2009年4月第28卷 第4期 应用天地
ADF4350低相噪频率合成器
在射频无线通信设备中的应用 马国胜1 杨鹭怡2
(1.电子工程学院 合肥 230037;2.)
摘 要:,、功耗低的特点。ADF4350频率合成器具有全集成、低相位噪声的优点,()(),可以工作在极宽的连续频率范围内,广泛用于无线基础设备及测试设备,TV。本文简要介绍了ADF4350的主要功能,详细给出了基于 ADF4350,221xx的接口连接的设计方案。
关键词:;;均方根抖动中图分类号::T513 文献标识码:B ApplicationofADF4350frequencysynthesizerwith lowphasenoiseintheRFwirelesscommunicationdevice
MaGuosheng1 YangLuyi2
(1.ElectronicEngineeringInstitute,Hefei230037,China;2.ArtilleryInstitute,Hefei230031,China)
Abstract:InmodernRFandmicrowaveelectronicsystems,thefrequencysourcesarerequiredwithsomecharacteristicswhilehavehigh2frequencyandlowphasenoise,andhavegoodreliability,smallsize,lowpowerconsumption.TheADF4350hasadvantagesoffullyintegratedandlowphasenoise,thevoltagecontrolledoscillator(VCO)andphase2lockedloop(PLL)areintegratedinthechip,itcanworkinawidecontinuousfrequencyranging,anditiswidelyusedtowirelessinfrastructureandtestequipment,WirelessLANs,CATVequipmentandclockgeneration.ThemainfunctionofADF4350isbrieflyintroducedinthispaper,andsomedesignsaboutdirectconversionmodulatorthatbasedonADF4350anditsinterfacewithADuC812,ADSP221xxaregiven.
Keywords:lowphasenoiseVCO;phase2lockedloop;logiccompatibility;rmsjitter 0 引 言
频率源是现代射频和微波电子系统的心脏,其性能直接影响整个电子系统。随着无线电技术的发展,人们提出了各种各样的频率源的设计方案。其中锁相式频率源具
有输出频率高,频率稳定度高、频谱纯、寄生杂波小及相位噪声低等优点。但是在超宽带上实现频率连续可调一般需要使用多达10个分立的VCO/PLL,ADI公司的ADF4350频率合成器为设计工程师提供了单芯片低相位噪声的解决方案[122]。 4400MHz范围内的连续调谐。片上VCO在2.1GHz工 1 ADF4350功能及特点
ADF4350是一款内置片上低噪声压控振荡器(VCO)的锁相环(PLL)。这款完整的频率合成器支持137.5～
作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-137dBc/Hz,在137.5MHz工作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-155dBc/Hz,这相当于2.1GHz频率下的综合均方根(RMS)相位误差为0.36°,137.5MHz频率下的综合均方根相位误差为0.02°。ADF4350内置的压控振荡器(VCO)可以覆盖2200～4400MHz的频率范围。另外,ADF4350提供两个射频输出端口,使用户可对输出功率进行数字编程。
与其他同类产品不同,ADF4350支持整数N分频与小数N分频工作模式,允许用户通过软件控制方法确定最佳杂散与相位噪声性能,从而实现最佳的性能。此外,片上1/2/4/8或16分频电路使用户能够生成低至137.5MHz的射频输出频率[328]。 作者简介:马国胜,副教授,主要研究方向是信号处理及其应用技术。 中国科技核心期刊 —65—
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1.1 ADF4350的主要特性
ADF4350的主要特性如下:输出频率范围为135MHz到4.35GHz;分数N合成器和整数N合成器; 2009年4月
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ADF4350是集成了电压控制振荡器(VCO)的宽带时
钟合成器,如果和外部环路共同使用来滤除外部参考频率,可以确保分数N和整数N锁相环(PLL)频率合成器的执行,其输出频率在2.2GHz到4.4GHz之间。针对那些需要隔离的应用,RF输出级可以被屏蔽。屏蔽功能既可以通过引脚控制,ADF4350RF输出,所有寄存器的3.0～3.6V,ADF4350主(WCDMA、
TD2SCDMA、WiMax、、DECT)、测试设备、时钟生成、无线LANs及CATV设备等。
ADF4350引脚说明如下:
CLK(1):串行时钟输入端。高阻CMOS输入,数据在时钟上升沿锁存在32位移位寄存器中。
DATA(2):串行数据输入端。高阻CMOS输入,串行数据首先加载MSB,第三位LSB为控制位。
LE(3):加载使能端。CMOS输入,当LE高电平时数据存入移位寄存器。
CE(4):芯片使能端。该引脚逻辑低电平关闭装置,使电荷泵处于三态模式;引脚逻辑高电平时,由电源关闭位的状态启动装置。
SW(5):快锁开关。从环路滤波器与该引脚相连即可使用快锁模式。
VP(6):电荷泵电源。该引脚相当于AVDD,去耦电容到地尽可能放置在靠近该引脚的位置。
CPOUT(7):电荷泵输出端。启动时,提供±ICP给外部环路滤波器,连接环路滤波器至VTUNE以驱动内部VCO
。
低相位噪音VCO;可编程且可被分为1/2/4/8路或16路的输出;典型的均方根抖动值0.5ps;3.0到3.6V电源;1.8V逻辑兼容性;可编程双模4/5或8/9预先分频;可编程输出功率电平;RF输出屏蔽功能;3线串行接口;模拟和数字锁定检测;开关带宽快速锁定模式;减小周期滑移。1.2 ADF4350的功能框图及引脚说明 ADF4350外引脚图如图1所示,
所示。
图1 ADF4350外引脚图 图2 ADF4350功能方框图 —66—
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CPGND(8):电荷泵地。这是CPOUT地返回引脚。 AGND(9):模拟地。这是AVDD地返回引脚。
AVDD(10):模拟电源。电源范围3.0～3.6V。去耦电容到地尽可能放置在靠近该引脚的位置,AVDD必须和DVDD值相同。
AGNDVCO(11,18,21):VCO模拟地。RFOUTA+(12)、RFOUTA2(13):VCO输出和互补输出。输出是可编程的,可得到VCO的基本输出或分频输出。
RFOUTB+(14)、RFOUTB2(15):VCO互补输出。输出是可编程的,可得到VCO分频输出。
VVCO(16,17):0～6V。,VVCO必须和AVDDTEMP(19)VTUNE(20):控制VCO的输入。该电压是由滤波CPOUT输出电压得到,它决定输出频率。
RSET(22):在该端与地之间连接一个电阻设置电荷泵输出电流,在RSET端标称偏置电压为0.55V,ICP和RSET的关系式为:
ICP=25.5/RSET 应用天地
式中:fREF是输入参考频率,D是RFfREF倍频因子,T是参考(除0或1),R是射频参考分频因子。
例如在UMTS系统中,要求2112.6MHz的RF输出频率(fOUT),在10MHz的参考频率输入(fREF)的情况下,在RF输出端要求200kHz分辨率(ΔfOUT)。注意,ADF4350的工作频率范围在2.2GHz到4.4GHz,输出分频值取2(VCO频fRES=4225.,fOUT=fRES/2=
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