基于ADF4360-0的微波掃頻信號發生器設計

fo=fvco=N(fi/R) ……… …式(1)

　　式中,fi為參考頻率,它可由高穩定度晶體振蕩器提供。而其鑒相頻率fr為:

fr=fi/R … ………式(2)

　　ADF4360-0是美國ADI公司生產的高性能鎖相頻率合成芯片,芯片內VCO可由數字信號控制，這與傳統VCO用模擬信號控制不同，該器件的主要特點如下:

　　(1)該合成器的輸出頻率范圍為2400-2725MHz；并可選擇二分頻。選擇二分頻時, 可輸出1200-1365MHz的頻率信號；

　　(2)工作電壓為3-3.6V；

　　(3)合成器的輸出信號的功率可控制范圍為-13dBm ～ - 6dBm；

　　(4)可編程雙模前置分頻器的分頻比為16/17、32/33等；

　　(5)能夠進行模擬和數字鎖定檢測；

　　(6)芯片內部集成VCO。

　　ADF4360-0是一款雙模前置分頻型單環頻率合成器,該器件可在不改變頻率分辨率的同時,有效地提高頻率合成器的輸出頻率。圖2所示是一個雙模前置型鎖相頻率合成器的工作原理方框圖[4]

圖2 雙模前置型鎖相頻率合成器結構原理圖

　　在圖2所示的器件結構中,(P+1)/P為高速雙模前置分頻器,其分頻模數為P+1和P,此外,系統中的A為脈沖吞咽可編程計數器；B為主可編程計數器；MC為模控制邏輯電路。雙模前置分頻器通常只有兩個計數工作模式,但工作時只要一個模控制信號就可以實現簡單的換模計數工作,而不需要采用類似可編程分頻器那樣復雜的預置操作,因而其工作頻率可以做得像固定分頻器那樣高。事實上,雙模前置分頻器可以很好地解決固定前置分頻器提高輸出頻率f0和降低頻率分辨率Δf0的矛盾。

3、電路設計

3.1 設計要求

　　要求該信號發生器工作在2.4-2.7GHz的頻率范圍，在該頻率范圍內電路輸出等幅信號，中心頻率為2.6GHz，電路總的輸出相位噪聲小于-100dBc/Hz，電路相位輸出誤差小于15°。

3.2 ADF4360-0應用電路

　　利用鎖相環頻率合成器設計的信號發生器能為后續電路提供良好的信號源。圖3所示是利用ADF460-0芯片作為信號源的具體電路。

　　本電路用ADF4360-0來產生2.4G-2.7GHz的線性變化的微波信號。電路中的外部晶振為10MHz的高穩定度有源晶體振蕩器。晶體振蕩器為ADF4360-0提供參考頻率和時鐘。由DSP通過SPI串口控制ADF4360-0芯片的鎖存器。使用時,晶振應接到ADF4360-0的參考時鐘輸入引腳CLK_ref，且其內部電荷泵輸出引腳CP (ChargePump)與VCO輸出引腳VTUNE之間還應接入環路濾波電路。

圖3 掃頻信號發生器電路原理圖