基于ADF4360-0的微波掃頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、引言

　 掃頻信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生頻率隨時(shí)間作均勻變化、等幅的正弦信號(hào)作為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試信號(hào)[1]。當(dāng)?shù)确?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/掃頻信號(hào)">掃頻信號(hào)加于被測(cè)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)時(shí),網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)的輸出幅度將按自身的幅頻特性變化。從而,能夠測(cè)出被測(cè)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)的幅頻特性。

　　傳統(tǒng)的掃頻信號(hào)源用分立元件實(shí)現(xiàn)。例如:在LC振蕩器中采用壓控變?nèi)荻O管、在RC振蕩器中采用壓控電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩頻率的控制。這類電路都存在控制精度低、頻率穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。隨著集成壓控振蕩器(VCO)的出現(xiàn),窄帶掃頻信號(hào)源通常采用圖1所示方案[2]。

　　VCO是電路中的核心器件,輸出方波信號(hào),用低通濾波器(LP)提取其基波作為所需正弦波掃頻信號(hào)。VCO的輸出頻率由外部定時(shí)元件R、C控制,并由D/A轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓進(jìn)行小范圍調(diào)整,單片機(jī)通過(guò)數(shù)字量控制D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出頻率的控制。該電路的輸出頻率受VCO定時(shí)元件的精度、熱穩(wěn)定性以及電源電壓穩(wěn)定性影響較大,即使可以通過(guò)反饋通道進(jìn)行調(diào)整,也無(wú)法很好地保證輸出頻率的精度。除了精度達(dá)不到要求外，上面電路頻率只能達(dá)到K數(shù)量級(jí)，很難滿足微波的要求。為了產(chǎn)生3GHz微波信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用了ADI公司的ADF4360-0芯片,并用ADI公司的ADSPBF533平臺(tái)對(duì)其實(shí)施控制,最終用在某微波傳感器中。

圖1 用壓控振蕩器VCO實(shí)現(xiàn)的窄帶掃頻信號(hào)發(fā)生器框圖

2、ADF4360-0芯片性能分析[3]

　　ADF4360-0是一款高集成度N個(gè)合成器集成VCO芯片，主要由數(shù)字鑒相器、電荷泵、R分頻器、A, B計(jì)數(shù)器及雙模前置P/P+1分頻器等組成。數(shù)字鑒相器對(duì)R計(jì)數(shù)器與N計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)進(jìn)行相位比較，得到一個(gè)誤差電壓。14bit可編程參考R分頻器對(duì)外部晶振分頻后得到參考頻率。該器件可以通過(guò)可編程6位A計(jì)數(shù)器、13位B計(jì)數(shù)器及雙模前置分頻器(P/P+1)來(lái)共同完成主分頻比N(N=BP+A)。因此,設(shè)計(jì)時(shí)只需外加環(huán)路濾波器,并選擇合適的參考值,即可獲得穩(wěn)定的頻率輸出,其輸出頻率為: