论文总字数：17287字

摘 要

信号源是任何一个通信系统中都不可缺少的部分，是电子技术的核心。由于通信技术持续进步，系统对信号源所能提供的各项性能指标的要求也越来越严格，如频率覆盖范围大、稳定性好等。

微波锁相源是一种可以给通信系统提供较高性能的信号源，在各种领域都有广泛的应用。本课题主要研究如何利用单片机控制频率合成芯片ADF4351并产生实验所需频率的信号。介绍ADF4351的基本配置和工作过程，运用ADIsimPLL对构成环路滤波器LF的电阻、电容数值进行仿真和调整，利用ADS2009对通过ADIsimPLL得到的数值进行验证，实现适合课题要求锁相源的设计。对于单片机的选择是使用STC15F2K60S2对频率合成器ADF4351进行控制。

软件仿真得到了理论上的数值，程序编写可以实现对系统的控制，将程序加载到电路板上，在硬件上实现了频率可调、频率范围在40MHz~4.4GHz的稳定频率源。

关键词：锁相环 环路滤波器 频率合成 ADF4351

Research and Design of Microwave Phase Locked Source

Abstract

Signal source is a very important part of electronic communication and the core of electronic system. With the development of communication technology, the communication system is becoming more and more high, such as frequency coverage and signal range..

Microwave phase-locked source is a kind of frequency source which can provide high performance for communication system, and it is widely used in various fields. This paper mainly studies the PLL frequency synthesizer ADF4351 with SCM, and introduces the basic features and working principle of ADF4351, using ADIsimPLL software of the PLL loop filter various parameters of the simulation and adjustment, using ADS software to verify the obtained by ADIsimPLL numerical, and realizes the design of the good performance of the frequency of the source. The choice of SCM is to use STC15F2K60S2 to control the frequency synthesizer ADF4351. The control program of the micro-controller is written in control of the hardware circuit.

 Theory of numerical simulation software, programming can realize the control of the system, the program is loaded into the circuit board, and the hardware realizes the adjustable frequency, the frequency range in 40MHz ~ 4.4GHz of stable frequency source.

Key Words: Phase locked loop; Loop filter; Frequency synthesis; ADF4351

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 微波锁相源的概述 1

1.3 微波锁相源在国内外发展状况 1

1.4 本文主要工作和安排 2

第二章 微波锁相源PLL的系统概述 4

2.1 微波锁相源PLL的设计思路 4

2.2 微波锁相源PLL的设计方案 4

2.2.1 PLL的工作原理 4

2.2.2 PLL的应用 10

2.3 本章小结 10

第三章 微波锁相源PLL的硬件设计 15

3.1 PLL的总体结构 15

3.2 主控模块的元件选型与设计 15

3.2.1 单片机的选型 15

3.2.2 STC15单片机的管脚与说明 15

3.2.3 主控模块的电路设计 15

3.3 频率合成器模块的选型与设计 15

3.3.1 频率合成器的选型 18

3.3.2 ADF4351的特点 18

3.3.3 ADF4351的管脚与说明 17

3.3.4 ADF4351的软件仿真 16

3.3.5 频率合成模块的电路设计 22

3.4 本章小结 23

第四章 系统的焊接与调试 24

4.1 硬件电路的焊接 24

4.2 程序的设计与说明 25

4.3 软硬件联调 29

4.4 硬件的功能调试 27

4.5 本章小结 29

第五章 总结与展望 30

5.1 总结 30

5.2 展望 30

参考文献 31

致谢 32

附录 33

第一章 绪论

1.1 引言

随着高速通信、计算机科学、航天航空和卫星导航与定位等高科技技术领域的不断发展，系统对信号源性能的要求也越来越高。普通的振荡器已经无法满足现代通信系统对频率源的要求，虽然晶体振荡器的性能比普通振荡器要高，但是其产生的频率单一而且只允许在小范围内对频率进行微调，不足以达到系统对频率源的要求，而频率合成技术的提出正好弥补了这些不足。相对于直接合成技术DDS的频率低，锁相环PLL具备合成频率高和频带宽的特点适用很多高频场合。本课题的方案是通过单片机STC15F2K60S2控制频率合成芯片ADF4351以产生所需要的频率。

1.2 微波锁相源的概述

锁相环技术是无线电发射中用于稳定频率、统一整合时脉信号，使得内存能够正确的存取资料的一种常见技术，是能够实现相位自动控制的技术。在现代众多的设备仪器中为保证z正常、稳定工作，需要将输入和内部产生的谐振两个信号实现同步保证数据稳定、正确传输，但是普通振荡器和晶体振荡器都不能满足要求，这时可以利用锁相环技术^[1]。锁相环是以误差信号作为控制参数的反馈控制回路，将晶振产生的输入信号与锁相环输出信号的进行鉴相，用经过平滑滤波之后的误差电压来控制VCO的输出信号，实现输出与参考信号两个频率趋于一致也就是实现锁定。锁相环能够实现窄带跟踪，在选择频率的同时能很好的抑制额外杂散分量提供优良性能，又克服使用多个滤波器的困难，便于实现工业上的集成小型化，可以进行大规模生产。微波锁相环虽然具有工作频率高、带宽窄、低相噪、杂散少等特性，但是也不能忽视其分辨率相对低同时切换耗时久的不足。

1.3 微波锁相源在国内外发展状况^[2]

随着集成电路和基础电子工艺的持续进步，作为频率合成的一种，锁相环的发展也得到了不断推进。1932年提出的同步检波理论标志着锁相环开始发展，同步检波也就是相干检波。 同步检波理论第一次系统全面的阐述了锁相环，证实利用锁相环技术可以实现信号解调。直

接式频率合成是最先出现，其优点是分辨率较高、高速频率转换等，但最大的缺点是电路复杂、体积较大，不适合用来合成大量频率。因此锁相环技术（PLL）应运而生。初代锁相环是由独立元器件组成，结构简单只能实现一些基础应用。20世纪40年代，锁相环首次被用到电视机中来提高接收到的图像质量。1965年，集成锁相环的面世标志着锁相环应用进入高速发展时期，在这其中最重要的事件是锁相环作为导弹信标的跟踪滤波器并且取得成功。之后，又相继推出线性和数字以及适用在各种不同领域的专用锁相环。数字型锁相环推出不久，就出现具备更高性能、应用更广的全数字型锁相环。全数字型锁相环比之前的锁相环面积更小、功耗更小、相位噪声更好，便于灵活设计。现在锁相环的功能不仅仅可以通过硬件电路实现，也可以利用软件实现、由程序控制功能称为“软件锁相环”。

请支付后下载全文，论文总字数：17287字