ADF4108有一个简单的SPI可兼容串联读写接口,CLK、DATA和LE可控制数据传输,当LE(latch enable)为高电平时,在CLK的每个上升沿,已锁入输入内存的24 位数将被送入合适的缓存器。该系统工作速度是纳秒级。这比有几百微秒的锁定时间的典型系统更能满足要求,从而提高了锁相环的锁定速度。本设计采用CPLD进行控制,CPLD芯片中XC95288XL最快工作时间为10ns,并且具有较多的宏单元,可以快速实现对ADF4108芯片的串口控制。混频器选用成都亚光的HSPK68C,压控振荡器选用十三所的HE832K1,输入采用进口的100MHz晶振,其相位噪声可达-155dBc/Hz/kHz,100MHz的晶振经过二功分后,一路信号给梳谱发生器倍频使其产生C波段信号,另外一路送ADF4108作为参考源频率。该方案的具体电原理图见图5。
使用ADI公司提供的专门针对4000系列的锁相环芯片的仿真软件ADI SimPLL,可对ADF4108器件进行仿真。该软件本身提供有多种类型的环路滤波器,用户可根据需要选择滤波器,本设计为了不引入有源器件的电源噪声,选用三阶无源低通滤波器,输入所选定的VCO特性参数,这样,软件可自动计算出环路的各个参数以及相位噪声、锁定时间等。图6 是最终的仿真波形,由图6 可见该方案设计的X波段频率合成器在10GHz的输出频率上相位噪声只有-105dBc/Hz/kHz,且入锁时间只有2.5ms。
结语
由ADF4108芯片构成的X波段频率合成器具有电路简单、功耗低、工作带宽大、相位噪声低及控制灵活等优点,搭配不同的外围电路就可形成不同频段的频率合成器,在无线通信、电子侦查和雷达等系统中具有明显的优势。