新聞中心

        EEPW首頁 > 模擬技術(shù) > 設計應用 > 用于高頻接收器和發(fā)射器的鎖相環(huán)-第二部分

        用于高頻接收器和發(fā)射器的鎖相環(huán)-第二部分

        作者: 時間:2016-04-29 來源:網(wǎng)絡 收藏

          本系列文章的第一部分介紹了關于(PLL)的基本概念,說明了PLL架構(gòu)和工作原理,同時以一個例子說明了PLL在通信系統(tǒng)中的用途。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/201604/290509.htm

          在第二部分中,我們將側(cè)重于詳細考察與PLL相關的兩個關鍵技術(shù)規(guī)格:相位噪聲和參考雜散。導致相位噪聲和參考雜散的原因是什么,如何將其影響降至最低?討論將涉及測量技術(shù)以及這些誤差對系統(tǒng)性能的影響。我們還將考慮輸出漏電流,舉例說明其在開環(huán)調(diào)制方案中的重要意義。

          振蕩器系統(tǒng)中的噪聲

          在任何振蕩器設計中,頻率穩(wěn)定性都至關重要。我們需要考慮長期和短期穩(wěn)定性。長期頻率穩(wěn)定性是關于輸出信號在較長時間(幾小時、幾天或幾個月)內(nèi)的變化情況。其通常以一定時間內(nèi)的比率Δf/f來規(guī)定,單位為百分比或dB。

          短期穩(wěn)定性則是關于幾秒或更短時間內(nèi)的變化情況。這些變化可能是隨機的,也可能是周期性的。可以使用頻譜分析儀來檢查信號的短期穩(wěn)定性。圖1顯示了一種典型頻譜,其中隨機和離散頻率成分導致出現(xiàn)大范圍的波裙和雜散波峰。

            

        圖片1.jpg

         

            

        2.png

         

          圖1.振蕩器的短期穩(wěn)定性。

          信號源中的已知時鐘頻率、電力線干擾和混頻器產(chǎn)品都可能引起離散雜散成分。隨機噪聲波動引起的擴張是相位噪聲造成的。其可能是有源和無源器件中的熱噪聲、散粒噪聲和/或閃爍噪聲造成的。

          電壓控制振蕩器中的相位噪聲

          在考察PLL系統(tǒng)中的相位噪聲之前,我們先看看電壓控制振蕩器(VCO)中的相位噪聲。理想的VCO應該沒有相位噪聲。在頻譜分析儀上看到的輸出應是一條譜線。當然,事實并非如此。輸出上會有抖動,頻譜分析儀會顯示出相位噪聲。為了便于理解相位噪聲,請考慮一種相量表示方式,如圖2所示。

            

        圖片2.jpg

         

          圖2.相位噪聲的相量表示。

          圖中所示信號的角速度為wO,峰值幅度為VSPK。疊加于其上的誤差信號的角速度為wm。Δqrms表示相位波動的均方根值,單位為rms度數(shù)。

          在許多無線電系統(tǒng)中,必須符合總積分相位誤差規(guī)格的要求。該總相位誤差由PLL相位誤差、調(diào)制器相位誤差和基帶元件導致的相位誤差構(gòu)成。例如,在GSM中,允許的總相位誤差為5度rms。

          Leeson方程

          Leeson(第6項參考文獻)提出了一項方程,用以描寫VCO中的不同噪聲組分。

            

        圖片3.jpg (1)

         

          其中:

          LPM為單邊帶相位噪聲密度(dBc/Hz)

          F為工作功率水平A(線性)下的器件噪聲系數(shù)

          k為玻爾茲曼常數(shù),1.38 × 10–23 J/K

          T為溫度(K)

          A為振蕩器輸出功率(W)

          QL為加載的Q(無量綱)

          fO為振蕩器載波頻率

          fm為載波頻率失調(diào)

          要使Leeson方程有效,以下條件必須成立:

          ? fm,載波頻率失調(diào)大于1/f閃爍角頻;

          ? 已知工作功率水平下的噪聲系數(shù);

          ? 器件運行呈線性特征;

          ? Q包括元件損耗、器件加載和緩沖器加載的影響;

          ? 振蕩器中只使用了一個諧振器。

            

        圖片4.jpg

         

          圖3.VCO中的相位噪聲與頻率失調(diào)的關系。

          Leeson方程只適用于斷點(f1)與從“1/f ”(更普遍的情況是1/fg)閃爍噪聲頻率到超過后放大白噪聲將占據(jù)主導的頻率點(f2)的躍遷之間的膝部區(qū)域。如圖3所示[g = 3]。f1應盡量低;一般地,它小于1 kHz,而f2則在幾MHz以內(nèi)。高性能振蕩器要求使用針對低1/f躍遷頻率而專門選擇的器件。有關如何盡量降低VCO中相位噪聲的一些指導方針如下:

          1.使變?nèi)荻O管的電壓足夠高(一般在3至3.8 V)

          2.在直流電壓電源上用濾波。

          3.使電感Q盡量高。典型的現(xiàn)成線圈的Q在50至60之間。

          4.選擇一個噪聲系數(shù)最小且閃爍頻率低的有源器件。閃爍噪聲可借助反饋元件降低。

          5.多數(shù)有源器件都展現(xiàn)出較寬的U形噪聲系數(shù)與偏置電流之關系曲線。用該信息來為器件選擇最佳工作偏置電流。

          6.使振蕩電路輸出端的平均功率最大化。

          7.在對VCO進行緩沖時,要使用噪聲系數(shù)最低的器件。

          閉環(huán)

          前面,我們討論了自由運行VCO中的相位噪聲,考慮了降低該噪聲的方式,接下來,我們將考慮閉環(huán)(見本系列第一部分)對相位噪聲的影響。

            

        圖片5.jpg

         

          圖4所示為PLL中的主要相位噪聲貢獻因素。系統(tǒng)傳遞函數(shù)可通過以下等式來描述:

          Closed Loop Gain =  

        圖片6.jpg (2)

         

          G =  

        圖片7.jpg(3)

         

            

        圖片8.jpg(4)

         

          Closed Loop Gain =  

        圖片9.jpg(5)

        上一頁 1 2 下一頁

        評論


        相關推薦

        技術(shù)專區(qū)

        關閉
        主站蜘蛛池模板: 五家渠市| 铅山县| 伊金霍洛旗| 枞阳县| 北票市| 铜陵市| 商洛市| 清水县| 衡东县| 南投县| 栾川县| 郸城县| 仁寿县| 石柱| 唐河县| 三亚市| 南宁市| 达孜县| 黄骅市| 龙胜| 卓尼县| 扶风县| 来宾市| 宿迁市| 淮北市| 大埔区| 黄平县| 夏津县| 寿阳县| 大荔县| 长乐市| 乌兰县| 海宁市| 新竹县| 宿州市| 江孜县| 兰溪市| 巫山县| 黔西县| 北宁市| 安达市|