一種簡單易行的頻率合成器

李亮輝++李青平

摘 要：基于使用需求，介紹了一款頻率合成的設計，闡述了頻率合成器的設計過程和部分需要考慮的問題，同時，提供了一種頻率合成的實現方案。該方案不僅形式簡單，易于實現，而且可以在幾十兆赫至15 GHz之間的任意頻段內工作，具有廣泛的應用性。

關鍵詞：HMC830；鎖相環PLL；低雜散；低相位噪聲

中圖分類號：TN74 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.067

某項目的頻率合成器要求所產生的頻率范圍為6 000～9 200 MHz，頻率步進為10 MHz的信號。本設計充分利用鎖相環技術和DDS技術的特點，有效地解決了系統對頻率合成器的相位噪聲、雜散、頻率步進提出的要求。它具有廣闊的應用前景。

1 方案選擇

技術指標要求：輸出頻率范圍為6 000～9 200 MHz，頻率最小步進為10 MHz，輸出相位噪聲小于等于-98 dBc/Hz（@±10 kHz），小于等于-98 dBc/Hz（@±100 kHz），輸出雜散抑制65 dBc，輸出8路，功率小于15 W。

目前，頻率合成主要有3種方法，即直接模擬合成、鎖相環合成法和直接數字合成法。表1為常規鎖相芯片的對比，其中，HMC702、HMC703都內置了÷2分頻器。

為了便于控制和擴展，再加上相噪指標的需要，被驅動環（輸出環）最終選定了HITTITE公司的HMC698作為鎖相電路。要想實現高達9.2 GHz的工作頻率，必須在反饋回路增加÷2的前置分頻器。最終選定的頻率綜合器的實施方案如圖1所示。

在具體工作中，將HMC830作為參考環，輸出環主要由HMC698、ADF5000和6 000～9 200 MHz的VCO構成。輸出環VCO的輸出信號經過放大分路后輸出八路信號。

2 指標分析

2.1 輸出環相噪指標分析

根據噪聲功率疊加理論得到表1所示的最終結果。因此，可確定頻率綜合器最終的輸出信號相噪約為-97 dBc/Hz@1 kHz，-101 dBc/Hz@10 kHz，-103 dBc/Hz@100 kHz。相噪指標能夠滿足指標的要求。

2.2 輸出環雜散分析

由于Fout=20Fpll，其中，Fpll為HMC830的輸出頻率。依據設計需要，可以得到：Fpll=300～460 MHz，即Fpll的步進為0.5 MHz，歸至HMC830的1 500～3 000 MHz處的步進為2 MHz（輸出分頻比為4時）或4 MHz（輸出分頻比為8時）。依據此步進和所用環路帶寬（90 kHz），最終輸出雜散達到65 dB沒有問題。

3 測試結果和分析

實際測試結果如表2所示。

4 結束語

本方案易于頻率的擴展，只需更換輸出環的VCO、微調輸出環的環參就可以制成從幾十兆赫到15 GHz之間不同工作頻率段、不同頻率步進的綜合器。它們具有良好的應用性。

參考文獻

[1]楊新功，宋慶輝.超寬帶低相位噪聲頻率合成器的實現[J].無線電通信技術，2006（3）：39-41.

[2]舒燕，李青平，柳星普.低雜散低相噪頻率合成器的設計[J].計算機與網絡，2009（15）：48-51.

〔編輯：白潔〕