ADF4360-4及其在WLAN混頻電路中的應(yīng)用

在無線通信領(lǐng)域，高性能頻率源是通信設(shè)備的核心。鎖相(Phase Lock)技術(shù)是一種相位負(fù)反饋控制，鎖相環(huán)電路具有優(yōu)異特性：具有鎖定時(shí)無剩余頻差；良好的窄帶載波跟蹤和帶寬調(diào)制跟蹤；對(duì)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(shù)，頻率源可廣泛應(yīng)用于通信、電視等領(lǐng)域。本文介紹的ADI公司的ADF4360系列器件是高性價(jià)比、應(yīng)用廣泛的鎖相頻率合成器，可用于無線通信射頻系統(tǒng)(GSM、DECT、PCS、WCDMA以及DCS)基站和WLAN電路中。

2 鎖相環(huán)頻率合成器ADF4360-4

2.1 工作原理

鎖相環(huán)路(PLL)通常由鑒相器(PD)、環(huán)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(jīng)R分頻產(chǎn)生的參考頻率與VCO的輸出頻率經(jīng)N分頻后，在鑒相器中相位比較，產(chǎn)生誤差控制電壓，經(jīng)環(huán)路濾波器濾除高頻分量和噪聲后，控制VCO產(chǎn)生所需振蕩頻率。

AD4360-4是一款雙模前置分頻型單環(huán)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(shí)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(shù)為P+1和P；A為吞脈沖可編程計(jì)數(shù)器；B為主可編程計(jì)數(shù)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(huán)合成器采用吞脈沖分頻技術(shù)，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(jì)數(shù)工作模式，只要一個(gè)?？刂菩盘?hào)控制就可實(shí)現(xiàn)簡單的換模計(jì)數(shù)工作，而不需要采用類似可編程分頻器的預(yù)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(shù)字鑒相器、電荷泵、R分頻器、A，B計(jì)數(shù)器及雙模前置P／P+1分頻器等組成。數(shù)字鑒相器對(duì)R計(jì)數(shù)器與N計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)進(jìn)行相位比較。得到一個(gè)誤差電壓。14位可編程參考R分頻器對(duì)外部晶體振蕩器分頻后得到參考頻率?？删幊?位A計(jì)數(shù)器、13位B計(jì)數(shù)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(huán)路濾波器，選擇合適參考值，即可獲得穩(wěn)定輸出。輸出頻率為fo=fvco=N(fi=R)。其中，fi為參考頻率，由高穩(wěn)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(nèi)部集成壓控振蕩器，主要應(yīng)用于無線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中，為上下變頻提供本振信號(hào)，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(hào)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(shù)字鎖定檢測(cè)；

內(nèi)部集成VCO。

3 應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例

高性能的本振信號(hào)是影響混頻器輸出頻譜純度的主要因素。利用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)設(shè)計(jì)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(hào)下變換到950 MHz，以使信號(hào)能在特定的電纜上傳輸?；祛l器結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。ADF4360-4產(chǎn)生1.5 GHz的本地振蕩器(LO)，混頻器采用AD8343，F(xiàn)1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(hào)功率較大，超過AD8343門限，必須衰減，ATT為衰減網(wǎng)絡(luò)。





3.1 電路設(shè)計(jì)及參數(shù)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(wěn)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(shí)鐘。晶體振蕩器接ADF4360-4的參考時(shí)鐘輸入引腳CLK_ref，在內(nèi)部電荷泵輸出引腳CP和VCO輸出引腳VTUNE之間接入環(huán)路濾波電路。





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