基于ADF4360-2的1 GHz頻率合成器設(shè)計

摘要：在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，隨著對通信質(zhì)量的要求越來越高，各種器件對本振信號及參考時鐘提出了更高的要求。本振信號及參考時鐘的質(zhì)量，直接影響著輸出信號的頻譜純度等主要技術(shù)指標(biāo)。本文在研究鎖相頻率合成芯片ADF4360-2的基礎(chǔ)上，提出了一種產(chǎn)生1 GHz本振信號的簡單可行的方法。
關(guān)鍵詞：頻率合成；ADF4360-2；本振

1 ADF4360-2芯片簡介
    ADF4360-2是由美國ADI公司出品的一款高性能鎖相頻率合成芯片，它集成了一個整數(shù)N合成器和一個壓控振蕩器，可用于無線手持通信設(shè)備、檢測設(shè)備、無線局域網(wǎng)及有線電視設(shè)備中。該器件的主要特點如下：
    ◆輸出頻率范圍為1 850～2 170 MHz，并支持二分頻輸出，選擇二分頻輸出時可輸出925～1085 MHz；
    ◆工作電壓為3～3．6 V；
    ◆可編程雙模預(yù)分頻器8／9、16／17、32／33；
    ◆可編程輸出信號功率控制；
    ◆能夠進行模擬與數(shù)字鎖定檢測；
    ◆支持軟件和硬件掉電功能。
    ADF4360-2的功能模塊圖如圖1所示。它主要由一個14位可編程參考R計數(shù)器、一個24位數(shù)據(jù)寄存器、一個24位功能鎖存器、壓控振蕩器、相位比較器、鎖定檢測器、多路復(fù)用器以及電荷泵等組成。

2 頻率合成系統(tǒng)電路設(shè)計
    通過外部頻率源信號和單片機控制信號，14位可編程參考R分頻器對外部頻率源信號分頻后，得到參考頻率送至鑒相器?？刂菩盘栍蓵r鐘信號CLK、數(shù)據(jù)信號DATA和使能信號LE組成。在CLK的控制下，串行輸入24位數(shù)據(jù)信號，暫時存放在24位數(shù)據(jù)寄存器中。在接收到使能信號LE后，先前輸入的24位數(shù)據(jù)根據(jù)地址位到達對應(yīng)的鎖存器。ADF4360-2的主分頻比N由雙模預(yù)分頻器(P／P+1)、可編程5位A計數(shù)器及13位B分頻器實現(xiàn)，算法為N=B×P+A，輸出頻率為fVCO=(B×P+A)×fREFIN／R，通過設(shè)置A、B、R三個控制字寄存器的控制字來實現(xiàn)對鎖相環(huán)的控制。該芯片外圍只需添加環(huán)路濾波器，根據(jù)輸出頻率大小選擇合適的參數(shù)，即可輸出較穩(wěn)定的頻率。電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

    環(huán)路濾波網(wǎng)絡(luò)具有低通特性，它主要是抑制鑒相器輸出電壓中的載頻分量和高頻噪聲，降低由VCO控制電壓不純而引起的寄生輸出。圖2中所示的環(huán)路濾波網(wǎng)絡(luò)可利用ADI公司提供的專用設(shè)計與仿真工具軟件ADI simPLL進行仿真、設(shè)計。

3 芯片配置程序設(shè)計
    本電路設(shè)計中，ADF4360-2的PFD輸入頻率為1 MHz，因此參考時鐘分頻R=40。由公式fVCO=(B×P+A)×fREFIN／R，可計算出N為11 250，雙模預(yù)頻器設(shè)置為P／(P+1)=32／33，計數(shù)器A設(shè)置為8，計數(shù)器B設(shè)置為32。根據(jù)ADF4360-2芯片資料，3個控制寄存器初始化設(shè)置為R寄存器00000A1H，C寄存器8FF12CH，N寄存器803E42H，配置值如表1所列。

    單片機通過提供時鐘信號CLK、數(shù)據(jù)信號DATA和使能信號LE，對ADF4360-2內(nèi)部寄存器進行配置，使得VCO輸出所需頻率的信號，同時負責(zé)對ADF4360-2的鎖定標(biāo)志進行檢測，如果檢測已經(jīng)鎖定，則配置數(shù)據(jù)工作完成。單片機程序流程如圖3所示。

結(jié)語
    本文介紹了利用鎖相頻率合成芯片ADF4360-2設(shè)計1 GHz信號的輸出方法，給出了電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖以及單片機程序流程。由于ADF4360-2內(nèi)部集成VCO，外部通過單片機I／O口寫入控制字，因此該系統(tǒng)具有外圍電路簡單、調(diào)試方便、功耗和成本低等特點，可廣泛應(yīng)用于各種電路系統(tǒng)中。