宽带锁相频率源设计
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分 频 芯 片 ，其 工 作 频 率 范 围可 达 ８ Ｈ ，噪 声 基 底 为 整 数模 式 Ｇｚ
能就 显 得 尤 为 重 要 。而 对 于用 于 测 试 仪 器 中 的锁 相 环 电 路 ， 主 要 是 对 其 频 带 宽 度 和 相 位 噪 声 的 要 求 。传 统锁 相 环 路 中的 电 压控 制 振 荡 器 （ｃ ） 为 调 谐 带 宽 难 以 实 现 倍 频 程 以上 而 ｖｏ 因 逐 渐 的被 Ｙ Ｇ调 谐 振 荡 器 （Ｔ ） 代 替 。 Ｔ 有 调 谐频 带 宽 、 Ｉ ＹＯ所 Ｙ Ｏ具 线 性 度 好 、 频 谱 纯 、噪 声 低 等 特 点 。 同 时 ， 小 数 分 频 频 率 合 成 芯 片 的使 用解 决 了整 数 分 频 所 不 能 实 现 的 大 鉴 相 频 率 和 小 步 进 之 间 的 矛 盾 ，使 小 步 进 和 小 的 环 路 带 宽 成 为现 实 ， 实 现
【 中图 分 类 号 】Ｔ ４ Ｎ７
【 献 标 识 码 】Ａ 文
【 章 编 号 】１０ － １ １ ０ １ ３ ０ １ － ３ 文 ０ ８ １５ （ １） — ０ １ ０ ２ ０
锁 相 环 作 为 现 代 无 线 通 信 系 统 中 的 重 要 组 成 部 分 其 性 能 对 整 个 系统 的 性 能 有 很 大 的影 响 。 因 此 提 高 锁 相 环 的 各 种 性
【 摘 要 】文 章 介 绍 了一 种 基 于 ＹＩ 调 谐 振 荡 器 （ Ｏ ）和 分数 分频 锁 相 的 ２ ６ Ｇ ＹＴ － ＧＨｚ宽 带 频 率 合 成 器 的 设 计 方 案 。采 用 Ｈｉｉ 公 司的 分 数 锁 相 芯 片 ＨＭ Ｃ ０ ７． Ｇ调 谐 振 荡 器 ， 过 对 三 阶 无 源 环路 滤 波 器 和 环路 各部 件 的精 确 设 计 实现 了宽 频 带 、 ｔｔ ｔｅ ７ ０Ｒ ５ＹＩ ｖ ． 通
图 １ 系统框 图 输 出频 率 为 ：
率 合 成 的 方 式 ， 为 了 实现 １０ ｚ 的 频 率 分辨 率就 要求 鉴 相 频 ０Ｈ
率 为 ｌ Ｏ ｚ 显 然 这 是不 合 理 的 。 Ｄ ＳＰ Ｌ的频 率合 成 方 式 ＯＨ ， 而 Ｄ＋Ｌ
， ＦＦ［ Ｔ ＦＦ ＝ ｐ ］ ＋ ｐ Ｄ［ Ｎ Ｄ
了输 出 频 率 小 步 进 和 低 相 噪 。同 时 ，∑一△ 调 制 技 术 的 使 用 改
下 为 ～ ２ Ｂ ／ ｚ 小 数模 式 下 为一 ２ Ｂ ／ ｚ且 采 用 调 制 技 ２ ６ｄ ｃＨ ， ２ １ｄ ｃ Ｈ 术 改 善 了杂 散 性 能 。参 考 输 入 频 率 由 ５ Ｍ ｚ恒 温 晶振 提 供 。 ０Ｈ 采 用 电流 调 谐 的 Ｙ Ｏ做 为可 控 振 荡器 ，Ｙ ０ 选 用 中 电 九所 的 Ｔ Ｔ Ｚ Ｊ ２ ６ 。在 选 定 了 主 要 器 件 以后 ，根 据 选 择 方 案 进 行 系 统 Ｚ００ 框 图设 计 ，系 统 方 案 原 理 框 图 如 图 １ 。
