ADF4401A转换环路、PLL、VCO模块技术手册

概述
ADF4401A 是完全集成的系统级封装 (SiP) 转换环路（也称为偏移环路）模块，包括压控振荡器 (VCO) 和校准锁相环 (PLL) 电路。专为高度抖动敏感的应用而设计，与设计在印刷电路板 (PCB) 上的传统离散转换环路解决方案相比，该解决方案减少了电路板空间和复杂性。通过利用这种高度集成的解决方案以及封装电路和增强的隔离功能（可减少杂散元件），可以大大缩短产品上市时间。ADF4401A 为工程师提供了频率合成解决方案，可设计出具有高度竞争性的系统。

ADF4401A 需要一个外部鉴相器或相位频率检波器 (PFD) 和一个外部本地振荡器 (LO)，以形成频率合成解决方案。

ADF4401A 在反馈环路中集成了下变频混频级，将环路增益设置为 1，并较大程度降低了带内相位噪声。通过将频率下变频级与 ADI 公司的低噪声、集成宽带 VCO 技术相结合，ADF4401A 可在 8 GHz 输出时，提供 9 fs rms 的宽带抖动性能。输出抖动性能在很大程度上取决于外部偏移 LO 的性能。

ADF4401A 模块使用内部 PFD 和 VCO 校准电路，来选择合适的 VCO 频段。用户可以禁用校准电路，并使用外部 PFD 闭合环路。所有片内寄存器均通过串行端口接口 (SPI) 进行控制。
数据表：*附件：ADF4401A转换环路、PLL、VCO模块技术手册.pdf

应用

• 仪器仪表和测量
• 自动测试设备
• 航空航天和防务
  特性
• RF 输出频率范围：62.5 MHz 至 8000 MHz
• 8 GHz 输出时，RMS 抖动为 9 fs
• 6 GHz RF 输出时，输出功率为 17 dBm IF
• 90 dBc LO_IN 至 RF 输出
• 90 dBc 无杂散动态范围
• 低相位噪声、压控振荡器
• 可编程的 1、2、4、8、16、32 或 64 分频输出
• 3.3 V 模拟、数字和混频器电源
• 5 V 放大器和 VCO 电源
• RF 输出静音功能
• 18.00 mm × 18.00 mm、80 端子 LGA_CAV
• 在[ADIsimPLL] 设计工具中提供支持

框图

时序图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

图23. ADF4401A 转换环路框图
ADF4401A是一款系统级封装（SiP）转换环路（偏移环路）模块，内含压控振荡器（VCO）及校准锁相环（PLL）电路、下变频混频器，以及R分频器和N分频器。该SiP将外部鉴频鉴相器（REF_PFD）的较低频率转换为4GHz至8GHz的较高频率范围，具体由LO_IN引脚决定。

锁相环（PLL）电路中的相位噪声可描述为包含两个部分：一个是平坦噪声部分，即PLL的噪声基底；另一个是1/f噪声部分，即PLL的1/f噪声。N分频器值较低的PLL电路能让用户设计出相应低相位噪声性能的频率合成器。更多信息请参见“射频N分频器”部分。

转换环路合成器将所需的信道间隔与N分频器值解耦，以优化PLL的相位噪声。如图23所示，ADF4401A锁定4GHz至8GHz射频输出频率范围中较高的频率，该频率为外部REF_PFD频率的整数倍。集成混频器和LO_IN引脚执行该PLL电路的分频功能。集成射频放大器提供所需的射频隔离，中频（IF）放大器提供所需的外部IFOUT电平。

由于本振（LO）在反馈环路中，外部鉴频鉴相器（PFD）的公式如下（适用于高边注入，即IF = LO - RF）：
[ REF_PFD/R=(LO_IN - RF8x)/N ]
其中：

• R 是R分频器。
• N 是N分频器。

对于低边注入（即IF = RF - LO）：
[ REF_PFD/R=(RF8x - LO_IN)/N ]
在本电路中，R 和 N 均为1。因此，输出频率为：
[ RF8x = LO_IN pm REF_PFD ]