锁相环的相位噪声杂散抑制锁相时间

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简述锁相环电路的关键指标

简述锁相环电路的关键指标锁相环（PLL）是一种电路系统，它以某个外部参考信号为基准，通过比较输出信号和输入信号的相位差，实现信号的同步和跟踪。

锁相环电路广泛应用于通信、计算机、控制系统等领域，其关键指标对于性能和稳定性具有重要意义。

锁相环电路的关键指标有以下几个方面：1. 频率稳定性：频率稳定性是指锁相环输出信号的频率与参考信号的频率之间的稳定性。

一般情况下，频率稳定性可以用频率偏差和频率漂移来描述。

频率偏差是指锁相环输出信号的实际频率与参考信号频率之间的偏离程度，频率漂移是指锁相环输出信号的频率随时间的变化趋势。

在实际应用中，频率稳定性通常是评价锁相环电路性能的重要指标，特别是在无线通信系统中，频率稳定性的好坏直接影响到系统的性能和覆盖范围。

2. 锁定时间：锁定时间是指锁相环从失锁状态到稳定锁定状态所需的时间。

在实际应用中，锁定时间也是锁相环性能的重要指标之一。

一般情况下，锁相环的锁定时间越短越好，因为锁定时间短意味着锁相环能够更快地跟踪和同步输入信号。

在快速变化的环境中，锁定时间短可以使锁相环更好地适应信号的变化，保持稳定的工作状态。

3. 相位噪声：相位噪声是指锁相环输出信号的相位随机扰动的程度。

通常情况下，相位噪声可以通过相位噪声密度来描述。

相位噪声对于一些高精度的应用来说是非常重要的，比如雷达、卫星导航等系统，因为相位噪声的存在会影响到系统的精度和测量精度。

4. 抑制比：抑制比是指锁相环输出信号与输入信号的比较结果的信噪比。

在实际应用中，抑制比是评价锁相环抑制噪声和干扰的重要指标之一。

抑制比越大，意味着锁相环对输入信号的跟踪能力和抗干扰能力越强。

除了以上几个关键指标之外，锁相环的带宽、稳定性、幅度恢复时间、输出电平等指标也是需要考虑的重要因素。

带宽是指锁相环对输入信号的跟踪范围，通常用于描述锁相环的跟踪速度和跟踪能力。

在很多应用中，锁相环的带宽需要根据具体的要求来调整，以满足不同的跟踪和同步要求。

锁相环相噪计算公式

锁相环相噪计算公式锁相环相噪计算公式1. 引言锁相环是一种常见的电路技术，用于对输入信号进行频率、相位或时延的调整。

在锁相环中，相噪是一个重要的性能指标，用来描述输出信号中的相位噪声。

2. 相噪计算公式•公式1：相噪指数(ENOB) = 20log10(2pi f3dB T)–其中，f3dB表示锁相环的3dB截止频率，T表示锁相环的环路延迟时间。

•公式2：相噪功率密度(PN) = 20log10(Kv f)–其中，Kv表示锁相环的控制增益，f表示锁相环的偏置频率。

3. 解释与示例相噪指数(ENOB)相噪指数(ENOB)是一种常用的相噪度量单位，表示为dBc，表示输出信号中相位噪声相对于理想信号的衰减程度。

具体计算方法如下：ENOB = 20log10(2pi f3dB T)例如，一个锁相环的3dB截止频率为10 kHz，环路延迟时间为2 ns，则根据公式1计算其相噪指数为：ENOB = 20log10(2pi10^4 2*10^-9) = - dBc这意味着锁相环输出信号中的相位噪声相对于理想信号衰减了 dB。

相噪功率密度(PN)相噪功率密度(PN)是另一种常用的相噪度量单位，表示为dBc/Hz，表示单位频带中的相位噪声功率。

具体计算方法如下：PN = 20log10(Kv f)例如，一个锁相环的控制增益为30 dB/V，偏置频率为1 MHz，则根据公式2计算其相噪功率密度为：PN = 20log10(10^3 10^6) = 140 dBc/Hz这意味着在1 Hz的频带内，锁相环输出信号的相位噪声功率为-140 dBc/Hz。

