了解MaximRF收发器中频率合成器的工作原理

星星科技指导员 2023-06-16 997

描述

应用笔记介绍了如何计算使用不同参考频率（即19.2MHz、20.72MHz等）的理想LO频率的适当整数和小数分频器值。它说明了Maxim的五个不同RF收发器的这两个频率之间的关系。

介绍

Maxim的所有2.4GHz至6GHz高集成度收发器均包括一个高性能小数N分频频率合成器，用于生成本振（LO）信号。小数N分频频率合成器通常由分辨率高达20位的锁相环和集成宽带压控振荡器（VCO）组成。产生高性能LO所需的唯一附加元件是基准输入和无源环路滤波器。借助片上晶体振荡器，这些收发器可以同时支持晶体和TCXO基准电压源。

传统的无线数据应用，如Wi-Fi和WiMAX，使用20MHz和40MHz参考输入;因此，大多数控制软件都是使用这些默认参考值设计的。对于使用不同参考频率（即19.2MHz、30.72MHz等）的应用，用户必须绕过控制软件的图形界面，将适当的整数和小数分频器值直接输入到寄存器表中，以获得给定的参考输入频率。本应用笔记介绍了如何计算任何所需LO频率和基准频率的适当整数和小数分频器值。它说明了五种不同的Maxim RF收发器这两个频率之间的关系。还显示了用于控制这些参数的特定频率合成器参数和寄存器位。每个部分都由一个示例支持，以显示如何设置寄存器。®®

射频合成器

方框图

RF 频率合成器是一种负反馈控制系统，由基准电压源、鉴频鉴相器（PFD）、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器（VCO）、N 计数器和 RF 输出分频器/乘法器组成（图 1）。高频VCO通过PFD将分频VCO输出与基准输入进行比较，在频率和相位上跟踪稳定的低频基准。PFD的输出被馈入电荷泵，然后电荷泵产生与误差成比例的电流输出。电流在环路滤波器的帮助下转换为电压，然后调制VCO的调谐电压。最后，为了减轻VCO牵引，混频器的VCO输出和LO输入之间通常有乘法器和分频器。

图1.频率合成器框图。

MAX2829频率合成器

方框图

图2.MAX2829频率合成器框图

合成器规格

典型电荷泵频率 F聚苯乙烯= 20兆赫

参考输入频率范围 F裁判= 20MHz 至 44MHz

R 分频器：3 位

范围 = 1 到 4

寄存器 5，位 D3：D1

D13

D12

D11

D10

R[3]

R[2]

R[1]

整数分频比：8位

寄存器 3， D7：D0

D13

D12

D11

D10

N[8}

N[7]

N[6]

N[5]

N[4]

N[2]

N[1]

小数分频比：16位

寄存器 4， D13：D0

D13

D12

D11

D10

F[16]

F[15]

F[14]

F[13]

F[12]

F[11]

F[10]

F[9]

F[8]

F[7]

F[6]

F[5]

F[4]

F[3]

寄存器 3， D12：D13

D13

D12

D11

D10

F[1]

F[2]

频率计算公式

LO频率计算：

频率分辨率：

在整数模式下：

最小频率步进

在分数模式下：

最小频率步进

寄存器设置示例

下面是一个示例，用于找出一组特定条件的整数和小数除法比寄存器的值。

让我们假设：

F裁判= 26MHz 和所需的 F这= 2450MHz，设置 R =1

分频比

因此：

N = 125 （d） = 10100011

F = 0.641025641 （d） = 1010010000011010

下载“VCO_PLL_Calculation_for_Transceivers” excel文件作为计算N和F寄存器值的工具。

MAX2830/MAX2831/MAX2832合成器

方框图

图3.MAX2830/MAX2831/MAX2832频率合成器框图

合成器规格

典型电荷泵频率 F聚苯乙烯= 20兆赫

参考输入频率范围 F裁判= 20MHz 至 44MHz

R 分频器：1 位

范围 = ÷ 1 或 ÷ 2

寄存器 5，位 D2

D13

D12

D11

D10

R[1]

