李亮輝++李青平

摘 要：基于使用需求，介紹了一款頻率合成的設(shè)計(jì)，闡述了頻率合成器的設(shè)計(jì)過(guò)程和部分需要考慮的問(wèn)題，同時(shí)，提供了一種頻率合成的實(shí)現(xiàn)方案。該方案不僅形式簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，而且可以在幾十兆赫至15 GHz之間的任意頻段內(nèi)工作，具有廣泛的應(yīng)用性。

關(guān)鍵詞：HMC830；鎖相環(huán)PLL；低雜散；低相位噪聲

中圖分類號(hào)：TN74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.067

某項(xiàng)目的頻率合成器要求所產(chǎn)生的頻率范圍為6 000～9 200 MHz，頻率步進(jìn)為10 MHz的信號(hào)。本設(shè)計(jì)充分利用鎖相環(huán)技術(shù)和DDS技術(shù)的特點(diǎn)，有效地解決了系統(tǒng)對(duì)頻率合成器的相位噪聲、雜散、頻率步進(jìn)提出的要求。它具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 方案選擇

技術(shù)指標(biāo)要求：輸出頻率范圍為6 000～9 200 MHz，頻率最小步進(jìn)為10 MHz，輸出相位噪聲小于等于-98 dBc/Hz（@±10 kHz），小于等于-98 dBc/Hz（@±100 kHz），輸出雜散抑制65 dBc，輸出8路，功率小于15 W。

目前，頻率合成主要有3種方法，即直接模擬合成、鎖相環(huán)合成法和直接數(shù)字合成法。表1為常規(guī)鎖相芯片的對(duì)比，其中，HMC702、HMC703都內(nèi)置了÷2分頻器。

為了便于控制和擴(kuò)展，再加上相噪指標(biāo)的需要，被驅(qū)動(dòng)環(huán)（輸出環(huán)）最終選定了HITTITE公司的HMC698作為鎖相電路。要想實(shí)現(xiàn)高達(dá)9.2 GHz的工作頻率，必須在反饋回路增加÷2的前置分頻器。最終選定的頻率綜合器的實(shí)施方案如圖1所示。

在具體工作中，將HMC830作為參考環(huán)，輸出環(huán)主要由HMC698、ADF5000和6 000～9 200 MHz的VCO構(gòu)成。輸出環(huán)VCO的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大分路后輸出八路信號(hào)。

2 指標(biāo)分析

2.1 輸出環(huán)相噪指標(biāo)分析

根據(jù)噪聲功率疊加理論得到表1所示的最終結(jié)果。因此，可確定頻率綜合器最終的輸出信號(hào)相噪約為-97 dBc/Hz@1 kHz，-101 dBc/Hz@10 kHz，-103 dBc/Hz@100 kHz。相噪指標(biāo)能夠滿足指標(biāo)的要求。

2.2 輸出環(huán)雜散分析

由于Fout=20Fpll，其中，F(xiàn)pll為HMC830的輸出頻率。依據(jù)設(shè)計(jì)需要，可以得到：Fpll=300～460 MHz，即Fpll的步進(jìn)為0.5 MHz，歸至HMC830的1 500～3 000 MHz處的步進(jìn)為2 MHz（輸出分頻比為4時(shí)）或4 MHz（輸出分頻比為8時(shí)）。依據(jù)此步進(jìn)和所用環(huán)路帶寬（90 kHz），最終輸出雜散達(dá)到65 dB沒(méi)有問(wèn)題。

3 測(cè)試結(jié)果和分析

實(shí)際測(cè)試結(jié)果如表2所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本方案易于頻率的擴(kuò)展，只需更換輸出環(huán)的VCO、微調(diào)輸出環(huán)的環(huán)參就可以制成從幾十兆赫到15 GHz之間不同工作頻率段、不同頻率步進(jìn)的綜合器。它們具有良好的應(yīng)用性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