4. 总结本文介绍了锁相环相噪计算公式和其含义，包括相噪指数(ENOB)和相噪功率密度(PN)的计算公式，并通过示例进行了说明。

相噪是衡量锁相环性能的重要指标之一，在设计和应用中需要对相噪进行合理估算和控制。

5. 其他相关公式和注意事项•公式3：锁定时间(Tlock) = 1/(2pi f3dB)–锁定时间表示锁相环从失锁状态到锁定状态所需的时间。

锁相环环路滤波器的元件值计算

可以根据环路带宽ωn和阻尼系数ξ来计算出环路滤波器各元件值。
R1=(Kd*Kφ)/(ω*ω*N*C2),
R2=2ξ/(ωn*C2);
其中Kd是鉴相器的鉴相灵敏度，HMC440的Kd是0.286 V/rad，Kφ是VCO的压控灵敏度(rad/V)，N是锁相环的倍频倍数。阻尼系数ξ为兼顾滤波器的过冲和衰减取0.707～1之间的一个值即可。
4、有源环路的特点总结如下：
有源环路滤波器的用处十分广泛，例如有源环路能够提供较高的环路增益，因此可以使锁相环具备较宽的同步带等，有时VCO以及其他振荡器的调谐范围非常宽而导致调谐电压非常高，这是可以采用有源环路来实现；但是这种情况下由于运算放大器的放大倍数太高而导致相噪恶化以及产生不必要的频率调制现象等等。但是，实际上有源环路的优点远远多于其缺点的，一般来说，不要把倍数放大得太高，反而可以降低环路上的杂散以及优化相位噪声，例如：可以优化环路滤波器的电阻带来的噪声等等；所以合适地使用有源环路中的运放，会收到比无源意想不到的效果。
3、采用有源的常常为以下几个方面：
要求锁相环具备极好的稳定性时建议用有源方式，虽然无源方式也能锁定；
不采用捷变频并且要求振荡器的调谐电压非常高的时候
对相位噪声等要求非常高，例如仪器仪表等；虽然无源方式也能锁定；（此时需要一定的基础才行）并且此时的运算放大器选择也非常讲究，我一般选择BB公司的OPA227等运放；
纯粹模拟锁相环，例如利用混频器鉴相，二极管鉴相等等；
相噪要求非常高场合，例如相噪要求小于-140dBc/Hz@10KHz等等不一而足；
极窄锁相环时，例如深空探测等的锁相环，极低的锁相时间要求，例如环路带宽要求100KHz以上等等建议用有源方式；
总之，何时用有源何时用无源，需要根据实际情况而定，不能一概而论；

锁相环输出信号相位噪声噪声及杂散特性分析应用实践

锁相环输出信号相位噪声噪声及杂散特性分析应用实践【摘要】本文详细地介绍了锁相环的鉴频鉴相器、分频器和输入参考信号的相位噪声对锁相环合成输出信号的近端相位噪声的具体贡献值。

并以CDMA 1X基站系统中800MHz的FS 单板的锁相环输出信号相位噪声指标进行理论计算。

为广大锁相环设计者提供理论计算方法的参考和实践设计的参考依据。

【关键词】锁相环设计，相位噪声一、术语和缩略语表格 1 术语和缩略语二、问题的提出锁相环工作原理图，由三部分组成：鉴相器（PFD）、环路滤波器（LPF）和压控晶体振荡器（VCXO），如图0-1所示。

图0-1锁相环原理框图锁相环输出信号指标主要有相位噪声、谐波抑制、杂散、输出功率、跳频时间。

在本文中以CDMA 1X基站系统中800MHz的FS单板应用为背景，在CDMA基站中不需要跳频，所以调频时间基本不做要求。

输出功率比较好控制，只要调整衰减网络就能保证。

锁相环输出信号的相位噪声、谐波抑制和杂散成为影响系统指标的主要因素，成为锁相环技术的关键指标项。

在锁相环设计中，相位噪声和杂散成为系统设计主要难点。

三、解决思路相位噪声分析相位噪声主要由VCO、鉴频鉴相器、分频器和输入参考信号的相位噪声这四部分引入。

环路滤波器对于由鉴频鉴相器、分频器和输入参考信号的相位噪声这三部分引入的相位噪声具有低通特性，对于VCO产生的相位噪声具有高通特性。

一般来说环路带宽内的相位噪声主要决定于由鉴频鉴相器、分频器和输入参考信号，环路带宽以外的相位噪声主要决定于VCO，在环路带宽周围，这四部分的噪声影响相当。

所以为了尽量降低输出信号的相位噪声环路滤波器的环路带宽的最佳点是由鉴频鉴相器、分频器和输入参考信号的相位噪声这三部分引入的相位噪声总和与VCO引入的相位噪声相同时的频率。

在实际运用中还礼滤波器的设计是非常重要的。

对于远端相位噪声如100KHz和1MHz处的一般远远高于环路带宽，其相位噪声主要决定于VCO，要保证其指标主要是选择良好的VCO。

改善锁相环相位噪声的方法

改善锁相环相位噪声的方法锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）是一种常用的频率合成器和时钟恢复方法。

然而，在某些应用中，锁相环的相位噪声成为限制系统性能的因素。

因此，改善锁相环相位噪声是一个重要的课题。

下面将介绍几种改善锁相环相位噪声的方法。

首先，一个容易实施的方法是优化锁相环的环路滤波器。

环路滤波器的设计直接影响锁相环的带宽和噪声性能。

通过增加滤波器的阻尼比，可以提高锁相环的稳定性和减小相位噪声。

另外，合理选择滤波器的带宽，可以平衡相位追踪性能和噪声抑制能力，从而改善锁相环的相位噪声。

其次，采用抖动降低技术可以有效减小锁相环的相位噪声。

抖动降低技术基于频率抖动和相位抖动之间的关系，通过控制频率抖动来减小相位噪声。

常用的抖动降低技术包括相位锁定环（Phase-Locked Loop, PPL）、时钟周期抖动降低技术等。

这些技术通过引入额外的控制环路或采用特殊的抖动降低算法，可以显著改善锁相环的相位噪声性能。

第三，优化参考信号源也是改善锁相环相位噪声的有效方法。

参考信号源的噪声特性直接传递到锁相环的输出。

因此，选择低噪声的参考信号源对于改善锁相环的相位噪声非常重要。

常见的低噪声参考信号源包括晶体振荡器（Crystal Oscillator, XO）或原子钟等。

通过使用低噪声的参考信号源，可以有效降低锁相环的相位噪声。

总结起来，改善锁相环相位噪声的方法包括优化环路滤波器、采用抖动降低技术和选择低噪声的参考信号源。

通过合理应用这些方法，可以显著提升锁相环的相位噪声性能，从而满足不同应用对于相位噪声的要求。

锁相环的关键指标

锁相环的关键指标一、引言锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子控制系统，用于在输入信号和参考信号之间建立相位关系。

它在通信、数据转换和时钟同步等领域有着广泛的应用。

在设计和评估锁相环时，需要考虑一些关键指标，以确保其性能和稳定性。

本文将就锁相环的关键指标展开讨论。

二、锁相环的基本原理在了解锁相环的关键指标之前，我们先来简要了解一下锁相环的基本原理。

锁相环由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器和分频器等组成。

其工作原理是通过不断调整电压控制振荡器的频率，使得相位比较器输出的误差信号趋近于零。

这样，输入信号和参考信号之间就能够建立起稳定的相位关系。

三、锁相环的关键指标锁相环的性能和稳定性受多个指标的影响。

下面将分别介绍这些指标。

3.1 带宽锁相环的带宽是指其输出相位响应的频率范围。

带宽越宽，锁相环对频率变化的响应越快。

通常情况下，带宽越宽，锁相环的性能越好。

但同时也需要考虑到带宽过宽可能导致噪声增加和稳定性下降的问题。

3.2 相位噪声相位噪声是指锁相环输出信号的相位随时间变化的不稳定性。

相位噪声越小，锁相环的性能越好。

相位噪声可以通过频域分析来评估，常用的评估指标包括相位噪声密度和积分相位噪声。

3.3 锁定时间锁定时间是指锁相环从初始状态到稳定状态所需的时间。

锁定时间越短，锁相环的性能越好。

锁定时间受到带宽和相位噪声等因素的影响。

3.4 抖动抖动是指锁相环输出信号的瞬时频率偏离其平均频率的程度。

抖动越小，锁相环的性能越好。

抖动可以通过时域分析来评估，常用的评估指标包括峰峰值抖动和均方根抖动。

3.5 稳定性锁相环的稳定性是指其输出信号在长时间内保持稳定的能力。

稳定性受到带宽、相位噪声和抖动等因素的影响。

稳定性可以通过频域和时域分析来评估。

四、评估锁相环的关键指标为了评估锁相环的关键指标，可以采取以下步骤：1.设计合适的测试电路，包括输入信号源和参考信号源。

2.使用合适的测量设备，如频谱分析仪、示波器和时钟分析仪等，对锁相环的输出信号进行测量。

锁相环频率合成器的相位噪声分析

图 1 锁相式频率合成器的原理框图
锁相式频率合成器的基本原理如下: 鉴相器 ( PD) 将参考信号 V i ( t ) (频率 f r )与输出信号 Vo ( t ) ( 频率 fo ) 的相位进行比较, 产生一个反映两信号相位差大小的信号 Vd ( t) , Vd ( t ) 经过环路滤波器 ( LPF )滤波滤除高频分量 , 得到控制电压 Vc ( t ), 将 Vc ( t) 加到压控振荡器 ( VCO ) 的控制端, 通过
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航空兵器
2010 年第 6 期
VCO 使得输出频率 fo 向 f r 靠拢 , 直到消除相差使环路锁定。
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pd
2 锁相环路中的相位噪声
锁相环频率合成器主要由倍频器、放大器、分频器、混频器、鉴相器、压控振荡器 ( VCO) 等基本电路组成, 有的还包括辅助捕获电路、跳频控制电路和电子开关等, 它们都不同程度地将噪声引入频率合成器中, 因此对频率合成器各组成部件噪声的研究就很有必要。 2 . 1 鉴相器对环路噪声的影响鉴相器是 PLL 的关键部件之一, 它有许多不同的类型和电路形式。目前较常用的鉴相器基本上可分为两大类: 乘法器 ( 或逻辑组合 ) 电路和时序电路。这里主要讨论乘法器类鉴相器。乘法器类鉴相器将输入信号波形与本地振荡器波形相乘 , 并把乘积的平均值作为其有用的直流输出, 一个设计正确的乘法器鉴相器可以对淹没在极大噪声中的输入信号进行处理。这里假设 PLL 环路是线性的, 鉴相器是理想的。鉴相器引入的噪声用一个外加的等效干扰噪声电压 vpd ( s) 代替 , 如图 2 所示。
1 频率合成器简介
频率合成技术自提出以来 , 目前已经逐渐形成了四种技术 : 直接模拟式频率合成技术、锁相频率合成技术、直接数字式频率合成技术和混合式频率合成技术。本文主要介绍锁相频率合成技术。锁相式频率合成器是采用锁相环 ( PLL ) 进行频率合成的一种频率合成器, 它是目前频率合成器的主流, 其原理框图如图 1 所示。最简单的锁相环合成器是单环锁相环频率合成器, 在压控振荡器与鉴相器之间的锁相环反馈回路上增加整数分

锁相环输出信号相位噪声噪声及杂散特性分析应用实践

并以CDMA 1X 基站系统中800MHz 的FS 单板的锁相环输出信号相位噪声指标进行理论计算。

为广大锁相环设计者提供理论计算方法的参考和实践设计的参考依据。

【关键词】锁相环设计，相位噪声一、术语和缩略语表格 1 术语和缩略语缩写全名含义 CDMACode Division Multiple Access 码分多址 PLLPhase Locked Loop 锁相环 FSFrequency S ynthesizer 频率合成器 LPFLoop Filter 环路滤波器 VCO Voltage Control Oscillator压控振荡器二、问题的提出锁相环工作原理图，由三部分组成：鉴相器（PFD ）、环路滤波器（LPF ）和压控晶体振荡器（VCXO ），如图 0-1所示。

÷R 分频器VCO 参考频率鉴相器÷N 分频器LPF ΦK O θS K VCO )(S F rθ+iθ-e θ图 0-1锁相环原理框图锁相环输出信号指标主要有相位噪声、谐波抑制、杂散、输出功率、跳频时间。

在本文中以CDMA 1X 基站系统中800MHz 的FS 单板应用为背景，在CDMA 基站中不需要跳频，所以调频时间基本不做要求。

输出功率比较好控制，只要调整衰减网络就能保证。

锁相环输出信号的相位噪声、谐波抑制和杂散成为影响系统指标的主要因素，成为锁相环技术的关键指标项。

在锁相环设计中，相位噪声和杂散成为系统设计主要难点。

三、解决思路相位噪声分析相位噪声主要由VCO 、鉴频鉴相器、分频器和输入参考信号的相位噪声这四部分引入。

环路滤波器对于由鉴频鉴相器、分频器和输入参考信号的相位噪声这三部分引入的相位噪声具有低通特性，对于VCO产生的相位噪声具有高通特性。

锁相环指标 -回复

锁相环指标-回复什么是锁相环指标？锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种用于时钟生成和频率合成的电路。

锁相环指标是对锁相环电路性能进行评估和描述的一系列参数。

这些指标可以用来评估PLL的稳定性、带宽、相位噪声等重要性能。

1. 锁相环的基本原理和结构锁相环由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器组成。

其基本原理是通过不断调整VCO的频率和相位，使其与参考信号保持同步。

相位比较器将参考信号和VCO输出的信号进行相位比较，并产生一个误差信号。

这个误差信号经过低通滤波器后，被送至VCO进行频率和相位调整。

2. 锁相环指标的分类锁相环指标通常可以分为稳定性指标、带宽指标、相位噪声指标等几个方面。

稳定性指标主要包括：锁定时间、追踪范围、捕获范围等。

锁定时间是指锁相环从失锁状态转移到锁定状态所需的时间，是评估锁相环速度的重要指标。

追踪范围是指锁相环能追踪的输入频率范围，超出追踪范围的输入信号会导致失锁。

捕获范围是指锁相环能捕获的输入频率范围，超出捕获范围的输入信号也会导致失锁。

带宽指标主要包括：环路带宽、相位裕度等。

环路带宽是指锁相环的频率响应范围，描述了PLL对输入信号的跟随能力。

相位裕度是指锁相环频率响应的相位裕量，决定了锁定后的相位稳定度。

相位噪声指标主要包括：相位噪声密度、杂散频率等。

相位噪声密度是指在单位频率范围内，锁相环输出信号的相位噪声功率。

杂散频率是指锁相环输出信号中除了基频外的其它频率分量。

3. 如何评估锁相环指标评估锁相环指标通常需要进行实验测试或进行模拟仿真。

其中，常用的测试方法包括锁定时间测试、频率响应测试、相位噪声测试等。

在锁定时间测试中，输入一个频率变化较大的信号，观察锁相环从失锁到锁定所需的时间。

锁相环的响应快速且稳定的特性表示较好的锁定时间。

频率响应测试通常通过输入不同频率的正弦波信号，并测量锁相环输出的幅值和相位，以绘制幅频响应和相频响应曲线。

集成锁相环芯片Si4133的原理及应用

集成锁相环芯片Si4133的原理及应用频率合成技术是近代射频微波系统的主要信号源。

目前广泛采用的是数字式频率合成器，一般由晶体振荡器、分频器、鉴相器、滤波器和VCO(压控振荡器)等组成，将晶体振荡器输出的频率信号分频得到标准频率信号，然后与VCO输出的频率信号在鉴相器中进行相位比较，并产生环路锁定控制电压，该电压通过滤波器加到VCO上，便可对VCO输出的信号进行控制和校正，直到环路被锁定为止。

1锁相环频率合成芯片及工作原理Si4133为数字锁相式频率合成器芯片的基本模块框图如图1所示。

它包含3路PLL(锁相环路)。

每路PLL由PD(相位检测器)、LF(环路滤波器)、VCO和可编程分频器构成。

以1路PLL为例，简要介绍该芯片工作原理。

参考频率fin从XIN脚输人，通过放大器、R分频器后，得到频率fin／R；同时，这路VCO的输出频率fout经过一个N分频器后，得到频率fout／N；2个频率输人到PD进行相位比较，产生误差控制电压，该误差电压经过LF可得一误差信号的直流分量作为VCO的输入，用于调整VCO的输出信号频率，使VCO分频后的信号频率fout／N向fin／R近于相等，直至最后两者频率相等而相位同步实现锁定。

环路锁定时，PD的输人频差为0，即fin／R=fout／N，fout=Nfin ／R，可以通过改变输出信号的分频系数N和参考信号的分频系数R来改变输出信号的频率。

该芯片3路PLL的VCO的中心频率由外部电感决定，PLL可在VCO中心频率±5％范围内调节输出频率。

3路PLL中2路用来进行射频输出；这2路射频PLL是时分复用的，即在一个给定时间内只有1路PLL起作用。

每路射频PLL工作时，其射频输出频率可在VCO的中心频率内调节，所以通过给相应的N分频器进行简单编程就可达到对射频输出进行控制，从而工作在2个独立的频段。

2个射频VCO中心频率最优化设置分别在947MHz和1.72GHz 之间以及在789MHz和1.429GHz之间。

锁相环指标 -回复

锁相环指标-回复什么是锁相环指标？锁相环指标是指用来衡量锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）性能的各种参数和指标。

