寬帶跳頻頻合器關(guān)鍵指標的分析仿真與實(shí)現

跳頻通信技術(shù)是一種擴頻技術(shù)，也是最常用的一種擴頻抗干擾技術(shù)，通過(guò)載波頻率在一定的范圍內按某種序列進(jìn)行跳變，使信號頻譜得以擴展，以抑制信道中的干擾。跳頻頻率合成器是實(shí)現跳頻通信的核心部件，它直接關(guān)系到跳頻通信的性能，其主要指標有相位噪聲、鎖定時(shí)間、跳頻帶寬、頻率數目等，其中又以相位噪聲和鎖定時(shí)間最重要，他們直接關(guān)系到跳頻系統通信質(zhì)量和抗干擾能力。

1 鎖相環(huán)頻合器相位噪聲的分析

1.1 鎖相環(huán)(PLL)頻合器各功能部件相位噪聲的估算

PLL頻合器各功能部件對相位噪聲均有貢獻。分析和估算各部件對總相位噪聲影響的方法是利用鎖相環(huán)線(xiàn)性時(shí)不變模型，把各個(gè)功能塊看成無(wú)噪聲，并將噪聲信號加到PLL各功能塊的求和節點(diǎn)，如圖1所示。假定各噪聲源是獨立的，先求出每一部件在輸出端的相位噪聲，再利用疊加法確定PLL頻合器輸出端總的相位噪聲，且在求某一噪聲源影響時(shí)，令其他噪聲源輸出為零。各部件在輸出端相位噪聲是通過(guò)各自的傳遞函數來(lái)求得的。如設某一相位噪聲源為φnX，輸出相位噪聲為φo(s)，則φnX到輸出端的傳遞函數為：



1.2 PLL頻合器相位噪聲仿真

我們利用ADS仿真軟件，驗證上述分析得出的結論。采用電荷泵三階無(wú)源環(huán)路濾波器，設定電路的原始參數為環(huán)路帶寬10 kHz，Kd=1／10π，Ko=1 MHz／V，分頻比為1 000。為了分析環(huán)路參數變化對輸出相位噪聲的影響，首先根據原始數據進(jìn)行仿真，然后分別改變其中的某一參數，仿真變參數后對系統輸出的影響。



仿真電路如圖2所示，仿真結果見(jiàn)圖3，圖中設頻標m1～m7，分別對應頻率1 Hz，100 Hz，1 kHz，100 kHz，1 MHz和10 MHz。


仿真結果中變參數數據與原始數據比較：在環(huán)路帶寬內(頻標m1～m3)，N的增加增大了相位噪聲，Kd的增加減少了m2～m3處的相噪，而Ko的增加對帶內的相噪影響不大；在環(huán)路帶寬外，Ko的增加增大了m4～m6處的相噪，Kd和N的增加對相位噪聲沒(méi)什么影響(m4～m7處)；環(huán)路帶寬fc增加一倍，則增加了m4～m7的相噪，而fc減少一倍，則減少了m4～m6處的相噪。



2 鎖相環(huán)頻合器鎖定時(shí)間的分析

鎖定時(shí)間與環(huán)路帶寬成反比，帶寬越大，鎖定時(shí)間越短，系統跟蹤性能越好。分析鎖定時(shí)間，首先要得出環(huán)路濾波器的傳遞函數。對于圖2中電荷泵三階無(wú)源環(huán)路濾波器，其傳遞函數形式為：


發(fā)布者：小宇