切勿讓不良參考信號(hào)破壞鎖相環(huán)/合成器中的相位噪聲

“人如其食”是一個(gè)常見(jiàn)說(shuō)法，建議您仔細(xì)選擇食物，因?yàn)樗鼤?huì)直接影響我們的健康和福祉。

雖然并非精確的比較，但這一概念適用的前提是您將輸入?yún)⒖?a target="_blank">信號(hào)視為食物，由鎖相環(huán)（PLL）/合成器攝入，這會(huì)影響PLL/合成器的性能，可在圖1所示的輸出相位噪聲中可見(jiàn)一斑。在本博文中，我將提供一些實(shí)際示例來(lái)說(shuō)明什么是良好的輸入?yún)⒖?，不良輸入?yún)⒖紩?huì)造成何種損壞，以及如何分析給定的輸入?yún)⒖肌?/p>

圖1：輸入?yún)⒖荚肼曇渤艘訮LL

往后倒推一步，當(dāng)與壓控振蕩器（VCO）配對(duì)時(shí)，PLL成為可鎖定到低頻信號(hào)（來(lái)自穩(wěn)定晶體振蕩器的10MHz）的控制環(huán)系統(tǒng)，并將其乘以更高的頻率（LMX2592可徑直乘以9.8GHz）。

示例1

圖2所示為單邊帶相位噪聲圖。橙色線(xiàn)是100MHz輸入?yún)⒖夹盘?hào)，它使用非常低的相位噪聲晶振作為輸入?yún)⒖?。本例中的LMX2582合成器將100MHz倍頻到5,160.96MHz。如此以來(lái)，輸入?yún)⒖荚肼曇惨訹20×LOG（5,160.96 / 100）= 34.25dB]的系統(tǒng)成比例增大。棕色線(xiàn)顯示放大結(jié)果（以數(shù)學(xué)方式調(diào)整）。紅色線(xiàn)表示5160.96MHz時(shí)LMX2582的輸出。

圖2：低相位噪聲100MHz輸入?yún)⒖己?160.96MHz LMX2582輸出

使用類(lèi)似于圖2中的一個(gè)輸入?yún)⒖硷@示合成器的性能，因?yàn)檩斎雲(yún)⒖枷辔辉肼曌銐虻?。注意，關(guān)鍵區(qū)域在環(huán)路帶寬（?300kHz偏移）下，因?yàn)槌^(guò)該偏移頻率，輸入?yún)⒖荚肼曇脖贿^(guò)濾，并且將以與紅線(xiàn)（在該示例中未示出）相同的方式下降。

還要注意輸入?yún)⒖荚诩s120Hz的峰值。這直接影響輸出相位噪聲。您可能已在此處看到危險(xiǎn)。若噪聲在較低偏移處在某處耦合到輸入?yún)⒖荚粗?，那么它可能損壞合成器相位噪聲。

示例2

圖3考慮了另一個(gè)輸入?yún)⒖?，這次是一個(gè)122.88MHz的晶體振蕩器。輸出頻率仍為5,160.96MHz。此時(shí)，輸入?yún)⒖荚肼暟碵20 x LOG（5,160.96 / 122.88）= 32.46dB]的系數(shù)進(jìn)行縮放。查看相位噪聲部分2kHz偏移及以下，并將其與圖2的輸出相位噪聲進(jìn)行比較；您可看到，這個(gè)更高的輸入?yún)⒖荚肼曍暙I(xiàn)量直接提高了來(lái)自合成器的輸出相位噪聲。為了從LMX2582實(shí)現(xiàn)最佳性能，您還必須為它提供一個(gè)足夠好的輸入?yún)⒖?。并且了解噪聲如何縮放和貢獻(xiàn)有助于通過(guò)其基本相位噪聲電平來(lái)選擇輸入?yún)⒖夹盘?hào)。

圖3：一個(gè)122.88MHz輸入?yún)⒖己?160.96MHz LMX2582輸出

示例3

圖4探討了另一種情況。本例還使用了一個(gè)122.88MHz的晶體振蕩器，但這次是從振動(dòng)產(chǎn)生相位噪聲的影響。當(dāng)您點(diǎn)擊靠近振蕩器的手指時(shí)，會(huì)出現(xiàn)圖4中的那些尖峰。這是在某些基于晶體的振蕩器中的已知行為。它的損壞方式與不良相位噪聲相同，但若您只是將其留在工作臺(tái)上并進(jìn)行測(cè)量，您可能不會(huì)了解它。這表明在選擇輸入?yún)⒖紩r(shí)，重要的是不僅要了解設(shè)備的基本相位噪聲，還要了解其對(duì)振動(dòng)、老化、溫度變化、對(duì)電源噪聲的彈性和許多其它影響的響應(yīng)。考慮到這一點(diǎn)，可以幫助選擇部件并調(diào)試整個(gè)信號(hào)鏈。

圖4：噪聲122.88MHz輸入?yún)⒖己?160.96MHz LMX2582輸出

要了解這在示例設(shè)計(jì)中如何工作，請(qǐng)查看我們從降壓轉(zhuǎn)換器工作的9.8 GHz RF高性能合成器參考設(shè)計(jì)。

參考表

作為指導(dǎo)，觀(guān)察到計(jì)算的縮放輸入?yún)⒖荚肼暤挠绊懯怯袔椭?。在?中，您可看到（如預(yù)期的那樣）若縮放的輸入?yún)⒖枷辔辉肼暸cPLL相位噪聲（表1中的0dB）相同，則您將獲得3dB的噪聲增量，因?yàn)槟龑⒃肼暳考颖?。同樣，若您進(jìn)一步降低輸入?yún)⒖嫉南辔辉肼曤娖剑敲磳?duì)相位噪聲的影響越來(lái)越小。

表1：來(lái)自縮放輸入?yún)⒖枷辔辉肼暤南辔辉肼?/strong>