基于ADF4360-2的1GHz頻率合成器設計
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1ADF4360-2芯片簡介
ADF4360-2是由美國ADI公司出品的一款高性能鎖相頻率合成芯片，它集成了一個整數N合成器和一個壓控振蕩器，可用于無線手持通信設備、檢測設備、無線局域網及有線電視設備中。該器件的主要特點如下：
◆輸出頻率范圍為1850～2170MHz，并支持二分頻輸出，選擇二分頻輸出時可輸出925～1085MHz;
◆工作電壓為3～3.6V;
◆可編程雙模預分頻器8/9、16/17、32/33;
◆可編程輸出信號功率控制;
◆能夠進行模擬與數字鎖定檢測;
◆支持軟件和硬件掉電功能。
ADF4360-2的功能模塊圖如圖1所示。它主要由一個14位可編程參考R計數器、一個24位數據寄存器、一個24位功能鎖存器、壓控振蕩器、相位比較器、鎖定檢測器、多路復用器以及電荷泵等組成。
2頻率合成系統電路設計
通過外部頻率源信號和單片機控制信號，14位可編程參考R分頻器對外部頻率源信號分頻后，得到參考頻率送至鑒相器。控制信號由時鐘信號CLK、數據信號DATA和使能信號LE組成。在CLK的控制下，串行輸入24位數據信號，暫時存放在24位數據寄存器中。在接收到使能信號LE后，先前輸入的24位數據根據地址位到達對應的鎖存器。ADF4360-2的主分頻比N由雙模預分頻器(P/P+1)、可編程5位A計數器及13位B分頻器實現，算法為N=B×P+A，輸出頻率為fVCO=(B×P+A)×fREFIN/R，通過設置A、B、R三個控制字寄存器的控制字來實現對鎖相環的控制。該芯片外圍只需添加環路濾波器，根據輸出頻率大小選擇合適的參數，即可輸出較穩定的頻率。電路系統結構框圖如圖2所示。
環路濾波網絡具有低通特性，它主要是抑制鑒相器輸出電壓中的載頻分量和高頻噪聲，降低由VCO控制電壓不純而引起的寄生輸出。圖2中所示的環路濾波網絡可利用ADI公司提供的專用設計與仿真工具軟件ADIsimPLL進行仿真、設計。
3芯片配置程序設計
本電路設計中，ADF4360-2的PFD輸入頻率為1MHz，因此參考時鐘分頻R=40。由公式fVCO=(B×P+A)×fREFIN/R，可計算出N為11250，雙模預頻器設置為P/(P+1)=32/33，計數器A設置為8，計數器B設置為32。根據ADF4360-2芯片資料，3個控制寄存器初始化設置為R寄存器00000A1H，C寄存器8FF12CH，N寄存器803E42H，配置值如表1所列。
單片機通過提供時鐘信號CLK、數據信號DATA和使能信號LE，對ADF4360-2內部寄存器進行配置，使得VCO輸出所需頻率的信號，同時負責對ADF4360-2的鎖定標志進行檢測，如果檢測已經鎖定，則配置數據工作完成。單片機程序流程如圖3所示。
結語
本文介紹了利用鎖相頻率合成芯片ADF4360-2設計1GHz信號的輸出方法，給出了電路系統結構框圖以及單片機程序流程。由于ADF4360-2內部集成VCO，外部通過單片機I/O口寫入控制字，因此該系統具有外圍電路簡單、調試方便、功耗和成本低等特點，可廣泛應用于各種電路系統中。
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