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微波電路設計:PLL/VCO技術如何提升性能?
點擊次數:1361 更新時間:2021-09-08

 

本文重點介紹近些年微波電(dian)路設(she)計取得的(de)進步,這意味著現在(zai)采(cai)用硅芯片技術(shu)中(zhong)的(de)低相位噪聲(sheng) VCO 可以覆蓋一個倍頻程范圍


多年來,微波頻率生成使工程師面臨嚴峻的挑戰,不僅需要對模擬、數字、射頻(RF)和微波電子有深入的了解,尤其是鎖相環(PLL)和壓控振蕩器(VCO)集成電路組件方面,還需要具備可調濾波、寬帶放大以及增益均衡等專業知識。

 

本文重點介紹近些(xie)年微(wei)波(bo)(bo)(bo)電路設計取得的(de)進步,這(zhe)意味著(zhu)現(xian)在采用(yong)(yong)硅芯片技術中(zhong)的(de)低(di)(di)(di)相位噪聲 VCO 可以覆蓋一(yi)個(ge)倍頻(pin)(pin)程范圍。在這(zhe)樣的(de) IC 上集成(cheng)輸出(chu)分頻(pin)(pin)器可以支持(chi)幾個(ge)低(di)(di)(di)頻(pin)(pin)倍頻(pin)(pin)程范圍,輸出(chu)集成(cheng)倍頻(pin)(pin)器則支持(chi)單個(ge) IC 生成(cheng)高達 32 GHz 的(de)頻(pin)(pin)率。隨著(zhu)小數 N 分頻(pin)(pin) PLL 頻(pin)(pin)率合成(cheng)器技術的(de)進步,現(xian)在微(wei)波(bo)(bo)(bo)頻(pin)(pin)率范圍 rms 抖動可低(di)(di)(di)至(zhi) 60fs,具備無限小的(de)頻(pin)(pin)率分辨(bian)率和(he)極小的(de)雜散信號。低(di)(di)(di)插入(ru)損耗(hao)寬帶(dai)濾波(bo)(bo)(bo)器可以和(he)這(zhe)些(xie)集成(cheng) PLL/VCO IC 配(pei)合使用(yong)(yong),以提高整個(ge)系統的(de)頻(pin)(pin)譜(pu)性能,大大降低(di)(di)(di)了(le)微(wei)波(bo)(bo)(bo)和(he)毫米波(bo)(bo)(bo)本地(di)振蕩器帶(dai)來的(de)相關挑戰。


簡介
本地振蕩器(LO)是現代通信、汽車、工業和儀器儀表應用中的關鍵組件。無論從基帶到 RF 實施上變頻還是反過來的下變頻,為汽車雷達、材料檢測應用生成掃頻,或者為上述應用電路的構建和測試而開發儀器儀表,我們生活的很多方面都存在 LO。電路和工藝技術的進步已幫助降低了此類電路的成本、復雜性和面積;與過去需要更廣泛地混合使用有源和無源技術相比,現代集成電路大大降低了 LO 的設計難度。

 

過去,適用(yong)(yong)于 GSM 等 2G 通信應用(yong)(yong)的(de)大(da)部分 LO 都使用(yong)(yong)與(yu) ADI 公司(si)的(de) ADF4106 類(lei)似的(de)整數(shu) N 分頻 PLL,以(yi)及窄帶 T 封裝 VCO(例如(ru)(ru) VCO190-1846T)。在(zai)大(da)多(duo)數(shu)情況下(xia),這些 VCO 的(de)高品(pin)質因素(Q)使其非常易于滿足該嚴苛(ke)標準下(xia)的(de)相位(wei)噪聲規格。那時的(de)手機一般只支持一種(zhong)無線標準,標準本身的(de)數(shu)據速率也有限(雖然 2G 網絡出色的(de)覆蓋率幫助手機獲得了廣泛的(de)市場認可)。基站 LO 一般是(shi)使用(yong)(yong)多(duo)種(zhong) IC 和 VCO 子模塊組合而成的(de)模塊,如(ru)(ru)圖 1 所(suo)示。