虽 然 可 以得 到 较 小 的步 进 ，但 是 结 构 复 杂 而 且 杂 散指 标 差 ， 也 难 以 实现 所 需 指 标 。这 种 情 况 下 考 虑 使 用 小 数 分 频 锁 相 频 率 合 成 器 。 小 数 分 频 合 成 器 可 以在 不 降 低 鉴 相 频 率 的情 况 下 提 高频 率 分 辨 率 ，改 善 相 位 噪 声 。 本 设 计 中锁 相 芯 片 采 用 Ｈ ｔ ｉ ｅ 司 生 产 的 Ｈ Ｃ ０ ｉｔ ｔ 公 Ｍ ７ ０小数
Ｇ（ 一 一 二 ） ；
一
． ． Ｖ Ａ Ｌ
（） ８
Ｍ Ｄ为 模 。频 率 合 成 芯 片对 输 出相 位 噪 声 的贡 献 为 ： Ｏ 黜 ｎｓ＝ １ｚ １ｌ ａ ｅ ￣／ ＋００ Ｈ 西‰ ） ２１ Ｎ ＋ ０ｏ ｇ
一
ｗ Ｎ Ｉ ＋ｊ ｒ） 十 ， ） Ｃ（ ｗ Ｉ１ 『 １ （ ３
２ １ 年 第 ３期 ０１ （ 第 １ ９期 ） 总 ３
大 众 科 技
ＤＡ ＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ
Ｎｏ ３， ０ １ ． ２ １
（ ｕ ｌ ｉ ｌＮ ．３ ） Ｃ ｍｕａ ｖ ｙ ｏ１ ９ ｔｅ
曹锴 源 全 显德 窦灵 平
（ １ １ 部 队 ，新 疆 喀 什 ８ ４ ０ ６ ７ １ ４ ０ ２）
善 了小数分频 锁相的杂散 ，使 小数 分频锁相环应用 的 日渐广
泛。
本 文 设 计 了一 种 基 于 Ｙ Ｏ和 小 数 分 频 锁 相 芯 片 Ｈ Ｃ ０ Ｔ Ｍ ７０的 宽 带 锁 相 频 率合 成 电路 ，通 过 对 三 阶无 源 环 路 滤 波 器 和 各 部
件的精确设计 ，实现 了宽带、小步进和低相噪的频率输出 。
ｃ２ ／
【 收稿 日期 】２ １ — ２ ３ ０ ０ １— １
【 者 简 介 】 曹锴 源 （ ９６ ） 男 ， 河 南 宝丰 人 ，６ ７ １ 队助 理 工程 师 。 作 １８ 一 ， １１ 部
其 中 ＩＴ为分 频 比的整 数 部 分 ，ＦＡ Ｎ Ｒ Ｃ为 分频 比 的小 数 部 分 ，
（ ）系统 分析 一
频 率 合 成 器 设 计 指 标 有 ：输 出频 率 ：２ ６ Ｈ ；频 率 分 辨 ～ Ｇｚ
率 ： ｌＯ ｚ；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ输 出 杂 散 ： － ０ Ｂ ＯＨ ６ ｄ ｃ； 输 出 相 位 噪 声 ：
一
８ｄｃＨ＠０Ｈ 。 ０ Ｂ ／ ｚ １ Ｋ ｚ
首 先 确 定 实 现 方 案 。 根 据 所 给 出 的 指标 ，若 选 择 整 数 频
小步进 、低 相噪的频 率输 出。测试表 明该频 率合成 器实现 了相 位噪 声在 频率 高端优 于一 ５Ｂ ／ ＠１Ｋ ，在频 率低 端优 于 ８ ｄ ｃＨｚ ０ Ｈｚ
一
９ ｄ ｃＨｚ １Ｋ 。 ０ Ｂ ／ ＠ ０ Ｈｚ 【 关键 词 】分 数 锁 相 环 ；环 路 滤 波 器 ；三 阶 ；ＹＦ Ｏ
