姜浩

【摘要】 設(shè)計(jì)基于ADF4350的信號(hào)源，系統(tǒng)由上位機(jī)發(fā)送串口指令至STM32單片機(jī)，單片機(jī)通過三線式串行接口（SPI）配置R0-R5寄存器，改變ADF4350輸出不同頻點(diǎn)。芯片的模擬和數(shù)字鎖定引腳，可用于檢測PLL的鎖定情況。

【關(guān)鍵字】 ADF4350 單片機(jī) 信號(hào)源 集成VCO

一、前言

實(shí)際的信號(hào)源設(shè)計(jì)中，采用直接數(shù)字頻率合成器（DDFS），信號(hào)源的頻點(diǎn)切換迅速，頻率分辨率極高，但其輸出頻率較低，相噪及雜散較高。FPGA與高速DAC結(jié)合制作信號(hào)源，F(xiàn)PGA調(diào)用DDS IP核的形式，產(chǎn)生高速變化的數(shù)據(jù)至DAC，通過對(duì)DAC的配置，產(chǎn)生正弦的階梯波，最后經(jīng)低通濾器的平滑處理，得到所需頻率的波形，可完成頻率輸出，通過這種方式，可產(chǎn)生較高的輸出頻率，但設(shè)計(jì)成本較高。因此設(shè)計(jì)基于基于ADF4350的信號(hào)源，輸出信號(hào)頻率范圍較寬、相位噪聲低、設(shè)計(jì)成本低廉。

二、系統(tǒng)方案描述

系統(tǒng)由上位機(jī)控制信號(hào)源頻率輸出，通過通用異步收發(fā)傳輸器（UART）發(fā)送ADF4350的頻率配置指令，STM32將串口協(xié)議解析，以SPI的形式將配置指令發(fā)送至ADF4350，實(shí)現(xiàn)波形輸出。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì)器件的直觀控制，上位機(jī)串口指令的發(fā)送，簡化電路結(jié)構(gòu)，便于人機(jī)交互。

三、ADF4350的功能描述

外部參考時(shí)鐘輸出后，通過寄存器至R分頻器輸出，ADF4350內(nèi)部鑒頻鑒相器（PFD）將R分頻器輸入作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，同時(shí)接受N計(jì)數(shù)器輸入，產(chǎn)生與兩者相位、頻率差成比例的輸出CPout，CPout與VTUNE構(gòu)成環(huán)路濾波，將信息反饋至VCO CORE，作為N計(jì)數(shù)器輸出參考，以此反復(fù)，直至RF差分信號(hào)穩(wěn)定輸出。器件LD引腳作為硬件鎖定檢測輸出引腳，硬件上將其連接LED指示燈，便于觀察器件鎖定情況。MUXOUT引腳為多路復(fù)用引腳，通過編程控制，可作為外部MCU訪問器件的鎖定檢測、經(jīng)過縮放的RF或基準(zhǔn)頻率。ADF4350的功能框圖如圖所示3-1所示：

四、系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于ADF4350配置部分。上位機(jī)通信由用戶發(fā)送控制指令至STM32。STM32依次將控制指令，以SPI串行通信形式，發(fā)送至ADF4350后完成配置過程?？刂茣r(shí)序圖如圖4-1所示：

數(shù)據(jù)在每個(gè)時(shí)鐘的上升沿逐個(gè)輸入至32位的移位寄存器。在LE上升沿?cái)?shù)據(jù)從移位寄存器傳至目標(biāo)寄存器（R0-R5）。R0根據(jù)輸出參考時(shí)鐘，可配置需要的輸出頻率控制碼。R1寄存器中預(yù)分頻器用于ADF4350在3GHz以上的工作頻率，設(shè)置P為8/9。R2寄存器中可設(shè)置芯片的噪聲模式，為獲得最佳的噪聲性能，可選用最低噪聲設(shè)置。R2寄存器通過[DB28：DB26]可配置MUXOUT復(fù)用器為器件鎖定標(biāo)志反饋至STM32，便于獲取當(dāng)前的鎖定情況。R2寄存器完成了輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘作為內(nèi)部鑒頻鑒相器（PFD）基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入（R分頻器輸出）的配置。R3寄存器設(shè)置[DB18]，可縮短頻率鎖定時(shí)間，R4寄存器可選擇信號(hào)有VCO直接輸出或經(jīng)分頻器輸出（137.5MHz-4.4GHz）?？蓪?duì)RF輸出功率值進(jìn)行設(shè)置。R5寄存器主要控制鎖定檢測引腳的工作方式。

五、總結(jié)

盡管ADF3450在鎖定時(shí)間、調(diào)頻時(shí)間間隔、頻率步進(jìn)存在不足。但其實(shí)現(xiàn)了較大帶寬的頻率輸出，無需分段處理，設(shè)計(jì)成本低。通過上位機(jī)與STM32的預(yù)先配置，使得ADF4350的配置更加直觀，人機(jī)互動(dòng)良好。通過上位機(jī)的簡單指令控制，可實(shí)現(xiàn)單頻點(diǎn)的信號(hào)輸出，對(duì)掃頻儀的擴(kuò)展應(yīng)用提供良好基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 蔡榮海， 萬力勱， 劉紅，等. 基于直接數(shù)字合成技術(shù)的多普勒頻率模擬方法[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào)， 2005， 26（6）：647-649.

[2] 單月忠， 劉太君， 葉焱，等. 基于ADF4351的頻率源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 無線電通信技術(shù)， 2014， 40（6）：85-88.

[3] 高衛(wèi)東， 尹學(xué)忠， 儲(chǔ)飛黃. AD9850 DDS芯片信號(hào)源的研制[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2000， 19（5）：92-95.

[4] 孫超， 林占江. 基于DDS的雷達(dá)任意波形信號(hào)源的研究[J]. 電子測量與儀器學(xué)報(bào)， 2008， 22（2）：31-36.

[5] 姜田華. 實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成器的三種技術(shù)方案[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用， 2004， 30（3）：1-3.