PLL是一种电路系统，通过对输入信号的相位进行比较，并根据比较结果调整本身输出信号的相位，从而使输出信号保持与输入信号的相位同步。

在各种通信、控制和测量领域，PLL已经广泛应用。

而锁相环指标则是评估PLL工作性能和稳定度的重要依据。

有哪些常见的锁相环指标？实际上，锁相环的指标非常多，并且根据具体应用的不同可能略有差异。

下面列举几个常见的锁相环指标：1. 锁定时间（Lock time）：指PLL从失锁状态转变为锁定状态所需要的时间。

锁定时间短是衡量PLL性能和适用性的重要指标之一。

2. 锁定范围（Lock range）：指PLL在输入信号频率范围内能够保持稳定锁定的能力。

通常用频率范围或相位范围来表示。

3. 噪声性能（Noise performance）：指PLL对输入信号中的噪声和扰动的抵抗能力。

好的锁相环应该能够在抑制噪声的同时保持输出信号的稳定性。

4. 抖动（Jitter）：指信号在时间上的不稳定性，可以通过锁相环来降低抖动。

抖动越小，表明锁相环性能越好。

5. 相位噪声（Phase noise）：指锁相环输出信号相位随时间的变化情况。

相位噪声小的锁相环输出信号更加稳定。

6. 频率稳定度（Frequency stability）：指锁相环输出信号频率的变化程度。

频率稳定度好的锁相环输出信号与输入信号的频率差距很小。

以上仅为锁相环指标中的几个常见要素，根据不同应用的需求，可能还会有其他更具体的指标。

锁相环指标如何优化？优化锁相环指标是实际应用中非常重要的任务，因为合理的指标设计和优化可以提高PLL的性能，提高系统的可靠性和稳定性。

1. 设计合适的环路带宽：适当选择环路带宽可以平衡相位噪声和锁定时间的要求。

过高的带宽容易引入噪声，过低的带宽又会增加锁定时间。

2. 添加滤波器：通过添加滤波器来抑制输入信号中的噪声和频率扰动，从而提高锁相环的噪声性能和稳定性。

锁相环的相位噪声传递函数

锁相环的相位噪声传递函数锁相环（PLL）是一种常用的电路，用于将输入信号的相位与参考信号的相位保持一致。

相位噪声传递函数是描述锁相环中相位噪声传递的数学模型。

本文将介绍锁相环的基本原理和相位噪声传递函数，并探讨其在通信系统中的应用。

一、锁相环的基本原理锁相环由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（VCO）和分频器组成。

其基本原理是通过不断调节VCO的频率，使其输出信号的相位与参考信号的相位保持一致。

具体实现过程如下：1. 相位比较器：将输入信号和参考信号进行相位比较，产生一个误差信号。

2. 低通滤波器：对误差信号进行滤波，得到一个平滑的控制电压。

3. VCO：根据控制电压改变输出信号的频率，同时也改变其相位。

4. 分频器：将VCO的输出信号进行分频，得到参考信号。

通过不断的反馈调节，锁相环能够使VCO的输出信号与参考信号的相位保持一致，从而实现相位同步。

二、相位噪声传递函数的定义相位噪声传递函数是衡量锁相环中相位噪声传递特性的一种数学模型。

它描述了输入到输出的相位噪声传递情况，通常用频率响应函数的形式表示。

具体而言，相位噪声传递函数可以表示为：H(f) = K / (1 + jf/fc)其中，H(f)表示相位噪声传递函数，K表示增益，f表示频率，fc 表示截止频率。

三、相位噪声传递函数的分析相位噪声传递函数可以用于分析锁相环中相位噪声的特性。

从函数的形式可以看出，当频率接近截止频率时，相位噪声传递函数的值较小，说明锁相环对低频相位噪声具有较好的抑制能力。

而当频率远离截止频率时，相位噪声传递函数的值逐渐增大，说明锁相环对高频相位噪声的抑制能力较弱。

四、锁相环在通信系统中的应用锁相环在通信系统中有着广泛的应用。

其中，最常见的应用是时钟恢复和频率合成。

1. 时钟恢复：在数字通信系统中，接收端需要从接收到的信号中恢复出发送端的时钟信号。

锁相环可以通过将接收到的信号与本地时钟进行比较，并通过调节VCO的频率来实现时钟的恢复。

锁相环的相位噪声杂散抑制锁相时间

相位噪声对一个给定载波功率的输出频率来说，相位噪声是载波功率相对于给定的频率偏移处（频率合成器通常定义1kHz频率偏移）1-Hz的带宽上的功率，单位为dBc/Hz@offset frequency。

锁相环频率合成器的带内相位噪声主要取决于频率合成器，VCO的贡献很小。

相位噪声的测量需要频谱分析仪。

注意一点，普通频谱分析仪读出的数据需要考虑分辨带宽的影响。

即，频谱分析仪的读数减掉10log（RBW）才是正确的相位噪声数值。

高端的频谱分析仪往往可以直接给出单边带相位噪声。

相位噪声是信号在频域的度量。

在时域，与之对应的是时钟抖动（jitter），它是相位噪声在时间域里的反映，大的时钟抖动在高速ADC应用中会严重恶化采样数据的信噪比，尤其是当ADC模拟前端信号的频率较高时，更是要求低抖动的时钟。

图1形象地描述了时钟抖动。

图表 1 相位噪声和时钟抖动时钟抖动可以通过相位噪声积分得到，具体实现如下如下：计算从给定的起始频率偏移处到结束频率（通常定义为两倍输出频率）偏移处的相位噪声和A，单位为dBc；对A进行取对数操作；求相位抖动均方值（rms phase jitter），单位为弧度；将弧度值转换成时间单位，秒或者皮秒。

