用于高频接收器和发射器的锁相环-第三部分

　　在使用双模预分频器时，必须考虑N的最低值和最高值。这里，我们真正想要的是可以按离散整数步长更改N的范围。 考虑表达式N = A + BP。 为确保N有连续的整数间距，A必须在0至(P – 1)之间。 这样，每当B递增时，就有充足的分辨率来填充BP 和(B + 1)P之间的所有整数值。就如我们针对双模预分频器提到的那样，B必须大于或等于A，双模预分频器才能正常工作。 基于此，我们可以说，若要按离散整数步长递增，最小分频比为：

　　NMIN = (Bmin × P) + Amin

　　NMIN = (Bmin × P) + Amin

　　= ((P – 1) × P) + 0

　　= ((P – 1) × P) + 0

　　= P2 – P

　　= P2 – P

　　N 的最高值来自

　　NMAX = (Bmax × P) + Amax

　　NMAX = (Bmax × P) + Amax

　　本例中，Amax 和Bmax 仅仅取决于A和B计数器的大小。

　　接下来，我们将给出一个采用ADF4111的例子。

　　我们假设，通过编程将预分频器的分频比设为32/33。

　　A计数器： 6位意味着，A可能为26 – 1 = 63

　　B计数器： 13位意味着，B可能为213 – 1 = 8191

　　NMIN = P2 – P = 992

　　NMIN = P2 – P = 992

　　NMAX = (Bmax × P) + Amax

　　NMAX = (Bmax × P) + Amax

　　= (8191 × 32) + 63

　　= 262175

　　ADF4110系列

　　前面几节讨论的构建模块在来自ADI公司的新型整数N频率合成器系列中均有使用。 ADF4110系列频率合成器由单个器件构成，ADF4210系列由双通道版本构成。 ADF4110的框图如下所示。 其中含有上面描述的参考计数器、双模预分频器、N计数器和PFD模块。

　　小数N频率合成器s*

　　许多新兴无线通信系统都要求本振(LO)具有更快的切换能力和更低相位噪声。 整数N频率合成器要求参考频率等于通道间距。 该值可能非常低，意味着高N。该高N会产生相应较高的相位噪声。 低参考频率会限制PLL锁定时间。 小数N合成是在PLL中同时实现低相位噪声和快速锁定时间的一种方式。

　　这种技术最初出现在20世纪70年代初。 早期工作主要由惠普公司和Racal公司完成。 该技术最初称为“digiphase”，但后来被广泛称为小数N。

　　在标准频率合成器中，只能用一个整数除以RF信号。 这就需要使用一个相对较低的参考频率(取决于系统通道间距)，并在反馈中导致高N值。 这两个事实都对系统建立时间和系统相位噪声有着重要影响。 低参考频率意味着较长的建立时间，高N值意味着较大的相位噪声。

　　图7. ADF4110系列的框图。

　　*笔者借此机会向麦格劳-希尔公司(The McGraw-Hill Companies)表示谢意，感谢其许可使用本节第4条参考文献中提到的版权材料。

　　如果反馈中可能出现除数为小数的情况，则可以使用较高的参考频率，同时实现通道间距目标。 小数越小，则意味着相位噪声越低。

　　事实上，通过交替除以两个整数，可以实现在较长时间内用小数除(通过先后除以2和3可以除以2.5)。

　　那么，如何除以X或(X + 1)(假设小数在这两个值之间)? 数值的小数部分可以按参考频率速率累加。

　　图8. 小数N频率合成器。

　　然后，每当累加器溢出时，就可以用该信号来更改N分频比。 在图8中，这是通过移除馈入N计数器的一个脉冲来实现的。 实际上，每当累加器溢出时，结果会使分频比加1。 另外，F寄存器中的数值越大，累加器溢出次数越多，以较大数值为除数的次数也就越多。 这正是电路的目的所在。 但会增加一些并发症。 从N分频电路馈入鉴相器的信号在实时表现上并不均匀。 相反，其调制速率取决于参考频率和编程小数。 结果又调制鉴相器输出，并进入VCO输入端。 最后，在VCO输出端会出现较多的杂散内容。 目前业界正在努力解决这些杂散问题。 一种方法是采用DAC，如图8所示。

