频率合成技术

数字锁相式频率合成器的基本原理是：应用数字逻辑电路把vco频率一次或多次分频至鉴相器频率上，再与参考频率在鉴相电路中比较，所产生的误差信号用来控制vco频率，使之锁定在参考频率的稳定度上。上述原理如图1所示。

图1 数字锁相式频率合成器工作原理图

其中n分频器是由单片机编程控制的，因此这种合成器又体现了程序设计和锁相技术的结合。从总体结构看，它由单片机、锁相环和可编程分频器三部分组成。

adf4113简介

adf4113是一种直接数字式频率合成器，它的最高工作频率为3.0ghz，工作电压为2.7～5.5v，可用于无线电基站设备、无线手提终端和信号检测设备等，它的外部引脚如图2所示。

图2 adf4113的外部引脚

1 工作原理

adf4113从外部输入的信号只有标准频率源信号和控制信号。标准频率源信号经过耦合电路输入到adf4113后，经14位的r分频器得到鉴相基准频率送鉴相器。单控制信号由时钟信号clk、数据信号data和使能信号le组成。在时钟信号的控制下，由串行口输入24位数据信号，暂时存放在24位输入寄存器中。在接收到使能信号后，先前输入的24位数据根据地址位到达对应的锁存器。

当adf4113接收到反馈回来的输出频率后，首先通过预引比例因子p，经a、b分频器，得到分频以后的反馈信号，输入到锁相器。与分频以后的标准频率源信号在鉴相器中比较，输出低频控制信号以控制外部vco的频率，使其锁定在参考频率的稳定度上。

2 控制字

adf4113的分频比n通过设置预引比例因子p和a、b分频器实现，算法为n=b×p+a。参考频率通过r分频器分频得到适合鉴相器的输入，因此有fvco＝[p×b+a]×frefin／r。a分频器、b分频器和r分频器分别为6位、13位和14位，其数值通过写相应的控制寄存器实现。

adf4113内部有四个24位控制字寄存器, 分别为r分频器控制字、n分频器、初始化寄存器和功能寄存器。r控制字包括地址控制位、14位r分频器的数值设置位、脉冲宽度控制位、模式测试位、锁定精度选择位、方式选择位和保留位。n分频器控制字包括地址控制位、6位a分频器的数值设置位、13位b分频器的数值设置位、输出位增益控制位和保留位。初始化寄存器控制字包括地址控制位、分频器设置位、电源设置位、muxout输出端控制位、pd极性设置位、输出端是否为三态输出设置位、快速锁定设置位、定时器设置位、当前状态选定设置位，以及预引比例因子设置位。功能寄存器与初始化寄存器控制字基本相同，只是低两位地址控制位不同。

硬件设计

1 总体结构设计

控制部分需要的外围电路包括时钟复位电路、键盘显示电路和与adf4113的接口电路，控制电路结构如图3所示。

图3 控制电路结构

2 键盘显示电路设计

由于采用独立式键盘i/o口资源不够，需要用一片8255扩展并口。可将其a、b口作键盘输入，c口作led显示输出。为简化设计,键盘采用查询方式，电路如图4所示。

图4 键盘显示电路

3 adf4113接口电路设计

单片机是通过串口向adf4113中写数据的，包括时钟线（data）、数据线（clk）和控制信号le、ce。le、ce控制信号可由两个i/o口提供，另外还需单片机提供一i/o口以检测锁定信号。接口电路如图5所示。

图5 adf4113接口电路

初始化时，将le设为低电平。当24位数据由单片机经串口送入adf4113后，给le一高电平时，这样输入锁存器中的24位数据在clk的上升沿锁进相应的寄存器, 三个字节数据送完后，le应恢复到低电平。其中，ce是片选信号，低电平选通；muxout可通过软件设置为adf4113锁定信号输出端，高电平表示锁定。

软件设计

1 键盘输入

本课题使用的是16位独立式键盘，键盘经8255的a、b口输入，故8255的工作方式设置为a、b口入，c口出，且a、b口都工作于方式0，得出控制字为92h。

键盘采用查询方式，当检测到有键输入时，查询并保存键号。检测键输入程序用f0作标志位，有键输入时f0置“1”，以此标志跳出检测子程序，进入查询子程序。resetflag作为复位标志，主要用在有循环的子