能就 显 得 尤 为 重 要 。而 对 于用 于 测 试 仪 器 中 的锁 相 环 电 路 ， 主 要 是 对 其 频 带 宽 度 和 相 位 噪 声 的 要 求 。传 统锁 相 环 路 中的 电 压控 制 振 荡 器 （ｃ ） 为 调 谐 带 宽 难 以 实 现 倍 频 程 以上 而 ｖｏ 因 逐 渐 的被 Ｙ Ｇ调 谐 振 荡 器 （Ｔ ） 代 替 。 Ｔ 有 调 谐频 带 宽 、 Ｉ ＹＯ所 Ｙ Ｏ具 线 性 度 好 、 频 谱 纯 、噪 声 低 等 特 点 。 同 时 ， 小 数 分 频 频 率 合 成 芯 片 的使 用解 决 了整 数 分 频 所 不 能 实 现 的 大 鉴 相 频 率 和 小 步 进 之 间 的 矛 盾 ，使 小 步 进 和 小 的 环 路 带 宽 成 为现 实 ， 实 现
【 中图 分 类 号 】Ｔ ４ Ｎ７
【 献 标 识 码 】Ａ 文
【 章 编 号 】１０ － １ １ ０ １ ３ ０ １ － ３ 文 ０ ８ １５ （ １） — ０ １ ０ ２ ０
锁 相 环 作 为 现 代 无 线 通 信 系 统 中 的 重 要 组 成 部 分 其 性 能 对 整 个 系统 的 性 能 有 很 大 的影 响 。 因 此 提 高 锁 相 环 的 各 种 性
【 摘 要 】文 章 介 绍 了一 种 基 于 ＹＩ 调 谐 振 荡 器 （ Ｏ ）和 分数 分频 锁 相 的 ２ ６ Ｇ ＹＴ － ＧＨｚ宽 带 频 率 合 成 器 的 设 计 方 案 。采 用 Ｈｉｉ 公 司的 分 数 锁 相 芯 片 ＨＭ Ｃ ０ ７． Ｇ调 谐 振 荡 器 ， 过 对 三 阶 无 源 环路 滤 波 器 和 环路 各部 件 的精 确 设 计 实现 了宽 频 带 、 ｔｔ ｔｅ ７ ０Ｒ ５ＹＩ ｖ ． 通
图 １ 系统框 图 输 出频 率 为 ：
率 合 成 的 方 式 ， 为 了 实现 １０ ｚ 的 频 率 分辨 率就 要求 鉴 相 频 ０Ｈ
率 为 ｌ Ｏ ｚ 显 然 这 是不 合 理 的 。 Ｄ ＳＰ Ｌ的频 率合 成 方 式 ＯＨ ， 而 Ｄ＋Ｌ
， ＦＦ［ Ｔ ＦＦ ＝ ｐ ］ ＋ ｐ Ｄ［ Ｎ Ｄ
了输 出 频 率 小 步 进 和 低 相 噪 。同 时 ，∑一△ 调 制 技 术 的 使 用 改
下 为 ～ ２ Ｂ ／ ｚ 小 数模 式 下 为一 ２ Ｂ ／ ｚ且 采 用 调 制 技 ２ ６ｄ ｃＨ ， ２ １ｄ ｃ Ｈ 术 改 善 了杂 散 性 能 。参 考 输 入 频 率 由 ５ Ｍ ｚ恒 温 晶振 提 供 。 ０Ｈ 采 用 电流 调 谐 的 Ｙ Ｏ做 为可 控 振 荡器 ，Ｙ ０ 选 用 中 电 九所 的 Ｔ Ｔ Ｚ Ｊ ２ ６ 。在 选 定 了 主 要 器 件 以后 ，根 据 选 择 方 案 进 行 系 统 Ｚ００ 框 图设 计 ，系 统 方 案 原 理 框 图 如 图 １ 。
虽 然 可 以得 到 较 小 的步 进 ，但 是 结 构 复 杂 而 且 杂 散指 标 差 ， 也 难 以 实现 所 需 指 标 。这 种 情 况 下 考 虑 使 用 小 数 分 频 锁 相 频 率 合 成 器 。 小 数 分 频 合 成 器 可 以在 不 降 低 鉴 相 频 率 的情 况 下 提 高频 率 分 辨 率 ，改 善 相 位 噪 声 。 本 设 计 中锁 相 芯 片 采 用 Ｈ ｔ ｉ ｅ 司 生 产 的 Ｈ Ｃ ０ ｉｔ ｔ 公 Ｍ ７ ０小数
Ｇ（ 一 一 二 ） ；
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． ． Ｖ Ａ Ｌ
（） ８
Ｍ Ｄ为 模 。频 率 合 成 芯 片对 输 出相 位 噪 声 的贡 献 为 ： Ｏ 黜 ｎｓ＝ １ｚ １ｌ ａ ｅ ￣／ ＋００ Ｈ 西‰ ） ２１ Ｎ ＋ ０ｏ ｇ
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ｗ Ｎ Ｉ ＋ｊ ｒ） 十 ， ） Ｃ（ ｗ Ｉ１ 『 １ （ ３
２ １ 年 第 ３期 ０１ （ 第 １ ９期 ） 总 ３
大 众 科 技
ＤＡ ＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ
Ｎｏ ３， ０ １ ． ２ １
（ ｕ ｌ ｉ ｌＮ ．３ ） Ｃ ｍｕａ ｖ ｙ ｏ１ ９ ｔｅ
曹锴 源 全 显德 窦灵 平
（ １ １ 部 队 ，新 疆 喀 什 ８ ４ ０ ６ ７ １ ４ ０ ２）
善 了小数分频 锁相的杂散 ，使 小数 分频锁相环应用 的 日渐广
泛。
本 文 设 计 了一 种 基 于 Ｙ Ｏ和 小 数 分 频 锁 相 芯 片 Ｈ Ｃ ０ Ｔ Ｍ ７０的 宽 带 锁 相 频 率合 成 电路 ，通 过 对 三 阶无 源 环 路 滤 波 器 和 各 部
件的精确设计 ，实现 了宽带、小步进和低相噪的频率输出 。
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【 收稿 日期 】２ １ — ２ ３ ０ ０ １— １
【 者 简 介 】 曹锴 源 （ ９６ ） 男 ， 河 南 宝丰 人 ，６ ７ １ 队助 理 工程 师 。 作 １８ 一 ， １１ 部
其 中 ＩＴ为分 频 比的整 数 部 分 ，ＦＡ Ｎ Ｒ Ｃ为 分频 比 的小 数 部 分 ，
（ ）系统 分析 一
频 率 合 成 器 设 计 指 标 有 ：输 出频 率 ：２ ６ Ｈ ；频 率 分 辨 ～ Ｇｚ
率 ： ｌＯ ｚ；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ输 出 杂 散 ： － ０ Ｂ ＯＨ ６ ｄ ｃ； 输 出 相 位 噪 声 ：
一
８ｄｃＨ＠０Ｈ 。 ０ Ｂ ／ ｚ １ Ｋ ｚ
首 先 确 定 实 现 方 案 。 根 据 所 给 出 的 指标 ，若 选 择 整 数 频
小步进 、低 相噪的频 率输 出。测试表 明该频 率合成 器实现 了相 位噪 声在 频率 高端优 于一 ５Ｂ ／ ＠１Ｋ ，在频 率低 端优 于 ８ ｄ ｃＨｚ ０ Ｈｚ
一
９ ｄ ｃＨｚ １Ｋ 。 ０ Ｂ ／ ＠ ０ Ｈｚ 【 关键 词 】分 数 锁 相 环 ；环 路 滤 波 器 ；三 阶 ；ＹＦ Ｏ