　　目前为止，单芯片小数N频率合成器仍然未能达到预期，但最终可以实现的效益意味着，其发展正在快马加鞭地进行。

　　VCO制造商小结

　　在过去5年中，随着无线通信的爆炸式增长，对频率合成器、VCO等产品的需求也出现了大幅增长。 有意思的是，到目前为止，为市场提供服务的制造商分为泾渭分明的两个阵营。 以下列出了VCO领域的部分制造商。 列表并未穷尽所有制造商，只是让读者获得对一些主要参与者的认识。

　　VCOs

　　VCO

　　Murata Murata提供3-V和5-V器件。 VCO主要是面向无线手机和基站的窄带。 频率取决于无线频率标准。

　　Vari-L Vari-L服务的市场与Murata相同。 提供3-V和5-V器件。

　　Alps Alps为无线手机和基站制造VCO。

　　Mini-Circuits Mini-Circuits同时提供窄带和宽带VCO。

　　Z-Comm Z-Communications同时提供宽带和窄带VCO。 宽带VCO一般有一个倍频程调谐范围(比如，1 GHz至2 GHz)，工作电压最高为20 V，采用表贴式封装。

　　Micronetics Micronetics同时提供窄带和宽带VCO。 其优势更多地体现在宽带产品领域，其调谐范围可从一个倍频程到1200 MHz。 超过这些输出频率时，范围有所下降。

　　ADI频率合成器系列

　　下表列出了ADF4xxx频率合成器系列的未来成员， 其中包括单通道和双通道器件，以及整数N和小数N器件。

　　致谢

　　ADF4xxx系列频率合成器在爱尔兰利默里克的ADI工厂中设计。 产品线团队包括： Mike Tuthill、Leo McHugh、Bill Hunt、Mike Keaveney、Brendan Daly、Paul O’Brien、Paul Mallon、Ian Collins、Sinead O’Keefe、Liam McCann、Patrick Walsh、Cristoir O’Reilly、Paul Laven、Samuel Landete、Niall Kearney和Mike Curtin。 团队希望借此机会向ADI公司英国肯特分公司的Jon Strange和Ashish Shah，以及ADI公司西北实验室(美国俄勒冈州比佛顿)的Fred Weiss致以诚挚的谢意，感谢他们提出的宝贵意见。

　　参考文献

　　1. Mini-Circuits Corporation, VCO Designer’s Handbook, 1996.

　　Mini-Circuits公司，VCO Designer’s Handbook(VCO设计师手册)，1996年。

　　2. L.W. Couch, Digital and Analog Communications Systems, Macmillan Publishing Company, New York, 1990.

　　L.W. Couch，Digital and Analog Communications Systems(数字与模拟通信系统)，Macmillan Publishing Company，New York，1990年。

　　3. P. Vizmuller, RF Design Guide, Artech House, 1995.

　　P. Vizmuller，RF Design Guide(RF设计指南)，Artech House，1995年。

　　4. R.L. Best, Phase Locked Loops: Design, Simulation and Applications, 3rd Edition, McGraw-Hill, 1997.

　　R.L. Best，Phase Locked Loops: Design, Simulation and Applications(锁相环：设计、仿真与应用)，第3版，McGraw-Hill，1997年。

