ADF4360-4及其在WLAN混頻電路中的應用

在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，高性能頻率源是通信設備的核心。鎖相(Phase Lock)技術(shù)是一種相位負反饋控制，鎖相環(huán)電路具有優(yōu)異特性：具有鎖定時(shí)無(wú)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(guò)鎖相頻率合成技術(shù)，頻率源可廣泛應用于通信、電視等領(lǐng)域。本文介紹的ADI公司的ADF4360系列器件是高性?xún)r(jià)比、應用廣泛的鎖相頻率合成器，可用于無(wú)線(xiàn)通信射頻系統(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?？刂七壿嬰娐?。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數工作模式，只要一個(gè)?？刂菩盘柨刂凭涂蓪?shí)現簡(jiǎn)單的換模計數工作，而不需要采用類(lèi)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(jìn)行相位比較。得到一個(gè)誤差電壓。14位可編程參考R分頻器對外部晶體振蕩器分頻后得到參考頻率?？删幊?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(huán)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(wú)線(xiàn)發(fā)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(shí)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(huán)頻率合成技術(shù)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(lái)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?；祛l器結構圖如圖2所示。ADF4360-4產(chǎn)生1.5 GHz的本地振蕩器(LO)，混頻器采用AD8343，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(guò)AD8343門(mén)限，必須衰減，ATT為衰減網(wǎng)絡(luò )。





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(shí)鐘。晶體振蕩器接ADF4360-4的參考時(shí)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(huán)路濾波電路。





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