高速宽带锁相环的相位噪声影响研究

介绍了一种高速宽带锁相环的架构设计和基本原理。设计了双压控振荡器结构,使得锁相环输出时钟信号的频率范围达到6.0~12.5 GHz。基于锁相环的线性模型,从理论上分析了各单元电路的相位噪声对总体输出相位噪声的影响。基于65 nm CMOS工艺,根据各单元电路相位噪声的典型数据,对锁相环的输出相位噪声和等效时钟抖动等参数进行了仿真。结果表明,电荷泵、输入参考时钟、分频器、压控振荡器对整体输出噪声的贡献分别为35.8%、30.3%、18.3%、14.6%,环路滤波器对相位噪声贡献很小。锁相环的整体仿真结果显示,在各种工艺角下,锁相环的输出时钟信号频率均可达到12.5 GHz,高频输出相位噪声带来的时钟抖动均小于1 ps。     

混频分频锁相式雷达频率合成器的相位噪声

本文分析了雷达频率合成器中各环节的相位噪声,并利用锁相环传递函数,推导出常用的混频,分频锁相环的输出相位噪声与各部分相位噪声的关系式,指出了实现低相噪设计的方法.     

数字化频率综合器的相位噪声分析与估算

利用随机过程理论计算了数字化频率综合器中各个量化噪声，并在假设各等效量化噪声相互独立前提下得出了输出相位噪声值，同时给出在不同采样率和不同数字电路精度情况下输出相位噪声变化，并得出了一般性结论。     

星载统一测控载波跟踪环相位噪声分析

为了保证测速和测距精度,有效手段之一是在星载统一测控应答机上采用嵌套环路结构的载波跟踪环完成相干载波提取。由于利用了相干本振补偿多普勒频移,必须考虑输入相位噪声对本振相位噪声的影响。为了准确预测环路输出相位噪声性能,对环路中各部件贡献的相位噪声进行了分析。针对不同噪声源,运用信号流图的分析方法建立了对应的环路相位噪声模型,通过仿真计算得到了不同输入信号功率条件下的环路输出相位噪声功率谱,与实际电路的测试结果对比,证明了该环路相位噪声模型的准确性。应用该模型能提高环路设计的准确性和效率。     

锁相环频率合成器最优环路带宽的选取

锁相环频率合成器环路带宽值的选取直接影响其输出相位噪声。基于此,本文首先介绍了锁相环的基本组成部分,然后分析了晶振、集成锁相芯片和压控振荡器相位噪声对频率合成器环路输出端的噪声影响,从而导出了最优环路带宽计算公式。并且通过基于PE3236芯片的频率合成器的输出相位噪声测量对最优环路带宽公式正确性进行了验证。结果表明:当根据最优环路带宽公式取值时,锁相环频率合成器的输出相位噪声满足实际应用需求。     

一种自适应低相位噪声相参时钟源的设计

通过锁相环电路(PLL),不仅将外部系统提供的具有高频率准确度但相位噪声较差的主时钟信号转化为高频率准确度、低相位噪声的内部时钟信号,同时也满足了内外部系统的相参要求。通过仿真和测试,重点分析了锁相环电路中环路滤波器的环路带宽对输出信号相位噪声的影响。测试结果显示,当环路带宽为100 Hz时,锁相环的输出信号在偏离载波1 kHz处的相位噪声与其内部振荡器在此处的相位噪声基本一致;而当环路带宽为500 Hz时,输出信号在偏离载波1 kHz处的相位噪声会由于环路影响,相比内部振荡器产生8 dB左右的恶化。设计所得时钟源在输出100 MHz信号时,其相位噪声优于-147 dBc/Hz@1 kHz,相比外部参考时钟信号改善了12 dB,并且其频率准确度可达1×10-9。     

基于Phase-Refining技术的微波宽带频率合成器

为改善宽带频率合成器的相位噪声,提出一种基于Phase-Refining技术的微波宽带频率合成器结构与一种对其相位噪声的准确分析方法。首先,根据线性传递函数与叠加原理得到该频率合成器的相位噪声解析模型,通过对振荡器实测相位噪声谱型进行曲线拟合并带入模型中来准确预测其相位噪声性能。分析表明,在级联偏置锁相环中,整个输出频率范围内都可通过将反馈分频比最小化来改善其环路带宽内的相位噪声。实验结果表明,该频率合成器的输出频率范围为2.1~5.6 GHz,频率步进为1 Hz,当输出为2.1 GHz与5.6 GHz时,在频偏10 kHz处的相位噪声分别为-114.7 dBc/Hz与-108.2 dBc/Hz,其相位噪声测试结果与分析计算结果相吻合。     

锁相式频率合成器相位噪声分析与仿真

相位噪声是影响频率合成器性能的重要指标,首先分析了锁相式频率合成器各个组成部分的相位噪声,然后根据相位噪声传输函数,建立了频率合成器相位噪声的精确仿真预测模型.为了验证仿真方法的可靠性,设计了一个输出频率为2GHz的频率源,实验测得的相位噪声曲线和仿真结果非常吻合.     

