基于多環(huán)鎖相寬帶細(xì)步進(jìn)頻率合成器的設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2014-01-24 來源：網(wǎng)絡(luò)

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末級鎖相環(huán)路D采用ADI公司鎖相環(huán)芯片AD4108。該芯片工作頻率達(dá)8 GHz，控制簡單、功耗極低，同時(shí)具有良好的噪聲基底性能。經(jīng)軟件仿真，末級鎖相環(huán)路電路參數(shù)及輸出相噪如圖4，5所示。

整個(gè)多環(huán)鎖相電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包含鎖相電路及數(shù)字控制電路等。為保證輸出信號相位噪聲和雜散抑制性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取了多腔體分隔的結(jié)構(gòu)，并注意微波吸收材料的使用，保證各個(gè)功能環(huán)路工作穩(wěn)定且整體電磁兼容性能良好。

4 電路調(diào)試與測試結(jié)果
由于合理的方案設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確仿真，相位噪聲等主要指標(biāo)均可實(shí)現(xiàn)。如圖6所示，全頻段輸出信號相位噪聲可達(dá)到-92 dBc@1kHz；-92 dBc @10kHz。

由于各功能環(huán)路輸出中間頻率信號較多，雜散控制是調(diào)試難點(diǎn)。在測試中發(fā)現(xiàn)，有少數(shù)頻點(diǎn)的近端有雜散較大，主要分布在參考100 MHz整數(shù)倍附近的細(xì)步進(jìn)頻段，經(jīng)分析，該類雜散的產(chǎn)生主要是由于環(huán)路A中DDS輸出信號與參考信號100 MHz及其諧波經(jīng)鏈路泄露或空間輻射進(jìn)入混頻器及鑒相器中，產(chǎn)生的高階交調(diào)出現(xiàn)在輸出信號近端，由于分布在鎖相環(huán)路帶寬以內(nèi)，難以消除。該現(xiàn)象的產(chǎn)生說明，多環(huán)鎖相的細(xì)步進(jìn)頻綜對模塊內(nèi)部各功能單元的電磁屏蔽與隔離要求非常高。通過調(diào)試分析，可通過改變A、C環(huán)路輸出頻率和環(huán)路D的倍頻次數(shù)N的方法規(guī)避和解決。根據(jù)公式(2)，通過掃頻，一旦發(fā)現(xiàn)存在近端雜散的頻率點(diǎn)，通過改變fDDS、fLO2和末級鎖相環(huán)倍頻次數(shù)N的頻率組合，同樣可以實(shí)現(xiàn)相同頻率的輸出，且fDDS發(fā)生改變，與100 MHz的高階交調(diào)雜散分布遠(yuǎn)離主信號中心，可被末級鎖相環(huán)路濾波器濾除。圖7為經(jīng)過后期頻率控制程序處理前后的雜散分布對比圖，可見主信號近端雜散已經(jīng)明顯消除。

經(jīng)不斷調(diào)試改進(jìn)，各項(xiàng)指標(biāo)最終測試結(jié)果如表1，均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

5 結(jié) 論
文中介紹了基于多環(huán)結(jié)構(gòu)的鎖相寬帶頻率合成技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)細(xì)頻率步進(jìn)和低雜散的指標(biāo)要求情況下，相位噪聲可達(dá)到≤-92 dBc／Hz@1 kHz，滿足系統(tǒng)對高質(zhì)量頻率合成器的需求，具有較好的應(yīng)用前景。