基于AD9898的UHF波段频率合成器设计

作者：时间：2010-09-15 来源：网络收藏

控制AD9858主要使用C8051F020的特殊功能寄存器SFR、FIASH和外部存储器接口EMIF。其中SFR提供对CIP-51的资源和外设的控制以及CIP -51与这些资源和外设之间的数据交换；FLASH是C8052F020的内部存储器，可通过JTAG接口对其编程；外部存储器接口EMIF则御用访问片外存储器。配置EMIF的流程如下：
(1)将EMIF选到低端口(P3，P2，Pl，P0)或高端口(P7，P6，P5，P4)；
(2)选择复用或非复用方式；
(3)选择存储器模式(只用片内，只用片外；不带块选择分片、带块选择分片等)；
(4)设置与片外存储器的时序；
(5)选择相关端口的输出方式(寄存器PnMDOUT和P740UT)。
2．2 AD9858的基本原理和性能
DDS是基于查找表的数字频率发生器。DDS器件工作时，其频率控制字K在每一个时钟周期内，其余相位累加器累加一次，而得到的相位值
(O～2π)在每一个时钟周期内则以二进制码的形式去寻址正弦查询表ROM，并将相位信息转变成相应的数字化正弦幅度值，ROM输出的数字化波
形经数模转换器(DAC)后，用于实现数字化信号到模拟信号的转变，最后，DAC输出的阶梯序列波再通过低通滤波器(LPF)平滑后，就可得到一个纯净的正弦信号。
AD9858的10位数模转换器可以工作到lGsps，并能够产生高达450MHz的频率阶变模拟输出正弦波，同时具有快速调频和细微的频率分辨率(32位频率分辨率)。AD9858内部有集成的电荷泵(CP)和相位检测器(PFD)，可以将高速DDS和锁相环(PLL结合使用)在片内模拟混频，也可以使DDS、PLL和混频器结合使用。
AD9858有单音和扫频两种工作模式。在单音模式下。AD9858可产生由内部寄存器FTW控制的单频输出信号。输出频率与系统时钟的关系可由如下公式确定：

对于AD9858，N=32。可见其频率可以通过改变FTW任意改变，也可以通过外部引脚来选择提前设定在4个存储在寄存器上的频率值来实现
快速跳频。
而在扫频模式下，用户需要通过频率控制字(FTW)、频率转换控制字(DFTW)、频率斜率控制字(DFRRW)来设定频率的扫频初始值、频率步
进值和频率步进时间，从而实现扫频。
在设计DDS时需要仔细考虑输入和输出的频段：当输出频率靠近fc／n(其中n=3，4，5，6，7；fc为DDS的时钟频率)时，差频信号产生的杂散离输出频率很近，以至于无法使用滤波器器滤除，这种窄带杂散经过倍频还会继续恶化，严重恶化杂散性能，所以，设计时不能使用DDS输出频段靠近和跨越fc／n的频点(其中n=3，4，5，6，7)。本系统中DDS的输入频率为1GHz。因此输出频段为50～100 MHz。这样，输出频道附近就不会出现大的杂散。
2．3 PLL模块设计
PLL模块包括ADF4113和输出带宽为1～2 GHz压控振荡器。ADF4113的内部结构如图3所示，它由低噪声数字鉴相器、高精度电荷泵、可编程参考分频器(R分频器)、可编程A，B计数器以及双模分频器P／P+1组成。其中6位A计数器、13位B计数器与双模分频器共同组成了N分频器，分频比为N=BP+A。数字鉴相器用来对R计数器和N计数器的输出相位进行比较，然后输出一个与二者相位误差成正比的误差电压。该电压经外部滤波器滤波后可控制外接VCO，从而构成一个完整的频率合成器。其输出频率为：