ADF4157在數(shù)字預(yù)失真時(shí)鐘方案中的應(yīng)用

在現(xiàn)代電子技術(shù)的設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中. 特別是在通信、雷達(dá)、航空、航天以及儀器儀表等領(lǐng)域， 都需要進(jìn)一步提高一系列高精度、高穩(wěn)定度的頻率源的頻率精度， 頻率合成器是無線通信設(shè)備中的一個(gè)重要組成部分， 其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到通信設(shè)備的性能。

　　由于數(shù)字預(yù)失真( DPD )技術(shù)是對(duì)信號(hào)進(jìn)行非線性處理， 通常預(yù)失真后的信號(hào)帶寬為原始信號(hào)帶寬的5~ 7倍， 這樣DPD 算法才能在最大程度上發(fā)揮性能。由此應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)纳献冾l和下變頻方案及相應(yīng)的時(shí)鐘方案， 以確保信號(hào)的質(zhì)量。本文結(jié)合新型PLL頻率合成器ADF4157 設(shè)計(jì)一款適用于數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)本振時(shí)鐘的頻率合成器， 方便地實(shí)現(xiàn)DPD系統(tǒng)上下變頻所需要的時(shí)鐘。

　　1 PLL頻率合成器ADF4157簡(jiǎn)介

　　ADF4157芯片是美國(guó)AD I公司推出一款全新的具有高分辨率， 小數(shù)分頻的PLL頻率合成器( FN PLL) ， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 ADF4157內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　其內(nèi)部集成1個(gè)小數(shù)N 分頻的頻率合成器， 具有25 bit固定模數(shù)， 在6 GHz實(shí)現(xiàn)亞赫茲頻率分辨率。1個(gè)參考時(shí)鐘輸入端且輸入范圍為10MHz到300MHz， 2個(gè)RF預(yù)分頻輸入端RFINA /RFIN B， 一個(gè)參考輸入頻率倍增位D和一個(gè)參考輸入2分頻位T， 低噪聲數(shù)字鑒相器， 精密電荷泵( CP)， 可編程參考除法器， ADF4157小數(shù)分頻有多種實(shí)現(xiàn)方式， 本文采用∑ - △小數(shù)頻率合成器實(shí)現(xiàn)方式， 且ADF4157內(nèi)置周跳減少電路， 在不需要對(duì)環(huán)路濾波器進(jìn)行更改的情況下實(shí)現(xiàn)了更快速鎖定。這種小數(shù)N 分頻的PLL頻率合成器適合用于需要低相位噪聲和超精細(xì)控制分辨率的應(yīng)用， 最大的特點(diǎn)是在參考頻率不變的情況下， 比任何單環(huán)NPLL可以有更小的步進(jìn)變化， 通過提供鑒相頻率既可增加環(huán)路帶寬、加強(qiáng)反饋、加快頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間， 又可降低與大分頻比N 有關(guān)的參考相位噪聲的倍乘， 從而可獲得比NPLL環(huán)路更好的噪聲性能， 提高了頻譜純度。按照FNPLL頻率合成器的方法， 得到的輸出信號(hào)頻率不必是參考信號(hào)頻率的整數(shù)倍， 也可以是小數(shù)倍。小數(shù)頻率合成器輸出頻率精度由參考信號(hào)頻率和小數(shù)頻率合成器的分辨位數(shù)決定， 所以ADF4157支持高頻率的參考信號(hào)的同時(shí)可以獲得很高輸出頻率精度。

　　2 DPD系統(tǒng)本振時(shí)鐘設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2. 1 DPD時(shí)鐘的總體方案介紹

　　基于X ilinx IP核的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)中數(shù)字預(yù)失真技術(shù)方案的硬件平臺(tái)主要有兩部分組成: 預(yù)失真基帶單元和預(yù)失真時(shí)鐘單元。本時(shí)鐘單元為小數(shù)頻率合成方案， 所合成的頻率精度高， 頻率高， 頻率合成器所涉及有PLL (鎖相環(huán))以及PLL+ DDS (鎖相環(huán)+ 直接數(shù)字頻率合成)等合成原理。主要產(chǎn)生的頻率為DVB??T 時(shí)鐘頻率30. 24MH z， ADC 采樣時(shí)鐘90. 72MH z， DAC采樣時(shí)鐘362. 88MH z， FPGA 工作頻率90. 72MH z， 射頻路上下變頻頻率的發(fā)射端第一級(jí)本振1 973. 16MH z、接收端第二級(jí)本振1 927. 80MH z、發(fā)射端第二級(jí)本振與接收端第一級(jí)本振2 482. 44MH z。

　　整個(gè)時(shí)鐘板功能主要是由10 MHz 晶振、AD9516、LPF構(gòu)成的一個(gè)類似PLL 的環(huán)路來實(shí)現(xiàn)的。其詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)框圖見圖2。

　　整個(gè)時(shí)鐘方案主要由兩大部分組成， 時(shí)鐘分配器和PLL頻率合成器， 時(shí)鐘分配器采用AD I公司的AD9549和AD9516， PLL 頻率合成器采用AD I公司的整數(shù)N 分頻ADF4106和ADF4360 及小數(shù)N 分頻ADF4157。

圖2 預(yù)失真時(shí)鐘板頻率合成框圖。