整数分频比：8位

寄存器 3， D7：D0

D13

D12

D11

D10

N[8]

N[7]

N[6]

N[5]

N[4]

N[3]

N[2]

N[1]

小数分频比：20位

寄存器 4， D13：D0

D13

D12

D11

D10

F[20]

F[19]

F[18]

F[17]

F[16]

F[15]

F[14]

F[13]

F[12]

F[11]

F[10]

F[9]

F[8]

F[7]

寄存器 3， D13：D8

D13

D12

D11

D10

F[6]

F[5]

F[4]

F[3]

F[2]

F[1]

频率计算公式

LO频率计算：

频率分辨率：

在整数模式下：

最小频率步进

在分数模式下：

最小频率步进

寄存器设置示例

下面是一个示例，用于找出一组特定条件的整数和小数除法比寄存器的值。

让我们假设：

因此

N = 94 （d） = 01011110

F = 0.23076923 （d） = 00111011000100111011

下载“VCO_PLL_Calculation_for_Transceivers” excel文件作为计算N和F寄存器值的工具。

MAX2837频率合成器

方框图

图4.MAX2837频率合成器框图

合成器规格

典型电荷泵频率范围 F聚苯乙烯= 11MHz 至 40MHz

参考输入频率范围 F裁判= 20MHz 至 44MHz

R 分频器：2 位

范围 = ÷ 1、÷ 2、÷ 4、÷ 8

寄存器 20，位 D2：D1

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
							R[2]	R[1]

整数分频比：8位

寄存器 19， D7：D0

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
		N[8]	N[7]	N[6]	N[5]	N[4]	N[3]	N[2]	N[1]

小数分频比：20位

寄存器 18， D9：D0 ， MSB

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
F[20]	F[19]	F[18]	F[17]	F[16]	F[15]	F[14]	F[13]	F[12]	F[11]

寄存器 17， D9：D0， LSB

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
F[10]	F[9]	F[8]	F[7]	F[6]	F[5]	F[4]	F[3]	F[2]	F[1]

频率计算公式

LO频率计算：

频率分辨率：

在整数模式下：

最小频率步进

在分数模式下：

最小频率步进

寄存器设置示例

下面是一个示例，用于找出一组特定条件的整数和小数除法比寄存器的值。

让我们假设：

F裁判= 26MHz 和所需的 F这= 2450MHz，设置 R = 2，因为 F聚苯乙烯仍在典型范围内。

分频比

N = 251 （d） = 11111011

F = 0.2820513（d） = 01001000001101001000

下载“VCO_PLL_Calculation_for_Transceivers” excel文件作为计算N和F寄存器值的工具。

MAX2850/MAX2851频率合成器

方框图

图5.MAX2850/MAX2851频率合成器框图

合成器规格

典型电荷泵频率 F聚苯乙烯= 40兆赫

典型基准输入频率 F裁判= 40兆赫

R 分频器：2 位

范围 = ÷ 1、÷ 2、÷ 4、÷ 8

寄存器 18，位 D9：D8

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
R[2]	R[1]

整数分频比：8位

寄存器 15， D7：D0

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
		N[8]	N[7]	N[6]	N[5]	N[4]	N[3]	N[2]	N[1]

小数分频比：20位

寄存器 16， D9：D0 ， MSB

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
F[20]	F[19]	F[18]	F[17]	F[16]	F[15]	F[14]	F[13]	F[12]	F[11]

寄存器 17， D9：D0， LSB

D9	D8	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
F[10]	F[9]	F[8]	F[7]	F[6]	F[5]	F[4]	F[3]	F[2]	F[1]

频率计算公式

LO频率计算：

频率分辨率：

在整数模式下：

最小频率步进

在分数模式下：

最小频率步进

寄存器设置示例

下面是一个示例，用于找出一组特定条件的整数和小数除法比寄存器的值。

让我们假设：

F裁判= 32MHz 和所需的 F这= 5380MHz，设置 R = 1。

分频比

N = 84 （d） = 01010100

F = 0.0625 （d） = 0001 000000000000000000

审核编辑：郭婷

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