鎖相環(huán)地相位噪聲雜散抑制鎖相時間

《鎖相環(huán)地相位噪聲雜散抑制鎖相時間》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。

1、相位噪聲對一個給定載波功率的輸出頻率來說，相位噪聲是載波功率相對于給定的頻率偏移處（頻率合成器通常定義1kHz頻率偏移）1-Hz的帶寬上的功率，單位為dBc/Hz@offsetfrequency。鎖相環(huán)頻率合成器的帶內(nèi)相位噪聲主要取決于頻率合成器，VCO的貢獻很小。相位噪聲的測量需要頻譜分析儀。注意一點，普通頻譜分析儀讀出的數(shù)據(jù)需要考慮分辨帶寬的影響。即，頻譜分析儀的讀數(shù)減掉10log（RBW）才是正確的相位噪聲數(shù)值。高端的頻譜分析儀往往可以直接給出單邊帶相位噪聲。相位噪聲是信號在頻域的度量。在時域，與之對應

2、的是時鐘抖動（jitter），它是相位噪聲在時間域里的反映，大的時鐘抖動在高速ADC應用中會嚴重惡化采樣數(shù)據(jù)的信噪比，尤其是當ADC模擬前端信號的頻率較高時，更是要求低抖動的時鐘。圖1形象地描述了時鐘抖動。圖表1相位噪聲和時鐘抖動時鐘抖動可以通過相位噪聲積分得到，具體實現(xiàn)如下如下：計算從給定的起始頻率偏移處到結(jié)束頻率（通常定義為兩倍輸出頻率）偏移處的相位噪聲和A，單位為dBc；對A進行取對數(shù)操作；求相位抖動均方值（rmsphasejitter），單位為弧度；將弧度值轉(zhuǎn)換成時間單位，秒或者皮秒。圖表2.時鐘抖動

3、與相位噪聲和白噪聲之間的關系參考雜散鎖相環(huán)中最常見的雜散信號就是參考雜散。這些雜散信號會由于電荷泵源電流與匯電流的失配，電荷泵漏電流，以及電源退耦不夠而增大。在接收機設計中，雜散信號與其他干擾信號相混頻有可能產(chǎn)生有用信號頻率從而降低接收機的靈敏度。鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時，電荷泵會周期性的（頻率等于鑒相頻率）產(chǎn)生交替變換（正負）脈沖電流給環(huán)路濾波器。環(huán)路濾波器對其進行積分產(chǎn)生穩(wěn)定的控制電壓。圖表3環(huán)路鎖定時，PLL電荷泵電流輸出波形當鑒相頻率較低時，由電荷泵的漏電流引起的雜散占主要地位。當鑒相頻率較高時，由電荷泵

4、的交替電流（源電流I和匯電流I）引起的雜散占主要地位。sourcesink二者頻率的界定。一般地，若電荷泵漏電流為1nA，電荷泵電流為1mA，電荷泵電流的失配在4%時，交界頻率大約為100k~200kHz。當電荷泵處于三態(tài)的時候（絕大部分時間是如此），電荷泵的漏電流是雜散的主要來源。電荷泵漏電流經(jīng)過環(huán)路濾波器形成控制電壓，以調(diào)諧VCO，這樣就相當于對VCO進行調(diào)頻（FM），反映在VCO的輸出，就會出現(xiàn)雜散信號。電荷泵漏電流越大，鑒相頻率越低，這種參考雜散越大。在鑒相頻率相等的條件下，電荷泵的漏電流與電荷泵電流

5、的比值越大，由電荷泵漏電流引起的參考雜散會越大。ADI的PLL產(chǎn)品漏電流大部分在1nA左右的水平上。為了對電荷泵漏電流引起的雜散有個清楚地認識，這里給出一些仿真波形。仿真條件如下：ADF4106，輸出頻率1GHz，鑒相頻率25kHz，三階無源濾波器，帶寬2.5Hz，相位裕度45度，VCO模型為SirenzaVCO190-1000T。參考晶振模型10MHz。電荷泵漏電流1nA。當環(huán)路濾波器變窄到1kHz后可以看到對這種雜散的衰減效果如下。當電荷泵工作時，電荷泵的交替脈沖電流是雜散的主要來源。定義電荷泵源電流（S

6、ourcecurrent）與匯電流（Sinkcurrent）的失配程度。雜散增益的定義，鎖定時間鎖相環(huán)從一個指定頻率跳變到另一個指定頻率（在給定的頻率誤差范圍內(nèi)）所用的時間就是鎖定時間。頻率跳變的步長取決于PLL頻率合成器工作在限定的系統(tǒng)頻帶上所能達到的最大的頻率跳變能力。例如，GSM-900，頻率步長最大為45MHz，而GSM-1800為95MHz。容許的頻率誤差分別為90Hz和180Hz。PLL頻率合成器必須在小于1.5個時隙（GSM的一個時隙是577us）內(nèi)達到鎖定。鎖定時間還需要另外一個指標來度量，即

7、PLL頻率合成器輸出達到給定相位誤差范圍所用的時間。圖3是ADI提供的一種測量相位鎖定的方法，該方法利用ADI的增益/相位聯(lián)合檢波器AD8302實現(xiàn)。圖表4.相位鎖定時間測量的一種方法參考晶振有哪些要求？我該如何選擇參考源？波形：可以使正弦波，也可以為方波。功率：滿足參考輸入靈敏度的要求。穩(wěn)定性：通常用TCXO，穩(wěn)定性要求<2ppm。這里給出幾種參考的穩(wěn)定性指標和相位噪聲指標。頻率范圍：ADI提供的PLL產(chǎn)品也可以工作在低于最小的參考輸入頻率下，條件是輸入信號的轉(zhuǎn)換速率要滿足給定的要求。例如，ADF4106的

8、數(shù)據(jù)手冊要求的最小參考輸入信號REFIN為20MHz，功率最小為-5dBm，這相當于轉(zhuǎn)換速率（slewrate）為22.6V/us，峰峰值為360mV的正弦波。具體計算如下：對正弦波Vp*sin(2*pi*f*t)而言，轉(zhuǎn)換速率SlewRate=dv/dt

9、max=2*pi*f*Vp。那么我們來考察功率為-5dBm（50歐姆系統(tǒng)）（Vp=180mV）的信號，其峰峰值為360mV，其轉(zhuǎn)換速率為Slew