图表 2. 时钟抖动与相位噪声和白噪声之间的关系参考杂散锁相环中最常见的杂散信号就是参考杂散。

这些杂散信号会由于电荷泵源电流与汇电流的失配，电荷泵漏电流，以及电源退耦不够而增大。

在接收机设计中，杂散信号与其他干扰信号相混频有可能产生有用信号频率从而降低接收机的灵敏度。

锁相环处于锁定状态时，电荷泵会周期性的（频率等于鉴相频率）产生交替变换（正负）脉冲电流给环路滤波器。

环路滤波器对其进行积分产生稳定的控制电压。

图表 3 环路锁定时，PLL电荷泵电流输出波形当鉴相频率较低时，由电荷泵的漏电流引起的杂散占主要地位。

当鉴相频率较高时，由电荷泵的交替电流（源电流I和汇电流I）引起的杂散占主要地位。

sourcesink二者频率的界定。

(完整word版)锁相环发展现状

1．1 锁相环的发展及国内外研究现状锁相环(PLL-Phase Locked L00P)是自动频率控制和自动相位控制技术的融合。

人们对锁相环的最早研究始于20世纪30年代，其在数学理论方面的原理，30年代无线电技术发展的初期就己出现。

1930年建立了同步控制理论的基础，1932年法国工程师贝尔赛什(Bellescize)发表了锁相环路的数学描述和同步检波论，第一次公开发表了对锁相环路的数学描述【1】。

锁相技术首先被用在同步接收中，为同步检波提供一个与输入信号载波同频的本地参考信号，同步检波能够在低信噪比条件下工作，且没有大信号检波时导致失真的缺点，因而受到人们的关注，但由于电路构成复杂以及成本高等原因，当时没有获得广泛应用。

到了1943年锁相环路第一次应用于黑白电视接收机水平同步电路中，它可以抑制外部噪声对同步信号的干扰，从而避免了由于噪声干扰引起的扫描随机触发使画面抖动的象，使荧光屏上的电视图像稳定清。

随后，在彩色电视接收机中锁相电路用来同步彩色脉冲串。

从此，锁相环路开始得到了应用，迅速发展。

五十年代，随着空间技术的发展，由杰费(Jaffe)和里希廷(Rechtin)研制成功利用锁相环路作为导弹信标的跟踪滤波器，他们第一次发表了含有噪声效应的锁相环路线性理论析文章，并解决了锁相环路最佳设计化问题【2】。

空间技术的发展促进了人们对锁相环路及其理论的进一步探讨，极大地推动了锁相技术的发展。

六十年代初，维特比(Viterbi)研究了无噪声锁相环路的非线性理论问题，发表了相干通信原理的论文。

最初的锁相环都是利用分立元件搭建的，由于技术和成本方面的原因，所以当时只是用于航天、航空等军事和精密测量等领域。

集成电路技术出现后，直到1965年左右，随着半导体技术的发展，第一块锁相环芯片出现之后【3】，锁相环才作为一个低成本的多功能组件开始大量应用各种领域。

最初的锁相环是纯模拟的(APLL)，所有的模块都由模拟电路组成，它大多由四象限模拟乘法器来构建环路中的鉴相器，环路滤波器为低通滤波器(由电阻R电容C组成)，压控振荡器的结构多种多样。

减小锁相环锁定时间的措施

减小锁相环锁定时间的措施
减小锁相环锁定时间的措施有以下几种：
1. 增加锁相环的带宽：通过增加锁相环的带宽，可以提高锁相环系统的频率响应。

这可以通过增加锁相环环路滤波器的带宽或增加放大器的带宽来实现。

2. 使用自适应滤波器：自适应滤波器可以根据输入信号的频率变化自动调整锁相环的带宽。

这可以有效地减小锁相环的锁定时间。

3. 使用预测性滤波器：预测性滤波器可以根据过去的输入信号数据预测未来的输入信号数据，并据此调整锁相环的带宽。

这可以提前适应输入信号的频率变化，进而减小锁定时间。

4. 优化锁相环参数：锁相环的参数设置对于锁定时间很关键。

通过优化锁相环的参数，例如增益、相位裕度等，可以显著减小锁定时间。

5. 使用锁相环的预估模型：锁相环的预估模型可以用于估计输入信号的频率变化，并据此调整锁相环的带宽。

这可以提前适应输入信号的频率变化，从而减小锁定时间。

总的来说，通过增加锁相环的带宽、使用自适应滤波器、使用预测性滤波器、优化锁相环参数、使用锁相环的预估模型等措施，可以有效地减小锁相环的锁定时间。

锁相环的相位噪声分析

锁相环路相位噪声分析张文军电信0802【摘要】本文对锁相电路的相位噪声进行了论述,并对其中各组成部件的相位噪声也做了较为详细的分析。

文中最后提出了改进锁相环相位噪声的办法. 【关键词】锁相环；相位噪声;分析引言相位噪声是一项非常重要的性能指标，它对电子设备和电子系统的影响很大，从频域看它分布的载波信号两旁按幂律谱分布。

用这种信号无论做发射激励信号，还是接收机本振信号以及各种频率基准，这些信号在解调过程中都会和信号一样出现在解调终端，引起基带信噪比下降.在通信系统中使环路信噪比下将,误码率增加；在雷达系统中影响目标的分辨能力，即改善因子。

接收机本振的相位噪声遇到强干扰信号时，会产生“倒混频”，使接收机有效噪声系数增加.随着电子技术的发展,对频率源的信号噪声要求越来越严格，因此低相位噪声在物理、天文、无线电通信、雷达、航空、航天以及精密计量、仪器仪表等各种领域里都受到重视。

