基于ADF4157的Σ-△小数分频锁相环频率合成器设计

该文应用ADF4157 PLL集成芯片实现Σ-△小数分频锁相技术,重点讨论了1.35GHz～2.35GHz频段Σ-△小数分频频率合成的原理和实现方法。其相位噪声曲线图与传统的FPGA合成算法实现的结果基本一致。实验数据充分证明了Σ-△小数分频PLL集成芯片可以替代传统的FPGA合成算法,具有易调试、集成度高、一致性好等优点。

测试测量技术

基于 ADF 1 7的一△小数分频锁相环频率合成器设计 45De i n o g a— e t a t o l s g fSi m—d la Fr c i na -N PLL e ue y S n he i e s d O DF4 1 7 Fr q nc y t s z r Ba e H A 5

朱勇锋 (国电子科技集团公司第四十一研究所，l青岛 2 6 5 )中 I东 I 6 5 5Zh ng f n ( h s I s tt, h n e t n c e h oo y( i o p rt nS a d n u Yo— e g T e4}t n t ueC iaEl r is c n l Ol C r o ai,h n o g i co T g p o

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摘要：文应用 A F 17P集成芯片实现一该 D 45 l△小数分频锁相技术，点讨论 u 1 5 Hz . G z段重『 . G~23 H频 3 5三一，分频频率合成的原理和实现方法。其相位噪声曲线图与传统的 F G a4数 P A合成算法实现的结果基本一致。实验数据充分证明了一△小数分频 P集成芯片可以替代传统的 F G u P A合成算法，具有易调试、成度集商、一致性好等优点。 关键词： D 4 5;△小数分频锁相环； D S P L33 A F 1 7三一 A Ii L . m 0

中阔分类号：N 4 T 7

文献标识码： A

文章编号：0 300 (0 1 50 2- 4 10— 172 1)—0 10 0

Ab t a t n ti pe, e P hi s r c:I h s pa r h LL c p ADF 5 s u ed t c u l e t e sgma-d t r c in—N L e h olgy T e teo y o h t 41 7 i s D a t a i h i z el fa t al a o P L t c n o h h r ft e sgma—d l r c in—N LL fe e c y t e ie n t e wa o i e i e t fa t al a o P r qu n y s n h sz r a d h y t mplmen s emp ass dicu ed wi n 5GHz~2 3 ti h i s ss t 13 hi 5GHz fe en y b d t h s ie gr p s c ss e tt h r dio l P r qu c an s I‘ p a e nos

a h i on it n ot e ta t na GA y t e i i s i F s n h t arhmet e e pe i c t i Th x r c men t ov st at h t da a pr e e h tsim a— l r c in—N LL c i a e a e t e ta t n G A y t et i m e i t d an a e of h L c i a y t e— g det fa t al a o P hp c n r plc h r dio al i FP s n h i ar h c t t he a v t g e PL h p i e s d c. t s o b ggig、 i t gr t n、 o o s se cy u n hgh i e a i go d c n it n n o

Ke w o d: y r s ADF 57s g n—de a f t n -N LLADI mPL 3 3 4t;i r a t ac o l r i at P; Si L 0

CL nu be: C m r TN7 4

Doc m e tco: u n de A

Ari l D: 0—01 ( 01 ) 5 o2—0 tceI 1 03 o7 2 1 0一o 1 4

1引言频率合成技术是雷达、信等电子系统实现高性能指标的通关键技术之，很多现代电子设备和系统的功能实现，都直接依赖于所用频率合成器的性能；它可以产生大量与基准参考频率源同样高精度和稳定度的离散频率信号，能够满足现代通信多信道及雷达捷变、跟踪等的需要。随着现代雷达、通信行业的快速发展，高频率、定度的要求就越高。对高稳

荡器输出信号相位，出两个信号相位差成正比的电压作为取误差电压来控制 V O输出频率， C实现稳定信号输出。

整数分频锁相环频率合成器存在高分辨率低噪声之间的矛盾，要实现高分辨率时，相频率必须很低，时分频比当鉴此 N很大；此同时噪声会以 2 1的方式增加，大地恶化了与 0g N极

信号的相噪，且限制了环路带宽，并不利于快速锁定，应用受到很大限制；在此基础 J _= .发展的双模前置分频锁相环频率合成器虽然解决了高分辨率和低噪声之问的主要矛盾，是也带来了但一

2一 数分频锁相环频率合成器 Ad '21锁相环频率合成器的发展 .频率合成器的方案主要有种：接式、直间接式和

直接数 字频率式。直接式频率合成尽管有频率转换快的优点，是其但

个新的问题，即在输出信号旁现了分数寄生频率点，入引了尾数调制，致信号杂散较大。导

22一 数分频锁相环频率合成器工作原理 . Ad '∑一△调制器利用的关键技术是过采样和噪声整形，通过

体积大的弱点无法适现代系统的要求。直接数字式最大的缺点是输出的寄生频率很多，且T作频率不会很高。间接式频率

过采样来降低噪声，提高信噪比；过噪声整形技术可以让有通用的低频信号安全通过或是仅延迟几个采样周期，而噪声被整形移至高频，以通过滤波器滤除。可 将∑一△技术应用到小数分频方面可以解决双模前置分

合成技术是运用锁相和数字分频器相结合的技术对信号频率进行四则运算，谐波分量是利用锁相环的窄带滤波特性加以滤除的，频率合成器结构简单，价低，且有良好的相位噪声使造并

频锁相环输出信号杂散和噪声过大的问题，因而得到了广泛的应用。

特性。间接式频率合成器的具体实现方案有很多，主要有混频锁相式、锁相式和数字分频锁相式三种。数字分频锁相环 取样

∑一△小数分频锁相环频率合成器具有很高的开关速度以及通过 F G P A控制可以迅速变频，有效地抑制了输出杂散，有效地解决了高鉴相频率和高分辨率的矛盾，降低了输出信号的相位噪声。三阶∑一 b Al数分频锁相环的结构如图 l所示。

频率合成器具有极优良的性能，信号锁定时无剩余频差，具有良好的窄带载波跟踪性能和良好的宽带调制跟踪功能，门限性

能好，易于集成。它的基本原理是通过比较输入信号与压控振

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