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ADF4108在寬帶X波段頻率合成器中的應用

—— ADF4108 Application in Broadband X-bandFrequency Synthesizer
作者:高建平 中國人民解放軍92854部隊 通信雷達聲納修理廠 時間:2010-03-17 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  引言

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/107008.htm

  現(xiàn)代雷達系統(tǒng)對頻率源的精度、分辨率、帶寬、轉換時間及頻譜純度等提出了越來越高的要求,性能卓越的頻率源均通過鎖相環(huán)頻率合成技術來實現(xiàn),本文所討論的就是基于鎖相環(huán)路的同步原理,由一個高準確度、高穩(wěn)定度的參考晶體振蕩器,綜合出大量離散頻率的一種技術。由于芯片的工作帶寬寬(最大帶寬8GHz)、集成度高,因此只需要少量的外圍電路就可以構成一個寬帶、低噪聲、低功耗、高穩(wěn)定度的X波段頻率合成器。該器件適用于高頻無線系統(tǒng),如寬帶無線接入、衛(wèi)星通信、儀器儀表、無線局域網(wǎng)和無線射頻基站。是較高的PLL頻率合成,該器件可用來實現(xiàn)無線接收器和發(fā)射系統(tǒng)中的上變頻和下變頻部分的本地振蕩頻率。

  鎖相環(huán)頻率合成器的基本原理

  鎖相環(huán)路(PLL)通常由鑒相器(PDF)、環(huán)路濾波器(LF)、壓控振蕩器(VCO)和可變程序分頻器組成。鎖相環(huán)路是一個相位誤差控制系統(tǒng),它比較輸入信號與壓控振蕩器輸出信號之間的相位差,產(chǎn)生一個對應于兩個信號相位差的誤差電壓,該電壓經(jīng)處理后調整壓控振蕩器的頻率(相位)。當環(huán)路鎖定時,輸入信號與壓控振蕩器輸出信號頻差為零,相位差不再隨時間變化,此時誤差控制電壓為一固定值,壓控振蕩器輸出頻率與輸入信號頻率相等。鎖相環(huán)路的這一特點,使它在自動頻率控制中得到應用,以實現(xiàn)精確的頻率控制。環(huán)路在鎖定時要得到一定的控制電壓,則鑒相器必須有一個非零的輸出,即f0=fr,環(huán)路作用必須有相位差,相位差維持著兩信號的同步,使輸出信號頻率穩(wěn)定。鎖相環(huán)基本原理如圖1所示。

  可變程序分頻器(N)的作用是使壓控振蕩器的輸出頻率經(jīng)分頻后再與參考頻率進行相位比較,從而產(chǎn)生誤差控制電壓,并以誤差控制電壓來調整壓控振蕩器的相位。鎖相環(huán)路對高穩(wěn)定度的參考振蕩器(通常是晶體振蕩器)鎖定,環(huán)路串接可編程的程序分頻器,通過編程改變程序分頻器的分頻比R、N,從而獲得N/R倍參考頻率的穩(wěn)定輸出。頻率合成器輸出頻率f0與晶體振蕩器參考頻率fr的關系為:

  其中,R是固定分頻比,N是程序(可變)分頻比,fr是晶振輸出的參考頻率,f0是頻率合成器的輸出頻率。

  電路設計、噪聲分析及仿真

  主要由一個低噪聲數(shù)字鑒相器(PDF)、一個精密電荷泵、一個可編程參考分頻器、可編程A(6bit)及B(13bit)分頻計數(shù)器和一個雙模分頻器(P/P+1)構成。在這里,隨模式控制高、低電平的不同,雙模分頻器采用兩個不同的分頻模數(shù)P+1和P。雙模分頻器的輸出同時驅動兩個可編程分頻器,他們分別預置在A和B(A

  壓控振蕩器輸出的信號經(jīng)N次分頻后送入鑒相器中作為一路鑒相信號,參考晶振輸出的標準信號經(jīng)參考分頻器R次分頻后送到鑒相器中作為另一路鑒相信號。鑒相器的輸出反映兩路鑒相信號相位誤差特性的電流序列脈沖,經(jīng)電荷泵的作用輸入到低通濾波器中,低通濾波器將電流轉換成VCO的控制電壓,同時對噪聲及鑒相輸出的紋波等干擾進行抑制,鑒相器內(nèi)部還有一個可編程延遲單元,用來控制翻轉脈沖的寬度,這個翻轉脈沖保證鑒相器的傳遞函數(shù)沒有死區(qū),因此,降低了和參考雜散。VCO輸出與其輸入端控制電壓相應的工作頻率。

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