1 相位噪声概述相位噪声，就是指在系统内各种噪声作用下所表现的相位随机起伏，相位的随机起伏起必然引起频率随机起伏,这种起伏速度较快，所以又称之为短期频率稳定度。

理想情况下，合成器的输出信号在频域中为根单一的谱线，而实际上任何信号的频谱都不可能绝对纯净，总会受到噪声的调制产生调制边带.由于相位噪声的存在，使波形发生畸变。

在频域中其输出信号的谱线就不再是一条单根的谱线,而是以调制边带的形式连续地分布在载波的两边，在主谱两边出现了一些附加的频谱,从而导致频谱的扩展，相位噪声的边带是双边的，是以0f 为中心对称的，但为了研究方便，一般只取一个边带。

其定义为偏离载频1Hz 带宽内单边带相位噪声的功率与载频信号功率之比，它是偏离载频的复氏频率m f 的函数，记为()m f ζ，单位为d B c ／ Hz ，即()010lg[/](1)m SSB f P P ζ=式中SSB P为偏离载频m f 处，1Hz 带宽内单边带噪声功率；0P 为载波信号功率.2 表征相位噪声物理量2.1即时相位抖动()t Φ()02cos()()t s s v t t t πωθφΦ=+++其中，0v是源的标称频率，常数.cos()s s w t θ+是()t Φ的周期性扰动，称为杂散，()t φ则是相位的随机扰动，称为相位噪声2。

数字锁相环的相位噪声分析

电气传动2021年第51卷第11期摘要：随着信息化社会的发展，数字锁相环越发受研发人员的重视。

而相位噪声是衡量数字锁相环性能的关键技术，更是研究的重点。

介绍数字锁相环的组成结构和工作原理，建立环路各个模块的相位噪声模型，从闪烁噪声和白噪声的特性入手，定性分析相位噪声的影响因素，并针对电荷泵增益和环路滤波器阻抗对锁相环电路相位噪声的影响进行了仿真，进一步验证了分析结果，为设计高性能的数字锁相环提供理论基础。

关键词：数字锁相环；相位噪声；振荡器；电荷泵；环路滤波器中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21463Analysis of Phase Noise in Digital Phase -locked Loop ZHANG Zhanrong 1，WANG Yunfei 2，QU Meixia 2，ZHAO Li 3（1.Department of Mechanical and Electrical Engineering ，Ordos Vocational College ofEco-environment ，Ordos 017010，Nei Moggol ，China ；2.Basic Department ，Ordos Vocational College of Eco-environment ，Ordos 017010，Nei Moggol ，China ；3.School of Software ，Shanxi University ，Taiyuan 030013，Shanxi ，China ）Abstract:With the development of information society ，digital phase-locked loop （DPLL ）attracts more and more attention of researchers.As the key technology to evaluate the performance of DPLL ，phase noise becomes the key point of the study.The structure and work principle of DPLL were introduced ，the phase noise model of each module of the loop was established.Starting from the characteristics of flicker noise and white noise ，the influence factors of phase noise were analyzed qualitatively ，and the influence of charge pump gain and loop filter impedance on phase noise of PLL circuit was simulated to further verify the analysis results.The theoretical basis was provided for improving the phase noise performance of DPLL.Key words:digital phase-locked loop （DPLL ）；phase noise ；oscillator ；charge pump ；loop filter基金项目：山西省科技厅基础研究计划项目—青年科技研究基金（2014021039-6）作者简介：张占荣（1969—），男，本科，副教授，Email ：131****************数字锁相环的相位噪声分析张占荣1，王云飞2，屈美霞2，赵丽3（1.鄂尔多斯生态环境职业学院机电工程系，内蒙古鄂尔多斯017010；2.鄂尔多斯生态环境职业学院基础部，内蒙古鄂尔多斯017010；3.山西大学软件学院，山西太原030013）现代频率源一般是由直接频率合成、间接频率合成和直接数字频率合成这三种合成技术实现的[1]。

