2.2 主辅环电路设计

理论估算带内相噪估算公式(不考虑晶振的相噪):

辅环的频率相对要高点,为了使系统混频后噪声不恶化,获得较低的相位噪声,这里选用HMC440鉴相芯片,该芯片属于模拟鉴相器,由HMC440技术资料上给出的一153 dBc/

由HMC440可推出锁相环芯片相噪为一233 dBe/Hz,由上面式(2)可推出:

其中Kd是鉴相器的鉴相灵敏度,这里HMC440的Kd是0.286 V/rad,Kψ是VCO的压控灵敏度(rad/V),N是锁相环的倍频倍数。阻尼系数ξ为兼顾滤波器的过冲和衰减取0.707~1之间的一个值即可。这样只要C2取定一个值,就可以同时确定R1,R2。C1的引入主要为滤去鉴相器产生的谐波,其引入的极点应远离主极点,即这样环路滤波器就完全确定了。

3 硬件及实测数据

出于成本方面的考虑,主环的VCO需要输出两个范围频率:4 428~4716 MHz和4 752~5 220 MHz,采用两个VCO用开关进行切换。另外考虑到VCO间的相互影响,可能产生许多杂散,本设计采用VCO断电方式,保证在任一时间,只有一个VCO工作,这样避免了他们之间的相互影响。

混频采用HMC218LP3无源混频器,由于是无源的,要求本振功率比较大,所以主环输出要经过两级放大器HMC3llLP3。在调试过程中发现,由于放大器的非线性,使本振的谐波分量增大,所以第二级放大器放大到10 dBm左右驱动HMC218LP3的LO本振端,避免放大器进入饱和状态。另外对辅环的点频4 320 MHz,通过调试当到达HMC218LP3的RF端口信号为一7 dBm左右时取得较佳的杂散和相噪指标。

相位噪声,杂散抑制,谐波抑制和输出功率均采用惠普公司的频谱分析仪HP8564E测量,在系统切换VCO最差相噪点5 220 MHz处相位噪声可以达到一104.5 dBc/

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