基于ADF4360-0的微波扫频信号发生器设计

1、引言

　 扫频信号发生器能产生频率随时间作均匀变化、等幅的正弦信号作为被测网络的测试信号[1]。当等幅扫频信号加于被测网络或系统时,网络或系统的输出幅度将按自身的幅频特性变化。从而,能够测出被测网络或系统的幅频特性。

　　传统的扫频信号源用分立元件实现。例如:在LC振荡器中采用压控变容二极管、在RC振荡器中采用压控电阻实现对振荡频率的控制。这类电路都存在控制精度低、频率稳定性差的缺点。随着集成压控振荡器(VCO)的出现,窄带扫频信号源通常采用图1所示方案[2]。

　　VCO是电路中的核心器件,输出方波信号,用低通滤波器(LP)提取其基波作为所需正弦波扫频信号。VCO的输出频率由外部定时元件R、C控制,并由D/A转换器输出的直流电压进行小范围调整,单片机通过数字量控制D/A转换器输出的模拟电压,实现对输出频率的控制。该电路的输出频率受VCO定时元件的精度、热稳定性以及电源电压稳定性影响较大,即使可以通过反馈通道进行调整,也无法很好地保证输出频率的精度。除了精度达不到要求外，上面电路频率只能达到K数量级，很难满足微波的要求。为了产生3GHz微波信号，本设计采用了ADI公司的ADF4360-0芯片,并用ADI公司的ADSPBF533平台对其实施控制,最终用在某微波传感器中。

图1 用压控振荡器VCO实现的窄带扫频信号发生器框图

2、ADF4360-0芯片性能分析[3]

　　ADF4360-0是一款高集成度N个合成器集成VCO芯片，主要由数字鉴相器、电荷泵、R分频器、A, B计数器及双模前置P/P+1分频器等组成。数字鉴相器对R计数器与N计数器的输出信号进行相位比较，得到一个误差电压。14bit可编程参考R分频器对外部晶振分频后得到参考频率。该器件可以通过可编程6位A计数器、13位B计数器及双模前置分频器(P/P+1)来共同完成主分频比N(N=BP+A)。因此,设计时只需外加环路滤波器,并选择合适的参考值,即可获得稳定的频率输出,其输出频率为: