频率合成器的相位噪声分析

频率合成器广泛应用于现代各种电子设备中,甚至被人们喻为众多电子系统的"心脏"。其性能好坏直接影响通信设备的性能,尤其是影响接收机的灵敏度和选择性。对频率合成器相位噪声的概念进行了简单的阐述。从锁相环的分析模型出发,介绍相位噪声的特性,分析了影响相位噪声的各种主要因素,并提出了提高频率合成器相位噪声性能的一些基本方法。通过实例介绍了环路滤波器参数的选择与计算。     

低相位噪声VCO的设计

设计了一个用于移动通信中继站的低相位噪声压控振荡器(VCO)。该VCO采用了考皮兹结构,谐振器使用LC器件,放大器件使用双极结型晶体管(BJT)。其频率调动范围为730～840 MHz,压控灵敏度为22 MHz/V,输出功率为10.7 dBm。在800 MHz中心频率处,其实测相位噪声分别为-99.42 dBc/Hz@10 kHz,-116.44 dBc/Hz@100 kHz,-135.06 dBc/Hz@1 MHz。提出了一种采用基极低频滤波的办法消除VCO的杂散频率,整个测试频段内观察不到明显的杂散。阐述了VCO相位噪声的主要来源,给出了低噪声VCO的设计方法。理论计算,仿真结果和实物测试取得了一致的结论,对低噪声VCO的设计提供了一定的参考。     

高速低相位噪声VCO设计

压控振荡器已经成为当今时钟恢复电路和频率合成电路中不可缺少的组成部分。本文分别从压控振荡器的振荡频率和相位噪声两个角度，详细阐述影响VCO性能的因素，并提出相应的改进方法。     

频率合成器的相位噪声分析

频率合成器被喻为雷达电子系统的"心脏",其相位噪声对设备和系统的性能影响很大.文中简单介绍了频率合成器相位噪声的基本概念.基于频率合成器的基本实现方法,分析了频率合成器中的相位噪声,通过实例说明了不同合成方式频率合成器的相位噪声.时频率合成器的低相噪声设计的工程实现有一定的指导意义.     

2.4 GHz低相位误差低相位噪声CMOS QVCO设计

提出了一种新型的适用于锁相环频率合成器的正交压控振荡器(QVCO)结构,分析了QVCO的工作原理及其相位噪声性能.ADS仿真结果表明,电路工作在2.4 GHz、偏离中心频率600 kHz的情况下相位噪声为-115.4 dBc/Hz,在1.8 V电源下功耗仅为2.9 mW,输出信号的相位误差小于0.19°.结果还表明相对于目前流行的QVCO结构,提出的结构实现了低相位误差、低功耗、高FoM值.     

低相位噪声CMOS环形压控振荡器的研究与设计

针对个人电脑和通讯系统对频率合成器中振荡器的低相位噪声的要求,对基本的环形振荡器结构进行改进,设计了两种宽带低相位噪声CMOS环形压控振荡器(VCO),在800 MHz振荡频率、1 MHz频偏下,测试的相位噪声分别为-123 dBc/Hz和-110 dBc/Hz.两个VCO的调谐范围分别为450～1 017 MHz和559～935 MHz.     

宽带低相位噪声锁相环型频率合成器的CMOS实现

用0.25μm标准CMOS工艺实现了单次变频数字有线电视调谐器中的频率合成器.它集成了频率合成器中除LC调谐网络和有源滤波器外的其他模块.采用I2C控制三个波段的VCO相互切换,片内自动幅度控制电路和用于提升调谐电压的片外三阶有源滤波器,实现VCO的宽范围稳定输出.改进逻辑结构的双模16/17预分频器提高了电路工作速度.基于环路的行为级模型,对环路参数设计及环路性能评估进行了深入的讨论.流片测试结果表明,该频率合成器的锁定范围为75～830MHz,全波段内在偏离中心频率10kHz处的相位噪声可以达到-90.46dBc/Hz,100kHz处的相位噪声为-115dBc/Hz,参考频率附近杂散小于-90dBc.     

S波段高稳锁相振荡源研究

本文阐述了用数字锁相的方法完成Ｓ波段频率源，分析了锁相环的频谱特性；并对输出信号进行了测试，其相位噪声指标￡（１０ｋＨｚ）〈－９３ｄＢｃ／Ｈｚ，杂散抑制〈－６５ｄＢｃ，输出功率大于１０ｍＷ。     

S 波段取样锁相源的设计

本文详细介绍了一种S 波段小体积、低相噪、低杂散的锁相源。该锁相源采用取样锁相技术和高Q 值同轴介质压控振荡器实现了低相噪、低杂散的特性。通过集成倍频和滤波器,还可输出C 波段信号。     

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。     

95GHz低相噪锁相源技术研究

基于毫米波锁相源相位噪声理论,明确指出采用低相位噪声的微波频率源可以有效改善毫米波锁相源相噪指标。利用低相位噪声的微波倍频源,结合谐波混频方式,设计出95GHz低相位噪声锁相频率源。测试结果表明,其相位噪声可以低至-90.44dBc/Hz@10kHz,验证了该设计方案的可行性。     

3mm锁相源研究及系统应用

采用双环数字锁相方式完成3mm波锁相源研究,并成功应用于国内第一套“95GHz毫米波干涉仪”测速系统。提出了一种新的毫米波双环锁相源相位噪声估测方法。实验结果表明:该毫米波锁相源工作在95GHz时,输出功率大于10mW,相位噪声达到-59dBc/Hz@10kHz,在-10℃~ 45℃温度范围内的频率稳定度为1.2×10-6,完全满足测速系统对毫米波发射源的高稳定、高精确度技术要求。     

基于锁相环的频率合成器的设计

由频率合成技术获得的信号源具有高频率稳定度和准确度,并且能方便地改变频率,其中频率合成方法有直接式和间接式两种。锁相环频率合成器是目前应用较为广泛的一种频率合成技术。简要介绍了锁相环频率合成器的原理以及集成锁相环CD4046的内部电路构成,给出了一个基于CD4046的频率范围和频率间隔均可调的频率合成器的设计实例。该方案简单易行且易于调试,具有较高的实用价值。     

一种锁相频率合成系统的设计

描述了以MC145152和MC1648芯片为核心,采用锁相频率合成技术来实现电压控制LC振荡器的设计思路、方法及指标测试。本系统可以产生高稳定度的正弦信号,输出频带在5~25 MHz范围内,并实时显示;输出频率的稳定度达到10-3以上。该系统在通信领域有广泛的应用前景。     

U波段小数分频锁相环型频率综合器

使用0.18μm1.8VCMOS工艺实现了U波段小数分频锁相环型频率综合器,除压控振荡器(VCO)的调谐电感和锁相环路的无源滤波器外,其他模块都集成在片内。锁相环采用了带有开关电容阵列(SCA)的LC-VCO实现了宽频范围,使用3阶MASHΔ-Σ调制技术进行噪声整形降低了带内噪声。测试结果表明,频率综合器频率范围达到650～920MHz;波段内偏离中心频率100kHz处的相位噪声为-82dBc/Hz,1MHz处的相位噪声为-121dBc/Hz;最小频率分辨率为15Hz;在1.8V工作电压下,功耗为22mW。     

DDS/PLL在频率合成中的应用

介绍了直接数字频率合成(DDS)技术和模拟锁相(PLL)技术相结合的应用,它是频率合成中一种新的应用,具有体积小、频率稳定可靠、相位噪声低、转换时间快等优良性能。对丰富的杂散进行抑制后,DDS信号在实际应用中可达到理想的效果。     

C波段频率合成器的设计

在分析常规数字锁相环路基础上,利用数字锁相混频环电路实现了C波段快速低相噪宽带频率合成器的设计,并进行了理论分析。给出的研制模块的指标测试结果,验证了理论分析的正确性。     

2.4GHz频率综合器中低杂散锁相环的设计

在带电荷泵的锁相环频率综合器中,设计低杂散锁相环的关键是减少鉴频鉴相器和电荷泵的非理想特性以及提高压控振荡器的性能.采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种改进型锁相环电路.仿真结果显示,在1.8V基准电压供电时,电荷泵电流在0.3～1.6V电压范围内匹配度小于1μA,电流失配率小于0.2％,压控振荡器在中心频率2.4 GHz频偏1 MHz时的相位噪声为-124.3 dBc/Hz@1 MHz,环路参考杂散降为-60 dBm.     

基于锁相环技术的X 波段频率源的研制

介绍了一种X 波段频率源的设计方案及相关理论。采用数字锁相环内混频技术实现的该X 波段频率源具有频带宽,相位噪声低,杂散低等特点。其主要技术指标如下：输出频率范围为9.8GHz～10.8GHz,频率步进为5MHz,在偏离1KHz 处相位噪声优于-85dBc/Hz,在偏离10KHz 处相位噪声优于-88dBc/Hz,杂散抑制优于60dBc。由最后的测试结果可 知,采用该方法设计的频率源既能保证低杂散又能显著改善相位噪声水平,可广泛用于通信设备和测试系统中。     

DDS+PLL米波波段捷变频频率合成器

简单介绍了DDS和PLL的基本原理及其它们在捷变频频率合成器应用中的优缺点。阐述其在某型米波雷达频率合成器中的使用情况,最后对一些性能指标进行了简单的分析。