ADF4360-4及其在WLAN混頻電路中的應用

在無線通信領域，高性能頻率源是通信設備的核心。鎖相(Phase Lock)技術是一種相位負反饋控制，鎖相環電路具有優異特性：具有鎖定時無剩余頻差；良好的窄帶載波跟蹤和帶寬調制跟蹤；對相位噪聲和雜散具有很好的抑制性；易于集成。通過鎖相頻率合成技術，頻率源可廣泛應用于通信、電視等領域。本文介紹的ADI公司的ADF4360系列器件是高性價比、應用廣泛的鎖相頻率合成器，可用于無線通信射頻系統(GSM、DECT、PCS、WCDMA以及DCS)基站和WLAN電路中。

2 鎖相環頻率合成器ADF4360-4

2.1 工作原理

鎖相環路(PLL)通常由鑒相器(PD)、環路濾波器(LP)、壓控振蕩器(VCO)和可編程分頻器組成，外部晶體振蕩器經R分頻產生的參考頻率與VCO的輸出頻率經N分頻后，在鑒相器中相位比較，產生誤差控制電壓，經環路濾波器濾除高頻分量和噪聲后，控制VCO產生所需振蕩頻率。

AD4360-4是一款雙模前置分頻型單環頻率合成器，雙模前置分頻器是一種在不改變頻率分辨率的同時提高合成器輸出頻率的有效方法。雙模前置型鎖相頻率合成器方框圖如圖1。





圖1中,(P+1)/P為高速雙模前置分頻器，分頻模數為P+1和P；A為吞脈沖可編程計數器；B為主可編程計數器；MC為模控制邏輯電路。其分頻比為

N=(P+1)A+P(B-A)=PB+A 　(1)

合成器輸出頻率為：

fo=N=(PB+A)fr 　(2)

由式2可知，輸出頻率的分辨率△fo=fr。因此，雙模前置分頻型單環合成器采用吞脈沖分頻技術，保持合成器輸出頻率的分辨率不變。

雙模前置分頻器有兩種計數工作模式，只要一個模控制信號控制就可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，雙模前置分頻器很好地解決了固定前置分頻器提高輸出頻率fo而降低頻率分辨率△fo的矛盾。

ADF4360-4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。14位可編程參考R分頻器對外部晶體振蕩器分頻后得到參考頻率。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)共同完成主分頻比N，只需外加環路濾波器，選擇合適參考值，即可獲得穩定輸出。輸出頻率為fo=fvco=N(fi=R)。其中，fi為參考頻率，由高穩定的晶體振蕩器提供。鑒相頻率fr=fi／R(fi<8 MHz)。

2.2 主要特能

ADF4360-4內部集成壓控振蕩器，主要應用于無線發射機和接收機中，為上下變頻提供本振信號，其主要特性如下：

輸出頻率范圍為1450 MHz～1750 MHz，選擇二分頻，可輸出725 MHz～875 MHz；

工作電壓為3 V～3.6 V；

輸出信號功率可控范圍為-13 dBm～—4 dBm；

可編程雙模前置分頻器8／9、16／17、32／33；

模擬和數字鎖定檢測；

內部集成VCO。

3 應用設計實例

高性能的本振信號是影響混頻器輸出頻譜純度的主要因素。利用鎖相環頻率合成技術設計的本振源能為混頻電路提供性能良好的本振載波。在WLAN中，混頻器需將來自AP的2.4 GHz的信號下變換到950 MHz，以使信號能在特定的電纜上傳輸。混頻器結構圖如圖2所示。ADF4360-4產生1.5 GHz的本地振蕩器(LO)，混頻器采用AD8343，F1為900 MHz～1000 MHz的帶通濾波器。F2為24 GHz～2.5 GHz的帶通濾波器。PA的信號功率較大，超過AD8343門限，必須衰減，ATT為衰減網絡。





3.1 電路設計及參數確定

圖3是利用ADF460-4作為混頻器本振的外圍電路。外部晶體振蕩器為20 MHz，具有高穩定性。該晶體振蕩器不僅為ADF4360-4提供參考頻率，還為控制ADF4360-4的FPGA器件提供時鐘。晶體振蕩器接ADF4360-4的參考時鐘輸入引腳CLK_ref，在內部電荷泵輸出引腳CP和VCO輸出引腳VTUNE之間接入環路濾波電路。





三階環路濾波電路如圖4所示，PFD的相位檢測頻率fr=200 kHz,相位裕量φp=45 分頻器相關文章:分頻器原理