锁相环环路滤波器噪声特性分析与仿真

为估计环路滤波器对锁相频率合成器输出相位噪声的贡献,建立了一种常用的有源差分环路滤波器噪声模型,并推导出滤波器中各噪声源贡献的噪声的理论公式。针对一实际滤波器贡献的相位噪声进行理论计算,考虑了滤波器中运放的非理想特性后,对滤波器中各个噪声源贡献的相位噪声进行了仿真。通过理论结果和仿真结果对比,得出理论公式对实际环路滤波器噪声进行了很好的估计。最后给出环路滤波器设计时在噪声性能方面的考虑。     

分频锁相振荡源的研究

分析了锁相频率源锁相环路各环节对输出噪声的影响，并在此基础上研制成一个具有较低相位噪声的分频锁相源，对测试结果进行了详细的分析和对比。     

锁相调频中的噪声性能分析

本文分析了有噪调频锁相环的噪声种类,得出了有噪调频锁相环的相位模型,计算出了环路输出噪声相位方差。     

基于相位调制等效展宽激光线宽的极低相噪光电振荡器

光电振荡器是一种采用光电结合方式的新型微波频率源,其利用光学长时储能,可以实现极低相位噪声的信号输出。文章研究了光纤中散射噪声对光电振荡器相位噪声的影响,重点介绍了基于相位调制等效展宽激光线宽,抑制布里渊散射噪声架构,通过理论公式推导以及实验验证,表明了上述架构可极大改善光电振荡器的相位噪声。实验中采用调制频率为50 MHz、调制幅度为3.1的相位调制信号对激光线宽进行等效展宽,得到在10 GHz频率下为-157.3 dBc/Hz@10 kHz的极低相位噪声信号输出。     

微波本振源噪声分析

微波本振源在微波转发设备中是一个关键部件,在现代转发设备中采用大规模单片锁相式频率合成作为本振源,其输出谱线相位噪声直接影响到微波转发设备的输出谱线质量。文中对微波本振源相位噪声进行了描述及对它的几种相位噪声特点进行了分析,并得出微波本振源环路总相位噪声功率谱密度表达式以及锁相环的环路带宽选择原则。     

大功率速调管发射机相位噪声特性研究

分析了速调管的工作机制以及输出输入微波的绝对相移,并讨论了速调管发射机相位噪声的内在形成根源,就主要因素推演了发射机的相位噪声与外部电路性能之间关系的计算公式;并针对速调管发射机的相位噪声问题展开了辨析,明确了各种外在和内在因素对于相位噪声影响的因果关系;最后从工程实践出发,提出了4种相位噪声的实用控制方法.     

低相噪数字锁相频率合成器

常规的数字锁相频率合成器具有电路简单，工作稳定可靠等特点，但由于鉴相器的倍增噪声往往比基准源的倍增噪声还要高，因而输出相位噪声较高，不能令人满意。本文提出一种双回路反馈锁相频率合成方案，成功地解决了这个问题，由于有效地抑制了鉴相器的倍增噪声，可获得较低的输出相位噪声。这种方案适用于诸如雷达系统等对频率源相位噪声有较高要求的电子设备。     

每载波单路(SCPC)卫星通信地球站中频通道用频率合成器

本文在开发了使频率合成器输出相位噪声最佳条件下的锁相环路滤波器参数优化和输出相位噪声模拟计算软件程序的基础上,研制了三阶锁相环路构成的中频通道用频率合成器,其性能指标满足了特定的设计要求。     

Ku频段上变频器的设计与实现

阐述了一种Ku频段卫星通信上变频器的实现方案,针对低杂散和低相位噪声输出这2个难点,采用多次变频方案以及选用高抑制度的滤波器实现变频器的低杂散输出;采用多环锁相方案实现低相位噪声输出。给出测试结果,杂散抑制-70dBc(500MHz带内),相位噪声-85dBc/Hz@10kHz,验证了该方案的可行性。     

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.     

汽车防撞雷达频率源的相位噪声分析

相位噪声是频率源系统衡量其频谱纯度的重要参量。首先,基于锁相环合成频率源的相位噪声模型,分析了各噪声源相位噪声传递函数的特性,得出环路带宽的选取决定着频率源的相位噪声性能。然后,通过公式对频率源方案所选器件组合进行评估。最后,借助ADIsimPLL410软件来调整环路滤波器的环路带宽,从而使设计出的环路滤波器满足汽车防撞雷达频率源的要求。最终测试结果表明,该频率源的输出频率在24125GHz处的相位噪声为-871dBc/Hz@1kHz。与其他文献相比,所设计的频率源具备低相位噪声的显著优势。     

低相噪超多频段VCO宽带锁相环的研究

为了解决宽带锁相环设计中相位噪声和输出频率范围的矛盾,分析并设计了一种基于超多频段压控振荡器(VCO)锁相环的方案。该方案通过降低VCO的频率灵敏度和每个VCO 配置LC矩阵等效多个VCO的方法,使VCO在保证输出的频率范围的同时,优化了相位噪声。实验结果发现,该方案可以使锁相环在保证较大的输出频率范围前提下拥有更低的相位噪声。