基于ADF4360-0的微波掃頻信號發生器設計

1、引言

　 掃頻信號發生器能產生頻率隨時間作均勻變化、等幅的正弦信號作為被測網絡的測試信號[1]。當等幅掃頻信號加于被測網絡或系統時,網絡或系統的輸出幅度將按自身的幅頻特性變化。從而,能夠測出被測網絡或系統的幅頻特性。

　　傳統的掃頻信號源用分立元件實現。例如:在LC振蕩器中采用壓控變容二極管、在RC振蕩器中采用壓控電阻實現對振蕩頻率的控制。這類電路都存在控制精度低、頻率穩定性差的缺點。隨著集成壓控振蕩器(VCO)的出現,窄帶掃頻信號源通常采用圖1所示方案[2]。

　　VCO是電路中的核心器件,輸出方波信號,用低通濾波器(LP)提取其基波作為所需正弦波掃頻信號。VCO的輸出頻率由外部定時元件R、C控制,并由D/A轉換器輸出的直流電壓進行小范圍調整,單片機通過數字量控制D/A轉換器輸出的模擬電壓,實現對輸出頻率的控制。該電路的輸出頻率受VCO定時元件的精度、熱穩定性以及電源電壓穩定性影響較大,即使可以通過反饋通道進行調整,也無法很好地保證輸出頻率的精度。除了精度達不到要求外，上面電路頻率只能達到K數量級，很難滿足微波的要求。為了產生3GHz微波信號，本設計采用了ADI公司的ADF4360-0芯片,并用ADI公司的ADSPBF533平臺對其實施控制,最終用在某微波傳感器中。

圖1 用壓控振蕩器VCO實現的窄帶掃頻信號發生器框圖

2、ADF4360-0芯片性能分析[3]

　　ADF4360-0是一款高集成度N個合成器集成VCO芯片，主要由數字鑒相器、電荷泵、R分頻器、A, B計數器及雙模前置P/P+1分頻器等組成。數字鑒相器對R計數器與N計數器的輸出信號進行相位比較，得到一個誤差電壓。14bit可編程參考R分頻器對外部晶振分頻后得到參考頻率。該器件可以通過可編程6位A計數器、13位B計數器及雙模前置分頻器(P/P+1)來共同完成主分頻比N(N=BP+A)。因此,設計時只需外加環路濾波器,并選擇合適的參考值,即可獲得穩定的頻率輸出,其輸出頻率為: