用于高频接收器和发射器的锁相环-第一部分

，有124个宽度为200-kHz的RF频段通道(每个通道8个用户)。占用的总带宽为24.8 MHz，必须对这些带宽扫描以检查活动状况。手机的发射(Tx)范围为880 MHz至915 MHz，接收(Rx)范围为925 MHz至960 MHz。相反，基站的Tx范围为925 MHz至960 MHz，Rx范围为880 MHz至915 MHz。对于本例，我们只考虑基站发射和接收部分。GSM900和DCS1800基站系统的频段如表1所示。表2展示的是表1所列频段范围内的载波频率的通道编号(RF通道)。Fl(n)为RF通道低频段(Rx)的中心频率，Fu(n)为高频段(Tx)的对应频率。

　　图4.GSM基站接收器的信号链。

对900-MHz RF输入滤波、放大并施加到第一级混频器。另一个混频器输入端用调谐本振(LO)驱动。本振必须对输入频率范围扫描，以检查任何通道上的活动状况。实际上，LO是运用前面已经描述过的PLL技术来实现的。如果第一中频(IF)级的中心位于240 MHz，则LO的频率范围必须为640 MHz至675 MHz，才能覆盖RF输入频段。当选择200-kHz的参考频率时，可以按200 kHz的步长，在整个频率范围内对VCO输出排序。例如，如果需要650 MHz的输出频率，则N的值为3250。该650-MHz的LO会有效地检查890-MHz RF通道(FRF – FLO = FIF 或 FRF = FLO + FIF)。当N增至3251时，LO频率为650.2 MHz，检查的RF通道为890.2 MHz。如图5所示。

　　图5.GSM基站接收器的测试频率。

值得注意的是，除了可调谐RF LO以外，接收器部分也采用了固定IF(在所示例子中为240 MHz)。尽管该IF并不需要频率调谐，但仍然采用了PLL技术。其原因在于，运用稳定的系统参考频率来产生高频IF信号不失为一种经济的方式。多家频率合成器制造商已经意识到这一事实，推出了双版本器件：一个版本支持较高RF频率(>800 MHz)，另一个版本支持较低IF频率(500 MHz或以下)。

在GSM系统的发射端也存在类似的要求。然而，更常见的做法是直接从基带上变频为发射部分的最终RF;这意味着，基站的典型TX VCO的范围为925 MHz至960 MHz(发射部分的RF频段)。

电路示例

图6显示了GSM手机发射部分本振的实际实现方式。我们假设，基带直接上变频为RF。该电路采用了来自ADI的新型ADF4111 PLL频率合成器，以及来自Vari-L公司的VCO190-902T电压控制振荡器(http://www.vari-L.com/)。

参考输入信号施加于电路的FREFIN，其端接电阻为50 Ω。在GSM系统中，该参考输入频率的典型值为13 MHz。为了使通道间距为200 kHz(GSM标准)，必须运用ADF4111的片内参考分频器，将参考输入除以65。

ADF4111是一款整数N PLL频率合成器，最高支持1.2 GHz的RF工作频率。在该整数N型频率合成器中，可以按离散整数步长，在96至262,000范围内对N编程。对于手机发射器，如果所需输出范围为880 MHz至915 MHz，并且内部参考频率为200 kHz，则所需N值的范围为4400至4575。

ADF4111的电荷泵输出(引脚2)驱动环路滤波器。基本而言，该滤波器(图2中的Z(s))是一款一阶滞后-超前型滤波器。在计算环路滤波器元件值时，需要考虑多个事项。在本例中，环路滤波器的设计宗旨是使系统的整体相位裕量为45度。其他PLL系统技术规格如下：

KD = 5 mA

KD = 5 mA

KV = 8.66 MHz/V

KV = 8.66 MHz/V

Loop Bandwidth = 12 kHz

环路带宽 = 12 kHz

FREF = 200 kHz

FREF = 200 kHz

N = 4500

N = 4500

Extra Reference Spur Attenuation = 10 dB

额外参考杂散衰减 = 10 dB

所有这些技术规格都需要用来计算环路滤波器元件值，如图6所示。

环路滤波器输出驱动VCO，然后馈入PLL频率合成器的RF输入端，同时驱动RF输出通道。用一个带18 ?电阻的T型电路配置在ADF4111的VCO输出、RF输出和RFIN引脚之间提供50 ?匹配。

在PLL系统中，知道系统何时锁定十分重要。在图6中，这是通过利用ADF4111的MUXOUT信号来实现的。可设置MUXOUT引脚来监控频率合成器中的各种内部信号。其中之一是LD或锁定检测信号。举例来说，当选用MUXOUT以选择锁定检测时，就可以在系统中用MUXOUT来触发个输出功率放大器。

ADF4111用一个简单的4级串行接口来与系统控制器通信。参考