ADF5356集成VCO的微波宽带合成器技术手册

概述
ADF5356 结合外部环路滤波器和外部基准频率使用时，可实现小数 N 分频或整数 N 分频锁相环 (PLL) 频率合成器。该宽带微波 VCO 设计允许在一个射频 (RF) 输出端在 6.8 GHz 至 13.6 GHz 的频率范围内工作。另一个频率输出端的一系列分频器允许在 53.125 MHz 至 6800 MHz 的频率范围内工作。

ADF5356 具有一个集成 VCO，其基本输出频率范围为 3400 MHz 至 6800 MHz。此外，VCO 频率可通过与 1、2、4、8、16、32 或 64 个电路相连而进行分频，因此用户可以产生低至 53.125 MHz 的 RF 输出频率。对于需要隔离的应用，可以将 RF 输出级静音。静音功能可通过引脚控制，也可通过软件控制。

所有片内寄存器均通过简单的三线式接口进行控制。ADF5356 工作时，模拟和数字电源的电压范围为 3.15 V 至 3.45 V，电荷泵和 VCO 电源的电压范围为 4.75 V 至 5.25 V。ADF5356 还包含硬件和软件关断模式。
数据表：*附件：ADF5356集成VCO的微波宽带合成器技术手册.pdf

应用

• 无线基础设施（LTE、W-CDMA、TD-SCDMA、WiMAX、GSM、PCS、DCS）
• 点对点和单点对多点微波链路
• 卫星和甚小孔径终端 (VSAT)
• 测试设备和仪器仪表
• 时钟产生

特性

• RF 输出频率范围：53.125 MHz 至 13,600 MHz
  • 本底噪声整数通道：−227 dBc/Hz
  • 本底噪声小数通道：−225 dBc/Hz
• 集成 RMS 抖动（1 kHz 至 20 MHz）：6 GHz 输出时为 97 fs
• 小数 N 分频合成器和整数 N 分频合成器
• 与 [ADF5355]引脚兼容
• 高分辨率 52 位模数
• 相位频率检测器 (PFD) 工作频率达 125 MHz
• 基准输入频率达 600 MHz
• 在 −40°C 至 +85°C 范围内维持锁频
• 低相位噪声，压控振荡器 (VCO)
• 可编程的 1、2、4、8、16、32 或 64 分频输出
• 模拟和数字电源：3.3 V
• 电荷泵和 VCO 电源：5.0 V（典型值）
• 逻辑兼容性：1.8 V
• 可编程输出功率水平
• RF 输出静音功能
• ADIsimPLL 设计工具支持

框图

写时序图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

编程模式

ADF5356中的以下设置采用双缓冲：主小数位（FRAC1）、辅助模数（MOD2）、辅助小数位（FRAC2）、参考二分频器（RDIV2）、R计数器值以及电荷泵电流设置。在对双缓冲设置进行任何更改之前，ADF5356需要两个事件。首先，新值必须锁存到器件中，即写入相应寄存器；其次，必须对寄存器0执行写入操作。

例如，为确保模数正确加载，每次模数更新时都必须写入寄存器0。寄存器6中的射频分频器选择也采用双缓冲，但仅当寄存器4的DB14位为高电平时才会如此。

压控振荡器（VCO）

ADF5356的VCO内核由四个独立的VCO组成，每个VCO使用256个重叠频段，使器件能够覆盖宽频率范围，同时在无较大VCO灵敏度（K_V）的情况下，也不会导致较差的相位噪声和杂散性能。

当寄存器0更新且自动校准功能启用时，VCO和频段选择逻辑会自动选择正确的VCO和频段。

R计数器输出是频段选择逻辑的时钟。频段选择完成后，正常PLL工作恢复。K_V的标称值为25MHz/V，此时N分频器由VCO输出驱动。如果N分频器由射频输出分频器（由寄存器6中的编程位DB23:DB21决定）驱动，则K_V值需除以D输出分频器的值。

VCO的K_V随调谐电压V_{TUNE}以及频段的不同而变化。对于宽带应用（涵盖宽频率范围且改变输出分频器），25MHz/V的值可提供最准确的K_V，因为该值最接近平均K_V。图33展示了K_V随VCO频率基波的变化情况以及频段的平均值。用户在使用窄带设计时，可能更倾向于使用图33中所示的K_V值。

输出级

如图34所示，ADF5356的**RF_{OUT}A+和RF_{OUT}A-引脚连接到VCO缓冲输出驱动的负/正/负（NPN）差分对的集电极。在此方案中，ADF5356内部连接了50Ω电阻至V_{RF}引脚。为优化功耗与输出功率要求的平衡，可使用寄存器6中的Bits(DB5:DB4)对差分对的尾电流进行编程。可设置四种电流电平，这些电平分别对应约为 -4dBm、-1dBm、+2dBm和 +5dBm的输出功率电平。通过将50Ω电阻连接到V_{RF}**并交流耦合至50Ω负载，可实现 -4dBm、-1dBm和 +2dBm的电平。如需准确的功率电平，请参考“典型性能特性”部分。输出功率为5dBm时需要外接分流电感器，以提供更高的功率电平；不过，此附加操作会降低宽带性能，因为内部也会有损耗。可使用类似的电路来实现反相输出。