ADMV4640集成小数N分频PLL和VCO的Ku频段下变频器技术手册

概述
ADMV4640是一款微波下变频器，针对各种卫星通信(SATCOM)用户终端进行了优化，RF工作频率范围为10.7 GHz至12.7 GHz。

ADMV4640本振(LO)信号可从内部通过片内整数N分频(INT)频率合成器产生。内部频率合成器的LO频率覆盖范围为8.7 GHz至10.7GHz。10.7 GHz至12.7 GHz范围内的输入RF信号会下变频为1.4 GHz至2.2 GHz的输出中频(IF)信号。芯片具有滤波特性以抑制6.7 GHz至8.7 GHz的镜像频段。片内低噪声放大器在混频器前集成了6 dB步进衰减器，使用户能够在较低噪声系数和较高线性度之间进行权衡。此外，该芯片还在IF输出端集成了数字步进衰减器，可提供高达31 dB的增益控制范围和1 dB步进，以便对后续电缆损耗进行调整。

数字串行外设接口(SPI)可对该器件轻松编程。除了数字SPI控制之外，模拟控制引脚(RX_MUTE)可快速关断所有电路，让接收器进入待机模式以便省电。模拟通用输入-输出(AGPIO)引脚可用作由片内模数转换器(ADC)读取的输入，或与绝对温度(PTAT)电压成正比的内部模拟输出。还提供三个数字GPIO引脚，用于输出逻辑电平以使用SPI控制外部器件。

ADMV4640下变频器采用紧凑的散热增强型、6 mm × 6 mm、40引脚引脚架构芯片级封装(LFCSP)。ADMV4640工作壳温范围为−40°C至+85°C。
数据表：*附件：ADMV4640集成小数N分频PLL和VCO的Ku频段下变频器技术手册.pdf

应用

• SATCOM用户终端

特性

• 集成PLL的X/Ku频段至IF下变频器
• RF输入频率范围：10.7 GHz至12.7 GHz
• 内部LO频率范围：8.7 GHz至10.7 GHz
• 噪声系数：5.2 dB、最小衰减、LNA低增益模式
• 匹配、50 Ω、单端RF输入和IF输出
• 片内温度传感器
• 片内ADC
• 接收器频率合成器锁定检测引脚
• 20 MHz时可通过四线式SPI接口编程
• 接收器待机功能
• 40引脚、6 mm × 6 mm LFCSP封装

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

ADMV4640是一款针对工作在10.7 GHz至12.7 GHz频段的各类卫星通信（SATCOM）用户终端优化的微波下变频器。图1为该器件的功能框图。ADMV4640的数字设置通过SPI（串行外设接口）进行控制。

参考输入级

参考输入级如图72所示，可由外部单端25 MHz信号源驱动。需确保外部直流模块用于参考输入。

参考倍频器、R计数器和参考二分频器

内部有一个参考倍频2模块（×2倍频器，见图72），用于生成更高的鉴相频率（fpd）。通过设置寄存器0x20E的第3位（DOUBLER_EN位）使能参考倍频器。

有两个频率分频器：一个5比特R分频器（1至32可选，见图72）和一个二分频模块。这些分频器将输入参考频率（fref）降低，以产生更低的fpd。通过设置寄存器0x20C的第4 - 0位（R_DIV位）来设置R计数器。

通过设置寄存器0x20E的第0位（RDNV2_SEL位）使能参考二分频模块。

整数模式和N计数器

ADMV4640合成器工作在整数模式（INT模式）。

N计数器在锁相环（PLL）从压控振荡器（VCO）返回的反馈路径中设置分频比。分频比由INT位值决定。使用寄存器0x200和寄存器0x201来设置INT位值。

INT值与参考路径相结合，可生成间隔为fpd的VCO频率。

使用以下公式计算fpd，其中涉及fref和参考路径配置参数：

其中：

• D是参考倍频器位（0或1）。
• R是5比特二进制可编程计数器（1到31）的参考分频比。
• T是参考二分频比特（0或1）。

使用以下公式计算VCO频率（fVCO）：

其中：

• fLO是驱动混频器的本振频率。
• N是INT的期望取值，INT是16比特整数值（0到65535）。

鉴相鉴频器（PFD）和电荷泵（CP）

PFD接收来自R计数器和N计数器的输入，产生一个与两个计数器之间的相位和频率差成比例的输出。该比例信息输出到一个CP电路，产生电流以驱动外部环路滤波器，进而适当地增加或降低VTUNE调谐电压。

图73展示了PFD和CP的简化原理图。U1和U2是双D型触发器，U3是一个接地门。PFD包含一个固定延迟元件，用于确保PFD传递函数中不存在死区，从而保证参考杂散电平一致。

环路滤波器和电荷泵电流

为PLL定义环路滤波器取决于PFD频率、N计数器值、VCO的调谐灵敏度特性（kVCO）以及所选的CP电流。较低的fpd允许PLL在INT模式下工作，这可以消除整数边界杂散，但代价是带内相位噪声更高。

在频率规划和fpd选择时需谨慎，以确保带内相位噪声性能符合要求，同时杂散电平在最终应用可接受的范围内。

ADMV4640 - EVALZ评估板上实现的环路滤波器如图74所示。CP电流（ICP）由寄存器0x22E设置。推荐默认寄存器值0x0E。