基于锁相环原理的X波段频率源的设计与实现

介绍了一种X波段频率源的设计方法。该文采用2个数字锁相频率合成单环,再环外混频的方法实现了该X波段频率源的设计。该频率源具有相位噪声低,杂散低,频率稳定度高等特点。经试验测试结果表明,该频率源的相位噪声为-94.3dBc@1kHz,-99dBc@10kHz;输出功率大于13dBm,实现了一个性能较好的频率源。     

一种降低频率合成器相位噪声的高增益电荷泵

设计了一款低噪声高增益电荷泵,主要用于低相位噪声的频率合成器.在传统的电流转向型电荷泵结构中增加了非镜像结构的低噪声电流源单元,使电荷泵的输出电流呈比例增加,降低电荷泵对频率合成器输出相位噪声的贡献,以进一步降低频率合成器的相位噪声.采用0.18 μm SiGe BiCMOS工艺进行了设计仿真和流片验证.测试结果表明:频率合成器工作在频率为10 GHz时,电荷泵中高增益低噪声电流源关闭和开启情况下,锁相环相位噪声分别为-106.1 dBc/Hz@10 kHz和-108.68 dBc/Hz@10 kHz.实现了通过开启电荷泵中高增益低噪声电流源使锁相环输出相位噪声下降约3 dB的目标.     

一种具有相位噪声跟踪补偿的全数字锁相环频率合成器

为了实现频率合成器中的相位噪声跟踪补偿和降低全数字锁相环的复杂性,本文提出了一种新的基于全数字锁相环的频率合成器。它采用了一种低复杂度的数字鉴频鉴相器和非线性相位/频率判决电路以及数控振荡器,从而显著降低了硬件复杂性。同时结构中采用的非线性相位和频率判决电路能够很好地实现噪声跟踪和快速的相位/频率捕获,数控振荡器能够获得高的频率分辨率(大约6kHz)和大的线性频率调谐范围。通过采用90nm CMOS工艺制造的ADPLL实验结果表明,本文所提出的基于全数字锁相环的频率合成器能够实现从100kHz到6MHz的可控环路带宽和相当好的带内相位噪声跟踪性能。     

L波段小步进频率合成器的设计

采用了锁相环(PLL)结合直接数字频率合成(DDS)的方法实现L波段小步进频率合成器,分析了此种频率合成器的相位噪声和杂散指标。介绍了具体的电路设计过程。实验测试表明,实现的L波段频率合成器结合了锁相环式和直接数字式频率合成的优点,步进间隔1 kHz,相位噪声在10 kHz处可达-98 dBc/Hz,杂散抑制-70 dBc,具有相噪低、杂散抑制好、步进小等特点。     

基于锁定时间分析的锁相环频率合成器

提出了一种新的针对采用二阶无源滤波器的锁相环频率合成器锁定时间的估算公式,并通过仿真软件及实测结果对该公式进行了验证。基于该估算公式,设计了一种具有快速锁定功能的锁相环频率合成器。实验结果表明该锁相环频率合成器锁定时间小于7μs,具有快速锁定的功能。同时该锁相环还具有良好的相位噪声性能,对于32GHz输出信号相位噪声为-72dBc/Hz@1kHz以及-90dBc/Hz@1MHz。     

互调仪中基于PLL技术的频率源设计

提出了一种基于PLL技术的宽带频率合成器,用作互调仪中的扫频源。借助ADIsimPLL完成了频率合成器中部分元件参数的确定,并进行整体可行性分析。利用ADF4355、PIC18F25K20等器件成功搭建频率合成器,经调试优化,最终符合设计要求。该频率合成器输出800MHz~2.6GHz的可调频率,输出功率≥4dBm,相位噪声优于-90dBc@10kHz。     

∑-△调制技术在小数分频锁相环中的应用

从小数分频频率合成器中小数杂散的产生入手,分析了高阶数字∑-△调制对量化噪声的高通整型特性,从而有效地解决了小数分频锁相环的杂散问题。最后用硬件电路实现了基于∑-△调制的小数分频频率合成器,频率范围为2400-2510MHz,频率步进125kHz,在偏离主频1kHz时相位噪声优于-99dBc／Hz,换频时间小于100μs。证明了该频率合成器是一种简单实用、高性价比的频率合成器。     

一种基于倍频技术的低相噪X波段频率源设计

为得到低相噪的X波段微波信号,运用微波倍频技术的原理设计了一种频率源。分别针对双极晶体管和场效应管倍频电路进行了具体分析和工程调试。最终完成的频率源实现了低相噪性能,相噪指标为-87 dBc@100 Hz,-102 dBc@1 kHz,-110 dBc@10 kHz。测试结果表明倍频电路除损失理论上的相位噪声外,基本不附加噪声。     

频率合成相噪相消技术研究

提出了一种新型的基于相位噪声抵消技术的频率合成器设计方法,该方法采用一个相参的锁相环信号在两次频率变换过程中得到输出信号相位噪声的抵消。对相位噪声抵消技术进行了理论分析,并搭建了一个100~2900 MHz 宽带小步进频率源。实验结果表明,在偏离主频10 kHz、100 kHz 处,相位噪声抵消了约20 dB,实验证明该技术对中近区相位噪声抵消效果明显,为超低相噪频率合成器设计提供了一种新的思路。     

