datasheet

基于MC145152-2芯片的频率合成器的设计

2014-11-25来源: 21ic关键字:频率合成器  锁相环  移动通信  MC145152

       1  引 言

     频率合成技术是现代通信的重要组成部分,它是将一个高稳定度和高准确度的基准频率经过四则运算,产生同样稳定度和准确度的任意频率。随着大规模集成电路的发展,利用锁相环频率合成技术研制出了很多频率合成集成电路。其中,以摩托罗拉公司的MC14515x-2系列较为先进,本文将介绍一种基于MC145152-2芯片的频率合成器。这种锁相环频率合成器的稳定度和准确度与基准频率相当,不产生额外的误差。它在移动通信等领域有着广泛的应用。

          2 MC145152-2芯片的特点及功能

    MC145152-2芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片。它是MC145152-1芯片的改进型。MC145152-2芯片具有下列主要特征:

  (1)它与双模(P/(P+1))分频器同时使用,有一路双模分频控制输出MC。当MC为低电平时,双模

 

分频器用(P+1)去除;当MC为高电平时,双模分频器用模数P去除。

  (2)它有A计数器和N计数器两个计数器。它们与双模(P/(P+1))分频器提供了总分频值(NP+A)。其中,A、N计数器可预置。N的取值范围为3~1023,A的取值范围为0~63。A计数器计数期间,MC为低电平;N计数器计数(N-A)期间,MC为高电平。

  (3)它有一个参考振荡器,可外接晶体振荡器。

  (4)它有一个R计数器,用来给参考振荡器分频,R计数器可预置,R的取值范围:8,64,128,256,512,1024,1160,2048。

  (5)它有两路鉴相信号输出,其中,ФR、ФV用来输出鉴相误差信号,LD用来输出相位锁定信号。  

    MC145152-2的供电电压为3.0 V~9.0 V,采用28脚双列封装形式。MC145152-2的原理框图如图1所示。

MC145152

 

    MC145152-2的工作原理:参考振荡器信号经R分频器分频后形成fR信号。压控振荡器信号经双模(P/(P+1))分频器分频,再经A、N计数器分频器后形成fV信号,fV=fVCO/(NP+A)。fR信号和fV信号在鉴相器中鉴相,输出的误差信号(ΦR、ΦV)经低通滤波器形成直流信号,直流信号再去控制压控振荡器的频率。

    当整个环路锁定后,fV=fR且同相,fVCO=(NP+A)fV=(NP+A)fR,便可产生和基准频率同样稳定度和准确度的任意频率。

         3 1 800 MHz频率合成器的设计〔1〕

         3.1 1 800 MHz频率合成器元件的选取

   锁相环频率合成器选用芯片MC145152-2。晶振选用10.24MHz的温补晶体,它的频率稳定度较高,可达10-8。低通滤波器选用运放芯片MC33171;双模分频器选用MC12054A芯片,模数P=128,工作频率为2.0 GHz;压控振荡器选用变容管电调谐介质振荡器。

         3.2 MC145152-2芯片参数的设计

        MC145152

 

         R的取值范围=512,RA2~RA0为100,

         N的取值范围=703,N9~N0为1010111111,A的取值范围=16,A5~A0为010000。

   R计数器、N计数器、A计数器可预置,各管脚接地为逻辑0,悬空为逻辑1。

         3.3 1 800 MHz频率合成器电路的设计

      1 800 MHz频率合成器电路图,如图2所示。

1800 MHz频率合成器电路图

 

   图2中,运放芯片MC33171构成了有源比例积分滤波器,在设计时首先选择合适的电容C,然后,再根据ωn、N、Kv、Kd和ξ计算R1和R2的值。                                    1800 MHz频率合成器电路的设计

