快速跳频锁相环芯片ADF4193在工程实践中的应用

摘要

ADF4193作为一款频率综合器，主要在无线接收和发射单元中作为上变频或者下变频模块的本地振荡器使用。它的重点是环路带宽开关技术确保了在某些应用中调频时间对于时隙间隔的要求，减少了电路的成本、复杂程度以及电路板面积和电磁兼容等问题。本文实现了一个基于ADF4193的锁相环电路，目的在于输出频率在1640～1900Mhz的射频信号，并完成30us内的快速跳频。
　　在电路设计方面，首先根据指定的指标比如输出频率、功率、相位噪声、跳频时间等来进行VCO和滤波器的选择。再根据选择的有源器件确定电源方案，并进行电源芯片的选取和设计。最后根据相关的环路滤波器仿真软件、配置字模拟软件等工具进行环路滤波器的设计和配置程序的编写。
　　器件选择好后通过EDA工具（这里主要是用了CADENCE ALLEGRO）来进行原理图的绘制，确保电气连接的正确可靠。再根据原理图进行PCB的布局和走线。PCB完成后拿到制版厂进行电路板的制作，并开展元器件的贴装工作。
　　电路板的实物完成后，利用实验仪表进行相关指标的测试，没有达到预计要求的指标通过综合分析找到原因差别，并进行调试和优化工作，通过调试环路滤波器带宽、衰减器衰减量、输入输出匹配等参数使电路性能达到最优。
　　本文最终完成了一个快速跳频的锁相环电路的设计和调试工作，在确保信号的稳定度和相位噪声的前提下，实现了频率的快速跳变，减小了跳频时间。并根据相关软件的仿真和调试结果，对过程中出现的问题进行了总结和分析。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 锁相环的原理

1．1．1 锁相环概念和基本结构

1．1．2 鉴频鉴相器(PFD)

1．1．3 预分频器

1．1．4 振荡器／相位噪声

1．1．5 小数N分频锁相环

1．2 锁相环的历史背景及研究现状

1．2．1 锁相环发展的历史背景

1．2．2 锁相环国内外研究现状

1．3 论文研究内容及意义

1．4 论文组织结构

第二章 频率合成器硬件电路设计总体规划

2．1 整体规划及方案选择

2．2 设计电路模块划分

2．2．1 电源电路模块部分

2．2．2 锁相环电路模块部分

2．2．3 SPI串口通信模块和外部低通滤波器等外围电路部分

第三章 各电路模块设计思路及器件选型

3．1 锁相环模块的重要指标和设计思想

3．2．2 ADF4193基本功能框图

3．2．3 各引脚编号及定义

3．2．4 ADF4193基本电参数

3．2．5 ADF4193内部主要电路功能简述

3．3 其他关键器件的选型

3．3．1 VCO器件的设计选型

3．3．2 环路滤波器的参数选择

3．3．3 电源模块的选型

3．3．4 SPI串口通信部分设计思路和器件选型

3．3．5 输出信号的滤波器的选型

第四章 ADF4193锁相环电路原理图和PCB的绘制

4．1 ADF4193外围电路原理图实现

4．1．1 原理图及PCB绘制工具CadenceAllegro 16．3简介

4．1．2 整体原理图概述

4．1．3 ADF4193外围电路实现

4．1．4 电源电路设计

4．1．5 SPI数字电路设计

4．2 与原理图相关的PCB板实现

4．3 相关软件程序配置的实现

第五章 实际成品测试和数据分析

5．1 实际电路

5．2 电路调试主要过程

5．3 性能参数的测试

5．4 测试数据及调试分析

5．5 待改进问题及总结展望

致谢

参考文献