基于双环系统的细步进频率合成器
发布时间：2021-10-12 17:02
针对小数分频锁相的整数边带杂散问题提出了一种基于双环系统的细步进频率合成方法。根据变参考抑制小数分频整数边带杂散的工作原理,采用一级整数分频锁相环与一级小数分频锁相环级联的方法共同构成细步进频率合成系统,通过软件算法调整第一级锁相环的N分频值和M参数,最终实现全频段杂散指标最优。结果表明,根据该方法设计的宽带（带宽为4～8 GHz）、细步进（1 kHz）的频率合成器,其实测杂散优于75 dBc,相位噪声在1 kHz处优于-96 dBc/Hz,跳频时间小于47μs。
【文章来源】：压电与声光. 2020,42(02)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
锁相环结构原理图
式中A=Tk/fref。图2为脉冲移除原理。通过小数分频的原理可发现,小数分频锁相可解决整数分频方式由于fref不能无限制减小而造成频率步进较大的问题,即解决了高频分辨率和fref间的矛盾。
对于小数杂散问题可通过∑-Δ调制技术来解决[7-9],该技术通过对杂散进行整形,将杂散从低频段推到高频段,进而通过环路滤波器进行滤出。目前主流的小数分频鉴相器均集成了∑-Δ调制技术。因此,可较好地解决小数分频带来的小数杂散问题,但对于整数边界杂散∑-Δ调制技术无法有效解决。目前解决方法大多采用数字频率合成器(DDS)作为参考源,用作小数分频锁相环fref的参考输入[10],通过DDS改变小数分频锁相环输入fref,从而避开较近的整数边界杂散点,由于较远处杂散可通过环路滤波器滤除,因此,最终达到消除整数边界杂散的目的。一种典型的DDS参考锁相原理框图如图3所示。图3方案可解决小数分频锁相的杂散问题,但由于DDS也需参考频率fDDS输入,因此,还需增加额外的DDS参考产生电路,通常采用梳谱倍频滤波或单环锁相实现,该方式在成本、体积和功耗方面均需增加较大的额外开销。由于宽带细步进的小数分频频点数量大, DDS控制程序较复杂,也增加了较大的软件开销。因此,本文设计了一种低成本、低功耗的双环锁相系统,该系统设计思路是采用一级锁相环来代替DDS实现变参考的目的。该方案实现框图如图4所示。第一级PLL(PLL1)采用整数分频方式实现变参考,第二级PLL(PLL2)采用小数分频实现细步进。通过改变PLL1的输出频率,进而实现第二级小数分频锁相环的变参考目的,最终实现第二级小数分频锁相环的整数边界杂散的优化。与图3相比,该方案可节省一半以上的空间体积和功耗,实现了小型化的宽带细步进频率合成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小数分频锁相环的低杂散频率源设计[J]. 闫冲,王强,李晓慧,马东磊. 电子质量. 2019(04)
[2]一种Ku波段小步进低相噪频率源设计[J]. 陈旭辉,李进阳,李希密,陈坤. 舰船电子对抗. 2018(05)
[3]低频高功率振动能量采集器研究进展[J]. 戚举,方玉明,王仲勋,朱思慧,居秋恺. 微电子学. 2018(01)
[4]基于HBAR的X波段低相噪频率合成方法[J]. 穆晓华,沈文渊. 压电与声光. 2015(06)
[5]一种基于Σ-Δ调制小数分频PLL的低杂散宽带频率合成器设计[J]. 叶宝盛,符明飞,王晓安. 通信对抗. 2015(01)
[6]宽带小步进频综的小数分频PLL解决方案[J]. 高杰. 电子设计工程. 2014(13)
[7]基于多环锁相宽带细步进频率合成器的设计[J]. 张文锋,刘武广,宋翔宇. 电子设计工程. 2013(06)
[8]小数分频频率综合器研究[J]. 郁金华,祁育成. 现代雷达. 2009(10)
本文编号：3432971
【文章来源】：压电与声光. 2020,42(02)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
锁相环结构原理图
式中A=Tk/fref。图2为脉冲移除原理。通过小数分频的原理可发现,小数分频锁相可解决整数分频方式由于fref不能无限制减小而造成频率步进较大的问题,即解决了高频分辨率和fref间的矛盾。
对于小数杂散问题可通过∑-Δ调制技术来解决[7-9],该技术通过对杂散进行整形,将杂散从低频段推到高频段,进而通过环路滤波器进行滤出。目前主流的小数分频鉴相器均集成了∑-Δ调制技术。因此,可较好地解决小数分频带来的小数杂散问题,但对于整数边界杂散∑-Δ调制技术无法有效解决。目前解决方法大多采用数字频率合成器(DDS)作为参考源,用作小数分频锁相环fref的参考输入[10],通过DDS改变小数分频锁相环输入fref,从而避开较近的整数边界杂散点,由于较远处杂散可通过环路滤波器滤除,因此,最终达到消除整数边界杂散的目的。一种典型的DDS参考锁相原理框图如图3所示。图3方案可解决小数分频锁相的杂散问题,但由于DDS也需参考频率fDDS输入,因此,还需增加额外的DDS参考产生电路,通常采用梳谱倍频滤波或单环锁相实现,该方式在成本、体积和功耗方面均需增加较大的额外开销。由于宽带细步进的小数分频频点数量大, DDS控制程序较复杂,也增加了较大的软件开销。因此,本文设计了一种低成本、低功耗的双环锁相系统,该系统设计思路是采用一级锁相环来代替DDS实现变参考的目的。该方案实现框图如图4所示。第一级PLL(PLL1)采用整数分频方式实现变参考,第二级PLL(PLL2)采用小数分频实现细步进。通过改变PLL1的输出频率,进而实现第二级小数分频锁相环的变参考目的,最终实现第二级小数分频锁相环的整数边界杂散的优化。与图3相比,该方案可节省一半以上的空间体积和功耗,实现了小型化的宽带细步进频率合成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小数分频锁相环的低杂散频率源设计[J]. 闫冲,王强,李晓慧,马东磊. 电子质量. 2019(04)
[2]一种Ku波段小步进低相噪频率源设计[J]. 陈旭辉,李进阳,李希密,陈坤. 舰船电子对抗. 2018(05)
[3]低频高功率振动能量采集器研究进展[J]. 戚举,方玉明,王仲勋,朱思慧,居秋恺. 微电子学. 2018(01)
[4]基于HBAR的X波段低相噪频率合成方法[J]. 穆晓华,沈文渊. 压电与声光. 2015(06)
[5]一种基于Σ-Δ调制小数分频PLL的低杂散宽带频率合成器设计[J]. 叶宝盛,符明飞,王晓安. 通信对抗. 2015(01)
[6]宽带小步进频综的小数分频PLL解决方案[J]. 高杰. 电子设计工程. 2014(13)
[7]基于多环锁相宽带细步进频率合成器的设计[J]. 张文锋,刘武广,宋翔宇. 电子设计工程. 2013(06)
[8]小数分频频率综合器研究[J]. 郁金华,祁育成. 现代雷达. 2009(10)
本文编号：3432971
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