         式(1)和式(2)中,Kv为压控振荡器电调灵敏度(rad/sV);Kd为比相器灵敏度,Kd=VDD/2π,VDD是运放的工作电压(VDD=5 V),Kd单位取V/rad;N为总分频次数;ξ为锁相环路的阻尼系数,ξ的合适取值范围是在0.5~1.0之间,通常选择最佳起始点ξ=0.707;ωn为环路自然谐振角频率,ωn值的选择将直接影响环路滤波特性和捕捉时间,为了保证环路对噪声有较好的抑制,ωn应该远小于鉴相频率ωd,通常可按式(3)选择

   ωn=ωd/(30~1 000),(3)

        当噪声来源于参考频率和分频器时,ωn可以选择得小些;当噪声来源于压控振荡器时,ωn可选择得大些。[page]

         具体计算如下:

         Kd=VDD/(2π)=5/(2π)=0.796 V/rad,

     具体计算

 

         故:R1选用4.7 kΩ电阻,R2选用120 kΩ电阻。

   变容管电调谐介质振荡器〔2~4〕如图3所示,把变容管通过微带线与介质振荡器耦合形成电调谐电路,调谐电压加在变容管两端,改变变容管结电容,就可以实现谐振频率的调整。

变容管电调谐介质振荡器

近端 远端相噪曲线

 

   这种介质振荡器体积小、高稳定、低噪声,能够满足锁相环路的要求。

 

         4 测试结果

   经测试,本频率合成器具有较低的相位噪声,在偏离载频100 Hz、1 kHz、10 kHz时,相位噪声分别为-35dBC、-65 dBC、-85 dBC(见图4)。它的频率稳定度也很高,在-20℃~+55℃范围内可以稳定在10-8以内。

          5 结束语

    本文将锁相环频率合成器专用芯片MC145152-2、变容管电调谐介质振荡器用于1 800 MHz频率合成器中,使该频率合成器具有较低的相位噪声、很高的频率稳定度。与传统频率合成器相比,性能有了很大的提高。该频率合成器在移动通信等领域将有着广泛的应用。

         参考文献  

1 何 强.一种先进的N分数锁相环频率合成器.电子工程师,2002(12)

2 中国集成电路大全编委会.微波集成电路.北京:国防工业出版社,1995

3 B S Virdee.Current Techniques for Tuning Dielectric Resonators.Microwave Journal,October 1998:130~1384 彭文峰,廖 佳,于小军.Ku波段高线性度DRO的设计.电子工程师,2002(12)

关键字:频率合成器  锁相环  移动通信  MC145152

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mcu/2014/1125/article_17346.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于MSP430F42x的工业信号产生与测量仪表的设计
下一篇:基于F2808的永磁同步电机伺服系统设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

ADI对微波频率合成器进行全新改良

ADI今日宣布推出一款集成压控振荡器(VCO)的宽带频率合成器,其在性能和灵活性方面均有突破,适合航空航天和防务、无线基础设施、微波点对点链路、电子测试与测量、卫星终端等多种市场应用。ADI的ADF5610新型宽带小数N分频频率合成器采用单芯片设计,可在55 MHz至15 GHz的频率范围内输出RF信号,并提供行业最低的相位噪声性能。相比要求采用多个窄带GaAs压控振荡器和锁相环(PLL)的替代解决方案,ADF5610的功耗低50%、尺寸更小、架构更简单,可节省物料成本并缩短上市时间。  ADF5610以ADI专有的高级SiGe BiCMOS工艺开发而成,具有调制带宽高、误码率低的特点。其VCO相位噪声处于行业
发表于 2018-07-19
ADI对微波频率合成器进行全新改良

利用单片机控制频率合成器 MC145151-2 的输出频率

一、MC145151-2 是锁相式频率合成器集成芯片,它有 N13~N0  14 个引脚,用于控制输出频率。其中N13、N11已经接地,N12悬空。从 MC145151-2 的 PDF 文件中,找到关于控制频率的部分,截图如下:按照插图,可以看出,N10~N0 对输出频率的控制关系如下:011 1000 1000 : 输出 5000 KHz011 1000 1001 : 输出 5001 KHz011 1000 1010 : 输出 5002 KHz………………………………………………………………………………101 0111 1100 : 输出 5500 KHz分析可知,最小:0x0388,最大:0x057C。二、现在
发表于 2018-05-08
利用单片机控制频率合成器 MC145151-2 的输出频率

