濾除由于數(shù)據(jù)的變化和其他不穩(wěn)定因素對(duì)整個(gè)模塊的影響。壓控振蕩器的輸出頻率正比于環(huán)路濾波器上的控制電壓，最終使參考時(shí)鐘與分頻器的輸出信號(hào)同頻同相，即壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率為參考時(shí)鐘頻率的N倍。可調(diào)相／調(diào)頻的時(shí)鐘發(fā)生器是用于根據(jù)鑒相器所輸出的信號(hào)來(lái)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)鎖相器，內(nèi)部的時(shí)鐘輸出信號(hào)的頻率或者相位，使得鎖相器完成上述的固定相差功能。
鎖相環(huán)有很多種類，可以是數(shù)字的也可以是模擬的也可以是混合的，可以用于恢復(fù)載波也可以用于恢復(fù)基帶信號(hào)時(shí)鐘。從整體上來(lái)說(shuō)，輸入與輸出信號(hào)頻率差不斷減小，直到差值為零，進(jìn)入鎖定狀態(tài)，相差等于一個(gè)極小的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤。

2 ADF4110芯片介紹
ADF4110是分頻為N的在無(wú)線接收器和發(fā)射機(jī)的上變頻和下變頻部分的一臺(tái)小數(shù)N分頻PLL頻率合成器，它包括一臺(tái)低噪聲數(shù)字式階段頻率探測(cè)器(PFD)，精確度極高的充電泵，并且有可編程序的參考分頻器，一致的RF輸出相位，工作電源2．7V到3．3V，串行接口，模擬式和數(shù)字式鎖，電源下降沿工作方式，擁有環(huán)路濾波器。廣泛應(yīng)用于CATV設(shè)備，基礎(chǔ)配置的無(wú)線收音機(jī)，無(wú)線手機(jī)，無(wú)線LANs和PMR，通信測(cè)試設(shè)備。ADF4110采用16腳下TSSOP封裝，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。