通信与网络中的ADF4360-4原理及其在GPS信号源中的应用
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2020-11-05
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通信与网络中的通信与网络中的ADF4360-4原理及其在原理及其在GPS信号源中的应用信号源中的应用
频率合成器是发射系统和接收系统中的核心器件，采用相位负反馈频率控制技术，具有良好的窄带载波跟踪性
能和带宽调制跟踪性能，为系统上、下变频提供本振信号，对相位噪声和杂散具有很好的抑制作用，通过锁相
频率合成技术实现的频率源已经在雷达、通信、电子等领域得到了广泛应用。本文以GPS信号源设计为参考，
介绍ADI公司的频率合成器ADF4360-4在GPS信号源设计中的典型应用。 1 信号源系统组成 1．1 系统
设计 根据文献了解了GPS信号的结构特点，本文设计GPS信号源的目的是模拟卫星发射的GPS信号，也就
是对GPS信号进行基带调制并产生频率为1 575．42 MHz的GPS射频信号，根
频率合成器是发射系统和接收系统中的核心器件，采用相位负反馈频率控制技术，具有良好的窄带载波跟踪性能和带宽调
制跟踪性能，为系统上、下变频提供本振信号，对相位噪声和杂散具有很好的抑制作用，通过锁相频率合成技术实现的频率源
已经在雷达、通信、电子等领域得到了广泛应用。本文以GPS信号源设计为参考，介绍ADI公司的频率合成器ADF4360-4在
GPS信号源设计中的典型应用。
1 信号源系统组成信号源系统组成
1．．1 系统设计系统设计
根据文献了解了GPS信号的结构特点，本文设计GPS信号源的目的是模拟卫星发射的GPS信号，也就是对GPS信号进行
基带调制并产生频率为1 575．42 MHz的GPS射频信号，根据文献，在系统总体设计中，采用超外差上变频思路，根据系统
设计特点，分数字电路和模拟电路两部分，系统设计如图1所示，数字电路部分设计采用软件无线电的思路，利用FPGA芯片
完成GPS信号的基带调制和中频调制，输出8 b的GPS数字中频信号，通过D／A器件转换为模拟信号后送到模拟电路；模拟
电路部分是整体设计的核心，主要是进行射频电路板的设计与实现，采用频率合成器、混频器等器件，对信号进行混频，滤
波，功率控制等，将GPS中频信号混频调制到射频信号，利用射频电路完成上变频功能。
1．．2 模块设计模块设计
(1)数字电路：数字电路部分就是基带／中频模块设计，采用软件无线电思路，根据文献，利用FPGA芯片产生GPS导航
电文(D码)、C／A码、数字中频载波，对它们进行基带调制、扩频调制输出GPS数字中频信号，其中GPS信号调制原理如图2
所示，主要由C／A码模块、D码模块、DDS模块和调制模块等组成。其中C／A码模块产生速率l．023MHz的第i颗卫星的C／
A码序列，C／A码有1 023个码片，持续周期是1 ms；D码模块产生速率50 Hz的第i颗卫星的导航电文(D码)；DDS模块产生速
率12．5 MHz的数字载波信号；调制模块对C／A码、D码和载波信号进行扩频调制和BPSK调制，输出12．5 MHz的GPS数字
中频信号。
(2)模拟电路：根据文献，模拟电路部分就是射频模块设计，利用频率合成器、混频器、滤波器和衰减器等器件进行射频
电路设计，基本原理如图1所示的模拟部分，功能是将GPS信号由中频搬移到射频上，通过滤波器滤波，经可调衰减器调整功
率后输出GPS射频信号，完成上变频功能。
2 频率合成器频率合成器ADF4360-4
2．．1 工作原理及其性能工作原理及其性能
频率合成器主要功能是为系统上下变频提供本振信号，多应用于发射机和接收机系统设计中，通常由数字鉴相器(PD)、
环路滤波器(LF)、压控振荡器(VCO)和可编程计数器(R计数器和N计数器)等组成，数字鉴相器(PD)对R计算器与N计数器的输
出信号进行相位比较，得到一个误差电压，经环路滤波器(LF)后控制压控振荡器(VCO)产生所需频率。
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