Q2230+PLL实现的频率合成器

  下图所示的是用Q2230激励锁相倍频系统实现的一个实际的频率合成器。系统时钟采用40 MHz,这样能输出DC~15 MHz、分辨率为0.01 Hz、电压峰一峰值为10 V的正弦波。谱纯度优于一70 dB,能输出DC~60 MHz的TTL信号,具有AM、FM、FSK、DPSK调制功能。    1. 40 MHz高稳定基准时钟    为了合成器输出信号的高质量,40 MHz时钟是用一个高稳定度5 MHz(优于l0-9/s)的恒温晶体振荡器,通过8倍频PLL系统获得的。其中PLL的VCO采用40 MHz晶体振荡器,以保证系统时钟有足够高的频谱纯度和频率稳定度。    2.微处理器控制系统    以8031为核心构成的微处理器控制
发表于 2018-03-15
Q2230+PLL实现的频率合成器

ADI公司集成VCO的PLL频率合成器改善基站性能和无线服务质量

中国,北京—Analog Devices, Inc.,全球领先的高性能信号处理解决方案供应商,最近推出一款集成压控振荡器(VCO)的锁相环(PLL)频率合成器ADF4355,移动网络运营商利用它可改善蜂窝基站性能和无线服务质量。 集成VCO的新款PLL频率合成器ADF4355的工作频率可高达6.8 GHz,对于业界当前的载波频率,如此高的频带可提供相当大的裕量。 设计用于蜂窝基站时,无线服务提供商可利用这款新型PLL频率合成器的高工作频率和低VCO相位噪声来提高呼叫吞吐量和手机信号覆盖范围,使每台基站能服务更多用户,而成本则无明显增加。 对于点对点/点对多点微波链路、卫星/VSAT系统、工业和测试测量系统以及其他无线
发表于 2016-01-27
ADI公司集成VCO的PLL频率合成器改善基站性能和无线服务质量

基于FPGA的PLL频率合成器设计

频率合成技术是现代通信的重要组成部分,它是将一个高稳定度和高准确度的基准频率经过四则运算,产生同样稳定度和准确度的任意频率。频率合成器是电子系统的心脏,是影响电子系统性能的关键因素之一。本文结合FPGA技术、锁相环技术、频率合成技术,设计出了一个整数/半整数频率合成器,能够方便地应用于锁相环教学中,有一定的实用价值。   1 PLL频率合成器的基本原理   频率合成器主要有直接式、锁相式、直接数字式和混合式4种。目前,锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、模块化和工程化,性能也越来越好,已逐步成为最为典型和广泛的应用频率合成器[1]。本文主要采用集成锁相环
发表于 2015-03-18
基于FPGA的PLL频率合成器设计

X波段频率合成器设计

  1 引言   随着现代通信技术的不断发展,对频率源的要求越来越高。一方面,由于通信容量的迅速扩大,使得通信频谱不断向高端扩展;另一方面,由于频谱资源的相对匮乏,必须提高频谱利用率,进而对频率源的频谱纯度和频率稳定度都提出了更高的要求。   在无线通信领域中,为了提高频谱利用率,现代通信系统对频率合成器的精度、频率分辨率、转换时间和频谱纯度等指标提出了越来越高的要求。频率合成的方法主要有直接频率合成(DS)、间接频率合成(PLL)和直接数字频率合成(DDS)等方案。直接频率合成体积大、成本高, 有较多的杂散输出,这些因素限制了它的使用。间接频率合成PLL虽然体积小、成本低,但是其相位噪声、分辨率、转换速度等指标之间的矛盾
发表于 2015-03-14
X波段频率合成器设计

小广播

何立民专栏

单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2019 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved