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1、PLL频率合成器的杂散性能分析工程实践及应用技术PLL频率合成器的杂散性能分析陈叶民,刘长明(国营第七一三厂设计所,江西九江332005)摘 要:杂散抑制是PLL频率合成器的几个关键指标之一。在实际设计中,杂散的输出种类比较多,产生的原因也各不一样,但是它们中的大多数并不常见。首先从杂散的基本概念出发,详细地介绍了PLL的各种杂散类型以及产生原因,然后根据不同的起因提出了相应的工程解决方法,最后给出了相应的工程案例,为正在进行PLL设计的射频工程师们提供一个较好的参考作用。关键词:PLL;频率合成器;杂散;噪声中图分类号:TN74211 文献标
2、识码:A 文章编号:1003-3114(2010)01-61-3AnalysisonSpuriousPerformanceinPLLFrequencySynthesizerCHENYe2min,LIUChang2ming(DesignInstituteofFactoryNO1713,JiujiangJiangxi332005,China)Abstract:ThespurioussuppressionisoneofthekeyperformancesinPLLsynthesizer1Thereareseveraltypesofthespuriou
3、soutputswithmanydifferentcausesinpracticaldesign,howevermostofthemarenotfamiliar1Basedonthebasicconceptofspurious,thispaperintroducesindetaildifferentspurioustypesandcauses,andthengivesthecorrespondingengineeringsolutionsandparadigmsforaccordingtothedifferentcauses,whichprovid
4、esgoodreferencetoRFengineerforPLLdesign1Keywords:PLL;frequencysynthesizer;spurious;noise载波频率成非谐波关系的离散频谱功率与载波功率0 引言频率合成器作为无线通信设备的核心部件,其性能的好坏直接决定了无线系统的应用性能。PLL作为频率合成的一种手段,始终是高性能频率合成器设计的首选。PLL频率合成器的关键指标主要有相位噪声、杂散抑制和换频时间等。由于换频时间不具有普遍性,仅在频率捷变系统中有严格的要求,另外关于相位噪声性能分析的资料较多,因此本文仅对频谱杂散进行
5、详细分析。1 杂散性能分析111 杂散概念杂散是指和输出信号没有谐波关系的一些无用谱。在频谱上可能表现为若干对称边带,也可能表现为信号频率谱线旁存在的非谐波关系的离散单根谱线。这些谱线的幅度一般都高于噪声。通常用与收稿日期:2009-11-20作者简介:陈叶民(1972-),男,硕士/工程师。主要研究方向:超短波频率合成及超短波频谱监测测向技术。之比来表征PLL的杂散性能,也就是常说的杂散抑制指标,以dBc表示。112 杂散分析及工程解决方法杂散其实也属于噪声的范畴,其传输特性与相位噪声的传输特性基本一致。从PLL的传输特性分析,任何一个环节都可能
6、成为引入杂散的途径,这也使得因引入杂散的途径和起因的不一样导致杂散种类众多,对杂散的分析也更为复杂。因此,下面结合工程实际,对不同类型的杂散进行具体分析,并提出合理的改善手段。11211(高亮注释Charles2010-09-2813:10:53空白) 鉴相泄漏引入的杂散在PLL频率合成器的设计中,由鉴相泄漏引入的杂散是最常见的杂散,它出现在鉴相频率的整数倍上,如图1所示。它主要是由于充电泵的电流泄漏效应以及电路失配所致,通常抑制该类杂散的手段主要通过环路滤波器的优化设计来实现。在工程上采用高阶环路滤波器能对该类杂散有着较好的抑制,一般的PLL采用
7、三阶环路滤波器基本能够满足要求。由鉴相泄漏引入的杂散11212 小数分频引入的杂散传统的整数频率合成器通常采用提高鉴相频率的方法来降低输出信号的相位噪声,这样便难以满足小频率步进的要求。小数分频技术的应用解决了这一突出的矛盾,但同时又导致严重的小数分频杂散。在工程上为了解决小数分频杂散问题,引入了Σ-Δ调制技术。Σ-Δ调制器的噪声成形技术可以有效地改变噪声的频谱特性,通过环路滤波抑制杂散,是单一锁相环路实现小步进、低相噪的最佳途径。目前CONEXANT公司的公司的感,在设计上一定要加强滤波隔离。同时辅助PLL不用的话,尽量在设计中关断其工作电源,以
8、减少其对主PLL的干扰。11215 参考频率引入的杂散该类杂散通常出现在偏离载波频率值为参考频率的整数倍的地方,其原因是参
