基于CDCE949的可控频率源设计与实现

摘要：针对频率源远程控制难问题，介绍了一种可由单片机控制的频率合成芯片CDCE949。其中频率的变化是通过单片机运用IIC总线技术将控制数据发送到CDCE949的控制寄存器内，从而合成相应的频率值。设备具有输出频率切换快速、频率分辨率和稳定度高等性能，能较好地满足远程控制频率源的需要。
关键词：频率源；CDCE949；IIC；控制寄存器

调频发射机发射频率的改变大都是通过调节压控振荡器(VCO)来实现的。为实现调频发射机的远程控制化、频率的变化由微控制器来决定。系统采用频率点对点广播，而通过控制VCO的变化来改变频率不够灵活。通过本振信号源和基带信号混频来实现音频信号的调制和发射，这样设计一款可由单片机控制的频率源就成为可控调频发射系统的核心技术。
频率合成芯片CDCE949正能满足可控频率源的参数和性能，本文用单片机的两线串行接口(TWI)向CDCE949的控制寄存器写内容，来对输出频率进行控制。

1 频率合成技术及主要技术指标
1．1 频率合成技术
频率合成是指由一个或多个频率稳定度和精确度很高的参考信号源通过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。基于此原理制成的频率源为频率合成器。
1．2 频率合成技术的主要技术指标
频率合成器的性能需要一系列指标来表征，但由于不同用途的合成器性能差异较大，故难以给出完整的指标系列。这里只给出一些基本的技术指标：
1)频率范围频率合成器输出最低频率fonmin，和输出最高频率fonmax之间的变化范围。也常用相对带宽△f来衡量频率范围。

2)频率分辨率频率合成器输出的两相邻频率点之间的间隔，不同用途的频率合成器对频率分辨率的要求相差很大。
3)频率切换时间 从发出频率切换的指令开始，到频率切换完成，并进入允许的相位误差范围所需要的时间。它与频率合成的方式密切相关。
4)谐波抑制和杂散抑制 谐波抑制是指载波整数倍频率处单根谱线的功率与载波功率之比，而杂散抑制指与载波频率成非谐波关系的离散谱功率与载波功率之比，它们表征了频率源输出谱的纯度频率源中的谐波和杂散主要由频率源中的非线性元件产生，也有频率源内外干扰的影响，还与频率合成的方式有关。
5)频率稳定度指在规定的时间问隔内，频率合成器输出频率偏离标定值的数值，它分长期、短期和瞬间稳定度3种。
6)调制性能指频率合成器的输出是否具有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)等功能。

2 设备的硬件组成
2．1 频率合成设备组成
单片机与CDCE949的简单连接图如图1所示。利用单片机TWI的SCL、SDA两根双向总线与CDCE949按照IIC总线协议进行通信。单片机采用3．3 V供电，CDCE949用3．3 V和1．8 V供电，晶振源选用27 MHz，在制版布线过程中注意要尽量将晶振靠近芯片，这样能够保证芯片稳定工作，输出的频率浮动噪声小。

2．2 Atmega128单片机简介
Atmega128单片机是一款基于AVR内核的，采用RISC结构的增强型低功耗CMOS 8位微控制器。它的大部分指令在一个时钟周期内完成，因此具有1 MIPS／MHz的数据吞吐率。其拥有优化的功率消耗结构，在功耗相对较少的情况下可以进行复杂的处理。
2．3 频率合成器CDCE949
CDCE949是基于PLL模式的频率合成芯片，它具有价格低廉、性能高、可靠性好等优点，还有4组可编程的乘法器和除法器，可以能够仅凭一个信号源产生9路输出，而且每路输出可以通过设置4组PLL在线编程，频率高达230 MHz。
输入信号可以是晶体时钟输入，或是LVCMOS时钟信号。如果外接晶体时钟信号加一负载电容在大多数应用上都是很适合的，负载电容可以选择0～20 pF。外接压控振荡器输入调制信号，也可以输出外部控制信号也就是脉宽调制信号。