ADRF6820是一款高度集成的解調(diào)器和頻率合成器，非常適合用于高級(jí)通信系統(tǒng)。它內(nèi)置一個(gè)寬帶I/Q解調(diào)器、一個(gè)小數(shù)N/整數(shù)N分頻鎖相環(huán)(PLL)以及一個(gè)低相位噪聲多核壓控振蕩器(VCO)。該多核VCO覆蓋2800MHz至5700MHz的基頻范圍。本振(LO)輸出范圍為356.25 MHz至2850 MHz，可使用分頻器（2分頻、4分頻和8分頻）。

每個(gè)VCO內(nèi)核包含多個(gè)重疊子頻段，以覆蓋數(shù)百M(fèi)Hz的頻率范圍。將寄存器0x44中的位0和寄存器0x45中的位7均設(shè)為0，PLL可自動(dòng)執(zhí)行VCO頻段校準(zhǔn)并支持選擇最佳VCO。

PLL鎖定過(guò)程包括兩個(gè)步驟：

1.通過(guò)內(nèi)部環(huán)路自動(dòng)選擇頻段（粗調(diào)）。在寄存器配置期間，PLL首先根據(jù)內(nèi)部環(huán)路進(jìn)行切換和配置。隨后由一個(gè)算法驅(qū)動(dòng)PLL找到正確的VCO頻段。

2.通過(guò)外部環(huán)路細(xì)調(diào)。PLL切換到外部環(huán)路。鑒相器和電荷泵配合外部環(huán)路濾波器工作，形成一個(gè)閉環(huán)，確保PLL鎖定到所需頻率。校準(zhǔn)大約需要94,208個(gè)鑒頻鑒相器(PFD)周期；對(duì)于一個(gè)30.72 MHz fPFD，這相當(dāng)于3.07 ms。

校準(zhǔn)完成后，PLL的反饋操作使VCO鎖定于正確的頻率。鎖定速度取決于非線性周跳行為。PLL總鎖定時(shí)間包括兩個(gè)部分：VCO頻段校準(zhǔn)時(shí)間和PLL周跳時(shí)間。VCO頻段校準(zhǔn)時(shí)間僅取決于PFD頻率；PFD頻率越高，鎖定時(shí)間越短。PLL周跳時(shí)間由所實(shí)現(xiàn)的環(huán)路帶寬決定。當(dāng)環(huán)路帶寬比PFD頻率窄時(shí)，小數(shù)N分頻/整數(shù)N分頻頻率合成器就會(huì)發(fā)生周跳。PFD輸入端的相位誤差積累過(guò)快，PLL來(lái)不及校正，電荷泵暫時(shí)沿錯(cuò)誤方向吸入電荷，使鎖定時(shí)間急劇縮短。如果PFD頻率與環(huán)路帶寬的比值提高，周跳也會(huì)增加；對(duì)于給定PFD周期，提高環(huán)路帶寬會(huì)縮短周跳時(shí)間。

因此，當(dāng)使用自動(dòng)校準(zhǔn)模式時(shí)，總鎖定時(shí)間對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能太長(zhǎng)。本應(yīng)用筆記提出一種通過(guò)手動(dòng)選擇頻段來(lái)顯著縮短鎖定時(shí)間的方案，步驟如下：

1.按照表1所示的寄存器初始化序列使器件上電。默認(rèn)情況下，芯片以自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式工作。根據(jù)所需的LO頻率設(shè)置寄存器0x02、寄存器0x03和寄存器0x04。

表1.寄存器初始化序列

2.讀取鎖定檢測(cè)(LD)狀態(tài)位。若LD為1，表明VCO已鎖定。

3.通過(guò)串行外設(shè)接口(SPI)回讀寄存器0x46的位[5:0]。假設(shè)其值為A，將系統(tǒng)中所有需要的LO頻率對(duì)應(yīng)的寄存器值保存到EEPROM。由此便可確定頻率和相關(guān)寄存器值的表格（參見(jiàn)表2）。

表2.查找表

4.為縮短LD時(shí)間，將ADRF6820置于手動(dòng)頻段選擇模式，并用第3步收集到的數(shù)據(jù)手動(dòng)編程。手動(dòng)編程步驟如下：

a)將寄存器0x44設(shè)置為0x0001：禁用頻段選擇算法。

b)將寄存器0x45的位7設(shè)為1，從而將VCO頻段源設(shè)為已保存的頻段信息，而不是來(lái)自頻段計(jì)算算法。用第3步記錄的寄存器值設(shè)置寄存器0x45中的位[6:0]。

c)通過(guò)寄存器0x22的位[2:0]選擇適當(dāng)?shù)腣CO頻率范圍（參見(jiàn)表3）。

表3.VCO頻率范圍

d)根據(jù)所需頻率更新寄存器0x02、寄存器0x03和寄存器0x04。寄存器0x02設(shè)置分頻器INT值，即VCO頻率/PFD的整數(shù)部分；寄存器0x03設(shè)置分頻器FRAC值，即(VCO頻率/PFD ? INT) × MOD；寄存器0x04設(shè)置分頻器MOD值，即PFD/頻率分辨率。

e)監(jiān)視LD以檢查頻率是否鎖定。例如，PFD = 30.72 MHz且LO = 1600 MHz。

表4.手動(dòng)頻段校準(zhǔn)寄存器序列

圖1和圖2分別顯示了自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式和手動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定檢測(cè)時(shí)間。圖2中，線1（鎖定檢測(cè)）上的高電平表示PLL已鎖定。線2 (LE)代表LE引腳，是一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。注意：鎖定檢測(cè)時(shí)間必須從低到高讀取。

自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下，鎖定時(shí)間約為4.5 ms；手動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下，鎖定時(shí)間約為360μs。數(shù)據(jù)的測(cè)量條件為20 kHz環(huán)路濾波器帶寬和250 μA電荷泵電流配置。

圖1.自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定時(shí)間，用信號(hào)源分析儀測(cè)試

圖2.手動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定時(shí)間，用示波器測(cè)試

結(jié)論

利用手動(dòng)頻段選擇，鎖定時(shí)間從典型值4.5 ms縮短到典型值360μs。對(duì)于每個(gè)頻率，首先利用自動(dòng)頻段選擇確定最佳頻段值并予以保存。因?yàn)樽罴杨l段值隨器件而異，因此須對(duì)每個(gè)ADRF6820執(zhí)行該程序。VCO頻段無(wú)需因?yàn)闇囟茸兓隆?/p>

審核編輯：湯梓紅