　　Device

　　器件 Integer-N

　　整数N

　　Frequency Range

　　频率范围 Fractional-N

　　小数N

　　Frequency Range

　　频率范围 Single/Dual

　　单通道/双通道 Pin Count

　　引脚数 Second Source

　　第二货源

　　ADF4110

　　ADF4110 ≤550 MHz

　　≤550 MHz Single

　　单通道 16

　　ADF4111

　　ADF4111 ≤1.2 GHz

　　≤1.2 GHz Single

　　单通道 16

　　ADF4112

　　ADF4112 ≤3.0 GHz

　　≤3.0 GHz Single

　　单通道 16

　　ADF4113

　　ADF4113 ≤3.8 GHz

　　≤3.8 GHz Single

　　单通道 16

　　ADF4116

　　ADF4116 ≤550 MHz

　　≤550 MHz Single

　　单通道 16LMX2306

　　LMX2306

　　ADF4117

　　ADF4117 ≤1.2 GHz

　　≤1.2 GHz Single

　　单通道 16LMX2316

　　LMX2316

　　ADF4118

　　ADF4118 ≤3.0 GHz

　　≤3.0 GHz Single

　　单通道 16LMX2326

　　LMX2326

　　ADF4210

　　ADF4210 ≤510 MHz/≤1.2 GHz

　　≤510 MHz/≤1.2 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4211

　　ADF4211 ≤510 MHz/≤2.0 GHz

　　≤510 MHz/≤2.0 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4212

　　ADF4212 ≤510 MHz/≤3.0 GHz

　　≤510 MHz/≤3.0 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4213

　　ADF4213 ≤1.0 GHz/≤2.5 GHz

　　≤1.0 GHz/≤2.5 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4216

　　ADF4216 ≤510 MHz/≤1.2 GHz

　　≤510 MHz/≤1.2 GHz Dual

　　双通道 20LMX2332L

　　LMX2332L

　　ADF4217

　　ADF4217 ≤510 MHz/≤2.0 GHz

　　≤510 MHz/≤2.0 GHz Dual

　　双通道 20LMX2331L

　　LMX2331L

　　ADF4218

　　ADF4218 ≤510 MHz/≤2.5 GHz

　　≤510 MHz/≤2.5 GHz Dual

　　双通道 20LMX2330L

　　LMX2330L

　　ADF4206

　　ADF4206 ≤500 MHz/≤500 MHz

　　≤500 MHz/≤500 MHz Dual

　　双通道 16LMX2337

　　LMX2337

　　ADF4207

　　ADF4207 ≤1.1 GHz/≤1.1 GHz

　　≤1.1 GHz/≤1.1 GHz Dual

　　双通道 16LMX2335

　　LMX2335

　　ADF4208

　　ADF4208 ≤1.1 GHz/≤2.0 GHz

　　≤1.1 GHz/≤2.0 GHz Dual

　　双通道 20LMX2336

　　LMX2336

　　ADF4150

　　ADF4150 ≤550 MHz

　　≤550 MHz Single

　　单通道 16

　　ADF4151

　　ADF4151 ≤1.2 GHz

　　≤1.2 GHz Single

　　单通道 16

　　ADF4152

　　ADF4152 ≤3.0 GHz

　　≤3.0 GHz Single

　　单通道 16

　　ADF4156

　　ADF4156 ≤550 MHz

　　≤550 MHz Single

　　单通道 20

　　ADF4157

　　ADF4157 ≤1.2 GHz

　　≤1.2 GHz Single

　　单通道 20

　　ADF4158

　　ADF4158 ≤3.0 GHz

　　≤3.0 GHz Single

　　单通道 20

　　ADF4250

　　ADF4250 ≤550 MHz

　　≤550 MHz ≤1.2 GHz

　　≤1.2 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4251

　　ADF4251 ≤550 MHz

　　≤550 MHz ≤2.0 GHz

　　≤2.0 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4252

　　ADF4252 ≤1.0 GHz

　　≤1.0 GHz ≤3.0 GHz

　　≤3.0 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4256

　　ADF4256 ≤550 MHz/≤1.2 GHz

　　≤550 MHz/≤1.2 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4257

　　ADF4257 ≤550 MHz/≤2.0 GHz

　　≤550 MHz/≤2.0 GHz Dual

　　双通道 20

　　ADF4258

　　ADF4258 ≤1.0 GHz/≤3.0 GHz

　　≤1.0 GHz/≤3.0 GHz Dual

　　双通道 20

　　All brand or product names mentioned are trademarks or registered trademarks of their respective holders.

　　文中提及的所有品牌或产品名称均属各自所有人的商标或注册商标。

　　Analog Dialogue 33-7 (© 1999 Analog Devices) 5

　　《模拟对话》33-7 (© 1999 Analog Devices)