[發明專利]一種基于芯片ADF4110的通用鎖相環調頻電路及調頻方法

在審

• 申請號: 201910794458.1
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN112448718A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 朱效銳;原永釗;洪若昕;金豫
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

本發明提出了一種基于芯片ADF4110的通用鎖相環調頻電路，包括：載波分頻器、一個參考頻率分頻器、一個鑒相器、一個電荷泵、一個環路濾波電路、一個壓控振蕩器和一個放大電路；其中，所述分頻器、鑒相器和電荷泵采用集成電路芯片ADF4110；所述壓控振蕩器由MC1648或MC12148與變容管KV1471構成；所述環路濾波器采用二階電阻、電容低通濾波電路結構；所述放大電路采用OPA2695。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種基于芯片ADF4110的通用鎖相環調頻電路及調頻方法。

背景技術

在我們的日常生活中，電磁波無處不在，可以說是電磁波將世界各地的資訊帶到了我們面前，而模擬調制解調可以說是我們利用電磁波傳遞信息邁出的第一步。隨著經濟的發展與進步，越來越多的家庭擁有了自己的汽車，而在開車時，廣播就成為不可或缺的一部分；同時，廣播也受到許多老年人的青睞。

目前的廣播電臺分為調幅和調頻電臺，其中調頻廣播的優點在于其系統的抗干擾性能比調幅廣播強，同時調頻信號的產生和接收方法也并不復雜，因此調頻廣播系統也得到了廣泛的應用，而且調頻信號的傳輸帶寬比調幅信號寬得多，因此調頻廣播系統抗噪性能要優于調幅廣播系統，但調頻廣播系統也因此比調幅廣播系統的調制效率差，而且因為調頻載波頻率比調幅載波高得多，其傳輸距離也比調幅廣播更短。

目前，市面上還沒有一種通用的調頻電路設計來滿足從幾十兆赫茲到幾百兆赫茲的模擬頻率調制。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明設計了一種結構合理，使用簡單，通用性強的基于芯片ADF4110的通用鎖相環調頻電路，能夠將模擬信號加載到載波信號的頻率信息中并具有一定的載波頻率調節范圍。

本發明的主要模塊有：兩個分頻器模塊、一個鑒相器、一個電荷泵、一個環路濾波電路、一個壓控振蕩器和一個放大電路；本發明實現的主要功能有：模擬的聲音信號通過調頻的方式加載到鎖相環所產生的中心頻率上，可以通過編程對集成芯片初始化從而改變載波的中心頻率。鎖相環的使用可以使載波的頻率穩定性大大提高，而合適的諧振腔選擇則可以達到我們想要的調制系數要求。

為實現以上功能，本發明提供了以下的技術方案：一種基于芯片ADF4110的通用鎖相環調頻電路，包括一個載波分頻器、一個參考頻率分頻器、一個鑒相器、一個電荷泵、一個環路濾波電路、一個壓控振蕩器和一個放大電路，通過設置不同的分頻系數，可以將想要的中心頻率和參考頻率分別分頻到一個相同的較低的頻率，兩個低頻通過鑒相器和電荷泵產生或正或負的電流指示信號，經過環路濾波電路后產生一個平緩的電壓信號，此電壓信號控制壓控振蕩器產生對應的中心頻率，由于整個系統是一個閉環系統，所以其擁有極強的穩定性與自糾正能力。

作為本發明的優選實施方式，所述分頻器、鑒相器和電荷泵采用集成電路芯片ADF4110，壓控振蕩器由MC1648(或MC12148)與變容管KV1471構成，環路濾波器采用二階電阻、電容低通濾波電路結構，放大電路采用OPA2695。

本發明的目的是這樣實現的：在ADF4110內部集成了兩個分頻器模塊，其中參考信號部分包括一個分頻器，射頻信號部分由一個預分頻器和兩個普通分頻器構成了雙模分頻器，雙模分頻器在頻率合成器中很常用，它有兩種工作模式，即P分頻模式和P+1分頻模式，具體模式可由控制端決定。通常，當控制端為0時，預置數為輸入數據的補碼，即為P分頻；當控制端為1時，預置數為輸入數據的反碼，即為P+1分頻。除分頻器外，ADF4110還集成了一個鑒相器與一個電荷泵，用來將兩個分頻模塊得到的分頻后的信號之間的相位誤差以電流的形式反應出來。經過環路濾波電路，寬度不同的正負脈沖被轉換為緩慢變化的電壓，此電壓信號將控制變容管KV1471來改變變容管的電容值，而變容管所在的壓控振蕩器MC1648(或MC12148)電路將會產生對應諧振頻率的載波頻率。參閱附圖2，假設外部壓控振蕩器的輸出頻率為f_VCO，晶振的輸出頻率為f_OSC，當相位鎖定時有：