基于CDCE949的可控頻率源設計與實現

摘要：針對頻率源遠程控制難問題，介紹了一種可由單片機控制的頻率合成芯片CDCE949。其中頻率的變化是通過單片機運用IIC總線技術將控制數據發送到CDCE949的控制寄存器內，從而合成相應的頻率值。設備具有輸出頻率切換快速、頻率分辨率和穩定度高等性能，能較好地滿足遠程控制頻率源的需要。
關鍵詞：頻率源；CDCE949；IIC；控制寄存器

調頻發射機發射頻率的改變大都是通過調節壓控振蕩器(VCO)來實現的。為實現調頻發射機的遠程控制化、頻率的變化由微控制器來決定。系統采用頻率點對點廣播，而通過控制VCO的變化來改變頻率不夠靈活。通過本振信號源和基帶信號混頻來實現音頻信號的調制和發射，這樣設計一款可由單片機控制的頻率源就成為可控調頻發射系統的核心技術。
頻率合成芯片CDCE949正能滿足可控頻率源的參數和性能，本文用單片機的兩線串行接口(TWI)向CDCE949的控制寄存器寫內容，來對輸出頻率進行控制。

1 頻率合成技術及主要技術指標
1．1 頻率合成技術
頻率合成是指由一個或多個頻率穩定度和精確度很高的參考信號源通過頻率域的線性運算，產生具有同樣穩定度和精確度的大量離散頻率的過程。基于此原理制成的頻率源為頻率合成器。
1．2 頻率合成技術的主要技術指標
頻率合成器的性能需要一系列指標來表征，但由于不同用途的合成器性能差異較大，故難以給出完整的指標系列。這里只給出一些基本的技術指標：
1)頻率范圍頻率合成器輸出最低頻率fonmin，和輸出最高頻率fonmax之間的變化范圍。也常用相對帶寬△f來衡量頻率范圍。

2)頻率分辨率頻率合成器輸出的兩相鄰頻率點之間的間隔，不同用途的頻率合成器對頻率分辨率的要求相差很大。
3)頻率切換時間 從發出頻率切換的指令開始，到頻率切換完成，并進入允許的相位誤差范圍所需要的時間。它與頻率合成的方式密切相關。
4)諧波抑制和雜散抑制 諧波抑制是指載波整數倍頻率處單根譜線的功率與載波功率之比，而雜散抑制指與載波頻率成非諧波關系的離散譜功率與載波功率之比，它們表征了頻率源輸出譜的純度頻率源中的諧波和雜散主要由頻率源中的非線性元件產生，也有頻率源內外干擾的影響，還與頻率合成的方式有關。
5)頻率穩定度指在規定的時間問隔內，頻率合成器輸出頻率偏離標定值的數值，它分長期、短期和瞬間穩定度3種。
6)調制性能指頻率合成器的輸出是否具有調幅(AM)、調頻(FM)和調相(PM)等功能。

2 設備的硬件組成
2．1 頻率合成設備組成
單片機與CDCE949的簡單連接圖如圖1所示。利用單片機TWI的SCL、SDA兩根雙向總線與CDCE949按照IIC總線協議進行通信。單片機采用3．3 V供電，CDCE949用3．3 V和1．8 V供電，晶振源選用27 MHz，在制版布線過程中注意要盡量將晶振靠近芯片，這樣能夠保證芯片穩定工作，輸出的頻率浮動噪聲小。

2．2 Atmega128單片機簡介
Atmega128單片機是一款基于AVR內核的，采用RISC結構的增強型低功耗CMOS 8位微控制器。它的大部分指令在一個時鐘周期內完成，因此具有1 MIPS／MHz的數據吞吐率。其擁有優化的功率消耗結構，在功耗相對較少的情況下可以進行復雜的處理。
2．3 頻率合成器CDCE949
CDCE949是基于PLL模式的頻率合成芯片，它具有價格低廉、性能高、可靠性好等優點，還有4組可編程的乘法器和除法器，可以能夠僅憑一個信號源產生9路輸出，而且每路輸出可以通過設置4組PLL在線編程，頻率高達230 MHz。
輸入信號可以是晶體時鐘輸入，或是LVCMOS時鐘信號。如果外接晶體時鐘信號加一負載電容在大多數應用上都是很適合的，負載電容可以選擇0～20 pF。外接壓控振蕩器輸入調制信號，也可以輸出外部控制信號也就是脈寬調制信號。