万天才 信息产业部电子第二十四研究所
1. 概述 频率合成器是一种相位锁定装置,它是移动通讯、雷达、仪器仪表、高速计算机和导航设备中的一个重要组成部分。在GSM双频手机的射频单元中,频率合成器更是不可缺少的关键器件。频率合成器是从一个或多个参考频率中产生多种频率的功能器件,不管实际频率改变的过程怎样,其产生的输出频率为某一标准输入频率与有理数的乘积的所有设备,我们都称为频率合成器。它在通讯系统中已得到广泛应用。通过合成器可以实现信号频率的精确控制。Si4132/4133是用作移动通讯GSM900/DCS1800系统双频手机的锁相频率合成器,它具有两个射频环、一个中频环、三个压控振荡器和三个鉴相器的完整的单片频率合成器。 锁相式频率合成器的基本原理如图1所示,它采取数字锁相式频率合成技术,也就是在锁相环路回馈过程中插入一个数字分频器(程控分频器),分频器的作用是使压控振荡器的输出频率fV经分频后再与参考频率fr进行相位(或频率)比较,从而产生误差控制电压UD,并以UD来调整压控振荡器的相位(或频率)。低通滤波器起着平滑鉴相器输出电压的作用,它能滤掉高频成分和噪声,使环路具有所要求的性能,从而增加系统稳定性。压控振荡器是一个输出频率fV受滤波器输出电压UK控制的振荡器,其振荡频率fV的高低由UK的极性来决定,而fV的变化则与UK的大小成比例。假如程序分频器的分频比为N,只要改变N,就可以改变输出信号的频率,达到信道选择的目的,fR和fV的关系为:
fV=MNfR 式中,M是固定分频比,N是程序(可变)分频比,fR是晶振输出的参考频率,fV是频率合成器的输出频率。 2. 锁相式频率合成器Si4132/4133 2.1 特点 Si4132/4133电路具有以下特点: ●具有两个射频综合器,一个中频综合器; ●内部含有压控振荡器、环路滤波器、鉴相器等部分,构成完整的频率合成器; ●温度范围宽(-40~85℃); ●相位噪声低; ●在3V电压下待机电流小于1μA,工作电流小于18mA; ●采用24脚TSSOP封装。 2.2 应用领域 Si4132/4133主要应用在如下领域: ●双频GSM手机; ●数字电话; ●无线电话与对讲机; ●无线接入系统; ●程控交换机的时钟系统。 2.3 管脚排列和内部框图 Si4132/4133电路的引脚排列如图2所示。图3为Si4132/4133的内部结构框图。
2.4 电参数 Si4132/4133电路的推荐工作电压范围为2.7~3.6V,温度范围为-40~+85℃。Si4133电路的主要电特性参数如表1所列。Si4132电路除RF1综合器输出频率范围是1.2~1.7GHz,RF2综合器输出频率范围是0.6~1.2GHz,IF综合器输出频率范围是50~600MHz外,其余电参数均同于Si4133电路的电特性。 2.5 Si4132/4133在双频手机中的应用 Si4132/4133电路可用在GSM900/DCS1800双频手机的射频单元中,以作为双频手机发射部分和接收部分的频率源使用。Si4132/4133在GSM双频手机的应用框图如图4所示。
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