∑-Δ调制技术在小数分频锁相环中的应用

从小数分频频率合成器中小数杂散的产生入手，分析了高阶数字∑-△调制对量化噪声的高通整型特性，从而有效地解决了小数分频锁相环的杂散问题。最后用硬件电路实现了基于∑-△调制的小数分频频率合成器，频率范围为2400～2510MHz，频率步进125kHz，在偏离主频1kHz时相位噪声优于-99dBc／Hz，换频时间小于100Fs。证明了该频率合成器是一种简单实用、高性价比的频率合成器。     

基于LTCC 技术的Ka 波段频率合成器

本文介绍了把LTCC 技术和频率合成技术结合起来实现的Ka 波段频率合成器,采用带小数分频的双环结构同时实现了低相位噪声和高频率分辨率,并结合LTCC 技术,在表面安装有源器件,无源器件集成在基片内部,这样可以进一步提高系统集成度,实现小型化目标。该频率合成器输出频率为34.8GHz-35.2GHz,步进2MHz, 相位噪声为-5dBc/Hz@1kHz,-80dBc/Hz@10kHz,-90dBc/Hz@100kHz,通过合理布局,该频率合成器面积仅为42mm×49mm,与文献[2]相比面积缩小了37%。     

一种高精度低温漂振荡器设计

针对无线通信和微机械传感器系统对时钟相位噪声的要求,设计了一种高精度低温漂的振荡器电路设计。利用Leeson线形相位噪声模型分析相位噪声,降低了主要噪声源,达到优化相位噪声的目的。该电路在华润上华018 μm工艺平台上流片验证。测试结果显示,电源电压在22~36 V变化,温度在-35~85 ℃变化,频率变化为-2％～+05％;相位噪声-116 dBc＠1 kHz;4 000个周期的抖动在-12%～+12%。该电路已成功集成到微机械陀螺仪控制芯片中。     

电荷泵锁相环中压控振荡器的噪声设计

在分析和比较反相型VCO(压控振荡器)、差分对型VCO、LC型VCO工作原理和特点的基础上,综合差分对型和LC型VCO的优点,设计了一种全差分结构的LC型VCO(使用键合线等效电感及附加COMS电容阵列作为LC元件),具有较高的电源噪声和衬底噪声抑制能力。仿真结果表明,VCO工作频率范围1.98 GHz~2.06 GHz,相位噪声-89 dBc/Hz。本VCO适合于低功耗设计。     

一种宽带频率综合器的设计与实现

通过采用直接数字合成与间接数字合成相结合的混合合成技术,实现了2～8 GHz宽带,1 kHz小步进输出.并做到杂散优于-65 dBc,相噪优于-95 dBc/Hz偏离载频1 kHz处的技术要求.     

低相位噪声微波频率源的研究

通过对微波频率源相位噪声的分析,针对一个C波段微波频率源低相位噪声的要求,对比分析了直接倍频、数字锁相以及高频鉴相之后再倍频三种方案之间的相位噪声差别。最终得出采用直接在超高频(UHF)波段对输入信号进行模拟鉴相并锁定之后再倍频才能达到所要求的相位噪声指标。对制成的样品进行了测试,取得了预期的相位噪声指标。该C波段微波频率源的相位噪声可以达到:≤-120 dBc/Hz@1 kHz,≤-125 dBc/Hz@10 kHz,≤-130dBc/Hz@100kHz,≤-140 dBc/Hz@1 MHz。直接在UHF波段进行高频鉴相的技术,通过提高鉴相频率大幅降低了微波锁相频率源的相位噪声。     

一种VHF频段具有抗振性能的晶体振荡器的设计

描述了一个100.0 MHz的石英晶体振荡器的设计和性能,提出了一种在振动条件下获得较好相位噪声性能的方法。测试结果表明:在静止状态下,晶体振荡器的相位噪声为:-143.0 dBc/Hz@1 kHz,-156.8 dBc/Hz@10 kHz;在任一方向的随机振动条件下,晶体振荡器的相位噪声优于-137.4 dBC/Hz@1 kHz,-150.9 dBC/Hz@10 kHz。     

应用于无线通信领域4.1 GHz锁相环的设计

在分析锁相环线性模型的基础上，分析了影响锁相环系统的各种因素，采用相应的优化方法设计了一款4.1GHz LC锁相环。详细介绍了该锁相环中各模块电路（包括Lc型压控振荡器，高速分频器，数字分频器，鉴频／鉴相器，电荷泵以及无源滤波器等）的设计，并且给出了仿真结果。其中高速分频器采用TSPC逻辑电路，速度快功耗低。该锁相环采用SMIC 0.18um CMOS工艺设计，当VCO工作在4．1GHz时，在频偏为600kHz的相位噪声为-110dBc。     

一种高频低相噪晶体振荡器电路的设计

从李森模型出发,以100 MHz振荡器为例,详细介绍了一种高频低相噪晶体振荡器电路的设计思想和指导原则。考虑了振荡器中的几个关键电路的选用,并给出了电路原理图。采用ANSOFT SERENADE8.7进行计算机仿真得出电路的频谱、波形和相位噪声曲线图,并将其优化。根据仿真结果做出实际的电路,得出实测相位噪声为-154.97 dBc/Hz@kHz-、164.17 dBc/Hz@10 kHz。可以看出,该电路在低相噪方面有一定的特点。