基于ADF4111的數(shù)字鎖相式可調(diào)頻率源實(shí)現(xiàn)

4 數(shù)字鎖相式頻率源硬件和軟件調(diào)試
在完成頻率源的軟硬件設(shè)計(jì)之后。需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩部分。
4．1 系統(tǒng)硬件調(diào)試
在完成系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和PCB制作后，需要利用萬(wàn)用表、示波器、頻譜儀等工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，有無(wú)電路方面錯(cuò)誤等。硬件調(diào)試主要包括數(shù)字鎖相環(huán)調(diào)試，上電前檢測(cè)、上電后檢測(cè)和模塊各組成部分工作狀態(tài)調(diào)試等。
在設(shè)計(jì)中，通過(guò)USB-Blaster下載電纜采用JTAG配置方式將數(shù)據(jù)下載到FPGA。下載配置是驗(yàn)證系統(tǒng)中其他電路部分的第一步，方法是通過(guò)QutartusⅡ軟件設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的邏輯電路，然后下載到FPGA中，通過(guò)示波器等工具檢測(cè)輸出的波形是否正確。
4．2 系統(tǒng)軟件調(diào)試
該設(shè)計(jì)中，在FPGA內(nèi)用AHDL硬件編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了軟件設(shè)計(jì)部分，主要分為兩部分：一是對(duì)ADF4111寄存器的配置；二是實(shí)現(xiàn)按鍵對(duì)鎖相頻率升高和降低的要求。該設(shè)計(jì)中，利用數(shù)字示波器的觸發(fā)采樣功能來(lái)捕獲FPGA配置ADF4111寄存器的各個(gè)管腳的時(shí)序邏輯。
ADF4111需要配置的寄存器為3個(gè)24 b的寄存器，在Altera公司的QuartusⅡ平臺(tái)上用AHDL進(jìn)行編程配置的仿真時(shí)序如圖6所示。其中，R=40，A=6，B=8，P=8。

ADF4111有一個(gè)復(fù)用輸出管腳(muxout)，通過(guò)該管腳可以查看寄存器配置是否正確。設(shè)計(jì)中設(shè)置該引腳輸出為PLl鎖定指示，并連接到發(fā)光二極管。配置完后，若指示燈亮，則說(shuō)明配置正確，PLL鎖定在輸入時(shí)鐘上。調(diào)試中配置完ADF4111后，PLL成功鎖定設(shè)置的頻率上。

在整個(gè)設(shè)計(jì)和調(diào)試完成之后，用頻譜儀對(duì)數(shù)字鎖相式頻率源輸出頻率進(jìn)行了測(cè)試，圖7為70 MHz輸出時(shí)的頻譜圖，可以看出，頻率源輸出穩(wěn)定。需要注意的是，截圖顯示的本振輸出功率為-23．77 dBm，這是由于對(duì)本振輸出進(jìn)行測(cè)量時(shí)采用的探頭有損耗，經(jīng)測(cè)量約有33 dB的損耗，故本振輸出的實(shí)際功率為9 dBm，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)
本文采用FPGA與頻率綜合器ADF4111相結(jié)合的方法進(jìn)行了數(shù)字鎖相式頻率源的設(shè)計(jì)，在FPGA內(nèi)用AHDL硬件描述語(yǔ)言編寫頻率綜合器需要的頻率控制字程序，產(chǎn)生范圍為70～90 MHz的高精度頻率，頻率的步進(jìn)采用按鍵控制的方法，步進(jìn)的間隔為1 MHz，并通過(guò)數(shù)碼顯示管將鎖定后的頻率值顯示出來(lái)。完成了PCB板制作，進(jìn)行了硬件和軟件調(diào)試。通過(guò)ADF4111的復(fù)用輸出管腳(Muxout)看到PLL成功鎖定設(shè)置的頻率上，并用頻譜儀測(cè)量了產(chǎn)生的頻率，輸出頻率穩(wěn)定，精度高，功率符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。實(shí)現(xiàn)了PLL輸出頻率的步進(jìn)，間隔為1 MHz。并在數(shù)碼管上將鎖定后的頻率值顯示出來(lái)。
在該系統(tǒng)中，由于ADF4111的控制字寄存器的控制字是通過(guò)FPGA寫入的。所以可以通過(guò)軟件設(shè)計(jì)的方法，改變寫入的控制字來(lái)實(shí)現(xiàn)不同頻率的本振信號(hào)輸出，使鎖相環(huán)具有低相位噪聲，低雜散度。快速鎖定的特點(diǎn)，電路簡(jiǎn)單，易于調(diào)試。采用這種方法能可根據(jù)實(shí)際工程需要改變輸出信號(hào)的頻率。步進(jìn)間隔以及功率，使該類型電路設(shè)計(jì)能廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信設(shè)備中，為設(shè)備的中頻和射頻電路提供高質(zhì)量的本振。