单环宽带锁相环路技术优化方案

前面已经提到在频率分辨率、频率转换时间和频谱纯度等指标之间是不能兼顾的，需要采用多环结构或小数分频频率合成技术，而小数分频技术带来了很大的寄生调频和相位噪声，需要减小环路带宽和进行相位误差补偿，而这些和快速频率转换都是相冲突的。所以，快速频率转换和微小频率间隔在单环路频率合成器中是很难实现的。近年来，随着异质结双极晶体管（HBTs）、宽带移相器、宽带压控振荡器（VCO）技术的发展，设计制造具有微小频率间隔的宽带快速跳频射频/微波频率合成器成为可能。

近年来，通过采用Ga As HBT（砷化镓异质结双极晶体管）先进工艺制作技术，分频器工作到了微波频段。例如，惠普公司能够提供高达12 GHz甚至18 GHz的固定分频器，并可采用廉价的SSOP-8表面封装。Rockwell Collins公司制作的程控分频器最高输入频率可达5 GHz，且输出的剩余噪声在10 kHz频偏时可达-150 dBc/Hz以下。微波宽带VCO和宽带的固定、程控分频器使单环路微波频率合成器的制作成为可能。而快速跳频能力或快速频率转换主要取决于环路带宽，这里采用高频率参考，拓宽了环路带宽，保证了快速频率转换。通过在锁相环路中插入90°移相器，可使频率间隔达到参考频率的1/4。

如图2-28所示，输出频率依赖于固定分频数M、程控分频数N和一个参考周期内的90°相移数R，由式（2-25）决定：

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图2-28　宽带锁相环路捷变信号发生器原理框图

如果采用4 MHz的频率参考，锁相环路带宽设计为400 kHz，则信道间隔可达1 MHz，频率转换时间可达15μs以内。通过预先校准处理获得每一个频率的M、N和R值，并存储在不同的存储器地址单元，通过对不同地址单元的访问，达到快速跳频和跳频控制的目的。