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频率合成器

基于DDS驱动PLL结构的宽带频率合成器设计

发布日期:2022-05-18 点击率:64

  结合数字式频率合成器(DDs)和集成锁相环(PLL)各自的优点,研制并设计了以DDS芯片AD9954和集成锁相芯片ADF4113构成的高分辨率、低杂散、宽频段频率合成器,并对该频率合成器进行了分析和仿真,从仿真和测试结果看,该频率合成器达到了设计目标。该频率合成器的输出频率范围为594~999MHz,频率步进为5Hz,相位噪声为-91dBc/

基于DDS驱动PLL结构的宽带频率合成器设计

  DDS的参考信号由晶振产生,其频率为fref。DDS输出的信号频率为fDDS,频率值由频率控制字(FTW)控制。锁相环(PLL)的参考信号由DDS的输出信号驱动。VCO的输出频率由PLL芯片的电荷泵(CP)输出,并通过低通滤波器(LPF)后控制。频率合成器的输出信号为VCO的输出信号。该频率合成器通过单片机提供控制信号,以改变DDS中FTW和PLL的分频比。

  VCO输出信号频率与DDS输出信号频率间的关系为:

基于DDS驱动PLL结构的宽带频率合成器设计

  而DDS的输出频率由频率控制字K控制,且有:

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  式中:M是DDS的相位累加器的位数;fref是DDS的内部时钟。这样,式(1)可以写成:

基于DDS驱动PLL结构的宽带频率合成器设计

  在图1所示的结构中,由于DDS模块具有较高的频率分辨率,所以从式(3)可以看出,理论上输出信号具有比传统结构更高的频率分辨率。设计中晶振频率为400MHz,PLL分频比为27。由式(3)计算可知,该频率源可以实现5Hz的频率分辨率。其中DDS的输出频率为22~37MHz,所以系统输出频率范围为594~999MHz,达到了设计要求。

  l.2电路实现

  对于DDS模块,采用了AD9954芯片产生低频参考信号。AD9954是ADI公司最新的AgiIeRF合成器,具有32位的频率控制字。在400MHz的时钟频率下,输出频率分辨率可以达到约4.7×10-5Hz,具有14位可编程移相单元。芯片采用了先进的:DDS技术,内部集成14位的高性能DAC。该DAC具备优秀的动态性能,相位噪声优于-120dBc/

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