基于ADF4106的锁相环频率器研究与设计

　　引言

　　频率合成器［1-2］的功能就是给收发机中的变频电路提供频率可编程的本地载波信号，是无线收发机的核心模块之一，其性能对通信系统的通信质量具有重大影响。目前频率合成器主要有直接模拟频率合成技术 （DS）、锁相环频率合成技术（PLL）、直接数字频率合成技术（DDS）、混合频率合成技术四种实现方式，其中锁相环频率合成器是射频电路中最常使用的一种结构，相比于其他几种结构，PLL结构能够在有限的功耗限制下合成高性能的载波信号。本文基于锁相环芯片ADF4106设计了一种数字锁相环频率合成器，具有超宽的带宽、较好的噪声特性、快速锁定时间，以及功耗低和体积小等特点，从而被广泛应用于无线通信系统中。

　　1 锁相环频率合成器的基本工作原理

　　锁相环（PLL）是一个相位误差控制系统，通过将输入信号与压控振荡器（VCO）输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压经处理后去调整压控振荡器的相位。当环路锁定时，输入信号与压控振荡器输出信号频差为零，相位差不再随时间变化，此时误差控制电压为一固定值，压控振荡器输出频率与输入信号频率相等，即fout=（N/R）*fin。锁相环基本原理框图如图1所示。

　　锁相环主要结构由VCO、鉴相器（PFD）、分频器和环路滤波器（LPF）组成。其中，PFD主要功能是进行相位比较的，它把VCO输出信号N分频后与输入频率R分频后进行比较，产生误差控制电压。LPF的作用是滤除误差电压中的高频成分和噪声，以保证环路所要求的性能，提高系统的稳定性。VCO受控制电压的控制，使其输出频率向参考信号的频率靠近，两者频率之差越来越小，直至消除频差而相位同步实现锁定。在实际设计中，可以通过程序改变分频比R、 N，从而获得需要的稳定输出频率。

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