锁相环频率合成器的相位噪声分析与抑制方法研究

锁相环频率合成器的相位噪声分析与抑制方法研究摘要：随着科技的不断发展，锁相环频率合成器在电子通信、雷达系统等领域扮演着重要的角色。

然而，相位噪声是其性能的一项关键指标。

本文将介绍锁相环频率合成器及其应用，并对相位噪声的来源和度量进行分析。

同时，还将探讨相位噪声对系统性能的影响，以及相位噪声分析的方法。

最后，我们将探讨各层面的相位噪声抑制方法，包括系统级、组件级和信号处理技术的应用。

这些抑制方法将帮助提高锁相环频率合成器的性能，并满足实际应用的需求。

关键词：锁相环频率合成器；相位噪声；抑制方法引言随着现代通信和雷达系统对高精度、稳定频率的需求不断增加，锁相环频率合成器作为一种常见的频率合成技术被广泛应用。

然而，锁相环频率合成器的性能受到相位噪声的限制。

相位噪声会引起频率合成器输出信号的不稳定性和扩展带宽。

因此，相位噪声的分析和抑制是实现高性能锁相环频率合成器的关键问题。

本文将深入分析锁相环频率合成器的相位噪声特性，并提出一系列抑制方法，以提高其性能和应对各种应用场景的要求。

这些研究对于推动锁相环频率合成器技术的发展具有重要意义。

1.介绍锁相环频率合成器的基本原理和应用锁相环频率合成器是一种常见的电路技术，用于生成稳定的高精度频率信号。

其基本原理是通过比较参考信号和反馈信号的相位差，并利用反馈控制来调整振荡器的频率，使两者同步。

锁相环频率合成器广泛应用于无线通信、雷达系统、钟表等领域，用于频率调制、频率合成、时钟同步等功能。

它能够提供稳定且高精度的频率输出，并具备快速锁定时间和抗干扰能力，因此成为现代电子设备中不可或缺的关键组件之一。

2.相位噪声分析相位噪声是指在锁相环频率合成器中由于器件非线性、温度变化、电源波动等因素引起的相位不稳定性。

对于频率合成器的性能和精度至关重要。

相位噪声可以通过相位噪声密度和相位噪声功率来衡量，通常以dBc/Hz或rad^2/Hz的形式表示。

相位噪声的频率特性分析可以揭示主要来源和噪声传播途径，而幅度特性分析可以评估抑制方法的有效性。

锁相环近端相位噪声

锁相环近端相位噪声锁相环近端相位噪声是现代通信和信号处理领域中一个重要的概念。

在本文中，我们将深入研究锁相环近端相位噪声的定义、原因，以及其对系统性能的影响。

通过从简到繁的方式，逐步展开论述，希望能给读者带来全面、深刻和灵活的理解。

1. 什么是锁相环近端相位噪声锁相环近端相位噪声是指在锁相环内部产生的相位抖动。

在锁相环中，相位噪声是由多种因素产生的，如参考源、振荡器、放大器等。

近端相位噪声可以通过衡量锁相环输出信号的相位变化来评估，通常以分贝（dBc）为单位表示。

2. 锁相环近端相位噪声的原因锁相环近端相位噪声的主要原因可以归结为以下几点：- 振荡器的噪声：振荡器是锁相环中最重要的组成部分之一，其本身的噪声会对系统性能产生较大影响。

振荡器的噪声主要由两方面因素决定，即抖动和频率噪声。

- 参考源的不稳定性：锁相环的性能主要取决于参考源的稳定性。

如果参考源的相位不稳定，将会导致锁相环输出的相位抖动。

- 放大器的噪声：放大器在信号处理过程中发挥着重要的作用，然而放大器本身也会引入噪声，这些噪声会增加锁相环近端相位噪声的水平。

3. 锁相环近端相位噪声对系统性能的影响锁相环近端相位噪声对于系统的性能有着重要的影响。

它会显著降低系统的信号质量、容易引发震荡，同时还会增加系统的位错误率。

锁相环近端相位噪声还可能导致时钟抖动、时钟漂移等问题，特别是在高精度的通信和信号处理系统中，这种影响更为显著。

4. 个人观点和理解在我看来，锁相环近端相位噪声是一个令人头疼的问题。

虽然锁相环本身是一种非常强大的技术，可以用来抑制相位噪声和频率噪声，提高系统性能，但近端相位噪声的存在限制了其应用范围。

研究如何减小锁相环近端相位噪声，提高系统稳定性和性能是非常重要的。

为了应对锁相环近端相位噪声带来的挑战，我认为我们应该采取以下几个方面的策略：- 加强振荡器的设计和优化，提高其抗噪声能力和稳定性；- 优化参考源的设计，减小相位抖动；- 采用低噪声放大器，降低放大器引入的噪声水平；- 引入噪声补偿技术，抵消近端相位噪声的影响；- 进一步研究和开发新的锁相环结构和算法，以提高系统的稳定性和性能。

锁相环的基本结构

锁相环的基本结构锁相环是一种常见的控制电路，广泛应用于通信、测量和自动控制等领域。

它是一种基于负反馈原理的电路，能够实现信号的频率和相位的精确稳定。

锁相环的基本结构包括相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器和频率分频器等组件。

相位比较器用于比较输入信号和反馈信号的相位差，输出误差信号。

低通滤波器用于滤除误差信号中的高频成分，得到稳定的控制电压。

电压控制振荡器根据控制电压的变化来调整输出信号的频率和相位。

频率分频器用于将输出信号分频，提供给相位比较器进行相位比较。

锁相环的工作原理如下：首先，将输入信号和反馈信号送入相位比较器进行相位比较，得到误差信号。

然后，将误差信号通过低通滤波器进行滤波，得到控制电压。

控制电压经过放大后，作为电压控制振荡器的输入，调整振荡器的频率和相位。

振荡器的输出信号又经过频率分频器进行分频，得到反馈信号，与输入信号进行相位比较，闭环控制。

锁相环的主要作用是实现输入信号和输出信号的相位同步。

在通信系统中，锁相环可以用于接收端的时钟恢复，将接收到的数字信号恢复成原始的时钟信号，以确保数据的正确接收。

在测量系统中，锁相环可以用于信号频率的稳定，提高测量的精确度。

在自动控制系统中，锁相环可以用于调节系统的相位和频率，实现精确控制。

锁相环的性能主要由相位噪声、频率稳定度和锁定时间等指标来衡量。

相位噪声是指锁相环输出信号的相位波动，频率稳定度是指锁相环输出信号的频率稳定程度，锁定时间是指锁相环从失锁状态到锁定状态所需的时间。

这些指标对于不同的应用场景有不同的要求，需要根据实际需求选择合适的锁相环。

在实际应用中，锁相环还可以与其他控制电路结合使用，形成更复杂的系统。

例如，将锁相环与数字信号处理器相结合，可以实现更高级的控制算法，提高系统的性能。

锁相环的应用还在不断拓展，随着科技的发展，锁相环的功能和性能将有更大的提升空间。

锁相环是一种基于负反馈原理的控制电路，能够实现信号的频率和相位的精确稳定。