基于ADF4106的锁相环频率合成器设计与实现

　　1 引言

　　在无线通信领域中，高性能频率源是通信设备、雷达、电子侦察和对抗设备、精密测量仪器的核心部件。现代通信系统对频率源的精度、分辨率、转换时间及频谱纯度等提出了越来越高的要求，性能卓越的频率源均通过频率合成技术来实现。本文所讨论的锁相环频率合成技术是基于锁相环路的同步原理，由一个高准确度、高稳定度的参考晶体振荡器，综合出大量离散频率的一种技术。锁相环频率合成器是一种相位锁定装置，是一种频率稳定度较高的离散间隔型频率信号发生器。

　　2 锁相环频率合成器的基本原理

　　锁相环是频率合成技术的基础。锁相环路(PLL)通常由鉴相器(PD)、环路滤波器(LP)、压控振荡器(VCO)和可变程序分频器组成。

　　锁相环路是一个相位误差控制系统，它比较输入信号与压控振荡器输出信号之间的相位差，产生一个对应于两个信号相位差的误差电压，该误差电压经处理后去调整压控振荡器的频率(相位)。当环路锁定时，输入信号与压控振荡器输出信号频差为零，相位差不再随时间变化，此时，误差控制电压为一固定值，压控振荡器输出频率与输入信号频率相等，即fo=fr。锁相环路的这一特点，使它在自动频率控制中得到应用，以实现精确的频率控制。环路在锁定时要得到一定的控制电压，则鉴相器必须有一个非零的输出，即，环路作用必须有相位差，相位差维持着两信号的同步，使输出信号频率稳定。

　　锁相环基本原理方框图如图1所示。

　　鉴相器又称比相器，对输入信号与环路输出信号的相位进行比较, 产生误差控制电压;环路滤波器滤除误差电压中的高频分量和噪声，以保证环路所要求的性能，增加环路的稳定性;压控振荡器的振荡频率受环路滤波器输出电压的控制，使压控振荡器输出信号频率向输入信号频率靠拢，两个信号间的相位差减小。可变程序分频器的作用是使压控振荡器的输出频率经分频后再与参考频率进行相位比较，从而产生误差控制电压，并以误差控制电压来调整压控振荡器的相位。

　　锁相环路对高稳定度的参考振荡器(通常是晶体振荡器)锁定，环路串接可编程的程序分频器，通过编程改变程序分频器的分频比R、N，从而获得N/R倍参考频率的稳定输出。频率合成器输出频率fo与晶体振荡器参考频率fr的关系为

　　其中，R是固定分频比，N是程序(可变)分频比，fr是晶振输出的参考频率，fo是频率合成器的输出频率。

　　3 基于ADF4106的锁相环频率合成器的设计与实现

　　3.1 集成锁相环芯片ADF4106介绍