射频实战-滤波器的设计

大家都知道锁相环很重要，它是基石，锁相环决定了收发系统的基础指标，那么如此重要的锁相环选型原则有哪些呢？锁相环原理锁相环一般由鉴相器(PD)、环路滤波器（LPF）、电压控制振荡器（VCO）组成。其功能如下：鉴相器：又称为相位比较器，其主要功能是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测的相位差转换为电压信号。环路滤波器：主要功能是滤除鉴相器输出的高频分量。电压控制振荡器：根据鉴相器产生的信号，对输出信号的频率和相位进行调整。基本原理大家都知道相位噪声相位噪声是第一设计原则相位噪声的计算公式F=FOM + 10log fpfd + 20log NFOM是归一化相位噪声。从上述公式可以看出，除了FOM，相位FPD和N有关，输出频率定下来之后我们可以发现，相位噪声与FPD关系最大。因此在不考虑基带采样率因素的情况下，FPD越大越好。上图是闭环相位噪声注意此公式用来计算带内相位噪声，带外与VCO的相噪有关。在设计与邻道相关的指标时考虑的就是带外相位噪声，说白了就是VCO的相位噪声。一般器件的手册会给一个典型频点的相噪，可以根据手册的指标按照20lg（f/f2）估算所需频段的相位噪声。例如下图，3.3G在200k位置是-120dBm/Hz,那么1G在200k的位置就是-129dBm/Hz左右。所以选型第一原则就是在可选范围内，选择PD的频率越高越好。锁定时间锁定时间老生常谈，注意一下，锁定时间除了物理换频时间还要加上程序加载时间。杂散的规避方法散是锁相环避不开的问题。杂散分为小数杂散和整数杂散，杂散存在不可怕，只要有应对的办法就好。小数杂散小数锁相环是目前锁相环的主流应用，小数杂散的来源主要有以下几种鉴相杂散泵电流杂散小数杂散的降低主要从以下入手：1.改变小数分频比2.改变鉴相频率总的原则就是改变小数杂散的相对位置，然后通过低通滤波器压制。注意：小数杂散出现频率很高，需要大量的测试验证通过去规避。整数杂散当设计宽频方案时，整数杂散不得不考虑，因为整数杂散无法消除，一定会存在。整数边界杂散发生在PFD频率的整数倍处，并且在接近载波频率时最强。此时环路滤波器无法将其滤除。例如，参考输入为 20 MHz，假设输出频率为1000.1MHz，那么就会产生1000MHz的整数杂散，也可以看到，整数杂散间隔20MHz就会出现。整数杂散很规律，非常容易发现。解决的办法有两种增加环路滤波器阶数但是效果一般，环路滤波器带外抑制效果一般，增加阶数可能会带来环路不稳定的因素。改变鉴相频率以上文为例，鉴相频率为20MHz，在输出1000.1MHz时会出现整数杂散，那么改变鉴相频率为30MHz，1001.1MHz就不会出现。所以需要选择鉴相频率可奇偶数可除的锁相环。设计宽频方案时，此点非常重要，并不是所有锁相环都可鉴相奇偶数可除。总结当下的锁相环无需复杂的设计，十年前还需要设计外置VCO，现在频率源很多都不单独设置专门的岗位。仅需要做好选型工作就好，在此情况下我们不能再退。祝好！来源：射频通信链