基于ADF4110的頻率發射系統

摘要：結合美國ADI公司推出低功耗寬帶集成鎖相環芯片ADF4110的性能特點以及鎖相環頻率合成器的原理，給出了用ADF4110鎖相環芯片設計頻率自動跟蹤系統的硬件電路，并給出了頻域和時域的測試結果，表明電路可以進行精確實時功率控制和本振頻率控制，可以滿足不同頻點發射機的要求。
關鍵詞：頻率跟蹤；鎖相環；相位噪聲；分頻器

O 引言
利用鎖相技術實現頻率的加、減、乘、除。其優點是由于鎖相環路相當于一窄帶跟蹤濾波器，因此能很好地選擇所需頻率的信號，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，一個設計良好的壓控振蕩器具有高的短期頻率穩定性，而標準頻率源具有高的長期頻率穩定度，鎖相式頻率合成器把這二者結合在一起，使其合成信號的長期穩定度和短期穩定度都很高。但鎖相式頻率合成器的缺點是頻率轉換時間較長，單環頻率合成器的頻率間隔不可能做得很小。

1 鎖相環結構
鎖相環一般為一個負反饋環路結構，它比較輸入信號和振蕩器輸出信號之間的相位差，從而產生誤差控制信號來調整振蕩器的頻率，以達到與輸入信號同頻同相，結構如圖1所示。

鑒相器是用于判斷鎖相器所輸出的時鐘信號和接收信號中的時鐘相差幅度。環路濾波器是用于對鑒相器的輸出信號進行濾波和平滑，大多數情形下是一個低通濾波器，用于濾除由于數據的變化和其他不穩定因素對整個模塊的影響。壓控振蕩器的輸出頻率正比于環路濾波器上的控制電壓，最終使參考時鐘與分頻器的輸出信號同頻同相，即壓控振蕩器的輸出信號頻率為參考時鐘頻率的N倍。可調相／調頻的時鐘發生器是用于根據鑒相器所輸出的信號來適當的調節鎖相器，內部的時鐘輸出信號的頻率或者相位，使得鎖相器完成上述的固定相差功能。
鎖相環有很多種類，可以是數字的也可以是模擬的也可以是混合的，可以用于恢復載波也可以用于恢復基帶信號時鐘。從整體上來說，輸入與輸出信號頻率差不斷減小，直到差值為零，進入鎖定狀態，相差等于一個極小的數值，實現頻率跟蹤。

2 ADF4110芯片介紹
ADF4110是分頻為N的在無線接收器和發射機的上變頻和下變頻部分的一臺小數N分頻PLL頻率合成器，它包括一臺低噪聲數字式階段頻率探測器(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，模擬式和數字式鎖，電源下降沿工作方式，擁有環路濾波器。廣泛應用于CATV設備，基礎配置的無線收音機，無線手機，無線LANs和PMR，通信測試設備。ADF4110采用16腳下TSSOP封裝，內部結構如圖2所示。