基于低噪音單芯片高頻分頻器的PLL設計

13.5GHz分頻器上市后，設計者可使用低成本的標準元件來(lái)構建PLL，從而提供VSAT和其它RF器件所需的高頻率。

圖4說(shuō)明了如何使用PLL電路來(lái)創(chuàng )建VSAT上行鏈路本地振蕩器。該設計需要一個(gè)噪音性能較好的單芯片頻率合成器，如SP5769。這種芯片的最大工作頻率為3GHz，但通過(guò)ZL40813 13.5GHz器件將VCO的輸出除以8后(為1.6GHz)，可將頻率擴展到13.5GHz。1.6GHz輸入在SP5769中被進(jìn)一步分頻，然后與晶振參考頻率相比較。SP5769的輸出通過(guò)一個(gè)充電泵，控制VCO的輸入，構成一個(gè)閉合回路。

　　基于低噪音單芯片高頻分頻器的PLL設計

　　該電路也可以使用其它單芯片頻率合成器，不過(guò)應注意選擇那些能與高頻預分頻器接口的合成器。

在基于BiCMOS技術(shù)的合成器中，有些電路的工作速度可能相對較低，因此不能很好地配合高頻分頻器。

　　誠然，低相位噪音對VSAT和其它RF器件都十分重要。本例電路中的13.5GHz分頻器是采用互補硅雙極技術(shù)構建的，Ft為28GHz。這樣在回路帶寬中產(chǎn)生的噪音與載波的噪音十分接近，不會(huì )被PLL消除。

噪音級數與材料的物理特性有關(guān)，如GaAs等其它技術(shù)本身的噪音級數就比載波噪音要高。圖5列舉了其它13.5GHz分頻器的相位噪音級數。

　　基于低噪音單芯片高頻分頻器的PLL設計

　　φn=20log10n

　　在合成過(guò)程中增加的相位噪音可通過(guò)如下公式計算：

　　φn=20log10n

　　其中，φn是超過(guò)相位比較器噪音基底(noise floor)的相位噪音增量，單位為dB；n是合成器的輸出頻率與相位檢測器比較頻率之比。

　　SP5769中的相位比較器噪音基底為-148dBc/Hz。如果比較頻率為4MHz，而輸出頻率為13GHz，則n為3,250。因此，在回路帶寬中的噪音比相位噪音基底高70dB。假設沒(méi)有其它明顯的噪音源，那么13GHz的輸出信號的相位噪音為-78dBc/Hz。

通過(guò)類(lèi)似的方法將頻率從1.6GHz頻分成4MHz，也可以降低分頻器產(chǎn)生的相位噪音，將其產(chǎn)生的噪音降低了52dB，從-140dBc/Hz到-192dBc/Hz。這一數值與比較器的噪音基底相比可忽略不計。采用同樣的辦法將晶振噪音在內部分頻，也可將其忽略不計。

　　小結

本文描述了如何用新一代的13.5GHz分頻器來(lái)擴展低成本商用頻率合成器的頻率范圍，從而降低VSAT等新型高頻應用的成本并推廣其應用。