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了解MaximRF收发器中频率合成器的工作原理

星星科技指导员 来源:ADI 作者:ADI 2023-06-16 16:15 次阅读

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。

wKgZomSMGhqAOJrfAAAqTHTvJcE313.png

图1.频率合成器框图。

MAX2829频率合成器

方框图

wKgaomSMJqOADRwbAAAez_enASM668.png

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 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
R[3] R[2] R[1]

整数分频比:8位

寄存器 3, D7:D0

D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
N[8} N[7] N[6] N[5] N[4] N[2] N[2] N[1]

小数分频比:16位

寄存器 4, D13:D0

D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
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 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
F[1] F[2]

频率计算公式

LO频率计算:

wKgaomSMGhyAI7svAAAHI871tSg107.png

频率分辨率:

在整数模式下:

最小频率步进

wKgZomSMGh6AC3t6AAADEW_wCC8778.png

在分数模式下:

最小频率步进

wKgaomSMGiCAFptRAAAEDGeWAxA135.png

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

wKgZomSMGiKAFOsAAAALu3JEh2E803.png

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

wKgaomSMGiSACNPUAAAhG5IvFmI828.png

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

整数分频比:8位

寄存器 3, D7:D0

D13 D12 D11 D10 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 4, D13:D0

D13 D12 D11 D10 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] F[10] F[9] F[8] F[7]

寄存器 3, D13:D8

D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
F[6] F[5] F[4] F[3] F[2] F[1]

频率计算公式

LO频率计算:

wKgZomSMGiaAWKgWAAAGPqfxQco079.png

频率分辨率:

在整数模式下:

最小频率步进

wKgaomSMGiiAYYz-AAACE-KL3gU023.png

在分数模式下:

最小频率步进

wKgZomSMGiqAAfOZAAADNQzmK5E113.png

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:

wKgaomSMJsyALLhoAAAaMStvOlI338.png

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

wKgaomSMGi2AC9FlAAAnqDantP8188.png

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:

wKgZomSMGi-AdkfHAAAHO8Sucmw713.png

频率分辨率:

在整数模式下:

最小频率步进

wKgZomSMJuGAflM-AAAFZLOm0mA413.png

在分数模式下:

最小频率步进

wKgaomSMGjKAGPydAAAETait488354.png

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

wKgZomSMGiKAFOsAAAALu3JEh2E803.png

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

wKgZomSMGjSAZuPjAAAkCkjQKM0855.png

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:

wKgaomSMGjWAa2VXAAAHPKoIQNg483.png

频率分辨率:

在整数模式下:

最小频率步进

wKgZomSMGjeAD9k4AAACqpOym_0048.png

在分数模式下:

最小频率步进

wKgaomSMGjmAXAjDAAADzxBRYd4462.png

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

wKgZomSMGjuAKs6EAAALEbO8nDE675.png

N = 84 (d) = 01010100

F = 0.0625 (d) = 0001 000000000000000000

审核编辑:郭婷

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